CC BY
11
О формировании модели жизненного цикла подземного сооружения
Е.А. Муравьева, А.В. Манько
ФГБОУ ВО НИ Московский государственный строительный университет, Москва
Аннотация: В данной статье рассмотрен разрабатываемый подход, вариант формирования жизненного цикла на примере подземного сооружения. Рассмотрена наиболее новая модель жизненного цикла, применяемая в зарубежных странах, и на основании этой модели представлена разрабатываемая схема модели жизненного цикла подземного сооружения.
Ключевые слова: Жизненный цикл, Building Information Modeling (BIM), технологии информационного моделирования (ТИМ), подземные сооружения, моделирование, информационное строительство, редевелопмент, мониторинг, ГИС.
В рамках данной статьи под жизненным циклом подземного сооружения понимается комплексное информационное обеспечение проекта от концепции до сноса, реконструкции или редевелопмента.
Работы по созданию модели жизненного цикла здания (ЖЦ) в России ведутся очень давно [1]. За рубежом эту работу начали еще в 60-х - 80-х годах XX века [2, 3]. Значительных успехов в этом вопросе достиг Королевский Институт Британских Архитекторов (Royal Institute of British Architects - RIBA), который впервые в Великобритании в 1968 году создал первую модель жизненного цикла строительного объекта, которая, претерпев множество изменений в 2020 году, приняла свою нынешний вид [4]. Понятие «жизненный цикл» давно и прочно вошло во многие области строительства, такие, как: инженерные сети [5], мостостроение [6], реконструкция жилой застройки [7], эксплуатация зданий и сооружений [8], экологические риски строительства и многие другие сферы. И почти не ведутся работы по формированию жизненного цикла подземного сооружения [9].
Различные авторы включают в жизненный цикл подземного сооружения следующие основные этапы: возведения, эксплуатации, ликвидации [10]. Но этот список не может удовлетворить потребности проекта жизненного цикла подземного сооружения в настоящее время.
Проанализировав различные подходы к проектированию жизненного цикла подземного сооружения, можно сделать вывод о том, что напрямую жизненный цикл не может быть применен в BIM. BIM это Building Information Modeling, что в российский нормах сейчас закреплено как ТИМ -технологии информационного моделирования, которые активно развиваются и внедряются в строительство [11]. Причина того, что ЖЦ не может быть напрямую реализован в BIM в том, что не достаточно трех этапов. Данные этапы очень крупные и не отражают специфику жизненного цикла подземных сооружений.
В настоящее время более целесообразным видится адаптировать зарубежный опыт применения проекта жизненного цикла подземного объекта. В качестве основы для адаптации проекта жизненного цикла сооружения авторами принята схема, предложенная RIBA.
Данная схема была принята как стандарт в 2020 году для формирования жизненного цикла любого здания или сооружения, которое проектируется и строится на территории Соединенного Королевства Великобритании и Северной Ирландии, а также на Британских Заморских Территориях. Этот стандарт формирования проекта жизненного цикла здания является самым новым из ныне принятых и поэтому представляется возможной его адаптация для условий строительства подземных сооружений в России. В соответствии с данным стандартом RIBA, весь жизненный цикл подземного сооружения можно разделить на следующие этапы (по номерам):
№1. стратегия долгосрочного развития;
№2. общий анализ текущей ситуации;
№3. концептуальные решения проекта;
№4. предварительные проектные решения;
№5.рабочая документация на строительство;
№6. строительство подземных и вспомогательных сооружений;
№7. сдача объекта;
№8. эксплуатация сооружения;
№9. ликвидация (реконструкция или редевелопмент).
Все этапы содержат информацию, необходимую для девелоперов, менеджмента, экономики, проектирования, строительства и эксплуатации подземного сооружения.
Стратегия долгосрочного развития необходима, чтобы представить в будущем место и роль объекта. Если нет долгосрочных перспектив развития района строительства, то и нет необходимости закладывать большой срок службы объекта. Общий анализ необходим для рассмотрения краткосрочных перспектив подземного и связанных с ним надземных объектов, необходимых для определения сроков окупаемости. Большие сроки окупаемости совместно с маленьким жизненным циклом приведут к потере прибыли или вообще объект будет убыточен. Концептуальные проектные решения необходимы для предварительного согласования проекта со всеми заинтересованными сторонами: от инвестора до управляющей компании. Предварительный проект и рабочая документация разрабатывается на стадии согласования строительства, получения различных разрешений, финансирования и начало строительства. Сдача объекта вынесена отдельным этапом потому, что в этот период заканчивается жизненный цикл инвестиций строительства и начинается этап извлечения прибыли. Жизненный цикл инвестиций относится к экономической части и в рамках данной статьи не рассматривается и не учитывается. Эксплуатация подземного сооружения является самым главным фактором в том, насколько продолжительным будет период жизненного цикла. Жизненный цикл подземного объекта должен закончиться одним из следующих шагов:
• его полной ликвидацией с последующим восстановлением окружающей среды и ландшафта до первозданного вида (так называемая концепция «зеленая лужайка»);
• его полной ликвидацией и строительством на этом месте нового объекта иного назначения;
• его реконструкцией и продлением сроков жизненного цикла;
• его перепрофилизацией (редевелопмент) в другое функциональное назначение в рамках существующего подземного сооружения.
Из этих шагов только реконструкция с продлением сроков жизненного цикла представляется наиболее экономически оправданным шагом. Остальные шаги более затратные. Но это мнение с точки зрения экономики строительства. С точки зрения других этапов жизненного цикла, например, если стратегия долгосрочного развития района поменялась вместе с планом развития и реконструкции города, строительство нового объекта, его полная ликвидация или перепрофилирование может быть более экономично.
Если адаптировать идею, заложенную в модели ЖЦ RIBA, и предлагаемые этапы к реалиям России, то получается схема формирования модели жизненного цикла, представленная на рис. 1.
Как видно из представленной схемы, жизненный цикл подземного сооружения неразрывно связан с BIM (ТИМ), геоинформационными системами (ГИС) и мониторингом. Во многих случаях ГИС неразрывно связана с BIM, а в некоторых прикладных программах они объединены.
Часть этапов, такие, как №1, №2, и №6, непосредственно влияют на формирование модели в BIM. Остальные, кроме №№ 7 и 9, могут быть смоделированы при помощи информационного моделирования, но также, в свою очередь, могут влиять на формирование самой модели. Этап №7 закрывает экономическую информационную модель, которая на формирование данной модели не влияет и поэтому этот этап не связан с
и
информационными технологиями напрямую, а только зависимостью. Этап №9 закрывает модель ЖЦ и может влиять на модель BIM (реконструкция) или необходимо создавать новый проект и тогда необходимо пройти весь путь заново, начиная с этапа №1.
Рис. 1. - Схема формирования модели жизненного цикла подземного сооружения
Мониторинг в рамках данной статьи не затрагивался потому, что эта система еще требует разработки, основываясь на BIM и ГИС. Также предложенная схема формирования модели жизненного цикла еще требует верификации.
Литература
1. Белокопытова Ю.В. Математическое моделирование пространственной работы несущей системы многоэтажного здания на различных стадиях жизненного цикла. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата технических наук. Братск: БГТУ. 2003. 23 с.
2. Frangopol D.M., Kim S. Life-Cycle of Structures Under Uncertainty. Boca Ration: CRC Press. 2020. 216 p.
3. Sharma A., Saxena A., Sethi M. et.al. Life cycle assessment of Buildings: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, v.15, i.1, pp. 871-875.
4. RIBA 2020 - Plan of Work // URL: architecture.com/knowledge-and-resources/resources-landing-page/riba-plan-of-work
5. Бандурин М.А. Совершенствование методов продления жизненного цикла технического состояния длительно эксплуатируемых водопроводящих сооружений // Инженерный вестник Дона, 2013, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2013/1510
6. Gong Ch., Frangoo D. Condition-Based Multiobjective Maintenance Decision Making for Highway Bridges Considering Risk Perceptions // Journal of Structural Engineering, 2020. URL: doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002570
7. Зильберова И.Ю., Петров К.С. Проблемы реконструкции жилых зданий различных периодов постройки // Инженерный вестник Дона, 2012, № 4(1). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p1y2012/1119
8. Куцыгина О.А., Стародубцев М.А., Журавлев П.А. и др. Организационно-методические основы анализа и прогнозирования затрат на эксплуатационное содержание объектов недвижимости // Инженерный вестник Дона, 2011, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2011/381
9. Букунов А.С., Нурулин Ю.Р. Экологическия оценка жизненого цикла зданий на основе BIM // Инженерный вестник Дона, 2020, №5. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n5y2020/6464
10. Bisinella V., Christensen T.H., Astrup T.F. Future scenarios and life cycle assessment: systematic review and recommendations // The International Journal of Life Cycle Assessment, 2021. URL: doi.org/10.1007/s11367-021-01954-6
11. Беляев А.В., Антипов C.C. Жизненный цикл объектов строительства при информационном моделировании зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство, 2019, № 1, С. 65-72.
12. Добрецов М. ТИМ: от проектирования к строительству // Строительная газета, № 41 от 22.10.2021. URL: stroygaz.ru/publication/technologies/tim-ot-proektirovaniya-k-stroitelstvu/
References
1. Belokopytova Ju.V. Matematicheskoe modelirovanie prostranstvennoj raboty nesushhej sistemy mnogojetazhnogo zdanija na razlichnyh stadijah zhiznennogo cikla. Avtoreferat dissertacii na soiskanie stepeni kandidata tehnicheskih nauk. [Mathematical modeling of the spatial work of the load-bearing system of a multi-storey building at various stages of the life cycle. Abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences]. Bratsk: BGTU, 2003. 23 p.
2. Frangopol D.M., Life Cycle of Structures under Uncertainty. Boca Ration: CRC Press. 2020. 216 p.
М Инженерный вестник Дона, №11 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/nl 1у2021/7265
3. Sharma A., Saxena A., Sethi M. et.al. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, v.15, i.1, pp. 871-875.
4. RIBA 2020 - Plan of Work. URL: architecture.com/knowledge-and-resources/resources-landing-page/riba-plan-of-work
5. Bandurin M.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2013, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2013/1510
6. Gong Ch., Frangoo D. Journal of Structural Engineering, 2020. URL: doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002570
7. Zil'berova I.Ju., Petrov K.S. Inzhenernyj vestnik Dona, 2012, № 4(1). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p1y2012/1119
8. Kucygina O.A., Starodubcev M.A., Zhuravlev P.A. i dr. Inzhenernyj vestnik Dona, 2011, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2011/381
9. Bukunov A.S., Nurulin Ju.R. Inzhenernyj vestnik Dona, 2020, №5. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n5y2020/6464
10. Bisinella V., Christensen T.H., Astrup T.F. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2021. URL: doi.org/10.1007/s11367-021-01954-6
11. Beljaev A.V., Antipov C.C. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo, 2019, № 1, pp. 65-72.
12. Dobrecov M. Stroitelnaya gazeta, № 41 ot 22.10.2021. URL: stroygaz.ru/publication/technologies/tim-ot-proektirovaniya-k- stroitelstvu.
