Moderní nástroj projektování BIM – Tekla Structures

• Foto

Finský pavilon postavený pro výstavu Shanghai Word Expo 2010 se sice oficiálně nazývá Kirnu, ale díky nezaměnitelném tvaru se mu přezdívá „Obří hrnec“. Při zpracování projektu byl použit systém Tekla Structures BIM (Building Information Modeling), který umožňuje vytvoření detailního modelu konstrukce a řízení všech stavebněkonstrukčních informací pomocí 3D modelu během všech etap projektu.

Efektivita
Velkou výzvou pro blízkou budoucnost bude schopnost nalézt metody konstruování podporující zásady trvale udržitelného rozvoje. Pavilon Kirnu se stal ukázkou představující finské řešení budoucích urbanistických staveb. Hlavním cílem je vyvinout nízkoenergetickou konstrukci od počátku stavby přívětivou k životnímu prostředí při splnění všech nároků. Finsko bylo jedním ze 70 účastníků výstavy Expo 2010, kteří v Shanghaji vybudovali svůj vlastní pavilon. Nosná konstrukce pavilonu byla vytvořena z oceli, horizontální prvky tvoří ocelové obkladové díly a podlaží překližkové desky. Konstrukce z ocelových plátů byla použita také na vnitřní obložení. Vnější fasáda byla pokryta moderními šupinovitými oblázky z kompozitních papírovo-plastových plátků, které jsou produktem průmyslové recyklace. Stěny atria jsou z tkaniny, schody a výtahy ze skleněných a ocelových elementů. Celou konstrukci lze rozložit a opět sestavit dohromady. Architektonická kancelář JKMM z Helsinek získala za návrh pavilonu první cenu v soutěži organizované při příležitosti světové výstavy. Použité materiály a způsob stavby byly zvoleny tak, aby konstrukce produkovala co nejméně skleníkových emisí a současně bylo co nejjednodušší stavbu po výstavě Expo rozebrat a znovu sestavit. Vítězný model zároveň podporuje energeticky obnovitelné zdroje.

Řízení stavby
Pro řízení projektu stavby finského pavilonu na Expo 2010 v Shanghaji byla vybrána finská projekční a stavební společnost Lemcon Ltd., která zajišťovala také koordinaci 3D návrhu pomocí programu Tekla Structures a stavební dohled. V minulosti již Lemcon navrhl a postavil finský pavilon na Expo 2000 v Hannoveru.

„Kirnu je naším pilotním projektem v Číně a Tekla byla pro modelování projektu vybrána proto, že potřebujeme nástroj, který nám usnadní následné rozložení konstrukce a současně bude sledovat celý proces. Proto se Lemcon rozhodl používat program Tekla Structures i v budoucnosti,“ uvedla Mikaela Jänkälä, technická manažerka projektu.

„Řízení zakázky pomocí Správce úloh programu Tekla Structures bylo velmi užitečné, protože jsme z Číny dostávali týdenní výkazy, včetně názorných snímků modelu, s podrobnými informacemi, které prvky byly úspěšně smontovány v daných místech,“ říká Artur Virit z Lemconu Finsko. Projektanti z Finska pomáhali při řešení všech komplikovaných situací, které se objevily během  projektu. Prohlížecí verze modelu byla sdílena pomocí internetu a usnadňovala komunikaci o jednotlivých detailech konstrukce, soubor s databází modelu Tekla bylo možné obousměrně předávat a postupně přes internet vytvářet kombinovaný model různých fází montáže. „Také nová aplikace Tekla Structures Organizátor modelu byla velmi přínosná a plánujeme ji využít i na dalších prostorově omezených staveništích,“ poznamenal Virit.

Konstrukční řešení
Koncepční návrh finské projekční kanceláře Aaro Kohonen Oy definoval prostorovou konstrukci pavilonu Kirnu. Konečný model obsahuje 21 příhradových sloupů s proměnlivým průřezem a nerovnoměrným zakřivením. Podlaží je tvořeno kompozitními deskami, které lze snadno rozložit. Desítky tisíc šroubových spojů byly nutné ke snadné demontáži po ukončení Expo 2010. Obtížným úkolem projektu byl detailní návrh všech sroubových spojů,“ potvrdil Pekka Haanpää, koordinátor projektu v Číně. Konečný 3D BIM model Kirnu byl použit pro simulaci reálné stavby. Firma Shanghai Engineering Survey and Design (SCAD) Ltd. vytvořila 3D konstrukční model v programu Tekla Structures a tento model byl používán během celé montáže Kirnu. Firma Lemcon China Co. Ltd Shanghai koordinovala projet a dohlížela na SCAD při tvorbě modelu v Tekla Structures a Tekla Shanghai a Tekla Finsko poskytovali technickou pomoc při pilotním projektu v Číně. Protože práce na opláštění Kirnu vyžadovaly delší čas, návrh a výroba částí opláštění byla provedena již v počáteční fázi, aby se zajistilo dokončení konstrukce podle plánu. Firma JKMM Architects využívala program Rhinoceros pro plánování vnějšího pláště konstrukce. Povrch pláště byl naimportován do modelu Tekla Structures jako referenční model, což zajistilo bezchybný návrh ocelové konstrukce. Model Tekla Structures byl potom vyexportován do programu Rhinoceros a poloha pláště a nosné konstrukce byla podruhé překontrolována. Program SAP 2000 byl použit pro statický výpočet konstrukce. Oba programy SAP 2000 a Tekla Structures podporují programovací prostředí open API., které umožňuje obousměrný přenos dat mezi oběma programy. Díky tomu lze model snadno zaktualizovat po provedené optimalizaci prvků ve statickém programu a obráceně. Detailní návrh konstrukce byl dokončen v programu Tekla Structures po provedení statického posouzení.

Výroba konstrukce
Firma Shanghai Baoye Construction vyhrála výběrové řízení na výrobu ocelové konstrukce a montáž Kirnu v dubnu 2009. Všechny ocelové prvky a dílce byly pojmenovány a očíslovány shodně s navrženou koncepcí projektu. Šroubová spojení byla použita přesně podle detailního plánu v modelu Tekla Structures.

„Inženýři provedli komplexní kontrolu pomocí natáčení modelu a vygenerovali veškeré výrobní výkresy, díky tomu došlo k ušetření nákladů na materiál a předešlo se zbytečnému odpadu. Složitě zakřivenou konstrukci by nebylo možné správně vykreslit pomocí 2D programu,“ potvrdil Haanpää. Tým zabývající se řízením stavby použil funkce 4D plánování Tekla Structures pro simulaci výrobního procesu a montáže konstrukce.

Názor majitele
„Od okamžiku kdy návrh Kirnu vyhrál soutěž o finský pavilon, bylo zřejmé, že budeme potřebovat 3D software pro ocelové konstrukce,“ říká Jouni Lehtonen, stavební manažer Finska na Expu 2010 a představitel Finpro. „Věděli jsme, že Tekla Structures je finský program a představuje současnou špičku mezi programy pro projektování, takže řešení bylo zřejmé. Firma Aaro Kohonen Oy, která vytvořila koncepční návrh, rovněž navrhovala použití Tekly.“

„Čas pro přípravu projektu byl relativně krátký, proto jsme hledali řešení, které by přineslo časovou úsporu a kompletní návrh byl dokončen včas. Tekla Structures poskytuje aktuální informace o celé konstrukci, které může současně využít více účastníků stavebního procesu. Nutnost opětovné montáže konstrukce byla také důležitým aspektem,“ vysvětluje Jouni Lehtonen. „Konstrukce Kirnu je navržena tak, aby bylo možné přidat další podlaží. Pokud bude potřeba rozšířit stávající schodiště a výtahy, program tyto změny usnadní.“

Tekla
Program je založen na databázovém modelování, které uživatelům umožňuje kromě získání kompletní výkresové dokumentace také efektivnější řízení stavby a její infrastruktury. Technologie vyvíjená firmou Tekla, přináší ve stavebním odvětví nové možnosti. Program Tekla Structures rozvíjí BIM a nabízí přesné, dynamické 3D prostředí s velkým množstvím informací o konstrukci, které mohou sdílet generální dodavatelé, inženýři i konstruktéři a výrobci ocelových i železobetonových konstrukcí. Detailní model, vytvořený v Tekla Structures, poskytuje vysokou úroveň kontroly konstrukce a výroby. Centrální model obsahuje také informace o navazujících činnostech a umožňuje účinné řízení celého projektu, což vede k zvýšení produktivity. Realizované stavby potvrzují správný směr vývoje programu Tekla Structures a naznačují trend stále širšího využití BIM v blízké budoucnosti.

Modern Designing Tool BIM – Tekla Structures
Among the designers the programme Tekla Structures is known as the powerful tool for 3D modelling of steel structures which automatically generates all manufacturing drawings and elements statement. The Company continues in further development and after the model connection with static programmes, it has added additional module for structure management. A good example of using this new technology is an interesting spatially complex model Kirnu.

Autor

• Ing. Kochtová Jitka