Silnice mosty 3021, 3, 44-47
Ing. Ivan Rybák, Ing. Jiří Buneš, PRAGOPROJEKT, a.s.
Ing. Martin Sirotek, VIAPONT s.r.o.
Dálnice D35 je jedou z nejvýznamnějších dálnic v dopravní síti České republiky. Ve vnitrostátních vazbách je spojnicí čtyř krajů – Libereckého, Královéhradeckého, Pardubického a Olomouckého. Její význam je také v tom, že se jedná o alternativní trasu k dálnici D1. Z hlediska mezinárodního významu je dálnice D35 součástí globální sítě TEN-T evropských dopravních koridorů s označením mezinárodní silnice E442.
Dálnice D35 v úseku Opatovice – Časy (aktuálně v realizaci) je jedním z úseků dálnice D35 v trase Hradec Králové – Mohelnice. Stavba přímo navazuje na dokončenou stavbu dálnice D35 Sedlice – Opatovice, dostavba estakády, na konci stavby navazuje na aktuálně realizovanou stavbu D35 Časy – Ostrov. Dálnice je navržena v kategorii R 25,5/120 (dle nové ČSN 73 6101 v kategorii D 26,0/130), její délka je 12 610 m. Součástí stavby jsou kromě vlastní trasy dálnice D35 rovněž dvě mimoúrovňové křižovatky (MÚK Rokytno, MÚK Časy) a další související objekty (přeložky silnic, mostní objekty, protihlukové stěny, vodohospodářské objekty, přeložky inženýrských sítí, přístupové komunikace na pozemky a další.
Tato stavba, resp. její dílčí část, byla Ředitelstvím silnic a dálnic ČR (ŘSD ČR) vybrána jako jeden z pilotních projektů, kterým se má ověřit možnost zavedení informačního modelování staveb (BIM) do segmentu liniových staveb.
Zadání pilotního projektu
Předmětem pilotního projektu bylo převedení dílčí části již dříve zpracované projektové dokumentace pro stavební povolení (DSP) do podoby informačního modelu stavby za maximálního využití stávajících předpisů ŘSD ČR, oborově platných předpisů a metodik, především předpisů a metodik BIM pro dopravní stavby v gesci Státního fondu dopravní infrastruktury (SFDI; dostupné na webových stránkách https://www.sfdi.cz/bim-informacni-modelovani-staveb/) a poznatků z již realizovaných pilotních projektů.
V rámci pilotního projektu byl zpracováván informační model stavby v rozsahu staničení hlavní trasy dálnice (SO 101.3) od km 12,700 do km 16,800 (viz obrázek 1), MÚK Časy, 10 dalších objektů komunikací, 7 mostů, 1 protihluková stěna, 5 vodohospodářských objektů (kanalizace, DUN, retenční nádrž), 1 objekt elektro (SOS DIS – hlásky), 2 objekty vegetačních úprav a objekt oplocení (obrázek 1).
Zpracování pilotního projektu se skládalo z několika dílčích částí plnění, rozhodujícími částmi byly zpracování prováděcího plánu BIM (BEP), nasazení Společného datového prostředí (CDE), zpracování dílčích 3D modelů všech stavebních objektů a souhrnného 3D modelu (formát DWG), zpracování dílčích informačních modelů všech stavebních objektů a souhrnného informačního modelu (formát IFC), teoretická aplikace procesu tvorby vícerozměrného modelu (4D – harmonogram výstavby, 5D – ocenění), zpracování návrhů na úpravu nebo doplnění metodik SFDI a zpracování závěrečné hodnotící zprávy o využití BIM na dopravních stavbách a jeho přínosech.
Vytváření 3D modelů a informačních modelů
Pro vytvoření informačních modelů stavby byly použity především následující softwarové prostředky – RoadPAC, KanVOD, Easy Bridge, Bentley Open Roads Designer, Autodesk Civil 3D, BIMVision. Modely objektů v nativních formátech jednotlivých programů byly exportovány do formátu IFC. Na úrovni IFC potom byly vytvářeny souhrnné informační modely staveb. Vzájemnou kombinací programů se podařilo na úrovni IFC dosáhnout velmi slušné kvality informačního modelu v úrovni grafických i negrafických informací (obrázky 2 a 4).
Při realizaci pilotních projektů bylo nutné řešit mnoho problémů, které se při zpracování „běžné“ papírové dokumentace nevyskytují. Jako jeden z příkladů lze uvést řešení křižovatek, které se v případě zpracování výpočetním SW RoadPAC ve vstupních datech zadá „pouze“ v rozsahu nezbytném pro zpracování základního tvaru křižovatky a následně se do papírové dokumentace celkem jednoduše dokreslí prostřednictvím CAD aplikací. V případě požadavku na výstup do IFC modelu však zadání vstupních dat vyžaduje mnohem vyšší úroveň zpracování, kdy je nutno do nejmenšího detailu dořešit veškerá napojení jednotlivých prvků (vozovkové vrstvy, zemní tělesa, trativody atp.). Ve výsledku tak bylo nutné pro zpracování IFC v úrovni DSP připravit vstupní údaje pro výpočty v podrobnosti dokumentace PDPS. Příprava takových dat tedy byla časově značně náročná a pro zajištění odpovídající kvality informačního modelu si vyžádala i poměrně značné úpravy výpočetního SW RoadPAC.
Do SW RoadPAC bylo nutné doplnit především možnost zadání konstrukcí ve výše uvedené podrobnosti a veškerého příslušenství (svodidla, prvky odvodnění atp.), a to včetně možnosti zadání negrafických informací, to vše při respektování požadavků Datového standardu SFDI (obrázek 3).
Po zadání dat následný výpočet generuje zápis modelu trasy se všemi detaily a přidruženými negrafickými informacemi do otevřeného formátu *.bm.XML. Z tohoto souboru potom vznikne kompletní sada výstupních souborů – informační model ve formátu IFC (verze IFC 4.1), soubory popisující 3D model ve formátu, který lze přenést do CAD aplikací, soubor příčných řezů pro vykreslení prostřednictvím CAD aplikací a soubor s výpisem kubatur všech prvků informačního modelu (formát *.xls).
Vzhledem k tomu, že tyto soubory vznikají v rámci jednoho výpočtu, je automaticky zajištěna v plném rozsahu vzájemná kompatibilita IFC modelu s daty pro tvorbu klasické papírové dokumentace.
Zde je nutno upozornit, s ohledem na výše uvedené, že požadavek objednatele na zpracování 3D modelů v časovém předstihu před IFC se ukázal jako velmi omezující, neboť podklady pro zpracování 3D modelů vznikají ve stejném okamžiku, jako soubory IFC.
Společné datové prostředí (CDE)
Jako společné datové prostředí byl použit systém „CADDS3“ firmy KUBITA s.r.o. Snahou bylo ověřit použitelnost systému, který slouží k dlouhodobému ukládaní dokumentace, tj. jako archiv dokumentace staveb, pro potřeby informačního modelování a ověřit možnost propojování informačního modelu s již existujícími daty předmětné stavby. V rámci zpracování pilotního projektu byl tento systém rozšířen o možnost přímo pracovat s informačními modely ve formátu IFC. Systém tak nově umožňuje načtení modelu IFC, jeho validaci a zařazení do CDE. U modelů ve formátu IFC systém umožňuje provést kontrolu modelu oproti existujícímu soupisu prací ve formátu XC4 (je-li k dispozici), a jsou-li v IFC zadány časové údaje realizace, generuje systém automaticky harmonogram, který je vizualizován (obrázek 5).
Nad rámec výše uvedeného systém disponuje plnou funkcionalitou požadovanou pro CDE, tj. především možností online prohlížení dokumentů (včetně výkresů ve formátech DWG či DGN), anotování dokumentů (včetně identifikace anotujícího, data anotace a času anotace), spouštění úkonů (lineární, paralelní i kombinované workflow), to vše při splnění požadavků na bezpečnost při práci s dokumenty dle standardu ISO/IEC 27001 včetně auditování a plného verzování dokumentů a metadat.
Plnění definovaných cílů
V rámci pilotního projektu D35 Opatovice – Časy byly ověřeny možnosti nasazení informačního modelování staveb do prostředí liniových staveb. Lze konstatovat, že v rámci přípravy staveb je možno, při respektování aktuálně platných předpisů v podobě metodik SFDI, dosáhnout poměrně vysoké kvality zpracování informačních modelů.
Je třeba si ale uvědomit, že vytváření informačních modelů vyžaduje vyšší časovou náročnost zpracování dat oproti datům potřebným pro vytvoření papírové verze dokumentace. Tato náročnost však může být kompenzována při zpracování navazujícího stupně projektové dokumentace, pokud je zpracováván stejným subjektem a stejným softwarem.
Při zahájení prací na pilotním projektu bylo definováno celkem 17 cílů. Plnění těchto cílů bylo při ukončení pilotního projektu důsledně vyhodnoceno. V následujícím textu uvádíme pouze cíle, jejichž plnění se ukázalo jako problematické, včetně případných doporučení:
Analýza a vyhodnocení vstupních dat
Cílem byla kontrola vstupních dat předaných objednatelem a jejich kontrola z hlediska využitelnosti pro informační modelování, k dispozici byla elektronická uzavřená verze projektové dokumentace a dílčí části dokumentace v otevřené podobě.
Kontrola dat proběhla, cíle bylo dosaženo, je však nutno konstatovat, že formáty předaných dat neodpovídaly potřebám 3D modelování a informačního modelování. 3D modely a informační modely bylo nutné vytvářet od počátku, což bylo časově velmi náročné a neefektivní.
Převedení projektové dokumentace do 3D modelů
Cílem bylo převedení stávající 2D dokumentace do 3D modelů s využitím neúplných vstupních dat v otevřených formátech.
Zde je nutno konstatovat, že z předaných dat byla v zásadě využitelná pouze definice osy a nivelety, ostatní bylo nutné vytvářet znovu, tj. definovat nová vstupní data, cíle tak bylo s poměrně značným úsilím dosaženo. Na základě těchto zkušeností důrazně nedoporučujeme vytvářet modely reverzní formou, tj. z již hotové papírové dokumentace zpětně vytvářet informační modely, ale tyto modely vytvářet souběžně s tvorbou klasické dokumentace.
Koordinace modelu
Cílem byla koordinace dílčích modelů sloučením do koordinačního modelu s možností vyhodnocení kolizí.
Koordinace dílčích modelů byla v rámci pilotního projektu provedena, identifikované kolize byly vyhodnoceny. Cíle tedy bylo dosaženo, je však nutno upozornit na skutečnost, že neexistuje žádný předpis, který by jednoznačně definoval, co lze v případě liniových staveb považováno za kolizi, a co nikoliv.
Tvorba výkazů výměr a rozvahy nákladů
Cílem bylo definování možností pro ocenění stavby dle platných oceňovacích soustav.
Stávající oceňovací metodiky nejsou v plném rozsahu svojí strukturou přizpůsobeny požadavkům informačního modelování. Z modelu lze použít výměry jednotlivých elementů, kompletní ocenění je možno provést dle stávajících postupů, příp. poloautomaticky. Cíle bylo dosaženo, doporučujeme ale použitelnost stávajících oceňovacích soustav ověřit formou samostatné analýzy, příp. v rámci navazujících pilotních projektů.
Závěr
I přes realizaci pilotních projektů a pověřování použitelnosti metody BIM v dopravním stavitelství z našeho pohledu stále zůstává nedořešeno několik zásadních okruhů, které mohou zásadním způsobem ovlivnit současný vývoj informačního modelování, především:
Povolovací procesy
V rámci digitalizace stavebnictví dosud není jednoznačně definována vazba povolovacích procesů a informačního modelu IFC (dle aktuálního vývoje lze předpokládat, že pro digitální řízení bude v nejbližších letech povinný jako základní formát *.pdf). Dále musí na úrovni státu nezbytně vzniknout specifikace, jaké informace budou v informačních modelech pro potřeby projednání a povolovacích procesů požadovány.
Zadávání zakázek
Běžně používané softwarové prostředky nejsou datově kompatibilní, v současnosti používané formáty DWG nebo DGN nejsou vhodné (jsou ztrátové). Pro přenos dat tak musí být používán výhradně formát IFC (Industry Foundation Classes). Vzhledem k vzájemné nekompatibilitě dat nativních formátů jednotlivých softwarů je vhodné se zabývat změnou koncepce zadávání zakázek, stávající podoba téměř jistě bude s ohledem na nekompatibilitu dat velmi neefektivní.
Jsme přesvědčeni, že tyto okruhy, stejně jako mnoho dalších, budou v dohledné době rovněž intenzivně diskutovány a dořešeny tak, aby informační modelování, které je postupně implementováno do procesu přípravy, realizace a provozování dopravních staveb splnilo představy a požadavky všech potencionálních uživatelů.