東海第二発電所 工事計画審査資料
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資料番号

工認−1103 改 0

提出年月日

平成 30 年 10 月 1 日

Ⅴ-2-2-2-7 原子炉建屋地下排水設備排水シャフトのNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

耐震性についての計算書

目次
1. 概要

12. 基本方針

2位置

2構造概要

3

評価方針

7

適用規格・基準等

9NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

3. 応力解析による評価方法

10

評価対象部位及び評価方針

10

荷重及び荷重の組合せ

12荷重12荷重の組合せ

12許容限界

13

評価方法

16

応力解析方法16

断面の評価方法

18

4. 評価結果
応力解析による評価結果
別紙 改良地盤を考慮した地盤応答

1919

1. 概要本資料は，原子炉建屋地下排水設備排水シャフト（以下「排水シャフト」という。）について，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，地震時の構造強度及び機能維持の確認にNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

ついて説明するものであり，その評価は，応力解析による評価により行う。

12. 基本方針
原子炉建屋地下排水設備（以下「地下排水設備」という。）は，「Ｓクラスの施設の間接支持構造物」及び「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の間接支持構造物」である原子炉建屋に対し，その耐震性を確保するため地下水位を原子炉建屋基礎盤底面レベル以深に維持する機能を有しているため，基準地震動Ｓｓに対する機能維持を確認することとしている。
したがって，地下排水設備を設置する排水シャフトについて，基準地震動Ｓｓによる地震力に対）を実施する。
する評価（以下「Ｓｓ地震時に対する評価」という。
位置

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

地下排水設備の設置位置を図 2-1 に示す

図 2-1 地下排水設備の設置位置

2

構造概要
地下排水上屋，排水シャフト及び集水ピットはそれぞれ東西 2 箇所設置し，原子炉建屋の南東角部及び南西角部付近に位置する。地下排水上屋は，地上 1 階，平面が南北方向 2.0 m，東西方向 2.5 m，地上高さ 2.6 m の鉄筋コンクリート造である。地下排水上屋の基礎は連続基礎である。集水ピットは，平面が南北方向 2.3 m，東西方向 2.3 m，高さ 4.85 m の鉄筋コンクリート造であり，排水シャフトは，集水ピットと地下排水上屋を接続する内径φ1.0 m のヒューム管である。集水管は，原子炉建屋の東面，西面及び南面に配置する内径φ0.3 m のヒューム管であり，久米層上面に直接設置し集水ピットに接続している。
また，排水シャフト及び集水ピットのうち久米層上端以浅の部分については，その周囲をセメント系の改良地盤とする。
地下排水上屋，排水シャフト，集水ピット及び集水管の概略配置図，概略平面図及び概略断NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

面図を図 2-2〜図 2-7 に示す。

図 2-2 地下排水上屋，排水シャフト，集水ピット及び集水管の概略配置図

3PNa2000

1000

2

地下排水上屋
排水シャフト12500

AB

図 2-3 地下排水上屋及び排水シャフトの概略平面図（南西隅）

排水シャフト▽EL.-13400

400
頂版

1000

集水管

4850

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

a250

250

集水ピット

300
▽EL.-18250

底版

2300
図 2-4 排水シャフト及び集水管の概略断面図（a-a 断面）4

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

図 2-5 排水シャフトの概略断面図（A-A 断面）

図 2-6 排水シャフトの概略断面図（B-B 断面 西側)

5

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

図 2-7 排水シャフトの概略断面図（B-B 断面 東側）

6

評価方針
地下排水設備は，「Ｓクラスの施設の間接支持構造物」及び「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の間接支持構造物」である原子炉建屋に対し，その耐震性を確保するため地下水位を原子炉建屋基礎盤底面レベル以深に維持する機能を有していることから，地下排水設備を構成する排水シャフトについて，Ｓｓ地震時に対する評価を行う。
排水シャフトの評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，応力解析による評価において断面の評価を行うことで，地震時の構造強度及び機能維持の確認を行う。評価は，『既発電用原子炉設置変更許可申請 添付書類六（原規規発第 1809264 号 平成 30 年 9月 26 日許可）』に示す原子炉建屋の基礎地盤安定性評価に用いた 2 次元ＦＥＭ解析（以下「地盤安定解析」という。）の結果を踏まえたものとする。支持機能を維持するため，構造強度を確保することで，支持機能が維持できる設計とする。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

排水シャフトの評価フローを図 2-6 に示す。

7

評価開始

基本方針

＜応力解析による評価＞＊

断面の評価

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0○構造強度の確認○機能維持の確認・支持機能の維持評価終了注記 ＊：地盤安定解析の結果を踏まえた評価を行う。

図 2-6 排水シャフトの評価フロー8

適用規格・基準等
排水シャフトの評価において，適用する規格・基準等を以下に示す。
原子力発電所耐震設計技術指針ＪＥＡＧ４６０１−1987（（社）日本電気協会）
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（（社）日本電気協会）
原子力発電所耐震設計技術指針ＪＥＡＧ４６０１−1991 追補版（
（社）日本電気協会）
道路橋示方書（Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編）
・同解説（（社）日本道路協会，2002）（以下「道示Ⅳ」という。
）
道路橋示方書（Ⅴ耐震設計編）
・同解説（（社）日本道路協会，2002）
コンクリート標準示方書［構造性能照査編］（（社）土木学会，2002 年制定）
（以下「ＲＣ示方書」という。
）
下水道施設の耐震対策指針と解説−2014 年版−（
（社）日本下水道協会）（以下「下水NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

道指針」という。）
ヒューム管設計施工要覧（全国ヒューム管協会，2009）9

3. 応力解析による評価方法
評価対象部位及び評価方針
応力解析による評価対象部位は排水シャフトとし，線形はり−非線形地盤ばねモデルによる応答変位法及び線形はりモデルによるフレーム解析により評価を行う。
応力解析にあたっては，地盤安定解析及び１次元波動論による地震応答解析による結果を用いて，荷重の組合せを行う。
Ｓｓ地震時に対する評価は，地震力と地震力以外の荷重の組合せの結果，発生する応力が「下水道指針」に基づき設定した許容限界を超えないことを確認する。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

応力解析による排水シャフトの評価フローを図 3-1 に示す。

10

評価開始

許容限界の設定

地盤安定解析
（解析ケースの選定）

地震応答解析
（１次元波動論）

軸方向

横断方向

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

はり−地盤ばねモデルの作成

応答変位法解析

フレームモデルの作成

地盤ばね反力

静的フレーム解析

断面の評価

評価終了

図 3-1 応力解析による排水シャフトの評価フロー11

荷重及び荷重の組合せ
荷重及び荷重の組合せは，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定している荷重及び荷重組合せを用いる。
荷重
固定荷重（DL）
固定荷重として，排水シャフト管体の自重を考慮する。
地震荷重（Ss）
地震力は，基準地震動Ｓｓ対する地盤応答より算定される動的地震力を考慮して設定する。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

地震荷重は，集水管位置の地盤の水平方向の最大変位より算定される地震時土圧とする。
荷重の組合せ荷重の組合せを表 3-1 に示す。
表 3-1 荷重の組合せ
荷重状態

荷重の組合せ

Ｓｓ地震時

DL＋Ss

DL ：固定荷重
Ss ：Ｓｓ地震荷重

12許容限界
応力解析による評価における排水シャフトの許容限界は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に記載の構造強度上の制限及び機能維持の基本方針に基づき，表 3-2 のとおり設定する。また，コンクリート許容応力度を表 3-3 に示す。
表 3-2 応力解析による評価における許容限界
要求

機能設計上の機能性能目標地震力部

位機能維持のための考え方

許容限界「ＲＣ示方書」に基づく

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0―

構造強度を基準地震動

排水シャフ有すること

Ｓｓ

ト

部材に生じる応力が構造強度を確保するための許容限界を超えないことを確認

短期許容応力度，
または「下水道指針」のひび割れ保証
モーメント「ＲＣ示方書」

機器・配管系
支持
機能＊等の設備を支持する機能を損なわない

基準地震動

排水シャフ

Ｓｓ

ト

こと部材に生じる応力が支持機能を維持するための許容限界を超えないことを確認に基づく短期許容応力度，「下水道指針」のひび割れ保証
モーメント

注記 ＊：
「支持機能」の確認には，「内包する設備に対する波及的影響の確認」が含まれる。

13

表 3-3 コンクリートの許容応力度（短期許容応力度）
圧縮

Fc
2

せん断2（N/mm ）（N/mm ）

（N/mm2）50

210.825 *注記 ＊：「ＲＣ示方書」を適用し，次式により求められる許容せん断力（Ｖａ）を許容限界とする。ただし，保守的な配慮として斜め引張鉄筋を考慮しないこととし，次式の第 2項を 0 とする。
Ｖａ＝Ｖｃａ＋Ｖｓａ
ここに，
Ｖｃａ

：コンクリートの許容せん断力（52kN）

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

Ｖｃａ＝1／2・τａ1・ｂｗ・ｊ・ｄ
Ｖｓａ：斜め引張鉄筋の許容せん断力

Ｖｓａ＝Ａｗ・σｓａ・ｊ・ｄ／ｓτ ａ1：斜め引張鉄筋を考慮しない場合の許容せん断応力度（0.825N/mm2＝825kN/m2）ｂｗ：有効幅（0.1453m）

ｊ：1／1.15ｄ：有効高さ（1.0029m）

Ａｗ：斜め引張鉄筋断面積σｓａ：鉄筋の許容引張応力度

ｓ：斜め引張鉄筋間隔

14排水シャフトを構成するヒューム管のひび割れ保証モーメントは，「下水道指針」で規定される次式で算定する。
=0.318･･r＋0.239･W･r：ひび割れ保証モーメント（5.68 kN･m）：ひび割れ荷重（2800 kg/m＝27.4 kN/m）
JIS A5303 規格（1972 年改正）
，呼び径φ1000，１種：管きょの自重（7.466 kN/m）

r：管きょの管厚中心半径（0.541 m）

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

W

15評価方法
応力解析方法排水シャフトは，軸方向断面及び横断面について耐震照査を実施する。
地震荷重の設定
原子炉建屋基礎地盤の地盤安定性評価で実施した地盤安定解析に基づき，排水シャフト位置の岩盤上面に対する地表面の相対変位が最大となる地震動の解析ケースを選定する。
この解析ケースについて，別紙「改良地盤を考慮した地盤応答」に示す１次元波動論による地震応答解析を実施し，この解析で得られる地盤変位を用いて地震荷重を設定する。
軸方向断面の応力解析
排水シャフトの軸方向（鉛直方向）断面の応力解析は，上述の地震応答解析で得られる

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

地盤変位を用いた応答変位法とする。構造部材はヒューム管の断面性能を考慮した線形はり要素とし，地盤改良体を考慮した水平方向の地盤ばねを介して地盤変位を作用させ，地震時応力を算出する。地盤改良体を考慮した地盤ばねは，「道示Ⅳ」に基づき設定する。
図 3-2 に解析モデルを示す。排水シャフトを構成するヒューム管の構造諸元と物性値を表 3-4 及び表 3-5 に示す。

排水シャフト（はり要素）

地盤ばね

図 3-2 軸方向断面の応力解析モデル

16

地盤変位

表 3-4 排水シャフトの構造諸元
呼び径

内径

厚さ

1000

1000 mm

82 mm

表 3-5 排水シャフトの物性値
材料

単位体積重量

ヤング係数

ヒューム管

24.5 kN/m3

3.3×107 N/mm2

横断方向断面の応力解析
排水シャフトの横断方向（水平方向）断面の応力解析は，軸方向断面の応力解析で得られた地盤ばね反力の最大値を地震時土圧として設定したフレーム解析とする。構造部材はNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0円形状にモデル化した線形はり要素とし，「道示Ⅳ」のケーソン基礎の設計における地震時の荷重状態に倣って地震時土圧を静的に載荷して，地震時応力を算出する。
図 3-3 に解析モデルを示す。

地震時土圧（地盤ばね反力）

図 3-3 横断向断面の応力解析モデル

17断面の評価方法(1) 軸方向断面
排水シャフトの軸方向断面の曲げ軸力及びせん断に対する発生応力度が，「ＲＣ示方書」に基づく短期許容応力度を超えないことを確認する。
(2) 横断方向断面
地震時にひび割れが生じないよう，横断方向の発生曲げモーメントがひび割れ保証モー

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0メントを超えないことを確認する。

18

4. 評価結果
応力解析による評価結果(1) 地震荷重
原子炉建屋基礎地盤の地盤安定性評価で実施した 2 次元ＦＥＭ解析（全応力解析）について，排水シャフト位置の岩盤上面に対する地表面の相対変位を表 4-1 に示す。
相対変位が最大となる地震動Ｓｓ−３１について，地盤改良体を考慮した 1 次元波動論による地震応答解析を実施した。解析結果を「別紙改良地盤を考慮した地盤応答」に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

表 4-1 2 次元ＦＥＭ解析による排水シャフト位置の岩盤上面に対する地表面の相対変位
地震動

相対変位

Ｓｓ−Ｄ１12.983 mm

Ｓｓ−１１4.544 mm

Ｓｓ−１２5.239 mm

Ｓｓ−１３4.842 mm

Ｓｓ−１４3.497 mm

Ｓｓ−２１5.380 mm

Ｓｓ−２２7.342 mm

Ｓｓ−３１16.035 mm

19

(2) 軸方向断面の評価結果
排水シャフトの軸方向（鉛直方向）断面の応答変位法による応力解析で得られた最大曲げモーメント及びせん断力について，ヒューム管断面の照査を実施した結果を表 4-2 に示す。
表 4-2 排水シャフトの評価結果（軸方向）仕様

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0E

発生断面力

発生応力度

呼び径内径（mm）×厚さ（mm）

1000×82

鉄筋径（mm）×本数（本）4.0×12（1.508 cm2）

曲げモーメントM（kN･m）

31.21

軸力

N（kN）

129.07

せん断力

S（kN）

17.922

コンクリート圧縮 σc（N/mm ）鉄筋引張許容限界

1000σs（N/mm2）

0.899
（全圧縮）

コンクリート圧縮 σca（N/mm2）
鉄筋引張2σsa（N/mm ）コンクリートせん断 Va（kN）

2123452(3) 横断方向断面の評価結果
排水シャフトの横断方向（水平方向）断面のフレーム解析で得られた最大曲げモーメン
トについて，ヒューム管断面の照査を実施した結果を表 4-3 に示す。
表 4-3 排水シャフトの評価結果（横断方向）
仕様

呼び径

1000

内径（mm）×厚さ（mm）

1000×82

発生断面力

曲げモーメント

許容限界

ひび割れ保証モーメント MC（N/mm2）

M（kN･m）

201.695.60

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

別紙
改良地盤を考慮した地盤応答

目次

1.

概要

別紙-1

2.

解析方 法

別紙-2

2.1

別紙-3

2.1.1

解析 領域

別紙-3

2.1.2

地盤 のモデ ル化

別紙-3

2.2

解析用 物性値

別紙-52.3

入力地 震動別紙-5

3.

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

解析モ デル

評価結 果

別紙-63.1

相対水 平変位

別紙-63.2

最大せ ん断ひ ずみ

別紙-73.3

水平方 向地盤 反力 係数及び上 限値

別紙-8

1.

概要
排水シャフトの評価 に 用いる地盤 変位及び 地 盤剛性を算 出するに あたり，改良 地盤のNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

物性を用いた地震応 答 解析を行う 。

別紙-1

2.

解析方法
地盤の地震応答解析 は ，１次元波 動論によ り 行う。解析 コードは ｋ−ＳＨＡＫ Ｅを用いる。評価に用いる 解 析コードの 検証及び 妥 当性確認等 の概要に つ いては，添 付書類「Ⅴ-5-25

計算 機プロ グラ ム（解析コ ード）の 概 要・ｋ−Ｓ ＨＡＫＥ 」に示す。

１次元波動論による 地 盤応答の評 価フロー を 図 2-1 に示 す。

解析条件の 設定
（解析方針 ）

地盤モデル の作成
（地質構造 ・地盤物 性 ）NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

１次元波動 論による 応 答解析

原子炉建屋 地下排水 設 備
排水シャフ ト位置に お ける
地盤変位・ 地盤剛性 の 算定

図 2-1

地 盤応答の 評 価フロー

別紙-2

解析モデル
解析領域
解析領域は ，原子炉 建 屋地下排水 設備排水 シ ャフト位置 の地表面 標 高（EL.8.0m）から EL.−370 m ま でとする。

地盤のモデ ル化
地盤モデル の層分割 は ，地盤の地 質区分に 基 づきモデル 化する。 地 下水位は，地下排水設 備による 地 下水位低減 を考慮し て 岩盤表面に 設定する 。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

解析用地盤 モデル図 を 図 2-2 に示 す。

別紙-3

EL.＋8.0m

埋戻土（地盤改良 体）

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

EL.−14.4m

KmEL.−370.0m

図 2-2１ 次元応答 解 析用地盤モ デル

別紙-4

地盤及び地 盤改良体 の 物性値
地盤につい ては，添 付 書類「Ｖ-2-1-3

地 盤 の支持性能 に係る基 本 方針」にて設定してい る物性値 を 用いる。
なお，地盤 改良体（ セ メント改良 ）につい て は，一軸圧 縮強度に 対 応した，添付書類「Ⅴ-2-1-3

地 盤の支持性 能に係る 基 本方針」に 示す地盤 改 良体（セメント改良）の 物性値を 設 定する。
地盤改良体 （セメン ト 改良）の一 軸圧縮強 度 を表 2-1 に 示す。よ り 強度が高い場合は評 価に用い る 地盤変位が 抑制され る ため，保守 的な評価と なる。

表 2-1

解 析に用い る 地盤改良体 （セメン ト 改良）の一 軸圧縮強 度
一軸圧縮強 度(N/mm 2 )NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

地盤改良体 （セメン ト 改良）

3.0

入力地震動
原子炉建屋 地下排水 設 備設置位置 における 入 力地震動は ，地盤安 定解 析において，
地 盤 の水 平 変 位 が 最 も 大 き く な っ た 基 準 地 震 動 Ｓ ｓ − ３ １ と し ，解 放 基 盤 面 へ 入 力する。

別紙-53.

評価結果
相対水平変 位
１次元波動論により算定した原子炉建屋地下排水設備排水シャフト位置における地表面最大 相対変位 発 生時刻の相 対水平変 位 分布を図 3-1 に示す。

10地表面 T.P.+8.000m

5NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

標高(T.P.m)

0‐5‐10シャフト管下端 T.P.‐13.400m
岩盤表面 T.P.‐14.400m‐15集水桝下端 T.P.‐18.250m‐2000.1

0.20.30.40.5水平変位(cm)

図 3-1

地 表面最大 相 対変位発生 時刻の相 対 水平変位分 布

別紙-6

最大せん断ひずみ
１次元波動論により算定した原子炉建屋地下排水設備排水シャフト位置における最大せん断ひずみ分布を図 3-2 に示す。

10地表面 T.P.+8.000m

5NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0E

標高(T.P.m)

0‐5‐10シャフト管下端 T.P.‐13.400m
岩盤表面 T.P.‐14.400m‐15

集水桝下端 T.P.‐18.250m‐2000.02

0.04

0.06

0.08

せん断ひずみ(%)

図 3-2 最大せん断ひずみ分布

別紙-70.1