本資料のうち，枠囲みの内容は，東海第二発電所 工事計画審査資料

営業秘密又は防護上の観点から

資料番号

工認-288 改 4

公開できません。

提出年月日

平成 30 年 9 月 19 日

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4Ｖ-3-別添 3-2-8-1 潮位計の強度計算書

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

目次
1.

概要

12.

一般事項

22.1 配置概要

22.2 構造計画

32.3 評価方針

42.4 適用基準

52.5 記号の説明

53.

評価部位

74.

固有周期

74.1 固有周期の算出方法

74.2 固有周期の計算条件

74.3 固有周期の計算結果

95.

構造強度評価95.1 強度評価方法

95.2 荷重の組合せ及び許容限界

95.3 設計用地震力

115.4 計算方法

125.5 計算条件

155.6 応力の評価

166.

17

評価結果

1.

概要
本計算書は，添付書類「Ｖ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」に基づ
き，津波監視設備のうち潮位計（検出器）が津波荷重及び余震を考慮した荷重に対し，主要な構造部材が構造健全性を有することを確認するものである。
津波荷重については，基準津波による津波荷重を考慮した評価と敷地に遡上する津波による津NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4波荷重を考慮した評価を実施する。

1

2.

一般事項
2.1 配置概要

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

津波監視設備の配置図を図 2.1－1 に示す。

図 2.1－12

津波監視設備配置図

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

2.2 構造計画
潮位計（検出器）の構造計画を表 2.1－1 に示す。
表 2.1－1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造概略構造図

主体構造

潮位計検出器本体は， 圧力式水位検出器

445

正面

側面

検出器ホルダにより潮位計案内管に固定され，潮位計案内管取付ボルト
潮位計ガイド管は，潮位計ガイド管に案内管3取付ボルトにて固定され，案内板により支持される。

8500
アンカーサポート

基礎ボルト

案内板

潮位計ガイド管は，壁に基礎ボルトで設置検出器ホルダする。

壁検出器本体（単位：mm）

2.3 評価方針
潮位計（検出器）の強度評価は，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」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，応力評価により実施する。応力評価では，潮位計（検出器）の評価部位に作用する応力等が許容限界以下であることを「5.1強度評価方法」に示す方法により，「5.5計算条件」に示す評価条件を用いて評価し，「6. 評価結果」にて確認する。
潮位計（検出器）の強度評価フローを図 2.3－1 に示す。潮位計（検出器）の強度評価においては，その構造を踏まえ，津波及び余震に伴う荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し，評価部位を設定する。強度評価に用いる荷重及び荷重の組合せは，津波に伴う荷重作用時（以下，「津波時」という。
）及び津波に伴う荷重と余震に伴う荷重の作用時（以下，「重畳時」という。
）を考慮し，評価される最大荷重を設定する。重畳時の評価においては，添付書類「Ⅴ-3-別添
3-1

津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」に示す津波荷重との重畳を考慮する弾性NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

設計用地震動Ｓｄを入力して得られた設置床の最大応答加速度の最大値を考慮して設定した設計震度を用いる。なお，強度評価に当たっては，基準津波による津波荷重を考慮した評価と敷地に遡上する津波による津波荷重を考慮した評価を実施する。

計算モデルの設定

余震固有値解析

入力地震動の設定

設計震度の設定評価式による計算

応力の計算

基礎ボルトの応力評価・引張・せん断・組合せ
図 2.3－1 潮位計（検出器）の強度評価フロー

4

荷重及び荷重の組合せの設定

2.4 適用基準
適用基準を以下に示す。
(1) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１－1987（日本電気協会）(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 ＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版（日本電気協会）(4) 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

ＮＣ1－2005/2007（日本機械学会）(5) 防波堤の耐津波設計ガイドライン（国土交通省港湾局 平成 25 年 9 月）

2.5 記号の説明

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

記 号

記

号の説

明

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

Ｆ設計・建設規格 SSB-3131 に定める値

MPa

Ｆｂ

ボルトに作用する引張力（1本当たり）N

Ｆｂ1

鉛直方向地震及び壁掛盤取付面に対し左右方向の水平方向地震によりボNルトに作用する引張力（１本当たり）
（壁掛形）
Ｆｂ2

鉛直方向地震及び壁掛盤取付面に対し前後方向の水平方向地震によりボNルトに作用する引張力（１本当たり）
（壁掛形）

fｓｂ

せん断力のみを受けるボルトの許容せん断応力(ｆｓを1.5倍した値)

MPa

fｔｏ

引張力のみを受けるボルトの許容引張応力(ｆｔを1.5倍した値)

MPa

fｔｓ

引張力とせん断力を同時に受けるボルトの許容引張応力

MPag

重力加速度（＝9.80665）

m/s2

ｈ

取付面から重心までの距離（壁掛形）

mm

ｈ１

取付面からガイド管までの距離（壁掛形）mm

３

重心と下側ボルト間の距離（壁掛形）

mma

側面(左右)ボルト間の距離（壁掛形）

mmb

上下ボルト間の距離（壁掛形）mm

C

潮位計ガイド管のアンカーサポートの横幅mmd

潮位計ガイド管の全長mm

ｍ

質量kg

ｎボルトの本数－ｎfＶ

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数(鉛直方向転倒)(壁－掛形)

5

記号

ｎfＨ

記号の説

明

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数(水平方向転単位－NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4倒)(壁掛形)Ｑｂ

ボルトに作用するせん断力

N

Ｑｂ1

水平方向地震によりボルトに作用するせん断力（壁掛形）

N

Ｑｂ2

鉛直方向地震によりボルトに作用するせん断力（壁掛形）

NＳｕ

設計・建設規格 付録材料図表 Parｔ5 表9に定める値

MPa

Ｓｙ

設計・建設規格 付録材料図表 Parｔ5 表8に定める値

MPaπ

円周率

－σｂ

ボルトに生じる引張応力

MPa

τｂ

ボルトに生じるせん断応力MPaρ

海水密度kg/m3Ｔｈ

津波高さ（T.P.+）

maI

入射津波の静水面高さm

Pt

遡上津波荷重

N/mm2Pt´

遡上津波荷重による揚圧力

N/mm2

Ｅ

縦弾性係数

MPa

Iｘ

ガイド管アンカーサポートの縦方向軸に対するmm4

断面二次モーメント
Iｙ

ガイド管アンカーサポートの横方向軸に対するmm4断面二次モーメントＡｓ

ガイド管アンカーサポートの最小有効せん断断面積mm2Ｇ

せん断弾性係数

MPa

Ｒ

ガイド管アンカーサポート1本あたりで受ける質量kg

Ｗ

ガイド管アンカーサポート1本あたりの質量kg

6

3.

評価部位
潮位計（検出器）の構造強度評価は，「2.2 構造計画」にて設定している構造を踏まえて，津波に伴う荷重の作用方向及び伝達過程を考慮し設定する。
津波時は，取水路からの遡上津波荷重が潮位計ガイド管及び基礎ボルトに作用する。重畳時は，取水路からの遡上津波荷重及び余震による慣性力が潮位計ガイド管及び基礎ボルトに作用する。
以上より，構造強度評価においては，応力評価による評価部位として，強度評価上厳しくなる潮位計ガイド管の基礎ボルトを選定する。評価部位については，表 2.2－1 の構造計画に示す。

4.

固有周期
4.1 固有周期の算出方法
潮位計（検出器）は潮位計ガイド管の内部に支持されるため，潮位計ガイド管全体の固有周期を求める。固有周期の計算方法を以下に示す。
(1) 潮位計ガイド管の質量は，重心に集中するものとする。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4(2) 潮位計ガイド管を固定するアンカーサポート４ヶ所のうち，両端２ヶ所のアンカーサポートにて固定されるものとしてモデル化し，図 4.1－1 に示す壁固定の１質点系振動モデルとして考える。
アンカーサポート
ｈｈ1

Ｙ

壁壁ＺＸ

図 4.1－1 計算モデル

7

a.水平方向（Ｘ方向，Ｚ方向）(1)Ｘ方向に対する固有周期Ｔ1 を次式で求める。
Ｒ+Ｗ
Ｔ1＝2・π・(4.1.1)

103・Ｋ1

Ｘ方向のばね定数Ｋ1 は次式で求める。
1Ｋ1＝ｈ 2・(3・ｈ-ｈ )116・Ｅ・Ix+(ｈ-ｈ1)・ｈ1・(ｈ-ｈ1/2)+Ｅ・Ix(4.1.2)

ｈ1Ｇ・Ａｓ(2)Ｚ方向は十分な剛性を有していることから，固有周期の計算を省略する。
b.鉛直方向（Ｙ方向）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4(1)Ｙ方向に対する固有周期Ｔ2 を次式で求める。
ｍＴ2＝2・π・(4.1.3)

103・Ｋ2

Ｙ方向のばね定数Ｋ2 は次式で求める。
1Ｋ2＝

ｈ13
12・Ｅ・Iy(4.1.4)

ｈ１+Ｇ・Ａｓ

4.2 固有周期の計算条件
表 2.3－1 固有周期の計算条件
項目

記号単位

質量ｍkg

据付面から重心までの距離

ｈmm

取付面からガイド管までの距離

ｈ1mm

Ｒkg

ガイド管アンカーサポート 1 本あたりの質量Ｗkg

縦弾性係数

ＥMPa

断面二次モーメント

Ｉmm4

最小有効せん断断面積

Ａｓmm2256070

せん断弾性係数

ＧMPa74600ガイド管アンカーサポート 1 本あたりで受ける質量8数値等

194000水平（Ｘ方向） 鉛直（Ｙ方向）
1.966×1010

7.179×109

4.3 固有周期の計算結果
固有周期の計算結果から，固有周期は 0.05 秒以下であり，剛であることを確認した。固有周期の計算結果を表 4.3－1 に示す。
表 4.3－1 固有周期
水平方向(s)5.

鉛直方向(s)

構造強度評価5.1 強度評価方法
潮位計（検出器）の強度評価は，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「5.

強度評価方法」にて設定している方法を用いて，強度評価を実施する。
潮位計（検出器）の強度評価は，「3. 評価部位」に示す評価部位に対し，「5.2 荷重及びNT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4荷重の組合せ」に示す荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界を踏まえ，「5.4計算方法」に示す方法を用いて評価を行う。

5.2 荷重の組合せ及び許容限界
5.2.1 荷重の組合せ
強度評価に用いる荷重及び荷重の組合せは、添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.1 荷重及び荷重の組合せ」に示す荷重及び荷重の組合せを用いる。潮位計（検出器）の荷重の組合せを表 5.2－1 に示す。

5.2.2 許容限界
潮位計（検出器）の許容応力は，添付書類「Ⅴ-3-別添 3-1 津波への配慮が必要な施設の強度計算の方針」の「4.2 許容限界」にて設定している許容限界に基づき表 5.2－2のとおりとする。

5.2.3 使用材料の許容応力評価条件
潮位計（検出器）の使用材料の許容応力評価条件のうち，設計基準対象施設の評価に用いるものを表 5.2－3 に示す。

9

表 5.2－1 荷重の組合せ
施設区分

その他発電用原子炉の付属施設

浸水防護施設機器名称

荷重の組合せ潮位計（検出器）

Ｄ＋Ｓｄ＋Ｐt＊

注記 ＊：Ｄは固定荷重，Ｓｄは余震荷重，Ｐt は遡上津波荷重を示す。

表 5.2－2 許容限界（その他の支持構造物）
許容限界＊1，＊2（ボルト等）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

許容応力状態

一次応力

ⅢＡＳ＊3

引張

せん断

1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ

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。
＊2：当該の応力が生じない場合，規格基準で省略可能とされている場合及び他の応力で代表可能である場合は評価を省略する。
＊3：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。

表 5.2－3 使用材料の許容応力評価条件
評価部材
基礎ボルト

材料

温度条件

ＳｙＳｕ

Ｓｙ（ＲＴ）

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

175

480

－周囲環境温度1040

5.3 設計用地震力「4. 固有周期」に示したとおり潮位計ガイド管の固有周期は 0.05 秒以下であることを確認したため，潮位計（検出器）の強度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」に示す取水構造物における設置床の最大応答加速度の 1.2 倍を考慮して設定する。潮位計（検出器）の評価に用いる設計震度を表 5.3－1 に示す。

表 5.3－1 設計用地震力

地震動

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

弾性設計用地震動

Ｓｄ－Ｄ１

据付場所
及び床面高さ（m）

余震による設計震度＊2

水平方向ＣＨ0.61

鉛直方向ＣV0.39

取水構造物
T.P. -5.00（EL. 2.810＊1）

注記＊1：基準床レベルを示す。
＊2：「4. 固有周期」より，潮位計ガイド管の固有周期が 0.05 秒以下であることを確認したため，設置床の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。

11

5.4 計算方法
潮位計（検出器）に作用する応力及び算出式を示す。
5.4.1 遡上津波荷重の計算方法
潮位計（検出器）に作用する遡上津波荷重(Pt)は「防波堤の耐津波設計ガイドライン（国土交通省 港湾局 平成 25 年 9 月）」に示されている津波波力算出式を参考に次式にて求める。
Pt＝3.0・ρ・ｇ・aI・1.5(5.4.1)

入射津波の静水面上高さ aI は次式にて求める。
1aI＝2・Ｔｈ(5.4.2)

潮位計ガイド管に遡上津波荷重により上向きに作用する揚圧力（Pt´）は次式にて求める。
Pt´= Pt(5.4.3)遡上津波荷重(Pt)の計算結果を表 5.4－1 及び表 5.4－2 に示す。

評価部位

遡上津波荷重(N/mm2)

潮位計（検出器）

0.4545

表 5.4－2 遡上津波荷重（敷地に遡上する津波）
評価部位

遡上津波荷重(N/mm2)

潮位計（検出器）

0.54545.4.2 応力の計算方法
基礎ボルトの応力は，地震及び遡上津波荷重による引張応力とせん断応力について計算する。図 5.4－1 及び図 5.4－2 に計算モデルを示す。
引張りを受ける
ボルト列

転倒支点となる
ボルト列ｍ･CH ･g

壁ｈｍ･(1+CV)･g
転倒方向

3ｂNT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

表 5.4－1 遡上津波荷重（基準津波）ａ

図 5.4－1 計算モデル（水平方向転倒）
12引張りを受ける
ボルト列

転倒方向

ｈｍ･CH ･g3ｂｍ･(1+CV)･g

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

転倒支点

転倒支点となる
ボルト列

壁ａ

図 5.4－2 計算モデル（鉛直方向転倒）（1）投影面積
潮位計ガイド管の側面投影面積（A1）及び水平投影面積（A2）は次式にて求める。
A1=h・ d(5.4.4)

A2=h・ C(5.4.5)

ここで， C,dは図 5.4－3 による。
hA1（側面図）

（平面図）
A2hdC

図 5.4－3 投影面積計算モデル
13（2）引張応力
遡上津波荷重はＳＲＳＳ法で組合わせる。
水平方向の引張力Ｆｂ1(1+CV)・hCH・h
Ｆｂ1＝ｍ・g・＋ｎfH・ aｎfV・ b＋

Pt・A1・hｎfH・ a2＋

2

Pt’・A2・h(5.4.6)

ｎfV・ b鉛直方向転倒Ｆｂ2
Ｆｂ2＝ｍ・g・CH・ 3＋(1+CV)・h＋ｎfV・ b

Pt・A1・hｎfH・ a2＋Pt’・A2・h2

ｎfV・ b(5.4.7)

基礎ボルトに作用する引張力ＦｂＦｂ＝Max(Ｆb1,Ｆb2(5.4.8)

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

基礎ボルトに作用する引張応力Ｑｂ

σ ｂ＝Ｆｂ(5.4.9)

Ａｂ

ここで，基礎ボルトの軸断面積ＡｂはＡ ｂ＝ ・ 2(5.4.10)（3）せん断応力
基礎ボルトに対するせん断力は，基礎ボルト全本数で受けるものとして計算する。
水平方向地震力及び遡上津波荷重によるせん断力Ｑｂ1
Ｑｂ1＝ ｍ・g・ＣＨ ＋Pt・Ａ1(5.4.11)

鉛直方向地震力及び遡上津波荷重によるせん断力Ｑｂ2
Ｑｂ2＝ ｍ・g・（1＋ＣＶ）＋Pt´・Ａ2(5.4.12)

基礎ボルトに対するせん断力ＱｂＱｂ ＝(Ｑｂ1)2 ＋(Ｑｂ2)2(5.4.13)

せん断応力Ｑｂτ ｂ＝(5.4.14)

ｎ・Ａｂ14

5.5 計算条件(1 津波荷重に関わる計算条件を除く強度評価に用いる計算条件を表 5.5－1 に示す。
表 5.5－1 強度評価に用いる計算条件

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4項目

記号単位

運転時質量ｍkg

基礎ボルトの軸断面積

Ａｂmm2

水平方向設計震度

ＣＨ－0.61

鉛直方向設計震度ＣＶ－0.39重力加速度gm/s29.80665

基礎ボルトの呼び径ｄmm

取付面から重心までの距離

ｈmm

重心と下側ボルト間の距離

3

側面(左右)ボルト間の距離a

上下ボルト間の距離b

潮位計ガイド管のアンカーサポートの横幅C

潮位計ガイド管の全長

d

ボルトの本数

mm
mm
mm
mm

ｎ

評価上引張力を受けるとして期待する

数値等

mm
－
－

ｎfV

ボルトの本数（鉛直方向）
評価上引張力を受けるとして期待する－
ｎfH

ボルトの本数（水平方向）
ρ

海水密度kg/m31030(2)津波荷重に関わる計算条件を表 5.5－2 に示す。
表 5.5－2 津波荷重に関わる計算条件
項目

記号単位

数値等

津波高さ（基準津波）

ＴｈT.P. +m20

津波高さ（敷地に遡上する津波）

ＴｈT.P. +m24155.6 応力の評価
ボルトの引張応力σｂは次式より求めた許容引張応力fts以下であること。ただし，fｔｏは下表による。

fｔｓ＝Min[1.4・fｔｏ－1.6・τｂ， fｔｏ ](5.6.1)

せん断応力τｂは，せん断力のみを受けるボルトの許容せん断応力 fｓｂ以下であること。
ただし，fｓｂは下表による。
弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度による荷重との組合せの場合
Ｆ・1.5
2NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4

許容引張応力fｔo

許容せん断応力Ｆfｓb

1.5・ 316・1.5

6.

評価結果
(1) 基準津波と余震による重畳時
潮位計（検出器）の強度評価結果を表 6.1－1 に示す。発生応力は許容応力以下であることから潮位計検出器が構造健全性を有することを確認した。

評価部位

表 6.1－1 潮位計（検出器）の強度評価結果
発生応力
評価応力（MPa）

許容応力（MPa）

引張σｂ＝59

ƒｔｓ＝81＊

せん断

τｂ＝41

ƒｓｂ＝80基礎ボルト

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔｏ－1.6・τｂ， ƒｔｏ]より算出

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-8-1 R4E(2) 敷地に遡上する津波と余震による重畳時潮位計（検出器）の強度評価結果を表 6.1－2 に示す。発生応力は許容応力以下であることから潮位計検出器が構造健全性を有することを確認した。

評価部位

表 6.1－2 潮位計（検出器）の強度評価結果
発生応力
評価応力（MPa）

許容応力（MPa）

引張σｂ＝68ƒｔｓ＝69＊

せん断

τｂ＝49

ƒｓｂ＝80基礎ボルト

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔｏ－1.6・τｂ， ƒｔｏ]より算出

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