Applicability of equivalent linear three-dimensional FEM analysis of reactor buildings to the seismic response of a soil-structure interaction system

原子炉建屋に対する等価線形三次元FEM解析の地盤-建物連成系地震応答への適用性検討

市原 義孝*; 中村 尚弘*; 鍋島 国彦*; 崔 炳賢 ; 西田 明美  

Ichihara, Yoshitaka*; Nakamura, Naohiro*; Nabeshima, Kunihiko*; Choi, B.; Nishida, Akemi

本論文は、振動数に依存しない複素減衰を用いた計算負荷の小さい鉄筋コンクリートモデルを対象とした等価線形解析手法の原子力発電所の原子炉建屋の耐震設計への適用性を検討することを目的とする。これを実現するため、柏崎刈羽原子力発電所7号機原子炉建屋を対象にある理想的な一様地盤条件下での非線形及び等価線形地震時挙動に着目した地盤-建物連成系の三次元有限要素法解析を実施した。その結果、等価線形解析手法は、非線形解析手法に対しせん断ひずみ度、加速度、変位、加速度応答スペクトルの評価において全体的に 概ね良好な対応関係が得られ、その手法の有効性を確認した。また、等価線形解析手法は、原子炉建屋外壁のせん断ひずみ度の評価で材料構成則による非線形解析手法の結果を全体的に上回る安全側の評価となった。このことから、本論文で示す解析条件において、本手法は非線形解析手法より建屋の剛性を低めに評価する傾向にあることを明らかにした。

This paper evaluates the applicability of equivalent linear analysis of reinforced concrete model, which uses frequency-independent complex damping with a small computational load, to the seismic design of nuclear power plant reactor buildings. To this end, a three-dimensional finite element method analysis of the soil-structure interaction focusing on nonlinear and equivalent linear seismic behavior of the building embedded in an ideally uniform soil condition was performed for the Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Plant Unit 7 reactor building. The equivalent linear analysis results correlated well with the nonlinear analysis results of the shear strain, acceleration, displacement, and acceleration response spectrum, demonstrating the effectiveness of the equivalent linear analysis method. Moreover, the equivalent linear analysis results were more conservative than those of nonlinear analysis using the material constitutive law in evaluating the shear strain of the external wall of the reactor building. From this result, equivalent linear analysis method tended to obtain a lower building stiffness than nonlinear analysis under the analysis conditions used in this paper.