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9月上旬に3Dスキャン計測をして点群データを取得したプロジェクトの復元図面があがってきた。その一部を紹介しよう。
3次元計測機器は、FARO Focus Premiumである。
【3Dスキャンの元画像】
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【3D処理した後の、当該部分の画像】
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【3Ｄから2Ｄにした図面】
上記の図面は、アナログ調査による加筆等を加えていない状態の図面。
実測のための高所作業、足場は不要となった。遠隔地への調査員派遣人数が軽減でき、交通費+人件費が低減できた。計測から既存図面復元迄約3週間だった。
建築ストックの再生と活用において、既存図面の復元は避けられない業務だが、もっとも多くの調査員が必要で、かつ汗を一杯かく分野だったが、光が見えてきた。
3Dスキャンは、現状でも充分実務に耐えられることが検証できた。
既存建築物の図面復元を目的に3Dスキャンによる撮影調査を行った。既存建物本体と あとから増築した部分が多くあり、尚且つ アナログで調査するにしても足場が必要だし、高所作業となるために3Dスキャンを採用した。
3Dスキャンによる点群データから3Ｄを復元し、そこから2Ｄの図面(平面図・立面図・断面図)を復元する。それをもとに構造図も作成する予定。
近年3Dスキャンは、著しく普及し始めたと感じる。だれでもかんたんに3Dモデルを作成でき、共有できる安価な機種が出てきた。
ただ既存図面の復元に採用できるレベルの高精度の場合は、どうしても測量で使用するような高性能のスキャナー、専属の撮影者、ハイスペックなPCが必要である。今回は測量並みの点群データ密度を求めた。
狭い室内の改修の現場とか、人がレーザーを使用し測定するような安価な機種も出始めたが、こうした使用用途によっては素早く撮影でき、AIが自動的に3Dモデルを作成してくれるというようなこともできる。ようは点群をどのような利用用途で使用したいかとということにつきる。
既存建築物の劣化状況等を把握する為に、ドローンによる動画撮影調査をした。
使用したドローン(無人航空機)は、DJI Mavic 3 pro
調査場所が名古屋飛行場に近かったので、県営名古屋空港事務所、航空自衛隊 小牧基地、所轄警察署について、それぞれ、ドローンの飛行に関する通報と届出をした。国土交通省については、DIPSでの通報と許可申請済。
建物本体と、あとから増築した部分の取り合いが多くあり、地上からでは確認できない事。確認するにしても高所作業になる事から、今回はドローンによる動画撮影を選択し、発注者の了解を得られた。
撮影されたMP4の動画が1ファイル約3分で平均3.5GB。合計23ファイル撮影され約70分弱。容量は73GＢ。
全て見直したら 屋根の劣化状態や屋根の取り合い等地上からでは解らなかった事も判り、ドローン撮影は有用だった。
調査用のデジカメ達
上左:CASIO、上右:CANON
中左:NIKON、中右:SONY、右:GOPRO10
下2台:FUJIFILM
デジカメは守秘義務の徹底の意味もあり、画像の外部流出防止とアスペクト比の統一、画像サイズを統一するために、協力してもらう調査員にもこれらのデジカメを貸与している。
ひとつの報告書のなかでアスペクト比とかが統一されていない画像は見苦しい。
現在使用中なのは、この国産の6台。それぞれスペアの充電池を複数所有、メモリは32Mカードにしている。
ほとんど中古というか売れ残っていた商品で、確か現在国産カメラメーカーで製造を継続しているのはSONYだけかと。また製造を復活して欲しい。
中国産の安いデジカメも売っているが、接写のピントが甘いらしい。エレベーターの点検証とか消火器とか各種設備機器の製造年月日ラベルとか撮影するので、安ければ良いというわけでもない。
１回の調査で１０００枚/台ぐらい撮影することもあるのでデジカメの消耗は激しい。
GOPRO10は、建物全体とか屋根等の高所を動画撮影したものを静止画にして報告書類に利用することもある。後で調査対象の連続的な状態を確認するのに役立っている。
デジカメ達に感謝して 手入れをする。
【画像は参考例】
真夏の調査は、熱中症対策がかかせない。
兵隊・士官・司令官とその時々で位置を切り替えるが、
やっぱり現場は面白い。
この夏、職人さんたちが着ている「空調服」を用意した。
腰のあたりに換気扇をつけるタイプの半袖の作業着
妻に、ペアルックにしようと言ったら断られた。
彼女はベストタイプのものを選択した。
中々快適である。
バッテリーが3時間ぐらいしか持たないので、
スペアバッテリーが必要かもしれない。
外目には、服が膨れ上がってハイパーおデブさんになる。
ボッシュの電動工具・総合カタログ202１を貰って来た。最近は、こういう生産に直接関わるパンフレットやカタログを見るのが楽しい。
レーザー距離計・電動ドリル・オートレベル・下地探査機等 いつのまにか調査用の機器が揃ってきた。たぶんちょっとしたDIYもできる道具達。
とにかくボッシュの電動工具。沢山種類があって悩む。販売員に聞いても要領を得ないし。工具を実際に使っている職人さんに色々聞くんだが、お店にもそういうコンシェルジュを配置してもらいたいものだ。
その昔 東急ハンズには、分野ごとのスペシャルリストのような詳しい販売員がいて感心したし、品ぞろえもオタクぼっかったが、今は特徴が無くなった。
鉄筋探査は、コンクリート構造物の鉄筋の配筋状態・かぶり厚などの調査を、構造物を破壊せずに行います。施工管理状態の品質確認や改修工事・耐震補強工事などの際に鉄筋切断や埋設物の損傷事故を防ぐために事前調査として使用されます。
測定原理としては「電磁誘導法」と「電磁波レーダー法」によるものが主流です。
既存住宅状況調査技術者 講習テキスト等でもさらっと紹介されていますが、RC造やS造等の特殊建築物の調査の場合は、もう少し詳しく特徴を把握しておいた方が良いと思います。
「電磁誘導法」とは
試験コイルに交流電流を流してできる磁界内に、試験対象物を配置する試験方法によりコンクリート構造物内の鉄筋位置やかぶり測定ができます。
また、機器の種類によっては鉄筋径の推定も可能です。特徴としては、コンクリートの湿潤状態や品質等による影響を受けないため、かぶりが比較的浅い場所では非常に有効で、浅ければ浅いほうが分解能も良く確実な探査が可能です。
橋梁上部工の鉄筋探査・建築物のかぶり厚検査・コア抜き・耐震補強のアンカーを打つ位置の確認等に適していると言われています。
「電磁波レーダー法」とは
電磁波をアンテナからコンクリート表面に向けて放射することにより、コンクリートと電気的性質の異なる物質である鉄筋や空洞等との境界面で反射され、機器の受信アンテナの受信に到るまでの時間から、反射物体までの距離を知ることができます。
平面的な位置は、機器を移動させることにより、位置情報を得ることができます。
特徴としてはコンクリートの湿潤状態や品質等に影響を受けやすいため、比誘電率をキャリブレートすることで鉄筋かぶり厚の精度を高めることができます。電磁誘導法より精度面は落ちますが、かぶりが厚い場合には有効な手段です。
コンクリート橋脚・大型コンクリート建造物等の耐震補強工事・改修工事のあと施工アンカー工事等に適していると言われています。
以上のように建築物では鉄筋の位置、かぶり深さを非破壊で調査することは可能ですが、鉄筋の太さを確認するのは 一部コンクリートを破壊しないとなりません。
既存の地中梁とかフーチングを丸ごと探査して位置・かぶり深さ・鉄筋径を3Dで結果表示してくれる機械があればなぁ～といつも思っています。
RC造やS造の配筋状態を調査する場合には、高精度の機器がある専門業者に依頼しているのだが、配筋の有無だけを調べたいときはデジタル検知器を使用している。
このデジタル検知器は、壁うらの鉄筋、非鉄金属、通電線、間柱、同縁を探知可能で
最大測定深度:金属:120mm、非鉄金属:80mm、通電線:50mm、木材38㎜なのでまあまあ使える。
上の写真は、ブロック塀の配筋状態を探査している。テープを張っているところが鉄筋が探査できたところ。
上2枚の写真は、軽量鉄骨造の鉄筋ブレースの有無を調べている処
このデジタル検知器は、住宅関係では布基礎の鉄筋の有無などの調査や壁筋違の有無などを調査する時に使われていると聞きますが、特殊建築物の基礎的な調査でも結構使えます。昨今は、簡易的な調査用機器が手頃な価格になってきて助かります。
中国の計測器メーカー品の「超音波厚さ計」
あまり薄いものは測れませんが、安価だったので買ってみました
取説が英語版のみ
息子に訳してもらい操作方法を教えてもらいました
たぶん測定器の価格よりアルバイト代の方が高くつきそう
錆止め塗装を落としカップリング材を塗っているところ
鉄骨埋込柱脚部からコラムの板厚を計測してみました
作業をしているのは、今年21歳になるインターンシップのI君
UT検査でもコラムの板厚は計測できていたので
板厚は、12mmというところでしょうか
以前 鉄骨造の既存建築物調査で鉄骨の材質調査方法について書いたことがあるが、では木造では樹種の特定はどうしているのか、古民家等で限界耐力計算をするときに樹種の特定や木材の強度がどの程度あるのか、どうやって判断しているのかと疑問に思った。
そこで分かったことは、通常は樹種の特定は目視だそうだ。匂いでわかるという人もいたし、適当と言い放す人もいた。木材の割れの比率で強度を低減するという人もいた。ようするにまちまちで 木造病理学と言っても材料強度についてはあまり深く研究されていないようだった。
しかし 世の中には、そういうことを研究する人がいることが分かった。またそういう計測器があるそうだ。
上の写真は、木材試験機ファコップ / FAKOPPというハンガリー製の測定器。一台税込定価842,400円という高価な測定器だ。商品説明書にはこう書いてある。
「打ち込みセンサーに衝撃を与え、発生するエネルギー(応力波)が受信用センサーに到達するまでの時間(μs)を測定します。物質に振動を与えるとその振動(衝撃)は地震の波のように伝達します。 ファコップはその原理を応用した高性能な伝播時間測定器です。 木材の片側から衝撃波を発生させ、反対側の受信センサーに到達するまでの時間から、木材内部の腐食、空洞や密度などの推測が可能です。」とある。
岐阜県の建築アカデミーで1台所有しているそうで、「微小な時間（マイクロ秒）単位を 測る”ストップウォッチ”のイメージ」のような測定器と吉野先生からは教えられた。
「ヤング係数＝伝播速度の２乗÷密度
（Pa） （ｍ/秒） （kg／立米）
という関係があり、柱、梁、桁のヤング係数の 推定に使われています（まだ実験段階？）。
１）パラメーターに密度があるので、密度がわからないと正確に推定できない。
⇒密度を統計学的に扱うことで、この問題点の解決を名古屋大学農学部
の山崎真理子先生らが研究されています。
２）測定値が相当ばらつくたたき方によって、数値がかなり変わるので
たくさんたたくとか、たたき方を一定にするとかの工夫が必要です。」
ということで名古屋大学農学部 の山崎真理子先生が研究されていることが分かった。別ルートでも山崎先生に辿りついたので この分野では山崎先生が権威なのだろう。
古民家をコンバージョンする相談がきており、その時に木材強度の推定をやってみたいと思っている。
先日の既存建物の調査で、コンクリート非破壊検査会社が持つて来たコンクリート内部探査機・鉄筋探査機が優れものだった。
GSSI社 ストラクチャスキャンSIR-EZ XTという機械。
鉄筋コンクリート構造物内の鉄筋・電線管・空洞・ジャンカ・ひび・クラックの位置や深度、かぶり厚を正確に探査可能な一体型電磁波レーダ方式のコンクリート内部探査機器（鉄筋探査機）。
なんと400万円/台するらしい。能力はハンディサーチ型のものとは雲泥の差。
上の写真は見本だが、ダブル配筋で300ピッチ、かぶり厚もかなり正確な数値。
かぶり厚の調査は今までコンクリートを微破壊して確認していたが、躯体を多少なりとも傷つけてしまう問題があった。こういう優れた機器が登場してきて調査費もコストダウンできる。
既存建物の調査の度に、コンクリート非破壊検査や超音波探傷検査の技術者の人達に教えてもらう事が多く、調査は楽しい。
立て続けに調査や調査の下見が続いている。爺さんはちょつとお疲れモード。
焼肉や大蒜を食べたぐらいでは、すぐにエネルギーがチャージされない。
旧耐震のRC建築の簡易調査を依頼されたのだが、まだ購入前ということでコンクリートコアを採取して圧縮強度を調べることが許可されなかった。そこでシュミットハンマーで調査し圧縮強度を推定することにした。
レンタルしたのは、シュミットハンマー(NR型)。
若い設計者に聞いたら使ったことが無いどころか、名前も知らないと言う人がほとんどだった。
慣れないと調査結果にバラツキがでるのだが、私も使うのは5年以上経過している。今 テキストを読みなおしているところ。操作は、多分身体が覚えているだろうが、頭がついていかない。
シュミットハンマー調査の外注先はあるにはあるのだが、なんでも自分でやってしまうのはいいのか悪いのか。
「ターン」という音ともに身体に感じるコンクリートの硬さ。中々忘れがたい感触なのである。
段々身体を使った調査が出来なくなるのだな～と思うと ちょっと悲しいかな・・・。
最近は電気の供給がされていない既存建物の調査が多いので、ヘルメットに装着するLEDヘッドライトランプを新調した。
ヘッドライトとリアライトからなり、単三電池3本の白色LEDのもの。
LEDは、lm・ルーメン(光束)で表記されていて、今回は210lmのものにした。以前は100lmだったのだが屋内作業用としては少し暗かった。今回は屋内用としては丁度良いようにも思う。ルーメンは数値が高いほど良いかというとそうでもなく、要はヘッドライトを使う用途によると思う。
重量が軽い事も選択項目だと思う。
市街地で調査をすることが多いので、入手が容易な乾電池機種を使用することが多い。
ヘルメットに装着するクリップは別売り。
最近整理した特殊建築物を現地調査するときの弊社のスタイルと各自が持つ装備のイラスト。
特殊建築物では、木造住宅等の調査とはまた少し異なる条件が加わる。
まず第一に調査面積が広いし、階数も多い。通電してない、エレベーター使えない、換気悪い等の条件も加わる。
実は、イラストも弊社の裏メニュー。わかりやすいでしょ。
ということで、来週一週間は調査の旅に出かけてきます。
現場でコンクリートの中性化試験をしなければならないので、1%フェノールフタレイン液とスプレー容器を買ってきた。
たまにしか使わないので100ml
通常コア採取した場合は、第三者の試験機関で圧縮試験とセットで依頼するのだが、今回は鉄筋の腐食状況と中性化だけ調べる必要があったので、自分で中性化試験をすることにした。
RC壁を斫って鉄筋を露出させ、かぶり厚さ等を計測した後に、コンクリート粉末等を完全に除去し、スプレーで1%フェノールフタレイン液を噴霧する。
PH8.2～PH10.0のアルカリ側で紅色に変色する。
表面から紅色に変色した部分までの距離を測定し、写真撮影。
今度の調査では、自分で中性化試験をしなけりゃならないところがあると知人に話したら「大田区の町工場の親父みたいだ」と言われた。
まことに光榮なことだ。
左から
墨出し機の受光器
墨出し機～床レベル、たわみの測定に主に使う
傾斜計～デジタルで角度が表示される 目視→傾斜計→高低測量
写真の器具は、現在は必要な時に借りています
左から
ヘッドライト(LED)・・ヘルメット等に取付、手が自由に、中々光量が満足できるものがなく、結局手持ちのライトも併用してしまう。
クラックスケール(カード型)・・コンクリート等のひび割れの太さを計測
レジタル温湿度計・・最近は温湿度が気になって常に計測
レーザー距離計・・天井高、室内内法等 一人で計測
打診棒・・モルタルやコンクリートの浮き、剥離箇所推定
非常用照明点検フック・・非常灯の点検
大和ハウス工業が開発した床下等の狭小空間点検ロボット・moogle(モーグル)
住宅の床下点検を主な用途として開発されたロボット。
暗所、閉所の作業は点検員の負担が大きい。空間が狭く作業効率が悪い。埃や粉塵がある場所での作業は、人体へ悪影響がある。
外部からは作業内容を確認できない。様々な障害物で確認できない箇所がある。最近は床下が少なく、もぐって点検できない。デブにはとっても無理。
ということで幾らするのと聞いたら、1年保証付で200万円。5年保証付で230万円とか。
リースもあるらしいが月5万円ぐらいにはなりそうで、高嶺の花
【写真は大和ハウス工業サイトから】
やっぱり 調査は汗をかかないといけないようだ。
http://www.daiwahouse.co.jp/robot/moogle/index.html
常時携帯している検査道具です
写真左から
これらは、かなり一般的な検査道具です。現在、現場で設備系の簡便な測定も出来る器具等を揃えている途中です。