3Dプリントコンクリートの家を地震ストレステストシミュレート

October, 7, 2025, Bristl--ブリストル大学(University of Bristol)の科学者たちは、英国最大の振動台を使用して中規模地震の条件を模倣し、3Dプリントされた建物への潜在的な損傷を評価した。

振動台試験では、3Dプリントされたコンクリート構造物の耐震性能を評価する。3Dプリントされたコンクリート構造物は、迅速で弾力性があり、手頃な価格で持続可能な建物をサポートする可能性があるため、建設業界で急速に台頭している技術である。

従来のコンクリート設計には耐震挙動が確立されているが、3Dプリントされたコンクリートには、層状堆積、独自の材料特性、非伝統的な形状などの新しい変数が導入される。そのため、これらの要因が地震荷重下での構造的完全性にどのような影響を与えるかを評価することが重要になる。

プロジェクトリーダーのAnastasios Sextos教授とDr.Faffaele De Risiは、「この実験は、3Dプリントされたユニットの動的応答、特に記録およびシミュレートされた地震イベント下でユニットがどのように機能するかを取り巻く知識のギャップを埋めることを目的としている。そうすることで、チームはこの工法に特有の長所、短所、故障メカニズムを特定することを目指している」と説明している。

この成果は、地震活動地域における3Dプリントコンクリートに合わせた安全基準や設計ガイドラインの開発に貢献する。

実験は、50トンの重量を保持し、実際の地震を代表する地震動をシミュレートできるハイエンドの振動台を使用して実施された。

準実物大3Dプリントコンクリートユニットは、ロボット積層造形プロセスを使用して作成され、制御された材料の堆積と形状を保証し、加速度計、変位センサ、その他のゲージを使用して、一連の包括的な動的応答データを取得する。

その後、ユニットは、低強度の振動から始まり、より強く、潜在的に損傷を与える可能性のある入力へと、一連の強度が増す地震動記録にさらされた。各テストシーケンスは注意深く監視および記録され、亀裂、変位、潜在的な故障点などのユニットの動作をリアルタイムで評価できるようになった。収集されたデータは、3Dプリントされたユニットの構造的弾力性を評価し、性能を従来の工法と比較し、地震挙動を予測する計算モデルを検証するために使用される。

Dr.De Risiは、次のように付け加えている。「この研究から得られた洞察は、層の接着戦略や補強の統合など、耐震性能を最適化する設計パラメータを特定するのに役立つ。最終的には、3Dプリントされたコンクリートが耐震用途の現在の安全基準を満たすことができるかどうかを検証し、積層造形技術を含む建築基準法を開発するための基盤を提供したいと考えている。これらの発見は、耐震構造の将来を探求するエンジニア、建築家、政策立案者にとって不可欠である」。

この研究のより大きな意味は、3Dプリントされたコンクリート技術を採用することで耐震構造に革命を起こす可能性にある。

実用的なアプリケーションには、特定の耐震要件を満たすカスタマイズされた設計による住宅、緊急避難所、インフラの迅速かつコスト効率の高い建設が含まれる。この研究は、3Dプリンティングを組み込んだ新しい建築基準法やガイドラインの開発にも影響を与える可能性があり、それによって公共の安全を確保しながら、より広範な業界の採用が可能になる。

Dr. De Risiは、「3Dプリントされたコンクリートの耐震性を初めてテストすることで、われわれは建設の未来を探求するだけでなく、より安全でスマートで、より適応性の高い建築環境の形成に貢献している」と結論付けた。