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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-288 改 1

提 出 年 月 日

平成 30 年 6 月 29 日

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1Ｖ-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 R1目次
1.

概要

12.

一般事項

12.1 構造計画

12.2 評価方針

32.3 適用基準

42.4 記号の説明

52.5 計算精度と数値の丸め方

63.

評価部位

74.

固有周期

74.1 固有周期の算出方法

75.

8

構造強度評価5.1 構造強度評価方法

85.2 荷重の組合せ及び許容応力85.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態

85.2.2 許容応力85.2.3 使用材料の許容応力評価条件

85.3 計算方法

115.4 評価条件

145.5 応力の評価

156.

16

評価結果

6.1 設計基準対象施設としての評価結果

16

1.

概要
本計算書は，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」に基づ
き，潮位計検出器が繰返しの襲来を想定した経路からの津波の浸水や冠水に伴う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。

2.

一般事項

2.1 構造計画

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

潮位計検出器の構造計画を表 2.1－1 に示す。

1

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

表 2.1－1 構造計画
計画の概要
基礎・支持構造
検出計検出器は，潮位概略構造図

主体構造
検出器

正面

側面

計ホルダにより潮位計取付ボルト案内管に固定され，潮位計案内管は，潮位計

潮位計ガイド管
案内管

ガイド管に取付ボルトにて固定され、案内板基礎ボルトにより支持される。
案内板

2

潮位計ガイド管は，壁に基礎ボルトで設置する。

潮位計ホルダ

壁検出器本体（平面方向）（側面方向）

2.2 評価方針
潮位計検出器の強度評価は，「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，潮位計検出器の評価対象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，「5.4 評価条件」に示す評価条件を用いて評価し，「6. 強度評価結果」にて確認する。
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。重畳時においては，「Ⅴ-1-1-2-2-5 津波防護に関する施設の設計方針」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最大床応答加速度の最大値を静的震度として用いる。

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

潮位計検出器の強度評価フローを図 2.2－1 に示す。

評価方針

評価対象断面及び部位の設定

荷重及び荷重組合せの設定

許容限界の設定

荷重条件及び応力評価方法の設定

評価条件の設定

潮位計検出器の強度評価
図 2.2－1 潮位計検出器の強度評価フロー3

2.3 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（重要度分類・許容応力編 ＪＥＡＧ４６０１・補－
1984，ＪＥＡＧ４６０１－1987 及びＪＥＡＧ４６０１－1991 追補版）
（日本電気協会 電気技術基準調査委員会 昭和 59 年 9 月，昭和 62 年 8 月及び平成 3 年 6 月）
(2) 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 2007 年 9 月）
（以下「設計・建設規格」

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1という。
）

4

2.4 記号の説明
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

MPaＦｂ

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

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1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

MPa

fｔｏ

引張力のみを受けるボルトの許容引張応力

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/s2ｈ

取付面から重心までの距離(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

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(側面方向転倒)(壁－掛形)
ｎfＨ

評価上引張力を受けるとして期待するボルトの本数(平面方向転倒)(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)NＱｂ2

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MPaτｂボルトに生じるせん断応力MPaρ

海水密度kg/m3

Th

津波高さm52.5 計算精度と数値の丸め方
精度は 6 桁以上を確保する。
表示する数値の丸め方は表 2.5－1 に示すとおりとする。
表 2.5－1 表示する数値の丸め方

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

数値の種類

単位

処理桁

処理方法

表示桁

固有周期ｓ

小数点以下第 4 位四捨五入

小数点以下第 3 位

震度―

小数点以下第 3 位切上げ

小数点以下第 2 位

温度℃

―

―

整数位

質量kg―

―

整数位

長さ＊1mm

―

―

整数位

面積mm2

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2モーメントN･mm

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁＊2力N

有効数字 5 桁目四捨五入

有効数字 4 桁＊2

算出応力

MPa

小数点以下第 1 位切上げ整数位

許容応力＊3MPa

小数点以下第 1 位切捨て

整数位

注記 ＊1：設計上定める値が小数点以下第 1 位の場合は，小数点以下第 1 位表示とする。
＊2：絶対値が 1000 以上のときはべき数表示とする。
＊3：設計・建設規格 付録材料図表に記載された温度の中間における引張強さ及び降伏点は，比例法により補間した値の小数点以下第 1 位を切り捨て，整数位までの値とする。

6

3.

評価部位
潮位計検出器の構造強度評価は，「2.1 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，次のように設定する。
余震による慣性力及び津波による遡上津波荷重が作用し，その荷重は，潮位計ガイド管及び基礎ボルトに掛かることから，潮位計の強度評価における評価対象部位は，強度評価上厳しくなる基礎ボルトを対象とする。潮位計検出器の強度評価部位については，表 2.1－1 の概略構造図に示す。
4.

固有周期
4.1 固有周期の算出方法。
振動試験装置により固有振動数（共振周波数）を測定する。固有周期を表 4.1－1 に示す。
表 4.1－1 固有周期

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

評価部位

方向
水平潮位計検出器

鉛直

7

固有周期(s)5.

強度評価

5.1 強度評価方法
潮位計検出器の強度評価は，「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，「3評価部位」にて設定する評価対象部位に作用する応力等が「5.2 荷重の組合せ及び許容応力」にて示す許容限界以下であることを確認する。

5.2 荷重の組合せ及び許容応力5.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
潮位計検出器は取水路内の側壁に設置するため、「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」に示す通り，風荷重及び積雪荷重を考慮しない。潮位計検出器の荷重の組合せ及び許容応力状態のうち，設計基準対象施設の評NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1価に用いるものを表 5.2－1 に示す。

5.2.2 許容応力
潮位計検出器の許容応力を表 5.2－2 に示す。

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。

8

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

表 5.2－1 荷重の組合せ及び許容応力状態（設計基準対象施設）
施設区分
その他発電用原子炉の付属施設

機器名称

耐震設計上の重要度分類

荷重の組合せ＊1

許容応力状態

Ｄ＋Ｓd＋Ｐt

ⅢＡＳ

津波監視設備

潮位計検出器Ｓ

注記 ＊1：Ｄは固定荷重，Ｓd は余震荷重，Ｐt は遡上津波荷重を示す。

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NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

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

一次応力

Ⅲ ＡＳ

引張り

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。
10
表 5.2－3 使用材料の許容応力評価条件（設計基準対象施設）
評価部材
基礎ボルト

材料

温度条件

Ｓｙ

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

（℃）

(MPa)

(MPa)

(MPa)

175

480

－周囲環境温度405.3 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。
(1) 遡上津波荷重(Pt)
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(5.3.1)

入射津波の清水面上高さ aI は次式にて求める。
12aI＝ ・Th

(5.3.2)

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陽圧力（Pt´）は次式にて求める。
Pt´= Pt(5.3.3)遡上津波荷重(Pt)の計算結果を表 5.3－1 に示す。
評価部位

遡上津波荷重(N/mm2)

潮位計検出器0.4545(2)応力の計算方法
基礎ボルトの応力は，地震による引張応力とせん断応力について計算する。図 5.3－1 に計算モデルを示す。
引張りを受けるボルト列

転倒方向

ｈｍ･CH ･gｍ･(1+CV)･g3ｂ

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

表 5.3－1 遡上津波荷重

転倒支点

転倒支点となる
ボルト列壁ａ（平面方向）（側面方向）

図 5.3－1 応力計算モデル11a.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(5.3.4)

A2=h・ C
ここで， C,(5.3.5)dは図 5.3－2 による。
hA1

（側面図）

（平面図）

A2
hdNT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1C

図 5.3－2 投影面積計算モデル
a.引張応力平面方向転倒 Fb1

Ｆb1＝m・g・・h・+()・h・・A1・h+・＋´・A2・h・(5.3.6)

側面方向転倒 Fb2

Ｆb2＝m・g・・()・h・+・A1・h・＋´・A2・h・(5.3.7)

基礎ボルトに作用する引張力 Fb

Ｆｂ＝Max(Ｆb1,Ｆb2)(5.3.8)基礎ボルトに作用する引張応力σbσ ｂ＝Ｆｂ(5.3.9)

Ａｂ12ここで，基礎ボルトの軸断面積 Ab はＡ ｂ＝ ・ 2(5.3.10)

b.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。
水平方向地震力によるせん断力Ｑｂ1
Ｑｂ1＝ ｍ・g・ＣＨ ＋Pt・A1(5.3.11)

鉛直方向地震力によるせん断力Ｑｂ2
Ｑｂ2＝ ｍ・g・（1＋ＣＶ）＋Pt´・A2(5.3.12)

基礎ボルトに対するせん断力ＱｂＱｂ ＝(Ｑｂ1)2 ＋(Ｑｂ2)2(5.3.13)

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

せん断応力τ ｂ＝Ｑｂ(5.3.14)

ｎ・Ａｂ13

5.4 評価条件
応力計算に使用する各諸元を表 5.4－1 に示す。
表 5.4－1 各諸元NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1記号数値単位mkg

Aｂmm2dmm

hmm

3mm

ammbmmCmm

dmm

n－nfV－

nfH－CH

0.41－CV0.68－

g9.80665m/s2

ρ1030

kg/m3Th20m

14

5.5 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 ](5.5.1)

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

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

許容引張応力Ｆ・1.52fｔo
許容せん断応力Ｆ
1.5・ 3fｓb

15・1.56

評価結果
6.1 設計基準対象施設としての評価結果
潮位計検出器の設計基準対象施設としての強度評価結果を以下に示す。発生値は許容限界を満足しており，設計用地震力に対して十分な強度を有していることを確認した。

(1) 強度評価結果

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1

強度評価の結果を次ページ以降の表に示す。

16

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1【 潮位計検出器の 耐 震 性 に つ い て の 計 算 結 果 】
1. 設 計 基 準 対 象 施 設
1.1

設 計 条 件 （ 潮位計検出器）

機 器 名 称

耐震設計上の重要度分類

据付場所及び床面高さ（m）

Ｓ

取水路
T.P.-5.0m＊1

潮位計検出器

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度
水平方向
鉛直方向
設計震度
設計震度

固有周期(s)水平方向

鉛直方向

ＣＨ＝0.41基準地震動Ｓｓ
水平方向
鉛直方向
設計震度
設計震度

ＣＶ＝0.68

注記 ＊1：基準床レベルを示す。
1.2

機器要目

1.2.1
部

潮位計検出器
材

ｍ(kg)

h(mm)

3ab(mm)

(mm)

(mm)

Ａｂ(mm2)

ｎnfV

nfH

17

基礎ボルト

転倒方向

＊材

Ｓｙ(MPa)Ｓｕ(MPa)Ｆ(MPa)

Ｆ
(MPa)

基礎ボルト

175

480

175

－

部

弾性設計用地震動
Ｓｄ又は静的震度

基準地震動
Ｓｓ

側面方向－

注記 ＊：重心位置を保守的な位置に設定して評価する。
1.3 計 算 数 値
1.3.1 潮位計検出器(単位：N)
Ｆｂ

部

材

基礎ボルト

Ｑｂ

弾性設計用地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

弾性設計用地震動Ｓｄ
又は静的震度

基準地震動Ｓｓ

77830－

1801000－－－

周囲環境温度（℃）

40

NT2 補② Ⅴ-3-別添-3-2-8-1 R1E

1.4 結 論1.4.1 潮位計検出器の応力部

材材 料(単位：MPa)
応 力

基準地震動Ｓｓ

算出応力

許容応力

算出応力

許容応力

引張り

σｂ＝57

ƒｔｓ＝87－－

せん断

τｂ＝37

ƒｓｂ＝80－－基礎ボルト＊

注記 ＊：ƒｔｓ＝Min[1.4・ƒｔｏ－1.6・τｂ， ƒｔｏ]より算出

ｈすべて許容応力以下である。

弾性設計用地震動Ｓｄ又は静的震度

転倒方向

ｈ

18
基礎ボルト

3ｂ（ケミカルアンカ）ａ（平面方向）壁（側面方向）