Информационное моделирование кровли.
3D проектирование кровли сложной формы. BIM проектирование кровли.
Фото 1. Культурный Центр Гейдара Алиева. (Баку, Азербайджан).
Информационное моделирование стало неотъемлемой частью многих сфер деятельности, включая проектирование зданий и сооружений. Одной из областей применения трехмерного проектирования является проектирование кровельных конструкций инфраструктурных объектов, которые имеют сложную геометрическую форму. В данной статье мы рассмотрим преимущества такого моделирования при проектировании кровли и основные особенности данного процесса.
В настоящее время все меняется с невероятной скоростью, в том числе и строительные технологии развиваются стремительными темпами, а кровля перестала быть просто защитой от атмосферных воздействий.
Современная кровля — это не просто красивая оболочка здания, но и настоящий инженерный шедевр, «произведение искусства». Проектирование кровельных конструкций сложной формы требует от архитекторов, проектировщиков и дизайнеров знаний, опыта и творческого подхода.
В настоящее время все меняется с невероятной скоростью, в том числе и строительные технологии развиваются стремительными темпами, а кровля перестала быть просто защитой от атмосферных воздействий.
Современная кровля — это не просто красивая оболочка здания, но и настоящий инженерный шедевр, «произведение искусства». Проектирование кровельных конструкций сложной формы требует от архитекторов, проектировщиков и дизайнеров знаний, опыта и творческого подхода.
Общественные сооружения и их кровли все чаще проектируют и строят в виде сложных конструкций, напоминающих футуристические строения из фантастических фильмов. Уникальные разнообразные формы зданий требуют того, чтобы кровля соответствовала общей задуманной архитектурной концепции без снижения гидроизоляционных и теплотехнических характеристик.
Фото 2. Международный центр культуры и искусства. (Чанша, Китай).
В качестве примеров размещаем несколько фотографий объектов со сложной формой кровли и фасадов (фотографии из открытых источников в интернете).
Раньше все технические расчеты при проектировании таких объектов производили вручную, но в начале XXI века появились новые технологии. С появлением современных технологий подобные проекты создаются с помощью компьютерного моделирования (информационного моделирования), а сложные технические расчеты выполняет компьютерная программа. Реализовывать объекты сложных форм становится легче, точнее и быстрее.
Для современных кровельных конструкций, а особенно для кровель «неправильной» формы, необходимо выполнять проектирование с построением 3х мерной модели (3D модели). При моделировании поверхности кровли учитываются все параметры, определяющие форму кровли с неправильной геометрией: кривизну, радиусы поверхностей, уклоны скатов и другие физические характеристики. Программные комплексы позволяют учитывать возможные нагрузки по данному климатическому району: снеговые и ветровые нагрузки. Для реализации такой кровли требуются нестандартные технические решения и инженерные расчеты.
Другими словами, 3D проектирование кровельных конструкций представляет собой процесс создания объемной модели будущей конструкции крыши с использованием специализированного программного комплекса. Это позволяет увидеть кровлю, здание и ландшафт местности со всех сторон до начала производства строительно-монтажных работ, что делает процесс проектирования кровли более эффективным и позволяет избежать ошибок.
Трехмерное моделирование кровли выполняют как для кровли сложной архитектурной формы, так и для проектирования простых плоских и скатных кровель. Основные правила по созданию информационной модели изложены в СП 333.1 325 800.2020 Информационное моделирование в строительстве.
Раньше все технические расчеты при проектировании таких объектов производили вручную, но в начале XXI века появились новые технологии. С появлением современных технологий подобные проекты создаются с помощью компьютерного моделирования (информационного моделирования), а сложные технические расчеты выполняет компьютерная программа. Реализовывать объекты сложных форм становится легче, точнее и быстрее.
Для современных кровельных конструкций, а особенно для кровель «неправильной» формы, необходимо выполнять проектирование с построением 3х мерной модели (3D модели). При моделировании поверхности кровли учитываются все параметры, определяющие форму кровли с неправильной геометрией: кривизну, радиусы поверхностей, уклоны скатов и другие физические характеристики. Программные комплексы позволяют учитывать возможные нагрузки по данному климатическому району: снеговые и ветровые нагрузки. Для реализации такой кровли требуются нестандартные технические решения и инженерные расчеты.
Другими словами, 3D проектирование кровельных конструкций представляет собой процесс создания объемной модели будущей конструкции крыши с использованием специализированного программного комплекса. Это позволяет увидеть кровлю, здание и ландшафт местности со всех сторон до начала производства строительно-монтажных работ, что делает процесс проектирования кровли более эффективным и позволяет избежать ошибок.
Трехмерное моделирование кровли выполняют как для кровли сложной архитектурной формы, так и для проектирования простых плоских и скатных кровель. Основные правила по созданию информационной модели изложены в СП 333.1 325 800.2020 Информационное моделирование в строительстве.
Фото 3. Музей искусства и науки. (Сингапур).
Кровли со сложной архитектурой требуют особого подхода при проектировании и монтаже. Они должны быть не только эстетичными, но и функциональными, обеспечивая надежную защиту здания от внешних воздействий.
Используя BIM технологию при проектировании кровли можно с точностью до нескольких миллиметров воссоздать заданные поверхности и использовать это для анализа, расчетов и дальнейшего монтажа кровельной конструкции. В процессе проектирования кровли с использованием информационного моделирования возможно выполнять анализ поверхности кровли и расчет всех элементов кровельной конструкции.
Используя BIM технологию при проектировании кровли можно с точностью до нескольких миллиметров воссоздать заданные поверхности и использовать это для анализа, расчетов и дальнейшего монтажа кровельной конструкции. В процессе проектирования кровли с использованием информационного моделирования возможно выполнять анализ поверхности кровли и расчет всех элементов кровельной конструкции.
Фото 4. Тематический парк Ferrari. (Абу-Даби, ОАЭ).
Основные преимущества информационного проектирования кровли:
Но есть ряд особенностей 3D-проектирования кровли:
- Точность и детализация. 3D-модель кровли (информационная модель) позволяет увидеть все элементы крыши в трехмерном пространстве, что даёт возможность более точно рассчитать нагрузки, определить необходимые параметры, размеры кровли, привязки оборудования, рассчитать оптимальные углы наклона и выбрать подходящие материалы.
- Создание спецификаций. Программа в автоматическом режиме может создавать спецификацию материалов и оборудования также может формировать комплект необходимых документов, таблиц и схем. При изменении модели пересчет спецификаций материалов и оборудования происходит автоматически.
- Визуализация проекта. С помощью BIM-моделирования можно создать реалистичное изображение планируемой кровли с учетом всех геометрических и технических нюансов, которое поможет заказчику лучше понять концепцию проекта и оценить его.
- Готовые элементы. Некоторые компании (производители кровельных материалов) сами создают готовые к применению трехмерные модели элементов кровли: водосточные воронки, кровельные аэраторы, крепежи, узлы примыканий, элементы безопасности кровли, светопрозрачные конструкций, шахты дымоудаления и другие элементы кровли. Проектировщику не нужно тратить время на прорисовку этих элементов кровли для проекта. Кроме того, на просторах интернета можно найти библиотеки BIM-моделей, где можно подобрать требуемые элементы.
- Оптимизация расходов. Благодаря детальному планированию и расчётам, 3D-проектирование позволяет оптимизировать расходы на строительство, снизить риски ошибок и переделок. Это достигается за счет точного определения всех компонентов кровли и составления подробной спецификации необходимых материалов.
- Безопасность. 3D-моделирование кровли помогает учесть все возможные риски и опасности, связанные с несущей способностью конструкции кровли, что позволяет предотвратить несчастные случаи. Такой тип проектирования позволяет выявить возможные ошибки на ранних этапах.
- Удобство работы. С помощью информационной модели можно легко вносить изменения в проект, проверять их на соответствие требованиям и вносить корректировки в проект кровли. Над трехмерными моделями кровли могут работать одновременно несколько специалистов из смежных разделов: архитекторы, конструкторы, инженеры, дизайнеры.
- Скорость работы. С помощью 3D моделирования кровельных конструкций достигается сокращение сроков проектирования и выполнения монтажных работ, благодаря возможности быстрого внесения изменений и корректировок.
- 3D и 2D формат. Программы позволяют работать и в 2D, и в 3D пространстве. Архитекторы и конструкторы, как правило, работают с трехмерной моделью здания, а инженеры и строители используют в работе графические документы в 2D формате. Каждый использует наиболее удобный для себя формат.
- Совместимость. Современные программные комплексы для трехмерного проектирования кровли и зданий совместимы с другими 3D и 2D графическими редакторами и расчетными программами. Это позволяет импортировать модели в сторонние программы и делает работу проектировщика кровли еще более эффективной.
Но есть ряд особенностей 3D-проектирования кровли:
- Специализированное программное обеспечение. Для создания 3D-моделей кровли используются специализированные программы, которые могут быть сложными в освоении для начинающих пользователей.
- Сложность расчетов. Расчеты для 3D-моделирования кровли требуют определенных технических знаний в области строительства, архитектуры и инженерии.
- Зависимость от качества исходных данных. Для создания точной и реалистичной информационной модели кровли необходимы четкие исходные данные, такие как геодезические изыскания, климатические данные и требования заказчика.
- Технические ограничения. Не все архитектурные и инженерные задачи можно решить с помощью трехмерного моделирования. Это может потребовать дополнительных расчётов и проверок.
- Характеристики компьютера. Необходимо иметь в виду, что для работы в современных программах нужен компьютер с высокими техническими характеристиками и высокой производительностью.
Фото 5. Дворец спорта. (Сириус, Сочи, РФ).
Иногда при проектировании архитектурной части возникают разночтения со смежными инженерными и другими разделами. Благодаря информационному моделированию наглядно видно все дефекты и наложения модели, где необходимо выполнить корректировку. При проектировании в 2D формате, подобные ошибки определить сложнее, и выясняются они только на строительной площадке в процессе реализации проекта, что приводит к увеличению сроков производства работ и к дополнительным затратам на переделку.
Приведем некоторые примеры пересечения смежных разделов, которые встречаются в строительстве и приводят к противоречиям:
Для эффективной работы и для устранения ошибок пересечения смежных разделов в BIM-проектах необходимо координировать работу специалистов разных разделов проекта.
Трехмерное проектирование кровли и зданий позволяет подобрать наилучшие решения и выполнять проекты с сокращением сроков работ. Повышается качество проектирования благодаря тому, что можно быстро получать и анализировать множество точных необходимых разрезов и технических решений узлов для увязки со смежными разделами.
Приведем некоторые примеры пересечения смежных разделов, которые встречаются в строительстве и приводят к противоречиям:
- Несоответствие принятых проектных решений (схема, габарит, длина) проектируемого сооружения между разделами проектной документации.
- Ошибки при пересечении воздуховодов и трубопроводов. Например, недостаточное расстояние между воздуховодами, другими сетями или стенами может привести к невозможности монтажа системы на строительной площадке.
- Наложение и пересечение труб ливневой канализации (труб водоотведения с кровли) с металлическими конструкциями ферм или с другими элементами.
- Коллизии при пересечении, сближении или параллельном следовании проектируемых сетей инженерного обеспечения с существующими действующими сетями.
- Ошибки при проектировании высоты порогов или высоты светопрозрачных конструкций на кровле. Встречаются ошибки, когда уровень кровли поднимается выше порогов или упирается в стеклопакет из-за высоты уклонообразующих слоев кровельной конструкции.
Для эффективной работы и для устранения ошибок пересечения смежных разделов в BIM-проектах необходимо координировать работу специалистов разных разделов проекта.
Трехмерное проектирование кровли и зданий позволяет подобрать наилучшие решения и выполнять проекты с сокращением сроков работ. Повышается качество проектирования благодаря тому, что можно быстро получать и анализировать множество точных необходимых разрезов и технических решений узлов для увязки со смежными разделами.
Фото 6. Футбольный стадион. (Катар).
Информационное моделирование помогает грамотно расположить инженерное оборудование на кровле, солнечные панели и светопрозрачные конструкции для оптимального освещения внутренних помещений. 3D моделирование позволяет рассчитать и создать оптимальные схемы для равномерного отведения дождевых вод с покрытия криволинейной кровли.
3Д моделирование также используют для проектирования и визуализации систем озеленения кровли.
Современные автоматизированные программные комплексы для информационного моделирования позволяют выполнять трехмерное моделирование элементов кровли и автоматически выполнить перевод в 2D формат для плоского изображения элементов и получения чертежей, схем узлов для организации совместной работы. Над трехмерными моделями могут одновременно работать несколько специалистов из разных разделов одновременно.
Основные этапы трехмерного проектирования кровли:
В современных программных комплексах по информационному моделированию имеется возможность создавать аналитические модели кровли (основу расчетной схемы конструкции): материал, толщину сечение, также можно задавать простые статические нагрузки. Это необходимо для дальнейшего экспорта модели в специализированные расчетные программы, что позволяет выполнять необходимые технические расчеты.
3Д моделирование также используют для проектирования и визуализации систем озеленения кровли.
Современные автоматизированные программные комплексы для информационного моделирования позволяют выполнять трехмерное моделирование элементов кровли и автоматически выполнить перевод в 2D формат для плоского изображения элементов и получения чертежей, схем узлов для организации совместной работы. Над трехмерными моделями могут одновременно работать несколько специалистов из разных разделов одновременно.
Основные этапы трехмерного проектирования кровли:
- Анализ техзадания заказчика: важно понять, какие именно архитектурные решения и формы заказчик хочет видеть в своём здании. Это поможет определить основные параметры проекта.
- Сбор и анализ информации. На данном этапе собираются все необходимые данные для проектирования кровли: общая концепция здания, назначение кровли, конфигурация кровельной конструкции, планы участка, климатические особенности региона, требования к зданию, бюджет и другие параметры. Полученная информация анализируется и изучается.
- Изучение участка. Необходимо учесть особенности местности, на которой будет строиться здание, а также климатическое воздействие окружающей среды. Это позволит гармонично вписать здание в ландшафт.
- Создание концепции. На основе собранной информации архитекторы и проектировщики разрабатывают концепцию кровли, определяя ее внешний вид, архитектурную форму, функциональность, безопасность, энергоэффективность и другие аспекты.
- 3D моделирование. Используя программные комплексы для моделирования, создается модель здания и кровли, что позволяет увидеть ее со всех сторон.
- Расчеты и анализ. Важно провести все технические расчеты устойчивости, прочности, теплопотерь, сейсмики и других параметров здания. Это позволит убедиться в безопасности и эффективности проекта.
- Анализ и оптимизация. После создания модели специалисты анализируют ее и вносят необходимые изменения, направленные на улучшение функциональности, безопасности и эстетического вида, с учетом необходимых требований и технических данных смежных разделов.
- Проектная документация. На основе трехмерной модели создается проектная /рабочая документация, которая будет использоваться при строительстве. Она должна быть максимально детализированной и включать все необходимые данные и параметры.
- Строительство. После утверждения проекта начинаются строительно-монтажные работы в соответствии с подготовленной документацией.
В современных программных комплексах по информационному моделированию имеется возможность создавать аналитические модели кровли (основу расчетной схемы конструкции): материал, толщину сечение, также можно задавать простые статические нагрузки. Это необходимо для дальнейшего экспорта модели в специализированные расчетные программы, что позволяет выполнять необходимые технические расчеты.
Фото 7. Станция метрополитена. (Саудовская Аравия).
Заключение
Информационное моделирование кровли — это передовой метод, позволяющий выполнять детальные и точные модели, учитывать нагрузки, оптимизировать конструкцию и минимизировать затраты. На данный момент это является современной технологией проектирования зданий, кровли и фасадов и позволяет более эффективно работать всем техническим специалистам из разных разделов одновременно.
Трехмерное проектирование кровли позволяет связать данные геометрических, физических и функциональных характеристик строительного объекта. Высокий уровень деталировки модели позволяет выполнять проектирование кровельных конструкций с поразительной точностью и с учетом всех аспектов.
С помощью информационного моделирования кровельных конструкций разрабатываются проекты для разных объектов, начиная от небольших коттеджей и заканчивая крупными инфраструктурными объектами со сложной конфигурацией кровли.
Однако стоит отметить, что 3D-проектирование кровельных конструкций требует от специалиста особых знаний и навыков, а также необходимого программного обеспечения.
Проектируйте и стройте кровли правильно.
Информационное моделирование кровли — это передовой метод, позволяющий выполнять детальные и точные модели, учитывать нагрузки, оптимизировать конструкцию и минимизировать затраты. На данный момент это является современной технологией проектирования зданий, кровли и фасадов и позволяет более эффективно работать всем техническим специалистам из разных разделов одновременно.
Трехмерное проектирование кровли позволяет связать данные геометрических, физических и функциональных характеристик строительного объекта. Высокий уровень деталировки модели позволяет выполнять проектирование кровельных конструкций с поразительной точностью и с учетом всех аспектов.
С помощью информационного моделирования кровельных конструкций разрабатываются проекты для разных объектов, начиная от небольших коттеджей и заканчивая крупными инфраструктурными объектами со сложной конфигурацией кровли.
Однако стоит отметить, что 3D-проектирование кровельных конструкций требует от специалиста особых знаний и навыков, а также необходимого программного обеспечения.
Проектируйте и стройте кровли правильно.