Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
Строить без простоя
Противоморозные добавки в бетон помогают ему затвердеть при отрицательных температурах воздуха. Эффективность их действия во многом зависит от соблюдения технологии их применения.
Строительство в зимний период имеет ряд особенностей. В значительной степени это касается работ по возведению конструкций зданий из монолитного бетона. Чем ниже температура воздуха, тем медленнее будет происходить отвердевание. При этом присутствующая в материале вода при замерзании превращается в лед и после оттаивания разрушает структуру бетона. Существует несколько способов ускорения затвердения и сохранения прочности материала, которые в своей работе задействуют застройщики.
Без оглядки на сезон
Директор проекта «Северная долина» компании «Главстрой-СПб» Дмитрий Калинин рассказывает, что основные особенности строительства в холодный период связаны с производством «мокрых» процессов, проведением отделочных, монолитных работ. В этом случае помогают проверенные решения, например, прогрев бетона и применение морозостойких сертифицированных добавок. Также современные технологии позволяют без снижения качества работать зимой на кровле. «Кроме того, чтобы выдерживать высокие темпы строительства в зимний период, мы используем мобильные котельные, которые обеспечивают полноценное теплоснабжение строящихся зданий. Они подключаются к внутренним инженерным сетям и отапливают весь корпус, позволяя активно вести отделочные, электротехнические и другие виды работ без оглядки на сезон», – отмечает он.
По словам руководителя НТЦ «Полипласт Северо-Запад» Игоря Коваля, строительные работы в зимний период, как правило, обходятся заметно дороже. Например, в советское время был нормативно установлен повышающий коэффициент 1,2, так что удешевиться в холодный период вряд ли получится. В ряде стран мира зимой бетонные работы не ведут, в том числе и по причине их удорожания. В наших современных условиях главное – определиться, какой метод выдерживания бетона до получения необходимой прочности принимается. От этого будут зависеть виды используемых противоморозных добавок (ПМД) и их необходимое количество.
Соблюдая правила
Специалисты отмечают, что подготовка бетонной смеси в зимний период должна идти со строгим соблюдением всех технологических правил. В частности, и при использовании противоморозных добавок.
Руководитель направления «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Василий Шрамко подчеркивает, что, производя заливку бетона, необходимо не допускать замерзания свежеуложенной смеси в опалубке. По окончании заливки необходимо обеспечить уход за конструкцией до достижения ею минимальной прочности, при которой допускается замораживание (консервация) до наступления положительной температуры окружающей среды и возобновления кинетики набора прочности.
По словам эксперта, замораживание свежеуложенной бетонной смеси без противоморозных добавок крайне негативно сказывается на конечной прочности конструктива, вплоть до полного разрушения бетонного камня. Согласно СП 70.13330.2012 (п. 5.11), бетонирование в зимний период осуществляется способом термоса или ускоренного термоса в комбинации с электротермообработкой. Цель бетонирования данным способом заключается в обеспечении бетонной конструкции не менее 30% от марочной прочности и не менее 20% прочности при условии применения противоморозных добавок с последующим замораживанием конструктива. Согласно ТР 80-98 (п.1.4), бетон, подвергшийся консервации путем замораживания, при наступлении положительной среднесуточной температуры в период 28 суток добирает недостающую прочность.
Сегодня, как поясняет Игорь Коваль, противоморозных добавок, по ГОСТ 26633-2015 ограниченных величиной 5% от массы цемента и позволяющих уверенно твердеть бетону при температуре внутри него ниже –5–7 °С, не существует. «Поэтому большинство таких добавок предназначено исключительно для предотвращения процессов подмораживания смеси до начала ее активного прогрева различными методами: греющие провода, электроды, управляемые «тепляки», «термосы». Подобного рода добавок достаточно много у всех, и дозировки их, как правило, небольшие или умеренные, в пределах 0,5–1,5% от массы цемента по товарным продуктам. В связи с этим применение противоморозных добавок должно быть связано с ожидаемыми значениями: температурой окружающей среды и методом прогрева конструкции. В отдельных случаях возможно производство бетонных работ без их применения вообще», – отмечает эксперт.
Мнение
Игорь Коваль, руководитель НТЦ «Полипласт Северо-Запад»:
– Среди добавок от «Полипласт Северо-Запад» рекомендуем комплексные «Криопласт ПК» в премиум-сегменте, «Криопласт Альфа» в сегменте бюджетных добавок и неплохую линейку чистых антифризов «Криопласт 30», «Полипласт Норд», совместимых со всеми видами пластификаторов. Следует также отметить, что наша компания принципиально заботится о клиентах и не использует в ПМД приводящие к коррозии арматуры в бетоне, хотя и весьма дешевые, противоморозные добавки на основе хлоридов кальция и натрия.
Антон Ружило, федеральный технический специалист направления «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– Бетонирование в зимний период – достаточно сложный и ответственный этап строительства, требующий комплексного подхода и соблюдения всех требований к производству, транспортировке, укладке бетонной смеси и последующему уходу за конструктивом, а противоморозная «химия» является неотъемлемой частью данного процесса. Принцип работы противоморозных добавок Технониколь линейки ICE заключается в предотвращении замерзания воды, входящей в состав бетонной смеси при ее укладке, что особенно актуально в случае бетонирования плиты перекрытия большой площади. Поскольку заливка таких конструкций занимает довольно длительный период времени (зачастую более 15 часов), а обеспечение укрытия и прогрева, как правило, возможно только по окончании бетонирования, – температура бетонной смеси местами может опускаться ниже 0 °С. Противоморозные добавки Технониколь ICE позволяют в данном случае благополучно закончить процесс бетонирования и обеспечить уход за конструкцией без потери прочностных свойств.
BIM: переходим от слов к делу
Пока некоторые скептически говорят о проблемах с внедрением BIM-технологий, другие уже используют их на практике. Причем не зарубежные, а отечественные разработки. В Санкт-Петербурге состоялась конференция «BIM: от слов к делу. Renga в руках проектировщиков», на которой опытом внедрения технологии информационного моделирования поделились пользователи BIM-системы Renga из разных городов России.
Открывая конференцию, директор «АСКОН Северо-Запад» Илья Янсон подчеркнул важность практических шагов в использовании BIM и предложил участникам конференции убедиться в преимуществах Rengа, выполнив при поддержке специалистов «АСКОН» за три дня первый проект в Rengа, чтобы не на словах, а на деле оценить выгоды применения первой российской BIM-системы.
Заместитель генерального директора Renga Software Максим Нечипоренко представил российскую BIM-систему Renga, рассказав о ее возможностях и планах по развитию. «Три года назад, когда только вышел первый релиз Renga, о системе можно было легко рассказать за 30 минут. Сейчас ее функциональные возможности настолько увеличились, что полноценно представить систему за отведенное мне на доклад время невозможно. Теперь Renga закрывает задачи не только архитекторов и конструкторов, но и инженеров по внутренним сетям, позволяя им проектировать системы водоснабжения и водоотведения, отопления и ИТП, а уже в скором времени – и электричество с вентиляцией. Но лучшее подтверждение эффективности работы системы – это выполненные в ней проекты. И сегодня их представят наши пользователи», – подытожил эксперт.
Генеральный директор ОАО «ПензТИСИЗ» Валерий Алмаметов представил архитектурный проект жилого комплекса «Дуэт», спроектированный в BIM-системе Renga.
Ведущий инженер ООО «Градпромпроект» Юрий Пименов рассказал о создании здания промышленного назначения из металлокаркаса и применяемых конструктивных решениях. Проектировщик ПАО «Уралпромпроект» Вероника Егорова представила комплексный проект реконструкции здания «Уралпромпроекта», в котором были решены и архитектурные, и конструктивные задачи, и даже спроектированы внутренние инженерные сети.
Генеральный директор ПСК «АрхСтандарт» Станислав Щербатенко презентовал первый BIM-проект, выполненный компанией в BIM-системе Renga, который уже строится, – многоквартирный жилой дом в городе Королёв (Московская область). По его словам, специалисты компании легко освоили Renga, создали информационную модель жилого дома из сборного железобетона, получили чертежную документацию и убедились, что наглядность, которую обеспечивает 3D-проектирование, позволяет избежать неточностей при проектировании. Также, за счет наглядности 3D-модели, удалось выявить некоторые ошибки, допущенные на предварительном этапе при работе в AutoCAD. «Рабочий файл модели имеет размер всего около 2,5 Мб. Итоговая модель содержит 150 типоразмеров панелей. Только сборные конструкции здания составляют более 12 тыс. элементов. Информационная модель передана на стройку. Строительство здания уже идет полным ходом и должно быть закончено к концу этого года», – заключил он.
Во второй части конференции состоялся круглый стол, где Renga Software и другие российские разработчики (компании «АСКОН», SCAD Soft и «ЛИРА-Сервис»), а также компания Uponor дали практические советы, как начать использовать BIM-технологии на практике. На круглом столе были рассмотрены и камни преткновения при внедрении BIM.
В частности, был затронут вопрос законодательной базы. «Законодательство пока еще не готово к полному переходу на использование BIM. До сих пор сохраняется ряд сдерживающих факторов, но, к счастью, многие из них постепенно уходят в прошлое», – отметил Максим Нечипоренко.
Он напомнил, что в рамках исполнения поручения Президента о переходе на информационное моделирование велась разработка ряда сводов правил и ГОСТ, но не было концептуального документа, который бы описывал общие цели и задачи государства в этом вопросе. «Но в этом году ситуация изменилась, и концепция была разработана. При этом был внесен ряд поправок в Градостроительный кодекс РФ, и, самое главное, в нем, наконец, появилось понятие «информационная модель». Теперь появилась очень серьезная основа для дальнейшего формирования законодательной и нормативной базы по вопросам применения BIM-технологий в строительной отрасли, а также для массового перехода к их использованию», – отметил эксперт.
По словам Максима Нечипоренко, концепция включает порядок прохождения изменений и выработки всей необходимой нормативной документации к 2024 году, после чего использование информационных моделей должно стать всеобщим и обязательным для стройки в рамках государственного заказа. «Идущая сейчас разработка необходимых сводов правил и ГОСТов сталкивается с серьезными сложностями. Несмотря на этого, уже готово порядка 20 таких документов и еще столько же находятся в работе. Ориентировочно они будут утверждены в точение 2020–2021 годов», – сообщил он.
К позитивным моментам специалист также отнес то, что ряд ведомств Госстройнадзора, в частности, государственные экспертизы в Москве, Петербурге и Екатеринбурге, не дожидаясь принятия всей необходимой документации на федеральном уровне, начали, в экспериментальном порядке, принимать проекты в виде информационных моделей. «Это говорит о том, что переход от слов к делу, который стал основным посылом нашей конференции, уже происходит и на уровне государственных органов», – резюмировал Максим Нечипоренко.