Development of seismic response analysis method of piping system; Proposal of the nonlinear spring model for piping support structures

配管系の地震応答解析手法の開発; 配管支持構造物の非線形ばねモデルの定式化

滝藤 聖崇 ; 奥田 幸彦  ; 西田 明美  ; Li, Y. 

Takito, Kiyotaka; Okuda, Yukihiko; Nishida, Akemi; Li, Y.

地震に対する確率論的リスク評価(地震PRA)において、設計上の想定を超える入力地震動を対象とした配管系のフラジリティ評価のための現実的応答解析手法の構築は重要課題の一つである。配管系はプラント固有の複雑な三次元形状を有することから、配管支持構造物の配置や剛性等が、配管系全体の応答特性に与える影響が大きく、配管支持構造物を含めた配管系の地震応答解析手法の開発が必要である。そこで筆者らは、配管支持構造物を含む配管系の弾塑性挙動を考慮できる地震応答解析手法の確立のため、配管支持構造物の弾塑性履歴特性をモデル化するための手法の検討を開始した。本研究では、配管支持構造物の弾塑性履歴特性を表現できる非線形ばねモデルを定式化し、このモデルを用いて配管支持構造物の載荷試験を対象とした再現解析を行った。解析結果と試験結果はよく一致したことから、定式化の有効性を確認した。本論文では、弾塑性履歴ばねの定式化、載荷試験の再現解析及び解析結果と試験結果の比較等の主な実施内容及び得られた成果について報告する。

In probabilistic risk assessment against earthquakes (seismic PRA) for nuclear power plants, the development of a realistic response analysis method for the fragility assessment of piping systems considering input seismic motions exceeding design assumptions is one of the important issues. Usually, piping systems exhibit complex three-dimensional shapes. The arrangement and stiffness of the piping support structures significantly affect the response characteristics of the entire piping system. Therefore, it is necessary to develop a realistic response analysis method of piping systems including piping support structures. In this study, a method for modeling the elasto-plastic hysteresis characteristics of piping support structures is developed to establish a seismic response analysis method of piping systems including piping support structures. First, we formulate an elatsto-plastic spring model that can express the elasto-plastic hysteresis characteristics of a piping support structure. Subsequently, we perform a simulation analysis for the loading test of a piping support structure using this model. As the analysis results and test results were in good agreement, we confirmed the effectiveness of the formulation of the model. The main contents, such as the formulation of the elasto-plastic spring model, the simulation analysis of the loading test, and the comparison between the analysis results and the test results, and the results of this study are reported in this paper.