Budowie, szczególnie obiektu o znacznych gabarytach i specyficznemu przeznaczeniu, zawsze towarzyszy widmo zmian. Ich przyczyny są bardzo zróżnicowane: od próby optymalizacji proponowanych przez projektanta rozwiązań, przez zmieniające się potrzeby Zamawiającego, aż po te wynikające z przyczyn niezależnych od podmiotów zaangażowanych w realizację inwestycji (np. brak dostępności proponowanych materiałów czy “niespodzianki” związane z pracami ziemnymi). Dlatego też wszyscy muszą być przygotowani na to, że budowa ma na drugie imię “zmiana”.
W zależności od tego, jakiego rodzaju modyfikację będziemy rozważać, analiza proponowanego rozwiązania przy zastosowaniu BIM może być mniej lub bardziej pracochłonna. Jeśli chodzi o sprawdzenie różnicy cenowej wynikającej ze zmiany materiału (zakładając, że nie zmieni się technologia wykonania elementu) to – upraszczając – wystarczy jedynie uruchomić przeglądarkę lub inne oprogramowanie, pobrać z modelu odpowiednie ilości, podstawić ceny i gotowe. Co innego, gdy zmienia się technologia albo sam projekt. Wtedy już nie jest tak szybko i łatwo, bo w grę wchodzi konieczność poniesienia nakładów niezbędnych do tego, aby nowy projekt wprowadzić do modelu BIM. To oczywiście generuje koszty oraz wymaga czasu. Te nakłady mogą jednak przynieść dodatkowe korzyści, jak większa świadomość konsekwencji związanych z wprowadzeniem badanego rozwiązania, bardziej dokładna wycena, przyspieszenie prac, lepsza koordynacja itp.
Przy budowie ONBiB od samego początku inwestycji wykorzystywano metodykę BIM. Nie inaczej było także w ramach prac Generalnego Wykonawcy związanych z analizą rozwiązań zamiennych. Dzięki takiemu podejściu na cotygodniowych naradach na budowie możliwe było zaprezentowanie proponowanych rozwiązań oraz ich wspólna analiza. Widok trójwymiarowy ułatwia ten proces, a obecność wszystkich kluczowych członków zespołu realizującego inwestycję pozwala szybciej podjąć decyzję – bez konieczności wymiany dokumentów i analizy często wielu rysunków indywidualnie przez każdą stronę.
Jedną z większych zmian projektu wykonawczego dostarczonego przez Zamawiającego (Dolnośląski Park Innowacji i Nauki S.A.) podczas realizacji ONBiB była modyfikacja instalacji sanitarnych biegnących w płycie fundamentowej. Poniżej opiszemy, jak wyglądał proces optymalizacji przy zastosowaniu BIM
Rozwiązanie projektowe (oryginalne)
Zachowanie odpowiednich spadków instalacji kanalizacyjnej oraz konieczność ich odpowiedniego zabezpieczenia otuliną betonową powodowałyby, że fundament miejscami musiałby mieć ponad 100 cm grubości, co nie byłoby uzasadnione ani ekonomicznie, ani statycznie. W związku z tym zdecydowano się na prowadzenie instalacji w specjalnie wyprofilowanych, zbrojonych przegłębieniach, jak pokazano na rysunku 1.
Rysunek 1. Optymalizowane elementy instalacji sanitarnej i płyty fundamentowej (źródło: M.A.D. Engineers)
Optymalizacja
Rozwiązanie to jednak nadal wymagało wykonania wykopów o znacznej głębokości, a dodatkowo odpowiedniego wyprofilowania prętów zbrojeniowych. Prace oparte o takie rozwiązania z pewnością nie należą do łatwych. Problem ten komplikował także utrudniony dostęp do stali zbrojeniowej w okresie realizacji fundamentów. To spowodowało, że rozpoczęto poszukiwania alternatywnego rozwiązania, które skupiałoby się na wyeliminowaniu jak największej ilości stali z przegłębień. W następstwie usunięcia zbrojenia konieczne stało się przeanalizowanie kolejnych aspektów:
- zasadność ekonomiczna i technologiczna zastosowania betonu wodoszczelnego w przegłębieniach,
- sposób zapewnienia odpowiedniej szczelności instalacji na styku przegłębienie-płyta fundamentowa,
- sposób zapewnienia możliwości pracy instalacji – bezpiecznego przemieszczania i odkształcania przewodów
Dzięki współpracy inżynierów Generalnego Wykonawcy oraz Zespołu Projektowego ustalone zostały niezbędne szczegóły techniczne i organizacyjne w powyższych kwestiach i przystąpiono do działań optymalizacyjnych z wykorzystaniem modeli BIM – w pierwszej kolejności w zakresie płyty fundamentowej garażu. Projektanci konstrukcji i instalacji wspólnie przeanalizowali miejsca, w których było możliwe zoptymalizowanie instalacji bez ingerencji w ustrój konstrukcyjny budynku. Kolejnym krokiem było zamodelowanie zmian w zakresie instalacji sanitarnych w wybranych lokalizacjach i wykorzystanie tego modelu do koordynacji przy aktualizacji modelu konstrukcji.
W pierwszym podejściu Zespół Projektowy zaproponował najprostsze rozwiązanie, czyli przejście szczelne przez fundament oraz kolana 90 stopni przy zachowaniu dotychczasowych spadków. Niestety konieczność zachowania wymaganych odległości wynikających z technologii wykonania robót spowodowała, że zaktualizowane przegłębienia byłyby bardzo głębokie (rysunek 2), co generowałoby konieczność pogłębienia wykopów oraz problemy przy kontynuowaniu instalacji pod głównym budynkiem. Dlatego podczas drugiej iteracji w pewnej części połączeń przewodów instalacji zostały zastosowane elementy kompensacyjne, co pozwoliło uniknąć wad pierwszego rozwiązania.
Kolejnym krokiem była analiza zaproponowanych zmian przez projektantów instalacji. Po uzyskaniu z ich strony potwierdzenia wykonalności zmian, wyniki optymalizacji wraz z uproszczonym kosztorysem zostały przekazane Generalnemu Wykonawcy do ostatecznego zatwierdzenia. Wprowadzone zmiany odpowiadały zamierzeniom GW dzięki czemu szybko zostały zatwierdzone i Zespół Projektowy mógł przystąpić do aktualizacji dokumentacji wykonawczej. Zgodnie z obowiązującą procedurą modele BIM przedstawiające proponowane rozwiązanie zostały przekazane do BIM Managera w celu przeprowadzenia koordynacji i wykrycia ewentualnych kolizji, które mogły się pojawić podczas wprowadzania zmian do projektu. Dopiero po otrzymaniu zielonego światła od BIM Managera rysunki zostały dostarczone na plac budowy.
Rysunek 2. Porównanie modeli instalacji sanitarnej podczas optymalizacji – iteracja 1 (źródło: M.A.D. Engineers)
Efekty i wnioski
Oczywiście optymalizacja z wykorzystaniem modeli BIM wymaga dysponowania zespołem posiadającym wysokie umiejętności w modelowaniu oraz zwiększa pracochłonność. Konsekwencją jest także wyższa cena opracowania rozwiązania zamiennego. Dlatego decyzja, czy do prac optymalizujących projekt należy wykorzystać BIM, powinna zależeć zawsze od przeprowadzonego rachunku potencjalnych zysków i kosztów. Jeżeli wynik analizy znajduje się po stronie dodatniej to bez wahania należy stosować modele BIM tak, aby w pełni wykorzystać drzemiący w nich potencjał.
Zastosowanie modeli BIM podczas optymalizacji fundamentu ONBiB pozwoliło m.in. na:
- łatwą, wizualną ocenę efektów wprowadzonych zmian optymalizacyjnych,
- szybkie podejmowanie decyzji co do kształtu optymalizacji,
- łatwe wykrycie problemów i kolizji wywołanych optymalizacją,
- znacznie szybsze opracowanie przedmiaru zmienionych elementów,
- szybsze opracowanie dokumentacji zamiennej,
- zwiększenie świadomości wprowadzanych zmian u wszystkich stron biorących udział w realizacji inwestycji
Dzięki zastosowanym rozwiązaniom możliwa była:
- redukcja zbrojenia w 85% przegłębień w budynku garażu (ok. 15% mniej stali zbrojeniowej w ujęciu całej płyty fundamentowej),
- zamiana konstrukcyjnego betonu wodoszczelnego na beton półsuchy, co poskutkowało zmniejszeniem ilości betonu wyższej klasy o ok. 700 m3,
- realna oszczędność dla Zamawiającego w kwocie ponad 200 tysięcy złotych.
Jednym słowem: opłacało się!
Karolina Wróbel, Andrzej Inglot
M.A.D. Engineers
