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May 22, 2023

「薄いシェル」床は建設中の炭素を削減する可能性がある

英国の研究者は、コンクリートの使用量を削減し、建設業界の二酸化炭素排出量の削減に役立つ可能性のある新しいアーチ型スタイルの床を開発しました。 「薄いシェル」アーチ型床は、

英国の研究者は、コンクリートの使用量を削減し、建設業界の二酸化炭素排出量の削減に役立つ可能性のある新しいアーチ型スタイルの床を開発しました。

この「薄いシェル」アーチ型床は、バース大学、ケンブリッジ大学、ダンディー大学の構造エンジニア、数学者、製造専門家のチームによって開発されました。 従来の平らなスラブ床と比較して、この革新的な構造では、建設に使用するコンクリートの使用量が 75% 削減され、炭素の使用量が 60% 削減されると言われています。

湾曲したアーチ型の構造は、標準的な上げ床パネルで覆われ、水平な表面を作り出しています。 UKRIが資金提供したACORN（コンクリート建設自動化）研究プロジェクトによって作成されたこのアーチ形の床デザインは、コンクリートの「本来の自然特性と強度」を活用していると研究チームは述べた。

ACORNの主任研究者でバース大学建築土木学部の読者でもあるポール・シェパード博士は、次のように述べた。英国の総排出量の半分。

「コンクリートは水に次いで世界で最も広く消費されている材料であり、その生産は世界の二酸化炭素排出量の7パーセント以上を占めているため、建設現場がネットゼロへの道を歩み始める最も簡単な方法は、コンクリートの使用量を減らすことです。」

現在、ほとんどの建物の床は固体コンクリートの厚く平らなスラブを使用しており、荷重を支えるためにコンクリートの曲げ強度に依存しています。 コンクリートは曲げによって生じる張力に耐えるのが苦手なので、これらの床には鋼鉄による補強が必要です。 代わりに、ACORN のアプローチは、圧縮に耐えるという得意なことのためにコンクリートを使用することです。

必要な場所にのみ材料を配置し、圧縮時に確実に機能するようにすることで、ACORN のデザインではコンクリートの使用量が少なくなります。 研究者らは、この形状は従来の仮型枠を使用して作るのは非現実的である可能性があると指摘し、そのため、オフサイトの工場設定で使用できる自動適応型型およびロボットコンクリートスプレーシステムも開発した。

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この新しいスタイルの製造に加えて、チームは特定の建物設計に合わせて床を最適化し、それらを生産する自動製造システムを制御するオーダーメイドのソフトウェアを開発しました。

床は別の場所で作られるため、現場まで運んで組み立てる必要もあります。 チームは大きな床を9つの可搬性のある部分に分割し、それらの部分を結合するための接続システムを開発しました。

ACORNチームは、リバーシブルジョイントも組み込んでおり、建物の耐用年数が終わったら床を分解して別の場所で再利用でき、建設における循環経済を促進できると述べた。

このシステムの実用性は、ケンブリッジ大学土木工学部の NRFIS 研究室に実物大の 4.5m×4.5m の薄殻建物を作成することにより、ACORN の業界パートナーに対して実証されたばかりです。

研究チームによると、初期の結果はACORNのアプローチが「大幅な二酸化炭素削減」を実現できることを示唆しており、将来の研究ではプロセスが最適化されることでさらに多くの効果が得られる可能性があるという。 この種の最初のものであるにもかかわらず、それぞれの部品の製作にはわずか 30 分しかかかりませんでした。また、フロア全体の組み立てには 1 週間かかりました。将来の商用バージョンは、専用の産業施設でより迅速に製造される可能性があると研究者は考えています。