Wpływ rozwoju technik komputerowych na wszystkie obszary gospodarki jest coraz wyraźniej zauważalny. W przemyśle budowlanym zaczyna korzystać się z technologii 3D. Przykładem projektu zrealizowanego przy pomocy takiego systemu jest szwedzki Hägerneholmsskolan.
inż. Rafał Krzymowski
Construsoft Sp. z o.o.
inż. Maciej Jaros
CES Polska
W budownictwie oczywistym skojarzeniem jest postrzeganie komputerów jako wirtualnych desek kreślarskich. Jednak coraz większą popularność zyskuje metodyka tworzenia naszpikowanych danymi trójwymiarowych modeli obiektów. Takie podejście pozwala inżynierom uzyskać dokładne informacje zwrotne (m.in. zestawienia materiałowe). Ważną rolę odgrywa tu wskaźnik LOD (ang. Level of Development) – przedstawiający poziom detali uzyskany w danym modelu. Im wyższy wskaźnik, tym bardziej rzeczywiste przedstawienie poszczególnych elementów budowli, a co za tym idzie – lepszy wgląd w przyszłość.
Ponadto model 3D udostępniony wszystkim uczestnikom projektu znacznie zwiększa komunikatywność i koordynację pracy.
Powyższa technologia jest określana nazwą Building Information Modeling, w skrócie BIM, i zaczyna być z powodzeniem wykorzystywana w coraz większej liczbie przedsięwzięć budowlanych.
Projekt
Inwestycja Hägerneholmsskolan, zlokalizowana w miejscowości Täby w Szwecji, to tegoroczny laureat międzynarodowego konkursu Tekla BIM Awards w kategorii Obiekt publiczny. Kompleks czterech budynków o łącznej powierzchni 4000 m2 wykonano głównie w technologii prefabrykowanej (ściany pełne i wielowarstwowe, sprężone płyty kanałowe, płyty zbrojone dwukierunkowo, schody żelbetowe). Montaż konstrukcji ukończono w maju 2018 roku, a cały proces projektowy trwał 7 miesięcy.
CES Polska oraz Strängbetong
Obiekt został zrealizowany dzięki współpracy firm CES Polska oraz Strängbetong.
CES Polska (ang. Consolis Engineering Services) powstała pod koniec 2016 r. w celu świadczenia usług inżynierskich na potrzeby spółek będących częścią Grupy Consolis.
Fot. arch. CES Polska
Początek Przedsięwzięcia
Inwestor wymagał realizacji projektu zgodnie z założeniami technologii BIM, co w praktyce oznaczało konieczność pracy na trójwymiarowym modelu oraz stosowanie narzędzi zapewniających płynną wymianę danych. Jest to jeden z wielu modeli wykonany przez CES Polska za pomocą programu Tekla Structures w pełnym zakresie prefabrykacji.
Pracę projektantów można opisać w kilku najważniejszych punktach:
• wykonanie modelu przetargowego na podstawie dostępnej dokumentacji,
• uszczegółowienie geometrii elementów,
• modelowanie połączeń oraz detali montażowych,
• wymiarowanie zbrojenia elementów,
• wykonanie rysunków warsztatowych i montażowych.
Praca przy modelowaniu wymagała ciągłej kontroli nad zmianami powstającymi wskutek modyfikacji modeli branżowych oraz założeń architektonicznych. Zespoły projektowe wykorzystały możliwość pracy z wieloma plikami IFC (ang. Industry Foundation Classes – neutralny format wymiany informacji), co ułatwiło proces modelowania elementów oraz kontrolę nad ewentualnymi kolizjami. Wyzwaniem było dostosowanie geometrii oraz nośności prefabrykatów do odpowiednich referencji branż i architektury oraz możliwości produkcyjnych fabryk. Doprowadziło to do zastosowania nietypowych rozwiązań – np. nierównoległe rozłożenie płyt kanałowych czy niestandardowe mocowania niektórych elementów (ściany klatki schodowej bez oparcia o płyty; ściany attyk do płyt). Kolejnym ciekawym zagadnieniem był fakt, że warstwy zewnętrzne ścian elewacyjnych składały się z dwóch materiałów w ramach jednej bryły – cegieł zatopionych w betonie. W celu przyśpieszenia procesu modelowania zastosowano niestandardowy materiał, którego ciężar był wypadkową obu składowych.
Tekla Structures jest bardzo wygodnym narzędziem projektowym. Możliwość kontroli elementów pod względem ewentualnych kolizji oraz dynamiczne nanoszenie poprawek w modelu przyśpiesza aktualizację rysunków. Program pozwala na sprawną koordynację branż i planowanie montażu w oparciu o ciężar elementów. Spełnia technologiczne potrzeby prefabrykacji oraz przyśpiesza cały proces projektowy.
Koordynacja
Nad projektem pracowała duża liczba osób. Niezbędna okazała się opcja współdzielenia modelu i pracy wielu użytkowników w jednym projekcie w trybie Model Sharing. Kolejny mocny punkt Tekla Structures to możliwość dostosowania środowiska pracy do standardów konkretnego zakładu, a nawet wymagań zupełnie innego rynku – firma CES Polska w większości korzystała ze specjalnie stworzonej zewnętrznej bazy elementów.
Dokumentacja
Model 3D stanowił podstawę dla sporządzania dokumentacji – dzięki funkcjonalności Tekla Structures rysunki generowano „półautomatycznie”. Projektanci korzystali z szablonów tabel zestawieniowych oraz modyfikowali poszczególne widoki elementów na rysunkach warsztatowych i rzutach, dostosowując je do wymagań fabryk oraz własnych standardów. Dodatkowo (zgodnie z życzeniem inwestora) każda ze ścian fasadowych musiała posiadać niepowtarzalny wzór „ceglanej elewacji”. Stworzono nawet specjalną dokumentację przedstawiającą dokładne położenie każdej cegły. Wymagało to narzędzia umożliwiającego wprowadzenie takiego podkładu jako referencji – zarówno do całego modelu, jak i na rysunkach poszczególnych elementów.
Podsumowanie
Wykorzystanie programu Tekla Structures do tworzenia modelu 3D w prefabrykacji bardzo przyśpieszyło proces projektowy. Pozwoliło rozwiązać wiele skomplikowanych kwestii konstrukcyjnych oraz przewidzieć ewentualne kolizje związane z montażem. Model 3D przygotowany w Tekla Structures okazał się bardzo pomocny w fazie projektowania, produkcji oraz wznoszenia budowli – i zapewne okaże się równie przydatny na etapie jej użytkowania.
