JP7423303B2

JP7423303B2 - コンクリート構造物構築のための判定方法

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Publication number: JP7423303B2
Application number: JP2019234101A
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Inventors: 健介和田
Original assignee: Shimizu Corp
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Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2024-01-29
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Also published as: JP2021102868A

Description

本発明は、コンクリート構造物構築のための判定方法に関する。

一般に、トンネルの外壁やボックスカルバート等のように頂版を有するコンクリート構造物を構築する際には、頂版の概形に合わせて形成された補強材や型枠にコンクリート材料を吹き付ける場合がある。近年では、付加製造装置を用いてコンクリート材料を吹き付ける方法が提案されている。例えば、特許文献１には、所定の方向に間隔をあけて複数の補強材を配置し、複数の補強材に渡って格子状の繋ぎ材を結束し、繋ぎ材に対して少なくとも下方からコンクリート材料を吹き付けて躯体を構築する方法が開示されている。

特開２０１８－１９３７９４号公報

吹付け方式でコンクリート構造物を形成する場合、コンクリート材料を噴射する噴射ノズル（噴射部）の位置、噴射方向及び移動経路等によって、補強材等の吹付け部材の外表面（吹付け面）に吹き付けられるコンクリート材料の量が変わる。特に、複数の吹付け部材が互いに離れて配置されている場合、噴射ノズルの位置、噴射方向及び移動経路等によっては吹付け面においてコンクリート材料が吹き付けられない部分（例えば、複数の吹付け部材同士で向き合う外表面）や、設計段階で予定されていた所定の厚みよりもコンクリート材料の厚みが不足する部分が生じる可能性がある。コンクリート材料が吹き付けられる厚みが不足すると、噴射ノズルの位置を変えて別の位置から何度もコンクリート材料を吹き付ける必要が生じ、施工作業が複雑になる。そのため、コンクリート材料が吹き付けられない部分の有無や、コンクリート材料の厚みの不足等の状況を設計段階で判定可能とする方法が求められていた。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされ、コンクリート構造物の設計段階で、コンクリート材料の吹付けに関する条件について判定可能とするコンクリート構造物構築のための判定方法を提供する。

本発明に係るコンクリート構造物構築の判定方法は、付加製造装置を用いてコンクリート構造物を構築する際に、噴射部の各パラメータの条件を判定する判定方法であって、前記噴射部から噴射するコンクリート材料の噴射条件を設定する制御部を有し、前記制御部は、前記コンクリート構造物のコンクリート材料を吹付け可能に構成された前記噴射部から噴射される前記コンクリート材料の進路と吹付け面との交点の位置を算出する演算部と、前記交点に関する情報に基づいて、前記コンクリート材料の吹付けに関する条件について判定する判定部と、を備え、前記演算部において前記交点の位置を算出する際に、交点形成パラメータとして、前記噴射部の初期位置と、時刻と、所定の方向における前記噴射部の移動間隔と、前記噴射部から噴射される前記コンクリート材料の拡散方向における中心線の向きと、前記噴射部から噴射される前記コンクリート材料の拡散角度と、が設定され、前記判定部において、前記吹付け面に堆積する前記コンクリート材料の厚みが所定の範囲内であるか否かについて判定し、前記吹付け面に堆積する前記コンクリート材料の厚みが所定の範囲外であると判定した場合は、前記吹付け面に堆積する前記コンクリート材料の厚みが所定の範囲内であると判定されるまで前記交点形成パラメータのうち少なくとも１つを変更する。

上述のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、実際にコンクリート材料の吹付けを行なくても、コンクリート材料の進路と吹付け面との交点が形成される位置を数値計算等によって算出し、交点に関する情報に基づいて、コンクリート材料の吹付けの可否等の種々の条件を判定できる。
また、噴射部が付加製造措置の噴射ノズルであり、付加製造装置に設けられている場合、床や天井、頂版等の水平な吹付け面のみならず、鉛直方向の壁面や水平面に交差する傾斜面をなす吹付け面についてコンクリート材料の進路との交点が形成される位置を算出できる。即ち、任意の方向及び形状の吹付け面を対象としてコンクリート材料の吹付けの可否等の種々の条件について判定できる。
さらに、始めに設定した交点形成パラメータに従って仮想的にコンクリート材料を噴射部から噴射した場合の吹付け面におけるコンクリート材料の厚みや吹付け具合が所定の範囲内又は条件を満たすかを判定できる。また、吹付け面におけるコンクリート材料の厚みや吹付け具合が所定の範囲内であるか否か、又は所定の条件を満たすか否かの初めの判定結果を受けて、コンクリート材料の厚みや吹付け具合が所定の範囲内となるように、或いは条件を満たすように、コンクリート構造物の設計段階で、交点形成パラメータを修正し、吹付け面に所望の条件でコンクリート材料を吹き付け可能な噴射部の向きや移動経路を割り出すことができる。

本発明に係るコンクリート構造物構築の判定方法では、前記コンクリート材料は前記噴射部の所定の中心位置から放射状に噴射され、前記進路は前記所定の中心位置から互いに所定の角度をなす複数の直線進路を含んでもよい。

上述のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、例えば複数の直線進路と吹付け面との交点の重なり度合い等の複合的な情報を取得できる。

本発明に係るコンクリート構造物構築の判定方法では、前記コンクリート構造物は、コンクリート本体と、前記コンクリート本体に埋設される補強部材及び定着部材の少なくとも何れか一方と、を備え、前記吹付け面は、前記補強部材及び定着部材の少なくとも何れか一方の外表面を含んでもよい。

上述のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、補強部材や定着部材の外表面を吹付け面としてコンクリート材料の進路との交点が形成される位置を算出し、補強部材や定着部材の外表面にコンクリート材料が吹き付けられない部分の有無等を含む種々の条件について判定できる。

本発明によれば、コンクリート構造物の設計段階で、コンクリート材料の吹付けに関する条件について判定できる。

本発明の第１実施形態のコンクリート構造物の側面図である。図１に示すコンクリート構造物の断面図であり、図１に示すＺ－Ｚ線で矢視した断面図である。図１に示すコンクリート構造物構築の判定方法を説明するための上面図である。図１に示すコンクリート構造物構築の判定方法を説明するための別の上面図である。

以下、本発明に係るコンクリート構造物構築の判定方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

［コンクリート構造物の構成の一例］
図１及び図２に示すように、コンクリート構造物１５は、コンクリート本体２１と、補強部材３０と、定着部材４０と、を備える。コンクリート構造物１５は、不図示の土木構造物、建築物等に用いられる柱状体であり、例えば地面や基礎の表面等の施工面９に対して略垂直なＤ１方向に沿って延びている。コンクリート構造物１５は、略角柱状に形成されている。

コンクリート本体２１は、付加製造装置の噴射ノズル（噴射部）６０２（図３及び図４参照）から噴射されたコンクリート材料７００が吹付け面等に吹き付けられて堆積した後に硬化したものである。コンクリート材料７００の材料には、例えば水硬性混合物が用いられる。コンクリート材料７００は、例えばセメントペースト、モルタル、コンクリート等の種々のセメント系材料と、ジオポリマー組成物等を含んでいるが、噴射ノズル６０２から噴射可能であれば特に限定されない。

補強部材３０は、コンクリート本体２１の内部に埋まっており、コンクリート本体２１の芯材の役割を担っている。補強部材３０は、例えば複数の鉄筋で形成され、複数の主筋３３と、複数の帯筋３４と、を備える。複数の主筋３３の各々の下部は、施工面９を有する基礎８に埋まっている。複数の主筋３３の各々の上部は、Ｄ１方向に沿って施工面９よりも上方に延びている。

Ｄ１方向に沿って平面視すると、図２に示すように、複数の主筋３３は、互いに所定の間隔をあけて、コンクリート構造物１５の輪郭よりも内側に、且つコンクリート構造物１５の輪郭に沿って配置されている。以下、Ｄ１方向に沿って見る場合を単に「平面視」と記載し、Ｄ１方向に直交する例えばＤ２方向やＤ３方向から見る場合等を単に「側面視」と記載する場合がある。

複数の帯筋３４の各々は、Ｄ１方向の互いに異なる位置で、複数の主筋３３に接し、且平面視で複数の主筋３３を囲んで束ねるように配置されている。複数の帯筋３４は、Ｄ１方向において互いに所定の間隔をあけて配置されている。

定着部材４０は、少なくとも補強部材３０とは異なる位置に配置され、例えば平面視で複数の主筋３３及び帯筋３４で囲まれた領域内に配置されている。定着部材４０は、Ｄ２方向に沿って一直線上に延びており、さらにＤ１方向に沿って施工面９よりも上方に延びている。定着部材４０が自立して施工面９に立つのが困難である場合は、不図示の拘束部材等で主筋３３又は帯筋３４に支持されていてもよい。定着部材４０は、例えば板状に形成された木製型枠である。

［コンクリート構造物構築の判定方法］
本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、上述のコンクリート構造物１５を実際に施工する前であっても、コンクリート材料７００を吹付け可能に構成された噴射ノズル６０２から仮想的に噴射されたコンクリート材料７００が吹付け面１６０（図４参照）に吹き付けられる様子をシミュレートできる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法において、噴射ノズル６０２は、コンクリート構造物１５のコンクリート材料７００を吹付け可能に構成され、不図示の付加製造装置に設けられている。噴射ノズル６０２は、軸部６０６と、軸部６０６の先端に設けられた噴射部６０７と、を有する。軸部６０６の軸線方向に沿うＤ４方向において、噴射部６０７に対して軸部６０６に接続されている側とは反対側に、噴射面６０４が設けられている。図示していないが、軸線方向Ｄ４に沿って正面視すると、噴射面６０４には、互いに略等間隔に離れた複数の噴射孔（図示略）が形成されている。

コンクリート材料７００は、噴射ノズル６０２の噴射源点（所定の中心位置）６１０を中心として、放射状に拡がり、噴射面６０４から噴射される。噴射源点６１０を中心とする周方向（以下、単に「周方向」という場合がある）において、コンクリート材料７００が拡散される角度を拡散角度θ１とする。実際にコンクリート構造物１５の施工時において噴射ノズル６０２からコンクリート材料７００が噴射される場合は、コンクリート材料７００が前述の噴射孔の各々から進行方向に対して所定の幅寸法を有する。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、コンクリート材料７００の進路６３０を、噴射源点６１０から線で表す。進路６３０は、進行方向に対して所定の幅を有して噴射孔の各々から噴射されるコンクリート材料７００の中心線（即ち、軸線）を意味する。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、コンクリート材料７００が拡散角度θ１で拡散されること、及び、噴射面６０４に複数の噴射孔が形成されていることをふまえ、Ｄ４方向に沿う進路６３０－Ｃと、その進路６３０－Ｃに対して周方向で個別の角度をなす複数の進路６３０－Ｄと、を扱う。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、噴射孔から噴射されたコンクリート材料７００は、最初の吹付け面１６０や何らかの障害物等に当たるまで直進し、重力等の外力の影響は受けないものと想定する。即ち、進路６３０－Ｃ、６３０－Ｄは、直線経路である。以下では、複数の進路６３０－Ｃ、６３０－Ｄについて共通する内容について説明するとき、進路６３０－Ｃ、６３０－Ｄをまとめて、直線進路６３０と記載する。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、複数の進路６３０－Ｄのうち、周方向において進路６３０－Ｃから最も離れている進路６３０－Ｄを、１番目の直線進路６４０－１とし、周方向で隣り合う進路６３０を周方向に沿って順番に直線進路６４０－２、・・・、６４０－Ｍとする。Ｍは、２以上の任意の自然数である。直線進路６４０－（ｍ－１）と直線進路６４０－ｍとが周方向でなす角度は、一定で、θ２とする。ｍは、２からＭまでの何れかの自然数である。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、噴射ノズル６０２から噴射されたコンクリート材料７００の直線進路６３０－１、・・・、６３０－Ｍの各々と吹付け面１６０との交点が形成される位置を算出し、交点に関する情報に基づいて、コンクリート材料７００の吹付けに関する条件について判定する。この後、交点の位置を算出する手順、及びコンクリート材料Ａの吹付けに関する種々の条件について説明する。以下では、複数の直線進路６４０－１、・・・、６４０－Ｍについて共通する内容について説明するとき、又は複数の直線進路６４０－１、・・・、６４０－Ｍについてまとめて説明するときには、これらの直線進路６４０－１、・・・、６４０－Ｍをまとめて、直線進路６４０と記載する。

例えば、図４に示すように、定着部材４０の外表面４６及び補強部材３０の外表面３６を吹付け面１６０とする。吹付け作動前の噴射ノズル６０２の軸部６０６の軸線は、Ｄ３方向又はＤ４方向に平行な状態で、Ｄ２方向において初期位置Ｐ１にあるものとする。噴射源点６１０は、Ｄ２方向において初期位置Ｐ１にあると共に、定着部材４０の外表面４６からＤ３方向に距離Ｌ２離れた位置にある。初期位置Ｐ１において、角度θ２に基づき直線進路６４０－１～Ｍの位置を求める。

噴射ノズル６０２が初期位置Ｐ１にあるときの直線進路６４０－ｍを１つの関数（＊１）として表すと、ｙ＝－ｔａｎγ・ｘと表される。ｙは、Ｄ２方向において噴射ノズル６０２の噴射源点６１０と重なる位置を０としたときに、噴射源点６１０からＤ２方向に進んだ距離を表し、Ｄ２方向を正の方向とする。ｘは、Ｄ４方向において噴射源点６１０と重なる位置を０としたときに、噴射源点６１０からＤ４方向に進んだ距離を表す。γは、直線進路６４０－ｍが周方向において直線経路６４０－｛（Ｍ－１）／２＋１｝、即ちＤ４方向に対してなす角度である。例えば、関数（＊１）を用いると、直線進路６４０－１は、ｙ＝－ｔａｎ｛θ２×［（Ｍ－１）／２］｝・ｘと表される。

ここで、噴射ノズル６０２が初期位置Ｐ１にあるときの直線進路６４０－１、・・・、６４０－Ｍと定着部材４０の外表面４６又は補強部材３０の外表面３６との交点を交点６６０－１＜Ｐ１＞、・・・、６６０－Ｍ＜Ｐ１＞と表す。

ここで、Ｄ４方向における噴射源点６１０と定着部材４０の外表面４６との距離を、Ｌ２とする。関数（＊１）において、ｘ＝Ｌ２とすると、ｙ１＜Ｐ１＞＝±ｔａｎ｛θ２×［（Ｍ－１）／２］｝・Ｌ２と表される。関数中の符号は、番号ｍに応じて適宜決められる。ｙ１＜Ｐ１＞は、Ｄ２方向において交点６６０－１＜Ｐ１＞と交点６６０－｛（Ｍ－１）／２＋１｝＜Ｐ１＞との距離である。関数（＊１）を用いることによって、初期位置Ｐ１における直線経路６４０－１、・・・、６４０－Ｍを定量的に求める、或いはシミュレーションとグラフィックソフトとの組み合わせ等で直線経路６４０－１、・・・、６４０－Ｍを画像化することができる。また、関数（＊１）を用いることによって、噴射源点６１０及び交点６６０－｛（Ｍ－１）／２＋１｝＜Ｐ１＞を基準としたときの交点６６０－１＜Ｐ１＞、・・・、６６０－Ｍ＜Ｐ１＞が形成される位置を求めることができる。

次に、噴射ノズル６０２は、初期位置Ｐ１からＤ２方向に距離Ｇ離れた位置Ｐ２に移動し、コンクリート材料７００を仮想的にＤ４方向に噴射する。即ち、Ｄ２方向において、初期位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離は、Ｇである。噴射ノズル６０２が位置Ｐ２にあるときの直線進路６４０－ｍを１つの関数（＊２）として表すと、ｙ＝－ｔａｎγ・ｘ＋Ｇと表される。関数（＊１）と同様に、関数（＊２）を用いることによって、噴射源点６１０及び交点６６０－｛（Ｍ－１）／２＋１｝＜Ｐ１＞を基準としたときの交点６６０－１＜Ｐ２＞、・・・、６６０－Ｍ＜Ｐ２＞が形成される位置を求めることができる。

続いて、噴射ノズル６０２は、位置Ｐ２からＤ２方向に距離Ｇ離れた位置Ｐ３に移動し、コンクリート材料７００をＤ４方向に向かって仮想的に噴射する。その後、位置Ｐ３からＤ２方向にさらに距離Ｇ離れた位置Ｐ４に移動し、コンクリート材料７００をＤ４方向に向かって仮想的に噴射する。噴射ノズル６０２が位置Ｐ３にあるときの直線進路６４０－ｍを１つの関数（＊３）として表すと、ｙ＝－ｔａｎγ・ｘ＋２Ｇと表される。噴射ノズル６０２が位置Ｐ４にあるときの直線進路６４０－ｍを１つの関数（＊４）として表すと、ｙ＝－ｔａｎγ・ｘ＋３Ｇと表される。

上述の関数（＊１）～（＊４）を用いると、初期位置Ｐ１及び移動した位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の各々の位置に噴射ノズル６０２があるときの交点６６０－１＜Ｐ１＞から交点６６０－Ｍ＜Ｐ１＞、交点６６０－１＜Ｐ２＞、・・・、交点６６０－Ｍ＜Ｐ４＞の相対位置を算出できる。以下、交点６６０－１＜Ｐ１＞、・・・、６６０－Ｍ＜Ｐ４＞についてまとめて説明するときには、これらの交点をまとめて、交点６６０と記載する。

図４に例示した噴射ノズル６０２、補強部材３０の主筋３３、定着部材４０の相対位置関係では、噴射ノズル６０２が位置Ｐ３にあるときの直線進路６４０－２～６４０－８は、定着部材４０の外表面４６に向かう前に補強部材３０の外表面３６と交差する。そのため、直線進路６４０－３～６４０－７は、定着部材４０の外表面４６とは交差しない。補強部材３０の外表面３６には、交点６６０－３＜Ｐ３＞、・・・、６６０－８＜Ｐ３＞が形成される。つまり、噴射ノズル６０２から噴射されたコンクリート材料７００の直線進路（進路）６４０と吹付け面１６０との交点６６０の位置を算出できる。

次いで、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、上述のように算出した交点６６０に関する情報に基づいて、コンクリート材料７００が吹付け面１６０に吹き付けられるときの種々の条件等について判定する。

例えば、交点６６０に関する情報として、吹付け面１６０で交点６６０が１つも形成されない領域が存在するか否かを確認する。図４に示すように、補強部材３０の外表面３６のうち、交点６６０－３＜Ｐ３＞、・・・、６６０－８＜Ｐ３＞が形成されている領域３７以外の領域３８には、交点６６０が１つも形成されない。つまり、外表面３６の領域３８には、コンクリート材料７００が吹き付けられない。判定の条件を、吹付け面１６０上にコンクリート材料７００が吹き付けられない部分の有無とすると、図４に例示した噴射ノズル６０２、補強部材３０の主筋３３、定着部材４０の相対位置関係と、噴射ノズル６０２の噴射時及び移動時の各条件では、外表面３６（即ち、吹付け面１６０）の領域３８が生じることで、コンクリート材料７００が吹き付けられない部分があると判定可能になる。

別の例としては、交点６６０に関する情報を、吹付け面１６０における交点６６０の密度に基づくコンクリート材料７００の堆積分布とし、コンクリート材料７００の堆積分布を求める。図４に示すように、定着部材４０の外表面４６では、交点６６０－１＜Ｐ１＞～６６０－５＜Ｐ１＞は、単独で形成されている。また、定着部材４０の外表面４６では、交点６６０－６＜Ｐ１＞と交点６６０－１＜Ｐ２＞とが互いに略重なり、交点６６０－７＜Ｐ１＞と交点６６０－２＜Ｐ２＞とが互いに略重なっている。また、定着部材４０の外表面４６では、交点６６０－１１＜Ｐ１＞、交点６６０－６＜Ｐ２＞及び交点６６０－１＜Ｐ３＞が互いに略重なっている。つまり、定着部材４０の外表面４６では、Ｄ２方向において交点６６０の重なり数（密度）が、角度θ２や距離Ｇに応じて、相対値にして最小１から最大３まで規則性なく変化する。交点６６０は、外表面３６上や外表面４６上で離散的に形成される。しかしながら、吹付けられたコンクリート材料７００が外表面３６や外表面４６に当たって各外表面に沿った方向に拡がること等も考慮すると、各外表面で離散的に形成された交点の重なり数をマッピングし、交点６６０が形成される離散的位置同士を重なり数に応じて連続的につなぎ合わせるように近似曲線を形成することができる。この近似曲線によって、外表面３６や外表面４６を含む吹付け面１６０におけるコンクリート材料７００の堆積分布を推測できると考えられる。

判定の条件を、吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であるか否かということに設定する。図４に例示したように、外表面４６では、交点６６０－Ｍ＜Ｐ１＞、交点６６０－１２＜Ｐ２＞及び交点６６０－２＜Ｐ４＞が互いに略重なっているので、所定の範囲が３回分のコンクリート材料７００の噴射に相当する厚みを中心として誤差範囲を許容する範囲に設定されていれば、この位置ではコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であると推測できる。しかしながら、交点６６０－Ｍ＜Ｐ１＞、交点６６０－１２＜Ｐ２＞及び交点６６０－２＜Ｐ４＞が互いに略重なっている位置からＤ２方向に進んで隣り合う位置では、噴射ノズル６０２が位置Ｐ２、Ｐ３にあるときの直線進路６４０が補強部材３０の主筋３３に当たるため、交点６６０－３＜Ｐ４＞が単独で形成されている。交点６６０－３＜Ｐ４＞が単独で形成されている位置では、吹付けられるコンクリート材料７００の厚みが１回分のコンクリート材料７００の噴射に相当する厚みに近くなり、前述の所定の範囲内ではないと推測できる。つまり、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、吹付け面１６０において交点６６０の重なり数や重なりの度合いが算出される。そこで、所定の範囲のコンクリート材料７００の厚みが何回分のコンクリート材料７００の噴射に相当する厚みであるのかということと、交点６６０の重なり数や重なりの度合いとの関係から、吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であるか否かを容易に判定できる。

また、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、交点６６０が形成される位置は、噴射ノズル６０２の初期位置Ｐ１と、Ｄ２方向（所定の方向）における噴射ノズル６０２が移動する間隔（移動間隔）Ｇと、噴射ノズル６０２から噴射されるコンクリート材料７００の拡散方向における中心線の向きがＤ４方向であって補強部材３０の外表面３６と交差すると共に定着部材４０の外表面４６に略直交することと、前記噴射部から噴射される前記コンクリートの拡散角度θ１及び角度θ２に基づいて算出できる。噴射ノズル６０２が初期位置Ｐ１にあって作動開始したタイミングを時刻ｔ＝ｔ_１として、１回分（即ち、一定時間中）のコンクリート材料７００の噴射後、時刻ｔ＝ｔ_２で噴射ノズル６０２が位置Ｐ２に移動する。同様に、噴射ノズル６０２は、１回分のコンクリート材料７００の噴射を行う度に、時刻ｔ＝ｔ_３、ｔ＝ｔ_４のそれぞれでＤ２方向に沿って位置Ｐ３、Ｐ４に移動する。

上述をふまえ、Ｄ２方向における初期位置Ｐ１、時刻ｔ、間隔Ｇ、噴射ノズル６０２の軸部６０６の向き、即ち噴射ノズル６０２から噴射されるコンクリート材料７００の拡散方向における中心線の向き、拡散角度θ１及び角度θ２を交点形成パラメータとすることができる。また、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法における判定の条件を、前述の例と同様に、吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であるか否かということに設定する。その場合、前述のように例えば、交点６６０－３＜Ｐ４＞が単独で形成されている位置では、吹付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内ではなく、所定の範囲外であると判定される。その場合、噴射ノズル６０２が位置Ｐ４で１回分のコンクリート材料７００の噴射を行った後に、時刻ｔ＝ｔ_５にて、噴射源点６１０を中心として噴射部６０７がＤ２方向において位置Ｐ３に近づくように噴射ノズル６０２全体を回転させ、１回分もしくは２回分のコンクリート材料７００の噴射を行い、交点６６０が形成される位置を算出し、算出した結果を位置Ｐ１～Ｐ４について得られている交点６６０に関する結果に追加してもよい。その後、吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であるか否かということを再度判定する。吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であると判定されるまで交点形成パラメータのうち少なくとも１つを変更できる。

以上説明した本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート構造物１５のコンクリート材料７００を吹付け可能に構成された噴射ノズル６０２から噴射されたコンクリート材料７００の進路６３０と吹付け面１６０との交点６６０の位置を算出し、交点６６０に関する情報に基づいて、コンクリート材料７００の吹付けに関する条件について判定する。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、実際にコンクリート材料７００の吹付けを行なくても、交点６６０が形成される位置を数値計算等によって算出し、吹付け面１６０における交点６６０の形成数や重なり度合い等の交点６６０に関する情報に基づいて、コンクリート材料７００の吹付けの可否等の種々の条件を判定できる。即ち、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート構造物１５の設計段階で、コンクリート材料７００の吹付けに関する条件について判定できる。なお、コンクリート構造物１５の設計段階での判定結果を受けてコンクリート材料７００を実際に吹付け面１６０に吹き付けた後の評価結果を、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法における交点６６０の算出手順に反映させ、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定の精度を高めることもできる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート材料７００は噴射ノズル６０２の噴射源点６１０から放射状に噴射され、進路６３０は噴射源点６１０から互いに角度θ２をなす複数の直線進路６４０を含む。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、例えば噴射ノズル６０２がＤ２方向に沿って所定のタイミングで移動することを想定し、複数の直線進路６４０と吹付け面１６０との交点６６０の重なり度合い等の複合的な情報を取得できる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、噴射ノズル６０２は付加製造装置に設けられている。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、噴射ノズル６０２が付加製造装置に設けられている場合、水平な吹付け面のみならず、補強部材３０や定着部材４０のように略鉛直方向の壁面を構成する吹付け面１６０についてコンクリート材料７００の進路６３０との交点６６０が形成される位置を算出できる。即ち、噴射ノズル６０２の軸部６０６の軸線方向を変えればコンクリート材料７００の吹付けが可能な任意の方向及び形状の吹付け面を対象としてコンクリート材料７００の吹付けの可否等の種々の条件について判定できる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート構造物１５は、コンクリート本体２１と、コンクリート本体２１に埋設された補強部材３０及び定着部材４０を備える。吹付け面１６０は、補強部材３０の外表面３６及び定着部材４０の外表面４６を含む。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、補強部材３０の外表面３６及び定着部材４０の外表面４６の各々とコンクリート材料７００の進路６３０との交点６６０が形成される位置を算出し、補強部材３０の外表面３６及び定着部材４０の外表面４６にコンクリート材料７００が吹き付けられない部分の有無等を含む種々の条件について判定できる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、例えば、交点６６０に関する情報として、吹付け面１６０で交点６６０が１つも形成されない領域が存在するか否かを確認し、判定の条件として、吹付け面１６０上にコンクリート材料７００が吹き付けられない部分の有無について判定する。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート構造物１５の設計段階で吹付け面にコンクリート材料が吹き付けられない部分の有無を容易に確認できる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、例えば、交点６６０に関する情報として、吹付け面１６０における交点６６０の重なり数、重なり度合いに基づいてコンクリート材料７００の堆積分布を求める。判定の条件として、吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内であるか否かについて判定する。
本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート構造物１５の設計段階で吹付け面１６０に吹き付けられるコンクリート材料の厚みが所定の範囲内であるか否かを容易に予測できる。

本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、例えば、交点６６０の位置を算出する際に、交点形成パラメータとして、初期位置Ｐ１と、時刻ｔと、間隔Ｇと、噴射ノズル６０２から噴射されるコンクリート材料７００の拡散方向における中心線の向きと、拡散角度θ１及び角度θ２と、を設定する。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法では、吹付け面１６０に堆積するコンクリート材料７００の厚みが所定の範囲外であると判定した場合は、吹付け面１６０に堆積するコンクリート材料７００の厚みが吹付け回数等によって決まる所定の範囲内であると判定されるまで交点形成パラメータのうち少なくとも１つを変更する。本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、始めに設定した交点形成パラメータに従って仮想的にコンクリート材料７００を噴射ノズル６０２から噴射した場合の吹付け面１６０におけるコンクリート材料の厚みや堆積分布に関する判定結果を受けて、コンクリート材料７００の厚みが所定の範囲内になり、コンクリート材料７００の堆積分布が所定の条件を満たすように、コンクリート構造物１５の設計段階で、交点形成パラメータを修正できる。また、本実施形態のコンクリート構造物構築の判定方法によれば、吹付け面１６０に所望の条件でコンクリート材料７００を吹き付け可能な噴射ノズル６０２の向きや移動経路を求めることができる。

以上、本発明に係る実施形態について詳述したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、本発明の種々の変更が可能である。

例えば、本発明に係るコンクリート構造物構築の判定方法では、判定の条件として上述の実施形態で説明した条件以外にも設定できる。

上述のコンクリート構造物構築の判定方法では、噴射ノズル６０２から噴射されたコンクリート材料７００の進路６３０は複数の直線進路６４０を含むが、進路６３０は任意の法則に沿って進行する非直線状であってもよく、曲線状であってもよい。非直線状の進路や曲線状の進路についても、前述の法則性に従ってシミュレーションし、これらの進路と吹付け面１６０との交点６６０を求めることができ、コンクリート構造物１５の設計段階で、コンクリート材料７００の吹付けに関する条件について判定できる。

上述のコンクリート構造物構築の判定方法では、コンクリート構造物１５は補強部材３０及び定着部材４０を備えるが、構築対象のコンクリート構造物は補強部材及び定着部材の少なくとも一方のみを備えてもよく、補強部材及び定着部材以外にコンクリート本体に埋まる部材を備えてもよい。本発明によれば、コンクリート材料の進路と任意の吹付け面との交点が形成される位置を算出できる。

上述のコンクリート構造物構築の判定方法では、交点形成パラメータとして、初期位置Ｐ１、時刻ｔ、間隔Ｇ、噴射ノズル６０２から噴射されるコンクリート材料７００の拡散方向における中心線の向き、拡散角度θ１及び角度θ２を挙げたが、これら以外のパラメータを設定してもよい。言い換えると、本発明に係るコンクリート構造物構築の判定方法によれば、コンクリート材料７００の吹付けに関するパラメータを交点形成パラメータとして自由に設定し、交点形成パラメータと交点が形成される位置及び判定する条件との関係を調べることができる。

１５コンクリート構造物
３０補強部材
４０定着部材
１６０吹付け面
６０２噴射ノズル（噴射部）
６３０進路
６４０直線進路
７００コンクリート材料
Ｇ間隔（移動間隔）
Ｐ１初期位置（位置）
Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４位置

Claims

付加製造装置を用いてコンクリート構造物を構築する際に、噴射部の各パラメータの条件を判定する判定方法であって、
前記噴射部から噴射するコンクリート材料の噴射条件を設定する制御部を有し、
前記制御部は、
前記コンクリート構造物のコンクリート材料を吹付け可能に構成された前記噴射部から噴射される前記コンクリート材料の進路と吹付け面との交点の位置を算出する演算部と、
前記交点に関する情報に基づいて、前記コンクリート材料の吹付けに関する条件について判定する判定部と、を備え、
前記演算部において前記交点の位置を算出する際に、
交点形成パラメータとして、前記噴射部の初期位置と、時刻と、所定の方向における前記噴射部の移動間隔と、前記噴射部から噴射される前記コンクリート材料の拡散方向における中心線の向きと、前記噴射部から噴射される前記コンクリート材料の拡散角度と、が設定され、
前記判定部において、
前記吹付け面に堆積する前記コンクリート材料の厚みが所定の範囲内であるか否かについて判定し、
前記吹付け面に堆積する前記コンクリート材料の厚みが所定の範囲外であると判定した場合は、前記吹付け面に堆積する前記コンクリート材料の厚みが所定の範囲内であると判定されるまで前記交点形成パラメータのうち少なくとも１つを変更する、
コンクリート構造物構築のための判定方法。
前記コンクリート材料は前記噴射部の所定の中心位置から放射状に噴射され、
前記進路は前記所定の中心位置から互いに所定の角度をなす複数の直線進路を含む、
請求項１に記載のコンクリート構造物構築のための判定方法。
前記コンクリート構造物は、
コンクリート本体と、
前記コンクリート本体に埋設される補強部材及び定着部材の少なくとも何れか一方と、
を備え、
前記吹付け面は、前記補強部材及び定着部材の少なくとも何れか一方の外表面を含む、
請求項１または２に記載のコンクリート構造物構築のための判定方法。