機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究 ......機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究一箕輪ほか 1．はじめに

国立防災科学技術セソター研究速報　第87号　1990年3月

6刎：699．84

機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究

　　　　　　　　　　　　　　報　告　書

　（第2報，付加ばね・質量系を有する円筒容器の振動実験）

　　　　箕輪親宏㌦小川信行“

　　　　国立防災科学技術セソター

千葉敏郎榊・小林博栄舳・相田重一林

　　　　石川島播磨重工業株式会杜

　　小柳良一ホ榊・勝山ヨシ子“榊

　　　　　　　　　　Research　on　Seismic　Qua1ification

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　of

　　　　　　Nuc1ear　Piping　and　Equipment　Interacted　System

（Report－2，Vibration　Test　on　Cyn1indrica1Tank　with　A　Spring－Mass　System）

　　　　　　　　　　　　　By

　　　　Chikahiro　Minowが，Nob町止i　Ogawが

　　肋κo〃α1肋∫2α肋α〃θプ伽1）ゐω伽〃θ閉κo〃

Toshio　Chibガ，，Hime　Kobayashi榊，Slligekazu　Aida“

　　　ム〃肋〃勿加〃・〃6〆〃〃Hθαひη〃6㏄f〃θ∫Co．，五倣

　　Ryoichi　Koyanagi“榊，Yoshiko　Kats11yamバ““

　　　　　　　　　　　　　　　　Abstmct

　　Piping　systems　are　necessarily　comected　to　the　side　wall　of　a　tank　for

chemica1and　nucIear　power　p1ants．In　the　aseismic　design　of　the　plants，how－

ever，it　is　common　way　to　neg1ect　the　effects　of　such　piping　systems，because　of

its　sma11mass　ratio　to　the　tank．In　order　to　clarify　these　effects　on　the　responses

oftanks，shakingtabletestshavebeenconducted．Athincy1indrica1tankwitha　spring－mass　system　prepared　as　a　model　for　a　simple　piping　system．

　　In　this　shaking　table　test，it　becomes　evident　that　vibration　of　tank　and

spring・mass　system　interacts　each　other．The　change　of　tank　water　height

　．第3研究部，｝原子力事業部技術開発部

｝．（元）石川島播磨重工業株式会杜原子力事業部技術開発部

．｝．（元）国立防災科学技術セソター第4研究部

1


influences　the　behavior　of　a　spring－mass．The　natura1frequeny　differences　with

water　height　changes　have　been　verified　by　computer　eigen　value　ana1yses．

Furthemore，damage　pattems　around　thejmcture　are　obsemed．

Key　wor出：Vibration　Test，Cylindrica1She11，Aseismic　Design

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　要　　　旨

　本報告は「機器配管系の支持部および結合部の耐震性の評価に関する研究」の一つとして行なった

「付加振動系を有するタソクの振動実験と解析」に関するものである．機器配管系の結合部等に作用

する地震荷重を評価する場合，機器配管の地震時挙動が重要な要因になる場合が少なくない．このた

め，配管をぱね・質量系とみなし，機器として容器を選び，接合部の動的挙動の把握を目的として振

動実験を行なった．常用の解析では配管と機器は別々に取り扱われる。しかしながら，本実験の結果，

ばね・質量系と容器は互いに影響を及ぽし合い，互いの地震応答に変化を与えていることが確認され

た．また，この実験結果をもとに付加ぱね・質量系を有する容器（円筒タソク）の地震応答の計算手

法についてその有効性を検討した．

キーワード：振動実験，円筒シェル，耐震設計

目　　　　　次

1．はじめに

2．容器系試験体

　2．1実験目的・概要…………………………・

　2．2実験条件と実験ケース・………………11

　2．3試験体の構造と特徴・一・・

3．実験方法および計測

4．実験結果と考察

　4．1液位変化による円筒殻の静的応答……………………………………・

　4．2液位条件，ぱね・質量条件での基本的な応答特性の比較…………・・

　4．3　ぼね・質量系取付座の局部剛性について………

　4．4　容器試験体の損傷ならびに破壊実験について……………………・・

5．応答解析

　5．1付加ばね・質量系を有する薄肉円筒容器（円筒液体貯槽）の方程式

　5．2実験と解析の比較および考察一一一……

6．結語

謝辞・…・…………・………………………………………………・・…・

参考文献……・．…’．’’1．．．’’…．’’’’’．’．‘’…．．．．…’’’’’’’’’’…’’．．’…

　3

　3

　3

　3

　4

　5

　6

　6

　6

　8

・10

10

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・12

・13

14

・14

機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究一箕輪ほか

1．　はじめに

　国立防災科学技術セソターは昭和62年度から平成2年度にわたり原子力安全研究の一環と

して「機器配管系支持部および結合部の耐震性の評価に関する研究」を実施している．本報

告は昭和62年度に行った実験の内，機器写関する実験について報告する．配管の実験につい

ては，第1報で既に報告されている．（小川他，1989）

　機器の支持部，機器と配管との結合部等は，構造的に応力集中を生じ易い，振動的に非線

形挙動を伴うことが多い，機器間相対変位等の荷重が作用し易い，等のため地震時には相対

的にクリティカルポイソトになりやすい．一般ブラソトや設備機器の地震被害の多くはこの

ような支持部，結合部で生じている．

　このため，本研究では複数の機器から成る系を対象とし，支持部および結合部に作用する

地震荷重の評価法の比較検証と合理化に関する研究を行う．耐震性評価のための要素試験（破

損実験）以外は，振動現象の把握と応答解析法の比較検証，合理化を目的としたものであるの

で機器の材料等の特性および設計，検査条件は一般プラソトと同等のJIS仕様としている．

　なお，本報告は1988年アメリカ機械学会PVP　C㎝ferenceで発表したものに加筆したもの

である．（箕輪，1988）

2．容器系試験体

2．1　実験目的・概要

　配管が取り付けられている容器が地震動のような動的力を受けた場合，容器の応答は単体

の場合とも異なるし，静的場合とも異なると思われる．配管取付部の応力は力を受ける方向，

配管と容器の構造的関係などによって影響を受けると考えられる．本実験はこのような配管

接合が容器の動的応答に及ぽす影響の評価を目的としている．この種の問題については，こ

れまでいくつかの理論的また実験的な研究（M．Shiraki，et．，1976）も行なわれてきているが，

付加質量を考えたものがほとんどであり，配管をばね・質量系とみなした実験はまだ行なわ

れていない．このため，配管をみたてたばね・質量系を有する容器の各種振動実験を行った．

容器としては薄肉の円筒タソクを用いた（以後，円筒薄肉容器と呼ぶ）．また，ばね・質量系

を有する円筒液体貯槽の動的解析法を示し，実験結果と比較した．さらにばね・質量系接合

部の損傷モードをみる動的実験も行った．

2．2実験条件と実験ケース

　本実験ではばね・質量系の種類，取付部位，液位を基本的な条件として容器系の応答挙動

を検討する．試験条件の設定および目的は以下の通りである．

ぱね・質量系の種類

　軸方向にだけ変形能を有する「直ばね」と，軸直角方向にだけ変形能を有する「曲げぱね」

一3


の2種について検討した．「直ばね」の先には動きが「直ぽね」変形方向に拘束された質量が

取り付けられ，「曲げぱね」の先には重りが固定できるように作られている．写真1は「直ぱ

ね」の実験で，写真2はr曲げばね」の実験である．

ばね・質量系取付位置

　容器には3ケ所のばね・質量系取付座を設けた．2ケ所は「直ぱね」用であり，1ケ所は「曲

げばね」用である．

液位条件

　円筒薄肉容器の液位条件として，空水の場合，40％，80％の場合など液位の効果を確認す

るため，液位を変化させた．液体としては水を用いた．

　実験全体を総括的に示すと表1の通りである．実験順序も表1に従った．

　表1実験ケースTab1e　l　Test　Case

Test　CaseAttached　System Water

Spring Mass Position Level Remarks

1 O nOne nOne O％

2 40 nOne nOne 40％

3 80 nOne nOne 80％4 P3－3．2－O B－3．2mm O．86kg PAT3 O％

5 P3－3．2－80 B－3．2mm O．86kg PAT3 80％6 P3－4．5－O 8－4．5mm nOne PAT3 O％

7 P3－4．5－80 B－4．5mm nOne PAT3 80％

8 P3－12－80 B－12mm 1．48kg PAT3 80％ Free　Vibration

9 P2－K3．5－O L－7kg／mm 258．5kg PAT2 O％

10 P2－K3．5－80 L－7kg／mm 258．5kg PAT2 80％11 P1－K3．5－O L－7kglmm 258．5kg PAT1 O％

12 P1－K3．5－80 L－7kg／mm 258．5kg PAT1 80％13 P1－K16－O－80 L－35kg／mm 77kg PAT1 80％14 P1－K16－7－80 L－32kg／mm 331．1kg PAT1 80％ Damage　and　Failure

2．3試験体の構造と特徴

（1）円筒薄肉容器

　円筒薄肉容器の円筒殻は厚さ1．5mm，幅1500mmのステソレス板を5枚，縦方向に溶接

して製作されている．直径は2425mmである．高さは3000mmである．底板は厚さ6mm，

直径2558mmの鋼板で周囲を15。ピッチ24個のボルトで振動台取付板に固定されている．上

部には蓋がなく，上端周囲に厚9mm，幅50mmの鋼製リソグが溶接され剛性を高めている．

円筒殻には「直ばね」取付座が2ケ所（O。で高さ750mmと1500mmの位置），「曲げばね」

取付座が1カ所（90。で高さ750mmの位置）ある．両取付座は直径140mm，厚さ20mmの

鋼製であり，全周溶接により円筒殻に取付られている．両取付台座溶接時に生じたと考えら

れる歪都が側壁の全面積に対し5％程度ある．歪部の一つには手で押すと弾性座屈を示すもの

もある．円筒殻の製作精度は真円度にしてO．2％程度とみなせる．12m角の振動台での設置

位置は写真1，2のように制御室から見て右奥の隅であり，円筒薄肉容器O㌧180。の線が加振

4


方向となるように設置さた．5本の溶接線の最初の位置は58。の位置である．写真3，4は取付

座溶接位置の内面であり，溶接歪による変形が分かる．

（2）ぱね・質量系

　直ぱね

　図1に「直ばね」実験の試験体配置等を示す．「直ぼね」はバネ定数7kg／mm，13kg／mm

と32kg／mmの3種を準備した．この内，7kg／mmと32kg／mmの2種について実験を行っ

た．このばね定数は2個のばねによって得られているものであり，すなわち7．Okg／mmのば

ねは3．5kg／mmのぱね2個により，32kg／mmのばねは16kg／mmのばね2個により得られ

ている．2個のばねの効く変形は4cmまでであり，それ以上の変形では1個のばねしか効か

ない．「直ぱね」の一端は容器のr直ばね」取付座（PAT1またはPAT2）に4本のボルトで

固定され，もう一方の端部である自由端には直動ポールベアリソグで支持された可動質量が

接続されている．可動質量は77kgを有する鉄箱に1枚33．6kgの鉄板が7枝まで入るように

なっている．写真5は直動ボールベアリソグ取付作業であり，写真6は可動質量（鉄箱）の設

置であり，写真7は「直ばね」（32kg／mm）の設置状況である．

　曲げばね

　図2に「曲げばね」実験の試験体配置等を示す．「曲げばね」は高さ120mm，長さ500mm

で，板厚は12mm，3．2mm，4．5mmの3種を用いた．「直ばね」と同様に，「曲げぱね」の

一端は容器のr曲げばね」取付座（PAT3）に4本のポルトで固定され，もう一方の端部であ

る自由端には鉄板を質量として付けられるようになっている．その自由端には，板厚12mm

の「曲げばね」では1．48kgの円板が溶接され，板厚3．2mmの「曲げばね」ではO．76kgの

鉄板がポルトで固定されている．板厚4．5mmの「曲げばね」の自由端には質量を付け無い．

写真8，9，1Oは3．2mm，4．5mm，12mmの「曲げばね」の設置状況である．

3．実験方法および計測

　実験はばね・質量系取付および液位条件設定後（水位設定後），所定の手順で加振実験を

行った．固有振動を推定するために，一部，加振によらず，ばね・質量系を叩く方法も用い

た。液位条件設定時に水位変化による円筒殻の歪変化を計測した．

入力波

　入力波は正弦波等の規則波の他，以下の波を用いた．

　（1）ラソダム波加振　　帯域3～30Hz

　（2）地震波加振　　　　S2床応答波（3Hz以下を減衰させた波，S2M6．5と呼ぶ），

　　　　　　　　　　　　EL－CENTRO　N－S1940

計　測

　計測は加速度，水圧，変位および歪について行った．これらの計測点の位置，方向を図3～5

5


に示す．計測値の記録はディジタルデータレコーダで行い，サソプリソグ200Hz，64チャソ

ネル同時計測とした．なお，液位条件設定時の計測ではサソプリソグ周波数を下げてデータ

収録を行った．

4、実験結呆と考寮

4，1液位変化による円筒殻の島的応答

　動的実験に先立ち，静水圧のによる歪を把握するため，水位を変化させたときの歪の変化

を記録した．図6は空水から80％に水位を増加したときの高さ750mmの断面の周方向歪の

分布である．この周方向歪は膜歪と曲げ歪が合わさったものである．このデータはペソレコー

ダーに再生し読み取ったものである．この高さの断面上にある36点の歪分布の変化は当初予

測していたもの（一様分布）より激しい．この歪分布の円周方向波数についてのFOURIER変

換を図7に示す。円周方向波数n＝Oは，歪分布の平均に対応しており，引張の63×10－6程度

であり，単純に求められるHOOP　STRAIN＝（水頭高さ一測定高さ）×直径／（2×円筒殻厚

さ×YOUNG率）≒68×10－6に近似している。5枚の板を縦方向に溶接しているのと関連があ

ると考えられるが，円周方向波数n＝4，9が卓越している．

4．2液位条件，ぱね・質■条件での基本的な応答特性の比較

　図8～図12にラソダム波加振のスベクトル比を示す．これは1次元の自己回帰モデルで求

めたバワースペクトルを用い，振動台のスベクトルで各測定のスペクトルを割ったものの平

方根を取っている．図8は加速度計測点A8の振動台加速度に対するスペクトル比である。加

速度計測点A8は円筒殻中央断面上でPAT2から180。の位置にある．この円筒殻の円周方向

波数n＝1の振動数は計算によれば空水で181Hz，水位80％で33Hzあり，図8に現れてい

るピークは円周方向波数の大きいモード（波数n＝9が卓越する）が現れているものと考えら

れる。図8を見る限り，A8の位置では，ぱね・質量系の影響は見られない．

　図9は「直ばね」の実験でぱね・質量系に着げた加速度計測点A13のスペクトル比である。

当然のことであるがばね・質量系の振動数が卓越している．容器が空水の場合はこの振動だ

けが見られるが，水位80％では容器振動の影響がばね・質量系に現れているのがわかる．特

にぼね・質量系の質量が軽い実験ケースP1－K16－O－80で容器振動の影響が強い．

　図10は「曲げばね」の実験でぼね・質量系に着けた加速度計測点のスペクトル比である．

「直ぼね」実験同様，容器が空水の場合はばね・質量系の振動が卓越している．水位80％の場

合，容器振動の影響が大きく，実験ケースP1－4．5－80ではスベクトル比からばね・質量系の振

動を見つけるのは困難である．

　図11，12は容器の「直ばね」用のぼね・質量系取付座PAT1，PAT2に着げた加速度計測

点のスベクトル比である．なお，写真11に実験ケースP1－K3．5の状況を，写真12に実験ケー

6


スP2－K3．5の状況を示す．これら図のように容器側ばね・質量系取付座の加速度計測にはば

ね・質量系の振動はほとんど卓越していない．しかし，「直ぱね」用のばね・質量系取付座そ

ばの歪計測点のスベクトル比である図13にはぱね・質量系の振動の卓越がみられる．ただし

実験ケーメP1－K16－O－80では明確な卓越は見られない．

　各実験ケースで正弦波加振を行い，容器のぱね・質量系取付断面についての円周方向歪の

分布を計測した．図14～図15は「直ばね」空水の実験ケースP1－K3．5－Oの各加振振動数で

の歪分布である．十はCOS成分を，△はSIN成分を表す．ABS（CMAX）とあるのはCOS

成分の絶対値の最大であり，ABS（SMAX）とあるのはSIN成分の絶対値の最大である．値

は歪振幅を振動台加速度で割ったものである．同じ振動数で分布図が3つあるのは，加振加

速度振幅を5GAL，1O　GAL，30GALと変えて計測したためである．図16～図18は「直ば

ね」水位80％の実験ヶ一スP1－K3．5－80の場合であり，変えた加振加速度振幅は20GAL，30

GAL，40GALである．図19～図21はr曲げばね」水位80％の実験ヶ一スP3－4．5－80の歪分

布図である．これら図で，容器振動が卓越する振動では円周方向波数nがn＝1以外の花びら

型のモードが現れているのが分かる．ばね・質量系の振動が卓越する振動数では，特に「直

ばね」の場合，取付座付近で振幅が増大するモードになっている．

　この正弦波加振から，「直ぱね」のばね・質量系が振動的に見た場合，振幅に依存する増幅

　衰2　「直ぱね」取付時ぱね・質量系推定固有振動数・減衰定数

Table2　Estimated　Frequencies　and　dampings　of　a　Spring－Mass　System（Linear　Spring）

PAT2－K3．5 PAT1－K3．5 PAT1－K16－O

WATER　LEVEL O％ 80％ O％ 80％ WATER　L 80％

NATuRALFREQUENCY2，028Hz 2．1446Hz 2．2258Hz 2．4558Hz

NATURALFPRq．

7，723Hz

DAMP1NG 4．77％ 12．3％ 13．3％ 17．8％ DAMPlNG 4，943％

　衰3　r曲げぼね」取付時ぼね・質量系推定固有振動数・減衰定数

Table3　Estimated　Frequencies　and　dampings　of　a　Spring－Mass　System

PAT3－415 PAT3－3．2 PAT3－12

WATER　LEVEL O％ 80％ O％ 80％ O％ 80％

NATURALFREQUENCY

10，722Hz 12，635Hz 5，441トlz 5，698トlz 7，885Hz 9，328Hz

DAMPlNG O．455％ 2，262％ 1，238％ O．855％ O．492％ 6，514％

7


特性を有しているのが分かる．図22はばね・質量系と振動台の振幅比であり，1OGAL程度

の加振加速度であると，ぱね・質量系はほとんど動かず，20GAL，30GAL，40GALと加振

加速度を増加すると応答倍率が上昇し，10を越える．このように低振幅加振でほとんど応答

を示さない理由はは直動ポールベアリソグの始動特性ならびに摩擦特性によるものと推測さ

れる．

　図23は実験ケースP1－K3．5に置いて，地震波（EL－CENTRO　N－S1940）で加振した場合

の時刻歴である．振動台変位振幅は20mmである．この図は「直ばね」の変位と容器のばね・

質量系取付座付近の歪を示すものであり，空水と水位80％の場合を比較すると空水の場合が

大きな歪の値を示すことがある．

　次に，自己回帰モデルから推定した固有振動数と減衰定数を表2，3に示す．これらから容

器に水が入るとばね・質量系の固有振動数は，「直ぼね」，「曲げばね」の両ケースとも，僅か

ではあるが，上昇する．減衰定数についても水が入ると増加傾向にあるが，「曲げばね」のP3

－3．2の実験ケースでは，ばね・質量系の質量が小さいためか，逆に減衰定数は減少している．

4，3　ぼね・質■：系取付座の局部剛性について

　「直ばね」のばね特性にはシャフトならびにジョイソトなどの効果は入っていない．このた

め，写真13のように剛な鉄骨にばね・質量系を固定し，人力により加振し，固有振動数を測

定し，それから「直ばね」の実際のぱね特性を求めることを試みた．表4はその結果である．

　衰4　「直ぱね」単体特性試験

Tab1e4　Linear　Spring　Characteristic　Tests

NOMlNAL　SPRlNG

7kg／mm

32kg／mm

TEST　MASS

331．1kg

331．1kg

MEASURE　FREq，　　EST1MATED　SPR1NG

2，174Hz

4，130Hz

6．32kg／mm

22．75kg／mm

実験ケースP1－K3．5－Oの時のばね・質量系固有振動数2．2Hzとこの実験の質量258．5kg，

単体特性試験の推定ばね定数6．32Hzから，「直ばね」が容器局部ぱねと，図24のように直

列につながっているとして，PAT1での容器局部ぱねk。㎝を計算してみると25kg／mmにな

り，水位80％で2．4Hzとするとk。㎝は変わらないとしてkw。。を計算すると93kg／mmとな

る．このk。。。，kw。。の値から，同じぼね・質量系取付座PAT1を使ったP1－K16－O－80の実験

ケースのぱね・質量系固有振動数を算出すると，7．86Hzとなり，計測から推定した値にほぼ

一致する．またP1－K16－7－80の実験ケースについても算出すると3．8Hzとなりスペクトル

比で卓越している振動数3．6Hzとほぽ一致する．ばね・質量系取付座PAT2を用いた実験

ケースP2－K3．5－Oではばね・質量系固有振動数は2．0HzであるからPAT2での容器局都ば


ねk。。。は4．2kg／mmとなる．この「直ばね」の水位80％の実験ではぱね・質量系固有振動

数は2．15Hzであり，kw。。は13．8kg／mmと算出される．

　図25は汎用構造物解析プログラムNASTRANでPAT1，PAT2に80kgの静的水平荷重

を加えたときの本試験容器の変形である．これからばね・質量系取付座PAT1の局部ばね

k。。。：64kg／mm，ぱね・質量系取付座PAT2の局部ぱねk、㎝：38kg／mmが得られる．これ

らの値は実験から得られた値よりかなり大きい，これは取付座溶接などにより生じた円筒殻

の初期不整によるものと考えられる．

　「曲げぱね」単体の固有振動数を計算するとP3－3．2のばねで6．O　Hz，P3－4．5のぱねで14．8

Hz，P3－12のぽねで27．1Hzである．これらぱね・質量系の固有振動数が容器に取り付けら

れることにより，表3のように下がっている．これは容器円筒殻が回転ばねとして作用して

いるためである．この「曲げばね」のぱね・質量系を取付座に対する慣性モーメソトと単体

での固有振動数が等しくなるように一質点系にモデル化し，取付座を中心に局部回転ばねで

支持されているとして，実験から推定したぱね・質量系固有振動数をもとにこの局部回転ぱ

ねを算出してみると，P3－12の空水のケースで約2×105kg・mm，水位80％で約3×105kg・

mm，P3－4．5の空水では1．5x105，水位80％で3．5×105kg・mm，P3－3．2の空水で1．9×

105kg・mm，水位80％で容器は3．5×105kg・mmと算出される．この局部回転ぱねの値は同

水位ではほぽ同じ値であるべきと考えられる．傾向から見て，妥当な値と考えられる．

　衰5破壊実験一覧Table5　Damage　Test　Outline

EXClT 1NPUT 1NPUT　AMP．AXlAL　SPR． DOM1NANT

LOAD（STRETCH） FREqUENCY

1st S2M6．5 ±5mm 180kg（5．63mm） 3．6Hz

2nd S2M6．5 ±10mm 658㎏（20．58mm） 3．2Hz

3rd S2M6．5 ±15mm 732kg（22．88mm） 3．1Hz

4th S2M6．5 ±20mm 883kg（27．59mm） 3．1Hz

5th S2M6．5 ±25mm 957kg（29．91mm） 2．9Hz

6th S2M6．5 ±27mm 1012㎏（31．61mm） 2．8Hz

7th SlN3Hz ±10mm 1290㎏（40．30mm）一

8th S1N3Hz ±5mm 247㎏（7．72mm）一

151sec．

9th S1N3Hz ±5mm 950kg（29．69mm） 1


4，4容器試験体の損幻ならびに破壊実験について

　容器試験体の円筒殻は，既に述べたように，製作時にかなりの変形が各所に生じており，

特にぱね・質量系取付座近傍に多い．この初期変形をスケッチしたものを図26の点線で示す．

　さらに，一連の実験に先立ち，計測器チェックのためばね・質量系無し，かつ空水で振幅

1．5Gの20Hz正弦波加振を行ったとき，180。位置の脚部に写真14，15のダイヤモソドタイ

ブの座屈が生じた．

　破壊実験はぱね・質量系取付座PAT3に32kg／mmの「直ぱね」をつなぎ，可動質量は

331．1kgとし，実験ケースP1－K16－7－80に引き続いて行った．入力波形にはマグニチュード

6．5のS2の人工地震波に対するフロアーレスポソス波と3Hzの正弦波を用いた．加振手順

等を表5に示す．

　図27はPAT1の近傍に付けた円周方向歪の波形を各加振ごとに示したものであり，2回目

加振で大きく変形が進行したのが分かる．また図28，29に3回目加振の波形記録を，図30，

31に7回目加振の波形記録を示す．9回目の加振でばね・質量系取付座PAT1溶接部に亀裂

が入ると共に，その近くの座屈変形の重なったところ2箇所にピソホール的な小さな亀裂が

入った．また，脚部にダイヤ・モソドタイプの座屈が順次入り，進行した．実験後，試験体の

状況をスケッチしたものが図24である．写真16は亀裂が入った時の試験体の状況であり，

写真17はPAT1の亀裂を容器内面で見たものである．写真18，19はピソホール1，2からの

水漏れのクローズアップである．写真20，21はピソホール1，2の亀裂の外面クローズアップ，

写真22，23はピソホール1，2の亀裂の内面クローズアップである．写真24，25は容器脚部0。

～90。の部分のダイヤモソドタイプ座屈である．写真26はPAT1の部分の実験後の試験体状

況である．写真27は可動質量の実験後写真であり，大変位によりストッパーが変形している

のが見られる．

　図32に軸圧縮荷重に対するCro1lの式よる座屈荷重を示す．これは脚部の座屈に対するも

のであり，破壊実験で入った，ダイヤそソドタイプの座屈を説明することはできるが，計測

確認加振で入った座屈にたいしては説明困難である．計測確認加振で生じた座屈の理由とし

ては，過大な残留応力等が作用していたことが考えられる．

5、応答解析

5．1付加ぼね・質■系を有する薄肉円筒容器（円筒液体貯杣）の方程式

　仮定モード法を用い，付加ばね・質量系を有する薄肉円筒液体貯槽の動的特性を水平1方

向について解析する（箕輪，1984）．座標系を図33のように取る．円筒殻の変位を次のように

仮定する．

一10一


u。＝ΣΣ（。f。（z）（。ζ。。（t）cos（qθ）十。ζ。。（t）cos（qθ十π／2））

　　p　q

u。：ΣΣ（。f。（z）（。ξ。。（t）sin（qθ）十。ξ。。（t）sin（qθ十π／2））

　　p　q

u、＝ΣΣ（。f、（z）（cη。。（t）cos（qθ）十sη。。（t）cos（qθ十π／2））

　　p　q

各記号は次のものである．

r，θ，Z＝円筒座標の半径，角度，高さ軸

u、，u。，u，＝r一，θ一，Z一方向の円筒殻変位

pf。（z），pfo（z），pf、（z）＝assumed　fmctions

。ζ。。（t），。ξ。。（t），。η。。（t），。ζ。。（t），。ξ。。（t），。η。。（t）＝一般座標

In（kπr／2h）＝変形ベッセル関数

q＝円周方向波数

a＝円筒容器の半径

h：液位

φ＝ポテソシャル関数

［M．1＝円筒殻の質量マトリックス

［Mw］＝円筒容器液体の質量マトリックス

［M』］m＝ばね・質量系の容器側の質量マトリックス

［M』M］m＝ぱね・質量系の両側の質量マトリックス

［MM］m＝ぱね・質量系の取付質量側の質量マトリックス

［K。］＝円筒殻の剛性マトリックス

［Kw］＝液位による静的応力に起因する剛性マトリックス

［KJM］m＝ばね・質量系の容器側の剛性マトリックス

［KM］m＝ぱね・質量系の両側の剛性マトリックス

［T］m＝ぱね・質量系の取付質量に関する変換マトリックス

［T］m。＝転置変換マトリックス

｛V｝＝円筒殻変位ベクトル

｛Vg｝＝円筒容器に対する入力変位ベクトル

｛X｝m＝ばね・質量系の変位ベクトル

｛Xヨ｝m：ばね・質量系に対する入力変位ベクトル

液体は非粘性非圧縮性と仮定し，液体の変位ポテソシャルを変形ベッセル関数を用い次の

ように表す．

一11一


φ＝ΣΣI、（kπr／2h）cos（kπz／2h）（cB。、（t）cos（nθ）十。B㎞（t）cos（nθ十π／2））

　　k　n

　円筒殻と液体の動きは半径方向で壁面で連続すると仮定する．すると。B㎞（t）と。B㎞（t）は

。ζ。。（t）の。ζ。。（t）の級数で各々表すことができる．

　容器のぼね・質量系取付座ならびにぼね・質量系は6自由度の変形能を持っているが，薄

肉円筒殻の変形はr，θ，z方向の3自由度の変位で表している．これら3軸回りの回転は，この

場合，円筒殻のr，θ，z方向の3自由度の変位で表せる．

　液位により生じる静的応力の円筒殻剛性に与える効果はHarounの方法（Haroun，1980）に

従い求めた．方程式は運動エネルギーとポテソシャルエネルギーを変分法に於げるEu1erの

方程式に代入して，求められ，次の形式で与えられる．

［Ms］十［Mw］十Σ［T］iT［MJ］i［T］i，［T］1T［M』M］1，　　　，［T］mT［MJM］m　｛v｝十｛vg｝

　　　　［MJM11［T］1T　　　　，［MM］1　，0　　　0　　　　　　　｛x｝1＋｛xg｝1

　　　　［MJM］2［T］2T　　　　，　O　　，［MM］2　　0　　　　　　　｛x｝2＋｛xg｝2

［MJM］m［T］mT ，　O　　，O O ｛X｝m＋｛X．lm

［Ks］十［Kw】十Σ［T］1T［K』］1［T］i，［T］1T［KJM］1，

　　　　　［KjM］1［T］1T＋

　　　　　［KJM］2［T］2T

［KJM］m［T］mT

，［KM］1　，　O

，　O　　，［KM］2

，　O　　，0

，［T］mT［KJM］m　　｛v｝

O　　，O

O　　，O

O　，［K．1。

｛X11

　　：0｛Xl。

｛Xlm

ここで，mはぱね・質量系取付座の数である．モーダルアナリシスを用い，容器ならびにぱ

ね・質量系の応答が求められる．

5．2実験と解析の比較およぴ考察

　上記応答解析式に基づいたコソピュータ解析を行い，「直ぼね」の実験結果を解析した．こ

の解析では，ばね・質量系無しの円筒容器は円周方向波数n＝1以外のモードの刺激係数がO

になる．z方向の円筒殻仮定関数としては各変位につき，全ての円周方向波数に対しSin（pπ

z／2d）の形を用いた．計算では円周方向波数を15まで使い，r，θ方向のsin（pπz／2d）のpは

q＝1に対し1，3，5を使った．一方，q＝1を除くr，θ方向のpに対しては2，4，6を用いた．

z方向では，Pは全てのqに対し，1，3，5を取った。この計算ではぱね・質量系取付座の質量

効果を無視し，cos（qθ十π／2）とsin（qθ十π／2）を考えないこととした．液位の剛性効果を考

慮し，「直ばね」では実験ケースP1－K3．5とP2－K3．5について解析した．

一12一


　表6　「曲げぱね」計算固有振動数

Table6　Computed　Natural　Frequencies

CASE P1－K3．5 P2－K3．5

WATER　LEVEL EMPTY 80％ EMPTY 80％

1st 2．32Hz 2．37Hz 2．20Hz 2．30Hz

2nd 27．44Hz 11．28Hz 27．16Hz 11．30Hz

3rd 29．06Hz 11．47Hz 28．77Hz 11．53Hz

4th 30．26Hz 11．94Hz 30．04Hz 11．98Hz

5th 33．07Hz 12．91Hz 32．55Hz 12．96Hz

6th 33．32Hz 13．78Hz 33．30Hz 13．80Hz

7th 33．36Hz 14．35Hz 37．OO　Hz 14．40Hz

8th 41．80Hz 16．30Hz 41．29Hz 16．34Hz

9th 42．96Hz 17．18Hz 42．77ト1z 17．19Hz

10th 48．77Hz 18．70Hz 48．73Hz 18．72Hz

表6は解析で得られた固有振動数であり，実験で得られた結果とかなり良い一致を示す．

　図34は正規化された円周歪のばね・質量系取付断面分布であり，1次のモードに対するも

のである．実線が解析でoが計測値である．実験ケースはP2－K3．5である。上図が空水のケー

スで，下図が水位80％のケースである．解析によれば膜歪は小さく，曲げ歪の20％以下であ

る。

　前に示した静的歪のFourier解析が示すように円周方向波数q。＝4，8，9，and13でピーク

を示す．out・of－roundness（真円からのずれ）の解析によれば，n。を整数とし，q。をout　of

roundnessの波数とするとq。＝n。×q。±1の波数のモードの刺激係数が影響を受げる．静的解

析でq。として多くの波数が入っていることから，ほとんどのモードが生じていると考えられ

る．図35は波数12が卓越するモードを示したものである．実験ケースはばね・質量系なし

の水位80％で，PAT2の断面である。図36は実験ケースP2－K3．5のEl－Centro　N－S加振の

実験と解析の波形の比較である．この解析での減衰は1次モードに対し，空水，水位80％の

場合とも，10％を取っている．

　「曲げばね」のケースについては図37に実験ケースP3－4．5の円周方向歪のばね・質量系取

付断面分布を示す．この解析では仮定モードの数が多くなり，マトリックスの大きさで500x

500を越える場合があり，8Mバイトを越える大容量のメモリーが必要となる．

6．結　語

　付加物の容器に対する影響は，水が入ると，容器質量増加に加え，容器側壁の剛性も増加

一13一

国立防災科学技術セソター研究遠報　第87号　1990年3月

するため，相対的に小さくなる．このため，付加物の卓越振動数は容器に水が入ると僅かで

はあるが上がる．さらに，配管取付部に対しては，空水の取付部の方が大きな応力が発生す

る可能性がある．

　ま七，破壊振動実験が示すように，容器配管取付都の破損モードには，配管取付部から離

れた，ダイヤモソドタイブの座屈パターソが重なった点に亀裂が生じる破損モードがあるこ

とが示された．

謝　辞

　本研究全般について東京大学生産技術研究所教授柴田碧博士のご指導をいただいている。

東京理科大学教授原文雄博士は実験に際して有益なご助言をいただいた。この場をかりて，

深甚の謝意を表する次第である．

　研究の計画，実施に当たっては当セソターの，広部良輔第二研究部長，管理部施設課各位

他多くの方々のご指導，ご助力をいただいた．試験体の製作では石川島播磨重工業株式会杜

の関係各位の，また実験計測では穂鷹精器株式会杜のご協力をいただいた．なお，本報告書

作成にあたって，当セソターの大八木規夫第3研究部長のご助言をいただいた．また，デー

タ解析については国府田正義氏の一方ならぬご尽力をいただいた．

　以上の方々に厚くお礼申し上げる次第である．

　最後に，本研究は原子力安全研究年次計画（原子力委員会）にもとづき，国立機関原子力試

験研究費（科学技術庁）を用いて実施しているものである．科学技術庁原子力局技術振興課は

じめ関係各位の日頃のご指導，ご援助に対し深く感謝申し上げる次第である．

参　考　文　畝

1）Harom，M．A．（1980）：Dynamic　Ana1yses　ofLiquid　Storage　Tanks，EERL80－04，Ca1ifomia

　　Institute　of　Technology．

2）Minowa，C．（1984）1Experimental　Studies　ofAseismic　Prop帥ies　of　Various　Type　Tanks

　　8WCEE　Proceedi㎎Vo116，945－952．

3）Minowa，C．，Ogawa，N．and　Chiba，T．（1988）：A　Shaking　Table　Test　ofCynlindrical　Tank

　　with　A　Spring－Mass　System，ASME　PVP－Vo1，145，77－82．

4）　小川信行・箕輪親宏・勝山ヨシ子・千葉敏郎・小林博栄・相田重一・小柳良一（1989）1原子力

　　配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究報告書（第1報　配管系の流体連成振動実

　　験），国立防災科学技術セソター研究速報第84号．

5）　Shiraki，K．，Kajimura，Y．，Shibata，H1，and　Kawakatsu，T．，（1976）：Be11－Ring　Vibration

　　Response　of　NuclearContainment　Vessel　with　Attached　Masses　mderEarthquakeMotion，

　　Nuclear　Engineering　and　Design　Vo1，38，475－493．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1990年2月2日原稿受理）

一14一

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国立防災科学技術セソター研究速報第87号 1990年3月

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　＾　：　ACCELERAT工ON　SENSOR

A5’A8．A11：　on　1800　1ine

9げ

図3　セソサー位置図（正面）（測定加速度方向は全て加振方向）

Fig．3　Measurement　points（Front　View）

一17一


MEASuRE　POINT　DISTRIBuTION　（SECTION　750mm）

G：罰’

G32’

C竈O〃

G29

　　　　　G27G28　　　’

G26　G25　　　　　　，　　　G24

G23

、G22

、G21

、G20

G33 、G19

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EXCITING DlRECTION

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そ12

伽

’G15

7G14

図4

Fig．4

セソサー位置図（PAT1，3断面）

Measurement　points（PAT1，3Section）

一18一

機器配管系支持部及ぴ結合部の耐震性評価に関する研究一箕輪ほか

岬EASuRE　POINT1〕ISTRIBuTION

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G69

G㎎I

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Gl06，

G35

　　G65〃

G66。

G67’

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G60　　　G59　　　　　　ε58

EXC一τ1N6　Dl　RECTION

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、G弘

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G52A8

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　　　　　　　　　　　G41　　　　　　　　　’　　G45　　　　　　　　　　　　　　G42…。。G4

　　G：　STR＾IN　GAGE　　A：　＾CCEL】≡：R＾TI◎N　S】≡：NSOR（　8ensing　directユon　is　excユting　di】＝一ection）

　　P：　PRESSU］RE　G＾GE

図5　セソサー位置図（PAT2断面）

Fig．5Measurement　points（PAT2Section）

一19一

　国立防災科学技術セソター研究速報　第87号　1990年3月

ST＾T－C　C　l　RCu州FERENTIAL　STR＾IN　CAUSE】〕　BY　M＾TER　HI三I　GHT　（802）

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図6　水位80％におけるPAT1，3断面の静的円周方向歪の分布

Fig．6Static　Circumferentia1Strain　Distribution　Casused　by　Water　Height80％

　　　　ST＾TIC　CIRCUHFERENTlAL　STR＾IN　FOuRlER　Ar．PLITuOE

200x1O．5

100．10－6

0

00

0

0　　0

0

0

0

0

0　　　　0

　　　　　01　2　3　4　5　6　7　8　9ユ01ユ12131｝15

　　　　　　　　　　　　　CI　RCunFERl≡二NTlAL　MAVE　H□j”BER

図7　円周方向波数に関する図6のフーリエ解析

F1g，7　Fourier　Ampilitude　of　Circumferentia1Strain　Presented　in　Fig．6

　　　　　　　　　　　　　　　－20一


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図8容器円筒殻応答（加速度計測点A8）の対振動台スベクトル比

Fig．8　Spectr㎜Ratio　for　Shel1（Accel．Measure　Point　A7）to　Shaking　Tab1e

A図：TEST　CASE0（ぽね・質量系無し　水位O％）

B図1TEST　CASE80（ぽね・質量系無し　水位80％）

C図：TEST　CASE　P1－K3．5－O（直ぱね・質量系　7kg／mm，258．5kg　水位0％）

D図：TEST　CASE　P1－K3．5－80（直ぽね・質量系　7kg／mm，258．5kg　水位80％）

E図：TEST　CASE　P2－K3．5－O（直ぱね・質量系　7kg／mm，258．5kg　水位O％）

F図：TEST　CASE　P2－K3．5－80（直ぽね・質量系　7kg／mm，258．5kg　水位80％）

一21一


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図9直ぱね・質旦系応答（加速度計測点

　　　A13）の対振動台スベクトル比

Fig．9　Spectrum　Ratio　for　Linear　Spring－

　　　Mass　System（Accel．Measure　Point

　　　A13）toShakingTable

A図：TEST　CASE　P2－K3．5－O（直ぱね・質量

　　　系　7kg／mm，258．5kg　水位O％）

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　　　量系　7kg／mm，258．5kg　水位80％）

C図：TEST　CASE　P1－K3．5－O（直ぱね・質量

　　　系7kg／mm，258，5kg水位0％）

D図1TESTCASE　P1－K3，5－80（直ばね・質

　　　量系　7kg／mm，258．5kg　水位80％）

E図：TESTCASEP1－K16－0－80（直ばね・質

　　　量系　32kg／mm，331．1kg水位80％）

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C図1TESTCASE　P3－4．5－O（曲げぽね・質量

　　　系3．2mm水位O％）

D図：TEST　CASE　P3－4．5－80（曲げぽね・質

　　　量系3．2mm　水位80％）

E図：TEST　CASE　P3－12－80（曲げぽね・質

　　　量系3．2mm　水位80％）

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Fig．11　Spectrum　Ratio　for　PAT・1（Acce1．

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A図：TEST　CASE　O（ぱね・質量系無し水位　　　0％）

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C図：TEST　CASE　P1－K3．5－0（直ばね・質量


D図：TEST　CASE　P1－K3，5－80（直ぼね・質

　　　量系　7kg／mm，258．5kg　水位80％）

E図：TESTCASE　P1－K16－80（直ぱね・質量

　　　系　32kg／mm，331．1kg　水位80％）

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Spectrum　Ratio　for　PAT2（Accel．Measure　Point　A5）to　Shaking　Table

A図1TEST　CASE　O（ぱね・質量系無し水位O％）

B図：TEST　CASE80（ぱね・質量系無し水位80％）

C図：TEST　CASE　P2－K3．5－O（直ぱね・質量系　7kg／mm，258．5kg　水位O％）

D図1TEST　CASE　P2－K3．5－80（直ぽね・質量系　7kg／mm，258．5kg　水位80％）

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D図1TEST　CASE　P1－K3．5－80（直ぼね・質

　　　量系　7kg／mm，258，5kg　水位80％）

E図：TESTCASE　P1－K16－0－80（直ぱね・質

　　　量系　32kg／mm，331．1kg水位80％）

F図：TEST　CASE　P1－K16－7－80（直ぱね・質

　　　量系32kg／mm，331．1kg水位80％）

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1990年3月国立防災科学技術セソター研究速報第87号

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国立防災科学技術セソター研究速報　第87号 1990年3月

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Fig．22　Resonance　Curve　of　Spring－Mass　System　in　Linear　Spring　Test　Cases

一35一


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「直ぽね」実験ケースP1－K3．5におけるEL－CENTRO　N－S1940加振の応答

El－CENTRO　N－S1940Respone　Time　Histories　in　Test　Case　P1－K3．5

一36一


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ぱね・質量系取付座の局部剛性概念図

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図28Fig．28

破壌実験第3加振の波形記録（1ch－32ch）

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一41一

国立防災科学技術セソター研究速報第87号1990年3月

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RECORD　FREQUENCY＝200　Hz，DATA　HLE＝　　　　　　　　C：￥USR￥DRDATA81

CALIBRATION　F【LE≡　　CALB

PLOT　PlTCH＝　　　　　　4

m外mn．

094．4186．0

283．8195．5

252．4Z必．3

3605257．8

2555187．4

262．1179．9

286．9198．6

η3．3

b2．2198，321あ．3

162．3188．7

315．0233．7

170．4149．4

Zη．6216．1

312．6

雌．9303．Oη7．1

b7．4336．0

2945209．5

γ18．8

3675704．1

㎜8．41288．3

638．2

1269．8

321．1

1178．3

651．5

121あ．3

342．6

1935．0

1099．5

306．6606．3

1395．4

113．5

316．64η．0

742．4234．8

143．1

819．8

578．8540．4

234．0

523．0

288．1372．9

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10・610－6

10－610－6

10－610410－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－61阯6

10－610－6

10・610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10イ10－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

posido皿

G16

G17

G18

G19

G20

G21

G22

G23

G24

G25

G26

G27

G28

G29

G30

G31

G32

G33

G34

G98T

G㎜

G1OOT

G101T

G98Z

G99Z

G100Z

G101Z

G95T

G95R

G94R

G73Z

G72Z

30　　SEC．

図29Fig．29

破壊実験第3加振の波形記録（33ch－64ch）

Time　Histories　of3rd　Excitation　in　Damage　Tests（33ch－64ch）

一42一


MT1011987VESSELT困丁！．．ADD－SYS．．叩AT1㎜SPR．呈3鋤mm　M㎜＝331㎏W．L．80％IN＝Pしrr＝S］n“3｝Iz1O㎜　10！23

RECORD　FREOUENCY＝200　H乏DATA　HLE＝　　　　　　　C：￥USR￥DRDATA85

CAL囮RATION　FILE＝　　　CAL14

PLOT　PITCH＝　　　　　　2

m外mn．

561．4価5．8

1㎜759235．1

4295．3

羽42．4

5241．0

7114．2

3424－3

3591．2

2437．4

7298．6

3659．7

9101．2

1267．4

B53．05318．8

5452．4

1355－3

1559．1

9783．0

3371，2

34，927，0

63，767．58831．9

12651．1

7992．6

螂．411495．139824．9

116η．115102．9

1470．6

1013．0

359．71688．4

521．62η．7

260．0

276．7

286．4210．1

272．8219．0

210．5221．1

565．2438．3

Z5．1203．7

279．6139．8

144．3

B55167．4

1682200．91偲．6

181．9

143．5

159．8

B3．0

GALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGALGAL㎜㎜MM㎜NNNNPaPaPaPa

GALGAL1O－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610・6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10410－6

10－610－6

posid㎝

　　岨

　Z75

Z醐

Z㎜

T180Z150

TO　ZZあ

脳

D　M

D1M－T

L1

P1Z0

Z75

G1

G2

4

G

1

4

1

15　　SEC1

図30Fig．30


Time　Histories　of7th　Excitation　in　Damage　Tests（1ch－32ch）

一43一


MT1011987V固SELTEST1．．ADD－SYS．｝PAT1肌SPR・＝3吻m1M脳＝331㎏W・L・80％工NPしr『＝SI］N3Hz　1O㎜一　　10／23

RECORD　FREQU1ヨ1NCY＝200　Hz，DATA　Fn」…＝　　　　　　　　C：￥USR￥DRDATA85

CAuBRATION　FILE＝　　　CAL14

PLOT　P皿CH＝　　　　　2

m砕㎜．

172．O

㎜．7163．6

133．3

126．9173．4

195．8170．6

187．1168．9

167．21伯．0

190．01糾．8

14931珊．7

170．2

B3．O雌．2166．0

237，519工．5

198．8

187．1

195．5

145．3

193．0193．7

234．4169．5

193．2242．9

3555433．7

291．0

19805579．01471．0

1088．20．0

2236．1

318．6

989．7898，2

21あ2．6

379．7

閉2．1713，2

榊．61335．6

2115．9

185．1

33331032．6

〃．4280．6

156．71205．7

311．8368．0

116．11068．9

214．7927．3

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610・6

10・610イ

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610・6

10イ10－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

10－610イ

10－610－6

10－610410－610－6

10－61阯6

10－610－6

10－610－6

10－610－6

脾姑o皿

　6

1

8

9

31

G32

G33

G34

G9㎝

卿100T

　1T

G99Z

　　Z　O　Z

G95T

G95R

R

G乃Z

GηZ

∬　　SEC．

図31Fig．31


Time　Histories　of7th　Excitation　in　Damage　Tests（33ch－64ch）

一44一


E】二1AS　T工C　BUCKL工NG　UNDER　AX工AL　COMPRESS　ION　BY　CRO】二1L

　　　2kq／㎜

20ωω回｝

Hω

02H■■○目回

昌

富10＝…1

巴

器姜≡

畠昌ω

○同

Oo0　　0同凶

J＝1

、

＼　　　1＼J＝2　1J＝3　，

　　　　、

　　＼　　　　l　　　　　1　　　　　l　　　　　一　　　　　一　　　　　1　　　　　1　　　　　、

　　　＼

＼

、

＼20

　　　＼

＼　　　　、、　　　　　・・．・‘一一

　　　　　　’　　一ノ

↓　　　↓

　　　　　一

　　　　　3000

　　　　　■124251　　　　t；1．5　　　　　　　　　2　　E＝20000kg／mm

＼　　　．＼

！’

．ζ

、∠1

　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　pressure呂0．4kg／cmwater　80ヱ　　FINAL　TEST　LEVEL

　　　　　　acce．　1．5G　　　0ス　　　FIRST　DAY　LEVEL

5　　　　　10　　　　　15 20 25　　　　　　30

NUMBER　OF　CIRCuMFERENTIA工。WAVE　i

図32Fig．32

軸圧縮時弾性座屈荷重

E1astic　Buck1ing　Load　under　Axial　Conpression

一45一


ANALYS　I　S　”0DEL

2a

Z

㎜1余1

Z

r　l

πρ肛o　　◎　　00．

d

SPRING・MASSSYSTEM

図33Fig．33

解析座標

Co・ordinates

一46一


NORMAL　I　ZED　MODE　COMPARI　SON＝　　F　I　RST　MODE

　　　　　　　　　　　　　　　　FULL　LI　NE　j　COMPUTED　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　o　　　　j　MEASuRED

EMPTY

0

0

0　　　　　0PAT2

0

KEY　SECTION

＿、七←　　SeCtiOn

WATER　LEVEL　80ス

0PAT2

　0

KEY　SECT工ON

鴛11r｝

図34Fig134

r直ぱね」実験円周方向歪モードの解析と実験の比較

Normalized　Circumferential　StrainModeComparisonsbetweenAnalysesand

Tests（Linear　Spring　Test）

一47一


NORmAL　I　ZED　mODE　C0門PAR　I　SON　：

FULL　LINE　j　c◎MPUTED　ユ8．9Hz’

CI　RCunFERENTIAL　WAVE　1，1uMBER　　ユ2

o　j　MEAsURED　17．9Hz　　　　　　WATER　LEVEL　80え

図35　円周方向歪モードの解析と実験の比較（波数12）

Fig．35　Norma1izedCircumferentialStrainModeComparisonsbetweenAnalysesand

　　　　Tests（Wave　Number12）

一48


00．｝～　　　　80、～～

（ち①↑b4⊆iαω』勺①⊆一一）ooち①↑で仁ωω①ω＞扁⊆く⊆①①峯一①ρω⊆◎2』～α昌oO＞』◎一2＝①昌－↑　　om

00．O～　　　　　00．〇一　　　　　〇〇．⑭－

　　　　　　　　　　　　　揺｛Q鏡蝋刈お駐Q洪起鐘鍬「兵史剋」嵩

U］ω

　　昌．二　　8．雲　　8．〇一　　8．O　　00．O　　唱．－　　8．～

．b0一」

国

8．O

CO．｝～　　　　　OO．～～

OO．O～

ZΣONl一］

　80．昌

↑コ」Z－

　OO．2

N0的一］＞］一

U］ω

　　　08．二

竃↑姜

　80．2

山．

9－N」

OO．O－

］望U

　　CO．0 缶

↑ω＞ω－昌く

　　　　08．O

工↑…

　80．

yZく↑

　　　　　　　　　　昌

［　　　－目

　　　　　　　　　　轟

．U　　　；

　　　　　　　　　　轟

［～目－一日

　　　　　　　　　　豊

U～目－一日

　　　　　　　　　峯

　　　］J図（ト

一くU－‘OZ－一＞U

OO．～　　　　　8．O

　　　　　　　　　窪

Σ　　　一目

　　　　　　　　　肇

〇　　　一目

　　　　　　　　　霊

Σ～目－一目

　　　　　　　　　塞

U～目－一ρ

　　　　　　　　　峯

　　山」因くト

一くU－‘口Z－一＞U

ぷo帖．

㎝一凹．

｝一｝．

㎜二．

葦繭．

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口u↑コ～ΣOO

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缶↑隻　山

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］望U吝↑異ω－昌く

　　＾－‘□呈

　　　　　　　　　●5－■一蔓一8

　　　　　　　5r昌一■〕冒■‘

声；姜声

㎜一肥．

甲㎜一．

㎝一㎝．

潟、

…一誰．

”


N0舳ALIZEDHODECO榊RISON＝BEND川GspR川G4．5…　　　　　　　　　十　：　MEASURED　　　　　　　　　　　　FULL　LlNE

EMPTY肌丁．3モ

÷

COMPUTED

撹豊τμ㎞SPR工NG

COMPu1厄D　11．73與2

胆ムSURED　1O．80亘z

欄山よ㎜

80Z

寸

PAT3

SPR工NG

舌

1㎜㎜11．伽1MEASUR■≡ll〕　11．30Hz

午

図37Fig．37

「曲げばね」実験円周方向歪モードの解析と実験の比較

Norma1ized　Circumferential　StrainModeComparisonsbetweenAna1ysesand

Tests（Bending　Spring　Test）

一50一


8ぐ8

写二1Photo1

「直ぱね」実験

Linear　Spring　Tests

　写二2

Photo2

「曲げばね」実験

Bending　Spring　Tests

一51一


へ、

へ

写真3　実験前容器内面（PAT1，2）Photo3　Inside　of　Cylindrical　vessel　before　Tests（PAT1，PAT2）

写真4Photo4

実験前容器内面（PAT3）

Inside　of　Cylindrical　Vessel　before　Tests（PAT3）

一52一


写真5Photo5

■　　●

「直ぼね」可動質量直動ポールベアリソグ取付作業

Setting　of　Linear　slide　Ball　Bearings

’

、ノ

　写真6　「直ぽね」と可動質量

Photo6　Moving　Mass　and　Linear　Spring

　写二7　「直ぱね」全体

Photo7　Linear　Spring

一53

国立防災科学技術センター研究速報第87号 1990年3月

写二8Photo8

寸’一・

良、、

・げ

3．2mm「曲げぼね」

Bending　Spring　of3．2mm　Thickness

写真9Photo9

一い○㌧○～■■■1■一

’○　○

4．5mm「曲げばね」

Bending　Spring　of4．5mm　Thickness

写真10

Photo1O

12mm「曲げぽね」

Bending　Spring　of12mm　Thickness

　　　　　　54

機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究一箕輸ほか

1．．

写真11

Photo11

実験ケースP1－K3．5

Appearance　of　Linear　Spring　Test　Case　P1－K3．5

’J

　写二12

Photo12

実験ケースP2－K3．5

Appearance　of　Linear　Spring　Test　Case　P2－K3．5

男　董；．

写二13

Photo13

「直ばね」単体試験

Test　of　Linear　Spring　Characteristics

　　　　　一　；〕1〕一


写真14

Photo14

へ

実験当初の計測確認加振で入った座屈の外観（小さい座屈は破壊実験で入った）

Buck1ing　in　Initia1Test　for　Measure　Preparations（0utside）

写真15実験当初の計測確認加振で入った座屈の内観（小さい座屈は破壊実験で入った）

Photo15　Buck1ing　in　Initial　Test　for　Measure　Preparations（Inside）

｝Lコ

写真16

Photo16破壊実験でPAT1の亀裂から飛び出る水

Splashi㎎Water　from　Crack　of　PAT1in　Damage　Test

56一


写真17

Photo17PAT1亀裂の内面

Inside　of　PAT1Crack

　写真18

Photo18PinHole1から漏れる水

Leaki㎎Water　from　Pin　Hole1

等二

写■19

Photo19

Pin　Ho1e2から漏れる水

Leaki㎎Water　from　Pin　Ho1e2

　　　－57一


　　ノ1．レ勺

1＼　　　　』

写真20

Photo20

Pin　Hole1外面

Pin　Hole1（Outside）

．一一」；レク．

二灼

写真21

Photo21

Pin　Hole2外面

Pin　Hole2（Outsidel）

写二22

Photo22PinHole1内面Pin　Hole1（Inside）

　　58一


写二23

Photo23PinHo1e2内面Pin　Hole2（inside）

写二24

Photo24

脚部ダイヤモソドタイプ座屈の外面

Outside　Appearance　of　Diamond　Type　Buckling　in　Foots　of　Vessel

写二25

Photo25

．二・：・ボ

脚部ダイヤモソドタイプ座屈の内面

Inside　Appearance　of　Diamond　Type　Buckling　in　Foots　of　Vessel

一59一


写■26破壊実験後のPAT1周辺Photo26　Appearance　aromd　PAT1after　Damage　Test

写真27　破壊実験後の可動質量ストッパーの変形

Photo27　Deformation　of　Moving　Mass　Stopper　after　Damage　Test

一60一

Documents

機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究 ......機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究一箕輪ほか 1． はじめに

機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究 ......機器配管系支持部及び結合部の耐震性評価に関する研究一箕輪ほか 1．はじめに