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実験室から建物スケールへ：廃羊毛繊維セメント材料を使用したRCインフラのレジリエンス指向評価のためのデジタルツイン手法

From Laboratory to Building Scale: A Digital-Twin Methodology for Resilience-Oriented Assessment of RC Infrastructure Using Waste Wool-Fibre Cementitious Materials (原題)

C. Ruiz-Díaz, Paula Triviño-Tarradas, G. Guerrero-Vacas, Ó. Rodríguez‐Alabanda, Pedro Medina-Triviño, María M. Serrano-Baena

Sustainability📚 査読済 / ジャーナル2026-04-16#その他対象セクター: construction
DOI: 10.3390/su18083942
原典: https://doi.org/10.3390/su18083942

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、廃羊毛繊維を混入したコンクリートを用いたRC構造物と従来のRC構造物を比較するための、OpenBIMベースのデジタルツイン手法を提案する。高層ビルのIFCモデルを用いて、材料使用量、環境影響、循環性指標を自動抽出し、実験室レベルの材料性能を建物スケールの評価に結び付ける。結果、羊毛繊維代替案は、従来のRCと比較して体積エネルギーと炭素排出量の増加はごくわずかであり、ひび割れ制御や靭性などの性能が維持または向上することを示した。

English

This study proposes an OpenBIM-based digital-twin methodology to compare conventional RC structures with those using waste wool fibres in cementitious materials. Using an IFC model of a high-rise building, it automates extraction of structural quantities and assesses material use, environmental impacts, and circularity. The wool-fibre alternative shows negligible increases in embodied energy and carbon emissions while maintaining or improving crack control and toughness, providing a pathway from laboratory innovation to building-scale assessment.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本ではRC構造が一般的であり、建設分野の脱炭素化が進む中、廃棄物利用による環境負荷低減は重要。ただし廃羊毛は国内供給が限られるため、国内外のサプライチェーンを含めた検討が必要となる。

In the global GX context

The methodology links material innovation to building-scale digital assessment, supporting sustainable construction practices globally. It offers a replicable framework for integrating waste materials into RC structures without significant environmental trade-offs, relevant to embodied carbon reduction targets in building codes and green building certifications.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a reproducible digital-twin workflow linking lab-scale material performance to building-level sustainability metrics, useful for future studies on circular construction materials.

🏢実務担当者:Offers a practical BIM-based tool to assess alternative concrete mixes for reduced environmental impact, applicable for engineering firms and construction companies seeking green building solutions.

📄 抄録（日本語訳）

自然および人為的な災害が激化する中、レジリエンス指向の評価枠組みの中で鉄筋コンクリート（RC）インフラの性能を向上させつつ、環境負荷を抑制することは、持続可能な建設にとって重要な課題となっている。この文脈において、本研究は、従来の解決策と、未加工の廃羊ウール繊維をセメント系材料に組み込んだ代替案という、2つの同等なRC構造シナリオを比較するためのOpenBIMベースのデジタルツイン手法を提案する。高層建物のIFCベースモデルを用いて、このワークフローは構造数量の自動抽出と、材料使用量、環境影響、および循環性指標の一貫した建物規模での評価を可能にする。文献からの実験室的証拠は、主要な構造特性と、ひび割れおよびひび割れ後挙動に関連する二次指標に基づく二因子選択戦略を通じて、要素レベルの性能基準に変換される。結果は、羊毛繊維代替案が、従来のRCシナリオと比較して体積エネルギーと炭素排出量の無視できるほどの増加しか引き起こさずに、構造内に相当量の廃羊毛を組み込むことを可能にすることを示している。選択された配合はまた、支配的な力学的および使用性関連因子を維持または改善し、ひび割れ制御、靭性、および修復可能性における潜在的な利点を示している。全体として、この手法は、実験室規模の材料革新と建物規模のデジタル評価を結びつける再現可能な経路を提供し、RC建設におけるより持続可能で性能を意識した意思決定を支援する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

As natural and anthropogenic hazards intensify, improving the performance of reinforced-concrete (RC) infrastructure within a resilience-oriented assessment framework while limiting environmental burdens has become an important challenge for sustainable construction. In this context, this study proposes an OpenBIM-based digital-twin methodology to compare two equivalent RC structural scenarios: a conventional solution and an alternative incorporating unprocessed waste sheep wool fibres into cementitious materials. Using an IFC-based model of a high-rise building, the workflow enables automated extraction of structural quantities and a consistent building-scale assessment of material use, environmental impacts, and circularity indicators. Laboratory evidence from the literature is translated into element-level performance criteria through a dual-factor selection strategy based on key structural properties and secondary indicators related to cracking and post-cracking behaviour. The results show that the wool-fibre alternative enables the incorporation of a relevant amount of waste wool into the structure while causing only negligible increases in embodied energy and carbon emissions relative to the conventional RC scenario. The selected formulations also maintain or improve the governing mechanical and serviceability-related factors, indicating potential benefits in crack control, toughness, and repairability. Overall, this methodology provides a reproducible pathway for linking laboratory-scale material innovation with building-scale digital assessment, supporting more sustainable and performance-aware decision-making in RC construction.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。