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原子炉建屋の強震応答特性

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(1)

NII-Electronic Library Service 【論   文】 UDC :621

039

4;620

042

7 :62D

1 日本 建 築 学 会 構造 系論 文 報告 集 第 382 号

昭和 62 年12月

炉 建

震 応 答

正 会 員 正 会 員

山         宏

   峯  

* *   §

1.

 

原 子 炉 建屋 の耐 震 性を評 価 する にたっ て 必要と さ れ る解析 手 法の完 成 度は現 在 すで に か な り高い レベ ルに達 している1)

2) 。 それ等の解 析 手 法は直 接設 計 に用い ら れ

解 析 手 法が詳 細

高 密 度に な る に従っ て 設計に 必要と さ れ る計算量

得ら れ た情 報 量は厖 大なもの に なっ てい る。

 

1 ) 原子炉 建屋 は崩壊に対して どの程 度の耐 震 的余裕     を有し てい る か

 

2

) 原 子 炉 建 屋は

般の建築構 造物に比べて耐 震 性に    おい てどの程 度の差が あ る か

とい う原 子 炉 建 屋の震性評 価に か か わ る基 本 問 題に対 する答は未 だ得ら れて いない。 こ の間に答えるに は

解 析 手 法を より精 緻なもの にす る こと は有効で は な く

広い範 囲にわた る解析結 果を総合 して

地 震の下に お ける地 震入力と応答 との対 応 関 係を 明確に把 握す る必 要がある

総 合的な応答 特性の認 識に基づい て   1)耐 震的に有利な構 造 形 態は何か

  2) 細 部の構 造 形 態 と構 造 物 全 体の耐 震 性とはい か な    る関 係にある か

とい う構 造 計 画

お け る基本 的判断が可 能とな り,ま た

総 合 的 認 識の レベ ル におい て のみ 過去の震 害 経 験は耐 震 設 計に有 効に反 映さ れ る も の と な る。 総 合 的 認 識 が設 計 概 念

設 計 理 念 を形 成す る

こ の意 味で は

い か に複 雑 な構 造 物に対して も単 純かつな設 計 手 法 を 見いだ す ことが 可 能である。 この単純な設 計 手 法 と詳 細な解析手 段 を対置

併 用す ることに より

設 計 者は析結果の 数 値の意味を 理解し

大 局 的 判 断に おけ る誤り を防ぐこ とが で き る。

 

この よ う な立 場から

本 論 文は原子炉 建屋の強震 応 答 特 性を大局 的に と ら える こと を試み る

対 象埋 込みの 無い

BWR

型原子炉 建屋で

その主たる耐 震 要素が鉄 筋コ ンクリ

ト耐 震 壁で構成 さ れるもの で あ る

用い る 解析手段は既に過 去の研究によっ て

般 的と なっ て い る もの である

応 答特性 を把 握する手段と してエ ネル ギ応 答に着 目し, 以 下の点 を明ら かにす る

 1

) 系 全 体へ の エ な もの で    か。

 2

) 上部 構 造へ のエ ル ギ入力と系全体へ のエ ルギ    入力との間に いか なる関 係 が ある か

  §

2.

解析 方 法   2

1 解析モ デル  

BWR

 

Mark

 

ll

型原子 炉 建 屋を対 象とする

建 屋は基 礎 地 盤に基礎 盤 を 介 して設置され

主 体 構 造は鉄 筋コ ン ク リ

ト壁体構 造であ る。解 析モ デル の原 型は文 献 (

2

) におい て建屋の余 裕評 価に用い ら れ たもの で

建 屋 各 部の 質量 分布

弾 性バ ネ定 数 分 布献 (2 )を踏 襲 し てい る。 建 屋の概 形はFig

1に示す も ので あ る。 基 礎盤を 除く建 屋 部 分 を上 部 構 造 と呼び

基礎盤と基礎地 盤を下 部 構 造とぶ ことにる。 上 部 構 造は図示の様に 2つ の ブロ ック か ら成 り, 各ブロ ッ クの総 質 量 MSI

M

2 は図示の通りで ある

基 礎 盤の量 Mb も 図 中に 示さ れて い る

本 論 文で扱う解 析モ デル は Fig

2に示          

/!

籥齲 7

冖 驫、 t

,儡 h。ヒ 【

65m レ

sup ・・s・・u・… e basemat   (mb )

L

  ,,_

       ms2

14901 し§e〜’m        ms,

19101 t

seピ’m       Mb =25408t5eご’m

  Fig

1

 Dimension of containment  bui且ding

ウ 東京大学 助教授

工博 # 福 岡 大 学 助 手

工 修   (昭 和 62 年 3 月 17日原 稿 受理)

 

 

7

L

 

di

、。 ,

H

H

h。’2)

H m5  15 mh

lbKH hRKR hH / m5

34002 t

5e

flm

I5=2

673

1d量

m

5ec2’rad Mb =25408 t

5e(藍’rr1 』

1

297

1dt

m

seピ’rad H

27

59m H ;24

34m

Fig

2 Analytical moder

10

(2)

NII-Electronic Library Service

Q

Fig

3 Restoring

fo【ce characteristics  of ミuperstructure

さ れ る様に上部 構 造を 1質 点と し

基 礎 盤 を1質 点と す る 2質 点モ デル である

基 礎 地 盤の勤 的変形 特 性は 水 平 変位に関す るス ウェ イバ ネ と回 転 変 位に関す るロ ッキ ン グバネ, お よび そ れ等に付 随す る減 衰 機 構で代 表 させ る こ と が で き る

地 盤は塑 性 化し な い もの とする

上 部 質 点 を支 持する バ ネは建 屋の曲 げ変 形, せ ん断 変 形 を代 表 する曲 げせん断バ ネ と して モ ル化 され る

  各 質 点は質 量m と回 転 慣 性1を持つ の と する

上部 構 造に お け るバは せ ん断 変 形 下におい て のみ塑性 化す るもの と し

層せ ん断 力

Q

と せ ん断変形 角 7 と の 間の 関 係は Fig

3に示さ れ る よ うに

鉄 筋コ ンク リ

ト構 造 壁 体の復 元 力 特 性基 本 型であ る原 点 指 向 型と す る。 弾性 限界点 (

Qy

γr)は ひ び割れ発 生点に対応す る

第2線 分の勾 配の第1線 分の勾 配 (弾 性 勾 配 )に対す る 比βは1/10で ある場 合 を基 本 と する。   地 盤の スウェ イバ ネの バ ネ 定 数

減 衰 定 数 を

K

編 と し, ロ ッ キングバ ネの バ ネ定 数, 減 衰 定 数 をK, ,

h

, と す る

。KH

, 

K

.と し て は, 半 無 減 弾 性 体 上の 円 形 基 礎 が 水 平 変 位

回 転 変 位

生 ずる場 合の静 的バ ネ定 数 を採 用する

接 地 面の反 力 分 布 を剛 板 分 布と すれ ば K.

K

,は次 式で表さ れ る 3〕 。 な お

基礎盤 側面の埋込効 果は 無 視す る

50 40 靄30 : 些

E20

10 0

  

 

K

・一

, K

1

…一 …・

…………

(・)  こ こで 

G 一

ρ鴨 :地 盤の せ ん断 剛 性, ρ :単 位体積         質 量,

Vs

:せ ん断 波 速 度, v :ボアソ ン比,         α :円形 基 礎の半径 矩 形 基 礎の場 合の価半径は次 式で近似で き る

   

α

 

基 礎 盤 底 面 積

______t.

__.

(2 )       π (1 )式 を適用 す るに当 たっ て, せ ん 断 波速度

Vs

に か

か わ らず, y

=O.

 

4

, p=

O.

 

1837

 t

sec2 /m4 と し た

減 衰 定 数 煽

価 に関して は平 島に よ り提 案さ れて い る 値 を用いた4 }

。Fig.

4に は減 衰 定 数と

Vs

との関係を示 す。 図中の減衰定数の

図示の よ うに基礎盤反力が 剛板 分 布 (rigid 

base

の場 合と均

分 布 (uniform  

loading

の場 合で異な る が

提 案 値は太 線で示さ れ るよ うに両 者 の中 間の値を採っ て い る

Vs〈500 msec の部 分は Vs >500 rnsec の場 合の提 案 値との連 続 性を考 慮し て筆 者 が補っ たもの であ る。     

上部構造

下部構 造ともに量は均

分布であ る と す る。 し た がっ て

上部 構造

下 部 構造 の密 度 ρ。

ρ。は 次の 値と な る。       Ms Ps=   

 

   

hei・

b1・b

,十

hsz・bs

i

bSt

      Mb ρ占

   

 

   九ゴ

b

b2

…・

…・

……

3

d邑mping  used  in analysi5

rlgid base

「脚91dba SWAY SPRING

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u冖}form bading 一 unibrm  loading500       1000       Vs(m’5 )

  Fig

4 Applied va 且ues  of  damping

  

こ こ で

 

ms :上 部 構 造の総 質 量

7ilb :下部構 造の総            質量, ん。:基 礎 盤 厚さ,

hs

、 :上部 構 造 下 部            高さ

,h

。2 :上 部 構 造 上 部 高さ, 

b

 

b

,:基 礎            盤 幅

,b

。 i

 

b

;上 部 構 造 上 部の幅 (

Fig.

1参            照〉   文献 (

1

)を参照 して

諸数値を 次の ように設 定し た

    mi34  002 t

sece /m  mb = 25408 レ secz /m

   

ho=

6

5m 、 

hSi=

18 m, hst

52 m,    

b1

78 m

 

b2=

77 m

 

bs1;

48

5m

 

bsz;

50 m       均

質 量 分 布の仮 定により

上部       構 造重 心の基礎盤 上面より の高さ       H

基 礎 盤

上部 構 造の そ れ ぞ れ       の重心回り の回転 慣 性 1,

Isは次       の値と な る。       H

24

34m       I,

1

297×10T t

m

sec2/rad                      Is

2

673×10T t

m

sec2rad                    上部構 造の 弾性特 性は

Fig.

5

に       示す高さ H なる等 質 等 断 面の片       持ば りの特 性で代 表させ る こ と に 1500       2000       する

片 持ば りの断 面は

b

。 、 × 

b

。 、       の矩 形 断 面とし

材 料の ヤング率

一 11 一

N工 工

Eleotronio  Library  

(3)

NII-Electronic Library Service   t

bg

Q ■  

TH

 

醇 口

7

6s

旦 Ω

   GAs6t

.血

   3El  As

bSd

bs,       3   1

bi,b5)’12

Fig

5

 Equivalent pTisrn of supelstructure を

E

, せ ん断 弾 性 係 数を

G

と す る

片持ばりの先 端に水 平 力

Q

を加え た場 合の先 端形 は次の値 とな る。

 

 

 

a

 

 

 

・.一

  こ こ で

……・

……・

…………・

………

4

         δ.:せ ん断 変 形

δr :曲げ変 形

       As :断面積=

bSi・bs2,

         

1

断 面

2

メ ン ト=

b

§

・bet

12

4

)式よ り次 式が得ら れ る

 

 

 

Hbei

2

一 ・

…一 一 一 ・

, 基礎 地盤が剛体で あ る 場合 (基 礎固定の場合 )の 上部構造の み の振 動に お け る 固有周 期sT は次 式で与 え ら れ る

   

T _彑 …………・

…・

…一 ………….

……・

6

>       ω        

E

∬ ω

  

2

1

十 〇)

HS

(・+ φ)

 

  

 

 

(・+ ・)

8

H2

      12EI   こ こ で   di ==          

GAsH

’ 傷/δ

FT を設 定す れ ば

(5)

(6)式より G

  E が 定 まる。 ax/Osの値 とし て はボック ス耐 震 壁に関 する摸 型 実 験の結 果5〕参 考 し た 。 Q

7 lK7   / / K / / / zK / ノ

o

/ / / / / zK   / / 聖K / ∠ /

12

Fig

6 Hysteresis due to da皿ping

δ

   

Tt

 

O

 2S 上部構造は無 減衰と し た

下 部構造の 減衰はス ウェ イ

ロ ッキングの各バ ネに減 衰特性 を 賦 与 し た

無 減 衰の場 合のバネ定 数 を

k

と す れば,

Fig.

6

に示す よ うに, バ ネの復 元 力 特 性 を 負 荷 過 程 と除 荷 過 程で異な る

2

つ のバ ネ定 数 孟, ,

h

を持つ もの にする ことに よ り, 減 衰 特 性 を賦 与す ることが で き る

。h

と ,

h

, ,

h

は次 式で対 応づ けら れる6}

、楠

1

  πhe 輝 十

1

κ

iC

1i

h

  π 九 egf:xv 十

1

 左 こ こで  ん  減 衰 定 数

一・

 (7 ) 応 答 解 析に用い た地 震 記 録は

El

 

Centro

 

NS

成 分

1940

May

最 大 加 速 度 342 ga1

継 続 時 間 置o

15sec

人 工 地 震 波

一Magnitude

 6

5 , 震 央 距 離 7

2km

乱 数 位 相

最 大 加 速 度 373ga1

 

t

20

5sec7L で あるe 地 動 は スウェ イ

ロ ッキングバ ネの基 部に入力される。  2

2 エル ギ入 力の 定 義  

Fig,

7に示す よ う にス ウェ イ

ロ ッキングバネの基 部 の地動変位を y と す る

基 礎 盤 重心の変位と 回転角 を Xe

上部 質 点の下 部 質す る相 対変位, 相 対回 転角をx

θ と す る

 2質 点 振 動 系の無 減 衰の場合の振 動 方 程 式は次 式で表 さ れ る

 Ms (ご睦十 記o十 θ,

H ’

〉十

kxx・

ユ:十丿

bxe.

θ=

Ms !ノ  亅警(θo

トθ)→

海 a

x 十hee

θ

O m ・

Xe

h

k

… x +た… θ)一

M ・

V

・,

b

,+

h

a 一

Sah

ib

… x +

h

・e

θ

H ’

h

x

h

・θ

θ)

o             

…・

……一 ……・

………

8

} こ こ で

         (

1

+Φ)

H2

  (

1

十Φ)

H

:基 礎固定 時の上 部 構 造の剛性マ トリック ス

』 冷

       

 

 

 

  。

 

  h ユ    

r

 

r

e。 9

Fig

ア Co

ordinate  system

(4)

NII-Electronic Library Service      

12EI

      φ

       ゐ

r =H

ho

2

         

GAsH2

地 震に より構 造 物に投 入さ れ るエ ネルギは構造物に ひず み をもた ら す成分と剛体運 動 を もた ら すの み で ひずみ を もた らさない成 分 とか ら な る

構 造 物の耐 震性を論ずる 際に後 者 を考 慮 する必 要はな く, 構 造 物に ひずみを もた らすエ ル ギ をエ ル ギ入力と して把 握す れ ば 十 分であ る。 こ の意 味に おけ るエ ネル ギ入力は, 構造物の基部を 固 定 端と して振 動 方 程 式 を表 現し た場 合の構 造 各 部に加 わる地 震 力の なす仕事 として求め ること ができ る

し た がっ て, 建 屋 全体系へ のエ ネルギ入力 (総エ ネル ギ入力 ) は スウェ イ

ロ ッキングバネの基部を 固定端と し た場 合 の振 動 方 程 式にお け る各 質 点に用 す る 地 震 力のな す仕 事に等しい

8

)式に お け る第 1

第 3式の右 辺が地 震 力を表現して おり

各質点の構 造 物 基 部に対する相 対 変位 増分に地 震 力 を乗 じ

こ れ を地 震 継 続 時 間で積 分す ること に よっ て, 総エ ネル ギ 入力

EKt

}は次の よ うに得 ら れ る

  

 

E

・ω

d

(x +・・+

aH

儡        

 

−t・

(9)

ET

は時間

t

関 数で あ り

減衰 性の

ない し塑 性化が顕著な系で は

t

増 加 関 数

な り

地 震の全 継 続 時間

t。

に お け るエ ル ギ入力が最大値と な る。 し か し

純 弾性 系に近い系で は t= t

時が 必ずし も大 値と は な らない。 こ こで扱 う系の 復 元 力 特 性はFig

3 に示 す よ うに原 点 指 向 型であ り, 後 述の よ うに擬 似 弾 性 的な系で ある

し たがっ て

ルギ入力 E. と し て

E,(t)の 0〈 t≦ t

に おける最 大 値 を 採る ことにする

すな わち

総エ ル ギ入 力

E7

は次式で定 義 され る。 E・

max

ε 沸 + x・・

a

  

四・

0

t

t

・ 

……・

…・

…・

(・・) 上部 構 造へ のエ ル ギ 入力を求め る際には上 部 構 造 基 部 を固 定 端と し て振 動 方 程 式 を記 述す る 必要が あ る。 そ れ は 次の よ う に書か れ る。

   

m 。x+

kxx・

x+

kxe

θ

;−

mStv +x。+

b

H

   1

lj

ke

x十んθθ

θ

=− 1

』∂。              

…・

……

…一 ・

………

11 ) したがっ て

(10)式と同じ意 味にお け る上 部 構 造へ の エ ルギ 入 力 餅 は次 式の よ うに定 義さ れ る

   

・争一 m ・ ・

(鵬 ・

ll

H ’

dx

     

・<t・ t・

……・

…・

……

(・2) 質 量の影 響 を取り除くために 総エ ネル ギ入力, 上 部 構 造へ のエ ル ギ入 力を次 式に よ り変 換し た速 度 換 算 値を 定 義 する。

        2E,

v

(Ms +M 、)

… ’

”…

 

一・

 (

13−1

 

 

 

・を一

………・

一 ・

……・

一 ………

3−

2)  こ こ で  VE:総エ ル ギ入力の速度換 算値       監 :上 部 構 造へ の エ ネル ギ入力の速度換 算       値  2

3 損 傷の尺 度  損 傷の尺 度と して は せん断ひび割れ発 生 以 後の塑性 変 形の累積値を と り上 げる

。Fig.

3を 参照 し て

累 積 塑性 変 形 倍 率 ηを次 式で定 義す る

 

  

………・

7…・

…一

・…・

…・

(・4 )  こ こで γγ:せ ん断ひび割れ発 生 時の γv          rPt:塑 性せ ん断 変 形 角 増 分  

2.

4 系の 1次 固 有 周 期の略 算 値  系の 1次 固 有 周 期は構 造 物へ のエ ル ギ入力 を支 配す る基本量 で あ る。本 項で は 1次 固 有 周 期の略 算 式 を示 す。

Fig.

2に示す 2質 点 振 動系の場 合

上部 構 造の回 転 慣 性 を無 視す れば

,1

次 固 有 円 振 動 数 ω は次 式 による解の最 小 値で与え られ る

    

xs−

[レ(

1

μ十λ)十v”十VR]

X2

十[VVR〔1十μ}     十 vvKl 十 λ)十ンH ンk

X −

vvκVn= 0              

 

 

 (15 )  こ こで ω2

=X

 

 

 

2

π FT

 

VR

fL

        msH ’2       λ

(15 )式の近 似 解は次 式で与え ら れ る

     ω

min }ω1

 ω2}

…一 ………・

一 ………・

(16>

   

i

S

・(1+・)・・VH

・(1+ ・}・ ・卜 ・

   tol= YVH VRPVRPtvy κλ十Yκ レR) (16)式の精 度 をこ こ で検 証 して お く

パ ラ メ

タ と し て は次の諸 数値を考慮す る。    

V

. 

 200

600

1000

,2000m

/sec      

O.3

≦μ≦4

0      0

5Ho ≦H ≦3Ho      

O.

021

.≦

1

,≦

41

.  こ こで 

H

,1

、。 :

Fig.

2

に 示 す原系に お け る

H ,1

Fig

8

16 )に よ る 1次 固 有 周 期略 算 値 eTi15 ) 式 に よ る 精 算 値

T

、 を 比 較 し て 示 す

0,

85

く eTtf  

Ti

1.

0

であ り

略算式 は 十 分 な 精度を もっ てい る といえ る

 

Fig.

9は

ls

キ0の場 合の略 算 値 と精 算 値 との比 較 を 示 す

こ の場合は 15 )式は厳 密に適用で き な い が (16 ) 式に よる略 算 値の 精 度は良 好で あり, (16)式は lsキ0

13

N工 工

Eleotronio  Library  

(5)

NII-Electronic Library Service 1r

δ

1’T1

 

一 ⊃冫

i

。,

eTI ’TI                     eTIITI

12

1

_

     

_一

      

e

−一

O

8   0msimb =4

o       O

8   0HIHo ;O

5       0β   olbtlbO

4

O       ●     1

3                 0     1

O                 

     10       A       O

7                   ム      20                     

     0

24       0

7   ロ     3

O         O 7       002  − Vs  L

_

____

亠___

_亠__ −

Vs  T

−⊥一

一一

一⊥一

一一

一一

一一

一一

       Vs(mt5       600    1000   2000       600    1000   2000    200   200         600       2000       200       1000Fig

8

 Accuracy oi apploximation ls

0 eTltTl10 09 08 07

曲 o

ー 1   0

0373 4100

bm51mO ■  

ロ 08 07 oHIHo

e

5

      10 n     2

O

      ヨ

O eTllTlIo o

9 0

8

s0

7

4

ド  

 

 

 

 

 

 

 

 

     

/  

_

  Olb ’ibに4

O 9

1

OO240D2 一       200

Fig

9 Accuracy of  apProximation (IsキO)

6Q。 1QOO  2

 

・〔m1・1 200 100 0   VEiCm/5ec) 200 t「um a )EL CENTRO (NS) 100       FT ec) O       O

5      1(sed         b}SIMULATED EARTHQUAKE

Fig

10 Energy spectrum

の場 合も含め て

般に適 用 可 能である とい え る

 

2.

5 地震 動の エ ル ギス ペ ク トル  地 震 動のエ ル ギスペ ク ト sVE

T

h ・

− O.1

な る 弾 性 1質点 系に お け る

V

−T

関係に より定義す る

解 析に用い る地 震 動の エ ルギス ペ ク トル が

Fig.

 leに示 さ れて いる。 エ ネルギス ペ ク トルは 図示の破 線に よ り近 似で きる

すな わ ち

短周期領域では。

VE

は T に比例し

長周 期 領 域では 1ない し2本の 線 分絡で き る。

Tc

は 短周 期 領 域と長 周 期 領域との 限 界の周期で あ る

図中 に は無 減衰系にお け る V,

T 関係も示さ れて い る

無 減 衰 系における V.

T 関 係は

T

に対す る変 化が大き く

エ ネル ギスペ ク トルはこれ を

T

して平均化し た も の に相 当し てい る6 )

  2

6 塑 性化するに お ける等価  復 元 力 特 性が

Fig.

3に示す 形態を持つ 場

系の 有周期は η の増 大に伴っ て 増 大 する

Fig

11 に示 す よ うに

ヒ部 構 造に おい て正 負の方 向にしい塑性 変形が 生 ずる と仮 定す れば

累積塑性 変形 倍 率が ηに達し た 状 態で は

固 有 周 期は図 中の割 線

OB

の こ う 配に対応 する値 T,と な る

 初 期 弾 性 時の固有周期を Teと し

地 震 終 了 時の 固 有 周 期を

T

,と す る。 ま た

塑 性 化 後 も系は短 周 期 領 域に

14

N工 工

Eleotronio  Library  Servioe

(6)

NII-Electronic Library Service 1 O

5 o 10 Q oK

Fig

11 Degradation in stiffness

0

10 O

4    0

8   

11

2 a>EL CENTRO (NS 》       Fig

12 10 属す る もの と仮 定する

す なわ ち,T、〈 T、で ある と する。

Fig.

10に示す よ う に

v

− T

関係は原点 を通る直線で表 される。 固 有 周 期の連 続 的 変 化に際して各 周期において

ルギ が系に加え ら れ る も の と す れば

総エ ネ ルギ入力は次式でさ れ る。

 

 

 

島 一

∬誓(

v

。TTc

2

…・

一 ……・

・7 }

17 )

力 を 与え る 固 期の代 表 値を Tηと書け ば, Er は次式の よ うに書け る。

 

 

 

E・一 !

II

v

。 T。

Ta

z

……・

……・

…・

…・

……・

…・

8

(17), (18 )式を等置す れ ば

,T

η は次 式の ように表 現で        き る。        To十 

Te・T1

Tl

       

T

η

   

3      

 (19)             

To

T

σの場合は eVE

const と            考え られ ること か ら

こ の場 合       T 1

6

O    O

4   0

6   1

2    1

6(sec )       b)SIMULA丁ED EARTHQUAKE

TotaL energy  input

o0

4a

)EL CENTRO (NS )

      T

O

8   1

2   1

6 0     0

4    0B    1

2    1

6(sec )       b)SIMULATED EARTHQUAKE

Fig

13 Tota且energy  input(rTo

O

2sec >

i1     牡     1 O

5 口       τ                             τ      O

5       1 0       0

5      1 a)EL 

CEN

丁RO (N$)          b)

SIMULATED

 EARTHQUAKE

 

     Fig

14 Energy input into superstructure

も (

19

)式を用いることの不 都 合は無い

To

〈 既 〈 T1の場 合 は Tnの表 現19 >と若干 異な るが, その場 合も

Tn

は 近 似 的に (19)式で表され る

  To は (6 >式に よ り求め ら れ る。 上 部 構 造の塑 性 化に よ り 変 化 するの は (6)式にお け る

G

の み で あ る

。Fig.

11 を参照 す れば, ηに対 応す る上部 構造 のせ ん断弾 性 係数

GI

は次の と なる

 

G

1

G

…・

…・

(・・)   こ こ で  

G

。 :初 期せ ん断 弾 性係 数, 万

η/2  し た がっ て , (6 )式の 適 用に 当たっ て φ と して Φ

12

E

∬〆

GiAsH

’ を 用 い る こ とに よっ て T,が求め ら れる

  §

3.

応答 特性  

3.1

  総エ

 

Fig.

2に示す原 系へ の

エ ネ ル ギ 入力の速度換 算 値

VE

を求

め た

Fig.

12,13

れて いる。 上部 構造の 1 次固有 周期のと して

基 礎 固 定

Is

 == 

O

合の

1

次固有周 期 FT

を 採 り,  FT

を0

 l sec

0

2 sec  O

4sec の 3通りに

15

N工 工

Eleotronio  Library  

(7)

NII-Electronic Library Service 化 させた。 Isキ0の場 合の基 礎 固定 時の上部 構造の 1次

固 有 周 期 尸T は FT = ・1

12 

T

と な る

 Fig

12は上部 構 造が弾 性の場 合の応答を示し,

Fig、

13 は rp

10

40 の 場 合の応 答 を示 す。

Fig.12

の場 合の横 軸は弾性時の系 全 体の1次 固 有 周 期 を採り

,Fig.

13

の場合のは (19) 式で与 え ら れる等 価1次 固有周期を採っ てい る。 総エ ネ ル ギ入 力 の速 度 換 算 値は図 中に実 線で示さ れ るエ ネル ギ ス ペ ク トルと良く対応し て おり

ス ペ ク ト およ び (19 )式で与 え ら れ る等 価 周 期 を用い る ことに よ り総エ 予 測 可 能と なる こか る

  3

2

上部構造へ のエ ルギ 入力

 Fig.

2に示 す 原 系につ い て

総エ ルギ 入 力の速度換 算 値

Vs

((

13−

1)式 ), 上 部 構 造へ の エ ネル ギ 入 力の速 度 換 算 値 VL (〔13

2)式 )を求め

その比 率 v (= 

Vk

/ 

V

.) と周 期 比 率τ との関 係 を示し た もの が

Fig.14

であ る 周 期 比 率 τは次 式で定 義さ れ る

   

……….

….

…….

…….

……

2

     石

 こ こで 

Tn

:上部 構造の 等価

T

ηで あ る時の 系 全 体の等 価周期 η

0の 場 合の Tn は

To

で あ り, 

Tn

の算 出に は (16 ) 式の略 算 式 を用いてい る

r と

Vs

係は

Table

 

1

示さ れ て い る

図 示の よ うに

FT 。 , η, 地震波に か か わ らず, v

r 関 係上 下 は ほさ れ る が わか る

 上限値 :v=

1− O.

81−

Ti

…一 ……・

……・

22−

1

 

下 限値:v

=1一卩

………・

…………

(22

2) 以下に v

τ 関係に及ぼ す諸パ ラ メ

タの影 響につ いて 検 討す る。   (a 質 量 比 mblt η s の影 響  原系に おいて はMb /Ms

0

75で あ る。 Fig

 15 は原 系と異な る Mb /Ms に対 する応 答 結 果を示す

図か ら (22 )式の適 用囲は ほぼ次式でえ ら れ るこ と が わ か る

     Mb /Ms ≦

3.

0……・

…・

一 一

………

23   (b )地 盤の減 衰 特 性の影 響  原 系の減 衰特性は

Fig.

16

に示さ れ る もの である。 こ

Tabie l 

Relation

 

between

 lノand τ Vs       FT。 〔Sec }      瓶 皿is      O

1       0

2      0

4        10        4e 20D400fiOO80010001200140016DOlSOO200G0

0930

L840

2720

3570

4360

5090

5740

6320

6760

7L4 0

1840

3570

5090

6320

アL40

刀 40

819D

BSIO

B780

898 0

∬ 70

6320

7740

B5] 0

8980

9260

9440

9560

9fi50

97工 0

2640

4630

6340 」 380

8070

8540

8860

9090

9260

939 O

2910

S380

7020

1960

8540

8920

9170

9350

9470

95ア

16

1 O

5     O       O

5       Fig

15

 Effect of Mb /Ms τ −     05 o h’hD2 1

5 1 0

5 500 05 Fig

16 Effect of h 1 1

5 2 1T  

Vhth

。 2

5 

2

h

ho

Fig

17 Relatioロbetween〃ん。 aロd vh軌

/り九 納

原 系の地 盤バ減衰 定数

he

と し, 地 盤バ ネの減 衰定 数 を

0.

lh

。≦

h

2.

〇九。の範囲で 変化さ せ て得た v

τ関係が

Fig.

16に示 さ れて いる

各 r の 値に対 して v. 軌h./vh

h。を求め, Vh軌 。/Vn

h。

− h

/h。の関係を示し た もの が Fig

17で ある

図か らお おむね 次の関係が存 在する こ と が わ か る。 N工 工

Eleotronio  Library  

(8)

NII-Electronic Library Service 0 口  

o 1 0

5 0 O

5 Fig

18 Effect of β VE Ccmls) 100       01t 10 c       T α4   0β    1

2   1

6 0    0

4   α8   1

2   1

6(5ec )

a )EL CENTRO (NS)      b}SIMUしATED  EARTHQUAKE

         Fig

19 V畫with  O

9≦ r ≦1

0

 

 

 

ll

A

ll

彑んo

゜”5

………・

……・

…・

…………

24  (c 復元力 特 性に お け る剛 性 比 率 βの影 響

 

原 系に お いて は

Fig.

11に示す第 2線 分の こう

の 第 1線分の こ う配 に する 比 率 β は 0

1で ある

Fig.

18 は β≠o

1の場 合の v

τ関 係 を示。 β〈o

1の 場 合に は 22 )式は適用可 能で あるとい え る

弾 性 系 (β

LO )に対し て も (22)式は適 用 可 能である ことか ら 0≦β≦1

0に対して (22) 式は適 用 可 能で あ

る と結 論で き る

 Fig

14に示 すように 0

9< τ< 1

0 で は r >1

0とな ることはあり得る。 しかし, こ の場 合でも上 部 構 造へ の エ ルギ入力の速 度 換 算 値は

Fig.

19に示す よ うに

そ の上 限 値はエ ネル ギスペ ク トル VE (

T

で与え られ る

,Fig.

14

し た よ う に

系 全へ の総エ ネルギ 入力の速 度換算 値

VE

は。

VE

T

,)で与え られ る

し た がっ て 原系に おける上部構造へ のエ ネル ギ入力の速度 換 算 値 陛 の上 限 値 % は次 式で 与え られ る こ とに な る

 

O.

9≦ τ≦

L

  の場 合    

v ’

i

 s 

Vut

 

T

η)                      

 

一・

 (25 )  r〈0

9の場合    

Vk

=(

1− 0.

81一

τ’)。VA T。)  §

4.

結  語  鉄 筋 コ ンク リ

ト構 造 原 子 炉建屋 を 地 盤 バネ付き基 礎 盤お よ び 上部構 造か ら成る

2

質 点振 動系に置換し, 上部 構造 (基礎盤を除く建屋本体 )へ のエ ネルギ入力 を求め た。   上 部 構 造へ のエ ル ギ入 力の上 限 値 餅 は次 式で与え ら れ ること が明ら か と なっ た。      

  m 。

v

?           

−t・

s4・

 

一・

 

 (26 )      

El

=      

2

 こ こで Ms :上部構造の総 質量 偽 は次式で与え ら れ る

 

  

i7k

彑 んo

 

8

・・ル

……

(2・〉  た だ し

Yk>s 

VE

( 

T

η)の場 合に は

Vk

= 。

VE

Tn

)と す る

 こ こで 。

VE

Tn

):

T ’

 

T

η におけるエ ネルギス ペ ク トル値  τ

 T/Tn  

T

が 基 礎 固 定の場 合の上 部 構 造の等 価 周 期  丁が 上 部 構 造の塑 性 化の影 響 を考 慮し た等 価 周 期  ん :地 盤バ の減衰定 数  

h

。:

Fig.

4に示す原系にお け る ん  た だ し, (27 >式の適 用 範囲 は m /ms ≦

3.

0

で あ る

参考 文 献 1) 原 子 炉工学 試 験セ ン タ

:耐 震 設 計の標 準 化に関 する調   査報告書

昭和61年3月 2} 建 築 研 究 振 興 協 会 受 託 研 究 報 告 書二原 子 炉 建 屋 耐 震 余 裕    の評 価 法の研究

昭 和 60年3月 3)金 井 清

田治 見 宏

大 沢 畔

小 林啓 美:地 震 工 学

  彰 国社 4>平島新

原 子 炉減衰

日本建築 学会 大会 梗概    集

昭和 55年9月 5) 宮 崎 吉 英

羽 山 清

一,

富 井   隆

牧 田 敏 郎

渡 部  丹 :    建家の復元力特性に関す る研究 (その 6)ボッ ク ス耐震    壁に関す る実 験

日本建築 学会 大会梗概 集

昭和59年    10月 6 秋 山 宏:建 築 物の耐 震 極 限 設 計

東 京 大 学 出 版 会

昭    和 55年 7} 模 擬 地 震 動 作 成 手 法 研 究 会 (代 表 大 崎 順 彦 )

模 擬地 震 動    作成 手 法の改良につ いて

昭和59年3月

17

N工 工

Eleotronio  Library  

(9)

NII-Electronic Library Service

SYNOPSIS

UDC:621.039.4:620.042.7:620.1

RESPONSE

CHARACTERISTICS

BVILDINGSOF

NUCLEAR

POWER

PLANT

DURING

EARTHQUAKES

CONT:AINMENT

by Dr.

HIROSHI

AKIYAMA, Assoc,Prof., Univ,

and MINEO [[AKAYAMA, ResearchAssociate.

Umversity,Members of A.I.

J.

of Tokyo,

Fukuoka

The

response analysis of containment

buildings

innuclear power plantswhich are composed of reinforced con-crete shear walls was made.

The

analytical model

is

a two-mass system which consists of a slab mat with ground springs and asuperstructure reduced

into

a single-mass system.

The

energy

input

tothe superstructure was estimated and was expressed

in

a simple empirical formula.

図 中 の 減 衰 定 数 の 値 は , 図 示 の よ う に 基 礎 盤 反 力 が 剛 板 分 布 ( rigid   base ) の 場 合 と 均 一 分 布 ( uniform   loading )

参照

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