Jak začít konkrétně využívat BIM? Ve které fázi projektu jej nasadit? Vyplatí se to? Kladete si jako architekt podobné otázky? Pojďme se společně z pohledu architekta podívat podrobněji na jeden z mnoha příkladů využití BIM metodiky. Na pozadí vzniku návrhu fasády rodinného domu a na to, jaké architekt použil technologie a BIM nástroje a co využití těchto technologií a principů přineslo nejen ve fázi návrhu, ale také jaký potenciál skýtají informace o budově v tomto případě především ve fázi realizace.
Obr. 01: Celkem 22 stanovisek pořízených 3D laserovým skenerem Riegl na stavbě geodeti v kanceláři na počítači registrovali. Vzniklo tak registrované a transformované mračno bodů, podklad pro práci architekta na projektu fasády.
Obr. 02: Digitální prototyp fasády rodinného domu - vizualizace skladby provětrávané fasády v kontextu dalších prvků fasády. Model obsahuje 3D reprezentaci a další geometrické i negeometrické informace prvků jako jsou okenní otvory, oplechování parapetů, nebo krycí plechy žaluzií a v neposlední řadě jednotlivé díly systémové fasády. Ze stejného modelu byla interpretována 2D dokumentace pohledů na jednotlivé vrstvy provětrávané fasády.
Zadání: provětrávaná fasáda z Heraklithu
Investora rodinného domu v průběhu realizace hrubé stavby zaujal v posledních letech stále více populárnější materiál z dřevocementových desek. A tak došlo ke změně v projektu realizace fasády, i když ta již byla navržena z jiného pohledového velkoformátového obkladu. Princip provětrávané fasády zůstal, změnil se však použitý systém provětrávané fasády a s tím související detaily. V neposlední řadě bylo potřeba architektonicky zrevidovat architektonický návrh, který musel zareagovat na vstupní parametry nově zvoleného fasádního systému.
Heraklithové obkladové desky dnes zažívají poměrně velký návrat. U architektů je Heraklith celkem populární pro svoji zajímavou pohledovou strukturu, i parametry, které se uplatní jak v interiérech, tak i exteriérech zejména pro své akustické či protipožární vlastnosti. Skladba provětrávané fasády vychází ze systémového řešení Knauf Insulation. Fasáda s konstrukcí DIAGONAL 2H umožňuje osazení fasády pohledovým obkladem a to až do hmotnosti 40 kg/m². Konstrukční sestava je navržena tak, aby docházelo k minimálním únikům tepla vlivem tepelných mostů, snadnou montáž a spolehlivost. Nosná konstrukce DIAGONAL 2H je vyrobena z ocelových subtilních prvků, které vytvářejí jednoduchou příhradovou soustavu.
Zaměření: Hrubá stavba jako mračno bodů?
Ještě před tím, než se architekt pustil do revize návrhu fasády podle nových parametrů, nechal investor zaměřit stávající stav rozestavěné stavby. Geodeti však nepoužili tradiční geodetické měřičské metody, ale zpracovali zaměření do mračna bodů tzv. PointCloudu. Celkem 22 stanovisek pořízených 3D laserovým skenerem na stavbě geodeti v kanceláři registrovali a výstupem a podkladem pro další práci architekta bylo optimalizované mračno bodů umístěné v systému JTSK.
Architekt mnoha tváří
Vynesení modelu stávající hrubé stavby
Výstupem od geodetů bylo mračno bodů, vynesení 3D/BIM modelu bylo úkolem architekta, který použil pro svoji práci ARCHICAD. Mračna bodů byla naimportována a posloužila jako surový podklad pro vynesení stávajícího stavu hrubé stavby. Začal vznikat zjednodušený 3D model. V dané fázi obsahoval pouze konstrukce, které byly podstatné pro návrh fasády – stěny, zastřešení, okna, dveře, základové konstrukce, předložená terénní schodiště, které měly návaznost na projekt fasády a navazující terén. Tento postup byl zvolen především pro značný objem dat mračen bodů. Ve chvíli, kdy byl dokončen 3D model hrubé stavby, bylo možné přistoupit k modelování návrhu fasády.
Optimalizace návrhu pomocí GDL
Základním motivem členění fasády byla kombinace tří základních rozměrů desek. Architekt využil svých dovedností programování a naprogramoval si inteligentní objekt fasády (GDL objekt), který za pomoci základních pravidel o sousedních prvcích vygeneroval její členění. V průběhu návrhu došlo ke změně obkladových desek. Parametrický nástroj nejenže výrazně zjednodušil přechod v projektu mezi jednotlivými materiály, ale zároveň automaticky vytvořil několik variant, ze kterých si mohl klient vybírat. Následovala optimalizace členění v závislosti na otvorech ve fasádě a návazností na terén a zastřešení.
BIM model fasády
Projekt fasády vycházel z typových skladeb a detailů, které poskytl dodavatel systému provětrávané fasády Knauf Insulation. Základem byla svislá nosná příhradová konstrukce Diagonal 2H z ocelových pozinkovaných profilů. Architekt si znovu vytvořil chytrý prvek, který umožňoval snadné vymodelování prvního rastru. Rozdílné délky nosníků automaticky generovaly členění příhradové konstrukce, která poté reagovala na změny. Jednotlivé vrstvy skladby fasády byly modelovány zvlášť, jelikož při detailním zpracování vyplynulo, že se prostorově nepřekrývají – různé materiály tepelné izolace a její rozsah i přes základy objektu.
Detaily
Při finalizaci 2D dokumentace bylo potřeba určit hranici, kde bude končit míra detailu informačního modelu a začne 2D doplnění detailů o další důležité převážně negeometrické informace. Praxe je taková, že ve 3D modelu nedává smysl modelovat každou hmoždinku, vrut, kotvu, apod. Bylo by to totiž v mnoha případech kontraproduktivní, jak časově, tak i vlastní model by neúměrně zatěžoval hardware. Proto bylo určeno, že se tyto prvky doplní až do detailů 2D výkresu. Zároveň ale model o tyto informace nepřijde, jelikož byly doplněny do ostatních prvků např. počet šroubů na kotvení okna je uložen přímo v prvku okna.
Výkazy
Z BIM modelu byly generovány nejen 2D výkresy pro realizaci, ale také tabulky výkazů pro objednání správného množství stavebního materiálu. Jak výkresy, tak výkazy jsou stále propojeny s modelem. Každá změna, kterých je při projektování většinou dost, se tudíž do těchto výstupů automaticky propíše a ty tak zůstávají stále aktuální.
Závěr
V případě nasazení informačního modelu u tohoto projektu bylo jednoznačně přidanou hodnotou 3D/BIM modelu vykazování množství materiálu. Vzhledem k tomu, že veškerý materiál na fasádu bylo možné vykazovat z modelu, bylo možné do poslední chvíle ladit i architektonické pojetí fasády. Protože architektonický návrh fasády pracoval s několika rozměrovými velikostmi desek, byla užitečná také informace kolik desek jakého formátu je potřeba připravit, nařezat, případně opracovat řezanou hranu. Výkresy pohledů na fasády sloužily při realizaci jako kladečské výkresy pro správné umístění a orientace různých rozměrů heraklithových desek.
Obr. 03: Výkazy výměr a výpisy jednotlivých prvků fasády jsou generovány z informačního modelu stavby.
Obr. 04: 3D/BIM detail ve srovnání s 2D detailem může být mnohem názornější pro pochopení prostorových souvislostí.
Obr. 05: Hlavní osnova rastru fasády je tvořená příhradovou konstrukcí Diagonal 2H.
Obr. 06: Výsledné řešení okenního otvoru odpovídající 3D/BIM detailu digitálního prototypu v počítači.
O Autorovi
Viktor Johanis ( *1981, Hradec Králové) v roce 2006 absolvoval Fakultu architektury ČVUT v Praze. Na vysoké škole spolupracoval se skupinou Digitální architekt, která se zabývala organizací mezinárodních přednášek a workshopů na téma parametrické architektury a designu. Je jedním ze specialistů, kteří aktivně rozšiřují kolekci české digitální architektonické tvorby - přednáškovou činností, výukou na FA ČVUT, vlastními projekty a realizacemi. V roce 2011 se stal jedním ze spoluzakladatelů občanského sdružení Odborná rada pro BIM (Building Information Modeling). Na akademické půdě a v projekční činnosti se aktivně zabývá problematikou BIM technologie včetně jejího aplikování do praxe.