CC BY
56
5. Carmody J., Sterling R. Underground space design. Coopiright by V.N. Reinhold, New York, Library of Congress Catalog Card Number 92-33460. 1993.
6. Кауфман Л.Л., Лысиков Б.А. Большие подземные полости: дизайн и строительство. Донецк, Норд-пресс, 2009. 434 с.
Копылов Андрей Борисович, д-р техн. наук, профессор, toolart@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кузюкова Ольга Владимировна, старший преподаватель, olga. vladimirovna. kuzyukova@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Степанова Юлия Сергеевна, магистрант, rarenessjul@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
USING URBAN UNDERGROUND SPACE AS ONE OF THE WAYS TO SOLVE SOME OF
THE PROBLEMS OF MODERN CITIES
Yu.S. Stepanova, O. V. Kuzyukova, A.B. Kopylov
The article considers the use of underground space to address the increased demand for reliable infrastructure, which is currently combined with the need to improve energy efficiency and increase environmental awareness of the population. It also examines the innovative use of the metro for commercial and residential purposes, for storing, transporting and cleaning water, as well as for preserving cultural heritage, and highlights how the use of the metro can lead to optimal solutions for urban development.
Key words: transport, underground space, engineering infrastructure, tunnels, urbanization.
Kopylov Andrey Borisovich, doctor of technical sciences, professor, toolart@,mail. ru, Russia, Tula, Tula state University,
Kuzyukova Olga Vladimirivna, senior lecturer, olga.vladimirovna. kuzyuko-va@gmail.com, Russia, Tula, Tula state University,
Stepanova Yulia Sergeevna, master, rarenessjulamail. ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК 721.024
АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ BIM-ТЕХНОЛОГИЙ НА СТРОИТЕЛЬНОМ РЫНКЕ
К.А. Головин, А.Б. Копылов, Б.И. Томилова
В данной работе уточняются особенности технологии BIM-моделирования, ее достоинства, недостатки, а также потенциал для применения в условиях российского строительного рынка.
Ключевые слова: BIM-технологии, информационное моделирование зданий, рынок BIM.
Строительство в России исторически является одной из ведущих отраслей экономики и, как следствие, остаётся одним из наиболее привлекательных направлений для инвесторов, что в свою очередь дает возможность проводить исследования, разработку и внедрение различных средств и методик.
278
Одним из способов повышения эффективности при проектировании является применение технологии BIM-моделирования. Цель данной работы заключается в рассмотрении возможностей BIM-технологии, определении её достоинств и недостатков, а также уточнение потенциала для внедрения технологии на Российский рынок.
«Информационное моделирование зданий (с англ. Building Informational Modeling), сокращенно BIM - процесс, результатом которого является информационная 3-D модель здания» [1], которая содержит в себе все необходимые сведения об архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации по зданию со всеми её взаимосвязями и зависимостями, когда здание и всё, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.
Основное преимущество такой модели здания, в том, что каждому элементу в модели можно присвоить все необходимые свойства и атрибуты, изменение которых «влечёт за собой автоматическое изменение связанных с ним параметров объектов, вплоть до чертежей, визуализаций, спецификаций и календарного графика» [2].
Рис. 1. Пример визуализации части BIM-модели
В настоящее время в России уровень внедрения BIM достаточно невысок: «объем рынка оценивается в 67-77 млн. долл., что составляет около 1,5% от мирового рынка. Всего около 5... 7% компаний использует BIM в основном в крупных городах и для реализации крупных проектов.
Для сравнения, в Великобритании уровень применения технологии в 2019 г. составил 70%, тогда как в 2011 г. показатель составлял всего 10%, однако британское правительство объявило наличие 3-D BIM-модели для строительных проектов обязательным требованием с апреля 2016 г.
В США об использовании BIM задумались в 70-е, но постепенное внедрение началось в 90-е годы. Национальная программа «3D-4D-BIM Program» была сформулирована в 2003 г., согласно которой использование технологии стало обязательным для проектов общественных зданий. С 2007 г. введено обязательное использование технологии при разработке кадастровых и геопространственных данных.
В Сингапуре в 2010 г. был разработан проект дорожной карты по внедрению BIM для перехода 80% отрасли на BIM-технологии уже к 2015 г. Сейчас разрабатывается вторая дорожная карта, направленная на расширение использования BIM в управлении инфраструктурой и «Smart city».
Европейский союз в 2014 г. оценил экономическую выгоду от использования BIM и стал создавать условия для его более активного внедрения. В 2016 г. была сформирована «EU BIM Task Group» для обмена позитивным опытом между странами Евросоюза при реализации проектов государственного сектора с использованием BIM-технологий.
Сегментация рынка BIM моделирования в мпр
Средний
Латинская Восток; 4% ^ Африта; 1« Америка: 2% i
Рис. 2. Сегментация рынка BIM-моделирования в мире
В целом объем мирового рынка BIM в 2019 г. составил $4,9-5,2 млрд. К 2027 г. ожидается, что он достигнет уровня $15,1-15,6 млрд. » [4]. Такой рост объясняется тем, что BIM-технологии имеют ряд неоспоримых преимуществ, которые рассмотрим ниже:
1. Значительно сокращается число вносимых изменений, так как до начала строительства обнаруживаются все пространственные коллизии, которые практически невозможно учесть при 2-D проектировании.
2. Ускоряется процесс проектирования, за счет использования нативных элементов, сокращения времени на внесение изменений, на подготовку рабочей документации и т. д.
3. Снижение экономических издержек при последующем возведении здания, за счет уменьшения количества ошибок при проектировании.
4. Визуализация объекта. Наглядная 3-D модель позволяет на ранних этапах оценить, как будет выглядеть объект после завершения строительства.
5. Благодаря высокой детализации, улучшается взаимопонимание между всеми участниками процесса, будь то заказчик, подрядчик или производитель необходимых конструкций, и, как следствие, сроки сокращаются на величину времени, которое обычно тратится на обсуждение этих деталей.
6. Существует возможность заранее прогнозировать сметные затраты.
7. Благодаря автоматизации все ведомости и спецификации подсчитываются с минимальным количеством ошибок, исключается человеческий фактор.
Однако, как и любая технология, BIM-моделирование имеет свои недостатки:
1. Все программные обеспечения, предлагающие возможности для создания информационной 3-D модели здания, являются существенными затратами для проектных организаций. Что также исключает их использование небольшими предприятиями.
2. Как и любое ПО, такие программы подвержены сбоям, имеют внутренние ошибки, которые не позволяют пользователям выполнять необходимые действия, либо значительно тратят время на поиск способов их обойти.
3. С течением времени программные комплексы становятся все более мощными и сложными, что требует значительных временных затрат на обучение пользователей. Из этого же утверждения можно сделать вывод о затратах, связанных с покупкой более мощных ПК.
4. Отсутствие достаточной нормативной базы. В Российской Федерации использование BIM-технологий существенно замедляет имеющаяся нормативная база, которая регулирует отношения между заказчиком и подрядчиками, так как в ней отсутствуют необходимые BIM-требования.
5. Возникает необходимость менять не только устоявшиеся процессы проектирования и строительства, но и психологию людей, которые, возможно, еще не готовы к BIM или не являются его сторонниками.
Уточняя достоинства и недостатки данной технологии, хочется отметить, что большая их часть (например, недостатки версии ПО или отсутствие нормативной базы) является временной и с большой вероятностью будет исправлена в недалеком будущем.
Что касается актуальности и перспектив на российском рынке, здесь все очевидно - польза от внедрения BIM-технологии колоссальна, о чем свидетельствует ряд объектов выполненных с применением информационного моделирования, например:
- Проект дожимной насосной станции Ярактинского нефтегазоконденсатного месторождения, разработанный ГК «НЕОЛАНТ»;
- Проект информационной модели жилмассива «Восточный» (г. Новосибирск), разработанный ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет геосистем и технологий»;
- Проект «Аэропортовый комплекс «Мирный» в Республике Саха (Якутия)», разработанный АО «ПИиНИИ ВТ «Ленаэропроект»;
- Проект новой сцены Академического Малого Театра, разработанный АО «Эн-Системс» и др.
Еще одним критерием оценки высокого потенциала для развития BIM-моделирования можно считать заинтересованность государства в создании информационных моделей при проектировании объектов госзаказа, а также работы, направленные на формирование необходимых нормативных документов в данной области.
Список литературы
1. Официальный сайт Проектно-инжиниринговой компании. Лаборатория BIM технологий. [Электронный ресурс] URL: https://bimlab.ru/faq-bim3d.html (дата обращения: 10.02.2020).
2. Информационныфй портал SeWiki. [Электронный ресурс] URL: http:// sewiki.ru/BIM (дата обращения: 10.02.2020).
3. Building Information Modelling Services UK. [Электронный ресурс] URL: https://www.cadcrowd.com/3d-models/building-information-modelling-services-uk-cad (дата обращения: 10.02.2020).
4. BIM в мире - обыденность, в России - пока эксклюзив // Агенство Новостей «Строительный бизнес». [Электронный ресурс] URL: http://ancb.ru/publication/read/9694 (дата обращения: 10.02.2020).
Копылов Андрей Борисович, д-р техн. наук, профессор, toolart@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Головин Константин Александрович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, kagolovin@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Томилова Богдана Ильинична, магистрант, tombogdanka@,gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE CURRENT STA TE OF BIM TECHNOLOGIES IN THE
CONSTRUCTION MARKET
K.A. Golovin, A.B. Kopylov, B.I. Tomilova
This paper clarifies the features of BIM modeling technology, its advantages and disadvantages, as well as the potential for application in the Russian construction market.
Key words: BIM technologies, building information modeling, BIM
market.
Kopylov Andrey Borisovich, doctor of technical sciences, professor, toolartamail. ru, Russia, Tula, Tula state University,
Golovin Konstantin Alexandrovich, doctor of technical sciences, docent, head of the department, kagolovinamail.ru, Russia, Tula, Tula state University,
Tomilova Bogdana Tomilova, master, tombogdanka@gmail. com, Russia, Tula, Tula state University
УДК 004.94; 69
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ ЗДАНИЙ
А.Р. Газаров
Приводятся результаты компьютерного моделирования, и описывается применение метода конечных элементов для решения задач связанных с аэродинамическими характеристиками зданий.
Ключевые слова: метод конечных элементов, применение, строительство, математический, аэродинамика, расчет, модель, моделирование.
Метод конечных элементов повсеместно используется для оценки различных технических, строительных, химических процессов. В том числе, одним из потенциально возможных применений метода КЭ и программ, работа которых основана на данном методе, является исследование газопереноса и обтекания воздушными потоками зданий [1-4].
В данном исследовании проводится выявление наиболее оптимальной формы здания на предмет аэродинамического обтекания из сооружения представляющее собой четверть окружности и здания треугольной (А-образной) формы.
При этом скорость движения воздушных масс составляла значительные 25 м/с, и оценивалось направление и скорость ветра уже после контактом со зданиями. Сооружения были высотой 8 м, ширина у основания 10 м, глубина также 10 м.
На рис. 1 соответственно показаны распределения воздушных масс и их скорости в сечении параллельном земле на расстоянии от нее в 1 м (рис.1, а), 4 м (рис.1, б), 7 м (рис. 1, в), 9 м (рис. 1, г).
Таким образом, расчет методом конечных элементов выявил, что наиболее оптимальная форма дома в данном случае и сточки зрения аэродинамики является А-образное (треугольное) здание, т.к. создаются потоки воздуха более правильной формы и направленные в туже сторону что и основной поток. К тому же, если рассматривать слой, находящийся над зданиями на 1 м, то можно судить о том, что треугольное здание создает меньшую область с измененной скоростью.
Ниже описывается влияние ветра на два здания, представляющих собой в первом случае четверть окружности, и во втором случае А-образное строение (треугольное). Выявлены давления, создаваемые воздушными массами на дома высотой 8 м (рис. 2).
Представлены графики сил, действующих на стенки исследуемого пространства по осям (рис. 3).
