東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-282 改 3

提出年月日

平成 30 年 9 月 12 日

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度計算書

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3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

62.5 記号の説明

73.

評価部位

104.

固有周期

115.

6.

4.1 固有周期の計算方法

114.2 固有周期の計算条件

124.3 固有周期の計算結果

12

構造強度評価135.1 構造強度評価方法

135.2 荷重及び荷重の組合せ

135.3 許容限界

155.4 設計用地震力

175.5 計算方法

175.6 計算条件

22評価結果241.

概要
本資料は，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，浸水防護施設のうち取水ピット空気抜き配管逆止弁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 3-2-5-2 R3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
取水ピット空気抜き配管逆止弁は，循環水ポンプ室の取水ピット空気抜き配管に設置する。
取水ピット空気抜き配管逆止弁の設置位置を図 2-1 に示す。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3取水口

防潮堤

B 矢視

A 矢視

取水ピット空気抜き配管
逆止弁

取水ピット空気抜き配管
逆止弁

循環水ポンプ室

（平面図）

逆止弁

取水ピット空気抜き配管

循環水ポンプB 矢視

A 矢視

図 2-1 取水ピット空気抜き配管逆止弁の設置位置図

2

2.2 構造計画
取水ピット空気抜き配管逆止弁は，フロート式の逆止弁であり，津波の流入によりフロートが押上げられ，弁座に密着することで止水する。取水ピット空気抜き配管逆止弁の構造計画を
表 2-1 に示す。
表 2-1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造

概略構造図

主体構造

支持構造物

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

弁本体及び弁蓋

ボルトのフランジ部を逆止弁

循環水ポンプ室

ボルトに設置されている取水ピット空気抜き配管のフランジ面にボルトで固定する。
また，配管系への支持構造物の弁本体，弁座を取水ピット空気抜き配管含む弁蓋，弁体であるフロート及びフロートを弁座へ導くフロートガイドで構弁蓋成する。

弁座取付けにより固フロートガイド定する。

弁本体
フロート

水圧

3

2.3 評価方針
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価は，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，応力評価及び構造健全性評価により実施する。応力評価では，取水ピット空気抜き配管逆止弁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 構造強度評価方法」に示す方法により，「5.6 計算条件」に示す計算条件を用いて評価し，構造健全性評価により強度評価を実施する評価部位については，評価部位に作用する圧力が許容限界以下であることを「5.1 構造強度評価方法」に示す方法により，「5.6 計算条件」に示す計算条件を用いて評価する。応力評価及び構造健全性評価の確認結果を「6. 評価結果」にて確認する。
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価フローを図 2-2 に示す。取水ピット空気抜き配管逆止弁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，評価対象部位を設定する。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NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3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。

4

余震

逆止弁の設計

荷重及び荷 重の組合せの設定

解析モデル設定

固有値解析

入力地震動の設定

設計震度の設定

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

評価式による計算

圧力の計算

応力の計算

水圧試験による評価

弁蓋，フロートガイド

弁蓋ボルトの応力評価

フロートのの応力評価

・引 張

構造健全性評価・圧 縮・せん断・曲 げ・組合せ・組合せ
図 2-2 強度評価フロー52.4 適用基準
適用する規格，基準等を以下に示す。
(1) 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。））ＪＳＭＥＳ

ＮＣ１−2005/2007（日本機械学会）(2) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１−1987（日本電気協会）(3) 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）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3(4) 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）

62.5 記号の説明
取水ピット空気抜き配管逆止弁の固有周期の計算に用いる記号を表 2-2 に，応力評価に用いる記号を表 2-3 にそれぞれ示す。
表 2-2 取水ピット空気抜き配管逆止弁の固有周期の計算に用いる記号

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3記号

記号の説明

単 位ｄ1

モデル化に用いる弁蓋の内径mm

Ｄ1モデル化に用いる弁蓋の外径mmＥモデル化に用いる部位の縦弾性係数

MPaｆ

逆止弁の一次固有振動数

HzＴ

逆止弁の固有周期sＩｍモデルの等価断面二次モーメントmm4Ｉ1

モデル化に用いる弁蓋の断面二次モーメントmm4

Ｌ１モデル化に用いる弁全体の長さmmｍ

モデル化に用いる弁の全質量kg

表 2-3 取水ピット空気抜き配管逆止弁の応力評価に用いる記号（1／3）
記号

記号の説明

単 位

ＣＨＳｄ

余震による水平方向の設計震度

−

ＣＶＳｄ

余震による鉛直方向の設計震度−

Ａ１

弁蓋の断面積mm2Ａ２Ａ３Ａ４Ａ５Ａ６ＣｄＤ１Ｄ２ｄ２

突き上げ津波荷重が弁蓋に作用する評価に用いる受圧面積mm2mm2

フロートガイドの断面積
突き上げ津波荷重がフロートガイドに作用する評価に用いる受圧面積mm2mm2

弁蓋ボルトのねじ部の断面積
突き上げ津波荷重が弁蓋ボルトに作用する評価に用いる
受圧面積
抗力係数mm2−

突き上げ津波荷重が弁蓋に作用する評価に用いる受圧面の直径突き上げ津波荷重がフロートガイドに作用する評価に用いる受圧面の直径突き上げ津波荷重がフロートガイドに作用する評価に用いる受圧面の内径mm
mm
mm

ｄ３

弁蓋の内径mm

Ｄ３

弁蓋の外径mmｄ４

フロートガイドの内径mm7表 2-3 取水ピット空気抜き配管逆止弁の応力評価に用いる記号（2／3）
記号

記号の説明

単 位

Ｄ４

フロートガイドの外径mm

Ｄｐ

弁蓋ボルトのピッチサークルmmƒｂƒｃƒｓƒｔ

許容曲げ応力 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007 SSB−3121.1(4)に定める値とする。
許容圧縮応力 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007

SSB−3121.1（3）に定める値とする。
許容せん断応力 ＪＳＭＥ Ｓ ＮＣ１−2005/2007
SSB−3121.1(2)に定める値とする。
許容引張応力（ボルト材）
2005/2007

ＪＳＭＥＳＮＣ１−SSB−3131（1）に定める値とする。

MPaMPaMPa
MPa

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ƒｔｓ応力（ボルト材）

ＪＳＭＥ

Ｓ

ＮＣ１−2005/2007

MPa

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

SSB−3131（3）に定める値とする。
τ

ボルトに作用するせん断応力

MPa

ＦＨ１

弁全体の最下端に加わる水平方向地震荷重

N

ＦＨ２

フロートガイドの最下端に加わる水平方向地震荷重

N

ＦＶ１

弁蓋に加わる鉛直方向地震荷重

N

ＦＶ２

フロートガイドに加わる鉛直方向地震荷重

Nｇ

重力加速度

m/s2ｈ

津波荷重水位（T.P.＋）

m

Ｈ

接続高さm

Ｉ１

弁蓋の断面二次モーメント

mm4

Ｉ２

フロートガイドの断面二次モーメント

mm4

Ｌ１

弁全体の長さmm

Ｌ２

フロートガイドの長さmm

ｍ１

弁の全質量kgｍ２

フロートガイドの質量kg

Ｍ１

弁蓋に発生する曲げモーメント

N･mm

Ｍ２

フロートガイドに発生する曲げモーメントN･mmｎ

弁蓋ボルトの本数本Ｄ

固定荷重

−

Ｐｔ

突き上げ津波荷重

MPa

Ｓｄ

余震荷重

−ＰＨＳｄ

水平応答加速度により加わる動水圧荷重

MPa

ＰＶＳｄ

鉛直応答加速度により加わる動水圧荷重

MPa8表 2-3 取水ピット空気抜き配管逆止弁の応力評価に用いる記号（3／3）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3記号

記号の説明

単位

Ｕ

取水ピットにおける津波の最大流速（鉛直方向）

m/s

Ｗ１

弁全体の常時荷重N

Ｗ２

フロートガイドに作用する常時荷重N

β

浸水エリアの幅と水深の比による補正係数-ρｏ

海水の密度kg/m3

σＨ１

弁蓋に加わる曲げ応力

MPa

σＨ２

フロートガイドに加わる曲げ応力

MPa

σｔ１

弁蓋に加わる圧縮応力（津波時）

MPa

σｔ２

フロートガイドに加わる圧縮応力（津波時）

MPa

σｔ３

弁蓋ボルト 1 本当たりのねじ部に加わる引張応力（津波時）

MPa

σＶ１

弁蓋に加わる圧縮応力（重畳時）MPa

σＶ２フロートガイドに加わる圧縮応力（重畳時）

MPa

σＶ３

弁蓋ボルト 1 本当たりのねじ部に加わる引張応力（重畳時）

MPaσＶ４モーメントにより弁蓋ボルト 1 本当たりのねじ部に加わる引張応力（重畳時）

MPa

τ１

弁蓋ボルトのねじ部に加わるせん断応力

MPa

ＰＷ

波圧によりフロートに発生する圧力

MPa

93.

評価部位
取水ピット空気抜き配管逆止弁の評価部位は，添付書類「Ｖ-3-別添 3-1 津波又は溢水への配慮が必要な施設の強度計算書の方針」の「4.2 許容限界」にて示している評価部位を踏まえて，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。
津波時は逆止弁上流からの津波荷重により，弁蓋及びフロートガイドに圧縮力が作用し，弁蓋ボルトに引張力が作用する。また，逆止弁上流からの津波荷重によりフロートが弁座に密着し閉弁状態となる際にフロートに圧縮力が作用する。
重畳時に逆止弁上流からの津波荷重及び鉛直方向の余震荷重が負荷される場合は，津波時と同様の力が作用する。一方，水平方向の余震荷重が負荷される場合は，弁蓋ボルトにせん断力が，弁蓋及びフロートガイドには曲げモーメントが作用し，それに伴い弁蓋ボルトに引張力が作用する。
このことから，強度評価においては，応力評価による評価部位として，弁蓋，フロートガイド及び弁蓋ボルトを選定し，構造健全性評価による評価部位としてフロートを選定する。取水ピッNT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3ト空気抜き配管逆止弁の評価部位について，図 3-1 に示す。

③弁蓋ボルト①弁蓋②フロートガイド④フロート

図中の①〜③は応力評価による評価部位を，④は構造健全性評価による評価部位をそれぞれ示す。
図 3-1 取水ピット空気抜き配管逆止弁の評価部位

10

4.

固有周期

4.1 固有周期の計算方法
取水ピット空気抜き配管逆止弁の構造に応じて，保守的に固有周期が大きく算出されるよう，より柔となるようにモデル化し，固有周期を算出する。また，その場合においても固有周期が0.05s 以下であることを確認する。当該逆止弁は配管を介して支持されているが，剛構造となる支持間隔で支持していることから，固有周期の計算におけるモデル化に当たっては弁のみをモデル化する。
(1) 解析モデル
質量の不均一性を考慮し，一方の端を固定端，他方の端を自由端の 1 質点系モデルとして，自由端に弁の全質量ｍが集中したモデルを組む。モデル化は，各部位の寸法や形状を踏まえ，弁蓋の最小断面が最も大きい固有周期を有するものとし，これを弁全体に一様断面をもつ片持ちはりに単純化したモデルとする。モデル化の概略を図 4-1 に示す。
弁蓋の外径Ｄ1
弁蓋の内径ｄ1
弁蓋NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3Ｉｍ

弁全体の弁全体の長さＬ1長さＬ1集中質量ｍ

図 4-1 モデル化の概略(2) 固有周期の計算
固有周期の計算に用いる寸法は，公称値を使用する。
固有周期Ｔを以下の式より算出する。
Ｔ＝

ｆ＝ｋ＝

１ｆ
１２・π・ｋｍ３・Ｅ・Ｉｍ（L1）３モデルの等価断面二次モーメントＩｍの算出過程を以下に示す。
モデル化に用いる弁本体の断面二次モーメントＩ1 は，以下の式より算出する。
11４π４Ｉ１ ＝（Ｄｍ −ｄｍ ）・６４

以下のとおり弁蓋の断面二次モーメントＩ1 をモデルの断面二次モーメントＩｍに適用する。
Ｉm＝Ｉ14.2 固有周期の計算条件
表 4-1 に固有周期の計算条件を示す。
表 4-1 固有周期の計算条件モデル化に用いるモデル化に用いる弁の全質量ｍ

弁蓋の外径Ｄ1（kg）（mm）

SUS316L

3188

モデル化に用いるモデル化に用いる弁蓋の内径ｄ1

弁全体の長さＬ1（mm）（mm）

70292

フロートガイドのNT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

材質

モデル化に用いるフロートガイドの縦弾性係数Ｅ（MPa）
1.94×1054.3 固有周期の計算結果
表 4-2 に固有周期の計算結果を示す。固有周期は，0.05s 以下であることから，剛構造である。
表 4-2 固有周期の計算結果
固有振動数183（Hz）
固有周期0.006（s）

125.

構造強度評価5.1 構造強度評価方法
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価は，添付書類「Ｖ-3-別添 3-1 津波又は溢水への配慮が必要な施設の強度計算書の方針｣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。
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価は，「3. 評価部位」に示す評価部位に対し，「5.2荷重及び荷重の組合せ」及び「5.3 許容限界」に示す荷重及び荷重の組合せ並びに許容限界を踏まえ，「5.5 計算方法」に示す方法を用いて評価を行う。
5.2 荷重及び荷重の組合せ
強度評価に用いる荷重及び荷重の組合せは，Ｖ-3-別添 3-1「津波又は溢水への配慮が必要な施設の強度計算書の方針」の「4.1 荷重及び荷重の組合せ」にて示している荷重及び荷重の組合せを用いる。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R35.2.1 荷重の設定(1) 固定荷重（Ｄ）
常時作用する荷重として，弁全体及びフロートガイドの自重を考慮し，以下の式より算出する。
Ｗ１＝ｍ１・ｇ(2) 突き上げ津波荷重（Ｐｔ）
突き上げ津波荷重（以下，「波圧」という。）は，基準津波による津波荷重水位及び敷地に遡上する津波による津波荷重水位を考慮する。
突き上げ津波荷重は以下の式より算出する。
Ｐｔ＝ρｏ・ｇ・ｈ＋

１２・Ｃｄ・ρｏ・Ｕ2(3) 余震荷重（Ｓｄ）
余震荷重は，添付資料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」に示すとおり，弾性設計用地震動Ｓｄ−Ｄ1 に伴う地震力（動水圧含む。）とする。
余震による地震荷重ＦＨ１，ＦＶ１，ＦＨ２，ＦＶ２，余震による動水圧荷重ＰＶＳｄ及びＰＨ
Ｓｄを考慮し，以下の式より算出する。

ＦＨ１＝ｍ１・ＣＨＳｄ・ｇ
ＦＶ１＝ｍ１・ＣＶＳｄ・ｇ
ＦＨ２＝ｍ２・ＣＨＳｄ・ｇ
13

ＦＶ２＝ｍ２・ＣＶＳｄ・ｇ
ＰＶＳｄ＝ρｏ・ＣＶＳｄ・ｇ・Ｈ
ＰＨＳｄ＝β・７８・ρｏ・ＣＨＳｄ・ｇ・Ｈ

動水圧の算出に用いるＨは，津波荷重水位から逆止弁上流側の直管部が接続される高さ（以下「接続高さ」という。）の差であるが，ここでは保守的に津波荷重水位とした。動水圧の設定に用いる接続高さＨの考え方を図 5-1 に示す。

津波荷重水位ｈNT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3取水ピット空気抜き配管逆止弁

接続高さＨ

逆止弁上流側の直管部

配管下端高さ EL.＋0.78m

図 5-1 取水ピット空気抜き配管逆止弁の動水圧の算出に用いる接続高さＨの設定
5.2.2 荷重の組合せ
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価にて考慮する荷重の組合せを表 5-1 に示す。
表 5-1 取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価にて考慮する荷重の組合せ
施設区分
浸水防護施設（浸水防止設備）

機器名称

荷重の組合せ＊取水ピット空気抜き配管逆止弁Ｄ＋Ｐｔ＋Ｓｄ

注記 ＊：Ｄは固定荷重，Ｐｔは突き上げ津波荷重，Ｓｄは余震荷重を示す。

14

5.3 許容限界(1) 基準津波に対する許容限界
取水ピット空気抜き配管逆止弁の許容限界は，添付書類「Ｖ-3-別添 3-1 津波又は溢水への配慮が必要な施設の強度計算書の方針」の「4.2 許容限界」にて設定している許容限界を踏まえ，「3. 評価部位」にて設定している評価部位毎に，機能損傷モードを考慮し，弁蓋，フロートガイド及び弁蓋ボルトについては，ＪＳＭＥに準じた供用状態Ｃの許容応力を用いる。
フロートについては，水圧試験により確認した圧力を許容値として用いる。水圧試験では，閉弁状態の逆止弁に対して，波圧を模擬した静水圧 2.0MPa をフロートに負荷し，有意な変形及び著しい漏えいがないことを確認した。
取水ピット空気抜き配管逆止弁の弁蓋，フロートガイド及び弁蓋ボルトの許容限界を表 52 に，取水ピット空気抜き配管逆止弁の許容応力評価条件を表 5-3 に，弁蓋，フロートガイ
ド及び弁蓋ボルトの許容応力算出結果を表 5-4 にそれぞれ示す。また，フロートの許容限界を表 5-5 に示す。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

表 5-2 弁蓋，フロートガイド及び弁蓋ボルトの許容限界
供用状態

許容限界＊1

許容限界＊2（ボルト以外）

（ボルト）

一次応力

一次応力

（許容応力状態）
Ｃ

引 張

曲 げ

組合せ＊3

引 張

せん断組合せ＊4（ⅢＡＳ）＊５

1.2・S

1.2・S1.2・S

1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ1.5・ｆｔｓ

注記 ＊1：引張及び曲げは，ＪＥＡＧ４６０１・補−1984 を準用し，「管」の許容限界のうちクラス２，３配管に対する許容限界に準じて設定する。
＊ 2：引 張及び 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 ＮＣ１−2005/2007 による。
＊3：引張応力と曲げ応力の組合せ応力＊4：せん断応力と引張応力の組合せ応力
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 ƒｔｓは，次のいずれか小さい方の値

ƒｔｓ＝1.4・ƒｔo−1.6・τƒｔｓ＝ƒｔo＊5：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。

15

表 5-3 弁蓋，フロートガイド及び弁蓋ボルトの許容応力評価条件
評価部位

材

料

弁蓋

SCS16A

フロートガイド

SUS316L

弁蓋ボルト

SUS316L

温度条件

Ｓ＊1

Ｓｙ＊1

Ｓｕ＊1

Ｆ＊1＊2

（℃）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

120−

−−

111−−−−

175

480

17540

注記 ＊1：Ｓ：鉄鋼材料（ボルト材を除く）の許容引張応力，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[1.35・Ｓｙ，0.7・Ｓｕ，Ｓｙ(ＲＴ)]とする
表 5-4 弁蓋，フロートガイド及び弁蓋ボルトの許容応力算出結果

供用状態
（許容応力

許容限界

（ボルト以外）

（ボルト）

一次応力

一次応力

評価部位状態）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

許容限界

弁蓋Ｃ

フロート（ⅢＡＳ）

ガイド

引 張 S

曲 げ S

組合せ S

引 張 ƒｔｓ

せん断 ƒｓ

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

144

144

144

−−

133

133

133

−

−−−−

130＊

100

弁蓋ボルト

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔo−1.6・τ，ƒｔo]より算出
表 5-5 フロートの許容限界
評価対象部位水圧試験の圧力（MPa）

フロート

2.0(2) 敷地に遡上する津波に対する許容限界「(1) 基準津波に対する許容限界」と同様。

16

5.4 設計用地震力「4. 固有周期」に示したとおり取水ピット空気抜き配管逆止弁の固有周期が 0.05s 以下であることを確認したため，取水ピット空気抜き配管逆止弁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。取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度計算に用いる設計震度を表 5-6 に示す。
表 5-6 設計用地震力
据付場所
地震動

余震による設計震度＊1

及び床面高さ（m）

弾性設計用地震動

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

Ｓｄ−Ｄ1

取水構造物

水平方向ＣＨＳｄ0.61

鉛直方向ＣＶＳｄ0.43

EL. 0.800(EL. 0.300＊2)

注記 ＊1：「4. 固有周期」より，取水ピット空気抜き配管逆止弁の固有周期が 0.05s 以下であることを確認したため，設置床の最大応答加速度の 1.2 倍を考慮した設計震度を設定した。
＊2：基準床レベルを示す。
5.5 計算方法
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価は，構造部材に作用する応力が，「5.3 許容限界」で設定した許容限界以下であることを確認する。
荷重の組合せとして最も厳しい状態である重畳時における評価式を以下に記載する。
(1) 弁蓋a.

圧 縮
鉛直応答加速度，静水圧及び動水圧により，弁蓋に加わる圧縮応力σＶ１を以下の式より算出する。また，突き上げ津波荷重が弁本体に作用する評価に用いる受圧面積Ａ２は，弁蓋のうち波圧を受ける面積が最も広い箇所を適用し，突き上げ津波荷重が弁蓋に作用する評価に用いる受圧面の直径Ｄ２から求める。弁蓋の断面積Ａ１は，図 5-2 に示すとおり，弁蓋のうち最も肉厚が薄い断面を適用する。

σＶ１＝

b.

Ｗ１＋ＦＶ１＋(Ｐｔ＋ＰＨＳｄ＋ＰＶＳｄ)・Ａ２
Ａ１

曲 げ17弁全体の最下端に集中荷重が負荷された片持ち梁として，水平応答加速度により，弁蓋に加わる曲げ応力σＨ１を以下の式より算出する。弁全体の長さＬ１，弁蓋の外径Ｄ３及び内径ｄ３について図 5-2 に示す。

Ｍ１＝ＦＨ１・Ｌ１

Ｉ１＝(Ｄ３4−ｄ３4)・
Ｍ１・(σＨ１＝π６４Ｄ３)
２Ｉ１

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

突き上げ津波荷重が弁蓋に作用する評価に用いる受圧面の直径Ｄ1

弁蓋の外径Ｄ3
弁蓋の内径ｄ3

弁蓋の断面積Ａ１

弁全体の長さＬ１

突き上げ津波荷重が弁蓋に作用する評価に用いる
受圧面積Ａ２

図 5-2 弁蓋の強度評価に用いる受圧面直径及び断面積

18(2) フロートガイドa.

圧 縮
鉛直応答加速度，静水圧及び動水圧により，フロートガイドの最小断面積に加わる圧縮応力σＶ２を以下の式より算出する。また，突き上げ津波荷重がフロートガイドに作用する評価に用いる受圧面積Ａ４は，以下の図 5-3 に示す突き上げ津波荷重がフロートガイドに作用する評価に用いる受圧面の直径Ｄ２から求める。フロートガイドの最小断面積Ａ３はフロートガイドのうち最も肉厚が薄い断面を適用する。

σＶ２＝

b.

Ｗ２＋ＦＶ２＋(Ｐｔ＋ＰＨＳｄ＋ＰＶＳｄ)・Ａ４
Ａ３

曲 げフロートガイドの最下端に集中荷重が負荷された片持ち梁として，水平応答加速度により，フロートガイドに加わる曲げ応力σＨ２を以下の式より算出する。フロートガイ

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3ドの長さＬ２，フロートガイドの外径Ｄ４及び内径ｄ４について図 5-3 に示す。
Ｍ２＝ＦＨ２・Ｌ２Ｉ２＝(Ｄ４4−ｄ４4)・

Ｍ２・(σＨ２＝π６４Ｄ４)
２Ｉ２

フロートガイドの内径ｄ４

断面積Ａ３

フロートガイドの長さＬ２フロートガイドの外径Ｄ４

図 5-3 フロートガイドの強度評価に用いるフロートガイドの長さ，フロートガイドの外径及び内径19(3) 弁蓋ボルトa.

引 張鉛直応答加速度，静水圧及び動水圧により，弁蓋ボルト 1 本当たりのねじ部に加わる引張応力σＶ３を以下の式より算出する。また，突き上げ津波荷重が弁蓋ボルトに作用する評価に用いる受圧面積Ａ6 は，突き上げ津波荷重が弁蓋ボルトに作用する評価に用いる受圧面の直径Ｄ1 から求める。弁蓋ボルトのねじ部の面積Ａ５は最も肉厚が薄い断面を適用する。

σＶ３＝

b.

Ｗ１＋ＦＶ１＋(Ｐｔ＋ＰＨＳｄ＋ＰＶＳｄ)・Ａ６Ａ５・ｎ

モーメントによる引張応力
水平応答加速度により対角線上の弁蓋ボルト 2 点支持したと仮定し，弁全体の最下端に集中荷重が作用した場合において，モーメントにより弁蓋ボルト 1 本当たりのねじ部

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3に加わる引張応力σＶ４を算出する。図 5-4 にモーメントによる引張応力の作用イメージを示す。

σＶ４＝

ＦＨ１・Ｌ１ＤＰ・Ａ５

弁蓋ボルトのピッチサークルＤＰ
モーメントにより弁蓋ボルト 1 本当たりのねじ部に加わる引張応力σＶ４

弁全体の長さＬ１
弁全体の最下端に加わる
水平方向地震荷重ＦＨ１

図 5-4 モーメントによる引張応力の作用イメージc.

せん断水平応答加速度により，弁蓋ボルトのねじ部に加わるせん断応力τ１を以下の式より算出する。

τ１＝

ＦＨ１Ａ５・ｎ20

(4) フロート
波圧によりフロートに発生する圧力ＰＷは以下の式より算出する。

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3ＰＷ＝Ｐｔ

21

5.6 計算条件(1) 強度評価に用いる逆止弁の仕様及び津波荷重に関わる計算条件を除く計算条件
取水ピット空気抜き配管逆止弁の仕様及び津波荷重に関わる計算条件を除く計算条件を表
5-7 に示す。
表 5-7 取水ピット空気抜き配管逆止弁の仕様及び津波荷重に関わる計算条件を除く計算条件（1/2）

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

弁蓋の材質

弁蓋の弁の全質量

弁全体の長さ

断面積Ａ１ｍ１

Ｌ１（mm2）

（kg）

（mm）

31292

3SCS16A

2.234×10

弁蓋の弁蓋の外径Ｄ３

内径ｄ３（mm）

（mm）

8870

SUS316L

556.1

フロートガイドのフロートガイドのフロートガイドのフロートガイドの質量ｍ２

長さＬ２

外径Ｄ４

内径ｄ４（kg）

（mm）

（mm）

（mm）

1.8

1236256

弁蓋ボルトの弁蓋ボルトの本数

弁蓋ボルトのねじ部の断面積Ａ５ｎ

ピッチサークルＤＰ

（mm ）

（本）

（mm）

2.011×102

8200

突き上げ津波荷重

突き上げ津波荷重がが弁蓋に作用する

フロートガイドに作評価に用いる

用する評価に用いる受圧面の直径

受圧面の直径Ｄ１

Ｄ２（mm）

（mm）

154

135.7

弁蓋ボルトの材質
SUS316L

重力加速度ｇ

フロートガイドの材質

2

海水の密度
ρｏ2（m/s ）9.80665（kg/m3）1030

22

フロートガイドの断面積Ａ３（mm2）表 5-7 取水ピット空気抜き配管逆止弁の仕様及び津波荷重に関わる計算条件を除く計算条件（2/2）
突き上げ津波荷重がフロートガイドに作浸水エリアの幅と用する評価に用いる水深の比による抗力係数

受圧面の内径補正係数

Ｃｄｄ２β（mm）
128

1.02.01(2) 強度評価に用いる逆止弁の津波荷重に関わる計算条件
取水ピット空気抜き配管逆止弁の津波荷重に関わる計算条件を表 5-8 に示す。
表 5-8 取水ピット空気抜き配管逆止弁の津波荷重に関わる計算条件

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3取水ピットにおける対象の津波

津波荷重水位津波の最大流速

接続高さｈ（鉛直方向）

Ｈ（T.P.＋m）

Ｕ（m）

（m/s）
基準津波

22.0

2.0

22.0

敷地に遡上する津波

26.0

2.0

26.0

23

6.

評価結果
(1) 基準津波と余震による重畳時
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価結果を以下に示す。「a. 重畳時における評価部位の応力評価」及び「b. フロートの構造健全性評価」に示す評価結果から，取水ピット空気抜き配管逆止弁が構造健全性を有することを確認した。
a.

重畳時における評価部位の応力評価
重畳時における評価部位の応力評価結果を表 6-1 に示す。発生応力が許容応力以下であることから構造部材が構造健全性を有することを確認した。
表 6-1 重畳時における評価部位の応力評価結果
評価部位

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3

弁蓋

フロートガイド

弁蓋ボルト

発生応力

許容応力

（MPa）

（MPa）

圧 縮4144

曲 げ2144

組合せ＊16144

圧 縮2133

曲 げ1133

組合せ＊13133

引 張＊27130＊3

せん断

1100

注記 ＊1：圧縮（σＶ）＋曲げ（σＨ）は，σＶ＋σＨ≦1.2S で評価＊2：弁蓋ボルトの引張応力は，σＶ３＋σＶ４＊3：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔo−1.6・τ，ƒｔo]より算出
b.

フロートの構造健全性評価
フロートの構造健全性評価結果を表 6-2 に示す。発生圧力が，有意な変形及び著しい漏えいがないことを確認した水圧試験圧力以下であることから，評価部位であるフロートが構造健全性を有することを確認した。
表 6-2 フロートの構造健全性評価結果
評価部位
フロート

発生圧力

水圧試験の圧力

（MPa）

（MPa）

圧 縮0.3242.0

(2) 敷地に遡上する津波と余震による重畳時
取水ピット空気抜き配管逆止弁の強度評価結果を以下に示す。「a. 重畳時における評価部位の応力評価」及び「b. フロートの構造健全性評価」に示す評価結果から，取水ピット空気抜き配管逆止弁が構造健全性を有することを確認した。
a.

重畳時における評価部位の応力評価
重畳時における評価部位の応力評価結果を表 6-3 に示す。発生応力が許容応力以下であることから構造部材が構造健全性を有することを確認した。
表 6-3 重畳時における評価部位の応力評価結果
評価部位

NT2 補② Ⅴ-3-別添 3-2-5-2 R3E

弁蓋フロートガイド

許容応力（MPa）（MPa）

圧 縮4144

曲 げ2144

組合せ＊16144

圧 縮2133

曲 げ

1133＊13133

引 張＊28130＊3

せん断

1100

組合せ
弁蓋ボルト

発生応力

注記 ＊1：圧縮（σＶ）＋曲げ（σＨ）は，σＶ＋σＨ≦1.2S で評価＊2：弁蓋ボルトの引張応力は，σＶ３＋σＶ４＊3：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔo−1.6・τ，ƒｔo]より算出
b.

フロートの構造健全性評価
フロートの構造健全性評価結果を表 6-4 に示す。発生圧力が，有意な変形及び著しい漏えいがないことを確認した水圧試験圧力以下であることから，評価部位であるフロートが構造健全性を有することを確認した。
表 6-4 フロートの構造健全性評価結果
評価部位
フロート

発生圧力

水圧試験の圧力

（MPa）

（MPa）

圧 縮0.3252.0