東海第二発電所 工事計画審査資料
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資料番号

工認−1103 改 1

提出年月日

平成 30 年 10 月 3 日

Ⅴ-2-2-2-7 原子炉建屋地下排水設備排水シャフトのNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

耐震性についての計算書

目次
1. 概要

12. 基本方針

2位置

2構造概要

3

評価方針

7

適用規格・基準等

9NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

3. 応力解析による評価方法

10

評価対象部位及び評価方針

10

荷重及び荷重の組合せ

12荷重12荷重の組合せ

12許容限界

13

評価方法

16

応力解析方法16

断面の評価方法

18

4. 評価結果
応力解析による評価結果
別紙 改良地盤を考慮した地盤応答

1919

1. 概要本資料は，原子炉建屋地下排水設備排水シャフト（以下「排水シャフト」という。）について，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，地震時の構造強度及び機能維持の確認にNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

ついて説明するものであり，その評価は，応力解析による評価により行う。

12. 基本方針
原子炉建屋地下排水設備（以下「地下排水設備」という。）は，原子炉建屋に対し，その耐震性を確保するため地下水位を原子炉建屋基礎盤底面レベル以深に維持する機能を有する。原子炉建屋は，「Ｓクラスの施設の間接支持構造物」及び「常設耐震重要重大事故防止設備及び常設重大事故緩和設備の間接支持構造物」であることから，地下排水設備は，基準地震動Ｓｓに対する機能維持を確認することとしている。したがって，地下排水設備を設置する排水シャフトについて，基準地震動Ｓｓによる地震力に対する評価（以下「Ｓｓ地震時に対する評価」という。
）を実施する。
位置

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

地下排水設備の設置位置を図 2-1 に示す

図 2-1 地下排水設備の設置位置

2

構造概要
地下排水上屋，排水シャフト及び集水ピットはそれぞれ東西 2 箇所設置し，原子炉建屋の南東角部及び南西角部付近に位置する。地下排水上屋は，地上 1 階，平面が南北方向 2.0 m，東西方向 2.5 m，地上高さ 2.6 m の鉄筋コンクリート造である。地下排水上屋の基礎は連続基礎であり，支持地盤である砂質泥岩上に地盤改良体を介して設置されている。集水ピットは，平面が南北方向 2.3 m，東西方向 2.3 m，高さ 4.85 m の鉄筋コンクリート造であり，支持地盤である砂質泥岩に直接設置されている。排水シャフトは，集水ピットと地下排水上屋を接続する内径φ1.0 m の遠心力鉄筋コンクリート管（以下「ヒューム管」という。
）である。集水管は，原子炉建屋の東面，西面及び南面に配置する内径φ0.3 m のヒューム管であり，支持地盤である砂質泥岩に直接設置し集水ピットに接続している。
地下排水設備設置位置のうち，排水シャフト及び集水ピットの周囲は，地盤の変位を抑制することを目的として，支持岩盤である砂質泥岩の上部をセメント系固化により地盤改良を行う。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

地下排水上屋，排水シャフト，集水ピット及び集水管の概略配置図，概略平面図及び概略断面図を図 2-2〜図 2-8 に示す。

図 2-2 地下排水上屋，排水シャフト，集水ピット及び集水管の概略配置図

3PN

a2000

1000

2

地下排水上屋
排水シャフト12500

AB

図 2-3 地下排水上屋及び排水シャフトの概略平面図（南西隅）

排水シャフト▽EL.-13400

400
頂版

1000

集水管4850

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

a250

250

集水ピット

300
▽EL.-18250

底版

2300
図 2-4 排水シャフト及び集水管の概略断面図（a-a 断面）4

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

図 2-5 排水シャフトの概略断面図（Ａ−Ａ断面）

図 2-6 排水シャフトの概略断面図（Ｂ−Ｂ断面 西側)

5

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

図 2-7 排水シャフトの概略断面図（Ｂ−Ｂ断面 東側）

図 2-8 排水シャフトの概略断面図（Ｃ−Ｃ断面）

6

評価方針
地下排水設備は，「Ｓクラスの施設の間接支持構造物」及び「常設耐震重要重大事故防止設備及び常設重大事故緩和設備の間接支持構造物」である原子炉建屋に対し，その耐震性を確保するため地下水位を原子炉建屋基礎盤底面レベル以深に維持する機能を有することから，地下排水設備を構成する排水シャフトについて，Ｓｓ地震時に対する評価を行う。
排水シャフトの評価は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に基づき，応力解析による評価において断面の評価を行うことで，地震時の構造強度及び機能維持の確認を行う。評価は，『既発電用原子炉設置変更許可申請 添付書類六（原規規発第 1809264 号 平成 30 年 9月 26 日許可）』に示す原子炉建屋の基礎地盤安定性評価に用いた 2 次元ＦＥＭ解析（以下「地盤安定解析」という。
）の結果を踏まえたものとする。支持機能を維持するため，構造強度を確保することで，支持機能が維持できる設計とする。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

排水シャフトの評価フローを図 2-9 に示す。

7評価開始基本方針＜応力解析による評価＞＊

断面の評価

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0○構造強度の確認○機能維持の確認・支持機能の維持

評価終了

注記 ＊：地盤安定解析の結果を踏まえた評価を行う。

図 2-9 排水シャフトの評価フロー8

適用規格・基準等
排水シャフトの評価において，適用する規格・基準等を以下に示す。
原子力発電所耐震設計技術指針ＪＥＡＧ４６０１−1987（（社）日本電気協会）
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）
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）
道路橋示方書（Ⅰ共通編・Ⅳ下部構造編）
・同解説（（社）日本道路協会，2002）（以下「道示Ⅳ」という。
）
道路橋示方書（Ⅴ耐震設計編）
・同解説（（社）日本道路協会，2002）
コンクリート標準示方書［構造性能照査編］（（社）土木学会，2002 年制定）
（以下「ＲＣ示方書」という。
）
下水道施設の耐震対策指針と解説−2014 年版−（（社）日本下水道協会）（以下「下水NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

道指針」という。
）
日本工業規格（ＪＩＳ）
ヒューム管設計施工要覧（全国ヒューム管協会，2009）9

3. 応力解析による評価方法
評価対象部位及び評価方針
応力解析による評価対象部位は排水シャフトとする。管軸方向（鉛直断面）の検討では線形はり−非線形地盤ばねモデルによる応答変位法を実施し，横断方向（水平断面）の検討では線形はりモデルによるフレーム解析を行う。
応力解析にあたっては，地盤安定解析及び１次元波動論による地震応答解析による結果を用いて，荷重の組合せを行う。
Ｓｓ地震時に対する評価は，地震力と地震力以外の荷重の組合せの結果，発生する応力が「下水道指針」に基づき設定した許容限界を超えないことを確認する。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

応力解析による排水シャフトの評価フローを図 3-1 に示す。

10

評価開始

許容限界の設定

地盤安定解析
（解析ケースの選定）

地震応答解析
（１次元波動論）

管軸方向

横断方向

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

はり−地盤ばねモデルの作成

応答変位法解析

フレームモデルの作成

地盤ばね反力

静的フレーム解析

断面の評価

評価終了

図 3-1 応力解析による排水シャフトの評価フロー11

荷重及び荷重の組合せ
荷重及び荷重の組合せは，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定している荷重及び荷重組合せを用いる。
荷重
固定荷重（DL）
固定荷重として，排水シャフトの管体の自重を考慮する。
地震荷重（Ss）
地震力は，基準地震動Ｓｓ対する地盤応答より算定される動的地震力を考慮して設定する。
地震荷重は，排水シャフトの周辺の地盤改良体に発生する最大水平変位より算定される

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

地震時土圧を考慮する。
荷重の組合せ荷重の組合せを表 3-1 に示す。
表 3-1 荷重の組合せ
荷重状態

荷重の組合せ

Ｓｓ地震時

DL＋Ss

DL ：固定荷重
Ss ：Ｓｓ地震荷重

12

許容限界
応力解析による評価における排水シャフトの許容限界は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」に記載の構造強度上の制限及び機能維持の基本方針に基づき，表 3-2 のとおり設定する。また，コンクリート許容応力度を表 3-3 に示す。
表 3-2 応力解析による評価における許容限界
要求

機能設計上の機能性能目標

地震力部 位機能維持のための考え方

許容限界「ＲＣ示方書」に基づく

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0―

構造強度を基準地震動

排水有すること

Ｓｓ

シャフト

部材に生じる応力が構造強度を確保するための許容限界を超えないことを確認

短期許容応力度，
または「下水道指針」のひび割れ保証
モーメント「ＲＣ示方書」に基づく

機器・配管系
支持機能＊等の設備を支持する機能を損なわない

基準地震動

排水Ｓｓ

シャフト

部材に生じる応力が支持機能を維持するための許容限界を超えないことを確認

短期許容応力度，
または「下水道指針」のひび割れ保証

こと

モーメント
注記 ＊：
「支持機能」の確認には，「内包する設備に対する波及的影響の確認」が含まれる。

13表 3-3 コンクリートの許容応力度（短期許容応力度）
Fc

圧縮
2せん断2（N/mm ）（N/mm ）

（N/mm2）50210.825 *注記 ＊：「ＲＣ示方書」を適用し，次式により求められる許容せん断力（Ｖａ）を許容限界とする。ただし，排水シャフトには斜め引張鉄筋が配置されていないため，次式の第 2項を 0 とする。
Ｖａ＝Ｖｃａ＋Ｖｓａ
ここに，
Ｖｃａ

：コンクリートの許容せん断力（52 kN）

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

Ｖｃａ＝1／2・τａ1・ｂｗ・ｊ・ｄＶｓａ：斜め引張鉄筋の許容せん断力

Ｖｓａ＝Ａｗ・σｓａ・ｊ・ｄ／ｓ
τａ1：斜め引張鉄筋を考慮しない場合の許容せん断応力度（825 kN/m2）ｂｗ：有効幅（0.1453 m）

ｊ：1／1.15ｄ：有効高さ（1.0029 m）

Ａｗ：斜め引張鉄筋断面積σｓａ：鉄筋の許容引張応力度

ｓ：斜め引張鉄筋間隔

14排水シャフトを構成するヒューム管のひび割れ保証モーメントは，「下水道指針」で規定される次式で算定する。
=0.318･ ･r 0.239･W･r：ひび割れ保証モーメント（5.59 kN･m）：ひび割れ荷重（2800 kg/m＝27.4 kN/m）
JIS A5303 規格（1972 年改正）
，呼び径 1000，１種：管きょの自重（6.828 kN/m）r：管きょの管厚中心半径（0.541 m）

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0W15評価方法
応力解析方法排水シャフトは，管軸方向断面（鉛直断面）及び横断方向断面（水平断面）について耐震照査を実施する。
地震荷重の設定
原子炉建屋基礎地盤の地盤安定性評価で実施した地盤安定解析に基づき，排水シャフト位置の岩盤上面に対する地表面の相対水平変位が最大となる地震動を選定する。この地震動について，別紙「改良地盤を考慮した地盤応答」に示す１次元波動論による地震応答解析を実施し，この解析で得られる地盤変位を用いて地震荷重を設定する。
管軸方向断面の応力解析

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

排水シャフトの管軸方向断面（鉛直断面）の応力解析は，上述の地震応答解析で得られる地盤変位を用いた応答変位法とする。排水シャフトは線形はり要素としてモデル化し，地盤改良体は「道示Ⅳ」に基づき，受働土圧を上限値とした非線形の地盤ばねでモデル化する。応答変位法では，水平方向の地盤ばねを介して地盤変位を作用させ，地震時応力を算出する。
図 3-2 に解析モデルを示す。排水シャフトを構成するヒューム管の構造諸元と物性値を表 3-4 及び表 3-5 に示す。

EL.+8.0m

排水シャフト（はり要素）

地盤ばね

地盤変位

地盤改良体

EL.-14.4m
岩盤

図 3-2 管軸方向断面の応力解析モデル16

表 3-4 排水シャフトの構造諸元
呼び径

内径厚さ1000

1000 mm

82 mm

表 3-5 排水シャフトの物性値
材料

単位体積重量

ヤング係数

ヒューム管

24.5 kN/m3

3.3×104 N/mm2

横断方向断面の応力解析
排水シャフトの横断方向断面（水平断面）の応力解析は，管軸方向断面の応力解析で得られた地盤ばね反力の最大値を地震時土圧として設定したフレーム解析とする。構造部材

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0は円形状にモデル化した線形はり要素とし，「道示Ⅳ」のケーソン基礎の設計における地震時の荷重状態に倣って地震時土圧を静的に載荷して，地震時の最大曲げモーメントを算出する。
図 3-3 に解析モデルを示す。

地震時土圧（地盤ばね反力）

図 3-3 横断向断面の応力解析モデル

17断面の評価方法(1) 管軸方向断面
排水シャフトの軸方向断面の曲げ軸力及びせん断に対する発生応力度が，「ＲＣ示方書」に基づく短期許容応力度を超えないことを確認する。
(2) 横断方向断面
地震時にひび割れが生じないよう，横断方向に発生する最大曲げモーメントがひび割れ

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

保証モーメントを超えないことを確認する。

18

4. 評価結果
応力解析による評価結果(1) 地震荷重
原子炉建屋基礎地盤の地盤安定性評価で実施した 2 次元ＦＥＭ解析（全応力解析）について，排水シャフト位置の岩盤上面に対する地表面の相対変位を表 4-1 に示す。
相対変位が最大となる地震動Ｓｓ−３１について，地盤改良体を考慮した 1 次元波動論による地震応答解析を実施する。解析結果を「別紙 改良地盤を考慮した地盤応答」に示す。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0

表 4-1 2 次元ＦＥＭ解析による排水シャフト位置の岩盤上面に対する地表面の相対変位
地震動

相対変位

Ｓｓ−Ｄ１13.0 mm

Ｓｓ−１１4.5 mm

Ｓｓ−１２5.2 mm

Ｓｓ−１３4.8 mmＳｓ−１４3.5 mm

Ｓｓ−２１5.4 mm

Ｓｓ−２２7.3 mm

Ｓｓ−３１16.0 mm

19(2) 管軸方向断面の評価結果
排水シャフトの管軸方向断面（鉛直断面）の応答変位法による応力解析で得られた最大曲げモーメント及びせん断力について，ヒューム管断面の照査を実施した結果を表 4-2 に示す。
表 4-2 排水シャフトの評価結果（軸方向）
呼び径
構造諸元

内径（mm）×厚さ（mm）

1000×82

鉄筋径（mm）×本数（本）4.0×12（1.508 cm2）

曲げモーメント
発生断面力 軸力
せん断力

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 R0E

発生応力度

許容限界

1000

Ｍ（kN･m）

31.21Ｎ（kN）

129.07

Ｓ（kN）

17.92

曲げ圧縮応力度 σc（N/mm2）

0.899
2

引張応力度σs（N/mm ）（全圧縮）

短期許容曲げ圧縮応力度 σca（N/mm2）

21

短期許容引張応力度σsa（N/mm2）234

短期許容せん断力Ｖa（kN）

52(3) 横断方向断面の評価結果
排水シャフトの横断方向（水平方向）断面のフレーム解析で得られた最大曲げモーメン
トについて，ヒューム管断面の照査を実施した結果を表 4-3 に示す。
表 4-3 排水シャフトの評価結果（横断方向）
構造諸元

呼び径

1000

内径（mm）×厚さ（mm）

1000×82

発生断面力

最大曲げモーメント

Ｍ（kNm/m）

1.69

許容限界

ひび割れ保証モーメント Ｍc（kNm/m）

5.59

20

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

別紙
改良地盤を考慮した地盤応答

目次

1.

概要

別 紙-1

2.

解析方 法

別 紙-22.1

別 紙-32.1.1

解析 領域

別 紙-32.1.2

地盤 のモデ ル化

別 紙-32.2

解析用 物性値

別 紙-52.3

入力地 震動別 紙-53.

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

解析モ デル

評価結 果

別 紙-63.1

相対水 平変位

別 紙-63.2

最大せ ん断ひ ずみ

別 紙-73.3

水平方 向地盤 反力 係数及び上限値

別 紙-8

1.

概要
排水シャフ トの 評価 に 用い る地盤 変位及び地 盤剛性を算出するにあたり，改良 地 盤のNT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

物性を用い た地震 応 答 解析 を行う 。

別紙-1

2.

解析方法
地盤の地震 応答 解析 は ，１ 次元波 動論により 行う。解析コードはｋ−ＳＨＡＫ Ｅ を用いる。評価 に用い る 解 析コードの検証及び妥当性確認等 の概要については，添 付書類「Ⅴ-5-25

計算 機プロ グラ ム（解析コード）の概要・ｋ−ＳＨＡＫＥ」 に示す。

１次元波動 論に よる 地 盤応 答の評 価フローを 図 2-1 に示す。

解析条件の設定（解析方針）

地盤モデルの作成（地質構造・地盤物性）NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

１次元波動論による応答解析

原子炉建屋地下排水設備
排水シャフト位置にお ける
地盤変位・地盤剛性の 算定

図 2-1

地 盤応答の評価フロー

別紙-2

解析モデル
解析領域
解析領域は ，原子 炉 建屋地下排水 設備排水シャフト位置の地表面標高（EL.8.0m）から EL.−370 m ま でとする。

地盤のモ デ ル化
地盤モデル の層分 割 は，地盤の地 質区分に基づきモデル化する。地下水位は，地下排水設 備による 地 下水位低減を考慮し て岩盤表面に設定する。

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

解析用地盤 モデル 図 を図 2-2 に示 す。

別紙-3

EL.＋8.0m

地盤改良体（セメント改良）

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0EL.−14.4m

KmEL.−370.0m

図 2-2

１次元応答 解析用地盤モ デル

別紙-4

地盤及び地 盤改良 体 の 物性値
地盤につい ては ，添 付書類「Ｖ-2-1-3

地 盤の支持性能に係る基本方針」にて設定してい る物性 値 を 用いる。
なお，地盤 改良体 （ セメント改良 ）については，一軸圧縮強度に対応した，添付書類「Ⅴ -2-1-3

地 盤の支持性能に係る 基本方針」に示す地盤改良体（セ メント改良）の 物性値を 設 定する。
地盤改良 体 （セメン ト 改良）の一軸圧縮強 度を表 2-1 に 示す。より強度が 高い場合は評 価に用 い る 地盤変位が 抑制される ため，保守的な評価となる。

表 2-1

解 析に用い る地盤改良体（セメント改良）の一軸圧縮強 度
一軸圧縮強 度(N/mm 2 )NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

地盤改良 体 （セメント 改良）

3.0

入力地震動
原子炉建屋 地下排水 設 備設置位置における 入力地震動は，地盤安定解 析において，地 盤 の 水 平 変 位 が 最 も 大 きくなっ た基 準 地震 動Ｓ ｓ −３ １ とし， 解 放基盤 面 へ 入 力する。

別紙-5

3.

評価結果
相対水平変 位
１ 次 元 波 動 論 に よ り 算 定し た 原子 炉建 屋 地 下 排水 設 備排 水シ ャ フ ト 位 置 に お け る

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0

地表面最大 相 対変位 発 生 時刻の相対水平変 位分布を図 3-1 に示す。

図 3-1

地 表面最大相 対変位発生時刻の相対水平変位分布

別紙-6

最大せん断ひずみ
１次元波動論により算定した原子炉建屋地下排水設備排水シャフト位置における最大せん

NT2 補② Ⅴ-2-2-2-7 別紙 R0E

断ひずみ分布を図 3-2 に示す。

図 3-2 最大せん断ひずみ分布

別紙-7