東海第二発電所工事計画審査資料
資料番号

工認-370 改 0

提出年月日

平成 30 年 5 月 16 日

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

Ⅴ-2-別添1-3 火災受信機盤の耐震計算書

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

目次
1.

概要

12.

基本方針

22.1 位 置22.2 構造概要

22.3 評価方針

42.4 適用規格

43.

固有値解析

63.1 基本方針

63.2 解析方法

63.3 設計用地震力63.4 固有値解析結果

74.

応力評価

84.1 基本方針

84.2 評価対象部位

84.3 荷重及び荷重の組合せ

84.4 評価方法

105.

17

機能維持評価5.1 基本方針

175.2 評価対象部位

175.3 許容限界

175.4 評価方法

176.

18

評価条件

6.1 応力評価条件

186.2 機能維持評価条件

20

7.

21

耐震評価結果1.

概要
本資料は，Ⅴ-2-別添 1-1「火災防護設備の耐震計算の方針」（以下，「別添 1-1」という。
）に示すとおり，基準地震動Ｓｓによる地震力に対し，火災受信機盤が，地震時及び地震後においても，NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

火災を早期に感知する機能を保持するための耐震性を有することを確認するものである。

1

2.

基本方針
別添 1-1 の「2.1 評価対象設備」に示す火災受信機盤の構造計画を「2.1 位置」及び「2.2 構造概要」に示す。

2.1 位置
火災受信機盤は，火災感知器からの作動信号を常時監視できるよう，中央制御室に設置する。
2.2 構造概要

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

火災受信機盤の構造計画を第 2－1 表に示す。

2

第 2－1 表 火災防護設備のうち火災受信機盤の構造計画
機器名称

計画の概要

説明図

主体構造支持構造

火災受信機

火災受信機

火災受信機盤

盤

盤

は，取付ボルト

火災受信機盤にて固定金具に振れ止め金具取り付け，固定金具を基礎ボルトにより，建屋取付ボルト

躯体に据え付け鉛直方向

る。
水平方向

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

固定金具

3基礎ボルト2.3 評価方針
火災受信機盤は，別添 1-1 の「4.2 応力評価」に示す応力評価の方針に従い，応力評価を実施する。
火災受信機盤の応力評価は，「3. 固有値解析」及び「4. 応力評価」に示す方法により，「6.
評価条件」に示す評価条件を用いて計算し，「7. 耐震評価結果」において火災受信機盤の評価対象部位に発生する応力が許容限界に収まることを確認する。
火災受信機盤は，別添 1-1 の「4.3 機能維持評価」に示す機能維持評価の方針に従い，電気的機能維持評価を実施する。
火災受信機盤の電気的機能維持評価は，「3. 固有値解析」及び「5. 機能維持評価」に示す方法により，「6. 評価条件」に示す評価条件を用い，「7. 耐震評価結果」において火災受信機盤の最大床加速度が機能確認済加速度を超えないことを確認する。
火災受信機盤の耐震評価フローを第 2－1 図に示す。
2.4 適用規格
NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

適用する規格，基準等を以下に示す。
・発電用原子力設備規格 設計・建設規格(ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１－2005/2007)（（社）日本機械学会）
・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）

4固有値測定試験

設計用地震力

応力評価

評価用加速度の算出

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

地震力による応力

構造強度評価電気的機能維持評価

第 2－1 図 火災受信機盤の耐震評価フロー5

3.

固有値解析

3.1 基本方針
火災受信機盤は，別添 1-1 の「4.1 地震応答解析」に示す評価方針に従い，「3.2解析方法」に示す方法により，「3.4 固有値解析結果」において火災受信機盤の固有振動数を評価する。
3.2 解析方法
火災受信機盤は，火災受信機盤の設置状態を模擬し，正弦波掃引試験を実施する。
3.3 設計用地震力
火災受信機盤の耐震計算に用いる入力地震力には，
Ⅴ-2-1-7「設計用床応答曲線の作成方針」
にて設定した床応答の作成方針に基づき，第 3－1 表に示す条件を用いて作成した設計用床応答曲線を用いる。また，減衰定数はⅤ-2-1-6「地震応答解析の基本方針」に記載の減衰定数を用いる。

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

第 3－1 表 設計用地震力
設計用床応答曲線

設置場所
地震動及び床面高さ(m)

建屋＊1

減衰及び高さ方向（m）

備考定数(％)
水平方向，鉛原子炉

直方向ともに

建屋
原子炉

基準
地震動
Ｓｓ

水平1.0

EL.29.0

Ｓｓ－1～8 の包絡曲線を用

建屋

いる。

付属棟
EL.18.0

原子炉
建屋

鉛直1.0

EL.29.0
注記＊1：火災受信機盤は，建屋床面及び壁面に固定しているため，設置フロア上階の設計用床応答曲線を用いる。

6

3.4 固有値解析結果
火災受信機盤の固有値解析結果を第 3－2 表に示す。
第 3－2 表より，火災受信機盤の固有振動数は，20 Hz 以上であることを確認した。
第 3－2 表 火災受信機盤の固有振動数
固有振動数(Hz)

火災受信機盤

20 以上

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

機器名称

7

4.

応力評価

4.1 基本方針
火災受信機盤は，別添 1-1 の「4.2 応力評価」に示す評価方針に従い，応力評価を実施する。
火災受信機盤の応力評価は，「4.2 評価対象部位」に示す評価対象部位が，「4.3 荷重及び荷重の組合せ」に示す荷重及び荷重の組合せに対し「4.3.3 許容応力」に示す許容限界に収まることを，「4.4 評価方法」に示す方法を用いて評価を行う。
4.2 評価対象部位
火災受信機盤の評価対象部位は，別添 1-1 の「3.2 許容限界」に示すとおり，評価対象部位である基礎ボルトとする。
4.3 荷重及び荷重の組合せ
応力評価に用いる荷重及び荷重の組合せは，別添 1-1 の「3.1 荷重及び荷重の組合せ」に示

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

す荷重及び荷重の組合せを用いる。
4.3.1 荷重の種類
応力評価に用いる荷重は，以下の荷重を用いる。
(1) 死荷重(Ｄ)
死荷重は，固定金具等を含めた火災受信機盤の自重とする。
(2) 地震荷重(ＳＳ)
地震荷重は，基準地震動ＳＳによる地震力とする。
4.3.2 荷重の組合せ及び許容応力状態
応力評価に用いる荷重の組合せ及び許容応力状態は，火災受信機盤の評価対象部位ごとに設定する。荷重の組合せ及び許容応力状態を第 4－1 表に示す。
4.3.3 許容応力
火災受信機盤の基礎ボルトの許容応力を第 4－2 表に示す。

8

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

第 4－1 表 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

機器名称

設備分類

機器等の区分

火災受信機盤

－－＊1

耐震クラス

荷重の組合せ許容応力状態

Ｄ＋Ｓｓ

Ⅳ ＡＳ

その他
発電用原子炉の付属

火災防護設備Ｃ（Ｓs 機能維持）施設
注記＊1：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力状態を適用する。
第 4－2 表 許容応力（設計基準対象施設）
許容限界（ボルト等）＊19一次応力

許容応力状態

Ⅳ ＡＳ

引張せん断組合せ

1.5・ｆｔ＊1.5・ｆｓ＊Ｍｉｎ｛1.5・ｆｔ＊，（2.1・ｆｔ＊－1.6・τｂ）｝

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。

4.4 評価方法
火災受信機盤の応力評価は，「4.4.2 基礎ボルトの応力評価モデル及び評価式」に示す評価
式より評価対象部位である基礎ボルトの発生応力を計算し，許容応力以下となることを次のとおり確認する。また，火災受信機盤は，建屋床面及び壁面に固定するが，火災受信機盤の形状及び固定面と重心位置の関係により，すべての荷重は，より保守的となる床面側の基礎ボルトに作用するものと考え，建屋床面固定における短辺方向及び長辺方向を個別に評価する。
・応力評価モデルは１質点系モデルとし，設備の重心位置に地震荷重が作用するものとする。
・許容応力についてＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１－2005/2007 の付録材料図表を用いて計算する際に，温度が図表記載温度の中間の値の場合は，比例法を用いて計算する。ただし，比例法を用いる場合の端数処理は，小数第 1 位以下を切り捨てた値を用いるものとする。
・耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。
4.4.1 記号の定義

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

基礎ボルトの応力評価に使用する記号の定義を第 4－3 表に示す。

10

第 4－3 表 基礎ボルトの応力評価に用いる記号の定義
記号

単位Ａｂボルトの軸断面積mm2ＣＨ

水平方向設計震度－ＣＶ

鉛直方向設計震度－ｄ

ボルトの呼び径mm

Ｆｂ

ボルトに作用する引張力（1 本当たり）

Nｇ

重力加速度（＝9.80665）

m/s2

ｈ１

取付面から重心までの距離mm

重心とボルト間の水平方向距離*1mm*1

重心とボルト間の水平方向距離mmｍ

盤の質量kgｎ

ボルトの本数－ｎｆ

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数－

Ｑｂボルトに作用するせん断力

N

π

円周率

－

σｂボルトに生じる引張応力MPaτｂボルトに生じるせん断応力MPa

１２NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

記号の説明

注記＊１： １≦ ２11

4.4.2 基礎ボルトの応力評価モデル及び評価式
応力評価モデルは，１質点系モデルであり，火災受信機盤の重心位置に地震荷重が作用するものとする。
火災受信機盤は，「2.2 構造概要」の第 2－1 表に示すとおり，基礎ボルトにより据え付けるため，基礎ボルトの応力評価モデル及び評価式にて評価する。
(1) 垂直自立形 短辺方向における基礎ボルトの応力評価「6. 評価条件」に示す評価条件を用いて，以下の式により垂直自立形 短辺方向における基礎ボルトの発生応力を算出する。
垂直自立形 短辺方向における基礎ボルトの応力評価モデルを第 4－1 図に示す。
a.

基礎ボルトの引張応力計算
ボルトに対する引張力は，最も厳しい条件として，第 4－1 図で最外列のボルトを支点とする転倒を考え，これを片側の最外列のボルトで受けるものとして計算する。

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0(a) 引張力イ. 基礎ボルトに作用する引張力（Ｆｂ）
Ｆｂ ＝ｍ・ＣＨ・ｈ１ ・ｇ－ｍ・ １－ＣＶ ・ ２・ｇｎｆ ・＋ ２１・・・・・・（4.4.2.1）(b) 引張応力
イ. 基礎ボルトに生じる引張応力（σｂ）
σｂ ＝

Ｆｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.2）Ａｂ

ロ. ボルトの軸断面積（Ａｂ）
Ａｂ ＝

π４・ｄ2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.3）12b.

基礎ボルトのせん断応力計算
ボルトに対するせん断力は，ボルト全本数で受けるものとして計算する。

(a) せん断力
イ. 基礎ボルトに作用するせん断力（Ｑｂ）
Ｑｂ＝ｍ・ＣＨ・ｇ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.4）(b) せん断応力
イ. 基礎ボルトに生じるせん断応力（τｂ）
Ｑｂｎ・Ａｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.5）

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

τｂ ＝13転倒方向（短辺方向）ｍ・（ＣＶ－１）・ｇ

ｈ１

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0ｍ・ＣＨ・ｇ

床固定金具

１２

基礎ボルト

（正面）

第 4－1 図 垂直自立形 短辺方向における基礎ボルトの応力評価モデル

14

(2) 垂直自立形 長辺方向における基礎ボルトの応力評価「6. 評価条件」に示す評価条件を用いて，以下の式により垂直自立形 長辺方向における基礎ボルトの発生応力を算出する。
垂直自立形 長辺方向における基礎ボルトの応力評価モデルを第 4－2 図に示す。
a.

基礎ボルトの引張応力計算
ボルトに対する引張力は，最も厳しい条件として，第 4－2 図で最外列のボルトを支点とする転倒を考え，これを片側の最外列のボルトで受けるものとして計算する。

(a) 引張力イ. 基礎ボルトに作用する引張力（Ｆｂ）
Ｆｂ ＝

ｍ・ＣＨ・ｈ１ ・ｇ－ｍ・ １－ＣＶ ・ １・ｇ
ｎｆ ・－ １２・・・・・・（4.4.2.6）

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0(b) 引張応力
イ. 基礎ボルトに生じる引張応力（σｂ）
σｂ ＝

Ｆｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.7）Ａｂ

ロ. ボルトの軸断面積（Ａｂ）
Ａｂ ＝

b.

π
４・ｄ2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.8）

基礎ボルトのせん断応力計算
ボルトに対するせん断力は，ボルト全本数で受けるものとして計算する。

(a) せん断力
イ. 基礎ボルトに作用するせん断力（Ｑｂ）
Ｑｂ＝ｍ・ＣＨ・ｇ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.9）(b) せん断応力
イ. 基礎ボルトに生じるせん断応力（τｂ）
τｂ ＝

Ｑｂｎ・Ａｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（4.4.2.10）15

転倒方向（長辺方向）・ｇｍ・（ＣＶ－１）

壁

ｈ１NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0ｍ・ＣＨ・ｇ

床固定金具

基礎ボルト

１２（側面）

第 4－2 図 垂直自立形 長辺方向における基礎ボルトの応力評価モデル

16

5.

機能維持評価5.1 基本方針
火災受信機盤は，別添 1-1 の「4.3 機能維持評価」に示す評価方針に従い，機能維持評価を実施する。
火災受信機盤の機能維持評価は，「5.2 評価対象部位」に示す評価対象部位が「5.3 許容限界」に示す許容限界に収まることを「5.4 評価方法」に示す方法を用いて評価を行う。
5.2 評価対象部位
火災受信機盤の評価対象部位は，別添 1-1 の「4.3 機能維持評価」の評価方針に示すとおり，地震時及び地震後に電気的機能の保持が必要な火災受信機盤本体とする。
5.3 許容限界
火災受信機盤の許容限界は，別添 1-1 の「4.3 機能維持評価」に示す機能確認済加速度とする。

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

火災受信機盤の機能確認済加速度を第 5－1 表に示す。
第 5－1 表 火災受信機盤の機能確認済加速度
機能確認済加速度

機器名称(×9.8 m/s2)
水平2.28鉛直1.78

火災受信機盤

5.4 評価方法
火災受信機盤の機能維持評価は，別添 1-1 の「4.3 機能維持評価」に示す評価方針に従い，火災受信機盤の評価用加速度が機能確認済加速度以下となることを確認する。

17

6.

評価条件
「4. 応力評価」及び「5.

機能維持評価」に用いる評価条件を以下に示す。

6.1 応力評価条件
6.1.1 設計用地震力
火災受信機盤の耐震計算に用いる入力地震力には，Ⅴ-2-1-7「設計用床応答曲線の作成方針」にて設定した床応答の作成方針に基づき，第 3－1 表に示す条件を用いて作成した設計用床応答曲線を用いる。また，減衰定数はⅤ-2-1-6「地震応答解析の基本方針」に記載の減衰定数を用いる。
6.1.2 許容応力評価条件
火災受信機盤における基礎ボルトの許容応力評価条件を第 6－1 表に示す。
第 6－1 表 火災受信機盤における基礎ボルトの許容応力評価条件（設計基準対象施設）

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

評価対象部位
基礎ボルト

材料
SS400

Ｓy：設計降伏点 ＪＳＭＥ

温度条件

ＳｙＳuＦ

Ｆ*

(℃)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

245

400－

280

40（雰囲気温度）

Ｓ ＮＣ１-2005/2007 の付録材料図表 Part5 表 8 に規定される値
Ｓu：設計引張り強さ ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１-2005/2007 の付録材料図表 Part5 表 9 に規定される値*Ｆ ：ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１-2005/2007 SSB-3121.1(1)により規定される値
6.1.3 応力評価モデルの諸元
火災受信機盤及び固定金具は，固有振動数が 20 Hz 以上で，剛構造であることを確認しているため，応力評価に使用する設計用加速度は，最大床加速度の 1.2 倍を使用する。
火災受信機盤における基礎ボルトの応力評価モデルの諸元を第 6－2 表に，火災受信機盤の設計用加速度を第 6－3 表に示す。

18

第 6－2 表 火災受信機盤における基礎ボルトの応力評価モデルの諸元
項目

記号単位

入力値

ボルトの軸断面積

Ａｂmm

2201.1ボルトの呼び径ｄmm

重力加速度ｇm/s

9.80665

取付面から重心までの距離

ｈ１mm

1100

重心とボルト間の水平方向距離（垂直自立形 短辺方向）

１mm

265

重心とボルト間の水平方向距離（垂直自立形 短辺方向）

２mm

265

重心とボルト間の水平方向距離（垂直自立形 長辺方向）

１mm

5重心とボルト間の水平方向距離（垂直自立形 長辺方向）

２mm

295

盤の質量ｍkg430

ボルトの本数ｎ－

6ｎｆ－

1ｎｆ－

2

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数（垂直自立形 短辺方向）

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0162

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数（垂直自立形 長辺方向）

第 6－3 表 火災受信機盤の設計用加速度
項目

記号

設計用加速度(×9.8 m/s2)

水平方向設計震度

ＣＨ1.55鉛直方向設計震度ＣＶ1.1719

6.2 機能維持評価条件
6.2.1 設計用地震力
火災受信機盤の機能維持評価に用いる設計用地震力は，「6.1.1 設計用地震力」に示す。
6.2.2 評価用加速度
火災受信機盤の機能維持評価に用いる評価用加速度は，「6.2.1 設計用地震力」に示す
設計用床応答曲線の最大床加速度を使用する。
火災受信機盤の評価用加速度を第 6－4 表に示す。
第 6－4 表 火災受信機盤の評価用加速度
機器名称

項目

評価用加速度(×9.8 m/s2)

水平1.29鉛直0.98

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

火災受信機盤20

7.

耐震評価結果火災受信機盤の応力評価結果及び電気的機能維持評価結果を第 7－1 表及び第 7－2 表に示す。
基礎ボルトの発生応力は許容応力以下であり，火災受信機盤の評価用加速度は，機能確認済加速度以下である。
したがって，火災受信機盤は，地震時及び地震後においても，基準地震動Ｓｓによる地震力に対NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

し，火災を早期に感知する機能を保持するため，耐震性を有する。

21

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

第 7－1 表 火災受信機盤の応力評価結果
機器名称

評価部位

基礎ボルト
（垂直自立形 短辺方向）

応力分類

発生応力(MPa)

許容応力(MPa)

引張応力

70210

せん断応力

6161

組合せ応力

70210

引張応力

62210

せん断応力

6161

組合せ応力

62210

火災受信機盤基礎ボルト
22（垂直自立形 長辺方向）

NT2 補② Ⅴ-2-別添 1-3 R0

第 7－2 表 火災受信機盤の電気的機能維持評価結果
機能確認済加速度との比較
機器名称

加速度確認
箇所

火災受信機盤

加振台への取付位置

水平加速度(×9.8 m/s2)

鉛直加速度(×9.8 m/s2)

評価用

機能確認済

評価用

機能確認済

加速度

加速度

加速度

加速度

1.29

2.28

0.98

1.7823