BIM выходит на большую дорогу
В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 331 от 5 марта 2021 года, с начала будущего года проектирование всех объектов, строящихся с участием бюджетных средств, должно осуществляться с использованием BIM (или, в российском варианте, ТИМ — технологии информационного моделирования). Немалая доля госзаказа — транспортные объекты. Но специалисты не уверены в готовности дорожников к переходу на современные технологии.
Боеготовность
«Нет уверенности в готовности всей отрасли на 100%. Чуть лучше обстоят дела с крупными инфраструктурными объектами, на которых работают передовые проектные институты, самые квалифицированные подрядчики и заказчики», — констатирует заместитель генерального директора по развитию АО «Петербург-Дорсервис» Анатолий Пичугов.
О том же говорят и представители компаний, предлагающих программное обеспечение для BIM. «По официальной статистике, около 25% российских регионов пока не готовы к переходу государственных строек на ТИМ», — говорит региональный директор бизнес-направления «Технологии для строительства» Trimble Денис Купцов.
«Есть десятки проектных организаций, готовых полностью перейти на ТИМ с 1 января 2022 года. Это крупные институты, которые увидели преимущества BIM в первую очередь для себя и начали его внедрение еще до выхода Постановления Правительства № 331. Организации, имеющие опыт работы в BIM, крупные, поэтому и объекты, на которых они опробовали и применяли BIM, довольно масштабные: либо уникальные сооружения, либо множество малых и средних мостов в составе проекта автомобильной или железной дороги большой протяженности. Но основная масса малых и средних институтов, занимающихся проектированием инфраструктурных объектов (в том числе мостовых сооружений), либо вовсе не внедряет BIM, либо только встала на этот путь. В итоге, скорее всего, в контрактах не будет требований по созданию цифровой информационной модели (ЦИМ). Либо эти требования не будут выполняться в полной мере», — отмечает BIM-менеджер компании «Айбим» Дамир Ильясов, уточняя при этом, что готовность дорожных строителей к использованию BIM еще ниже, чем у проектировщиков.
Схожее мнение высказывает руководитель проектного направления КРЕДО Владимир Каредин. «С учетом озвученных пояснений со стороны Минстроя и Росавтодора в части того, к чему готовиться организациям, предполагается, что период перехода на BIM будет плавным и постепенным. И в первую очередь он коснется госзаказов, интересов самих заказчиков, большое внимание будет уделено системам документооборота, сметным расчетам и более глубокой интеграции с самой моделью, т. к. основная цель — это в первую очередь оптимизация экономических показателей», — говорит он.
Камни преткновения
По словам Дамира Ильясова, такая ситуация обусловлена недостатком ресурсов у малых институтов; отсутствием нужного количества квалифицированных кадров; неготовностью норм, регламентирующих процесс информационного моделирования в части инфраструктурных объектов, и, самое главное, неготовностью государственного заказчика принимать и вести информационные модели.
С этим согласен и Анатолий Пичугов. «Основные ключевые трудности — отсутствие грамотных специалистов, отсутствие финансовых ресурсов для обеспечения ТИМ. Наша компания развивается в этом направлении последние пять лет. Мы создали дополнительные рабочие места, обеспеченные квалифицированными специалистами, необходимыми программными продуктами и высокопроизводительной техникой и, как следствие, уже успешно реализовали несколько объектов. Причем несколько лет назад нам пришлось инвестировать в дополнительную разработку ПО для обеспечения внутренней технологии проектирования, которая является нашим ноу-хау и которую мы выстраивали в течение 30 лет работы», — говорит он.
Технический эксперт по направлению «Инфраструктура» Autodesk Алла Землянская выделяет также психологический фактор. «Мы часто говорим о том, что технологии BIM — это не только и не столько про софт. Информационное моделирование требует перестройки многих процессов взаимодействия внутри компании, потому что затрагивает информационный обмен, подразумевает разработку и следование новым регламентам работы, появление новых ролей, введение новой дисциплины и правил работы с информацией. Мне кажется, девять из десяти работников изменениям не рады, поэтому очень важно на старте проекта по переходу к BIM объяснять персоналу причины, по которым компания делает этот шаг, какие преимущества будут у бизнеса и у конкретного проектировщика. Если забирать у исполнителя привычный инструмент, обрушивать на него новые регламенты и объяснять все лишь на уровне "ну вот ты сюда файлы сохранял, а теперь вот сюда будешь" — это граничит с неуважением к инженерам. Успех проекта обеспечивают люди, они же могут его и похоронить», — подчеркивает она.
«Самые главные и наибольшие трудности, по крайней мере в проектировании линейных сооружений, в частности, объектов транспортной инфраструктуры, заключаются в отсутствии окончательно сформированных BIM-требований и правил работы, ведь они только сейчас формируются, а вместе с ними и механизмы по обеспечению прохождения экспертизы, а уж про этапы строительства и эксплуатации из всего жизненного цикла объектов упоминается лишь в общих чертах. Также много вопросов по определению общих правил работы при изысканиях по существующим коммуникациям, хотя, в свою очередь, мы предложили вариант реализации требований и правил на этапе формирования Единой инженерной информационной модели местности», — со своей стороны заявляет Владимир Каредин.
Денис Купцов отмечает неэффективность «автономной работы с цифровой моделью. «BIM — это совершенно новая технология, с которой взаимодействуют не только проектировщики. Здесь задействованы все участники строительного процесса — от заказчика до специалистов на стройплощадке, и работа с BIM требует от них готовности существовать в единой экосистеме. Перестроиться с автономной работы на интегрированную, межкомандную и есть основная особенность и одновременно сложность процесса перехода на BIM», — говорит он. «Кроме того, к переходу на ТИМ в мостах не готова и имеющаяся на данный момент нормативная база. Например, СП 333.1325800.2020 касается мостов и дорог очень поверхностно», — добавляет Дамир Ильясов.
Учиться, учиться и еще раз учиться
При всем обилии проблем, связанных с переходом на BIM, главной, по мнению экспертов, остается недостаток квалифицированных специалистов. «Нехватка кадров, причем не только на уровне проектной или подрядной организации, а, главным образом, на уровне государственного заказчика — основная преграда на пути общего перехода на BIM», — констатирует Дамир Ильясов.
Закономерным выводом из этого посыла становится необходимость организации эффективных обучающих программ по подготовке специалистов в сфере цифрового моделирования. Вариантов существует немало, хотя эксперты и придерживаются несколько разных мнений о том, какой из них наиболее целесообразен.
«Если говорить о работе с программным обеспечением для проектирования, например, мостов, то наиболее желательна очная форма обучения. Такой формат более эффективный, чем дистанционный. Кроме того, необходимо учитывать, что дистанционное обучение дает хорошие результаты, если оно проводится с помощью программного обеспечения, разработанного специально для этих целей. А такие решения есть не у всех компаний», — считает Денис Купцов.
Владимир Каредин занимает альтернативную позицию. «С учетом постоянно растущего уровня технологий и, конечно же, всеобщих эпидемиологических ограничительных мер самым востребованным и в то же время наиболее удобным является дистанционный формат обучения», — уверен он.
А Алла Землянская исходит из того, что заказчику нужно предоставить возможность выбирать форму обучения. «Многие из авторизованных учебных центров Autodesk из-за локдауна ввели онлайн-курсы, у некоторых они существовали и раньше. Со смягчением антиковидных ограничений и возвращением сотрудников в офисы вернулся и классический подход — старый добрый офлайн с компьютерными классами. Программы регулярных курсов составляются образовательными партнерами самостоятельно на основе их опыта работы с заказчиками. Как правило, они различаются по уровню сложности — от базового до специализированного. Наличие курсов в расписании учебных центров дает возможность отправить на повышение квалификации одного или двух специалистов, это удобно тем компаниям, у которых небольшой штат», — говорит она.
По словам эксперта, крупные компании обычно выбирают другой подход — разработку адаптированного курса с учетом своих задач и особенностей взаимодействия внутри и с внешними подрядчиками. Неоспоримое преимущество этого варианта в том, что сотрудники изучают возможности продукта на своих проектах, на тех исходных данных, с которыми обычно имеют дело. Это снимает с них задачу самостоятельно искать методы решения сложных задач. В этом случае инструктор заранее разбирается с проектом и во время практических занятий показывает готовые способы работы на реальных примерах.
«Еще один вид обучения — это выполнение пилотного проекта. Его отличие в том, что специалисты не просто осваивают инструменты на отдельных задачах из своей практики, но под руководством и при поддержке опытного инструктора проходят все стадии разработки проекта. Я бы сказала, что это максимально полезный метод. В том числе и потому, что после окончания обучения и выполнения пилота в компании остаются настроенные шаблоны, стили, разработанные библиотеки инструментов, которые при грамотной организации дел могут быть внедрены в рабочие процессы и использоваться на следующих проектах», — отмечает Алла Землянская.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
BIM выходит на большую дорогу — 2
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
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.
