Zpět na stavby

Úloha geotechniky v procesu BIM

21. června 2021
doc. Dr. Ing. Jan Pruška

S blížícím se termínem pro zadávání nadlimitních zakázek financovaných z veřejných zdrojů v režimu BIM pokračuje v této přípravě i obor geotechniky. Hlavním důvodem je skutečnost, že prakticky všechny stavby jsou v interakci s horninovým prostředím / základovou půdou prostřednictvím základových konstrukcí, nebo jsou do tohoto prostředí umístěny, a navíc zemní a podzemní konstrukce tvoří podstatnou část těchto veřejných zakázek, kterých se vládní usnesení č. 82 z roku 2017 o zavádění metody BIM v ČR týká.

Autor:


Absolvoval Fakultu stavební ČVUT v Praze, obor konstrukce a dopravní stavby, poté doktorské studium tamtéž. Zabývá se podzemními stavbami a numerickým modelováním úloh geomechaniky. Podílí se na tvorbě norem a technických předpisů, je hlavním řešitelem a spoluřešitelem výzkumných projektů TAČR. Je docentem v oboru teorie stavebních konstrukcí a materiálů, autorizovaným inženýrem ČKAIT pro geotechniku. Od roku 2019 vedoucí katedry geotechniky Fakulty stavební ČVUT v Praze.

Úvod

Často se používá rčení, že bezpečnost stavby, budovy silně závisí na způsobu jejího založení, nakolik je založena na „dobrých“ základech. Kvalitní základové konstrukce tak zajišťují bezpečné založení staveb, neboť jsou prakticky všechny s horninovým prostředím / základovou půdou v interakci. Rčení je však třeba dokončit: aby základy zajišťovaly bezpečnost horní konstrukce (superstructure), musí být přizpůsobeny vlastnostem tohoto horninového prostředí / základové půdy (ground). Základní BIM model, 3D model navrhované stavby musí proto vycházet též z 3D modelu horninového prostředí / základové půdy / podloží, viz obr. 1. Přitom model podloží musí zahrnovat přinejmenším alespoň tu oblast podloží, která je stavbou ovlivněna a pro mezní stavy únosnosti má základní význam. Tento fakt lze vystihnout již běžně akceptovaným konstatováním Součástí stavby je i část podloží, které je stavbou ovlivněno, respektive svými vlastnostmi stavbu ovlivňuje. Z toho důvodu jakýkoliv BIM model stavby musí začínat 3D modelem podloží / horninového prostředí / základové půdy, a to je jedna ze základních úloh oboru geotechnika. Druhou neméně významnou úlohou jsou i 3D modely základních geotechnických konstrukcí, když u základových konstrukcí hovoříme o výstavbě na horninovém prostředí; u zemních konstrukcí o výstavbě se zeminou, horninou jako základním stavebním materiálem; u podzemních konstrukcí pak o výstavbě uvnitř horninového prostředí.

Digitalizace – Stavebnictví 4.0

Proces digitalizace ve stavebnictví je spojen s termínem Stavebnictví 4.0 a má úzkou návaznost na termín Průmysl 4.0. BIM (Building Information Modelling) má v tomto procesu významnou úlohu jak pro proces optimalizace výstavby, tak i pro komunikaci ve výstavbě. Zjednodušeně řečeno jde o aplikaci obdobných procesů, které byly nejdříve iniciovány v průmyslu, kde jakýkoliv výrobek je složen z komponentů, jež jsou rozčleněny až „na ten nejmenší šroubek“. A tento šroubek je nejen součást výrobku, ale musí se vyrobit, přesně označit, skladovat, být v jasně definovaný čas na přesném místě apod. Ve stavebnictví je tento proces náročnější, zejména při větší složitosti velkých staveb, ale i při výše uvedeném zemním/horninovém prostředí, což je přírodní prostředí s významnou proměnlivostí, nehomogenitou, jejíž vlastnosti je třeba nejdříve zjistit, zatímco průmyslové prvky jsou výrobky vytvořené lidskou činností s předem definovanými vlastnostmi. Obdobně i v případě stavebnictví nejde jen o konstrukční model ve 3D, ale lze hovořit o dalších dimenzích, 4D, 5D, 6D… – tj. o modelech (digitální reprezentaci) obohacených o čas, náklady, správu objektu apod. Lze se proto setkat i s významem zkratky BIM jako Building Information Management.

Základní prvky komplexního BIM modelu

V současné době má pozornost upírající se na proces BIM několik úrovní, z nichž každá je sama o sobě pro celkový význam velmi důležitá.
■ Koncepční úroveň lze spatřovat v jedné ze základních definic procesu BIM. BIM je sdílený zdroj znalostí, informací o zařízení vytvářející spolehlivý základ pro rozhodování během jeho životního cyklu definovaného od prvé koncepce až po demolici. Jinými slovy – BIM je proces pro optimalizaci přípravy, návrh, realizace a provoz stavebních konstrukcí. Vládní usnesení pověřilo gestorem Ministerstvo průmyslu a obchodu a realizací Českou agenturu pro standardizaci (ČAS). Z některých myšlenek o přínosu BIM lze uvést: BIM je o změně – procesů, myšlení, pracovních návyků, resp. pomocí zlepšení spolupráce, sdílení informací a kultivace vztahů významným způsobem přispět k vyšší efektivitě stavebních projektů. Úloha geotechniky v tomto směru je hlavní náplní tohoto článku.

■ Úroveň klasifikace stavebních elementů – od stavebních celků/entit až po základní elementy. K tomu slouží klasifikační systém
CCI – ISO 12006-2:2013. Anglická verze klasifikačního systému je nyní překládána i do češtiny, což není proces snadný, neb v angličtině často některý výraz může mít velké množství výkladů. Například pro anglický termín z geotechniky – ground – lze najít až šedesát různých výrazů v češtině, proto bylo i v částech textu výše pro tento termín používáno několik výrazů – horninové prostředí, základová půda či podloží. I to je zřejmě důvodem, že i na stránkách ČAS lze najít různé verze překladů. Pro definitivní verzi by měl být vždy zohledněn nejen názor lingvisty, ale i stavbaře se zkušeností ze země, kde je mateřským jazykem angličtina.
Základní dělení vychází z rozdělení stavebních celků – entit. Hlavní členění je na celky pro lidské potřeby a činnosti, pro technické objekty a infrastrukturu s doplněním o méně časté stavební celky, např. „landscape“ či „monument“ – přičemž u prvého termínu není jasné, zda jde pouze o krajinné inženýrství, či o obecné přetváření krajiny, např. z pohledu Severočeské hnědouhelné pánve, kde krajina doznává extrémně významných změn. Je zřejmé, že ve všech případech plní obor geotechniky jejich základ, je jejich nedílnou součástí. Obdobné členění je i z pohledu vybudovaného prostoru, když se jedná v prvé řadě o prostor pro lidská obydlí či o prostory využívané lidmi pro své aktivity, jako jsou trávení volného času a obchod.

Z konstrukčního pohledu je důležitější dělení podle funkčnosti systému, kdy základ tvoří:
– Ground system – prostorový systém, který ohraničuje stavební celek směrem dolů;
– Wall system – prostorový systém, který vytváří a odděluje prostor ve svislém směru;
– Slab system – prostorový systém, který vytváří a odděluje prostor ve vodorovném směru;
– Roof system – prostorový systém, který ukončuje konstrukci směrem nahoru.

V tomto případě jde o jasné vymezení konstrukčních prvků svislých, vodorovných a ohraničených od úrovně terénu směrem dolů horninovým prostředím včetně geotechnických konstrukcí (hlavně základové a podzemní konstrukce či zářezy zemních konstrukcí dopravních staveb) a samostatný střešní systém. Výčet pokračuje instalačními systémy (plyn, vzduch – voda, svod odpadní vody a odpadu apod.), přičemž významnou úlohu hraje instalační systém, který chrání objekt proti nebezpečí a poškození, s jasným vymezením protipožárního systému. Tento výčet tak odpovídá čtyřem základním oborům, které v současnosti ve většině západních zemí zodpovídají za bezpečnost stavebních objektů:
– statika a dynamika (structural analysis) a geotechnika (geotechnical engineering), které společně zajišťují mechanickou odolnost a stabilitu stavby;
– TZB – zabezpečuje optimální pohodu, nejvhodnější využití prostor a bezpečnost osob využívajících prostory – především z pohledu zdraví osob používajících tyto prostory;
– protipožární bezpečnost – ochrana proti požáru.

Z toho důvodu jsou pro tyto čtyři základní obory jmenováni oficiální odborníci (experti) – „public appointed official experts“, kteří splnění těchto požadavků mají garantovat. Význam prvních dvou se projeví i ve druhé generaci Eurokódů – společných evropských norem pro navrhování stavebních konstrukcí, když základní norma – Eurokód 0 se bude nově nazývat Basis of Structural and Geotechnical Design (prEN 1990:2018). Rozpracovávání klasifikačního systému nyní pokračuje a možnost postupu od nejsložitějšího k nejzákladnějšímu může být ukázán pro podzemní konstrukce. První stupeň dělení může být na podzemní konstrukce liniové (mající dopravní charakter) či halové – např. pro skladování plynu, ukládání radioaktivního odpadu, sportoviště – hokejová hala pro zimní olympiádu (1994) v Norsku apod. Druhý možný stupeň dělení pro liniové stavby je podle technologie výstavby – ražením, hloubením – a tak lze pokračovat až po detaily ve složení a specifikaci tunelového ostění.

■ Konečně třetí úroveň je spojena s IT. Je zřejmé, že je třeba vytvořit tzv. datový standard, který specifikuje pravidla tvorby dat pro BIM tak, aby mohla být využita všemi partnery jak přípravného, tak realizačního a nakonec provozního procesu. V současné době je datový standard založen na otevřeném datovém formátu IFC – ČSN ISO 16739 (73 0100) z roku 2017. Hlavní roli má ve tvorbě a následném využití koordinačního modelu stavby, který sestává z jednotlivých stavebních souborů, provozních souborů či inženýrských objektů. Slouží pro vzájemnou koordinaci dílčích modelů, pro detekci kolizí, pro zobrazení celé stavby, pro zobrazení jednotlivých etap výstavby, vytváření celkových řezů apod. Zjednodušeně řečeno koordinační model je základním samostatným souborem, který obsluhuje dílčí modely.

Při shrnutí této části je zřejmé, že základem musí být dobrá spolupráce mezi výše uvedenými třemi základními úrovněmi, neboť pouze společně mohou úspěšně dojít konečného výsledku. Bohužel rozsah je tak široký, že pro nováčka, který se má s celým procesem BIM seznámit, je velmi náročný a v prvé fázi je třeba najít určitou rovnováhu mezi těmito úrovněmi. Nicméně v dalším textu při bližší specifikaci úlohy geotechniky je pozornost zaměřena hlavně na koncepční úroveň a na IT.

Geotechnické modely

Návrh geotechnických konstrukcí se řídí Eurokódem 7 Navrhování geotechnických konstrukcí (ČSN EN 1997). A to i včetně geotechnického průzkumu pro získání vstupních dat pro geotechnické návrhy, respektive pro stanovení geotechnického zatížení (zatížení i na ostatní konstrukce) – od zeminy, horniny a podzemní vody. Princip návrhu, obdobný jako pro ostatní konstrukce (betonové, železobetonové, ocelové, zděné, dřevěné), se opírá o prověření mezních stavů (únosnosti, použitelnosti) s využitím dílčích součinitelů spolehlivosti, když musí být prokázáno, že pro žádnou návrhovou situaci nejsou tyto mezní stavy překročeny. Preciznost, hloubka ověřování se přitom řídí podle rizika, s kterým je daná konstrukce spojena. Zjednodušeně řečeno, péče věnovaná návrhu (pro geotechniku i geotechnický průzkum) se řídí mírou rizika. Pro geotechnické konstrukce je toto riziko spojeno s geotechnickou kategorií. Stanovení geotechnické kategorie (GK) je proto vhodné již v prvních fázích návrhu a průzkumu, aby bylo možné se jím řídit.
Vlastní návrh a realizace (výstavba) geotechnické konstrukce má následující fáze:
– geotechnický model horninového prostředí;
– geotechnický výpočetní model;
– výpočetní model;
– realizace konstrukce.

■ Geotechnický model horninového prostředí je výsledkem zprávy o geotechnickém průzkumu, když v principu sestává ze dvou základních částí:
– geologického modelu horninového prostředí, který rozděluje podloží na litologické vrstvy, na quasihomogenní vrstvy s obdobnými geotechnickými vlastnostmi;
– výsledků všech realizovaných zkoušek, ať již laboratorních na odebraných vzorcích, tak v rámci terénních průzkumných zkoušek.
Geologický model se postupně upřesňuje, když dvě jeho základní fáze tvoří předběžný geotechnických průzkum (pro dokumentaci potřebnou pro územní rozhodnutí – DÚR) a podrobný geotechnický průzkum (pro dokumentaci potřebnou pro stavební povolení – DSP). Obdobné upřesnění platí i pro typy zkoušek – pro první fázi většinou postačí popisné a indexové vlastnosti (když jejich výsledky pro každou specifikovanou litologickou vrstvu tvoří jasnou množinu), zatímco pro druhou fázi jsou v souladu s geotechnickou kategorií již vyžadovány i zkoušky mechanicko-fyzikálních vlastností. 3D geotechnický model pro potřeby BIM modelu tak má dvě základní úrovně, přičemž diskuse účastníků řízení nad první významně pomáhá definovat požadavky na geotechnický průzkum pro fázi podrobného průzkumu.
Pozn.: při realizaci geotechnické konstrukce – po odkrytí základové spáry, stěn výkopu, čela ražby tunelové trouby apod. – jsou výsledky pozorování (tato fáze je též označována jako konfirmační geotechnický průzkum) konfrontovány s předpoklady získanými v rámci předchozích fází průzkumu. Mohou tak sloužit pro upřesnění geotechnického modelu, který je součástí dokumentace reálného provedení stavby a následně se využívá po celou životnost stavby při vzniku nových situací (interakce s novou stavbou, interakce v rámci přírodní katastrofy, havárie apod.).
■ Geotechnický návrhový model již kromě jednotlivých litologických vrstev obsahuje též reprezentativní/charakteristické hodnoty geotechnických parametrů pro každou vrstvu, se  kterými se následně počítá ve výpočetních modelech. Stanovuje a zodpovídá za ně projektant a při jejich výběru vychází z dosud získaných hodnot a zohledňuje jejich citlivost na řešené mezní stavy. Obecně jde o obezřetné ocenění. Následně lze usoudit u významných staveb, kde se provádí monitoring chování konstrukce či kde byly provedeny doplňující zkoušky při odkrytí jednotlivých litologických vrstev při provádění, nakolik bylo ocenění optimální, respektive příliš konzervativní, či naopak příliš optimistické.
■ Výpočetní model v principu vychází z aplikace analytických výpočetních metod či metod numerických. V současnosti se zvyšuje procento využití numerických metod (většinou MKP) a v mnoha případech, a to především za situace, kdy je vhodnější použít prostorové řešení ve 3D než řešení rovinné ve 2D.
Sumárně lze k této části konstatovat, že požadavky Eurokódu na postupy za aplikace jednotlivých modelů se kryjí s požadavky na BIM model. Přechod na něj je proto plynulý a nenásilný, navíc s potenciálem významného využití. Závěrečná poznámka se týká postupného propojování výpočetních modelů horninového prostředí spolu se základy s výpočetními modely horní stavby. Dosud se často řešení provádělo odděleně. Pro základy a podloží podle zatížení horní stavbou, naopak pro horní stavbu bylo podloží jen nahrazováno nějakým předpokladem, například pružinami. EC 7 však především pro konstrukce s vyšším rizikem povinně vyžaduje co nejpřesnější ocenění horninového prostředí. Postupně tak dochází k řešením, někdy označovaným jako „soil × structure interaction“, kdy pomocí MKP lze řešit všechny části naráz. Vyžaduje to vyšší nároky na výpočetní techniku, ale v současné době to již není takovým omezením. Dochází tak k potvrzení počátečního předpokladu zobrazeného na obr. 1, že podloží spolu se základy tvoří součást celé stavby.

Význam postupného vytváření BIM modelu v geotechnice

Jak již bylo řečeno, BIM je sdílený zdroj znalostí informací o zařízení vytvářející spolehlivý základ pro rozhodování během jeho životního cyklu definovaného od prvé koncepce až po demolici. Je proto třeba jej vytvářet již od samotného prvopočátku, u významných staveb již i pro investiční záměr. První model podloží lze ocenit již v rámci prvotní fáze průzkumu, kdy se vychází z mapových podkladů, kde základ tvoří mapy geologické, inženýrsko-geologické a hydrogeologické. V současnosti však existuje soubor tzv. geoenvironmentálních map, kdy pro vybrané území existuje až šestnáct mapových listů, když další kromě již zmíněných tří map informují o chráněných územích, zdrojích surovin, významných zdrojích pitné vody apod.

Dalším významným zdrojem dosud získaných informací je archiv Geofondu, kde jsou uloženy podklady o dříve provedených průzkumech podloží, včetně lokalizace průzkumných bodů, a to včetně popisů získaných z různých odkryvů, kopaných sond, vrtů, terénních průzkumných zkoušek a někdy i spolu s výsledky laboratorních zkoušek, včetně informací o podzemní vodě. Při shromažďování podkladů pro investiční záměr je vhodná i osobní prohlídka na místě a zhodnocení dosud realizovaných staveb v blízkosti nově plánované stavby.
První model podloží tak vychází z prostorového modelu území, který je dnes volně k využití, a jeho rozšířením o podloží za využití poznatků získaných tzv. od stolu (desk study). Tento prvotní model má vysokou vypovídací hodnotu pro výběr alternativ, například vedení dopravní trasy, či naopak z pohledu procesu EIA, který je v těchto případech vyžadován. V současnosti se v geotechnické komunitě, např. v rámci České geotechnické společnosti ČSSI, diskutuje o dvou otázkách. První souvisí se zpracováním dat dosud uložených v archivech Geofondu do datového standardu vhodného pro rychlé (ale kritické) využití (vložení) do BIM modelu. Druhá souvisí s volným využitím těchto dat, jako je tomu v případě prostorového modelu terénu.

Zpráva o předběžném geotechnickém průzkumu by kromě již zmiňovaného geologického modelu spolu s ověřením lokalizace jednotlivých litologických vrstev (alespoň pomocí popisných, indexových vlastností) měla obsahovat i vyjádření k předpokládanému dopadu navrhované stavby na horninové prostředí, např. i pro potřeby EIA, respektive obráceně vyjádření k očekávané reakci tohoto prostředí na navrhovanou stavbu. Projektantovi to umožňuje snadněji definovat geotechnickou kategorii a současně ve své dokumentaci pro územní rozhodnutí akceptovat principy udržitelné výstavby.

Například u zemní konstrukce dopravních staveb jsou principy udržitelné výstavby spojené s úsporou energie, úsporou půdy / zelené louky, úsporou přírodních materiálů. Velkou roli při tom, nakolik při výběru nejvhodnější dokumentace bude k principům udržitelné výstavby přihlížet – např. jak ocení úsporu půdy (nejen v důsledku nutnosti a složitosti jejího výkopu, ale i její ceny) – hraje i investor. Zjednodušeně řečeno, strmějšími sklony svahů (např. jejich vyztužením) lze uspořit tuto půdu a též snížit energetickou náročnost na přemístění zemin. Aplikací vedlejších produktů, včetně velkoobjemových odpadů (např. popílek, vytěžený materiál při výstavbě podzemních prostor ve městě apod.) lze výrazně snížit požadavek na přírodní zeminy a horniny a tak pozměnit klasicky uvažovanou rovnováhu mezi objemy zářezů a násypů.

Velmi podstatná je však možnost využít prostorový model k rozhodování o potřebě dalších průzkumných bodů pro pokrytí celé oblasti podloží, které je ovlivněno horní stavbou, četnosti těchto bodů v místech větších změn geologického modelu, a k rozhodování, jakým směrem by průzkumné metody měly být směřovány. To se přirozeně týká i metod pro detailnější ověřování hladiny podzemní vody, jejího kolísání, včetně měření pórových tlaků piezometry. Výsledkem je nalezení optimálního nároku pro další fázi geotechnického průzkumu a ověření mezních stavů ve výpočetním modelu, a to včetně zohlednění rizika / geotechnické kategorie.

Pozice geotechniky ve vztahu ke koordinačnímu modelu

Pro většinu staveb s jasným konstrukčním systémem tvoří tento konstrukční systém základ BIM modelu – koordinačního modelu stavby. Základové konstrukce svým modelem spolu s podložím tvoří jeden ze základních prvků tohoto koordinačního modelu. Nemusí jít pouze o pozemní stavby, ale rovněž o stavby inženýrské, například o mosty. Takováto vazba je znázorněna na obr. 2a. Naopak obr. 2b znázorňuje případ, kdy geotechnická konstrukce spolu s horninovým prostředím tvoří základ BIM modelu a ostatní individuální prvky či části stavby jsou na něj napojeny. Příkladem mohou být podzemní konstrukce, například metro. Obdobný model lze aplikovat i na zemní konstrukce. U zemních konstrukcí silničních staveb hraje v prvé fázi rozhodující přípravnou roli (kapacita, směrové a výškové poměry apod.) specialista-silničář, ale stavební prvek, který je hlavní součástí BIM modelu nejen ve fázi projektové, realizační a též provozní (po dobu životnosti stavby), je ona zemní konstrukce. Obdobnou analogii je možno uvést i pro zemní konstrukce vodních staveb, jako jsou sypané přehrady, rybniční hráze, protipovodňové hráze. Tam jsou v prvé fázi rozhodující hydrotechnické výpočty (transformace povodňových vln, kapacita přelivů, výpustí), ale vlastní stavba – hráz spolu s podložím je součást této zemní konstrukce. Je proto důležité, že v dokumentaci staveb se vyžaduje více specialistů, kteří však musí spolu velmi dobře spolupracovat.

V souvislosti s tím vzniká otázka, jak velkého rozsahu by měly být BIM modely u dopravních staveb, například dálnic, kde základ tvoří zemní konstrukce, mostní konstrukce a podzemní konstrukce. Je možné si představit základní model pro celý úsek dálnice, avšak jen pro základní parametry, pro podrobnější parametry potom minimálně rozdělení na výše uvedené tři celky. Ve fázi provozu dálnice a při náhlé nehodě kamionu s nebezpečnou chemickou látkou by tím pádem bylo snadné rychle lokalizovat místo nehody a z řezů v tomto místě zjistit charakter násypu i podloží a identifikovat, jak rychle se v něm může kontaminace šířit a jaká sanační metoda by měla být zvolena.

Příklady 3D modelů pro geotechnické konstrukce a horninové prostředí

Obr. 3 uvádí příklad 3D modelu základové konstrukce sestávající ze skupiny pilot spolu se zajištěním stavební jámy kotvami a geotechnickým modelem základové půdy, když tento model by byl základním prvkem v souladu s obr. 2a. Jsou tam vyznačeny průzkumné vrty, u nich odkaz na výsledky zkoušek provedených v přesně vyznačených bodech a se zakreslením rozhraní uvažovaných litologických vrstev. Obdobně každá provedená pilota má u sebe odkaz na její provedení spolu s výsledky zkoušek, pokud na ní byly prováděny. To samé platí i pro prvky svislé stěny stavební jámy a vlastní kotvení. Způsob, v jakém formátu by informace upřesňující jednotlivé údaje měly být, může být předmětem diskuse.

Obr. 4 znázorňuje příklad zemní konstrukce dopravní stavby sestávající z vyztuženého násypu spolu s modelem podloží, které pro urychlení konsolidace podloží obsahuje i vertikální drény. Detailní odkazy jsou opět nejen pro průzkumné body jako v přechozím případě, ale i pro vlastní zhutněný násyp s vyznačenými místy kontroly a výsledky kvality zhutnění, s odkazy na aplikovaná výztužná geosyntetika, respektive na svislé odvodňovací drény. Prostorové zobrazení tak slouží nejen pro kontrolu dostatečnosti průzkumných prací a ocenění jednotlivých litologických vrstev, ale podává též informace o použitých materiálech a jejich specifikaci, včetně výsledků kontrolních zkoušek, průkazu dobře realizované zemní konstrukce.

Z výčtu je zřejmé, že tyto modely umožnily dostatečnou podporu obecného významu BIM procesu; podklad k rozhodovacímu procesu včetně dostatečného prostoru pro zlepšení spolupráce, sdílení informací a kultivaci vztahů vedoucí k vyšší efektivitě stavebních projektů.

Příprava oboru geotechnika na BIM proces

S ohledem na vládní usnesení, kdy první etapa přechodu na proces BIM je vázána na nadlimitní zakázky financované z veřejných zdrojů, je zřejmé, že se to v prvé řadě týká hlavně dopravních, vodních i environmentálních staveb. Jelikož úloha geotechniky je pro tyto stavby extrémně významná, a to nejen z pohledu specifikace vlastností horninového prostředí, ale i z pohledu základních geotechnických konstrukcí – zemních, podzemních a základových, je třeba procesu BIM věnovat patřičnou pozornost. Výhodou je skutečnost, že Eurokód 7 (ČSN EN 1997) věnuje též vysokou pozornost jednotlivým modelům (především geotechnickému a výpočetnímu), takže přechod je po odborné stránce poměrně plynulý. Vyžaduje však vyšší vybavení jak softwarem, tak i hardwarem, a to jak pro aplikaci vlastních numerických výpočetních metod ve 3D, tak i pro kombinované 3D spojené modely podloží s geotechnickými konstrukcemi pro jejich zobrazení ve 3D BIM modelech. Například ČGtS ČSSI investovala do těchto prostředků a je připravena sdílet nakoupené prostředky pro své fyzické i právnické členy, podle možností je pak poskytnout i dalším zájemcům.

Závěr

Ve vztahu k vládnímu usnesení č. 82 Koncept zavádění metody BIM v ČR z roku 2017 lze konstatovat, že geotechnická komunita pochopila hlavní přínosy a je připravena dostát své role. Byly proto popsány různé pohledy na celý proces, včetně jednoduchých ukázek možné prezentace BIM modelů. Bylo poukázáno na úlohu oboru geotechnika, která je nezastupitelná, zejména v přípravě kombinovaného 3D BIM modelu horninového podloží / základové půdy / podloží se základními geotechnickými konstrukcemi – základovými, zemními a podzemními. Současně bylo ukázáno na význam základových konstrukcí, které zprostředkovávají interakci mezi horní konstrukcí (superstructure) a spodní stavbou včetně podloží (substructure). Výsledek dobré interakce zajišťuje základní požadavek na stavby, na zajištění mechanické odolnosti a stabilitu. Ta nemůže být splněna bez řešení mezních stavů únosnosti a použitelnosti horninového prostředí způsobem specifikovaným v ČSN EN 1997. Současně kombinovaný 3D BIM model horninového prostředí a geotechnické konstrukce kultivuje vztahy mezi jednotlivými účastníky výstavby a přispívá k větší efektivitě stavebních projektů.

Zdroje:
[1] VANÍČEK, I. a M. VANÍČEK. Earth Structures in Transport, Water and Environmental Engineering. Springer, 2008, 638 s.
[2] VANÍČEK, I., D. JIRÁSKO a M. VANÍČEK. Modern Earth Structures for Transport Engineering. Engineering and Sustainability Aspects. CRC Press, Taylor and Francis Group, London, 2020, 174 s.
[3] VANÍČEK, I., I. PRUŠKA a D. JIRÁSKO. BIM Model – Aplikace v Geotechnice. In: Sborník 47 konference Zakládání staveb Brno 2019. ČGtS ČSSI, s. 91–98.

Celý článek naleznete v archivu čísel 06-07/2021.

Vize 3D modelu zemní konstrukce v rámci BIM
Vize 3D modelu zemní konstrukce v rámci BIM