Nová vodní linka ÚČOV: cesta od projektování 2D k projektování 3D a BIM

Úvod

Již od konce devadesátých let se v České republice v projektových pracích pozvolna prosazuje spolu s přechodem na CAD systémy modelování  3D.  Zprvu  na  pozemních  stavbách  menších  objektů,  s využitím především pro vlastní prezentaci objektů směrem k laické veřejnosti. Spolu s prudkým rozvojem IT technologií a jejich pronikáním do všech oblastí užití vzrůstá i zájem o 3D modelování a jeho nasazení při projektové činnosti. V současnosti už si bez těchto vizualizací, zákresů do fotografií a posléze i animací nelze představit prezentaci žádné stavby, ať už se jedná o pozemní stavby jakéhokoli rozsahu, liniové infrastrukturní stavby nebo urbanistické celky.

Vlastní koncept BIM, tak jak ho známe dnes, byl jako vize představen již v sedmdesátých letech minulého století a tento koncept se ve světě daří uskutečňovat zhruba od počátku tisíciletí. Současné technologie zvládají bez problémů i tzv. „big data“ – velká data. BIM proto v současnosti proniká do všech oborů stavebnictví, hovoří se v tomto smyslu o Stavebnictví 4.0.

Nová vodní linka a nasazení BIM do projektových prací ve firmě Sweco Hydroprojekt a.s.

Projekt intenzifikace ÚČOV Praha – Nová vodní linka
Odborné úvahy o intenzifikaci ÚČOV se datují zhruba do konce devadesátých let minulého století. Po studiích proveditelnosti začaly roku 2004 projektové práce na stupeň ÚR, ale právoplatné územní rozhodnutí bylo získáno až v roce 2009. Pro vlastní realizaci se objednatel (hlavní město Praha, zastoupené Odborem strategických investic) rozhodl použít zadání podle tzv. Design & Build. Po vysoutěžení zakázky byla firma Sweco Hydroprojekt a.s. vybrána vítězným konsorciem firem Sdružení ÚČOV Praha (SMP CZ, a.s., HOCHTIEF CZ a.s., Degremont a WTE Wassertechnik GmbH) a následně byla uzavřena smlouva o dodávce souvisejících projektových prací od fáze stavebního povolení až po kolaudaci.

Práce na DSP byly zahájeny v září 2013, odevzdání DSP bylo stanoveno na 21. prosince 2013. Pro představu v rámci DSP bylo odevzdáno 450 příloh. Pro prezentování architektonických pohledů projektové dokumentace pro stavební povolení byl vytvořen zjednodušený model v softwaru Google Sketch. Souběžně s DSP byla zahájena příprava na 3D modelování stavebních konstrukcí. Rozhodnutí postupovat s využitím 3D s následným přesahem do BIM bylo čistě interní, po zvážení náročnosti a rozsahu díla. Postupy modelování nevyžadovala ani jedna ze smluv, v té době nebylo ani 3D modelování zavedenou inženýrskou praxí.

3D model
Softwarová platforma byla určena, firma  Sweco  Hydroprojekt  a.s. již před několika lety zvolila za dodavatele firmu Autodesk, resp. její produkty Revit (pro stavební část, později pro část elektro, HVAC a stavební TZB), AutoCAD 3D Plant pro technologická zařízení, Autodesk Civil 3D pro výkopy a zemní práce a Navisworks pro provádění koordinačních prací. Vše v tehdy aktuální verzi 2014.

Byl nastaven systém unikátní kodifikace výkresové dokumentace, systém složek, systém názvů jednotlivých souborů, systém přístupů (v současnosti bychom poučeni řekli CDE) a zároveň byly v jednotlivých softwarech vytvořeny jednotné šablony tak, aby modely stavební, technologické, HVAC nebo elektro byly schopné interdisciplinární komunikace po vzájemném propojení, a to buď vzájemně pro potřeby vlastního projektování, nebo potom v softwaru Navisworks pro finální kontrolu kolizí. Celý projekt byl rozdělen podle stavebních objektů (SO), resp. provozních souborů (PS) do menších celků a průběžně převáděn z 2D výkresové dokumentace do 3D modelů, včetně pravidelného zapracování změn. Všechny modely byly od počátku georeferencovány do systému souřadnic S-JTSK a výškově do souřadnicového systému Bpv. Těmito kroky byla zajištěna automatická provázanost  a referencovatelnost modelů v rámci jednotlivých softwarů a zároveň bezproblémová spolupráce se samostatnou částí dokumentace – Hydraulickým profilem (možnost přímého ověřování nadmořských výšek jednotlivých úrovní nádrží, minimální a maximální provozní hladiny, jednotlivé průřezové rozměry kanálů apod.).

Ze zpětného pohledu nutno podotknout, že výše uvedené činnosti byly jedny z nejdůležitějších pro celkový zdárný průběh 3D modelování po celou dobu projektových prací a dalších změn v rámci výstavby až po tvorbu dokumentace skutečného provedení stavby (DSPS).

Práce na  realizační dokumentaci stavby (RDS) byly zahájeny  v dubnu 2014. Souběžně začala práce na 3D modelu. Zpočátku byl 3D model uvažován pouze pro účely koordinace a jako nezbytný podklad pro technologickou část stavby s tím, že vlastní projektová dokumentace byla převážně tvořena ve 2D a převáděna do 3D. Zároveň se začaly testovat možnosti tvorby dokumentace přímo   z 3D modelu. Po prvotním vytvoření stavebních konstrukcí ve 3D modelu podle 2D dokumentace pro stavební povolení (DSP) se práce rozdělily zcela pragmaticky podle schopností členů pracovního týmu. Některé objekty byly dále rozvíjeny tak, aby model plnil úlohu koordinační a zároveň byl přímým zdrojem pro vydávanou dokumentaci, některé objekty se rozvíjely pouze pro účely koordinace. Postup při tvorbě modelu technologie ve 3D Plant byl obdobný s tím, že část dokumentace byla tvořena přímo ze softwaru Autodesk 3D Plant a některé části, jako například část P & ID – Process and Instrumentation Diagram (technologické schéma procesů a řízení), byla tvořena odděleně, přičemž probíhala křížová kontrola mezi P & ID a 3D modelem.

Některé části projektové dokumentace byly zadány jako subdodávka. Při výběru subdodavatelských subjektů byla jednou z hlavních podmínek schopnost komunikovat v kompatibilním 3D formátu a zároveň schopnost užití 3D jako přímého zdroje generování výkresové dokumentace. Celé datové prostředí bylo podle smluvních vztahů umístěno na vnitropodnikovém vícenásobně zálohovaném serveru s přesně určenými přístupy a pravomocemi. Byla upřesněna datová komunikace se subdodavateli a stanovena přesná struktura subdodavatelských modelů, včetně matic odpovědnosti.

Z 3D modelu do BIM modelu

Ačkoliv ve smlouvě o dílo (SoD) se zhotovitelem stavebních prací nebyla zakotvena povinnost tvorby 3D modelu ani povinnost přímého generování výkresové dokumentace z tohoto modelu, brzy po zahájení prací začaly přicházet od objednatele požadavky, jež byly bez 3D modelu těžko splnitelné. První požadavek, který lze považovat za přímý popud ke změně 3D modelu na BIM model, byl na přesné vyčíslení kubatury železobetonových konstrukcí napříč všemi objekty NVL, včetně jejich rozdělení podle specifikací a umístění na staveništi, a to včetně působících vnějších vlivů. Jednalo se zhruba o 4000 unikátních prvků (základové desky, stěny, sloupy, stropy…).

Dalším z prvotních úkolů byla lokalizace osazení staveništních jeřábů tak, aby byly schopny pokrýt celé staveniště a nedocházelo ke kolizím jeřábů s datovými paprsky operátorů, které křížily staveniště v několika trasách. Zhruba v tomto časovém období (začátek roku 2014) začal celkový stavební model sloužit jako přímá podpora pro návrh technologických celků (pomocí referenčně připojených modelů). Objevil se problém s přímou kompatibilitou produktů Autodesk Revit a AutoCAD 3D Plant v oblasti zobrazování, resp. přímé tvorby dokumentace, která neodpovídala místním zvyklostem a ČSN. Postupnými hloubkovými úpravami šablon obou softwarových produktů se podařilo tento problém vyřešit. Přímo z modelu byly generovány výkresy výkopů a pažení, včetně kubatur. Zemní práce byly zpracovány v softwaru AutoCAD Civil 3D.

Celý článek naleznete v archivu čísel 04/2019.