Информационное моделирование
Цифровизация ворвалась во все сферы жизнедеятельности человека. Не осталось в стороне и строительство. Чертежный ватман и логарифмическая линейка уступили место калькулятору и графическим редакторам типа AutoCad. Нельзя говорить, что строительные проекты, уходящих эпох были хуже и примитивнее. Все дело в том, что современные методы и масштабы строительства требуют скорости, точности, четкости в планировании и взаимодействии всех звеньев. Обеспечить слаженность в работе призвана технология BIM.
BIM - это аббревиатура английской фразы "Building information Modeling", что в переводе означает строительное информационное моделирование.
BIM-технология позволяет создавать модели строительных объектов любой сложности: домов, мостов, дорог, тоннелей, скоростных автотрасс и прочего. BIM по парметрам визуализации сходно с 3D моделированием. Отличие заключается в том, что к BIM привязана обширная база данных.
Суть технологии информационного моделирования
При проектировании объекта, используя технологию BIM, в процесс одновременно могут быть включены все участвующие стороны. Техническая сторона технологии заключается в том, что 3D- объект создается из компонентов, находящихся в информационной базе. В электронную базу загружены данные о стоимости материалов, физико-механические характеристики, условия строительства: геологические, экологичесике и климатические данные. При изменении какого-либо составляющего в схеме проектируемого объекта, алгоритм мгновенно просчитает новые параметры.
Для чего необходим BIM
- Информационное моделирование позволяет создать объект, в котjром все участки взаимосвязаны.
- Технология позволяет предсказать процессы, котjрые будут происходить в процессе эксплуатации.
- Предоставляет возможность моделирования аварийных ситуаций и варианты недопущения таковых.
- Обладая исходными данными, система может заранее вычислить свойства проектируемого объекта.
- BIM призван оптимизировать во всех отношениях процесс строительства.
- Внедрение цифровых технологий - это новый виток в развитии строительной индустрии.
Возможности BIM
Building information Modeling вмещает в себя различные научные дисциплины. При помощи данной технологии в одном проекте можно объединить результаты решений по архитектуре, экономике, экологии, дизайну, инженерии.
Информационное моделирование позволяет коллективную работу над проектом. Одновременно может быть предоставлен доступ архитекторам, проектировщикам, сметчикам, дизайнерам. Каждый специалист может работать независимо от другого на своем уровне. Руководитель проекта предоставляет уровни доступа специалистам. При внесении изменений система гибко реагирует и корректирует проект одновременно на всех этапах.
Заказчикам и застройщикам BIM помогает в том, что:
- Визуализирует объект
- Всесторонне рассчитывает эксплуатационные характеристики
- Позволяет избежать ошибок в проектировании и строительстве
- Следить за соблюдением технологии возведения объекта и вовремя выявлять отклонения.
- Дает возможность синхронизировать все этапы работ.
- Сводятся к нулю недопонимания между участниками проекта. Задумка заказчика, благодаря цифровым технологиям и объемному моделированию "оживет" на экране. Совершенно однозначно система даст ответ насколько возможно реализовать идею, что нужно изменить и в какие траты это выльется.
Все это осуществимо только при условии создания единой информационной среды, которая обеспечит моментальный доступ к базе данных всех специалистов проекта. Возможности современных электронных систем позволяют создать виртуальную реальность, в которой возможно отслеживать и прогнозировать поведение каждого строительного узла из любой геоточки планеты.
BIM-технология в мире
Изобретение информационного моделирования повлияло на коммуникацию между специалистами в строительной индустрии, а особенно в международных проектах. Благодаря полной и достоверной информации об объекте: проектная стоимость, технологии, материалы, особенности эксплуатации- достигается эффективное взаимодействие и обмен опытом.
Великобритания
Страна, которая первая внедрила и активно развивает технолгии информационного моделирования в стрительстве. С 2016 года законодательно закреплено, что все бюджетные проекты должны создаваться при помощи BIM. Это позволяет государству отслеживать целевое расходование средств.
Соединенные Штаты Америки
Является активным пользователем BIM-технологий. В США более 70% проектных организаций применяют информационное моделирование.
Испания
С 2018 года BIM является обязательным при строителстве государственных объектов.
Китай
Страна с самой быстроразвивающейся экономикой пока не ввела обязательных требований к использованию BIM, но применение цифровых технологий в строительстве приветствуется. Китайцы оцифровали проекты по строительству атомных электростанций, что говорит о твердом решении внедрять повсеместно информационное моделирование.
Россия
Еще в 2016 году Министерство строительства России вносило инициативу об обязательном использовании BIM в стройках с государственным участием. В 2019 году понятие об информационной модели объекта капитального строительства было закреплено в Градостроительном кодексе, в статье 57. В марте 2020 Михаил Мишустин подписал постановление, согласно которому все бюджетные объекты должны создаваться при помощи BIM.
Как создается BIM-модель
Информационные технологии моделирования относительно новое направление в строительстве. Многие специалисты убеждены, что для достижения необходимого результата требуется длительное обучение, навыки программирования и глубокий опыт работы в графических редакторах. Это далеко не так. Интерфейс программного обеспечения выстроен таким образом, чтобы быть понятным всем участникам проекта. Участки по составлению сметы, финансовых отчетов, архитектурных решений, визуализации разнесены в определенные разделы. При взаимодействии с нужными разделами специалист касается только своего направления и ему не нужно расширять дополнять багаж профессиональных знаний.
В базе данных хранятся всевозможные варианты конструктивных элементов. Проектирование ведется поэтапно от подготовки основания до наивысшей степени готовности объекта к эксплуатации. По "кирпичикам" собираются и выстраиваются все элементы. Например, в упрощенном варианте работа по проекту выглядит так: согласно данным геологических изысканий, предельным состояниям грунтов и расчетных нагрузок на объекте применим ленточный фундамент. В библиотеке данных проектировщику необходимо выбрать вид фундамента, тип подушки, марку бетона, марку арматуры, материал опалубки и физические размеры фундамента. Автоматически подтянуться данные о необходимом количестве материала, его стоимости, сформируется объемный план. При этом в модели будут присутствовать не только графические изображения, но и полная информация о свойствах фундамента, включая допустимые нагрузки и предельные деформации. Далее можно подобным образом переходить к стенам и перекрытиям.
Как функционирует BIM
Чтобы получить объемную информационную модель объекта капитального строительства необходимо выполнить несколько этапов:
- Проектирование. Первым шагом служит создание 3D- модели объекта с подробными чертежами, объемными видами. Задействуя графический конструктор, параметры объемной модели вносятся в программу, которая рассчитывает характеристики элементов объекта, формирует рабочие чертежи, планирует затраты, готовит спецификацию, описывает перечень предстоящих работ. Для подготовки полноценного проекта к экспертизе и получению разрешения на строительство программа рассчитывает инженерные и энергетические сети, производит теплотехнический расчет здания с учетом климатических особенностей, рельефа, естественной освещенности, формирует данные по энергоэффективности. Помимо основных проектных параметров компьютер дополняет проект данными о рациональной логистике, необходимых вспомогательных объектах и локациях: подъездные пути, площадки разгрузки и хранения, временное водоснабжение и водоотведение, место для мойки спец.техники, бытовки, административные здания и так далее. Заключительным пунктом выступает составление детального плана работ, график выполнения этапов строительства, подбор необходимого количества техники и трудовых ресурсов.
- Строительство. Технология информационного моделирования позволяет на этапе строительства полностью контролировать ход проведения строительных работ. Делает возможным следить как расходуются финансовые средства заложенные в бюджет стройки. Фиксирует отклонения и корректирует изменения в рамках проекта все управленческие решения. При этом ситуацию на объекте могут отслеживать все заинтересованные стороны: заказчик, застройщик, инвестор, контролирующие и надзорные органы.
- Эксплуатация. После сдачи строительного объекта в эксплуатацию технологии BIM имеют технические возможности сбора информации о состоянии строения. Данные собираются при помощи датчиков и систем контроля, котрые передают параметры объекта в компьютерную систему. Это позволяет:
-предотвратить аварийные ситуации.
- отслеживать износ материалов.
- оперативно вносить изменения в конструкцию объектов, зданий и сооружений
- оснастить в короткий срок новым оборудованием объект.
- наладить взаимодействие инженерных служб.
- составить график проведения регламентных работ по обслуживанию
- контролировать оплату и расходы ресурсов: электричества, водоснабжения, водоотведения, кондиционирования, теплоснабжения.
- формировать отчет об эффективности управления недвижимостью. Сюда могут быть включены показатели по аренде, продаже площадей, оплате затрат на содержание и обслуживание.
- проводить технический аудит, планировать мероприятия по развитию инфраструктуры объекта.
Эффект от использования BIM
Анализ схожих, равнозначных реализованных строительных проектов позволяет говорить о различного рода преимуществах цифрового моделирования перед традиционным подходом. Опыт строительства с применением цифровых технологий позволил выделить наиболее яркие эффекты:
- Серьезная экономия расходов на строительство- до 20%
- Сокращение времени возведения объекта на 12%. А это влияет на срок окупаемости и инвестиционной привлекательности проекта в целом.
- Снижение затрат на эксплуатацию.
- Более точная информация для управления на 72%. Связано с тем, что в электронном виде всегда можно оперативно найти необходимую информацию. В случае традиционного подхода нужно значительное количество времени для поиска нужных чертежей, схем, и их актуализации.
- Уменьшение времени на внутриведомственные согласования, увеличение эффективности коммуникации участников проекта на 60%.
- Повышается точность планирования, снижается количество ошибок, исправлений и доработок на 70%.
- Укрепление имиджа компании на 82%
- Увеличение конкурентоспособности при других равных показателях на 60%
Как видно из приведенных цифр внедрение цифровых технологий неизбежно. Цифровизация не оставляет никаких шансов традиционным методам. Достижение высоких показателей и поддержание уровня эффективности возможно только при государственной поддержке, грамотном нормативно-правовом регулировании, проведении политики с четко очерченными задачами.
Перспективы цифровизации
BIM - новая, еще не устоявшаяся, многим непонятная технология. Но и она не предел развития цифровизации. Следующим этапом развития информационного моделирования в строительстве заявлен CIM- City information modelling. Это технология, которая позволяет моделировать развитие городского пространства. По сути является цифровым двойником города. На основе цифровых данных упрощается решение сложнейших вопросов по реконструкции, развитию инфраструктуры, имиджу города, экологии, качеству жизни граждан. До широкого внедрения еще требуется время, но уже в настоящее время руководителями с новаторским мышлением организуются пилотные проекты в рамках планов по развитию городского пространства. Россия в этом вопросе может опираться на опыт зарубежных партнеров, где расчетным и опытным путем доказали колоссальную эффективность цифрового моделирования объектов капитального строительства.
Без всяких сомнений цифровые технологии в России будут наращивать обороты параллельно с тенденциями развития строительной отрасли. BI-моделирование уже актуально в проектировании, строительстве и эксплуатации "умных домов" , "эко домов" и объектов с государственным участием. В масштабе частного гражданского и промышленного строения технологии объемного информационного моделирования пока не получили широкого распространения. Причиной тому служит слабая проработка правовой базы, недочеты в нормативной документации, бюрократические барьеры, консерватизм мышления. Но с каждым днем все больше компаний понимают, что внедрение BIM делает бизнес более доходным, менее трудо и время затратным, а главное, конкурентным и открывает доступ к международным проектам.
Создатели «М1-Арена» - об уникальных решениях проекта
Искусство выбора подрядчиков обеспечивает важное конкурентное преимущество.
Это позволяет реализовывать проекты своевременно, в рамках установленного бюджета и с необходимым качеством.
Валерий Ждахин, директор ООО «Элеваторс Рус»:
– Наша компания предлагает клиентам широкий ассортимент высококачественных пассажирских и грузовых лифтов производства российских и зарубежных предприятий, различной грузоподъемности, для промышленных, административных и жилых многоэтажных объектов. Среди наших поставщиков такие предприятия, как SRH, OTIS, KONE, Schindler, ThyssenKrupp, Kleemann, Vigor и др. Elevators Rus осуществляет поставки и монтаж лифтового оборудования различных категорий – от эконом-класса до люксового сегмента, а также эскалаторов, травелаторов, грузовых подъемников и автолифтов. География нашей работы не ограничивается Санкт-Петербургом. Объекты компании есть в Москве и Подмосковье, Ленинградской, Мурманской, Владимирской областях, Карелии, Удмуртии и других регионах.
Среди наших проектов есть и достаточно уникальные. Так, многофункциональный спортивно-концертный комплекс «М-1 Арена», возведенный в Северной столице, стал для нас достаточно сложным и интересным объектом. Специфика была связана в значительной степени с конфигурацией лифтовых шахт, которая потребовала проведения дополнительных работ. На этот комплекс нами была осуществлена поставка нескольких единиц различной техники. Это два пассажирских лифта SRH (совместное германо-китайское предприятие, одно из крупнейших в мире; Elevators Rus является его официальным диллером в Петербурге). Также мы установили в «М-1 Арене» две гидравлические подъемные платформы – 5-тонную и «тонник». Кроме того, мы поставили грузовой лифт германского производства грузоподъемностью 1 т. В настоящее время заканчиваем монтировать панорамный лифт снаружи здания. Все виды работ были выполнены Elevators Rus в соответствии с пожеланиями заказчика – в самые сжатые сроки, чтобы можно было начать эксплуатацию объекта без задержек.
Это не единственный уникальный проект, который мы реализовали. Достаточно часто приходится решать небанальные задачи, особенно в исторических зданиях. Например, для находящегося в центре Петербурга отеля «Гутенберг», который расположен в доме 1811 года постройки, где, естественно, не предполагалось никаких лифтов, и «приткнуть» их там просто некуда. Многие отступились от этой задачи, но мы сумели ее решить, заказав на заводе в Греции особый лифт. Мы считаем, что безвыходных ситуаций не бывает и всегда можно найти интересный вариант.
Вячеслав Ганцев, продакт-менеджер компании SP Glass:
– Поддержание комфорта в помещении, в котором люди занимаются спортом, то есть испытывают высокие физические нагрузки, – это особенно сложная задача. При строительстве здания важно учитывать множество факторов, включая остекление, которое должно быть крайне энергоэффективным и зимой, и летом. При выборе стекла учитывали несколько основных моментов: обеспечение наибольшего сопротивления теплопередаче, снижение нагрузки на кондиционеры в летнее время, гармоничное сочетание цвета стекла с облицовкой фасада здания.
При остеклении МФК «М-1 Арена» использовали стекло Pilkington Suncool 40/22 Pro T общей площадью около 3 тыс. кв. м. Оно является прекрасным решением для тех случаев, когда требуются высокое светопропускание, максимальная нейтральность при взгляде изнутри и отличная защита от солнечного излучения.
Существует мнение, что в нашем не избалованном солнцем регионе совершенно необязательно требовать от остекления повышенной защиты от солнца. На самом деле, если стеклянный фасад занимает практически всю внешнюю площадь здания, то поддержание комфорта внутри здания летом – очень сложный вопрос. Расходы на охлаждение помещения часто в два или три раза выше, чем на его нагрев. При крайне высокой стоимости мощных установок кондиционирования вопрос становится архиважным.
Установка мокапов свидетельствует о грамотном подходе архитектора к проекту. Визуальная оценка необходима, чтобы удостовериться, что выбранные материалы действительно сочетаются друг с другом. К тому же оттенок стекла проявляется по-разному в зависимости от времени года, суток, погоды. Для данного объекта мы подобрали стекло элегантного серо-синего оттенка.
Михаил Копков, генеральный директор ООО «ЯРРА Проект»:
– Генеральным проектировщиком многофункционального комплекса Академии боевых искусств «Арена М-1» на Приморском проспекте выступила проектная организации ООО «ЯРРА Проект», которая входит в группу компаний «РосСтройИнвест».
Для проектирования такого уникального сооружения потребовалась разработка специальных технических условий с утверждением в Минстрое и прохождением экспертизы.
ООО «ЯРРА Проект» выполнило уникальный проект многофункционального спортивного комплекса. Уникальность его заключается в конструкции купола из деревоклееных балок с пролетом 60 м.
Все разделы проектной документации, в том числе основные архитектурно-планировочные и конструктивные решения, были выполнены генеральным проектировщиком.
Большое внимание при проектировании данного комплекса уделялось энергоэффективности, для чего в проект закладывались самые прогрессивные решения, оборудование и материалы.
Создание яркого архитектурного образа, соответствующего назначению здания и местоположению объекта, – было задачей авторов проекта. Архитектурно-планировочное решение продиктовано конфигурацией участка. Здание – овальной формы, с выделенным объемом купола и пластичными декоративными элементами. Главный вход расположен со стороны Приморского проспекта. Подходы и подъезды предусматриваются со всех сторон здания. По периметру здания предусмотрен проезд пожарных машин. Весь участок расположен в водоохранной зоне. Проектом предусмотрено оборудование спорткомплекса сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения в соответствии с водным законодательством и законодательством в области охраны окружающей среды.
Объемно-пространственное и архитектурно-художественное решение здания разработано с учетом условий инсоляции, освещенности и пожарных требований. Решение фасадов определено объемно-пространственным решением.
Отделка фасадов выполнена из алюминиевых композитных панелей AlucobondA2, по системе вентилируемого фасада. Светопрозрачные конструкции выполнены из полуструктурной алюминиевой витражной системы фасадного остекления с заполнением двухкамерными стеклопакетами.
Спортивный комплекс представляет собой арену под куполом овальной формы 70 на 50 м, со вспомогательными помещениями и административной частью.
На первом этаже основной части здания располагается входная группа помещений, включающая входной вестибюль, вестибюль для зрителей и спортсменов, кассы, фойе, гардеробы, санитарные узлы для посетителей и необходимые подсобные и административные помещения, буфеты и рестораны.
На втором этаже расположены вестибюли зрительного зала, двухсветное помещение арены, помещения для учебно-тренировочных занятий.
Арена оборудована стационарными трибунами на 1000 зрителей.
Николай Галота, директор по продажам фабрики театральных кресел «Еврозал»:
– Фабрика театральных кресел «Еврозал» – это современное производство общественной мебели, занимающее главные позиции на рынке театральных кресел России.
По заказу Академии боевых искусств и компании M-1 Global фабрикой была изготовлена и установлена тысяча кресел для зрителей «М-1 Арены».
Пожеланием заказчика была схожесть кресел с креслами, установленными на Второй сцене Мариинского театра.
Техническое оснащение производства и опыт позволяют нам изготовлять мебель любой сложности и наивысшего качества.
Фабрикой «Еврозал» были произведены кресла, максимально удовлетворяющие пожеланиям заказчика, аналогичные установленным в Мариинском театре, но адаптированные к функциональным особенностям «М-1 Арены». Кресла отвечают всем современным требованиям и подходят для проведения мероприятий любого уровня.
Фабрика театральных кресел «Еврозал» – первый отечественный производитель театральной и киноконцертной мебели европейского уровня, известный как на территории России, так и за ее пределами.
Купол как инновация
Одним из несомненно уникальных элементов «М-1 Арены» стал купол, выполненный из большепролетных клееных деревянных конструкций в сочетании с металлическими элементами. Их производство осуществила корпорация «Русь».
Слово «уникальный» применительно к куполу использовано не случайно. Деревянные конструкции такого масштаба – редкость не только в российской, но и в мировой практике. Весной 2019 года с этим проектом корпорация «Русь» стала победителем в номинации «Технологичность и качество» отраслевой экспертной премии в области деревянного строительства PROWOOD, которую организует Ассоциация Деревянного Домостроения.
«Наше участие в проекте «М-1 Арены» неслучайно. Дело в том, что наша компания является одной из немногих в России и единственной в Санкт-Петербурге, производственные мощности которой позволяют выпускать такие сложные и масштабные деревянные элементы», – отмечает руководитель направления большепролетных конструкций корпорации «Русь» Вячеслав Груничев.
По его словам, успешно реализовать столь крупный проект стало возможным только благодаря установленному на заводе самому современному оборудованию: гиперпрессу фирмы Ledinek и пятикоординатному автоматическому портальному центру (а если попросту – огромному многофункциональному станочному комплексу) корпорации CMS Industries. «Только такая техника последнего поколения, работающая на специальных программах, способна обеспечить, во-первых, ювелирную геометрическую точность (погрешность – не более 0,5 мм) каждого элемента, а во-вторых – высокую скорость выполнения работ (как при запрессовке склеиваемых деревянных заготовок, так и при изготовлении самих конструкций). Изготовление деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» общим объемом 440 куб. м заняло у нас всего 4 месяца», – рассказывает эксперт.
С учетом условий транспортировки длинномерных конструкций, балки длиной 28–35 м в соответствии с проектом состояли из двух частей, соединяемых на жесткий стык. Осуществление операции требует идеального сопряжения элементов для обеспечения несущей способности.
В центре купола размещается металлическое кольцо весом 11,5 т. На него опираются балки из большепролетных клееных деревянных конструкций длиной от 25 до 35 м. «Технология сборки предусматривала временную установку опорного кольца на специальной монтажной площадке на высоте проектной отметки (20 м) и монтаж противоположных балок попарно для обеспечения устойчивости конструкции», – говорит Вячеслав Груничев.
Выстроенная таким образом купольная система отличается прочностью, надежностью и высокой несущей способностью. На нее в «М-1 Арене» для трансляции происходящего на сцене крупным планом монтируется медиакуб. В целом несущая способность купола позволяет выдерживать дополнительное вывешивание конструкций весом до 10 т.
Примечательно, что купол получился не только прочным, но и весьма привлекательным с эстетической точки зрения. «На мой взгляд, сложно представить себе материал и по внешнему виду, и даже на ощупь столь же комфортный для человека, как дерево. Его использование при строительстве купола придало арене комплекса совершенно особое очарование. Как мне кажется, и феноменальные акустические свойства объекта своим происхождением обязаны именно дереву. В отличие от бетона, который глушит звук, древесина обеспечивает резонанс, который в сочетании с эллипсообразной формой арены и создал столь «звучащий» зал», – подчеркивает Вячеслав Груничев.
Справка
Общий объем клееных деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» составляет 440 куб. м, из них: гнутоклееные – 258 куб. м, прямолинейные – 182 куб. м. На обшивку конструкции ушло 157,7 куб. м доски. Конструкция включает также металлическое центральное опорное кольцо весом 11,56 т и монтажный металл весом 11,35 т.