IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Проблема инновационного подхода в проектировании представляется крайне важной для всего строительного комплекса. В настоящее время существенно изменились технологические возможности проектных организаций, что обусловлено масштабным применением современных проектных решений на основе инновационного программного обеспечения, российских и зарубежных автоматизированных комплексов, средств расчета с повышенной производительностью. В современных условиях для успешной реализации проекта необходимо широкое использование информационных технологий. Новый уровень удовлетворения этих потребностей обеспечивают системы автоматизированного проектирования, реализующие технологию информационного моделирования зданий BIM (Building Information Modeling).

Технология BIM – это современный подход к проектированию-строительству-эксплуатации. Можно сказать, что BIM – это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса. Важной составляющей данной технологии является единое информационное пространство, база данных, содержащая всю информацию о технических, правовых, имущественных, эксплуатационных, энергетических, экологических, коммерческих и прочих характеристиках здания. Благодаря очень точной и детальной проработке модели, эта технология даёт возможность проводить различные расчёты, анализы, симуляции (при классическом проектировании для каждого расчёта нужно выполнить отдельную дополнительную работу). Одним из видов таких расчётов являются расчёты энергоэффективности и энергопотребления здания, а также комплексные расчёты всего здания (с учётом местоположения) и всех его элементов одновременно (при классическом проектировании мы производим расчёт только одного элемента, например наружной стены). Очевидно, что применяя технологию BIM, намного проще проводить симуляцию всего жизненного цикла здания, а полученные результаты использовать для корректировки проекта, получая в итоге более качественное решение.

В процессе архитектурно-строительного проектирования создается компьютерная модель нового объекта, несущая в себе все сведения о нём. Технология BIM позволяет визуализировать системы здания, рассчитывать различные варианты их компоновки в соответствии с заданными критериями, а также приводить их в соответствие нормам и стандартам, выполнять моделирование и анализ эксплуатационных характеристик будущих зданий: тепловой нагрузки, освещённости, тепловой энергии и др., упрощая выбор оптимального решения.

BIM является технологической платформой, которая позволяет объединить различные программные продукты и инструменты, что позволяет проводить моделирование значительно дешевле, упрощает процессы визуализации будущего объекта. BIM используется всеми действующими сторонами: владельцами, проектировщиками, строителями, подрядными компаниями, эксплуатационными компаниями и пр. Поскольку цифровая модель здания создается с первых шагов работы, появляется возможность организовать коллективный рабочий процесс, при котором все специалисты и участники привлекаются к совместной работе с самых ранних этапов проектного цикла, когда затраты на исследования и внесение изменений минимальны, а результаты таких изменений наиболее значимы. Создается возможность совместного проектирования, целью которого является получение экономического и энергоресурсосберегающих эффектов при разработке строительных генеральных планов и календарных планов строительства. Решаются вопросы организации совместного архитектурно-строительного и организационно-технологического проектирования в рамках решения основной задачи – снижения уровня потребления энергетических и материальных ресурсов на протяжении жизненного цикла здания.

Принципы BIM, сформулированные Робертом Эйшем в 1986 году:

• трёхмерное моделирование;

• автоматическое получение чертежей;

• интеллектуальная параметризация объектов;

• наборы проектных данных, соответствующие объектам;

• распределение процесса строительства по временным этапам.

BIM помогает проектировщикам систем ОВК, электрических и санитарно-технических систем предвидеть конечный результат проектирования ещё до того, как начнется строительство. Проектирование и выполнение расчётов на компьютерной модели позволяет быстрее и с большей экономической эффективностью создавать сложные, не нарушающие экологического равновесия инженерные системы. При строительном планировании появляется возможность своевременно выявить части проекта, которые будут вызывать трудности, и обратить на это внимание специалистов проектной организации. Решения на основе BIM-технологии предоставляют специалистам подрядных организаций возможность определять сметную стоимость, выполнять 4D-визуализацию процесса строительства, выявлять коллизии, обмениваться информацией с заказчиками, а также оптимизировать строительство, сокращая отходы материалов, повышая производительность и экономя средства.

В случае использования BIM заказчик/владелец объекта получает сквозной обмен информацией от идеи создания объекта до разработки полного проекта, контроль строительства с получением актуальной информации к моменту ввода объекта в эксплуатацию, контроль параметров во время эксплуатации, и даже при реконструкции или выводе объекта из эксплуатации.

Комплекс задач, решаемых при помощи BIM.

BIM – объектно-ориентированная система. Например, дверь «знает», что она дверь, знает свои параметры, а также то, что она находится в стене и ей требуется проём. При вставке двери в стену проем для неё создается автоматически. И он также автоматически удаляется в случае удаления двери. Спецификации создаются на основе конкретного проекта и управляются нажатием кнопки. Стальные арматурные сетки, элементы конструкции, в т.ч. нестандартные, выдаются графически.

Отметим основные преимущества использования BIM на этапе проектирования:

• планирование размещения объектов распределенной социальной инфраструктуры в районе застройки с учётом уже имеющейся инфраструктуры прилегающих территорий;

• проектирование инженерных и энергетических сетей района застройки с учётом рельефа местности и характеристик грунта;

• планирование транспортной сети в районе застройки, основных и вспомогательных маршрутов движения транспортных средств, анализ изменения транспортной ситуации района;

• определение и оптимизация требующегося количества техники, сил и средств для выполнения строительных работ;

• определение ближайших поставщиков строительных и отделочных материалов, специализированных организаций, предоставляющих инженерные и другие необходимые в процессе строительства услуги;

• расчёт наиболее подходящих маршрутов доставки строительных материалов с целью сокращения сроков и минимизации стоимости доставки.

Мониторинг зданий и сооружений

Современные многоэтажные (и, в особенности, высотные) здания — это сложные инженерно-технические сооружения, которые требуют постоянного технологического контроля различных систем и компонентов. Требования к инструментальному мониторингу содержатся в МГСН-4.19 от 2005 года, действующих, фактически, по всей стране. Кроме того, западные нормативы (часто используемые совместно с отечественными по принципу «где строже» при строительстве зданий иностранных компаний) предполагают наблюдение за грунтом.

Мониторинг состояния конструкций зданий и сооружений как таковой может выполняться следующим образом:

С помощью геодезических измерений. Применяются замеры с помощью высокоточных нивелиров, а также GPS-технологий и — реже — лазерного сканирования. С помощью этих методик становится возможным выявление перемещения здания, в частности, крен, осадка и другие возможные дефекты. Чем чаще выполняются данные измерения, тем точнее рассчитывается динамика и тем более предсказуемой становится дальнейшая эксплуатация объекта.

Проводятся геологические исследования грунтового массива как непосредственно в основании здания, так и в различных точках в окрестностях. Наиболее интересная современная методика — это трёхмерное томографическое просвечивание, но чаще используется мониторинг уровня воды, давления в породах, осадок грунтов и других данных. Под фундаментом также обычно размещается сеть датчиков давления, данные которые дают информацию о вертикальных нагрузках. Благодаря возможности пробурить скважины и заранее заложить датчики в нужных местах фундамента, появляется возможность получать поток данных постоянно.

Измерение деформаций в надземной части и конструкциях фундамента. Как правило, применяются специальные датчики, а также меры периодического инструментального контроля. Сейсмометрия. Замеры случайных или искусственных колебаний после обработки позволяют получить достаточно точную картину состояния здания. По сути, данный метод подобен инструментальному контролю с помощью вибрационных воздействий, но имеет заметно более высокий масштаб и эффективность.

Таким образом, основная задача экспертов по мониторингу конструкций зданий и сооружений — это своевременный расчёт необходимой сети датчиков, размещение их в необходимых точках, регулярное снятие с них данных и их последующая обработка, а также выполнение специальных замеров в те моменты, когда требуются дополнительные данные. Разумеется, от профессионализма специалистов зависит как стоимость решения, так и качество получаемой информации.

Мониторинг технического состояния зданий и сооружений, попадающих в зону риска от нового строительства здания (сооружения).

Осуществление строительства в Санкт–Петербурге, особенно в его исторической части, заставляет искать новые пути к вопросу сохранения уникального исторического облика нашего города. Современные тенденции в строительстве, а именно - увеличение этажности зданий, уплотнение городской застройки, стесненность строительных площадок, освоение подземного пространства, насыщение инженерными коммуникациями неизменно приводят к возникновению и последующему увеличению негативного техногенного воздействия проводимого строительства на уже построенные объекты, расположенные в прилегающих зонах. Довольно часто новое строительство дает повод для многих жителей и собственников окружающей застройки выявить свое недовольство проводимыми строительными работами. Иногда конфликт доходит до митингов и прямого препятствия осуществлению работ на строительной площадке, организуемых инициативными группами. В связи с этим особое значение приобретает проблема контроля технического состояния зданий и сооружений с целью предупреждения возникновения аварийных ситуаций и обоснованность выбора комплекса инженерных мероприятий по их недопущению.

Вышедшие нормативные документы - ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге», ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния», обязывают строителей до начала производства выполнить обследование зданий окружающей застройки, попадающих в 30-метровую зону геотехнического риска от границ здания нового строительства, и на всем протяжении выполнения строительно-монтажных работ проводить мониторинг технического состояния этих зданий.

Первый этап программы мониторинга технического состояния зданий и сооружений подразумевает обследование зданий соседней застройки, попадающих в зону влияния от строительных работ. На первом этапе мониторинга выполняется обследование зданий окружающей застройки. Целью обследования является фиксация всех дефектов и повреждений строительных конструкций обследуемого здания, существующих или возникших до начала производства строительных работ. При визуальном осмотре фиксируются все имеющиеся трещины на фасадах здания, а так же в стенах и в перекрытиях внутри помещений. На обнаруженных трещинах устанавливаются маяки, предназначенные для фиксации их дальнейшего развития. В процессе обследования составляются ведомости дефектов и повреждений надземных строительных конструкций с фотографической фиксацией дефектов, выполняются графические зарисовки дефектов и повреждений с фиксацией их места на схематических рисунках фасадов и поэтажных планах обследуемого здания. В процессе мониторинга выполняется комплекс инструментальных работ – замеров прочности строительных конструкций неразрушающими методами. По результатам визуального и инструментального обследования устанавливается текущая категория технического состояния здания. По категории технического состояния здания определяются осадки и крены, которые здание способно дополнительно воспринять без образования повреждений при выполнении строительных работ. По результатам обследования составляется отчет, содержащий вышеперечисленные материалы и рекомендации по безопасной технологии производства работ.

Второй этап программы - геотехнический мониторинг, который производится в течение всего строительного процесса.

Третьим, завершающим этапом мониторинга является фиксация дефектов и повреждений фасадов и внутренних помещений зданий по окончании строительных работ. По окончании третьего этапа специалисты составляют заключительный отчет по результатам мониторинга.

Код для цитирования: Скопировать