Felmérések és diagnosztikai vizsgálatok támogatása BIM szemlélettel

Modellezés pontfelhő alapján – a LOA (Level of Accuracy) szintek megállapítása modellezés előtt nagyon fontos volt, hiszen a 3D lézerszkennereink segítségével másodpercenként akár milliós nagyságrendű pont koordinátája regisztrálható. Az optimalizáció már adatrögzítéskor is fontos szempont, ehhez jó, ha minél korábbi fázisban meghatározhatók a felhasználás egzakt céljai.

Level	Upper Range	Lower Range
LOA10	User defined	5cm*
LOA20	5cm*	15mm*
LOA30	15mm*	5mm*
LOA40	5mm*	1mm*
LOA50	1mm*	0*

A Semmelweis Egyetem Hőgyes-Schöpf-Merei Gyógyszerkutatási Centrum (továbbiakban: HSM projekt) indulásakor még az amerikai USIBD (U.S. Institute of Building Documentation) v2.0-2016 dokumentuma alapján került meghatározásra mely időközben 2019-ben frissült a 3.0-ra és evvel együtt 2019 őszén megjelenő Lechner Központ BIM-Kézikönyvében is meghatározták, mint fogalmat, és az MSZ-EN ISO 19650 harmonizált szabványban is tartalmazza majd. Modellezés közben ez úgy jelent meg, hogy például egy omladozó vakolatú és a függőlegestől kissé eltérő falfelület síkjának felvételéhez meg kell határozni, hogy maximum hány milliméter lehet az eltérés a modell és a valóság között. Míg a mérőeszköz a legpontosabb kategóriát tudja, a racionális igény építészeti felhasználáshoz felmérési tervnél az 5 centiméteres pontosság körüli (ez egy kézi manuálé pontatlanságához és időigényességéhez képest anyagi és humán erőforrás tekintetében is kimutathatóan sokkal hasznosabb, eredményesebb). Bizonyos részleteknél, például műemléki védettségű épületdíszek, -szobrok esetén sokszor a felmérési modellnek szigorúbb feltételeket kell teljesíteniük. Például a BIM modellel szemben elvárás lehet, hogy ezek a részletek automatizáltan konszignálhatóak legyenek, és a műemlékvédelmi értékleltárhoz vagy a restaurációhoz és épületdiagnosztikai dokumentációkhoz felhasználható fizikai modellelemként is megjelenjen, melyhez további értékes információk kapcsolhatók az épület bármely fázisában.

A TSPC-ben már a hazai ISO szabványosítási folyamatokat megelőzően is több ország nemzeti szabványait és dokumentumait figyelemmel kísértük, és integráltuk a saját céges rendszereinkbe. Ezt a gyakorlatba átvezetett tudást és tapasztalatot a magyar BIM szabványügyi testület munkájának támogatására is rendelkezésre tudtuk bocsátani és a Semmelweis Egyetem fejlesztési projektjén is kamatoztathattuk. A tervezési feladathoz kapcsolódó BIM dokumentumoknak már az első pillanattól fogva tartalmaznia kellett azokat az elemeket, melyek ma már a szabványokban szerepelnek.

A HSM projekt egyik speciális szakmai kihívása az volt, hogy ekkor még nem állt rendelkezésre a megbízók számára szabványosított BIM dokumentum, például egy EIR (Exchange Information Requirements) ami meghatározná az információcsere követelményeket, így a BEP (BIM Execution Plan – Végrehajtási Terv) dokumentummal együtt ezt is el kellett készíteni. Ez a dokumentum határozza meg az egész projekt során tartandó BIM követelmények teljesítésének módját. Legelső körben tehát meg kellett határozni, hogy a rendkívül részletes pontfelhő alapján mit, mikor és pontosan milyen céllal fogunk megmodellezni, azt hogyan tesszük (milyen részletességgel, milyen geometriai pontossággal és milyen kulcsfontosságú információtartalommal) és a tervfázisok során mindez hogyan bővül majd.

 

Izgalmas felfedezés is egyben úgy készíteni a felmérési modellt, hogy az egyik képernyőn a valóság látszik 3D-ben, a másik képernyőn pedig gyakorlatilag „újra felfedezzük”, hogy hogyan építkeztek elődeink. Itt bizony kell az épületszerkezettani tudás és hasznos az építészettörténeti ismeret egy építésznek, mindemellett pedig előre kell látni, hogy mit hogyan fogunk megmodellezni. Ebben segít a BIM szemlélet és a TSPC BIM menedzserei. Olyan felmérési modellt is össze lehet ma már állítani, amiből az is kiderülhet, hogy hány darab téglát bontunk el.
Egy másik, de hasonló szerkezetű projekt kivitelezője kivitelezés közben keresett meg minket, számukra 1-2 mérnöknap alatt tudtunk olyan pontfelhő alapján készített felmérési 3D BIM modellt generálni az épületről, amely lehetőséget adott a korábbi 2D építész tervek és a valóság eltéréseinek összevetésére, ellenőrzésére, pontosabb modellalapú mennyiségi információk kinyerésére.

Az fentiképeken egy másik projekt lépcsőházán keresztül jól látható, hogyan jelenik meg a digitalizált valóság a 3D szkenner szemszögéből RGB fotón és az intenzitásos pontfelhőn, a Recap szoftverben és tervezés közben az Archicad modellben vagy akár valós idejű render minőségben például az Archicad-Enscape szofverek összekapcsolásával.

Történelmi szerkezetek modellezése

Egy klasszikus értelemben vett BIM modell (teljesen új épület, tiszta képlet, egyértelmű keretek) esetén lehetséges automatizálásra, hatékonyságra, gazdaságosságra fókuszálni. Egy történelmi szerkezeteket tartalmazó meglévő épületegyüttes áttervezésére használt BIM modell esetén az előbbiek kritikusan fontos szempontok, mellettük pedig számos olyan összefüggés teszi komplikáltabbá a képletet, mellyel mind számolni kell, és mindet be is kell építeni információ szintjén is a modellbe. Tervezés közben ez lehetőséget ad arra, hogy előre leszimuláljunk különböző térbeli és időbeli organizációs megoldásokat, például hogy hogyan és melyik része üzemelhet tovább az intézménynek és mikor melyik épületrészbe kell átköltözni egy adott részlegnek. Folyamatos üzem mellett is biztosítható a kivitelezés, végrehajtás közben pedig pontosan tudni, hogy mikor mi történik és az mennyibe kerül.

egyedi lépcsők és korlátok

Jellemzően íves karú, húzott fokú, ék alakú tömbkő lépcsőházakat szükséges modellezni, melyek a korszerű BIM építész szoftverek számára is kihívást állítanak. Több esetben szükséges stratégiai együttműködés a szoftvergyártókkal, például a Graphisoft-tal, és szükség van saját fejlesztésű megoldások fejlesztésére a projekttel párhuzamosan.

Fontos a hatékonyság és a gazdaságosság. Nagyon leegyszerűsítve egyetlen dologra, azt is mondhatnánk, hogy csak azt modellezzük meg, amit ki is mennyiségelünk.  A valóság persze ennél árnyaltabb, számos ilyen követelménynek kell megfelelni: mennyiségelés-építészet-racionalitás-gazdaságosság-információ veszteség elkerülése-megépíthetőség, organizáció stb.

történelmi födémszerkezetek

Jellemző ilyen korú épületeknél, hogy a pincéjük téglaboltozatos, a szintközi födémek valamelyik acélgerendás-tégla födémtípusból, míg zárófödémük sokszor fa anyagú, egyes esetekben sűrűgerendás fa födémek. Jellemzően egy gerendás födémnél okos modellezéssel egyszerre lesz kimutatható pontos anyagmennyiség (gerenda hossz, szelvénytípus, tégla mennyiség, feltöltés mennyiség) és valósul meg a megfelelő műszaki ábrázolás extra rádolgozás nélkül a metszeteken.

egyedi nyílászárók, lakatos szerkezetek (korlátok, díszek, rácsok)

A bemutatott projektre – és a hasonló körú épületekre általában – jellemző, hogy a nyílászárók formavilága sokkal változatosabb és egyedibb képet fest, mint a ma járatos szerkezetek. Gyakran kísérik olyan kiegészítők, mint vagyonvédelmi rácsok, ablakrácsok, épületdíszek, és igényes lakatos szerkezetek. Ezek modellezéséhez általában egyedi megoldások szükségesek, hiszen a korszerű BIM tervezőszoftverek elsődleges célpontjai nem a történelmi szerkezetű épületek. A modell tartalma, megjelenése alapvetően fontos építészetileg, a 3D modellezés azért is megkerülhetetlen, mert az épület bármely pontján felvett metszet, homlokzat, perspektivikus nézet a valóságot mutatja és áttervezés során is azonnal frissül. Nincs a korábbi 2D-s feldolgozáshoz hasonló fölösleges, ismétlődő többletmunka.

tetőszerkezetek

A pontfelhős felmérés segítségével a diagnosztikai vizsgálatokhoz rögzíteni lehetett a jelenlegi állapotát a fa tetőszerkezeteknek, a nagyobb lehajlások, csavarodások, csomópontok utólagos acélgerendás megerősítéseinek modellezésével komplexebb dokumentáció állt rendelkezésre a helyszínen. A technológiai eszközöknek köszönhetően egy tableten keresztül a helyszínről lehetséges volt információt visszaküldeni a tervezőcsapat számára és pontosítani egyes adatokat, megjelölni a cserélendő elemeket és pontosan feljelölni az egymásra fedő szerkezeteket. Általában ezek idő- és rajzigényes feladatok, de a BIM modell segítségével ez a gyakran 1-2 hónapos mérnöki feladat 2-3 napra szűkíthető, miközben sokkal olvashatóbban dokumentálható. A közben begyűjtött és továbbfejlesztett információ aztán üzemeltetés közben is értékes, hiszen az intézmény műszaki szakemberei számára egy precíz és informatív struktúrába rendezett, jól tervezhető és kalkulálható üzemeltetési modellé fejleszthető.

Információtartalom a BIM modell elemeiből

A BIM dokumentumokban tervfázisonként rögzítve előre meg van határozva, hogy mely elemeknek milyen információt kell tartalmazniuk, melyek bármilyen nézetből elérhetőek, kinyerhetőek, automatizáltak feliratozhatóak. A geometriai információkon túl minden elemnek van egy szükséges minimum nem-geometriai információtartalma is, ami alapján beazonosíthatóak: a modell-elem típusa, azonosítója, neve, osztályozása, fóliája, átépítési állapota, tartószerkezeti szerepe és egyéb tulajdonságai. Az egyéb tulajdonságok között vannak projektspecifikus elemek, melyek a kritikus minimum információtartalomhoz tartoznak, de csak egy adott projekten.

A HSM projekt esetében például ilyen alapvetően szükséges, de csak erre a projektre jellemző tulajdonságok közé tartozik az ’Épületrész’ kódja, az ’Átépítés’ kiegészítő információnak a meghatározása és az ’Ütemezés” sorrendjének meghatározása. Mivel több épületegységre tagolható, mindig pontosan tudni kell az elemről, hogy hova tartozik. Ugyanígy az átépítési állapotban nem elég meghatározni, hogy egy bizonyos elem meglévő, bontandó vagy új, és még azt sem elég meghatározni, hogy melyik fázisban kerül elbontásra; például egy meglévő műemléki védettségű nyílászárónál szükséges lehet meghatározni, hogy azt szükséges-e eredeti szerkezetében újragyártatni, elegendő-e csak a felületét felújítani, esetleg teljes egészében új szerkezettel helyettesíthető-e, hiszen az eredetitől egészen eltérő energetikai követelményeknek kell megfelelnie ahhoz, hogy korszerű legyen. Sok szerkezet esetében, melyek feltárás nélkül nem határozhatóak meg pontosan, a modellben is lehetőségünk van megjelölni, például feltételezett szerkezetként. Ilyen információk segítségével akár diagnosztikai vizsgálatok során, akár kivitelezés közben olyan speciális dokumentáció generálható automatikusan a modellből, mely segíti az erőre fel nem tárható eseményekre való felkészülést, és azok kezelését a terepen.

 

Szerző: Kauth András

Stáblista

A bemutatott projekt felmérési terveinek BIM feldolgozásában részt vettek:

Szántó Csilla projektvezető építész

Tóth-Lovrity Andrea projektvezető építész

Barta Enikő építész

Csapó Máté BIM menedzser

Dittel Tímea építész

Écsi Zoltán építész

Holics Tamás építész

Kauth András BIM menedzser

Kovács Henrietta építész

Szalai Dóra BIM menedzser

Zsemlye Éva építész

valamint a LIMA Design Kft. a TSPC konzorciumi partnereként.