PROJEKTUJEME EFEKTÍVNE POMOCOU BIM ( V Revit Architecture) I. ČASŤ

Dnes si už projektovanie bez prostriedkov počítačovej grafiky nevieme predstaviť. Digitálne technológie sa stali trvalou súčasťou práce vo všetkých fázach - od počiatočnej idey architekta, hľadania optimálnej varianty,  prezentovania výsledkov klientovi, vypracovania rôznych stupňov projektovej dokumentácie, ale aj pri vlastnom procese výstavby ako aj správe a údržbe už postavených objektov.

Na trhu existuje pomerne široká škála programov rôznej kvalitatívnej, cenovej a technologickej  úrovne. Pre oblasť architektúry a pozemných stavieb existujú v zásade tri druhy riešení:

• CAD
• AEC CAD (Objektovo orientovaný CAD)
• BIM

CAD

CAD (Computer Aided Design) programy sú založené na dôverne známom grafickom princípe. Pracujú s 2D aj 3D kresliacimi a editačnými funkciami. Výkresy sa vytvárajú z entitít ako úsečka, kružnica, text, kóta atď., z ktorých je potrebné skladať stavebné prvky ako steny, okná, schody atď., tzn. že chýba podpora stavebných konštrukcií.

Predstavujú najmenej efektívny spôsob vytvárania projektovej dokumentácie, ktorý sa v súčasnosti svojimi možnosťami vytvárania a editácie návrhu už blíži k svojmu stropu.

Dosiahnuť rastúcu úroveň efektivity s touto technológiou vyžaduje stále väčšie úsilie a administráciu od používateľov. Kvalita informácií z CAD programov závisí od stupňa štandardizácie v ateliéri a silne závisí od disciplíny a spoľahlivosti používateľov. Typickými predstaviteľmi sú napr. AutoCAD, Microstation, Intelidraw a pod..

AEC CAD (Objektovo orientovaný CAD)

AEC (Architecture Engineering Construction - CAD pre architektúru a stavebníctvo) programy sú niekedy označované ako 3D stavebný model, virtuálny model budovy a pod..

Charakteristickým znakom je práca v pôdoryse a iba čiastočne v 3D. Pracuje sa so stavebnými objektmi. Z týchto sa automaticky vytvára 3D model. Z neho sa generujú ostatné časti dokumentácie – pohľady, rezy, výkazy. Predstavujú prvý stupeň integrácie - vytvárajú prepojenie medzi jednotlivými časťami projektovej dokumentácie ale iba v jednom smere.

Kvalita administrácie dát je daná dopredu definovaným štandardom (rozdelenie podľa hladín, objektov, podlaží a pod.). Typickými predstaviteľmi tejto skupiny sú AutoCAD Architecture, CADKON, Speedikon, Spirit, Arcon...

BIM

BIM (Building Information Modeling) je technológia ktorá podstatne mení vnútornú štruktúru modelu budovy. Na prvý pohľad sa pracuje rovnako ako s AEC CADom, práca ale môže prebiehať v ktoromkoľvek zobrazení. Stavebné objekty sú definované nielen grafickými parametrami ale aj databázovými informáciami – vytvára sa úplný model budovy. BIM dokáže rozpoznať tvar a chovanie konštrukcií navzájom s určitou dávkou inteligencie a simulovať reálne správanie sa objektov a to všetko reálnom čase.

Zmena vykonaná v ktoromkoľvek zobrazení projektu sa automaticky odzrkadlí v ostatných častiach projektu. Jednotný model budovy prakticky vylučuje nesúlad medzi jednotlivými časťami projektu. Automatická koordinácia zmien ponúkaná stavebným informačným modelom odstraňuje možnosť vzniku chýb a zlepšuje celkovú kvalitu projektu.

BIM ponúka komplexný popis jednotlivých konštrukcií budovy a ich vzájomné vzťahy, čím principiálne rozširuje úlohu projektanta s možnosťou navrhovať nielen vlastný tvar budovy, ale aj analyzovať a optimalizovať vybrané stavebno-fyzikálne parametre v kontexte celej štruktúry budovy. Typickými predstaviteľmi tejto skupiny sú napríklad Revit, Allplan, Bentley Architekture, ArchiCAD.

BIM v programe Revit Architecture

Navrhovanie v BIM je založené na umiestňovaní a úprave parametrov objektov vkladaných do modelu. Tieto objekty tvoria plnohodnotné stavebné komponenty ako steny, okná, schodiská. Každý objekt je zaradený do hierarchie, ktorá pomáha organizovať objekty v rámci modelu. Hlavným stavebným prvkom sú Rodiny. Rodiny sú prvky s podobnou geometriou a delia sa podľa kategórií ako pri reálnej stavbe (okná, dvere, zábradlia...) Každá rodina môže mať niekoľko typov v závislosti od nastavenia dostupných parametrov ( napr. rozmer, spôsob otvárania a pod.) V základnej inštalácii je dostupná pomerne bohatá knižnica rodín jednotlivých kategórií. Mnoho aj veľmi kvalitných rodín sa dá stiahnuť zadarmo z webových stránok či už priamo Autodesku alebo tretích strán, alebo si ich môže používateľ vyrobiť sám.

Ukážka parametrov pre definovanie typu dvojkrídlového okna

Inteligencia a väzba stavebných objektov

Aj objekty v CAD aplikáciách majú určitý stupeň inteligencie (okno preruší stenu a pod.).  V technológii BIM sú vzájomné väzby medzi objektmi na kvalitatívne vyššej úrovni. A to platí nielen pre pôdorysy ale aj pre pohľady, rezy, výkazy. Vygenerované pohľady a najmä rezy  z CAD programov je nutné takmer vždy exportovať do 2D pre dopracovanie do publikovateľnej podoby. V technológii BIM je kvalita všetkých zobrazení na dostatočnej úrovni, takže ich exportovať netreba. Je to spôsobené najmä týmito vlastnosťami programu:

• komplexnosť jednotlivých stavebných konštrukcií (viacvrstvé stropy, strechy...),

Príklad definovania skladby viacvrstvej podlahy na teréne.

• možnosť podrobného nastavenia jednotlivých konštrukcií. Napríklad rôzne nepravidelné tvary stien (niky, sokle, suterénne murivo zároveň so základmi), riešenie spádov plochých striech, alebo detailné úpravy šikmých striech vrátane okapov, podbití, tvaru ukončenia a pod.,

Príklad – stena s pridanou markízou, ukončenie šikmej strechy so zalomením a okapom, vyspádovanie plochej strechy do vpustí.

• funkcie pre vytváranie terénu – umožňujú riešiť stavebné jamy, bilancie výkopov a násypov a tým aj reálne modelovať základové konštrukcie,
• styky objektov sa začistia automaticky, alebo pomocou funkcie, ktorá jednotlivé konštrukcie spolu pripojí a začistí. Správne pripojenie je zabezpečené tzv. prioritou jednotlivých vrstiev stavebných konštrukcií.

Príklad – časť rezu pred a po pripojením jednotlivých konštrukcií. 

• kontrola konfliktov – inteligentná správa dát automaticky kontroluje celistvosť a korektnosť modelu a dodržanie väzieb v modeli. Formou výstrahy upozorní na možný konflikt (napr. umiestnenie okna alebo dverí do miesta kde je stena, alebo duplicitné zadanie čísla miestnosti a pod.). Je na rozhodnutí používateľa či výzvu na opravu akceptuje, alebo nie. Všetky konflikty sa ukladajú a na záver projektu je vhodné ešte raz skontrolovať prípadné chyby.   

Ukážka upozornenia na konflikt steny a okna.

• 2D úpravy - ani pri BIM však nie je efektívne a účelné všetky podrobnosti modelovať v 3D. Chýbajúce detaily sa potom dokreslia pomocou 2D nástrojov. V zásade možno konštatovať že pomocou BIM sa dajú dotiahnuť projekty pre stavebné povolenie ako aj realizáciu stavby bez exportu z informačného modelu.

Fázy a variantné riešenia

BIM v aplikácii Revit ponúka aj efektívne nástroje pre rekonštrukcie budov. Jednotlivé fázy stavby - starý stav, búracie práce aj nový stav sú tiež integrované do jedného modelu z ktorého možno získať neobmedzené množstvo zobrazení pre každú fázu. Najskôr sa vymodeluje starý stav, označia sa konštrukcie alebo ich časti pre vybúranie a vynesie sa nový stav. Vo všetkých výkresoch sa zobrazovanie jednotlivých fáz úž deje automaticky, čím odpadá náročná koordinácia medzi jednotlivými fázami.

 Ukážka – pôdorys a rez: starý stav, búracie práce, nový stav. Rez 3D modelom.

Na podobnom princípe sa pracuje aj s variantmi návrhu. BIM môže v jednom projekte obsahovať neobmedzené množstvo variantných riešení (napr. obytné podkrovie alebo plochá strecha, rôzny počet podlaží a pod.). Pre každú variantu sú k dispozícii aj výkazy pre ekonomické porovnanie jednotlivých alternatív.

Parametrické kótovanie

Kóty v Revite nie sú iba ukazovateľmi rozmerov, ale sú dynamicky prepojené s objektmi a aktívne pomáhajú pri presnom umiestňovaní a editácii objektov v rámci modelu. Revit pozná dva druhy kót: dočasné a trvalé.

Pri vytváraní nových, ale aj pri výbere úž nakreslených objektov sa ukážu dočasné kóty. Prepísaním hodnoty kóty sa zmení poloha, veľkosť alebo členenie príslušného objektu. Po zrušení výberu objektu sa vypnú aj dočasné kóty.

Dočasné kóty – zmena dĺžky a polomeru steny, úprava výšky parapetu okna v pohľade.

Dočasné kóty sa zobrazujú v pôdorysoch, pohľadoch, rezoch aj v 3D zobrazeniach.

Dočasné kóty – úprava polohy dverí v priečke,  úprava rozmerov členenia zasklenej steny.

Trvalé kóty informujú o polohe jednotlivých objektov ako je zvykom v bežných CAD programoch, ale navyše umožňujú parametrické zmeny polohy kótovaných konštrukcií, prípadne určujú ich vzájomné väzby.

Kóty – úprava väzby medzi priečkami – po výbere značky EQ (vľavo) na kóte sa rovnomerne upravia rozostupy vybraných priečok (vpravo).

Editácia pomocou zmeny hodnoty kót predstavuje značný pokrok oproti tradičným postupom a vytvára priestor pre kreatívne navrhovanie, keď sa úvodný zámer vymodeluje približne a postupne sa spresní do finálnej podoby. 

V pokračovaní článku sa budeme podrobnejšie venovať jednotlivým stavebným konštrukciám .

Príspevok vznikol za pomoci agentúry na podporu  výskumu a vývoja prostredníctvom finančnej podpory projektu APVT-20-0-44-02 a VEGA 1/3324/06.

LITERATÚRA

[1] Jamnický Martin: Architektonické navrhovanie pomocou počítačovej grafiky. In. Praktická príručka technických požiadaviek na výstavbu. Bratislava: Verlag Dashöfer, a.s, 2008.

[2] Balda Vladimír, Vinšová Ivana: Revit Architecture – Praktická uživateľská přiručka. Brno: Computer Press, a.s, 2009.

[3]  www.cadcentrum.sk, www.revitcity.com, www.autodesk.cz,

Jamnický Martin, Ing. PhD.

Stavebná fakulta STU, Radlinského 11813 68 Bratislava

e-mail: martin.jamnickyOstuba.sk

recenzoval: Ing. Katarína Minarovičová, PhD.