Központi (IFC-alapú, globális) modell nézete

Kezdetben a CAD (computer aided design; számító­géppel segített tervezés) szoftverek használata nem jelentett mást, mint hogy a csőtollak, pauszok és rajzasztalok szerepét átvették a számítógépes munka­állomások, de a tervezés, szerkesztés még két dimen­zió­ban történt. A szoftveres előnyöket elsősorban a pontosság­ban és a dokumentá­lás­ban tudtuk kihasználni. Jelentős lépés volt, amikor az építész kollégák ebből kilépve elkezdtek három­dimenziós modellekkel dolgozni, ami a 2000-es évek közepére általános tervezési módszerré vált, és a szerkezet­tervezők is követték ezt.

Ezekkel a tapasztalatokkal vágtunk neki 2016-ban az első olyan építményünk tervezé­sé­nek, ahol a megrendelő a szerződésben előírta, hogy a létesítményt a vázlat­tervektől az engedélyezési és kiviteli terveken át egészen az üzemelte­tésig BIM (Building Information Modeling/Management) rendszerben kell megvalósítani. A Liget Budapest Projekt Liget PDO (Dózsa György úti mély­garázs) 300 × 30 méter alapterületű, három­szintes mély­garázsa tervezésekor a vezérszak­ágon, az építésze­ten kívül egyebek mellett a modell­­alapú tervezés során elengedhe­tet­len szereplőt, azaz a BIM menedzsert is az UNITEF’83 Zrt. adta (1. ábra).

1. ábra. Liget Budapest Projekt, mélygarázs

A modellalapú tervezés felé egy újabb jelentős lépést tettünk 2019-ben, amikor magunk határoztunk arról, hogy a Győr belső elkerülő út 214 méter hosszú, acél felszerkezetű ferdekábeles Mosoni-Duna hídját BIM rendszerben tervezzük meg. Ettől a változások rugalmas lekövetését, továbbá a mennyiségek gyors és pontos kigyűjtését reméltük. A kiviteli szinten megtervezett projekt igazolta a várakozásainkat. A híd BIM modelljével a Construsoft BIM Awards 2021. évi pályázatán infrastruktúra kategóriában I., míg összetett kategóriában III. helyezést nyertünk (2. ába).

2. ábra. Mosoni-Duna-híd

A hazai út- és vasúttervezés egyik meghatározó szereplőjeként ilyen előzmények után 2021-ben felkészültnek éreztük magunkat ahhoz, hogy egy valós infrastruktúratervezési feladat keretében fejlesszük tovább BIM képességeinket.

A projekt rövid ismertetése

Feladatunk a 8-as számú főút Herend–Devecser közötti, közel 28 kilométer hosszú útszakaszának – amely 2 × 2 sávra bővítést és településeket elkerülő szakaszokat is tartalmazott – tervezése, bővítése és megerősítése volt, ami már önmagában komoly feladatot jelentett a tervező számára, azonban ez még kiegészült olyan további elemekkel, fejlesztési kihívásokkal, amelyek a hagyományos tervezési módszernek nem részei.

A tervezési szerződés szerint a BIM-alapú tervezést a négynyomúsítással érintett szakaszokon kellett elvégezni, ám a szélesebb tapasztalatszerzés érdekében az Unitef’83 Zrt. terve­zési szakaszán BIM modell alapú tervezéssel készült a Székpusztai rejtett csomópont és az ahhoz csatlakozó utak is.

Az Infrastruktúra BIM (a továbbiakban: InfraBIM) tekintetében eddig, elsősorban a kivitelezést segítendő, utólagos modellezéssel készültek BIM modellek. Ezek főként kivitelező cégek elképzelése, saját rendszerük szerint, a kivitelezés során az idő, építésütemezés optimalizálása és egyéb, a BIM-ben rejlő előnyök kiaknázása céljából valósultak meg.

A tervezési munka legelején cégünk fontos célkitűzése volt, hogy a fő szakágak (út-, víz-, hídépítés) tekintetében, hazánkban elsőként, a projekt kezdetétől teljes mértékben modellalapú tervezést végezzünk. Ez azt jelentette, hogy nem 2D-ben készített tervek alapján, utólag készül el a BIM modell. A megvalósításhoz jelentős saját szoftveres fejlesztéseket is előirányoztunk.

A tervezés kezdeténél fontos volt felismerni a BIM-alapú tervezés adta előnyöket, ugyanakkor fel kellett tennünk a következő kérdéseket is: mitől hasznos a modell, hogyan tudja segíteni az adott projekt megvalósulását? A magas­épí­tési BIM-re – mint már jól működő rendszerre – támasz­kodva társaságunk ezen a téren szerzett tapasztalatait adaptáltuk az Infra­BIM tervezéshez.

BIM feladatok

Meghatározott célunk egy olyan globális modell felépítése, amely a tervfázishoz szükséges részletességgel és információtartalommal készült. Fontos kiemelni, hogy a BIM modell esetében nem látványtervről beszélünk, ugyanakkor fontos adatokat szolgáltathat ahhoz is.

A hagyományos tervezési módszerhez képest a 3D modell alapú, BIM-rendszerű tervezés további, új feladatok elvégzését is megkövetelte.

EIR, BEP

Ezek közül fontos kiemelni a BEP (BIM Execution Plan, BIM Végrehajtási Terv) elkészítését, amely a BIM-alapú tervezés és együttműködés keretrendszerét teremti meg (pl.: globális és lokális modellek, modellelemek felépítése, klasszifikációja, a tervezésben részt vevő személyek feladatai és jogosultságai, közös adatkörnyezet, kapcsolattartás-kommunikáció-adatszolgáltatás, ellenőrzés módja stb.).

A Végrehajtási terv az EIR (Exchange Information Requirements; Információcsere Követelmények) alapján készül. Az EIR tartalmazza a beruházó BIM-mel kapcsolatos elvárásait, követelményeit. Mivel nemcsak számunkra, de a beruházó számára is pilotprojektről van szó, ezért a projekt kezdetén – kellő tapasztalat híján – nem tudott felénk, mint tervező felé, egyértelmű, részletekbe menő elvárásokat megfogalmazni.

A BEP-et kezdetekben elméleti síkon készítettük, majd a BIM modell fejlődésével, a gyakorlati tapasztalatszerzésünkkel, valamint a beruházóval történt folyamatos egyeztetések során alakult ki a BEP legfrissebb (v4.0) verziója, amely az engedélyezési tervfázisnak megfelelő, részletes dokumentáció.

Modellelemek klasszifikációja

A BIM modell a létesítmény teljes életciklusát végigkísér(het)i, a modellezett elemekhez rendelt attribútumokon keresztül a projekt minden résztvevője (építtető, tervező, hatóság, kivitelező, üzemeltető) számára hordozhat fontos információkat. A BIM modell információkkal való szabályozott feltöltésének alapvető eszköze a klasszifikáció. A klasszifikációs rendszer egy olyan szabványosított, vagy egyedileg kialakított struktúra, amelynek segítségével a modellelemek csoportosíthatók, osztályokba sorolhatók, így könnyebb azok kigyűjtése, rendszerezése.

A magasépítési BIM-ben a klasszifikációt több, érvényben lévő keretrendszer (OmniClass, Uniclass, Uniformat stb.) is szabályozhatja. Az InfraBIM-ben jelenleg nincs ilyen rendszer, így a tervezéssel párhuzamosan kidolgoztunk egy InfraBIM-re specializált klasszifikációt, amely az állami beruházások keretrendszerét adó, az Építési és Közlekedési Minisztérium (ÉKM) ágazati tételrendjére támaszkodik, annak felépítésére, tételtartalmaira és kódolására épült. Mindazonáltal a tervezési szerződésünkben meghatározott attribútumokat saját elképzelésünk szerinti további szempontokkal is bővítettük.

Az ágazati tételrendben az adott tételelem dimenziója által meghatározott főelemhez (Tételkód) képest a modellt alkotó egyéb elemeket további alelemekre (Altétel­kód) bontottuk. Ezáltal lehetővé vált, hogy – az ága­­zati tételrendben megadott főelemre jellemző dimenzión túl – a tétel további részelemeire értelmezhető dimenziók (felület, folyóméter, egyéb) is kigyűjthetők legyenek a BIM modellből.

Szakági tervezési módszerek összehangolása (szoftverek, adatcsere)

A BIM-alapú tervezés kezdetén felmértük a piacon elérhető tervezőszoftverek adta lehetőségeket, és meghatároztuk, hogy melyekkel kívánjuk és tudjuk végigvinni a tervezést.

A BIM-képes szoftverekkel szemben támasztott követelményeinket az alábbiakban határoztuk meg:

• 3D-ben történő tervezés;
• szabványos IFC (4.0 vagy fejlettebb) kimenet;
• szabványok és ágazati elvárásoknak megfelelő tervlapok
• (lehetőleg asszociatív módon) és mennyiségszámítás előállítása;
• attribútumok kapcsolhatósága az elemekhez;
• gyártó vagy forgalmazó által nyújtott gyors ügyféltámogatás, esetleg online fórum lehetősége;
• szoftver továbbfejlesztésének szándéka a felhasználói visszajelzések figyelembevételével;
• felhasználói fejlesztési lehetőség.

A vezér szakág, vagyis az útépítés és a vízépítés BIM modell alapon közös környezetben készült, a hagyományosan 2D-ben tervezett szakági elemek saját fejlesztésű alkalmazásokkal, kiegészítő, parametrikus modellezéssel kerültek a BIM modellbe. A szakági modellelemek adathivatkozással kapcsolódnak egymáshoz. A további szakági tervek között az adatszolgáltatás 3D DWG, illetve IFC formátumban történtek, közös vetületi rendszerben, 3D-ben.

A tervezés előkészítő fázisában jól átgondolva, a saját igényeinkre szabva egy előre kidolgozott, szabályozott mappa- és fájlstruktúrát használtunk. A különböző modellelemek – és szükség esetén egyéb szakágak – modellezése jogosultságokkal korlátozott hozzáféréssel külön mappában és fájlokban történt, előre meghatározott felosztás szerint.

Minden modellezési feladat alapjául szolgáló, saját fejlesztésű elemkészletekkel dolgozunk sablonfájlokat alkalmazva, amelyek az egységes megjelenést teszik lehetővé. Ezeket általános tervezési igényekre dolgoztuk ki, és szükség esetén az adott projekthez igazíthatjuk. A különböző modellelemeket (pl.: tengely, hossz-szelvény, útmodell) külön fájlban tárolva csökken az esetleges adatvesztés lehetősége, valamint térbeli lehatárolás alkalmazható az elérhető munkaerő függvényében. A különböző modellek valós időben kapcsolatban álltak egymással. Ezáltal gyorsabb adatszolgáltatást és pontosabb modellezést értünk el. A kimeneti fájlok szintén adatkapcsolatban álltak a modellfájlokkal, így az adatszolgáltatások a leghatékonyabb módon készülhettek el, kizárva a nem kívánt módosításokat.

Az útépítési modellezés menete elvben nem tér el a korábbi tervezési gyakorlattól. Az útmodellek három fő eleme továbbra is a helyszínrajzi és magassági vonalvezetés, valamint a keresztmetszet. A fő különbség a BIM-szemléletű tervezés során az, hogy jóval nagyobb hangsúly kerül a keresztszelvényekre, hiszen már nem elég az út elemeit jellemző 3D vonalláncok előállítása, hanem a vonalláncok által meghatározott térbeli testek megalkotása is szükséges. Olyan parametrikus keresztszelvényelemek létrehozására és használatára is szükség van, amelyekből ezek a térbeli testek akár valós időben, automatikusan származtathatók (3. ábra).

3. ábra. Szakágak közötti adatkapcsolat egyszerűsített ábrája

A modellezés során a kereszt­szelvényeket ezekből a parametrikus kereszt­szelvény­elemekből állítjuk össze modulárisan (tehát külön elem a kereszt­metszeten belül, pl.: a burkolat, a padka, a rézsű, az árok stb.). A moduláris felépítésnek elsősorban praktikus okai vannak. A parametrikus, moduláris felépítés lehetőséget ad a különböző útkereszt­metszeti kialakításokhoz (belterületi szakaszok, autópályák, főutak stb.) való rugalmas alkalmazkodáshoz. A modularitás ellenére a kereszt­metszet különböző alkotóelemei között logikai kapcsolat van. Tengelytől kifelé indulva a kereszt­metszet egyes elemei dinamikus kapcsolatban kihathatnak egymás paramétereire (pl. a pálya­szerkezeti réteg­vastagság módosítása kihat a védőréteg kivezetésére a rézsűelemben).

A parametrikus kereszt­szelvényekből felépített modell­­objektumokból jelenleg még nem lehet IFC formátumú adatokat exportálni, de származtathatók belőlük ún. szilárdtestek, amelyek alak- és méret­helyesen reprezentálják a tervezett elemeket a térben. Ezek a szilárdtestek ugyanakkor még nem tartalmazzák a szükséges szöveges információkat. Egyik fő fejlesztésünk közé tartozik az elemek megfelelő attribútumokkal való feltöltése. Minden kereszt­szelvényi elem már a modellezéskor tartalmaz egy klasszifikációs kódot, amelyet a szilárdtestek tovább­örökítenek. A kód segítségével a kitöltött klasszifikációs táblázat megfelelő celláinak tartalmát egy általunk fejlesztett program hozzárendeli a szilárdtestekhez, létrehozva ezáltal egy – a szükséges információkkal szabályozottan feltöltött – IFC formátumú szakági modellállományt.

Saját parametrikus fejlesztéseink közé tartozik a zajárnyékoló fal, a forgalom­technikai elemek, valamint a védő­kerítés hagyományosan 2D-ben tervezett elemeinek BIM környezetbe történő emelése, a szaktervező által meghatá­rozott paraméterek szerint, az időigényes manuális modellezés kiváltásával (4. ábra).

4. ábra. A projekt perspektivikus ábrázolása natív szoftver környezetben

Ütközésvizsgálat BIM modellben

Az ütközésvizsgálat a BIM modellben lévő elemek közötti (térbeli) ütközések detektálására szolgál. Ütközésnek azt te­kintjük, ha a modellben lévő elemek megközelítik vagy érin­tik – szükséges toleranciaérték figyelembevételével – egymást. Nem minden ütközés utalhat tervhibára, némely esetekben a tervezett elemek természetszerűleg összemetszhetnek (pl.: áteresz – töltéstest, vezetőkorlátláb – padka). Ezek kezelhetetlen mennyiségű ütközést eredményeznek, ezért az ütközésvizsgálathoz előszűrést kell alkalmazni.

Az InfraBIM specifikus ütközésvizsgálatának lehetséges példája az űrszelvényvizsgálat vagy a területigénybe­vételi határ, idegenterület-érintettségek vizsgálata. Mindkét esetben egy virtuális, de jól meghatározható elemet, szilárd­testként modellezve ütköztetjük a kérdésben releváns elemekkel. Az ütközésekről úgynevezett „report” készül, amely a dokumentáció része.

A korábban már hivatkozott BEP szabályozza a hibakeze­lés folyamatát is, amely alapján a feltárt ütközést meg kell vizsgálni, meg kell határozni, hogy melyik szakági elemet kell módosítani, majd az ütközésvizsgálatot újra el kell végezni addig, míg a hivatkozott ütközés meg nem szűnik (5. ábra).

5. ábra. Idegenterület-érintettség vizsgálata célzott ütközésvizsgálattal

Mennyiségek kigyűjtése

A BIM modell alapú tervezés egyik előnye, hogy a modellt alkotó, megfelelően klasszifikált elemek tetszőleges attribútumai, így a mennyiségei is lekérdezhetők, kigyűjthetők. A modellben végrehajtott változtatások hatására a mennyiségek is valós időben frissülnek.

Összegzés

Véleményünk szerint az InfraBIM bevezetése a tervezésbe legalább akkora ugrás, mint a csőtoll és pausz korszakából való átállás a számítógépes tervezésre. Ennek általános elterjedése és a specifikus, egységes szabályrendszer teljes be­vezetése hosszabb folyamat, amelynek jelenleg a legelején járunk. Az viszont már most is világosan látszik, hogy jelentősen befolyásolja, átalakítja a tervezés menetét. Az egyes tervfázisokhoz szükséges időszükségletek el fognak tolódni a tervezés kezdeti időszakára. Az új tervezési módszer hatására megváltozik az adatszolgáltatás és a tervellenőrzés módja is. Továbbá szükségessé válhat egyes szabványok, műszaki előírások korszerűsítése is.

A BIM modell készítésével több olyan feladat is a tervezés része lett, amelyre a hagyományos tervezési gyakorlat során nem volt szükség.

Szakmánk globális folyamatait vizsgálva látható, hogy világszinten nagyon gyors ütemben változnak az igények és a lehetőségek, ezért tervezőként törekednünk kell a naprakész információk beszerzésére és a kompetenciák folyamatos fejlesztésére, a változásokhoz való minél gyorsabb alkalmazkodás érdekében.

Tervezői oldalról jelenleg óriási energiabefektetés (kutatás, fejlesztés, személyi és tárgyi feltételek megteremtése) szükséges annak érdekében, hogy az InfraBIM-mel kapcsolatos elképzeléseket a tervezés gyakorlatába ültethessük.

A BIM elterjedésével kapcsolatos – egyelőre távolinak tűnő – elképzelés, hogy idővel a papíralapú tervdokumentációk eltűnnek, és minden résztvevő a BIM modellt fogja információforrásként használni. Addig azonban az infrastruktúra-fejlesztés minden résztvevőjének (beruházó, tervező, kivitelező, közműszolgáltatók, üzemeltetők, szoftver- és hardverfejlesztők, jogalkotók) sokéves együttműködése, együtt gondolkodása szükséges.•

Címlapkép forrása: UNITEF’83 Zrt.