ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

APPLICATION OF BIM IN THE DESIGN, CONSTRUCTION AND MAINTENANCE OF ROADS

Artem Timryazanskiy

student, Deparment of Motor Roads and Geodetic Support of Construction, Architecture and Civil Engineering Academy, Samara State Technical University,

Russia, Samara

Sergey Lavrov

senior lecturer, Deparment of automobile roads and geodetic support of construction, Architecture and Civil Engineering Academy, Samara State Technical University,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Информационное моделирование (BIM — Building information Modelling) позволяет разрабатывать объекты различной сложности, такие как здания, мосты, тоннели, скоростные трассы и т.п. Суть и главное отличие от простого 3D-моделирования заключается в наполненности BIM-модели различной информацией об объекте. Информационная модель пополняется данными на всем протяжении жизни строительного объекта, начиная от изысканий и продолжая на этапе эксплуатации. С 1 января 2022 года в соответствии с постановлением правительства РФ все бюджетные объекты, в том числе и автомобильные дороги, должны сопровождаться ведением информационной модели [1]. В данной статье разберёмся для чего нужна информационная модель и рассмотрим области её применения на примере проектирования капитального ремонта участка автомобильной дороги.

ABSTRACT

Building Information Modeling (BIM) allows you to develop construction works of varying difficulty, such as buildings, bridges, tunnels, highways, etc. The essence and main difference from simple 3D modeling lay in the fact that BIM model content with various information about the construction work. The information model is collects and updates its data throughout the lifecycle of a construction work, starting from surveys and continuing at the maintenance stage. From January 1, 2022, in accordance with the decree of the government of the Russian Federation, all budget facilities, including roads, must be accompanied with an information model [1]. In this article, we will understand why an information model is needed and consider the areas of its application using the example of designing road renovation.

Ключевые слова: информационная, модель, BIM-модель, дорога, конструктивный, строительство, эксплуатация.

Keywords: information, model, BIM, road, structural, construction, maintenance.

Для создания информационной модели автомобильной дороги будет использоваться программный комплекс «Топоматик Robur» [2]. Начнём с построения цифровой модели местности. В программный комплекс подгружаются точки, отснятые во время полевых изысканий, с абсолютными отметками высот. По ним задаются структурные линии, которые отражают различные особенности рельефа, такие как границы оврагов, водоразделов, уреза воды, или бровок, кромок и подошвы существующей дороги. На основе рельефных точек и линий с помощью триангуляции создается 3D модель рельефа, а на основе заданных им свойств формируется информационная модель топографической съемки (рис. 1). Полученная модель отличается от обычной “пустой” 3D-модели наличием различной информации о существующей обстановке местности проектирования нового строительства или капитального ремонта, например, на ситуацию можно заносить данные о геологических разрезах участка работ с заданными характеристиками грунтов, густоте леса, видах и типах растительности, глубине заложения различных подземных коммуникаций и их продольном профиле, зданиях и сооружениях, а также сведения о существующей автомобильной дороге, такие как интенсивность движения, толщины дорожной конструкции, границы полосы отвода и т.д.

Рисунок 1. Топографическая съемка с описанием линии связи

На основе полученной ситуационной модели начинается проектирование автомобильной дороги. Первым этапом производится трассирование автомобильной дороги, при котором определяется расположение оси в плане. Следующими этапами будут задание верха конструкции, дорожной одежды, проектирование продольных и поперечных профилей, проектных откосов, берм, профилей кюветов, вертикальная планировка для обеспечения водоотвода с проезжей части, проектирование малых искусственных сооружений. Итогом будет получение информационной модели конструкции автомобильной дороги, а также отдельных сооружений в её составе, таких как водопропускные трубы, колодцы, автопавильоны и т.д. (рис. 2). Имея на руках такую модель, при заданных исходных данных, мы можем легко получить сведения о конструкции земляного полотна и дорожной одежды, используемых материалах, об объёмах необходимых для строительства ресурсов и их стоимости, площади, занимаемой под конкретный конструктивный элемент дороги и т.д. Полученная модель может применяться в процессе строительства земляного полотна и дорожных одежд. Так, с помощью систем автоматизированного проектирования из модели можно получать рабочие отметки каждого конструктивного слоя и загружать в бортовой компьютер строительной техники, например, асфальтоукладчика.

Рисунок 2. Верх проектной конструкции с параметрами оси трассы

После создания конструктивной модели автомобильной дороги следует этап инженерного обустройства. Проектируется расположение дорожных знаков и разметки, барьерных ограждений, расположение сетей ливневой канализации, линий электропередач и прочих объектов. Помимо визуализации в информационной модели каждый перечисленный элемент будет иметь свою описательную информацию, например, каждый дорожный знак будет иметь свой тип, габариты, месторасположение (рис. 3), в свойствах ограждающих конструкций будут отображены их марка, протяженность и прочие геометрические параметры, линии электропередач характеризуются категорией, величиной напряжения, количеством проводов и их провисом. Эти данные будут полезны в дальнейшем на этапе эксплуатации, например, при замене элементов обустройства, корректировки схемы организации движения, устройства новых объектов дорожного сервиса и т.п.

Рисунок 3. Информационная модель с элементами обустройства

На следующих этапах создания проекта капительного ремонта автомобильной дороги информационная модель дополняется другой необходимой информацией, затрагивающей разделы проекта организации строительства, проекта демонтажа и прочих разделов проектной и рабочей документации. Так, в информационную модель можно добавлять сведения о расположении строительной площадки, площадок складирования и карьерах строительных материалов.

В результате разработки проектной документации получается единая информационная модель автомобильной дороги, которая затем передается заказчику, на строительную площадку, эксплуатирующей организации. Информационная модель распространяется в открытом международном формате данных IFC (Industry Foundation Classes) [3], который широко применятся в информационном моделировании по всему миру. Это позволяет объединять информационные модели различных объектов строительства в одну общую, что позволяет избегать различных коллизий при проектировании. Например, можно использовать модель дороги для проектирования объектов дорожного сервиса, или наоборот, можно использовать модели строений, сетей инженерных коммуникаций для проектирования автомобильной дороги.

Стоит отметить, что для формирования полноценной BIM-модели, которая содержит в себе полный набор характеристик каждого элемента, необходимо предварительно задать этим элементам конкретные параметры. Для упрощения данных действий существуют различные библиотеки информационных моделей, реализуемых производителями строительной продукции, либо их можно создавать самостоятельно, задавая элементам соответствующие 3D-модели, а также необходимые характеристики, такие как масса, внешние габариты, расходы материалов, технические условия и т.п. Пример такой библиотеки доступной в программном комплексе «Топоматик Robur» приведен на рисунке 4.

Рисунок 4. Библиотека 3D объектов САПР «Топоматик Robur»

BIM-модель полезна как заказчику, так и проектировщикам, строителям и эксплуатирующим организациям. Она позволяет не только визуализировать объект, но и получить данные об эксплуатационных характеристиках проектируемого объекта, помогает снизить количество ошибок при проектировании, а также избегать недопонимания между проектировщиками и заказчиком. С её помощью можно контролировать проведение всех строительно-монтажных работ, следить за соблюдением сроков и этапов, за расходом бюджетных средств, что в итоге позволяет сократить сроки строительства и уменьшить расходы. После введения строительного объекта в эксплуатацию с помощью различных датчиков и систем контроля, BIM-модель пополняется данными о техническом состоянии строения, что позволяет предотвращать аварийные ситуации, следить за износом материалов, налаживать связи между различными службами, планировать проведение ремонтных работ.

Согласно исследованиям, при применении BIM-технологий удается снизить себестоимость проекта до 30%, а также сократить сроки строительства на 10-20%, что также уменьшает дополнительные расходы. Также, помимо положительного экономического эффекта, наблюдается повышение уровня автоматизации проектирования, снижение времени на внесение корректировок до 5 раз, повышение качества выпускаемой проектной документации [4].

В заключение можно сделать вывод, что информационная модель — это мощный инструмент, который применим в течение всего жизненного цикла автомобильной дороги. Применение BIM-технологии позволит сократить время на разработку проектной документации, сроки строительства, уменьшить себестоимость объекта, и при всем этом повысить общее качество готовой продукции.

Список литературы:

1. Постановление Правительства РФ от 05.03.2021 N 331 "об установлении случая, при котором застройщиком, техническим заказчиком, лицом, обеспечивающим или осуществляющим подготовку обоснования инвестиций, и (или) лицом, ответственным за эксплуатацию объекта капитального строительства, обеспечиваются формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства"
2. [Электронный ресурс], URL: https://new.topomatic.ru (дата обращения: 30.04.2022)
3. [Электронный ресурс], URL: https://www.buildingsmart.org (дата обращения: 30.04.2022)
4. Отчет. Оценка применения BIM-технологии в строительстве. Результаты исследования эффективности применения BIM-технологий в инвестиционно-строительных проектах российских компаний [Электронный ресурс] / Национальный исследовательский университет «Московский государственный строительный университет». М., 2016. URL: https://nopriz.ru/upload/iblock/2cc/4.7_bim_rf_otchot.pdf (дата обращения: 30.04.2022)