Инженерная составляющая проектирования, пожалуй, одна из самых сложных и ответственных при строительстве любого объекта, будь то культурное, спортивное или медицинское учреждение, где все диктуют строительная механика, технология эксплуатации, системы жизнеобеспечения здания, действующие ТНПА. Именно технические системы, то, что скрыто внутри, обеспечивают жизнь зданию. И если фасад – его визитная карточка, то внутреннее содержание – «кладовая», от правильной насыщенности которой зависит полноценное и долговечное функционирование объекта.
Специалисты института, которые, безусловно, одни из лучших в стране, всегда стремятся достичь наивысшего качества разрабатываемой проектной документации, обеспечивая тем самым современный технический уровень архитектурных и конструктивных решений как при строительстве уникальных объектов, так и локальных, камерных, но жизненно необходимых человеку. Во всех проектах, осуществляемых институтом, закладываются решения по снижению материалоемкости, рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов, эффективному строительству…
Новые решения в проектной документацииУмение воплотить в жизнь новые инженерные решения, основанные на последних достижениях мировой и отечественной науки, является немаловажным в деятельности проектной организации. Ведь зачастую именно от эффективных инженерных решений проектировщика зависит судьба всего инвестиционного цикла: скорость возведения, стоимость строительства и эксплуатация объекта. Осознавая это, специалисты РУП «Институт Белгоспроект» постоянно следят за передовыми технологиями в строительстве и применяют их в разрабатываемых проектах.
Так, при реконструкции спортивного комплекса БФСО «Динамо» по ул. Даумана в Минске использованы приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла для вентиляции воздуха, воздушного отопления, охлаждения и эффективной системы воздухораспределения. В процессе эксплуатации эти системы позволят значительно снизить энергетические затраты на подогрев вновь поступающего воздуха за счет отработавшего.
При проектировании универсального спортивного зала игровых видов спорта по ул. Б. Хмельницкого в Гомеле совместно с заказчиком было принято решение об установке солнечных батарей для подогрева воды. Кстати, данная технология ресурсосбережения с использованием возобновляемых источников энергии впервые применена на столь крупном объекте (рис. 1).
Всем хорошо известна проблема армирования сильно нагруженных несущих элементов здания. Рассмотрим вариант ее решения на примере проекта комплекса «Кемпински», предложенного специалистами Белгоспроекта.
По результатам выполненных расчетов, процент армирования продольной арматурой в отдельных колоннах достиг максимального значения 5%. В процессе конструирования выяснилось, что ввиду большого насыщения арматуры соединение внахлест невозможно из-за недопустимо близкого расположения стержней Ø32 мм. В этой ситуации было принято решение по установке муфт, обжимных с одной стороны и резьбовых в виде болта или гайки – с другой (рис. 2). Опрессовка их во время строительства будет производиться в заводских условиях на специальном обжимном станке поставщиком муфт (ИООО «Пейкко БелРус», г. Минск) либо подрядчиком на арендованном станке под контролем специалистов ИООО «Пейкко Белрус».
Стыковка продольной арматуры колонн Ø32S500 на муфтах выполняется отдельными стержнями путем вкручивания муфты с болтом в муфту с гайкой до плотного сопряжения. После этого устанавливается поперечная арматура в виде хомутов с фиксацией ее к продольной арматуре колонн при помощи вязальной проволоки (рис. 3).
Проектная степень зажатия определяется визуально с помощью обжимного кольца, расположенного на муфте типа болт-«папа» Peikko-Modix SM 32 – Male Part B. При закручивании данное кольцо, находящееся между резьбовой и опресованной частями муфты, полностью обжимается, показывая таким образом достижение необходимого зажимающего усилия.
В местах, где перемещение стержня вдоль своей оси или вращение одного стрежня относительно другого невозможно, требуется дополнительная муфта типа Peikko Modix PM 32, имеющая дополнительную резьбовую вставку (переходник) (рис. 4).
В этом же объекте для снижения расхода арматуры колонн нижних этажей впервые будет использован тяжелый бетон со специальными добавками класса С45/55, освоенный ОАО «Минскжелезобетон».
В последних проектах жилых домов в монолитном железобетонном каркасе институт стал применять сборные керамзитобетонные перемычки из керамзитобетона класса В10 с объемным весом 1350 кг/м3. Это позволит снизить вес перемычек и облегчить их монтаж, выполняемый вручную, а также обеспечить расчетное сопротивление теплопередаче наружной стены в зоне установки перемычек. Кроме этого в проектах используются перегородки межквартирные и внутриквартирные из пазогребневых гипсовых плит толщиной 80 мм, производимых ОАО «БелГИПС» с затиркой поверхности гипсовой шпаклевкой. Данное решение значительно снижает трудоемкость устройства перегородок, исключая штукатурные работы (рис. 5–7).
Мы привели лишь несколько последних нововведений, которые институт реализовал и реализовывает в своих проектах. Хочется отметить, что все это было бы невозможно без слаженного взаимодействия между нашими специалистами и производителями, поставщиками материалов и оборудования, с которыми у нас традиционно тесный контакт.
Энергосбережение – приоритет сегодняшнего дняВ современном мире все более актуальной становится проблема экономии ресурсов. Так, Главой государства обозначены задачи, которые необходимо решить в ближайшее время. Среди них – энерго- и ресурсосбережение, переход на рациональное строительство жилья, гражданских и промышленных объектов, и руководство РУП «Институт Белгоспроект» уделяет этим вопросам большое внимание.
Особое место в деятельности института последние 10 лет занимает реализация инвестиционных проектов Всемирного банка в Республике Беларусь, что неизбежно накладывает на исполнителей большую ответственность. Один из наиболее значительных – «Модернизация инфраструктуры в социальной сфере», который осуществлялся в 2002–2008 гг. (стоимость проекта – 22,6 млн долларов США из средств Всемирного банка и более 18 млн долларов США белорусской стороны).
Согласно проекту, модернизациии подлежали школы, детские сады, поликлиники, больницы, дома престарелых. На этих объектах предусматривались реконструкция тепловых узлов, систем отопления, замена окон, светильников и тепловая реабилитация зданий (рис. 8). Результаты выполненных работ, отвечающих самым высоким современным требованиям, были положительно оценены Международным банком реконструкции и развития (МБРР), и по предложению Республики Беларусь в 2008 г. выделен дополнительный заем на проведение аналогичных мероприятий.
Главная цель проекта (он завершился в декабре 2010 г.) – совершенствование функциональных и санитарно-гигиенических условий в учреждениях социального сектора на всей территории Беларуси. Осуществление различных мер по энергосбережению предусматривалось примерно на 600 объектах. В целом за время реализации проекта проведено более 810 мероприятий по различным направлениям энергосбережения:
- реконструкция и строительство новых котельных (рис. 9);
- автоматизация тепловых узлов;
- замена окон, утепление стен зданий;
- замена осветительных систем в детских садах, школах, больницах.
В 2007 г., уже имея опыт работы по реализации проектов Всемирного банка, РУП «Институт Белгоспроект» выиграло тендер и заключило контракт с РУП «Белинвестэнергосбережение» на оказание консультационных услуг по проекту «Реабилитация районов, пострадавших в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС». В соответствии с условиями контракта был выполнен большой объем консультационных услуг. Это и сбор необходимых исходных данных для модернизации объектов, обследование их технического состояния, разработка технико-экономических обоснований и предложений по повышению энергоэффективности, разработка технической части тендерной документации, техническая оценка тендерных предложений участников, проверка проектов, надзор и наблюдение за ходомработ на объектах и т.д.
Целью проекта также являлось обеспечение населения энергоэффективным теплоснабжением и горячей водой, повышение энергоэффективности зданий соцальной сферы, включая теплоизоляцию стен, замену окон и освещения в школах и больницах на современные энергоэффективные системы. Он состоял из двух основных компонентов: повышение энергоэффективности и газификация местных потребителей.
Одним из наиболее эффективных направлений по рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов, обеспечению надежным тепло- и горячим водоснабжением объектов стала реконструкция котельных и их преобразование в мини-ТЭЦ.
Отечественной и мировой практикой доказано, что совместная выработка тепловой и электрической энергии дает существенную экономию ТЭР, позволяет снизить выбросы вредных веществ, в том числе парниковых газов, в атмосферу.
Следует отметить, что эффективность использования газа на ТЭЦ в 1,5–2 раза выше, чем при раздельной выработке электрической и тепловой энергии. Если производство тепловой энергии для отопления носит сезонный характер (продолжительность отопительного сезона в среднем по республике составляет 200 суток), то производство тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения осуществляется круглогодично. По этой причине преобразование котельных в ТЭЦ производится на объектах с круглогодичной тепловой нагрузкой, с тем чтобы обеспечить выработку электрической энергии в течение всего года (рис. 10, 11).
В результате внедрения современных когенерационных установок была осуществлена модернизация 8 котельных в Гомельской, Могилевской и Брестской областях. По предварительным подсчетам, благодаря проведению данного мероприятия экономия расхода природного газа составила около 19 млн м3 в год, а выбросы СО2 сократились на 36 000 т в год. Кроме того, энергетическая сеть Республики Беларусь стала получать около 95 000 МВт/ч в год дополнительной электрической энергии.
В настоящее время работа над проектом Всемирного банка продолжается.
Совершенно очевидно, что реализация указанных проектов в полной мере соответствует приоритетным направлениям государственной политики Республики Беларусь. К тому же позволяет обеспечить комплексный эффект: повысить надежность энергоснабжения потребителей, заменить дорогостоящие импортируемые виды топлива дешевыми местными энергоресурсами, провести модернизацию основных производственных фондов топливно-энергетического комплекса, сократить выбросы парниковых газов и как результат – выполнить международные обязательства.
Новые технологии в проектированииСоздать качественный продукт невозможно без использования современных методов проектирования, и говорить о перспективах развития вне связи с новейшими технологиями бессмысленно.
К сожалению, в настоящее время проектные организации страны, в том числе и Белгоспроект, оказались в непростой экономической ситуации. На первый план стал вопрос повышения производительности труда проектировщиков без ущерба качеству выпускаемой проектно-сметной документации.
Как показывает опыт, проектирование с применением существующих САПР не позволяет существенно ускорить темпы выпуска проектной документации при безусловном сохранении ее качества. К главным недостаткам этих методов следует отнести повсеместное дублирование графики на чертежах разных разделов проектно-сметной документации и невозможность параллельной работы специалистов над одним и тем же чертежом. Фактически можно говорить о том, что существующие методы проектирования исчерпали себя.
Многие проектные организации внедряют сегодня средства автоматизации компьютерного проектирования лишь для решения отдельных сложных задач (расчеты, визуализация и др., рис. 12). Однако для значительного повышения производительности и эффективности нужна автоматизации всех этапов проектирования. Этому могут помочь существующие на настоящий момент ряд комплексных систем нового поколения, которые позволяют производить все необходимые операции практически без привлечения средств дополнительного программного обеспечения.
Основной концепцией новейшего проектного производства является создание пространственной электронной модели объекта проектирования – информационной модели здания (BIM – от англ. Building Information Modeling). Фактически BIM – это трехмерный электронный прототип, который представляет собой цифровое описание геометрии строительного объекта и его элементов, а также связанных с ними физических, технических, экономических параметров и процессов.
Отличительная особенность BIM заключается в том, что строительный объект проектируется в режиме on-line фактически как единое целое. При этом в процессе разработки проекта одновременно задействуются все специалисты: архитекторы, конструкторы, технологи, электрики, сантехники (рис. 13).
Использование технологии ВIМ-проектирования позволяет избежать дублирования ввода одних и тех же исходных данных и, следовательно, исключить вероятность ошибки. Одновременная работа нескольких исполнителей над разными частями одного проекта дает возможность оперативно учитывать все изменения, что значительно повышает качество проектной документации и сокращает сроки проектирования.
Первые шаги в этом направлении уже предпринимаются: Министерством архитектуры и строительства утверждена отраслевая программа по разработке и внедрению информационных технологий комплексной автоматизации проектирования и поддержки жизненного цикла здания и сооружения на 2012–2015 гг. Базовой организацией по внедрению и развитию систем автоматизированного проектирования для зданий и сооружений гражданского и общественного назначения определен институт «Белгоспроект», коллектив которого активно включился в реализацию программы. Проведен огромный объем работ по изучению опыта внедрения ВIМ-технологии проектирования в стране и за ее пределами, разработана концепция внедрения автоматизированной системы.
В настоящий момент полностью завершен подготовительный период, который состоял из следующих этапов:
- частичной модернизации локальной сети института;
- приобретения новых серверов;
- выбор программного продукта, реализующего технологию ВIМ;
- закупки первой партии компьютеров с необходимым программным обеспечением;
- определения пилотного проекта для проведения опытной эксплуатации ВIМ-системы и группы специалистов для его реализации;
- обучения специалистов-проектировщиков.
Следует отметить, что консультантов и преподавателей, обучающих работе в выбранной САПР, в стране сегодня нет. Поэтому на весь период реализации проекта приглашены специалисты по обучению и консалтингу ВIМ-технологии из Киева, в функции которых входит полное сопровождение новой системы – от обучения до разработки стандарта предприятия. Как показывает мировая практика, привлечение на переходный период BIM-консультантов полностью себя оправдывает и окупается уже на ранней стадии внедрения новых систем.
Сегодня специалисты института приступили к осуществлению пилотного проекта, выполнение которого даст возможность определить регламент работы в новой системе, после чего начнется поэтапное внедрение BIM-технологии. Реализация этой масштабной программы, надеемся, позволит кардинально изменить сроки работы над проектами и воплотить в едином стиле, с едиными стандартами исполнения и качественно все необходимое – от замысла архитектора до полного комплекта проектной и рабочей документации.