11 - 2016

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов: опыт компании «Белэнергомаш»

ООО «Белэнергомаш — БЗЭМ» занимается конструированием и изготовлением металлоконструкций с 1973 года. Компания применяет инновационные технологии производства, диагностики и контроля, в их числе — программное обеспечение Tekla Structures, которое используется на предприятии с 2008 года как важный рабочий инструмент проектного отдела. Один из самых крупных и значимых объектов, конструкции для которого были смоделированы «Бел­энергомашем» с помощью программного обеспечения Tekla, — стадион «Мордовия Арена». Он будет возведен в Саранске для проведения Чемпионата мира по футболу в 2018 году. Уникальная геометрия, большое количество сварных соединений, сжатые сроки — всё это обусловило высокую сложность исполнения проекта.

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Особенности проекта

Стадион «Мордовия Арена», рассчитанный на 45 тыс. зрителей, будет возведен в Саранске к 2017 году и станет одним из 12 стадионов, которые примут Чемпионат мира по футболу 2018 года. По задумке архитекторов, чаша арены будет напоминать ярко­красное солнце — один из символов республики Мордовия. Расположение чаши над уровнем двухэтажного стилобата создаст эффект легкости. Кроме того, оболочка стадиона нестандартной овальной формы: она будет плавно понижаться к северной и южной трибуне и затем вновь подниматься к восточной. Основу стадиона составят 88 Г­образных консолей высотой 40 м и вылетом конструкции на 49 м. Все они будут запроектированы из стальных труб, что обусловит небольшой общий вес конструкций покрытия — около 6 тыс. т.

«Для строительства таких уникальных сооружений, как стадионы, нужны металлоконструкции с особыми параметрами, которые могут произвести только предприятия с внедренными BIM­решениями. Поэтому наличие программного комплекса Tekla Structures в инструментарии завода является нашим конкурентным преимуществом. Он позволяет большому числу специалистов нашего предприятия одновременно работать над одним объектом, что значительно сокращает время, затрачиваемое на создание модели, и увеличивает ее точность. Таким образом, “Белэнергомаш” может производить большие объемы сложных, уникальных конструкций в сжатые сроки».

Дмитрий Долженков, специалист по сопровождению CAD,
ООО «Белэнергомаш — БЗЭМ»

В ходе первоначальной разработки конструкторской документации проект на протяжении полугода дорабатывался генеральным подрядчиком по строительству стадиона ООО «Производственно­строительное объединение “Казань”» совместно со специалистами «Белэнергомаша». Заводу предстояло изготовить для стадиона металлоконструкции сложной геометрии с точностью до 10 мм при пролете до 60 м и большим количеством сварных соединений. Особая сложность проекта заключалась в том, что он не допускал задержек. Для возможности строительства стадиона в намеченные сроки «Белэнергомаш» должен изготовить и отгрузить все металлоконструкции к 31 марта 2017 года — почти ровно через год с момента подписания контракта с ООО «ПСО “Казань”». Примечательно, что «Белэнергомаш» самостоятельно разрабатывал технические условия производства и согласовывал их с проектными институтами, задействованными в строительстве объекта. После этого для возможности начала работ по проекту специалисты завода еще в течение нескольких месяцев отрабатывали технологию сборки и сварки элементов на образцах.

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Организовать прозрачный рабочий процесс и обеспечить продуктивное взаимодействие всех вовлеченных специалистов предприятию помогает применение технологии информационного моделирования зданий (BIM). Для «Белэнергомаша» это уже не первый опыт применения BIM­технологий в области проектирования и изготовления металлоконструкций для спортивных объектов. Портфолио выполненных заводом проектов включает изготовление металлоконструкций для таких известных сооружений, как стадион УЕФА «Казань Арена» на 45 тыс. зрителей (Казань), футбольный стадион в западной части Крестовского острова (Санкт­Петербург) и четыре из шести крупных объектов Олимпийского парка в Сочи: Большая ледовая арена для хоккея с шайбой на 12 тыс. зрителей, Конькобежный центр «Адлер­Арена» на 8 тыс. зрителей, Центральный олимпийский стадион «Фишт» на 40 тыс. зрителей и Главный олимпийский медиацентр.

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Применение Tekla Structures в процессе моделирования

Выбор программного обеспечения может сыграть решающую роль в успешной реализации проекта. Согласно исследованиям Dodge Data & Analytics1 , правильно подобранные программные инструменты могут на 5% уменьшить общую стоимость строительства, на 5% ускорить его завершение и на 25% повысить продуктивность работы.

При строительстве спортивных объектов важна максимальная точность на всех этапах, начиная с создания архитектурной концепции проекта и заканчивая работами на строительной площадке, что помогает обеспечить программное обеспечение с высоким уровнем детализации (LOD), то есть проработки элементов конструкции. К таким программным комплексам относится Tekla Structures от компании Trimble, обеспечивающий высший базовый уровень детализации модели — LOD 500. Именно поэтому он был использован на восьми из двенадцати стадионов, предназначенных для проведения Чемпионата мира по футболу 2018, в том числе «Мордовия Арена».

Работая в многопользовательском режиме, конструкторы смогли полностью разработать модель стадиона за три месяца. В среде Tekla Structures одна группа сотрудников занималась созданием моделей, другая выполняла 2D­чертежи, а третья отвечала за их проверку. Кроме того, некоторые технологи предприятия использовали этот программный комплекс при организации производственных процессов.

Программное обеспечение Tekla Structures позволило быстро образмеривать детали труб с одним или несколькими резами. Впервые при строительстве уникальных объектов в таком объеме были применены стыковые сварные соединения из труб с переломом. С помощью программного комплекса Tekla была смоделирована и изготовлена механическая часть приспособления для контроля сварных швов.

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Использование BIM-технологий при изготовлении металлоконструкций для стадионов

Контрольная сборка и соединение металлоконструкций

Для того чтобы проверить сходимость элементов конструкции, 20 и 21 июня 2016 года специалисты «Белэнергомаш» провели первую контрольную сборку радиальной консоли стадиона размером 63Ѕ29 м, которая является основной несущей частью каркаса покрытия.

Всего в сборке было задействовано более 30 отправочных марок, каждая из которых имеет сложное пространственное сечение пояса и узловых элементов. В основном части марок были соединены с помощью монтажной сварки встык, а также высокопрочных болтов. Для того чтобы обеспечить сходимость в узлах с применением таких типов соединений, необходимо изготавливать элементы с беспрецедентной точностью. Специалисты завода проводили контроль геометрии отдельных конструкций, а также всей контрольной сборки с применением высокоточных измерительных приборов по заданным контрольным точкам. Результаты этих измерений обрабатывались с помощью 3D­модели. Координаты отснятых точек импортировались в Tekla Structures, где фиксировались отклонения в размерах изготовленных отправочных марок. В случае недопустимых погрешностей геодезическая служба предоставляла информацию о необходимых корректировках.

По итогам контрольной сборки представители ООО «ПСО “Казань”», монтажной организации и проектного института допустили металлоконструкции, изготовленные компанией «Белэнергомаш», к отгрузке.

Промежуточные результаты

В августе­сентябре 2016 года на строительной площадке стадиона «Мордовия Арена» были установлены первые металлоконструкции консолей, изготовленные компанией «Белэнергомаш». В соответствии с условиями договора, заводу в целом предстоит изготовить и отгрузить 88 радиальных консолей, связевые фермы, главные балки и другие элементы общим весом около 6 тыс. т. От успешности этого проекта зависит, будет ли построен стадион в намеченные сроки. Тем не менее итоги последних проверок показали, что причин для волнения нет: стадион будет готов принять Чемпионат мира­2018.