本資料のうち，枠囲みの内容は，東海第二発電所 工事計画審査資料

営業秘密又は防護上の観点から

資料番号

工認-289 改 4

公開できません。

提出年月日

平成 30 年 9 月 19 日

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

Ｖ-3-別添 3-2-8-2 取水ピット水位計の強度計算書

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

目次

1.

概要

12.

一般事項

22.1 配置概要

22.2 構造計画

32.3 評価方針

42.4 適用基準

52.5 記号の説明

63.

評価部位

74.

固有周期

74.1 固有周期の算出方法

75.

構造強度評価85.1 強度評価方法

85.2 荷重の組合せ及び許容限界

85.3 設計用地震力105.4 計算方法

115.5 計算条件

135.6 応力の評価

146.

15

評価結果

1.

概要
本計算書は，添付書類「Ｖ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」に基づ
き，津波監視設備のうち取水ピット水位計が津波荷重及び余震を考慮した荷重に対し，主要な構造部材が構造健全性を有することを確認するものである。
津波荷重については，基準津波による津波荷重を考慮した評価と敷地に遡上する津波による津NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

波荷重を考慮した評価を実施する。

1

2.

一般事項

2.1 配置概要

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

津波監視設備の配置図を表 2.1－1 に示す。

図 2.1－12

津波監視設備配置図

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

2.2 構造計画
取水ピット水位計の構造計画を表 2.2－1 に示す。
表 2.2－1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

主体構造

検出器は，取付ボルト

電波式水位検出器

概略構造図
平面により取水ピット水位計検出器取付座に設置する。

躯体

3側面

正面
検出器
280

370
取付ボルト406

躯体躯体

取水ピット水位計検出器取付座（単位：mm）

2.3 評価方針
取水ピット水位計の強度評価は，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」にて設定している荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界を踏まえて，応力評価により実施する。応力評価では，取水ピット水位計の評価部位に作用する応力等が許容限界以下であることを「5.1強度評価方法」に示す方法により，「5.5計算条件」に示す評価条件を用いて評価し，「6. 評価結果」にて確認する。
取水ピット水位計の強度評価フローを図 2.3－1 に示す。取水ピット水位計の強度評価においては，その構造を踏まえ，津波及び余震に伴う荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し，評価部位を設定する。強度評価に用いる荷重及び荷重の組合せは，津波に伴う荷重作用時（以下，「津波時」という。
）及び津波に伴う荷重と余震に伴う荷重の作用時（以下，「重畳時」という。
）を考慮し，評価される最大荷重を設定する。重畳時の評価においては，添付書類「Ⅴ-3-別添
3-1

津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」に示す津波荷重との重畳を考慮する弾性NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

設計用地震動Ｓｄを入力して得られた設置床の最大応答加速度の最大値を考慮して設定した設計震度を用いる。なお，強度評価に当たっては，基準津波による津波荷重を考慮した評価と敷地に遡上する津波による津波荷重を考慮した評価を実施する。

固有値測定試験

余震

入力地震動の設定

設計震度の設定評価式による計算

応力の計算

取付ボルトの応力評価・引張・せん断・組合せ
図 2.3－1 取水ピット水位計の強度評価フロー

4

荷重及び荷重の組合せの設定

2.4 適用基準
適用基準を以下に示す。
(1) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1987（日本電気協会）(2) 原子力発電所耐震設計技術指針 重要度分類・許容応力編 ＪＥＡＧ４６０１・補－1984（日本電気協会）(3) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版（日本電気協会）(4)

発電用原子力設備規格

設計・建設規格（2005年版（2007年追補版含む。））ＪＳＭＥＳ ＮＣ1－2005/2007（日本機械学会）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4(5) 港湾の施設の技術上の基準・同解説（日本港湾協会 平成7年7月）

5

2.5 記号の説明

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

記

号

記

号の説

明

単位
2Ａｂ

取付ボルトの軸断面積mm

ＣＨ

水平方向設計震度－ＣＶ

鉛直方向設計震度－ｄ

取付ボルトの呼び径mm

Ｆ

設計・建設規格 SSB-3131 に定める値

MPa

Ｆｂ

取付ボルトに作用する引張力（１本当たり）N

fｓｂ

せん断力のみを受ける取付ボルトの許容せん断応力(ｆｓを 1.5 倍した値)

MPa

fｔｏ引張力のみを受ける取付ボルトの許容引張応力(ｆｔを 1.5 倍した値)

MPa

fｔｓ

引張力とせん断力を同時に受ける取付ボルトの許容引張応力

MPag

重力加速度（＝9.80665）

m/s2ｈ

取付面から重心までの距離mm

1

重心と取付ボルト間の水平方向距離*1mm

2

重心と取付ボルト間の水平方向距離*1mmｍ

運転時質量kgｎ

取付ボルトの本数－ｎｆ

評価上引張力を受けるとして期待する取付ボルトの本数－

Ｑｂ

取付ボルトに作用するせん断力

NＳｕ

設計・建設規格 付録材料図表 Part5 表 9 に定める値

MPa

Ｓｙ

設計・建設規格 付録材料図表 Part5 表 8 に定める値

MPa

π

円周率

－σｂ

取付ボルトに生じる引張応力

MPa

τｂ

取付ボルトに生じるせん断応力MPaρ

海水密度kg/m3Ｔｈ

津波高さ（T.P.+）

mＰｔ

突き上げ津波荷重NＡ1

流れ方向の投影面積mm2

Ｂ1

検出器取付座開口部径mm

ＣＤ

抗力係数－Ｕ

流速m/s*1： 1≦ 26

3.

評価部位
取水ピット水位計の構造強度評価は，「2.2 構造計画」にて設定している構造を踏まえて，津波に伴う荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し設定する。
津波時は，取水ピットからの突き上げ津波荷重が取水ピット水位計検出器取付座及び取付ボルトに作用する。重畳時は，取水ピットからの突き上げ津波荷重及び余震による慣性力が取水ピット水位計検出器取付座及び取付ボルトに作用する。
以上より，構造強度評価においては，応力評価による評価部位として，強度評価上厳しくなる取付ボルトを選定する。評価部位については，表 2.2－1 の構造計画に示す。

4.

固有周期
4.1 固有周期の算出方法
取水ピット水位計の固有周期は，検出器と検出器取付座を組合せた状態で振動試験装置により固有振動数（共振周波数）を測定する。測定の結果，固有周期は 0.05 秒以下であり，剛NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4であることを確認した。固有周期の算出結果を表 4.1－1 に示す。
表 4.1－1 固有周期
水平方向(s)

鉛直方向(s)0.05 以下

0.05 以下

7

5.

構造強度評価5.1 強度評価方法
取水ピット水位計の強度評価は，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「5.

強度評価方法」にて設定している方法を用いて，強度評価を実施する。
取水ピット水位計の強度評価は，「3. 評価部位」に示す評価部位に対し，「5.2 荷重及び荷重の組合せ」に示す荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界を踏まえ，「5.4計算方法」に示す方法を用いて評価を行う。

5.2 荷重の組合せ及び許容限界
5.2.1 荷重の組合せ
強度評価に用いる荷重及び荷重の組合せは，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4が必要な施設の強度計算の方針」の「4.1 荷重及び荷重の組合せ」に示す荷重及び荷重の組合せを用いる。取水ピット水位計の荷重の組合せを表 5.2－1 に示す。

5.2.2 許容限界
取水ピット水位計の許容限界は，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.2 許容限界」にて設定している許容限界に基づき表 5.2－2 のとおりとする。

5.2.3 使用材料の許容応力評価条件
取水ピット水位計の使用材料の許容応力評価条件のうち，設計基準対象施設の評価に用いるものを表 5.2－3 に示す。

8

表 5.2－1 荷重の組合せ
施設区分

その他発電用原子炉の付属施設

浸水防護施設機器名称

荷重の組合せ取水ピット水位計

Ｄ＋Ｓd＋Ｐt

注記 ＊：Ｄは固定荷重，Ｓd は余震荷重，Ｐt は突き上げ津波荷重を示す。

表 5.2－2 許容限界（その他の支持構造物）
許容限界＊1，＊2（ボルト等）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4許容応力状態

一次応力ⅢＡＳ＊3引張せん断

1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ

注記 ＊1：応力の組合せが考えられる場合には，組合せ応力に対しても評価を行う。
＊2：当該の応力が生じない場合，規格基準で省略可能とされている場合及び他の応力で代表可能である場合は評価を省略する。
＊3：地震後，津波後の再使用性や津波の繰返し作用を想定し，当該構造物全体の変形能力に対して浸水防護機能として十分な余裕を有するよう，設備を構成する材料が弾性域内に収まることを基本とする。

表 5.2－3 使用材料の許容応力評価条件
評価部材

取付ボルト

材料

温度条件

Ｓｙ

Ｓｕ

Ｓｙ（ＲＴ）

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

235

400

－

周囲環境温度9405.3 設計用地震力「4. 固有周期」に示したとおり取水ピット水位計の固有周期は 0.05 秒以下であることを確認したため，取水ピット水位計の強度計算に用いる設計震度は，添付書類「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に示す取水構造物における設置床の最大応答加速度の 1.2 倍を考慮して設定する。潮位計（検出器）の評価に用いる設計震度を表 5.3－1 に示す。

表 5.3－1 設計用地震力
据付場所
地震動

及び床面高さ

余震による設計震度＊2(m)NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

弾性設計用地震動
Ｓｄ－Ｄ１

取水構造物

水平方向ＣＨ0.61

鉛直方向ＣV

0.43

EL. 2.810（EL. 0.300＊1）

注記＊1：基準床レベルを示す。
＊2：「4.

固有周期」より，潮位計ガイド管及び検出器本体の固有周期が 0.05 秒以下であることを確認したため，設置床の最大床応答加速度の 1.2 倍を考慮した設計震度を設定した。

10

5.4 計算方法
取水ピット水位計に作用する応力及び算出式を示す。

5.4.1 突き上げ津波荷重の計算方法
取水ピット水位計に作用する突き上げ津波荷重 Pｔは次式にて求める。

Pt＝・g・Th・A1+0.5・CD・ ・A1・U2(5.4.1)

106

流れ方向の投影面積 A1 は次式にて求める。

A1＝・π(5.4.2)

突き上げ津波荷重 Pt の計算結果を表 5.4－1 及び表 5.4－2 に示す。

評価部位

突き上げ津波荷重(N)

取水ピット水位計4982

表 5.4－2 突き上げ津波荷重（敷地に遡上する津波）
評価部位

突き上げ津波荷重(N)

取水ピット水位計

6020

5.4.2 応力の計算方法
取付ボルトの応力は，地震による引張応力とせん断応力について計算する。図 5.4－1 に計算モデルを示す。

転倒方向
ｍ･(CV-1)･g

転倒支点となる
ボルト列

引張りを受ける
ボルト列

ｍ･CH･gｈ

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

表 5.4－1 突き上げ津波荷重（基準津波）

躯体

転倒支点

躯体12（正面方向）

図 5.4－1 計算モデル
a.引張応力取付ボルトに作用する引張力Ｆｂは次式にて求める。
Ｆ ｂ＝ｍ・ＣＨ・ｈ・g－ｍ・（1－ＣＶ）
・ 1・g＋Pt・ 2
ｎf ・（ 1＋ 2）
11(5.4.3)

取付ボルトに作用する引張応力σb は次式にて求める。

σ ｂ＝Ｆｂ(5.4.4)

Ａｂ

ここで，取付ボルトの軸断面積ＡｂはＡ ｂ＝π４・ｄ2(5.4.5)

b.せん断応力
取付ボルトに対するせん断力は，取付ボルト全本数で受けるものとして計算する。
せん断力
Ｑｂ＝ｍ・ＣＨ・g(5.4.6)

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

せん断応力Ｑｂτｂ＝(5.4.7)ｎ・Ａｂ125.5 計算条件
(1 津波荷重に関わる計算条件を除く強度評価に用いる計算条件を表 5.5－1 に示す。
表 5.5－1 強度評価に用いる計算条件

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4項目

記号単位

運転時質量ｍkg

基礎ボルトの軸断面積

Ａｂmm2

水平方向設計震度ＣＨ－

鉛直方向設計震度ＣＶ－

数値等

0.610.432

重力加速度gm/s

基礎ボルトの呼び径ｄmm

取付面から重心までの距離

ｈmm

重心と取付ボルト間の水平方向距離1mm

重心と取付ボルト間の水平方向距離2mm

取付ボルトの本数ｎ－

評価上引張力を受けるとして期待する取付ボルトの本数

ｎf－

流れ方向の投影面積Ａ1mmm

検出器取付座開口部径

Ｂ1mm

抗力係数

ＣＤ－

1.2

流速

Ｕm/s

2.0

海水密度

ρkg/m31030

9.80665(2)津波荷重に関わる計算条件を表 5.5－2 に示す。
表 5.5－2 津波荷重に関わる計算条件
項目

記号単位

数値等

津波高さ（基準津波）

Ｔｈ

T.P. +m

22

津波高さ（敷地に遡上する津波）

ＴｈT.P. +m26

13

5.6 応力の評価
ボルトの引張応力σｂは次式より求めた許容引張応力fts以下であること。ただし，fｔｏは下表による。

fｔｓ＝Min[1.4・fｔｏ－1.6・τｂ， fｔｏ ](5.6.1)

せん断応力τｂは，せん断力のみを受けるボルトの許容せん断応力 fｓｂ以下であること。
ただし，fｓｂは下表による。

弾性設計用地震動Ｓｄ
又は静的震度による荷重との組合せの場合

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4

許容引張応力Ｆ・1.5
2fｔo
許容せん断応力Ｆfｓb

1.5・ 314・1.5

6.

評価結果(1) 基準津波と余震による重畳時
取水ピット水位計の強度評価結果を表 6.1－1 に示す。発生応力は許容応力以下であることから潮位計検出器が構造健全性を有することを確認した。

評価部位

表 6.1－1 取水ピット水位計の強度評価結果
発生応力
評価応力（MPa）

許容応力（MPa）

引張σｂ＝7

ƒｔｓ＝176＊

せん断τｂ＝1

ƒｓｂ＝135取付ボルト

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-2 R4E

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔｏ－1.6・τｂ， ƒｔｏ]より算出(2) 敷地に遡上する津波と余震による重畳時
取水ピット水位計の強度評価結果を表 6.1－2 に示す。発生応力は許容応力以下であることから潮位計検出器が構造健全性を有することを確認した。

評価部位

表 6.1－2 取水ピット水位計の強度評価結果
発生応力
評価応力
（MPa）

許容応力
（MPa）

引張σｂ＝8

ƒｔｓ＝176＊

せん断

τｂ＝1

ƒｓｂ＝135取付ボルト

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔｏ－1.6・τｂ， ƒｔｏ]より算出

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