Концепция BIM-технологии при проектировании автомобильных дорог



В статье авторами проводится анализ технологии информационного моделирования и оценка эффективности использования.

Ключевые слова: автомобильные дороги, BIM-технологии, информационные модели, информационное моделирование, жизненный цикл, среда общих данных, жизненный цикл, ЦММ.

BIM (англ. Building Information Model или Modeling) — это метод проектирования, в ходе использования которого применяются все параметры, связанные с жизненным циклом объекта строительства, начиная от финансовых затрат, необходимых на само строительство, заканчивая последующими ежемесячными расходами на электроэнергию.

Все эти данные формируют так называемую информационную модель, в которой изменение одного параметра приводит к автоматическому перерасчету всех остальных. В этом принципиальное отличие BIM от обычной 3D-визуализации. Одним из главных плюсов является то, что работать с единой информационной моделью могут одновременно несколько групп специалистов.

BIM позволяет выполнять большое количество функций, необходимых для реализации объекта, основными из которых являются:

1. Создание чертежей;
2. Разработка отчетов;
3. Построение (моделирование) графиков выполнения работ;
4. Выполнение полного анализа проекта;
5. Управление состоянием объекта на стадии эксплуатации;
6. Визуализация объектов.

Именно поэтому, у проектировщиков и строителей имеются безграничные возможности для принятия наилучшего решения, опираясь при этом на все имеющиеся данные.

Концепция BIM представляет собой особый подход к жизненному циклу объекта, при котором информационная модель содержит в себе конструкторскую, технологическую, экономическую и другую информацию о составляющих его взаимосвязанных элементах.

Жизненный цикл автомобильной дороги — это промежуток времени, за который объект проходит все процессы своего существования, начиная от стадии концептуального планирования, заканчивая ликвидацией (демонтажом).

Его делят на крупные стадии, которые в свою очередь подразделяются на отдельные этапы и процессы. Основными этапами жизненного цикла автомобильной дороги являются:

1. Планирование. На данном этапе производится разработка несколько различных вариантов проложения трассы, их технико-экономическое сравнение и дальнейший выбор оптимального варианта.
2. Проектирование. Крайне трудоемкий процесс, в ходе которого осуществляют: геометрическое моделирование местности; создание детальной геометрической модели автомобильной дороги, пересечений, развязок, искусственных сооружений и т. д.
3. Строительство, ремонт или реконструкция. Это так называемая этап реализации проекта, в ходе которого производятся строительные работы и подготовка объекта к сдаче в эксплуатацию.
4. Эксплуатация. На протяжении данного этапа автомобильная дорога эксплуатируется и регулярно обслуживается, в связи с чем проводится: периодическая диагностика; процесс выявления дефектов; планирование мероприятий по текущему и капитальному ремонту как самой автомобильной дороги, так и расположенных на ней сооружений.

Для определения эффективности BIM-технологий рассмотрим весь процесс проектирования линейного объекта посредством программного комплекса компании Autodesk. Для понимания стоит охарактеризовать основной функционал используемых программных продуктов:

Autodesk InfraWorks 360 — программа, предназначенная для концептуального проектирования, быстрого 3D-моделирования существующей инфраструктуры на основе данных различных САПР и ГИС, растровых материалов, а также данных из открытых источников, оперативной разработки, анализа и визуализации нескольких вариантов проектов инфраструктурных объектов (дорог, мостов, инженерных коммуникаций, площадных объектов, участков застройки и т. д.)

AutoCAD Civil 3 D — программа предназначенная для проектирования объектов инфраструктуры, позволяет оптимизировать выполнение задач, поддерживать согласованность данных и быстро реагировать на изменения.

Главным плюсом, и причиной использования, AutoCAD Civil 3D является то, что данный продукт позволяет создавать любые требуемые элементы поперечных сечений дорожной одежды, достаточно быстро анализирует проектные решения, достигая оптимума, за короткий промежуток времени.

Autodesk Navisworks — программа предназначенная для комплексного управления BIM-проектами, объединения моделей, поиска пересечений, работы с 4D (время/деньги) и 5D (время + деньги) информацией. Данная программа применяется для проверки моделей на наличие ошибок на стадии проектирования, мониторинга строительства, демонстрации объектов и многих других задачах.

Стоит отметить, что для создания информационной модели возможно использование различных программных комплексов, а не только продуктов Autodesk.

Весь процесс состоит из 4-х основных этапов:

1. Общее представление проектируемого линейного объекта в Autodesk InfraWorks 360.

Используя данные открытых источников и функционал Autodesk InfraWorks 360 создается модель, содержащая информацию о застройке территории, названиях улиц и объектов, рельефе, гидрографии. Проектируется план, продольный и поперечный профиль трассы, после чего данную модель экспортируют в AutoCAD Civil 3D.

2. Детальная проработка модели в AutoCAD Civil 3D.

На основе созданной модели и с помощью функционала AutoCAD Civil 3D производится: изменение конструкции поперечного сечения, создание поверхности по верху участка дороги на основе коридоров, моделирование и увязка пересечений и примыканий, устройство искусственных сооружений.

По итогу работы с AutoCAD Civil 3D создается трехмерная динамическая модель, все элементы которой логически взаимосвязаны.

3. Экспорт данных в Autodesk InfraWorks 360 с дальнейшей визуализацией.

После проработки необходимо экспортировать уже откорректированную модель трассы из AutoCAD Civil 3D в Autodesk InfraWorks 360. Для лучшей наглядности полученного проекта настраиваются текстуры и подгружаются элементы обустройства дороги. На данном этапе проект можно считать завершенным.

4. Итоговый сбор модели в Autodesk Navisworks.

Готовый проект, со всеми прилагающимся файлами, подгружают в Autodesk Navisworks. При использовании функционала данной программы получают: отчет о стоимости и объемах используемых строительных материалов, почасовой график использования механизмов, календарный график строительства. Autodesk Navisworks, путем визуализации, позволяет продемонстрировать каждый этап, при этом учитывая введенные строки строительства как самого трассы, так и других элементов (путепроводы, трубы и т. д.).

Главным плюсом BIM технологии является в первую очередь то, что создаются взаимосвязанные участки автомобильной дороги и развязки. Так, меняя общий профиль трассы, было видно, как это отражается на развязках, на объёмах работ и т. д. А без своевременного и автоматического внесения результатов корректировки проекта в общую трёхмерную модель невозможно было бы выполнить в более короткий срок без использования BIM технологии.

Литература:

1. ОДМ 218.3.105–2018 — «Методические рекомендации по организации взаимодействия участников разработки проектной и рабочей документации на пилотных проектах строительства, капитального ремонта и реконструкции автомобильных дорог с применением BIM-технологии»;
2. ГОСТ Р 57311–2016 — «Моделирование информационное в строительстве. Требования к эксплуатационной документации объектов завершенного строительства»;
3. СП 301.1325800.2017 — «Информационное моделирование в строительстве. Правила организации работ производственно-техническими отделами»;
4. Райкова Л. С., Анисимов С. С., Петренко Д. А. 3D-визуализация как современная технология повышения качества проектных решений // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2014 № 1(2). С. 20−24.
5. Сарычев Д. С., Скворцов А. В. Элементы моделей автомобильных дорог и уровни проработки как основа требований к информационным моделям // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015 № 1(4). С. 30−36. DOI: 10.17273/CADGIS.2015.1.4.
6. Open Geospatial Consortium // Официальный сайт международного консорциума Open Geospatial Consortium. URL: http://www.opengeospatial.org/ (дата обращения: 10.12.2020).