本資料のうち，枠囲みの内容は，営業秘密又は防護上の観点から公開できません。

東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-950 改0

提出年月日

平成30年7月26日

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0Ⅴ-2-8-3-1-1 中央制御室換気系ダクトの耐震性についての計算書目次
1.

概要 ............................................................................................................................................... 12.

一般事項........................................................................................................................................ 12.1 構造計画 ········································································································· 12.2 評価方針 ········································································································· 32.3 適用基準 ········································································································· 42.4 記号の説明 ······································································································ 52.5 計算精度と数値の丸め方 ···················································································· 63. 評価部位.......................................................................................................................................... 64.

固有周期........................................................................................................................................ 74.1 固有周期の計算方法 ·························································································· 75.

構造強度評価 ................................................................................................................................ 85.1 構造強度評価方法 ····························································································· 8NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

5.2 荷重の組合せ及び許容応力 ················································································ 95.3 設計用地震力 ································································································ 136. 評価結果........................................................................................................................................ 136.1 設計基準対象施設としての評価結果 ··································································· 136.2 重大事故等対処設備としての評価結果 ·································································· 157.

支持構造物設計の基本方針 ........................................................................................................ 16
7.1 支持構造物の構造及び種類 ··············································································· 16
7.2 支持方法 ······································································································· 16
7.3 支持構造物の耐震性確認 ·················································································· 16

1.

概要
本計算書は，「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定している構造強度及び機能維持の設計方針に基づき，中央制御室換気系ダクトが設計用地震力に対して十分な構造強度を有していることを説明するものである。その耐震評価は，構造強度評価により行う。
中央制御室換気系ダクトは，設計基準対象施設においては既設のＳクラス施設に，重大事故等対処設備においては常設耐震重要重大事故防止設備及び常設重大事故緩和設備に分類される。以下，設計基準対象施設及び重大事故等対処設備としての構造強度評価を示す。

2.

一般事項
2.1 構造計画

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

中央制御室換気系ダクトの構造計画を表 2－1 に示す。

1

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

表 2－1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造
支持構造物を介して躯体へ支持されている。

概略構造図

主体構造
角形ダクト

2接合フランジ

補強フランジＡ接合（補強）フランジ（山形鋼）

ダクトコーナー部（図中Ａ）

溶接ダクト

ハゼ折ダクト2.2 評価方針
中央制御室換気系ダクト及びその支持構造物は適切な剛性を有するとともに，許容座屈曲げモーメントを満足する支持間隔とすることにより耐震性を確保する。
支持間隔の算定は，ダクトの固有振動数（fd）が十分剛（20 Hz 以上）となるよう算定する手法とダクトの固有振動数に応じた地震力で算定する手法が有り，このうち前者を手法 1，後者を手法 2 と呼び，この 2 つの手法を用いて支持間隔を決定する。以上 2 つの手法による支持点
設計までの設計手順を図 2－1 に示す。こうして定められた支持間隔以内で支持することにより耐震性を確保する。

START

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

手法１

手法２

支持点計画

fd：ダクト固有振動数
静的設計震度

fd≧20Hzfd *＜20Hz

静的設計震度地震力の算定地震力による曲げモーメント算定

設計用
床応答スペクトル
設計用
床応答スペクトル

NO

座屈評価

NOYES

支持点決定
：振動数基準スパン算定法（手：手法1：手法2：許容座屈曲げモーメント基準END

スパン算定法（手法２）

注記 ＊：fd は設計用床応答曲線のピーク振動数の√2 倍以上とする
注*：fdは建物応答スペクトルの卓越振動数より大きいものとする。

図 2－1 ダクト支持点設計手順
32.3 適用基準
本計算書においては，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，ＪＥＡＧ４６０１－1987 及びＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版）（日本電気協会 電気技術基準調査委員会 昭和 59 年 9 月，昭和 62 年 8 月及び平成 3 年 6 月）に準NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

拠して評価する。

42.4 記号の説明
記号

記号の説

明

単位

ｆ

固有振動数

Hzπ

円周率

－

両端単純支持間隔mm

Ｅ

縦弾性係数

N/mm2ｇ重力加速度mm/s2Ｉ

断面二次モーメントmm4Ｗ

ダクト単位長さ重量N/mm

β

断面二次モーメントの安全係数－NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0（幅厚比 b/t≦600…β＝0.75 ，b/t＞600…β＝0.6）aダクト長辺寸法mmb

ダクト短辺寸法mm

ae

ダクトフランジの有効幅mm

be

ダクトウェブの有効幅mmt

ダクト板厚mma/b

アスペクト比－Ｍ０

発生曲げモーメント

N･mm

α

設計震度

－

Ｍ

許容座屈曲げモーメント

N･mm

Ｓ

座屈曲げモーメントの安全係数（＝0.7）－

ＭＴ

座屈限界曲げモーメント

N･mm

λ

座屈限界曲げモーメントの補正係数－

ν

ポアソン比（＝0.3）

－σｙ

降伏点

N/mm2γ

座屈限界曲げモーメントの安全係数（＝0.6）－5

2.5 計算精度と数値の丸め方
精度は 6 桁以上を確保する。
表示する数値の丸め方は表 2－2 に示すとおりである。

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

表 2－2 表示する数値の丸め方
数値の種類単位

処理桁

処理方法

表示桁

固有周期ｓ

小数点以下第 4 位四捨五入

小数点以下第 3 位

震度―

小数点以下第 3 位切上げ

小数点以下第 2 位

温度℃

――

整数位

質量kg―

―

整数位

長さmm―

―

整数位＊1

面積mm2

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2

モーメント

N･mm

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2

力N

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2

許容応力＊3MPa

小数点以下第 1 位切捨て

整数位

注記 ＊1：設計上定める値が小数点以下の場合は，小数点以下表示とする。
＊2：絶対値が 1000 以上のときはべき数表示とする。
＊3：設計・建設規格 付録材料図表に記載された温度の中間における引張強さ及び降伏点は，比例法により補間した値の小数点以下第 1 位を切り捨て，整数位までの値とする。

3. 評価部位
ダクトの耐震評価は「5.1 構造強度評価方法」に示す条件に基づき，ダクトについて評価を実施する。

64.

固有周期

4.1 固有周期の計算方法(1) 計算モデル
ダクト系は,両端を支持構造物で支持された両端単純支持梁にモデル化する。
(2) 固有周期
両端単純支持された矩形ダクトの固有周期は，次式で与えられる。

fＥ・Ｉ・
gg
π
E・I・・2
W2・
Ｗ･･･････････････････････････････････････（4.1）

ここで，t・be 3
be 2＋ae・t・・β ･････････････････････････････････（4.2）
62

ａae/2

be/2ae/2bt

be/2

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0Ｉ＝

図 4－1 矩形ダクトの断面図

75.

構造強度評価5.1 構造強度評価方法
矩形ダクトの座屈評価を示す。地震時，両端単純支持された矩形ダクトに生じる曲げモーメントは次式で与えられる。

α ・Ｗ・ 2Ｍ0＝
8･･･････････････････････････････････････････（5.1）

ここで，矩形ダクトの座屈による大変形を防ぐために矩形ダクトに生じる曲げモーメントが許容座屈曲げモーメント以下となるようにする。
Ｍ０≦Ｍ････････････････････････････････････････････････････（5.2）

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0（4.3），（4.4）式より許容座屈曲げモーメントから定まる支持間隔は次式で与えられる。

＝

8・ＭＷ・････････････････････････････････････････（5.3）

ここで，
Ｍ＝Ｓ・ＭＴ

ＭＴ＝λ・

Ｉ＝････････････････････････････････････････････････（5.4）

π・t・I・ Ｅ・σｙ・γ
１－ν2・b2t・b3
b2＋ae・t・
6
2･････････････････････････（5.5）

････････････････････････････････････････（5.6）

8

5.2 荷重の組合せ及び許容応力5.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
ダクトの荷重の組合せ及び許容応力状態のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを
表 5－1 に，重大事故等対処設備の評価に用いるものを表 5－2 に示す。
5.2.2 許容応力
ダクトの許容応力を表 5－3 及び表 5－4 に示す。
5.2.3 使用材料の許容応力評価条件
ダクトの許容応力のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを表 5－5 に，重大事故

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

等対処設備の評価に用いるものを表 5－6 に示す。

9

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

表 5－1 荷重の組合せ及び許容応力状態（設計基準対象施設）
施設区分

放射線管理施設

注記

機器名称

換気設備

中央制御室換気系 主配管

耐震設計上の重要度分類

Ｓ

機器等の区分

荷重の組合せ許容応力状態

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｄ*2

ⅢＡＳ*2

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ

ⅣＡ Ｓ

Ｎｏｎ*1

＊1：クラス４管の荷重の組合せ及び許容応力状態適用する。
＊2：ダクトの耐震支持間隔の算出においては，許容値となる許容座屈曲げモーメントの算出にあたり，評価手法上，ダクト材の降伏点を使用するため，基準地震動ＳＳ評価と弾性設計用地震動Ｓｄ評価に用いる許容値に差異はない。また，発生曲げモーメントの算出に当たっては，弾性設計用地震動Ｓｄは基準地震動ＳＳに包絡されるため，弾性設計用地震動Ｓｄに対する評価は省略する。

01
表 5－2 荷重の組合せ及び許容応力状態（重大事故等対処設備）
施設区分

放射線管理施設

機器名称換気設備

中央制御室換気系 主配管

設備分類*1

機器等の区分

常設耐震／防止

重大事故等

常設／緩和

クラス２管

荷重の組合せ許容応力状態

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ

ⅣＡＳ
ⅤＡＳ*2

Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋Ｓｓ*2（ⅤＡＳとしてⅣＡＳの許容限界を用いる）

注記 ＊1：「常設耐震／防止」は常設耐震重要重大事故防止設備，「常設／緩和」は常設重大事故緩和設備を示す。
＊2：「Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋Ｓｓ」は「Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ」の評価に包絡されるため，評価結果の記載を省略する。

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

表 5－3 許容限界（クラス 4 管）
許容限界
許容応力状態
座屈限界曲げモーメント
Ⅲ ＡＳ
地震時の加速度及に対し機能が保たれるようサポートのスパン長を最大許容ピッチ以下に確保すること。
Ⅳ ＡＳ

表 5－4 許容限界（重大事故等クラス２管（クラス４管））
許容限界
許容応力状態
座屈限界曲げモーメント
Ⅳ ＡＳ
地震時の加速度に対し機能が保たれるようサポートのスパン長を最大許容ピッチ以下に確保すること。
Ⅴ ＡＳ

11

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

表 5－5 使用材料の許容応力評価条件（設計基準対象施設）
温度条件

Ｓ

Ｓｙ*

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

(℃)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

評価部材

材料

ダクト

SPG2

最高使用温度

40－

－

ダクト

SGCC

最高使用温度

40－

－

ダクト

SPHC

最高使用温度

40－－

注記 ＊：

21

表 5－6 使用材料の許容応力評価条件（重大事故等対処設備）
温度条件

Ｓ

Ｓｙ*

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

(℃)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

評価部材

材料

ダクト

SPG2

最高使用温度

40－－

ダクト

SGCC

最高使用温度

40－－

ダクト

SPHC

最高使用温度

40－－

注記 ＊：

5.3 設計用地震力
本計算書において評価に用いる静的震度及び基準地震動Ｓｓによる地震力は「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づく。計算に考慮する設備評価用床応答曲線，及び「Ⅴ-2-1-6 地震応答解析の基本方針」に記載の減衰を下表に示す。
なお、ダクトの耐震支持間隔の算出においては，許容値となる許容座屈曲げモーメントの算出にあたり，評価手法上，ダクト材の降伏点を使用するため，基準地震動ＳＳ評価と弾性設計用地震動Ｓｄ評価に用いる許容値に差異はない。また，発生曲げモーメントの算出に当たっては，弾性設計用地震動Ｓｄは基準地震動ＳＳに包絡されるため，弾性設計用地震動Ｓｄに対する評価は省略する。
表 5－7 計算に考慮する設備評価用床応答曲線
建物・構築物

標高

減衰定数(%)

原子炉建屋

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

原子炉建屋
原子炉建屋

6. 評価結果
6.1 設計基準対象施設としての評価結果
中央制御室換気系ダクトの耐震支持間隔は，「2.2 評価方針」に示す手法 1 または手法 2 から定めており，設計基準対象施設としての各手法による支持間隔を表 6－1 に示す。この支持間隔以内で支持することにより，耐震性を確保する。

13表 6－1 中央制御室換気系ダクトの耐震支持間隔（設計基準対象施設としての評価結果）（単位：mm）
ダダクト

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

種別＊1ク ト板

厚

長辺短辺

460

460

1.2500350

1.2560460

1.2560560

1.2600450

1.2610510

1.2710410

1.2760360

1.2760760

1.2810410

1.2890600

1.2900450

1.2亜鉛鉄板

900

670

1.2

溶接矩形ダクト920

460

1.2960

360

1.2

1000

880

1.21015125

1.21015215

1.21015490

1.21015545

1.21015615

1.21015760

1.21015810

1.21580

910

1.2

1800

1600

1.22600

1000

1.2

手法 1 より定まる

手法 2 より定まる

支持間隔

支持間隔＊2（fd≧20 Hz）（fd＜20 Hz）

注記 ＊1：全て保温有り。
＊2：算定した支持間隔が 20 Hz 以上の場合は，“－”とする。

14

表 6－1 中央制御室換気系ダクトの耐震支持間隔（設計基準対象施設としての評価結果）（つづき）（単位：mm）
ダダクト
種別＊1

板

厚

長辺

短辺

600

450

2.3

鋼板

900

450

2.3

溶接矩形ダクト

900

670

2.3

1000

880

2.3

450

450

0.8

460

4600.86004500.8890

6001.29507900.810158100.82200

10001.2

亜鉛鉄板
ハゼ折矩形ダクトNT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

ク ト

手法 1 より定まる

手法 2 より定まる

支持間隔

支持間隔＊2（fd≧20 Hz）（fd＜20 Hz）

注記 ＊1：全て保温有り。
＊2：算定した支持間隔が 20 Hz 以上の場合は，“－”とする。

6.2 重大事故等対処設備としての評価結果
重大事故等対処設備としての各手法による支持間隔は，設計基準対象施設として支持間隔と同様であるため，記載を省略する。

157.

支持構造物設計の基本方針
7.1 支持構造物の構造及び種類
支持構造物は，形鋼を組み合わせた溶接構造を原則とし，その用途に応じて以下に大別する。
(1) ダクト軸直角の 2 方向を拘束するもの(2) ダクト軸方向及び軸直角の 3 方向を拘束するもの
図 7－1～図 7－4 に支持構造物の代表例を示す。
7.2 支持方法(1) 直管部
直管部は，「6.1 設計基準対象施設としての評価結果」で求まる支持間隔以下で支持するものとする。また，直管部が長い箇所には軸方向を拘束する支持構造物を設けるものとする。
(2) 曲管部
曲管部は，直管部に比べ剛性,及び強度が低下するが,「6.1 設計基準対象施設としての評NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

価結果」で求まる支持間隔は,これら曲管部の縮小率を包絡する支持間隔としている。そのため,曲管部は, 「6.1 設計基準対象施設としての評価結果」で求まる支持間隔以下で支持するものとする。
(3) 重量物の取付部
ダクトに自動ダンパ等の重量物が取り付く場合は，重量物自体又は近傍を支持するものとする。尚,近傍を支持する場合においては「6.1 設計基準対象施設としての評価結果」で求まる支持間隔のみならず,当該重量物を考慮した支持間隔を評価し,支持点を設計する。
7.3 支持構造物の耐震性確認各支持構造物を，建屋の据付位置（天井,壁,床）毎に分類し，そのうち据付位置毎に最大の荷重を負担する支持構造物を代表として，その耐震性の確認結果を表 7－1 に示す。
表 7－1 ダクト支持構造物の耐震性確認結果
構造物

支持架構

荷重(N)

据付

許容応力

設計

発生応力

許容応力

位置状態

温度

水 平

鉛 直(MPa)

(MPa)

天井

Ⅳ AS

40 ℃

7460

15820

118280

壁Ⅳ AS

40 ℃

8430

25610

141280

床Ⅳ AS

40 ℃

1610

3430

33280

16

ダクト支持構造物
ダクト

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

補助ばり

図 7－1

2 方向（軸直角方向）拘束の代表例

17Ａ

NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0

図 7－2

Ａ

3 方向（軸方向及び軸直角方向）拘束の代表例

ＡＡ～Ａ矢視図

図 7－3 垂直ダクトの支持の代表例

18

図 7－2 におけるＡ部
溶接ダクトの場合
ダクト補強（接合）材

ダクト支持材NT2 補③ Ⅴ-2-8-3-1-1 R0E

ハゼ折ダクトの場合
ダクト補強（接合）材

ダクト支持材

リベット締め

図 7－4 ダクトと支持構造物の接合

19