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東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-249 改 5

提出年月日

平成 30 年 9 月 12 日

Ⅴ-2-10-2-5-8 常設低圧代替注水系格納槽点検用水密ハッチのNT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5

耐震性についての計算書

目 次
1．概要

12．一般事項

12.1 配置概要

12.2 構造計画

22.3 評価方針

32.4 適用基準

42.5 記号の説明

43．評価部位

64．固有周期64.1 固有周期の計算方法

64.2 固有周期の計算条件

74.3 固有周期の計算結果

7NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R55．構造強度評価

85.1 構造強度評価方法

85.2 荷重及び荷重の組合せ

85.3 許容限界

95.4 設計用地震力105.5 計算方法

115.6 計算条件

116．評価結果

121．概要
本資料は，添付書類「Ⅴ-2-1-9機能維持の基本方針」にて設定している構造強度に基づき，浸水防護施設のうち常設低圧代替注水系格納槽点検用水密ハッチ（以下「水密ハッチ」という。）が設計用地震力に対して，主要な構造部材が十分な構造健全性を有することを確認するものである。その耐震評価は水密ハッチの固有値解析及び応力評価により行う。
2．一般事項
2.1 配置概要
水密ハッチは，浸水を防止するために屋外の常設低圧代替注水系格納槽の上版に設置する。

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5

水密ハッチの設置場所を図 2-1 に示す。

図 2-1 水密ハッチの設置場所

12.2 構造計画
水密ハッチは屋外に設置し，上版（コンクリート）と一体化したシールケース（鋼製の枠）に固定ボルトにて固定することで止水性を確保する構造とする。
水密ハッチの構造計画を表 2-1 に示す。
表 2-1 構造計画
概略構造図

固定ボルト

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5ＡＡ3080（M20，26 本）（単位：mm）
計画の概要
基礎・支持構造説明図(Ａ-Ａ)

主体構造

上版と一体化した鋼製のシールケースにボル鋼製の上蓋により構成する。

トで固定する。

（単位：mm）

2

2.3 評価方針
水密ハッチの耐震評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定した荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界に基づき，「2.2 構造計画」にて示す水密ハッチの構造を踏まえ「3．評価部位」にて設定する評価対象部位において，「4．固有周期」で算出した固有周期に基づく設計用地震力による応力等が許容限界内に収まることを，「5．構造強度評価」にて示す方法にて確認することで実施する。応力評価の確認結果を「6．評価結果」に示す。
耐震評価フローを図 2-2 に示す。
基準地震動Ｓｓ

水密ハッチの設計

自然現象による荷重の算定
・固定荷重・積雪荷重

モデル化

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5固有値解析

設計用地震動の設定

設計震度の設定評価式による計算

応力の計算

上蓋の応力評価

固定ボルトの応力評価

・曲げ・引張・せん断・せん断・組合せ・組合せ
図 2-2 耐震評価フロー3

2.4 適用基準
適用する基準等を以下に示す。
(1) 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） ＪＳＭＥ Ｓ Ｎ
Ｃ１−2005／2007（日本機械学会）(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 ＪＥＡＧ４６０１−1987（日本電気協会）(4) 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）（以降「ＪＥＡＧ４６０１」と記載しているものは上記 3 指針を指す。
）(5) 機械工学便覧 改訂第５版（日本機械学会編 1968 年）(6) 日本工業規格 ＪＩＳ

Ｇ ４３０４（1999） 熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯(7) 日本工業規格 ＪＩＳ

Ｇ ４３０３（1998） ステンレス鋼棒

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5(8) 港湾の施設の技術上の基準・同解説（日本港湾協会 平成 19 年）

2.5 記号の説明
計算に用いる記号を表 2-2 に示す。
表 2-2 計算に用いる記号（1／2）
記号

記号の説明

単位ａ

上蓋の幅（長辺）mm

ｂ

上蓋の長さ（短辺）mmｆ

一次固有振動数HzＴ

固有周期sｇ重力加速度m/s2ｔ

上蓋の厚さmmｍ

上蓋の重量kgＥ

縦弾性係数 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005／2007 の付録材料図表
Part6 表 1 より温度を考慮して求めた値

MPa

ρ

上蓋の密度kg/m3

ν

ポアソン比

―

λ

振動数係数（板モデルの固有周期算出）―

Ｄ

常時作用する荷重（上蓋の重量）

NＰｓ

積雪荷重

NＳｓ

基準地震動Ｓｓによる地震荷重

N

許容応力算定用基準値 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007 SSB
Ｆ−3121.1(1)a.(b)に定める，Ｓｙ及び 0.7・Ｓｕのいずれか小さい方の値とする。
4MPa

表 2-2 計算に用いる記号（2／2）
記号ｆｂｆｓｆｔƒｔｓＳｙ

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5Ｓｕ

記号の説明
許容曲げ応力 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007 SSB−3121.1(4)に定める値とする。
許容せん断応力 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007 SSB−3121.1(2)に定める値とする。
許容引張応力 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007 SSB−3121.1(1)に定める値とする。
せん断応力と引張応力を同時に受けるボルトの許容引張応力
ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１―2005/2007 の付録図表 Part5 表 8 に規定される材料の設計降伏点
ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１―2005/2007 の付録図表 Part5 表 9 に規定される材料の設計引張強さ単位
MPaMPaMPa
MPa
MPa
MPaπ

円周率―

ＣＨ

基準地震動Ｓｓによる水平方向の設計震度―

ＣＶ

基準地震動Ｓｓによる鉛直方向の設計震度

―

ＫＨｓｓ

基準地震動Ｓｓによる水平方向の地震荷重

N

ＫＶｓｓ

基準地震動Ｓｓによる鉛直方向の地震荷重

NＡ

上蓋の面積mm2

ω

積雪の単位荷重Pa/cm

β２

上蓋の曲げ応力算定に用いる係数

―

σｂｓｓ

上蓋に加わる曲げ応力

MPaσ

上蓋に発生する曲げ応力とせん断応力の組合せ応力

MPa

τｓｓ

上蓋に加わるせん断応力

MPa

Ａｂ

固定ボルトの呼び径断面積mm2ｎ

固定ボルトの本数本

τｋｓｓ

固定ボルト 1 本当たりに加わるせん断応力

MPa

ƒｔ０

固定ボルトに作用する許容引張応力（ｆｔを 1.5 倍した値）

MPa53．評価部位
水密ハッチの評価部位は，「2.2構造計画」にて示している構造を踏まえて，地震に伴う荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し設定する。
水密ハッチに対して積雪及び地震（Ｓｓ）による荷重が作用し，これらの荷重は鋼製の上蓋から上蓋を固定している鋼製の固定ボルトに伝達することから，主要構成部材である上蓋及び固定ボルトを評価部位として設定する。
水密ハッチの耐震評価における評価部位について図 3-1 に示す。

図 3-1 評価部位

4．固有周期
4.1 固有周期の計算方法(1) 解析モデル
水密ハッチは，全周囲をシールケースにボルト止めされた構造であることから，荷重がかかる上蓋は図 4-1 に示す周辺固定の長方形板モデルとする。

t

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5(曲げ，せん断)

図 4-1 水密ハッチ概略モデル

6(2) 固有周期の計算
固有周期Ｔ及び周辺固定の長方形板モデルの一次固有振動数ｆは，「機械工学便覧（1986年），日本機械学会」より，次式を用いて算出する。

Tf＝1ｆ
λ・π・2・bｔ2・E・ｇ3・ 1

ν・ρ

4.2 固有周期の計算条件
表 4-1 に固有周期の計算条件を示す。

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5

表 4-1 固有周期の計算条件
上蓋の厚さ

上蓋の幅

上蓋の長さ

振動数係数ｔ(mm)

ａ(mm)

ｂ(mm)

λ＊１

SUS30430332030802.74

温度条件＊２（℃）

縦弾性係数E(MPa)重力加速度ｇ(m/s )ポアソン比ν

材料の密度ρ
(kg/m3)40

1.94×105

9.80665

0.37930

材質2注記 ＊1 水密ハッチの振動数係数λはａ/ｂ≒1.1 の場合の定数λが無いため，より小さな値として算出されるａ/ｂ＝1.5 の場合の定数λ＝2.74 を用いた。
＊2 屋外設備としての環境条件を考慮する。

4.3 固有周期の計算結果
表 4-2 に固有周期の計算結果を示す。水密ハッチの固有周期は 0.05 s 以下であることから，剛構造である。
表 4-2 固有周期の計算結果
機器名称

固有振動数（Hz）

固有周期（s）

常設低圧代替注水系格納槽点検用水密ハッチ

20.30.049

75．構造強度評価
5.1 構造強度評価方法
水密ハッチは，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の組合せ並びに許容限界を踏まえて，「3．評価部位」にて設定する評価部位に作用する応力等が「5.3 許容限界」にて示す許容限界以下であることを確認する。

5.2 荷重及び荷重の組合せ
5.2.1 荷重の設定
強度評価に用いる荷重は以下の荷重を用いる。
(1) 固定荷重(Ｄ)
常時作用する固定荷重として水密ハッチの自重を考慮する。
固定荷重を以下の式より算出する。

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5Ｄ＝ｍ・ｇ(2) 地震荷重(Ｓｓ)基準地震動Ｓｓによる地震荷重を考慮する。
なお，鉛直震度は各評価部位に対して応力が最大となる方向を考慮する。具体的には上蓋評価時は鉛直下向きに，固定ボルト評価時は鉛直上向きに考慮する。
地震荷重を以下の式より算出する。
ＫＨｓｓ＝ＣＨ・（Ｄ＋Ｐｓ・Ａ）（Ｄ＋Ｐｓ・Ａ）
ＫＶｓｓ＝ＣＶ・(3) 積雪荷重(Ｐｓ)
積雪荷重を考慮する。
積雪荷重Ｐｓについては，添付書類「Ⅴ-1-1-2

発電用原子炉施設の自然現象等による損傷の防止に関する説明書」に基づき 30 cm の積雪量を想定し，平均的な積雪荷重を与えるための係数 0.35 を考慮する。
積雪荷重による質量を以下の式より算出する。
Ｐｓ＝0.35・ω・308

5.2.2 荷重の組合せ
水密ハッチは，常設低圧代替注水系格納槽上版に設置されている平板であることから，その構造と形状から漂流物による衝突荷重及び風荷重の影響は考慮しない。
水密ハッチの設計にて考慮する荷重の組合せを表 5-1 に示す。
表 5-1 荷重の組合せ
施設区分

機器名称

荷重の組合せ常設低圧代替注水系格納槽

浸水防止設備

点検用水密ハッチ

Ｄ＋Ｓｓ＋Ｐｓ

5.3 許容限界
水密ハッチの蓋及び固定ボルトの許容限界を表 5-2 に，許容応力評価条件を表 5-3 に，上蓋及び固定ボルトの許容応力計算結果を表 5-4 にそれぞれ示す。また添付書類「Ⅴ-2-1-9

機能維持の基本方針」の「3.1 構造強度上の制限」にて設定している許容限界を踏まえ，ＪＳＭＥ
NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5に準じた許容応力を用いる。なお，蓋の浮き上がりによるボルトの引張が起こらないため，固定ボルトの発生応力においては引張を考慮しないことから，引張応力及び組合せ応力については許容限界を設定しない。
表 5-2 蓋及び固定ボルトの許容限界（許容応力）
許容限界＊１(MPa)
許容応力状態

ⅢＡＳ＊４

上蓋固定ボルト一次応力一次応力

曲げ

せん断

組合せ＊２

引張

せん断

組合せ＊３

1.5・ｆｂ

1.5・ｆｓ

1.5・ｆｔ1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ

ƒｔｓ

注記 ＊1 曲げ及びせん断は，ＪＥＡＧ４６０１を準用し，「その他の支持構造物」の許容限界を適用する。組合せは，ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005／2007 による。
＊2 曲げとせん断の組合せである。
＊3せん断応力と引張応力を同時に受けるボルトの許容引張応力 ƒｔｓは，次のいずれか小さい方の値から算出。

ƒｔｓ＝1.4・ƒｔ０−1.6τｋｓｓ
ƒｔｓ＝ƒｔ０＊4

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。

9表 5-3 許容応力評価条件
評価部位

材料

上蓋

温度条件

ＳｙＳｕ

Ｆ＊（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

40

205

520

205

SUS304固定ボルト

注記 ＊ Ｆ＝Min［Ｓｙ，0.7・Ｓｕ］とする。
表 5-4 上蓋及び固定ボルトの許容応力計算結果

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5

許容応力状態

評価対象
部位

許容限界

許容限界

（ボルト以外）

（ボルト）

一次応力

一次応力

曲げせん断組合せ

引張せん断（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

上蓋204117

204−−

固定ボルト

−−−−

117

ⅢＡＳ

5.4 設計用地震力「4．固有周期」に示したとおり水密ハッチの固有周期が 0.05 s 以下であることを確認したため，水密ハッチの耐震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」に示す常設低圧代替注水系格納槽における最大床応答加速度の 1.2 倍を考慮して設定する。
なお，入力地震動は，添付書類「Ⅴ-2-1-2

基準地震動Ｓｓ及び弾性設計用地震動Ｓｄの策定概要」に基づく基準地震動Ｓｓとする。
水密ハッチの耐震計算に用いる設計震度を表 5-5 に示す。
表 5-5 設計震度
地震動

設置場所及び床面高さ(m)

基準地震動

常設低圧代替注水系格納槽Ｓｓ

EL. 8.00＊１

水平方向設計震度鉛直方向設計震度

ＣＨ

＊２

ＣＶ＊２

1.360.68

注記 ＊1：基準床レベルを示す。
＊2：「4．固有周期」より，水密ハッチの固有周期が 0.05 s 以下であることを確認したため，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5.5 計算方法
水密ハッチの強度評価は，構造部材に作用する応力が，「5.3許容限界」で設定した許容限界以下であることを確認する。
(1) 上蓋四辺を固定された長方形板に等分布荷重（鉛直震度含む）が作用している板に発生する曲げ応力及びせん断応力は「機械工学便覧（1986 年），日本機械学会」より以下の式にて算出する。
ａ．最大曲げ応力
β２ ・ＤＫＡt

σｂｓｓ＝＋P・aｂ．最大せん断応力

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5tＳＳ＝

Ｄ KVｓｓ＋Pｓ・Ａ・（ａ＋ｂ）・2ｃ．組合せ応力
上蓋に発生する垂直応力やせん断応力については，組合せ応力を以下の式より算出する。

σ＝ σ２3 ｓｓ2ｂｓｓ＋・τ

＊

注記 ＊ ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005／2007 SSB-3121.1(2) 固定ボルト
固定ボルトに作用するせん断荷重は，水平方向荷重をすべての固定ボルトで負担するものとして評価する。固定ボルトのせん断応力を以下の式より算出する。
ａ．せん断応力τｋ Ｓ Ｓ＝ＫＨ ＳＳ
ｎ ・ Ａｂ

5.6 計算条件
上蓋の応力評価に用いる計算条件を表 5-6 に，固定ボルトの応力評価に用いる計算条件を表5-7 に示す。
表 5-6 上蓋の応力評価に用いる計算条件
評価部位
上蓋

上蓋の質量積雪の単位荷重ωｍ(kg)(Pa/cm）

2800

2011

上蓋面積Ａ(m2)係数β２3.080×3.320＝10.22560.32

表 5-7 固定ボルトの応力評価に用いる計算条件
固定ボルトの呼び径

評価部位
固定ボルト

呼び径断面積2

固定ボルト本数(mm)Ａｂ(mm )

ｎ(本)20314.159

266．評価結果
耐震評価結果を表 6-1 に示す。発生応力が許容応力以下であることから，構造部材が構造健全性を有することを確認した。
表 6-1 耐震評価結果
評価対象部位

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-8 R5 E

上蓋

評価応力

発生応力(MPa)

許容応力(MPa)

曲げ

17204

せん断

1117

組合せ＊

18204

せん断5117

水密ハッチ

固定ボルト

注記 ＊ 曲げとせん断の組合せである。

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