設計、施工および荷重性能の3つの側面から、3Dプリント軽量コンクリートアーチ構造の実現可能性研究を行った。アーチ構造の構造と3Dプリント工法の特徴に基づき、精密で迅速なアーチ構造の組立方法を提案した。その基礎の上に5本の3Dプリント軽量アーチ試験体を製作し、試験により2点集中荷重、3点集中荷重および均布荷重の3つの荷重条件と、π形、W形、M形の3種類の断面印刷経路がアーチ構造の荷重性能に与える影響を研究した。また、有限要素法を用いて矢跨比が1/4、1/6および1/8の場合の3Dプリントコンクリートアーチ構造の力学性能を計算解析した。結果は、均布荷重下で試験体各区間の協調変形能力が最も優れ、荷重容量が最も高く、3Dプリントコンクリート材料の圧縮強度の優位性が十分に発揮されることを示した。集中荷重はアーチ試験体の局所的な圧壊を引き起こしやすく、均布荷重と比較して、2点及び3点集中荷重下でのピーク荷重はそれぞれ30.2％および14.2％低下した。M形断面印刷経路を採用した試験体が最も優れた力の伝達効果を示し、単位質量あたりのピーク荷重はπ形及びW形試験体に比べてそれぞれ23.2％及び28.4％向上した。規範で推奨される矢跨比範囲内では、矢跨比が小さくなるにつれて3Dプリントコンクリートアーチ構造の荷重耐力が徐々に低下した。試験した5本の試験体はいずれも良好な荷重性能を有した。

3Dプリントコンクリート;プレハブ構造;アーチ構造;力学性能