TK-1-481

回収改0

平成 30 年 5 月 1 日
日本原子力発電(株)原子炉格納容器底部コンクリートマット及び原子炉建屋基礎盤の応力解析モデルについて

人工岩盤を考慮しない場合の評価結果について、以下に示す。本資料において，原子炉格納容器底部コンクリートマット及び原子炉建屋基礎盤をあわせて，「基礎盤」という。
基準地震動 Ss 地震時において，人工岩盤を無視した場合（今回工認再補正用）の解析結果について，水平 1 方向＋鉛直方向の組合せケースに対する評価結果を表 1～表 3 に，水平2 方向＋鉛直方向ケースに対する評価結果を表 4～表 6 に示す。なお，表中に許容値に対する発生値の比率の最大値（検定値）を併せて示す。また、参考に人工岩盤を考慮した場合の結果を合わせて示す。
水平 1 方向ケース（表 1～表 3）と水平 2 方向ケース（表 4～表 6）の検定値のレベルを比較すると，曲げ及びせん断に対する全てにおいて水平 2 方向ケースの方が大きくなっている。以下，水平 2 方向ケースについて記述する。
底部コンクリートマットについて，曲げに対する検定値は 0.2 程度，面外せん断に対する検定値は 0.8 程度である。原子炉棟基礎及び付属棟基礎については，曲げに対する検定値は1.163、面外せん断に対する検定値 1.161 と局所的に許容値を超過している。面外せん断力
は内部ボックス壁出隅部や，内部ボックス壁とシェル壁が近接する部分で局所的に大きくなっており，壁からの鉛直荷重の影響を強く受けていることがわかる。今後、応力平均化に関する検討を実施することとする。
なお、検定値が超過する要因の一つとして、人工岩盤による荷重伝達を無視した保守的な評価を行っていることが挙げられる。その影響を考慮した評価が各表上欄の人工岩盤を考慮した場合の結果であり、いずれも許容値内に収まっている。

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表 1 評価結果_Ss 地震時（原子炉格納容器底部コンクリートマット，半径方向または X 方向，水平 1 方向＋鉛直方向）

コンクリート圧縮ひずみ

上端筋引張ひずみ

下端筋引張ひずみ

面外せん断力発生ひずみ/3000μ

発生ひずみ/5000μ発生ひずみ/5000μ

発生応力/許容せん断応力

人工岩盤考慮（参考）最大値：0.054

最大値：0.065

最大値：0.802

最大値：0.124

最大値：0.092

最大値：0.133

最大値：0.7482

最大値：0.117

人工岩盤無視（再補正）表 2 評価結果_Ss 地震時（原子炉格納容器底部コンクリートマット，円周方向または Y 方向，水平 1 方向＋鉛直方向）

コンクリート圧縮ひずみ

上端筋引張ひずみ

下端筋引張ひずみ

面外せん断力発生ひずみ/3000μ

発生ひずみ/5000μ

発生ひずみ/5000μ

発生応力/許容せん断応力

人工岩盤考慮（参考）最大値：0.099

最大値：0.046

最大値：0.484

最大値：0.086

最大値：0.131

最大値：0.120

最大値：0.4943

最大値：0.078

人工岩盤無視（再補正）（原子炉棟基礎および付属棟基礎，水平 1 方向＋鉛直方向）

表 3 評価結果_Ss 地震時
曲げモーメント（発生応力/終局耐力)
半径方向 or X 方向

円周方向 or Y 方向

面外せん断力（発生応力/終局耐力)
半径方向 or X 方向

円周方向 or Y 方向

人工岩盤考慮（参考）最大値：0.654

最大値：0.558

最大値：0.473

最大値：0.744

最大値：1.147

最大値：0.885

最大値：0.7864

最大値：0.508

人工岩盤無視（再補正）表 4 評価結果_Ss 地震時（原子炉格納容器底部コンクリートマット，半径方向または X 方向，水平 2 方向＋鉛直方向）

コンクリート圧縮ひずみ

上端筋引張ひずみ

下端筋引張ひずみ

面外せん断力発生ひずみ/3000μ

発生ひずみ/5000μ

発生ひずみ/5000μ

発生応力/許容せん断応力

人工岩盤考慮（参考）最大値：0.097

最大値：0.121

最大値：0.875

最大値：0.156

最大値：0.106

最大値：0.134

最大値：0.8355

最大値：0.187

人工岩盤無視（再補正）表 5 評価結果_Ss 地震時（原子炉格納容器底部コンクリートマット，円周方向または Y 方向，水平 2 方向＋鉛直方向）

コンクリート圧縮ひずみ

上端筋引張ひずみ

下端筋引張ひずみ

面外せん断力発生ひずみ/3000μ

発生ひずみ/5000μ

発生ひずみ/5000μ

発生応力/許容せん断応力

人工岩盤考慮（参考）最大値：0.149

最大値：0.131

最大値：0.601

最大値：0.097

最大値：0.170

最大値：0.134

最大値：0.5816

最大値：0.119

人工岩盤無視（再補正）表 6 評価結果_Ss 地震時（原子炉棟基礎および付属棟基礎，水平 2 方向＋鉛直方向）

曲げモーメント（発生応力/終局耐力)
半径方向 or X 方向

円周方向 or Y 方向

面外せん断力（発生応力/終局耐力)
半径方向 or X 方向

円周方向 or Y 方向

人工岩盤考慮（参考）最大値：0.611

最大値：0.926

最大値：0.669

最大値：1.009

最大値：1.163

最大値：1.161

最大値：1.0217

最大値：0.685

人工岩盤無視（再補正）図-1 X方向面外せん断力の検定比分布（0.4N→S ＋ 1.0E→W ＋ 0.4上向き, Ss-31のケース）

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資料Ⅴ-2-9-1-13「原子炉建屋基礎盤の耐震性についての計算書」 抜粋
ＰＮ

68.25m32.75m35.50mｙ180°

θ0°ｚ ｒ ｘ32.75m

Ａ68.50m35.75m

90°

270°
上部耐震壁による拘束を表すはり要素
S/W

PCV

内壁

外壁

5.0m

RPV/P

8.0m

基 礎スラブ地盤(Ａ-Ａ)断面図※ギャップ要素は，基礎スラブと人工岩盤の対応する全ての節点同士を接続する。
ばね要素は，人工岩盤下端の全ての節点に設ける。

図 4－2 解析モデル
表 4－8 使用材料の物性値
コンクリートの設計基準強度
Fc（N/mm2）

ヤング係数

ポアソン比E（N/mm2）

ν

基礎版

22.1

2.21×1040.2

人工岩盤

13.7

1.88×1040.2

部位

9Ａ

参考 原子力施設鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説（2005）（抜粋）
20 条 基礎スラブの断面算定（解説）
面外せん断力に対する算定を行う際の基礎スラブの応力解析は，通常 FEM モデルで行われ，地盤は節点の支配面積に応じた剛性を有するウィンクラ―ばねとしてモデル化するのが一般的である。このモデルで基礎スラブの面外方向に鉛直力が作用した場合，鉛直力は直下の地盤ばねの軸力と基礎スラブのせん断力として伝達される。
〔解説図 20.3 参照〕
しかし，実際の応力伝達では，基礎スラブが十分な支持性能を有し比較的剛性の高い地盤に支持されている場合，地盤のせん断剛性によって平面的に応力が拡散する。この効果は，地盤も連続体としてモデル化することにより考慮することもできるが，設計モデルとして地盤までモデル化すると，モデルの規模が大きくなりすぎるため，実際の設計への適用は困難である。また，ウィンクラーばねを用いた解析モデルにより，一般的に基礎スラブの面外せん断力は安全側に評価されているといえる。
さらに，基礎スラブは地盤と接しているため，地盤に局部破壊が生じない限り，基礎スラブの面外方向変位は拘束され，せん断ひび割れの発生・拡大は抑制される。

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