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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 3

提出年月日

平成 30 年 7 月 10 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 R0

耐震性についての計算書

目
1．概要

―――――――――――――――――――――――――――――――― 1

2．基本方針―――――――――――――――――――――――――――――― 1

2.1 位置―――――――――――――――――――――――――――――― 1

2.2 構造概要―――――――――――――――――――――――――――― 2

2.3 評価方針―――――――――――――――――――――――――――― 3

2.4 適用基準―――――――――――――――――――――――――――― 43．耐震評価部位―――――――――――――――――――――――――――― 44．固有値解析――――――――――――――――――――――――――――― 54.1 基本方針―――――――――――――――――――――――――――― 5

4.2 固有振動数の計算方法
NT2 補② Ⅴ-2-10-2-5-7 R0

次

4.3 固有値解析結果
5．応力評価―――――――――――――――――――――― 5――――――――――――――――――――――――― 7―――――――――――――――――――――――――――――― 7

5.1 基本方針―――――――――――――――――――――――――――― 7

5.2 荷重の組合せ及び許容応力―――――――――――――――――――― 85.3 応力評価方法―――――――――――――――――――――――――― 105.4 応力評価条件―――――――――――――――――――――――――― 116．耐震評価結果―――――――――――――――――――――――――――― 12

1．概要
本資料は，添付資料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説明するものである。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．基本方針2.1 位置
水密ハッチは，屋外設備に設置し，浸水を防止するために常設低圧代替注水系格納槽上版に設置する。水密ハッチの設置場所を図 1 に示す。

図１ 水密ハッチの設置場所

12.2 構造概要
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 1 に示す。
表 1 水密ハッチ構造計画

設備名称

平面図

固定ボルト

Ａ

Ａ

（M20，26 本）

常設低圧代替注水系格

構造概要
主体構造

説明図(Ａ-Ａ)

支持構造

納槽点検用
水密ハッチ
（水密ハッチ）
床と一体鋼製の上蓋により構成する。

化した鋼製のシールケースにボルトで固定する。

22.3 評価方針
水密ハッチの耐震評価は，添付資料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 構造概要」にて示す水密ハッチの構造を踏まえ「3. 耐震評価箇所」にて設定する評価対象部位において，「4. 固有値解析」で算出した固有振動数に基づく設計用地震力により算出した応力が許容限界内に収まることを，「5. 応力評価」にて示す方法にて確認する。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 に示す。
水密ハッチの設計

基準地震動 SS

自然現象による荷重の算定
・常時荷重・積雪荷重モデル化

固有振動数の算出

設計用地震力の設定

評価式による計算

評価用加速度の設定

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・曲げとせん断の組合せ

・引張とせん断の組合せ

図２ 耐震評価フロー3

2.4 適用基準
適用基準を以下に示す。
・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

重要度分類・許容応力編

ＪＥＡＧ４６０１・補―1984（（社）日本電気協会 昭和 59 年）
・原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１―1987（（社）日本電気協会 昭和 62 年）
・原子力発電所耐震設計技術指針

ＪＥＡＧ４６０１―1991

追補版（（社）日本電気協会平成 3 年）
・機械工学便覧 改訂第５版（日本機械学会編 1968 年）
・港湾の施設の技術上の基準・同解説（（社）日本港湾協会 平成 19 年）

3．耐震評価部位
水密ハッチの評価対象部位は，「2.2 構造概要」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対象部位として設定する。鉛直震度が 1Ｇを超えるため上蓋の浮き上がりによる固定ボルトの引張の評価も行なう。
水密ハッチの耐震評価における評価対象部位について図 3 に示す。
なお，入力地震動は，添付資料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。

(曲げ，せん断)図３ 評価対象部位

44．固有値解析
4.1 基本方針(1) 水密ハッチの構造に応じて，固有振動数を算出する。
(2) 水密ハッチの応力評価において，地震荷重の算出に用いる応答加速度として，設置床面の最大床加速度を適用するために，固有振動数が 20Hz 以上であることを確認する。
4.2 固有振動数の計算方法
4.2.1 記号の説明
水密ハッチの固有振動数算出に用いる記号を表 2 に示す。
表 2 水密ハッチの固有振動数算出に用いる記号記号

記号の説明

単位ａ

上蓋の幅（長辺）mm

ｂ

上蓋の長さ（短辺）mm

Ｅ

縦弾性係数

MPaｆ

1 次固有振動数

Hzｇ

重力加速度

m/s2ｔ

上蓋の厚さmmｍ

上蓋の重量kgρ

上蓋の密度kg/m3

ν

ポアソン比―

λ振動数係数(板モデルの固有振動数算出)―

4.2.2 モデル
水密ハッチは，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周t辺固定の長方形板モデルとする。(図 4)

図 4 水密ハッチ概略モデル

5

4.2.3 固有振動数の算出方法(1) 上蓋
a. 上蓋は，全周囲を固定ボルトにより支持されていることから，周辺固定の長方形板モデルとする。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。
f＝λ・π・2・bｔ2・E・g3・ 1

ν・ρ

4.2.4 固有振動数の計算条件
表 3 に上蓋の固有振動数の計算条件を示す。
表 3 上蓋の固有振動数の算出条件

材質

上蓋の厚さ

上蓋の幅ａ

上蓋の長さｂ

振動数係数ｔ(mm)(mm)(mm)λ※１3080

2.74

水密ハッチ

SUS304303320重力加速度ｇ

ポアソン比

材料の密度

温度条件※２(m/s2)νρ (kg/m3)（℃）

9.80665

0.3793040

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。
縦弾性係数はＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１－2005／2007 の付録材料図表 Part6 表 1 を用いて計算する。

64.3 固有値解析結果
上記計算の結果，蓋板の固有振動数は 20.3Hz であり，水密ハッチの固有振動数が 20Hz 以上であることから剛構造であることを確認した。
5. 応力評価
5.1 基本方針(1) 水密ハッチの各部位の応力評価を実施し，発生応力を算出する。
(2) 各部位の発生応力と許容応力を比較し，発生応力が許容応力以下であることを確認する。

5.1.1 記号の説明
耐震評価に用いる記号を表 4 に示す。
表 4 耐震評価に用いる記号記号

記号の説明

単位ＣＨＳＳ

基準地振動 Ss による水平方向の評価用震度

―

ＣＶＳＳ

基準地振動 Ss による鉛直方向の評価用震度―a

上蓋の幅mmb

上蓋の長さmm

Ａ

上蓋の面積mm2

ω

積雪の単位荷重Pa/cmt

上蓋の板厚（公称値）mm

β２

上蓋の曲げ応力算定に用いる係数―ρ

上蓋の密度kg/m3σｂＳＳ

曲げ応力

MPa

τＳＳ

せん断応力

MPa

Ab

ボルトの呼び径断面積mm2ｎ

固定ボルト本数本σtＳＳ

固定ボルトの引張応力

MPa

τｋＳＳ

固定ボルトの引張応力せん断応力MPa75.2 荷重の組合せ及び許容応力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) 常時作用する荷重(Ｄ)
常時作用する荷重として水密ハッチの自重を考慮する。
(2) 積雪荷重(ＰＳ)
積雪荷重を考慮する。
積雪荷重ＰＳについては，添付資料「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 30cm 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は次式を用いて算出する。
ＰＳ＝0.35・ω・30(3) 地震荷重(ＳＳ)基準地震動ＳＳによる荷重を考慮する。
ここで，応力評価に用いる静的震度は水密ハッチを設置している上版における最大加速度を重力加速度で除して算出し，各方向での最大値を用いる。表 5 に応力評価に用いる評
価用震度を示す。
表 5 設計用震度設置場所及び床面高さ(m)

水平方向

鉛直方向

評価用震度ＣＨＳＳ

評価用震度ＣＶＳＳ

2.75

1.15

8.2

追而
5.2.2 荷重の組合せ
水密ハッチの設計にて考慮する荷重の組合せを表 6 に示す。
表 6 考慮する荷重の組合せ
施設区分
浸水防止設備荷重の組合せ※

機器名称
屋外設備用

Ｄ＋Ｓｓ＋Ｐｓ

水密ハッチ

注記 ※ Ｄは常時作用する荷重(自重)，Ｓｓは地震荷重，Ｐｓは積雪荷重を示す。

85.2.3 許容限界
水密ハッチの設計にて考慮する許容応力状態を表 7 に，許容応力算定用基準値を表 8 に示す。
表 7 水密ハッチの設計にて考慮する許容限界（許容応力）

許容限界※１※２

Ⅲ ＡＳ（MPa）
注記

固定ボルト

上蓋

許容応力状態

一次応力一次応力※３

曲げせん断組合せ

1.5・ｆｂ

1.5・ｆｓ

1.5・ｆｔ引張せん断

組合せ

1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ

1.5・ｆｔｓ※1 曲げ及びせん断は，ＪＥＡＧ４６０１・補―1984 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 ｆｂ：許容曲げ応力，ｆｓ：許容せん断応力，ｆｔ：許容引張応力を示す。
※3 曲げとせん断の組合せである。
表 8 許容応力算定用基準値

評価部位
上蓋固定ボルト

材料
SUS304

温度条件

Ｓｙ※１

Ｓｕ※１Ｆ※１※２

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

40205

520205

注記 ※1 Ｓｙ：設計降伏点，Ｓｕ：設計引張強さ，Ｆ：許容応力算定用基準値を示す。
※2 Ｆ＝Min［Ｓｙ，0.7・Ｓｕ］とする。

95.3 応力評価方法(1) 上蓋
四辺を固定された長方形板に等分布荷重（鉛直地震含む）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．曲げ応力β２ ・σbｓｓ＝ＤPＡt＋P ・a

ここで，ＰＶＳＳ＝ＣＶ・（Ｄ＋Ｐｓ・Ａ）
ｂ．せん断力τＳＳ＝

Ｄ PVsｓ＋P・Ａ
st・（ａ＋ｂ）・2ｃ．組合せ応力評価
前項にて算出した垂直応力やせん断応力について，次式にて組合せ応力を算出する。

２2・σ＋・τ
σ＝ σ２ｘ σ－σｙｘｙ 3ｘｙ※

ここで，σ：組合せ応力 (MPa)σｘ，σｙ：互いに直交する垂直応力 (MPa)τｘｙ：σｘ，σｙの作用する面内のせん断応力 (MPa)

注記 ※ ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１－2005／2007

SSB-3121.1(2) 固定ボルト
鉛直地震により水密ハッチに作用する荷重は，固定ボルトに引張力，水平地震はせん断力として作用することから，以下の式より算出する。
ａ．引張応力Ｐ’－ＤσｔＳＳ＝ ＶＳＳｎ・Ａｂここで，σｔＳＳ：鉛直方向の地震荷重(ＳＳ)による固定ボルトに作用する引張応力（MPa）
Ｐ’ＶＳＳ：固定ボルト引張評価時の鉛直地震荷重 Ｐ’ＶＳＳ＝ＣＶ・Ｄ

10

b．せん断応力ＰτｋＳＳ＝ ＨＳＳｎ・Ａｂ

ここで，ＰＨＳＳ＝ＣＨＳＳ・（Ｄ＋Ｐｓ・Ａ）
τｋＳＳ：水平方向の地震荷重（ＳＳ）による固定ボルトに作用するせん断応力（MPa）
ｃ．組合せ応力
地震（ＳＳ）荷重が作用した際の固定ボルトの引張応力とせん断応力を同時に受けるボルトは「ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１－2005／2007

SSB-3132」より，その影響を許容値にて考慮する。

5.4 応力評価条件
表 9 に上蓋の各緒元を，表 10 にその他の各緒元を示す。
表 9 上蓋の各緒元

水密ハッチ

上蓋の質量

上蓋の幅

上蓋の長さｍ(kg)

a(mm)

ｂ(mm)

2800

3080

3320

係数β２0.32

上蓋の板厚ｔ(mm)30

表 10 その他の各緒元固定ボルトの呼び径(mm)
水密ハッチ

20

呼び径断面積固定ボルト

Ａｂ(mm2)

本数 n(本)314.159265

2611積雪の単位荷重ω

上蓋面積Ａ(m2)(Pa/cm）
20

3.08×3.32＝10.2256

6. 耐震評価結果
水密ハッチの耐震評価結果を以下に示す。発生値は評価基準値を満足しており，耐震性を有することを確認した。
基準地震動 Ss に対する評価結果を表 11 に示す。
表 11 基準地震動 Ss による評価結果

評価対象部位

発生応力

許容応力

(MPa)

(MPa)

曲げ

22204

せん断

1117

組合せ※１23204

引張※２

1153

せん断

10117

評価応力

上蓋
水密ハッチ

固定ボルト

追而

注記 ※1 曲げとせん断の組合せである。
※2

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 fｔＳは，次のいずれか小さい方の値から算出。
fｔＳ＝1.4・1.5・ft0－1.6τ
fｔＳ＝ft0
ここで，ft0:ボルトの許容引張応力
τ：ボルトに作用するせん断応力12