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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-599 改 4

提出年月日

平成 30 年 9 月 14 日

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R4Ⅴ-2-10-2-11 管理区域外伝播防止堰の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 .................................................................................................................................. 32.3 評価方針 .................................................................................................................................. 42.4 適用基準 .................................................................................................................................. 52.5 記号の説明...............................................................................................................................53.

固有周期及び設計用地震力 .......................................................................................................... 63.1 固有周期の計算方法 ................................................................................................................ 63.2 固有周期の計算条件 ................................................................................................................ 73.3 固有周期の計算結果 ................................................................................................................ 73.4 設計用地震力 ........................................................................................................................... 8NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R44.

構造強度評価 ................................................................................................................................ 94.1 評価部位 .................................................................................................................................. 94.2 荷重及び荷重の組合せ .......................................................................................................... 104.3 許容限界 ................................................................................................................................ 114.4 計算方法 ................................................................................................................................ 124.5 計算条件 ................................................................................................................................ 165．評価結果........................................................................................................................................ 171.

概要
本資料は，添付書類「Ⅴ-1-1-8-5 溢水防護施設の詳細設計」に示すとおり，管理区域外伝播防止堰（以下「堰」という。）について，基準地震動Ｓｓによる地震力に対して，溢水伝播を防止する機能を維持するために，十分な構造強度を有することを説明するものである。その耐震評
価は，応力評価により行う。
堰は，設計基準対象施設においてはＣクラス施設に分類される。以下，設計基準対象施設としての構造強度評価を示す。

2.

一般事項

2.1 配置概要
堰は，添付書類「Ⅴ-1-1-8-5溢水防護施設の詳細設計」の「4.1 溢水伝播を防止する設備」に示す配置のとおり，原子炉建屋付属棟（廃棄物処理棟）に設置する。

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R4堰の設置位置図を図 2－1 に示す。

1

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R42
図 2－1 管理区域外伝播防止堰の設置位置図（原子炉建屋付属棟（廃棄物処理棟） EL.8.20 m）

2.2 構造計画
堰の構造は，添付書類「Ⅴ-1-1-8-5 溢水防護施設の詳細設計」の「3. 要求機能及び性能目標」に示す構造計画を踏まえて，詳細な構造を設定する。堰の構造計画を表 2－1 に，使用材料について表 2－2 に示す。堰は，アンカー筋（鉄筋）により，既存の鉄筋コンクリート躯体と一体化させた鉄筋コンクリート構造物である。
表 2－1 構造計画
計画の概要

概略構造図

基礎・支持構造

主体構造

堰を既設コンクコンクリーリート床版にアト，鉄筋及びンカー筋で固定アンカー筋する。に よ り 構 成 コンクリート

鉄筋＊3＊2アンカー筋（鉄筋）＊4▽堰天端堰する。

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3＊1▽設置レベル

既設コンクリート床版（既存躯体）＊1：高さ 0.3 m。
＊2：幅 0.2 m。
＊3：既存のコンクリート躯体と一体化。
＊4：新設堰は接着系アンカーとし，既存躯体への定着長さは径の 10 倍以上とする。
表 2－2 堰の使用材料
種類

仕様
普通コンクリート

コンクリート

設計規準強度 22.1 N/mm2

鉄筋SD295A

3

2.3 評価方針
堰の耐震評価は，「3. 固有周期及び設計用地震力」にて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，「4.

構造強度評価」に示す方法にて確認することで実施する。
堰の耐震評価フローを図 2－2 に示す。

計算モデルの設定

理論式による固有周期の算出

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

設計用地震力地震時における応力等

堰の構造強度評価

図 2－2 堰の耐震評価フロー4

2.4 適用基準
適用する規格，基準等を以下に示す。
（1） 建築基準法・同施行令（2） 各種合成構造設計指針・同解説（（社）日本建築学会，2010 改定）（3） 鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説（（社）日本建築学会，1999 改定）（4） 鋼構造設計規準（（社）日本建築学会，2005 改定）
2.5 記号の説明
堰の耐震評価に用いる記号を表 2－3 に示す。
表 2－3 耐震評価に用いる記号記号ＫＳ

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3Ｇｋ

定義
地震荷重ＫＳＨ（水平方向）
地震荷重ＫＳＵＤ（鉛直方向)
堰の固定荷重

単位kNkN

設計震度(水平方向)
設計震度(鉛直万向)―Ｍ

曲げモーメントkN･m

Ｌ

堰の接合部から荷重作用位置までの高さm

Ｑ

せん断力

kN

Ｔ

鉄筋 1 本当たりに生じる引張力

kN/本

ｎ

単位福（1m）当たりの鉄筋本数本

ｊ

応力中心距離㎜ｄ

部材の有効せいmm

Ｑａ

鉄筋 1 本当たりに生じるせん断力

kN/本

τ

せん断応力度

N/㎜ 2Ａ

堰の断面積

mm2σＣ

コンクリートの圧縮縁応力度

N/㎜ 2Ｔ‘

引張側鉄筋に生じる引張力

Nｘａ

中立軸から圧縮縁までの距離㎜ｂ

単位幅㎜53.

固有周期及び設計用地震力

3.1 固有周期の計算方法
堰の構造に応じて解析モデルを設定し，固有周期を算出する。
3.1.1 解析モデルの設定
各部部位の寸法や形状を踏まえ，片持ちはりに単純化したモデルとし，堰の評価モデル図を図 3－1 に示す。

概略構造図

評価モデル

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

図 3－1 堰の評価モデル図
3.1.2 記号の説明
堰の固有周期算出に用いる記号を表3－1に示す。
表3－1 堰の固有周期算出に用いる記号記号単位定義

Ｔs

堰の固有周期ｆ

Hz

堰の固有振動数m

はり長さ

ＥN/m2

ヤング率

Im4

断面2次モーメント

ｍkg/m

質量分布

6

3.1.3 固有周期の計算方法
固有周期Ｔを「土木学会 鋼構造力学公式集」に基づき以下の式より計算する。

1fＴ
ｆ

1 .8751 2 ＥＩ
2π 2ｍ

3.2 固有周期の計算条件
堰の固有周期の計算条件を表3－2に示す。
表3－2 堰の固有周期の計算条件
はり長さ

堰名称

ヤング率Ｅ2（m）（N/m ）

0.30

2.20×1010

断面2次モーメントＩ（m4）

質量分布ｍ（kg/m）

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

管理区域外伝播防止堰

6.67×10-4

489.46（幅 200）3.3 固有周期の計算結果
堰の固有周期の計算結果を表3－3に示す。計算結果より，剛であることを確認した。
表3－3 堰の固有周期の計算結果
堰名称

固有振動数（Hz）

固有周期（s）

10770.001

管理区域外伝播防止堰（幅 200）7

3.4 設計用地震力
基準地震動Ｓｓによる設計用地震力は，添付書類「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づき設定する。
地震応答解析に基づいて算定された，堰設置床の最大応答加速度から各堰の設計震度を設定する。また，堰は建物・建築物として評価する。
各堰の設置床の最大応答加速度から算出した設計震度を表 3－4 に示す。
表 3－4 堰の設計震度
設計震度

設置場所

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

EL.8.20 m

8水平方向

鉛直方向

0.920.80

4.

構造強度評価4.1 評価部位
堰の評価部位は，自重及び地震荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し，地震荷重により応力が発生する堰と既存躯体の取合い部分である鉄筋及びコンクリートとした。
各評価対象の鉄筋のサイズ，ピッチ及び材質は同じであることから，堰の自重，設計震度及び設計断面の諸条件を踏まえ評価を包含できる堰により代表して評価することとし，「原子炉建屋廃棄物処理棟管理区域外伝播防止堰 1-2」を抽出した。
評価の対象となる堰の選定結果を表 4－1 に示す。
表 4－1 評価の対象となる堰の選定結果
設置

設置床

建屋

高さ

設計断面
設備名称
幅

高さ

0.2 m

0.3 m

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

原子炉建屋廃棄物処理棟管理区域外

原子炉建屋
付属棟（廃棄物処理棟）

EL.8.20 m

設計震度

伝播防止堰 1-1
原子炉建屋廃棄物処理棟管理区域外

0.2 m

伝播防止堰 1-20.3 m

鉄筋量

水平鉛直

対象

方向＊1方向

（代表）

0.92

0.80

D13@
200
D13@
200

＊1：ＮＳ方向及びＥＷ方向の最大値を用いる。
＊2：堰の自重，設計震度及び設計断面の諸条件を踏まえ，最も評価が厳しい堰を選定。

9評価

○*2

4.2 荷重及び荷重の組合せ
4.2.1 荷重
(1) 固定荷重（Ｇ）
堰の自重を表 4－2 に示す。
表 4－2 堰の自重名称

種類

原子炉建屋廃棄物

単位容積重量

単位幅あたりの重量＊（kN/m3）（kN）

242.16

鉄筋コンクリート

処理棟管理区域外

Fc =22.1 N/mm2

伝播防止堰 1-2＊：1 m あたりの重量。
(2) 地震荷重（ＫＳ）

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

地震荷重は，基準地震動Ｓｓによる荷重を考慮する。
「3.4 設計用地震力」で設定した設計震度を用いて，次式により算定する。

ＫＳ＝Ｇ・Ｋ
ここで，ＫＳ：地震荷重（kN）

Ｇ：堰の固定荷重（kN）

Ｋ

：設計震度

10

4.2.2 荷重の組合せ
堰の評価に用いる荷重の組合せを表 4－3 に示す。
表 4－3 荷重の組合せ
荷重の組合せＧ＋ＫＳＨ＋ＫＳＵＤ
Ｇ：堰の固定荷重

ＫＳＨ ：基準地震動Ｓｓによる水平方向の地震荷重
ＫＳＵＤ ：基準地震動Ｓｓによる鉛直方向の地震荷重
4.3 許容限界
許容限界は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定している許容限界を踏まえて設定する(1)

鉄筋

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3「各種合成構造設計指針・同解説（（社）日本建築学会，2010 改定）」に基づき算定したアンカー筋として使用する鉄筋の短期許容荷重を表 4－4 に示す。
表 4－4 鉄筋の短期許容荷重
短期許容荷重堰名称（kN/本）種類

原子炉建屋廃棄物

SD295A

処理棟管理区域外

D13＠200

伝播防止堰 1-2

引張せん断

26.8

4.18

(2) コンクリート「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説（（社）日本建築学会，1999 改定）」に基づき算定したコンクリートの短期許容応力度を表 4－5 に示す。
表 4－5 コンクリートの許容応力度
短期許容応力度

設計基準強度Ｆｃ（N/㎜ 2）2（N/㎜ ）

22.1

11

せん断

圧縮

1.08

14.73

4.4 計算方法
堰の耐震評価は，地震により生じる応力度又は荷重が，「4.3 許容限界」で設定した許容限界値を超えないことを確認する。
堰に生じる応力は，地震荷重(水平方向及び鉛直方向)を受ける片持ちはりとして，既存躯体との接合部に生じる曲げモーメント及びせん断力を算定し，鉄筋に生じる引張力及びせん断力並びコンクリートに生じるせん断力及び圧縮力に対する確認を行う。
また，鉄筋に生じる引張力に対する確認においては，堰の自重による鉛直方向上向きの地震荷重を組み合せるものとし，荷重の組み合わせは組合せ係数法による。鉛直方向下向きに生じる荷NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

重は，既存躯体により支持されるため堰の設計に考慮しない。

12

(1) 応力算定
基準地震動Ｓｓにより堰に生じる応力は，図 4－1 及び図 4－2 に示すとおり，地震荷重が堰の重心位置に作用するものとし，単位幅当たりの算定とする。
a.

曲げモーメント
曲げモーメントは次式により算定する。
Ｍ＝ＫＳＨ・Ｌ

ここで，Ｍ ：曲げモーメント（kN・m）
ＫＳＨ：地震荷重（kN）
Ｌ ：堰の接合部から荷重作業位置までの高さ（m）
図 4－1 堰に生じる荷重模式図（曲げモーメント）b.

せん断力

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

せん断力は次式により算定する。
Ｑ＝ＫＳＨ

ここで，Ｑ：せん断力（kN）

ＫＳＨ ：地震荷重（kN）
図 4－2 堰に生じる荷重模式図（せん断力）(2) 断面検定
a．鉄筋(a) 引張力に対する検定
堰に生じる曲げモーメント及び堰の自重による鉛直方向上向きの地震荷重の組合せにより，鉄筋 1 本当たりに生じる引張力を次式により算定し，鉄筋 1 本当たりの許容限界値を超えないことを確認する。地震荷重は，組合せ係数法に基づいて水平 1.0＋鉛直 0.4又は水平 0.4＋鉛直 1.0 のうち大なる値とする。堰に生じる荷重の概念図を図 4－3 に示す。

ＭＫ＋ ＳＵＤ
T＝ｎ・ｊｎ
ここで，Ｔ：鉄筋 1 本当たりに生じる引張力（kN/本）Ｍ：曲げモーメント（kN・m）

ｎ：単位幅（1m）当たりの鉄筋本数（本）ｊ7（mm）：応力中心距離（ｊ＝ ・ｄ）
8（kN）
ＫＳＵＤ：地震荷重（鉛直上向き）
13

図 4－3 堰に生じる荷重(b) せん断力に対する検定
堰に生じるせん断力より，鉄筋 1 本当たりに生じるせん断力を次式により算定し，鉄筋NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R31 本当たりの許容限界値を超えないことを確認する。

ＱＱａ＝ｎ：鉄筋 1 本当たりに生じるせん断力（kN/本）

ここで，ＱａＱ：せん断力（kN）

ｎ：単位幅（1m）当たりの鉄筋本数（本）b. コンクリート(a) せん断力に対する検定
堰に生じるせん断応力度を次式により算定し，コンクリートの許容限界値を超えないことを確認する。

τ＝ＱＡ：せん断応力度（N/mm2）

ここで，τ
Ｑ：せん断力（kN）

Ａ：堰の断面積（mm2）(b) 圧縮力に対する検定
堰に生じる曲げモーメントにより発生するコンクリートの圧縮縁応力度を次式により算定し，コンクリートの許容限界値を超えないことを確認する。圧縮縁応力の算定にあたり，圧縮側鉄筋は考慮しない。
堰に生じる荷重の概念図を図 4－4 に示す。
Ｔ’
・2ｘｎ・ｂ

Ｃ＝

ここで，

Ｃ：コンクリートの圧縮縁応力度（N/mm2）
14

Ｔ’：引張側鉄筋に生じる引張力（Ｍ/ｊ）（N）
Ｍ ：曲げモーメント（kN・m）

７（mm）
ｊ ：応力中心距離（ｊ＝ ・ｄ）
8
ｄ ：部材の有効せい（mm）
ｘｎ ：中心軸から圧縮縁までの距離（mm）
ｘｎ＝ｄ－ｊ・3

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3ｂ ：単位幅（1000）（mm）

図 4－4 堰に生じる荷重15

4.5 計算条件「4.4 計算方法」に用いる計算条件を表4－6に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3

表 4－6 耐震評価に用いる計算条件
記号単位ＫＳkN

ＧkN

ｋ―ＭkN･mＬ

定義

数値

地震荷重ＫＳＨ（水平方向）

1.33

地震荷重ＫＳＵＤ（鉛直方向)

1.16

堰の固定荷重1.44

設計震度(水平方向)0.92

設計震度(鉛直万向)0.80

曲げモーメント

0.200m

堰の接合部から荷重作用位置までの高さ

0.15

ＱkN

せん断力

1.33

ＴkN/本

鉄筋 1 本当たりに生じる引張力0.400ｎ本

単位福（1m）当たりの鉄筋本数

5ｊ㎜

応力中心距離133ｄmm

部材の有効せい152.5

ＱａkN/本

鉄筋 1 本当たりに生じるせん断力0.266

τN/㎜ 2

せん断応力度

0.01

堰の断面積

2000002Ａmm

σＣN/㎜ 2

コンクリートの圧縮縁応力度

0.06

Ｔ‘

N

引張側鉄筋に生じる引張力

1504ｘａ㎜

中立軸から圧縮縁までの距離

58.5ｂ㎜

単位幅

1000

16

5．評価結果
堰の耐震評価結果を表5－1に示す。発生値は許容限界を満足しており，地震荷重に対して溢水伝播を防止する機能を維持するために，十分な構造強度を有することを確認した。
表 5－1 堰の耐震評価結果
発生値
評価部位

（荷重又は発生応力

許容限界

検定度）
鉄筋

引張0.400

kN/本26.8kN/本

0.02 ＜ 1.0

せん断0.266

kN/本

4.18kN/本0.07 ＜ 1.021.08

2N/mm

0.01 ＜ 1.014.73

N/mm20.01 ＜ 1.0

せん断0.01

N/mmート

圧縮0.06N/mm2NT2 補② Ⅴ-2-10-2-11 R3E

コンクリ17