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.
Стройка нового формата
В управлении строительными проектами все активнее задействуются цифровые технологии. Это не только BIM-моделирование, но и ряд других форматов
и направлений, позволяющих эффективно решать поставленные задачи.
В консервативную строительную отрасль продолжает приходить цифровизация. Об этом уже говорят не только чиновники, но и сами игроки рынка. Различные цифровые технологии задействуются как в управлении самой девелоперской компанией, так и в отдельных проектах.
Технологичный контроль
Руководитель направления информационного моделирования AECOM Андрей Кумсков отмечает, что в управлении строительством распространение новых технологий можно разделить на два направления: строительный контроль и анализ проектной и строительной информации. Эти направления имеют разные начала. Первое распространяется с площадки строительства с уровня технических специалистов, второе – из офиса с уровня менеджмента.
«Технологии строительного контроля включают организацию единой среды хранения проектной и строительной информации. В том числе инструменты для использования планшетов для подгрузки актуальной BIM-модели и чертежей выпущенных в производство работ непосредственно на стройплощадке. Применяемая система стройконтроля также обеспечивает систематическое хранение результатов инспекции строительных работ, выдачи заданий и предписаний на устранение замечаний», – рассказывает он.
Основатель проектного бюро Rumpu Евгений Богданов отмечает, что специальная система контроля уже задействована для авторского надзора. «Наши чертежи, созданные в Revit, имеются в оперативном доступе на планшете у специалиста, который находится на объекте. При проведении надзора он имеет возможность прикрепить фотографию, например, нарушения качества строительных работ напрямую к чертежу и отправить ее в отчете заказчику. Это гарантированно позволяет избежать ситуаций, когда кто-то что-то забыл, сделал не так, как было нужно, и т. д», – говорит он.
Не в полную мощь
Тем не менее BIM как платформа управления строительством, как считают многие эксперты, пока еще отраслью не «распробована». В настоящий момент, отмечает технический специалист САПР компании «Системный софт» Олег Кирьянов, рынок изобилует решениями от разных вендоров, которые перекрывают практически все задачи проектировщиков. Чего нельзя сказать о разнообразии решений для управления строительством. Комплексных решений для управленцев и строителей пока что нет. Есть только отдельные программы, которые решают определенные виды задач.
С этим согласен и директор по строительству компании «Строительный трест» Андрей Паньков. «К сожалению, несмотря на огромные возможности, которые предоставляют BIM-технологии, сегодня они не используются на полную мощность. Отчасти эту тенденцию можно объяснить спецификой и масштабом отечественного рынка, а также отсутствием достаточного количества компетентных кадров. И если на этапе проектирования здания возможности BIM сегодня применяются максимально эффективно, то непосредственно при строительстве его используют единицы. На этапе эксплуатации здания BIM-технологии не применяются вовсе», – подчеркивает он.
По словам эксперта компании bimaudit.ru Олега Кырова, сейчас уже появилась пятимерная BIM-модель, где четвертое измерение – это время, а пятое – сметная цена. Соответственно, можно в реальном времени управлять изменением сметной стоимости. Эксплуатирующей компании пригодится BIM-модель с LOD (level of detalization) 350 или 400, чтобы обеспечивать эффективное функционирование здания. Все эти технологии активно предлагаются разработчиками программного обеспечения.
Не только BIM
По словам специалистов, цифровизация строительной сферы предполагает использование не только BIM, но и других технологий. К ним можно отнести переход на электронный документооборот. Директор департамента информационных технологий Группы ЦДС Михаил Орлов сообщил, что компания уже начинает в таком формате работать с поставщиками. Эффект от этого будет виден чуть позже. В «цифру» будут переведены как юридические документы (счета-фактуры, акты и т. д.), так и коммуникация между поставщиком, отделом материально-технического обеспечения генподрядчика и стройплощадкой. «Сроки перехода на электронный документооборот достаточно длительные, так как нам приходится работать индивидуально с каждым поставщиком. Но важно, чтобы не только мы, но и каждый партнер, с которым мы сотрудничаем, был готов перейти на новую систему взаимодействия», – отмечает он.
Также проконтролировать поставку того или иного материала на стройку помогут электронные датчики. В частности, RFID-метки на железобетонных изделиях уже сейчас позволяют контролировать бизнес-процессы, рассказывает начальник отдела технологии сохранности департамента стратегического развития ГК «Силтэк» Максим Селиванов. Они помогают отслеживать каждую единицу маркированной продукции на протяжении всего производственного цикла, а также выделить изделия внешне одинаковые, но имеющие разную характеристику, например, по марке бетона, форме металлокаркаса и т. д. «Строительная организация, принимая партию продукции, может очень быстро сделать входной контроль, получив от поставщика первоначальную информацию из RFID-меток. Контроль может продолжаться и дальше, уже на стадии сборки и эксплуатации железобетонных изделий», – подчеркивает специалист.
Мнение
Андрей Кумсков, руководитель направления информационного моделирования AECOM:
– В некоторой степени новые технологии строительного контроля принимаются легче, чем новые технологии анализа проектной и строительной информации. Дело в том, что они накладываются на привычные методы работы, лишь совершенствуя их, сохраняя при этом сформировавшиеся устои организации работы. Новые же технологии анализа проектной и строительной информации подразумевают более комплексный подход, так как вовлекают множество участников проекта. Например, 4D- и 5D-моделирование позволяет проанализировать качество и стоимость строительных работ на новом уровне, получить более точную картину графика поставки материалов, но также предполагает включение в процесс проектировщиков и специалистов по планированию, сметчиков, специалистов ПТО, руководителей различных звеньев со стороны генерального проектировщика, генподрядчика, техзаказчика, подрядчиков. Качество реализации данной работы во многом зависит от слаженности взаимодействия каждого из звеньев.
Тимофей Татаринов, член экспертной комиссии по внедрению BIM-технологий при Общественном совете Минстроя РФ, генеральный директор ООО «Мобильные решения для строительства»:
– Имея пятилетний опыт внедрения IТ-продуктов для строительной отрасли, могу с уверенностью сказать, что ни один программно-аппаратный комплекс не будет приносить желаемую пользу без экспертного аудита бизнес-процессов, выверенного внедрения и дальнейшего сопровождения. При комплексном подходе эффект можно получить уже в первые три месяца и реально оценить результаты внедрения после сдачи объекта, что в среднем по РФ составляет 18 месяцев. Именно поэтому успешно внедренных и оттиражированных цифровых технологий для управления строительством – единицы.
Для управления качеством внедряется мобильный строительный контроль, для управления сроками – умные системы мониторинга выполнения объемов СМР. Искусственный интеллект и big data помогают анализировать план-факт и все происходящее на стройке, прогнозировать внештатные ситуации, отставание от графика, а также выступают в роли цифрового ассистента для каждого непосредственного участника строительства. А облачные и мобильные технологии создают единое специализированное информационное пространство, запрос на которое есть уже не только у ведущих столичных застройщиков, но и у региональных девелоперов. Экономия 16% на дополнительных работах, увеличение скорости устранения замечаний до 10 раз, снижение риска срыва сроков на треть – доказанный эффект от внедрения проверенных цифровых технологий в управлении строительством.
Во избежание фундаментальных проблем
Основные дефекты фундаментов связаны с размытием подстилающих слоев и повреждением гидроизоляции. Причиной нарушений все чаще становится человеческий фактор.
Обследование фундаментов является неотъемлемой частью строительных работ после нулевого цикла, при комплексной технической проверке уже возведенных зданий, а также при их реконструкции. Регламентируется оно ГОСТ 31937-2011 и имеет ряд нюансов. По словам представителей компаний, работающих в этой сфере, данная услуга востребована на рынке. Работа эксперта очень ответственна, так как дефекты и повреждения подземных стеновых конструкций хоть не всегда и видны, но очень опасны.
Пойти трещинами
По словам президента «Ассоциации обследователей зданий и сооружений» Алексея Улыбина, поскольку фундаменты скрыты под землей, их обследование наиболее трудоемко. Поэтому они обследуются, как правило, реже надземных конструкций. Чаще всего такие работы проводятся при увеличении нагрузки на фундамент, а также при наличии признаков неудовлетворительного состояния фундамента, отражающихся на надземных конструкциях.
В частности, как отмечает генеральный директор «Центра строительного контроля и экспертизы строительства» Максим Перепелицин, такие исследования необходимы, когда в стенах здания появились трещины, а дверные или оконные проемы перекосились. А также когда присутствуют визуальные просадки, хотя деформации несущих конструкций незаметны. Провести проверку фундамента нужно будет при надстройке этажа дома или его реконструкции. Не обойтись без нее и в том случае, если в подвальном помещении здания постоянно присутствует вода. Кроме того, обследование проводят при возникновении сомнений в соблюдении проекта при строительстве.
«Фундаменты постоянно находятся в агрессивной среде, так как взаимодействуют с грунтами, осадками. Это приводит к микроразрушениям бетона и снижает его прочность. Также бывает, что на фундамент воздействует землетрясение, но это нехарактерно для нашей географической зоны», – поясняет Максим Перепелицин.
Генеральный директор «КБК Проект» Василий Костин рассказывает, что обследование подземных конструкций начинается с изучения проектно-технической документации, затем проводится наружный визуальный осмотр объекта на наличие видимых дефектов и деформаций (трещины, осадка, коррозия и т. п.). По его итогам составляется отчет с дефектной ведомостью фундамента, в котором указываются положение и детальные характеристики обнаруженных повреждений.
«После этого применяется инструментарий. Самым популярным методом инструментального исследования является прокладывание шурфов – вертикальных выработок в грунте глубиной ниже подошвы обследуемого фундамента. Более современные методы включают ультразвуковое сканирование, тесты на неразрушающий контроль и ударный импульс, лабораторные исследования образцов фундамента и грунта. Из новых приборов используются лазерные рулетки и нивелиры, измерители прочности бетона, виброметры и пр. Они помогают анализировать геометрию конструкций, прочность материалов и несущую способность фундаментов, а также состояние арматуры и гидроизоляции здания», – отмечает эксперт.
По словам специалистов, виды фундаментов имеют свою специфику, что может отражаться на методе их исследования. Так, в Санкт-Петербурге, как сообщает генеральный директор ООО «Энигма-С» Виталий Соколов, особенно в исторической части города, у одного дома фундаменты могут быть трех и более типов (бутовый, монолитный, свайный или деревянный и т. д). «Соответственно, и оценка технического их состояния имеет свои особенности как при проведении «полевых» работ, так и при камеральной обработке данных. Самым надежным методом определения прочностных характеристик материалов фундаментов являются лабораторные испытания. Широкий спектр современной приборной базы этих испытаний позволяет определить все необходимые параметры. В том числе прочность, влажность, водопроницаемость, стойкость к агрессивным средам и т. д», – утверждает он.
Формальный подход
В последнее время, по словам специалистов, нарушения в эксплуатации и повреждения фундаментов все чаще выявляются при обследовании сравнительно новых зданий.
Как отмечает заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев, к сожалению, сегодня основательно обследуются фундаменты только в аварийных случаях. Также такое обследование проводится по окончании нулевого цикла строительства перед увеличением нагрузки. Однако строители после заливки фундамента проводят наблюдения в основном формально. Также имеет место несоблюдение проектных условий при устройстве оснований. Оно может выражаться в несоответствии использующихся марок раствора и класса бетона, нарушении правил армирования и может привести к обратному заполнению пучинистыми грунтами.
Иногда обследование фундаментов формально проводят и некоторые экспертные организации. Поэтому заказчику надо тщательнее подходить к выбору подрядчика. Директор ООО «Архитектурно-строительная компания» Вадим Аткишкин напоминает, что специалист, производящий обследование фундаментов, должен не только иметь профессиональные знания и подготовку по специальности «инженер-строитель», но и обладать знаниями и иметь подтвержденную квалификацию. Причем, согласно разъяснению Минстроя РФ, из-за обследования грунтов основания фундаментов обследование зданий и сооружений в целом отнесено к инженерным изысканиям, и, соответственно, организациям, выполняющим такие работы, необходимо иметь членство в соответствующей СРО (до 2018 года эта деятельность была отнесена к проектированию).
«Решение по устранению дефектов и повреждений рекомендуется организацией, проводившей обследование. Детально оно разрабатывается уже проектной компанией при формировании пакета проектно-сметной документации на ремонт, реконструкцию и т. д», – говорит Вадим Аткишкин.
Мнение
Максим Перепелицин, генеральный директор «Центр строительного контроля и экспертизы строительства»:
– Видов нарушений и дефектов фундаментов достаточно много. Можно выделить несколько основных. Например, нарушения возникают при неправильной глубине заложения фундамента. Устранить эту ошибку невозможно, но при небольшом проседании конструкции рекомендуется искусственно увеличить глубину заложения фундамента. При подъеме грунтовых вод спасение в устройстве дренажной системы. Трещины в конструкции при надстройке еще одного этажа означают неправильную оценку несущей способности фундамента. Соответственно, следует рассчитать новую нагрузку и усилить фундамент. При потере прочности фундамента необходим капитальный ремонт либо замена конструкций на новые.
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Основные причины дефектов фундаментов связаны с ошибками при проведении инженерных изысканий и проектировании, с нарушениями в технологии работ (избыток грунта, некачественное уплотнение, промерзание, намачивание) и в дальнейшей эксплуатации данных конструкций. После проведения обследования фундаментов всегда составляется технический отчет, в котором наряду с описанием обследуемого объекта, результатами отборов и лабораторных испытаний в обязательном порядке приводятся рекомендации по устранению нарушений. В частности, мы рекомендуем разработать проект по усилению фундамента здания или сооружения в 95% случаев нарушений.
Алексей Улыбин, президент «Ассоциации обследователей зданий и сооружений»:
– Возможность (и стоимость) устранения дефектов в фундаментах полностью зависит от того, на какой стадии они выявлены. Если речь идет о контроле в процессе строительства, устранение не вызывает больших проблем. Например, сломанную или поврежденную сваю можно заменить «дублем», а дефектный бетон демонтировать и замонолитить заново. Гораздо сложнее ситуация, когда на фундаменте уже построено здание, еще хуже, если оно эксплуатируется. В данном случае сложность работ по усилению конструкций иногда возрастает в разы, а их стоимость увеличивается на порядок.