JP6920109B2 - 耐震補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐震補強方法に関する。

近年、原子力発電プラントに要求される耐震性能は益々高くなっている。原子力発電プラントには、原子炉のみならずタンク又は熱交換器のような様々な補機類が設けられる。これら既設の設備について耐震性を確保する必要がある。

特開２０１５−１８３４３６号公報

設備を支持するベースプレートがボルトにより基礎（床）と固定されている場合において、地震動が設備に作用すると、ボルトにせん断力が作用する可能性がある。例えばベースプレートに設けられている孔とその孔に挿入されるボルトとの間に隙間があると、水平方向の地震動が設備に作用した場合、設備及びベースプレートが水平方向に動いてしまう可能性がある。ベースプレートが水平方向に動いた場合、ボルトにせん断力が作用する。ボルトにせん断力が作用すると、例えばボルトの破損のような不測の事態が生じる可能性が高くなる。その結果、設備の耐震性能を十分に確保することが困難となる。

本発明は、設備の耐震性能を向上することを目的とする。

本発明は、設備を支持するベースプレートに設けられている第１孔及び前記ベースプレートの下面と対向する床に設けられている孔にボルトを挿入する第１工程と、前記第１孔の内面と前記ボルトの外面との間に複数のシムを挿入する第２工程と、前記ベースプレートの上面から突出する前記ボルトの周囲に配置されたナットを操作して、前記ナットにより前記ベースプレートを前記床に固定する第３工程と、を含む耐震補強方法を提供する。

本発明によれば、ベースプレートに設けられている第１孔とその第１孔に挿入されるボルトとの間に隙間があっても、第１孔の内面とボルトの外面との間にシムが挿入されることにより、シムによって隙間が埋められる。これにより、水平方向の地震動が設備に作用しても、ボルトとベースプレートとの相対変位が抑制され、設備及びベースプレートが水平方向に動いてしまうことが抑制される。そのため、水平方向の地震力からベースプレートと基礎（床）との静止摩擦力を差し引くことができ、ボルトに作用するせん断力を低減することができる。また、シムを挿入することで全てのボルトとベースプレートとの隙間が無くなるため、全てのボルトに均等にせん断力が作用する。したがって、設備の耐震性能は向上する。

また、本発明によれば、複数のシムが挿入されることにより、低費用且つ短工期で設備の耐震性能を向上することができる。耐震補強のためにボルトの追設又はベースプレートの拡張を実施する場合、大規模な工事が必要となる。また、耐震補強の方策として、第１孔とボルトとの間の隙間の全てをシール部材で埋める方策、及びボルトとベースプレートとを溶接する方策などが考えられる。しかし、隙間をシール部材で埋める方策の場合、工期が長期化する可能性がある。ボルトとベースプレートとを溶接する方策の場合、ボルトの材質又はベースプレートの材質によっては溶接が困難となる可能性がある。本発明によれば、複数のシムを隙間に挿入するだけで設備の耐震補強を簡単に実施することができる。また、異なる寸法の複数のシムを用いることにより、様々な大きさの隙間に対応することができる。

本発明において、前記ボルトは、前記ボルトの中心軸と水平面とが直交するように挿入され、前記シムは、前記ボルトに対して前記ベースプレートが水平方向に動かないように、前記ボルトの周囲に複数配置されてもよい。

これにより、水平方向の地震動が設備に作用しても、設備及びベースプレートが水平方向に動いてしまうことが効果的に抑制される。

本発明において、前記ナットと前記ベースプレートの上面との間にワッシャが配置され、前記ナットと前記ワッシャとが接続され、前記ナットと前記シムとが離れた状態で、前記ベースプレートを床に固定してもよい。

これにより、ベースプレートと床とは強固に固定される。複数のシムとナットとが接触すると、ナットを締め付けても、ベースプレートと床とを十分に固定することができない可能性がある。ナットとワッシャとが接続され、ナットとシムとが離れた状態で、ナットが締め付けられることにより、ベースプレートは床に強固に固定される。

本発明によれば、設備の耐震性能を向上することができる。

図１は、本実施形態に係る原子力発電プラントの一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る設備の一例を示す側面図である。 図３は、本実施形態に係る設備の支持構造の一例を示す断面図である。 図４は、本実施形態に係る設備の支持構造の一例を示す断面図である。 図５は、本実施形態に係るシムの一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を説明するための図である。 図７は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を説明するための図である。 図８は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を説明するための図である。 図９は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る原子力発電プラント１の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、原子力発電プラント１は、原子炉建屋２と、原子炉建屋２に格納される原子炉格納容器３と、原子炉格納容器３に格納される原子炉５を含む一次冷却系４Ａと、一次冷却系４Ａと熱交換する二次冷却系４Ｂとを備える。

一次冷却系４Ａは、原子炉５と、冷却水配管を介して原子炉５と接続される蒸気発生器６Ａ及び加圧器６Ｂとを有する。二次冷却系４Ｂは、蒸気発生器６Ａと接続されたタービン７と、タービン７と接続された復水器８とを有する。タービン７に発電機７Ｇが接続される。また、二次冷却系４Ｂに空気冷却器９が接続される。

また、図１には示されていないが、原子力発電プラント１には、種々のタンク、熱交換器、冷却器、及び使用済燃料ピット脱塩塔のような様々な補機類が設けられる。これら補機類は、ベースプレート２０を含む支持構造１０を介して原子炉建屋２の床７０に支持される。以下の説明においては、ベースプレート２０を含む支持構造１０を介して床７０に支持される補機を適宜、設備１００、と称する。

図２は、本実施形態に係る設備１００の一例を示す側面図である。図３は、本実施形態に係る設備１００の支持構造１０の一例を示す断面図であって、図２のＡ部拡大図に相当する。図４は、本実施形態に係る設備１００の支持構造１０の一例を示す断面図であって、図３のＢ−Ｂ線断面矢視図に相当する。

設備１００は、支持構造１０を介して原子炉建屋２の床７０に支持される。本実施形態において、設備１００は、廃液を収容するタンクである。床７０は、コンクリート製である。

支持構造１０は、設備１００を支持するベースプレート２０と、ベースプレート２０に設けられている第１孔２１及びベースプレート２０の下面２３と対向する床７０に設けられている孔に挿入されるボルト３０と、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に挿入される複数のシム４０と、ベースプレート２０の上面２２から突出するボルト３０の周囲に配置されるナット５０と、ナット５０とベースプレート２０との間に配置されるワッシャ６０及び座金８０とを備える。

ベースプレート２０は、上面２２と下面２３とを有する。第１孔２１は、上面２２と下面２３とを貫通するように形成される。

床７０は、ベースプレート２０の下面２３と対向する上面７２を有する。ベースプレート２０の下面２３と床７０の上面７２とは接触する。

ボルト３０は、第１孔２１に配置される。ボルト３０は、ボルト３０の中心軸ＡＸと水平面とが直交するように、第１孔２１に挿入される。ボルト３０の下端部は、床７０の内部に配置される。ボルト３０の上端部は、ベースプレート２０の上面２２から上方に突出する。ボルト３０の外径は、第１孔２１の内径よりも小さい。第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に隙間が設けられる。

シム４０は、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に配置される。シム４０は、ボルト３０の周囲に複数配置される。本実施形態において、シム４０は、ステンレス鋼製である。

図５は、本実施形態に係るシム４０の一例を示す図である。図５（Ａ）は、シム４０の正面図であり、図５（Ｂ）は、シム４０の側面図である。図３、図４、及び図５に示すように、本実施形態において、シム４０は、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に配置される挿入部４１と、挿入部４１の上端部と接続され、ベースプレート２０の上面２２と対向する位置に配置される鍔部４２とを有する。

鍔部４２は、ベースプレート２０の上面２２と接触する。挿入部４１は、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に配置される。

図４に示すように、シム４０は、ボルト３０の中心軸ＡＸを囲むように複数配置される。４つのシム４０により１つのシムグループ４０Ｇが形成される。１つのシムグループ４０Ｇにおいて、シム４０は隣のシム４０と接触するように配置される。本実施形態において、シムグルーブ４０Ｇは３つ設けられる。３つのシムグループ４０Ｇは、ボルト３０の周囲において一定の間隔で配置される。

ナット５０は、ベースプレート２０の上面２２から突出するボルト３０の周囲に配置される。ベースプレート２０の上面２２から突出するボルト３０の外面にネジ山が設けられる。ナット５０の内面にネジ溝が設けられる。ボルト３０のネジ山とナット５０のネジ溝とが噛み合うことにより、ボルト３０とナット５０とが結合される。ボルト３０に支持されているナット５０が回転して下方に移動することにより、ベースプレート２０が床７０に押し付けられ、ナット５０によりベースプレート２０が床７０に固定される。

ワッシャ６０は、ナット５０の下面とベースプレート２０の上面２２との間に配置される。また、ナット５０の下面とワッシャ６０との間に座金８０が配置される。ワッシャ６０は、ボルト３０の中心軸ＡＸの放射方向においてシム４０の鍔部４２よりも外側に配置される。ボルト３０に支持されているナット５０が回転して下方に移動することにより、ナット５０は、座金８０及びワッシャ６０を介してベースプレート２０を床面７０に押し付ける。本実施形態において、ナット５０は、シム４０の鍔部４２と接触しない。座金８０を介してナット５０とワッシャ６０とが接続され、ナット５０とシム４０とが離れた状態で、ナット５０によりベースプレート２０が床７０に固定される。

次に、本実施形態に係る耐震補強方法について説明する。図６、図７、図８、及び図９は、本実施形態に係る耐震補強方法の一例を説明するための図である。

図６は、耐震補強が実施される前の既設の支持構造１０Ｊの一例を示す断面図である。既設の支持構造１０Ｊは、ベースプレート２０と、ベースプレート２０に設けられている第１孔２１及び床７０に設けられている孔に挿入されるボルト３０と、ベースプレート２０の上面２２から突出するボルト３０の周囲に配置されるナット５０と、ナット５０とベースプレート２０との間に配置される座金８０とを備える。既設の支持構造１０Ｊにおいては、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間にシムが設けられない。また、ナット５０とベースプレート２０との間にワッシャが設けられない。

本実施形態においては、図６に示す既設の支持構造１０Ｊを、図３等を参照して説明した支持構造１０に変更することによって、設備１００の耐震性能を向上させる。

ボルト３０からナット５０及び座金８０が外される。ボルト３０が第１孔２１及び床７０の孔に配置されている状態で、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間の隙間の寸法が計測される。隙間の寸法の計測は、テーパゲージのような計測治具により実施される。例えば、中心軸ＡＸの周囲の４箇所において隙間の寸法が計測される。

隙間の寸法の計側が終了した後、第１孔２１からボルト３０が外される。第１孔２１から外されたボルト３０は、メンテナンスされる。

図７に示すように、設備１００を支持するベースプレート２０に設けられている第１孔２１及びベースプレート２１の下面２３と対向する床７０に設けられている孔にメンテナンス後のボルト３０を挿入する第１工程が実施される。

第１工程において、ボルト３０は、ボルト３０の中心軸ＡＸと水平面とが直交するように第１孔２１及び床７０の孔に挿入される。

第１孔２１及び床７０の孔にボルト３０が挿入された後、図８に示すように、ベースプレート２０の第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に複数のシム４０を挿入する第２工程が実施される。シム４０は、第１孔２１の上方から、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に挿入される。鍔部４２とベースプレート２０の上面２２とが接触することにより、シム４０の下方への移動が規制される。鍔部４２とベースプレート２０の上面２２とが接触した状態で、挿入部４１の下端部は、第１孔２１の下端部よりも上方に配置される。

挿入部４１は、第１孔２１の内面及びボルト３０の外面のそれぞれと接触する。上述のように、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間の隙間の寸法が計測治具により計測される。本実施形態においては、隙間の寸法の計測結果に基づいて、挿入部４１が第１孔２１の内面及びボルト３０の外面のそれぞれと接触するように、挿入部４１の寸法（厚さ）が調整される。

なお、挿入部４１の寸法がそれぞれ異なる複数のシム４０が準備され、隙間の寸法の計測結果に基づいて、挿入部４１が第１孔２１の内面及びボルト３０の外面のそれぞれと接触するように、複数のシム４０から最適な寸法の挿入部４１を有するシム４０が選択されてもよい。

シム４０は、ボルト３０に対してベースプレート２０が水平方向に動かないように、ボルト３０の周囲に複数配置される。図４を参照して説明したように、複数のシム４０がボルト３０の周囲に配置される。これにより、ボルト３０の周囲の隙間がシム４０で埋められ、ボルト３０に対するベースプレート２０の水平方向の移動が抑制される。

本実施形態においては、シム４０は鍔部４２を有する。鍔部４２とベースプレート２０の上面２２とが接触することにより、シム４０の下方への移動が規制され、中心軸ＡＸと平行な方向においてシム４０が位置決めされる。また、作業者は、鍔部４２を保持することにより、シム４０を上方に移動することができる。作業者は、鍔部４２を保持してシム４０を上方に移動することにより、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間から挿入部４１を簡単に外すことができる。

第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に複数のシム４０が挿入された後、図９に示すように、ベースプレート２０の上面２２にワッシャ６０が配置される。ワッシャ６０は、鍔部４２の周囲に配置される。ワッシャ６０は、鍔部４２から離れている。また、鍔部４２及びワッシャ６０のそれぞれが上面２２に配置された状態で、ワッシャ６０の上面の高さは、鍔部４２の上面の高さよりも高い。ワッシャ６０の上面の高さとは、中心軸ＡＸと平行な方向におけるワッシャ６０の上面の位置をいう。鍔部４２の上面の高さとは、中心軸ＡＸと平行な方向における鍔部４２の上面の位置をいう。

ワッシャ６０が配置された後、ワッシャ６０の上に座金８０が配置される。座金８０が配置された後、ベースプレート２０の上面２２から突出するボルト３０の周囲にナット５０が配置される。ベースプレート２０の上面２２から突出するボルト３０の周囲に配置されたナット５０を操作して、ナット５０によりベースプレート２０を床７０に固定する第３工程が実施される。作業者は、工具を使って、ボルト３０に支持されているナット５０が回転するようにナット５０を操作する。ナット５０が回転して下方に移動すると、ベースプレート２０と床７０とはナット５０により締め付けられる。これにより、ベースプレート２０が床７０に固定される。

本実施形態においては、ナット５０とベースプレート２０の上面２２との間にワッシャ６０が配置される。中心軸ＡＸの放射方向において、ワッシャ６０は鍔部４２よりも外側に配置され、ワッシャ６０と鍔部４２とは離れている。また、ワッシャ６０の上面の高さは、鍔部４２の上面の高さよりも高い。そのため、座金８０を介してナット５０とワッシャ６０とが接続され、ナット５０、座金８０、及びワッシャ６０とシム４０の鍔部４２とが離れた状態で、ナット５０が締め付けられる。ナット５０が締め付けられることにより、ベースプレート２０が床７０に固定される。

以上により、耐震補強が完了し、設備１００は、支持構造１０を介して床７０に支持される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ベースプレート２０に設けられている第１孔２１とその第１孔２１に挿入されるボルト３０との間に隙間があっても、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間にシム４０が挿入されることにより、シム４０によって隙間が埋められる。これにより、水平方向の地震動が設備１００に作用しても、ボルト３０とベースプレート２０との相対変位が抑制され、設備１００及びベースプレート２０が水平方向に動いてしまうことが抑制される。そのため、水平方向の地震力からベースプレート２０と床７０との静止摩擦力を差し引くことができ、ボルト３０に作用するせん断力を低減することができる。また、シム４０を挿入することで全てのボルト３０とベースプレート２０との隙間が無くなるため、全てのボルト３０に均等にせん断力が作用する。したがって、設備１００の耐震性能は向上する。

シム４０が設けられない場合において、水平方向の地震動が設備１００に作用したとき、床７０の上面７２においてベースプレート２０が滑るように移動する可能性がある。すなわち、水平方向の地震力が床７０とベースプレート２０との間の静摩擦力よりも大きい場合、ベースプレート２０は、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間の隙間の分だけ滑る可能性がある。ベースプレート２０の滑りが発生した場合、ボルト３０にベースプレート２０が当たってしまい、水平方向の地震力と滑りによる動摩擦力とに基づいて決定されるせん断荷重又は衝撃荷重がボルト３０に作用してしまう。

本実施形態によれば、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間の隙間にシム４０が配置されるため、水平方向の地震力が床７０とベースプレート２０との静摩擦力よりも大きくても、ベースプレート２０の滑りが抑制される。これにより、ボルト３０にせん断荷重又は衝撃荷重が作用することが抑制される。したがって、例えばボルト３０の破損のような不測の事態の発生が抑制される。

また、本実施形態によれば、第１孔２１の内面とボルト３０の外面との間に複数のシム４０が挿入されることにより、低費用且つ短工期で設備１００の耐震性能を向上することができる。耐震補強のためにボルトの追設又はベースプレートの拡張を実施する場合、大規模な工事が必要となる。また、耐震補強の方策として、第１孔２１とボルト３０との間の隙間の全てをシール部材で埋める方策、及びボルト３０とベースプレート２０とを溶接する方策などが考えられる。しかし、隙間をシール部材で埋める方策の場合、工期が長期化する可能性がある。ボルト３０とベースプレート２０とを溶接する方策の場合、ボルト３０の材質又はベースプレート２０の材質によっては溶接が困難となる可能性がある。本実施形態によれば、既設のボルト３０の材質又は既設のベースプレート２０の材質を考慮することなく、複数のシム４０を隙間に挿入するだけで設備１００の耐震補強を簡単に実施することができる。また、異なる寸法の複数のシム４０を用いることにより、様々な大きさの隙間に対応することができる。

また、本実施形態によれば、ボルト３０は、ボルト３０の中心軸ＡＸと水平面とが直交するように第１孔２１に挿入され、シム４０は、ボルト３０に対してベースプレート２０が水平方向に動かないように、ボルト２０の周囲に複数配置される。これにより、水平方向の地震動が設備１００に作用しても、設備１００及びベースプレート２０が水平方向に動いてしまうことが効果的に抑制される。

また、本実施形態によれば、ナット５０とベースプレート２０の上面２２との間にワッシャ６０が配置され、座金８０を介してナット５０がワッシャ６０と接続され、ナット５０及び座金８０とシム４０とが離れた状態で、ナット５０の締め付けによりベースプレート２０が床７０に固定される。これにより、ベースプレート２０と床７０とは強固に固定される。座金８０を介してナット５０が複数のシム４０と接続されると、ナット５０を締め付けても、ベースプレート２０と床７０とを十分に固定することができない可能性がある。座金８０を介してナット５０とワッシャ６０とが接続され、ナット５０及び座金８０とシム４０とが離れた状態で、ナット５０が締め付けられることにより、ベースプレート２０は床７０に強固に固定される。

なお、上述の実施形態において、座金８０が省略されてもよい。また、ナット５０と座金８０が一体化されてもよい。すなわち、座金８０がナット５０の一部とみなされてもよい。

１…原子力発電プラント、２…原子炉建屋、３…原子炉格納容器、４Ａ…一次冷却系、４Ｂ…二次冷却系、５…原子炉、６Ａ…蒸気発生器、６Ｂ…加圧器、７…タービン、７Ｇ…発電機、８…復水器、９…空気冷却器、１０…支持構造、１０Ｊ…支持構造、２０…ベースプレート、２１…第１孔、２２…上面、２３…下面、３０…ボルト、４０…シム、４０Ｇ…シムグループ、４１…挿入部、４２…鍔部、５０…ナット、６０…ワッシャ、７０…床、７２…上面、８０…座金、１００…設備。

Claims (3)

1. 設備を支持するベースプレートに設けられている第１孔及び前記ベースプレートの下面と対向する床に設けられている孔にボルトを挿入する第１工程と、
   前記第１孔の内面と前記ボルトの外面との間に複数のシムを挿入する第２工程と、
   前記ベースプレートの上面から突出する前記ボルトの周囲に配置されたナットを操作して、前記ナットにより前記ベースプレートを前記床に固定する第３工程と、
   を含み、
   前記ナットと前記ベースプレートの上面との間にワッシャが配置され、
   前記ナットと前記ワッシャとが接続され、前記ナットと前記シムとが離れた状態で、前記ベースプレートを床に固定する、
   耐震補強方法。
2. 前記ボルトは、前記ボルトの中心軸と水平面とが直交するように挿入され、
   前記シムは、前記ボルトに対して前記ベースプレートが水平方向に動かないように、前記ボルトの周囲に複数配置される、
   請求項１に記載の耐震補強方法。
3. 前記第２工程は、前記孔の内面と前記ボルトの外面との間に前記シムの挿入部を挿入し、前記挿入部の上端部と接続された前記シムの鍔部を前記ベースプレートの上面に接触させ、
   前記ワッシャは、前記シムの前記鍔部の周囲に配置され、
   前記ワッシャの上面の高さは、前記鍔部の上面の高さよりも高い、
   請求項１又は請求項２に記載の耐震補強方法。

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