Применение BIM-системы Renga для создания информационной модели общеобразовательной школы для эксперимента по прохождению госэкспертизы

В BIM-системе Renga создана информационная модель общеобразовательной школы, которая прошла оценку госэкспертизы.

Ситуация

Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве (ФАУ «ФЦС») был создан в 1996 году в соответствии с приказом Минстроя России. Центр организует и проводит научно­исследовательские и опытно­конструкторские работы, методическую и разъяснительную работу по вопросам технического нормирования в сфере проектирования и строительства, в том числе проектирования по технологии информационного моделирования, а кроме того, определяет концепцию BIM.

Летом 2019 года в рамках реализации поручения Правительства РФ о переводе строительной отрасли на BIM­проектирование и рекомендаций использовать для этого отечественное ПО, Минстрой России поставил перед ФАУ «ФЦС» задачу изучить возможность проведения госэкспертизы напрямую по информационной модели, созданной в российском программном продукте, без использования проектной документации.

Решение этой задачи должно было помочь:

• разобраться с нюансами работы экспертизы с информационной моделью;
• разработать новые постановления по BIM или внести изменения в существующие;
• оценить конкурентоспособность отечественного ПО в информационном моделировании.

Для реализации поставленной задачи ФАУ «ФЦС» организовало рабочую группу для реализации экспериментального пилотного проекта. В его состав вошли: Главгосэкспертиза России, Московская государственная экспертиза, СПб ГАУ «Центр государственной экспертизы», ГАУ СО «Управление государственной экспертизы». Участники от групп разработчиков — специалисты компаний НЕОЛАНТ, «СиСофт Девелопмент» и компания Renga Software.

Решение

В качестве объекта для пилотного проекта была выбрана общеобразовательная школа на 1000 мест, строящаяся в Чкаловском районе города Екатеринбурга. Проектная документация школы уже прошла экспертизу и теперь, в рамках эксперимента, нужно было провести экспертизу повторно, но уже по BIM­модели.

Для этого на основании полученной проектной документации школы Renga Software создала ее информационную модель в BIM­системе Renga (рис. 1).

Рис. 1. Цифровая информационная модель общеобразовательной школы

Проект

Первым к созданию информационной модели школы приступил архитектор. В качестве исходных данных ему была предоставлена рабочая и проектная документация и BIM­модель, сделанная в системе Revit. Изначально планировалось использовать эту модель в качестве основы для дальнейшей работы над проектом школы, ведь Renga позволяет взаимодействовать с моделями, выполненными в других BIM­системах. Но после сверки с проектной документацией обнаружилось, что в модели отсутствуют последние изменения, которые были внесены по итогам прохождения экспертизы. Поэтому было принято решение полностью создавать BIM­модель заново инструментами системы Renga. Однако модель из системы Revit все же была использована в процессе работы над проектом, но на следующем этапе, когда к моделированию приступил конструктор и стал прорабатывать армирование несущих железобетонных конструкций.

Моделирование в Renga началось с создания архитектором сетки координационных осей. Далее, чтобы ускорить процесс создания модели, к работе был подключен конструктор. На тот момент одновременная совместная работа в системе Renga еще не была реализована, поэтому архитектор и конструктор работали независимо в своих моделях. И создание модели началось параллельно по блокам с несущего каркаса и фундамента. Общая модель собиралась в отдельном файле, в который копировались готовые этажи блоков из модели архитектора и конструктора. После того как был «собран» несущий каркас школы (рис. 2), приступить к его детализации смог инженер­конструктор.

Рис. 2. Несущий каркас школы

Проработка конструктивной части здания началась с фундаментов и ростверков. За основу была взята модель Revit, в которой было выполнено армирование ростверков. Ростверки в Renga выполнялись сборками из перекрытий и арматурных каркасов, импортированных из Revit через формат IFC. При этом вся арматура была корректно прочитана и преобразована в параметрические арматурные стержни Renga (рис. 3). Стоит отметить, что стержни можно было создать и в самой Renga. Но из Revit использовать данные решили для того, чтобы сократить время, а заодно провести тестирование взаимодействия двух систем через формат IFC.

Рис. 3. Сборка ростверка и модель фундаментов

Конструкции несущего каркаса (балки, колонны, стены, перекрытия) были полностью заармированы инструментами Renga. Всё фоновое армирование было выполнено параметрическими стилями армирования, которые автоматически расположили арматурные сетки и каркасы в конструктивных элементах по правилам, указанным инженером­конструктором. Кроме рабочего армирования, автоматические стили разложили также технологическую арматуру: лягушки (в плитах­перекрытиях, хомуты, связывающие каркасы (в стенах) и т.д.

В дисках монолитных перекрытий располагалось много отверстий, которые необходимо усиливать по проекту. Кроме того, все конструкции имели зоны усиления. Тут пришлось комбинировать автоматические стили и ручное армирование. Для удобства работы были сделаны сборки арматурных изделий и каркасов, с помощью которых выполнялось усиление, а затем они расставлялись в конструкции в соответствии с проектом. Например, в наружной зоне перекрытий во избежание промерзания выполнялась перфорация плит с заполнением термовкладышами из пенополистирола — в этом месте усиление производилось сборками из арматурных стержней (рис. 4).

Рис. 4. Заармированные железобетонные конструкции

Также в модели были проработаны металлические конструкции покрытия кровли, которые перекрывали большепролетные помещения актового и спортивных залов. Сборками были смоделированы фермы, связи и распорки, проработаны узлы соединения металлических элементов с помощью пластин (рис. 5).

Рис. 5. Металлические конструкции перекрытий

Пока конструктор занимался армированием и прорабатывал узлы соединения металлических элементов, архитектор продолжил дорабатывать модель, наполняя ее стенами и перегородками для того, чтобы передать в разработку инженерам по внутренним инженерным системам. Переданная им модель представляла собой сблокированное здание, состоящее из шести блоков различной этажности, разделенных конструктивно деформационными швами. В южной стороне здания находятся три четырехэтажных блока, в которых располагаются учебные классы начальной и средней школы. Они соединены переходами с северной трехэтажной частью школы, в которой размещены блоки общественного назначения — столовая, актовый зал, спортивные залы и мультимедийная библиотека (рис. 6).

Рис. 6. Архитектурно-строительная модель,
переданная в работу инженерам по внутренним системам

После передачи модели инженерам проработка архитектурной модели была продолжена. Школа наполнялась архитектурными элементами (окна, двери, полы, фасады, кровля, помещения). Многослойные конструкции полов, фасадов и кровли моделировались инструментами Перекрытие и Стена. В самом проекте насчитывалось порядка 50 типов полов и около 30 типов фасадов с различной облицовкой. Всё это многообразие типов удалось свести к меньшему количеству благодаря адаптивности стилей Renga к изменяющимся параметрам самой конструкции. То есть для фасадов или полов с одинаковым набором слоев, но разной толщины был применен один заданный стиль, который автоматически изменял толщину базового слоя в зависимости от толщины самой конструкции. Та же ситуация была и с проектированием окон и дверей. Огромное количество одинаковых по конструкции и рисунку окон или дверей, но с разными габаритами, были заданы одним стилем. В Renga не моделировался окружающий рельеф (цифровая модель местности, геологическая модель и генплан были созданы в программных продуктах российского разработчика «Кредо­диалог»), но для правильной посадки выходов из здания и крылец на планировочную отметку земли она была обозначена в модели инструментами Линия модели и Текст модели (рис. 7).

Рис. 7. Обозначение планировочной отметки земли на 3D-модели

После создания 3D­модели начался этап непосредственно информационного моделирования, то есть наполнения ее атрибутивной информацией. BIM­модель необходимо было выполнить в соответствии с требованиями Мосгосэкспертизы. Согласно этим требованиям, BIM­модель должна быть предоставлена в формате IFC и иметь заданный набор пользовательских свойств, по которым и производится ее автоматическая проверка. Пользовательские свойства, которые требует экспертиза, были добавлены в модель школы Renga. И начался этап по назначению свойствам необходимых значений. Кроме расчетных геометрических характеристик каждому объекту требовалось назначить пользовательские свойства и коды из московского строительного классификатора (МССК 4.0). Это трудоемкая работа, но в Renga удалось ее упростить. Для быстрого выбора объектов, схожих по параметрам, был применен инструментарий спецификаций. Спецификации были сформированы по тем свойствам, которым нужно было задать значения (рис. 8).

Рис. 8. Спецификация окон и дверей по свойствам МССК 4.0

Далее спецификации были сгруппированы по общим критериям. И с помощью команды Выделить в модели объектам 3D­модели были заданы значения свойствам всех объектов модели (рис. 9).

Рис. 9. Работа со свойствами объектов 3D-модели через спецификацию

Получив от архитектора модель школы, группа инженеров начала работу по моделированию внутренних систем жизнеобеспечения здания. Изначально на каждый инженерный раздел было выделено по одному специалисту, для того чтобы оценить возможную скорость работы и выявить самые трудоемкие зоны. Уже при первом взгляде на общеобразовательную школу для 1000 учащихся у специалистов сложилось понимание, что создание информационной модели внутренних инженерных систем данного здания будет задачей непростой и трудоемкой. Высокая протяженность трасс, наличие на них большого количества элементов могли потребовать привлечения дополнительных участников проекта, а также вызвать сложности при увязке сетей между собой и с объектами смежных разделов.

В системе Renga воссоздавались разделы внутреннего водоснабжения и водоотведения, отопления, вентиляции и электроснабжения. После анализа планировок, внутренних и наружных ограждающих конструкций, назначений помещений, определения положения шахт под инженерные коммуникации специалисты приступили к формированию номенклатуры изделий для каждой системы. Это не вызвало сложностей благодаря универсальному инструменту Renga Стили, позволяющему очень быстро создавать все необходимые виды параметрических объектов и не зависеть от наполненных баз, каталогов и справочников. Для разделов отопления, водоснабжения и водоотведения были сделаны различные виды трубопроводов, арматуры, фитингов, санитарно­технических приборов и оборудования (рис. 10).

Рис. 10. Фрагменты систем водоснабжения, водоотведения и отопления школы

 Вентиляционные системы были спроектированы с помощью воздуховодов, воздуховодной арматуры и вентиляционного оборудования; для создания информационной модели сетей электроснабжения инженер использовал осветительные приборы, щиты и электроустановочные изделия. Набор пользовательских свойств для каждого объекта, по которым производилась автоматическая проверка модели по требованиям Мосгосэкспертизы, был занесен в его стиль при добавлении в модель (рис. 11).

Рис. 11. Система вентиляции школы

Электрические системы создавались в версии Renga, которая еще не была доступна пользователям, ведь на момент реализации проекта версия программы с функционалом Электрические сети еще только разрабатывалась. По сути, на проекте школы произошло масштабное тестирование функционала Электрические сети в BIM­системе Renga (рис. 12).

Рис. 12. Cистема электроснабжения школы

При анализе планировок было выявлено большое количество ограждающих конструкций, выступающих колонн, балок, оконных и дверных проемов, что не могло не создать определенные сложности при прокладке внутренних систем. Это потребовало от каждого инженера значительной концентрации и внимания. На помощь специалистам пришел инструмент Renga Автоматическая трассировка, который по логике программы самостоятельно выполняет построение трубопроводов, воздуховодов и электрических линий, а также подключение оборудования в соответствии с правилами, задаваемыми проектировщиком (высота расположения инженерной трассы от уровня пола, смещение от стены, материал и др.). В специальном режиме, который называется Конструктор систем, специалисты указывали последовательность соединения объектов, а параллельно их действиям в модели строились внутренние сети. Была отмечена минимизация действий инженера и высокая скорость работы над моделью. При этом не было необходимости следить за согласованностью принятых решений с архитектурной и конструктивной частями здания, так как программа по умолчанию учитывала такие объекты, как стена, фундамент, балка, колонна, оконные и дверные проемы, корректно обходя их.

Приятной неожиданностью стал тот факт, что состав участников проекта не пришлось увеличивать. В результате, по одному профильному специалисту на каждый инженерный раздел хватило, чтобы воссоздать полноценную модель сетей жизнеобеспечения за календарный месяц.

Когда пришло время для координации и устранения коллизий внутренних сетей между собой, рабочая группа специалистов выделила приоритетность расположения каждой инженерной системы. Сети вентиляции и канализации, как самые «негибкие», получили преимущество и были увязаны в первую очередь. Все остальные трубопроводы и электрические линии в местах пересечения обходили их. Последним этапом работы с инженерными сетями был этап формирования отверстий под коммуникации. Их выполнил архитектор с помощью инструмента Окно, после того как получил готовую информационную модель внутренних инженерных систем (рис. 13).

Рис. 13. Информационная модель внутренних инженерных систем школы

В завершение работы над проектом в информационную модель школы была импортирована мебель в формате *.SAT (ACIS) — рис. 14.

Рис. 14. Раздел «Технологические решения» в проекте школы

Таким образом, итоговая цифровая информационная модель содержала в себе следующие разделы: архитектура, конструкции, вентиляция, отопление, водоснабжение и водоотведение, электрические сети и технологические решения. Готовая модель через формат IFC была загружена в систему управления инженерными данными НЕОСИНТЕЗ. Эта система выступала в качестве рабочего места эксперта, в котором он мог просматривать сводную модель и настраивать правила проверки. Именно модель в формате IFC проходила проверку соответствия требованиям «Мосгосэкспертизы».

Результат

В BIM­системе Renga была создана комплексная информационная модель общеобразовательной школы, которая прошла оценку госэкспертизы. Над проектом работали восемь специалистов, которым удалось воссоздать информационную модель школы на 1000 учащихся за несколько месяцев.

Несмотря на то что модель делалась по чертежам с помощью трехмерного моделирования, в ходе проекта были выявлены ошибки и коллизии, допущенные при проектировании в 2D.

Пилотный проект позволил специалистам Renga Software плотно взаимодействовать с разными подразделениями госэкспертизы и собрать их требования к системе, которые будут учтены при реализации нового функционала. В частности, уже в ближайшем релизе системы Rеnga начнет поддерживать последнюю версию международного формата обмена данными IFC4.

По итогам пилотного проекта удалось сформировать требования к информационной модели объекта капитального строительства, а также требования к содержанию цифровых информационных моделей. Эксперимент, в котором приняла участие Renga Software, ускорит создание нормативной базы по информационному моделированию и поспособствует тому, что информационная модель станет приниматься на экспертизу наравне с проектной документацией. А это, в свою очередь, ускорит процесс перехода строительной отрасли на BIM­проектирование.

Пилотный проект продемонстрировал, что Renga готова к использованию в проектах комплексного проектирования зданий с высокой концентрацией инженерных систем и взаимодействию с программами для проверки цифровых информационных моделей. 

Об итогах проекта читайте на портале ФАУ «ФЦС» (www.faufcc.ru).