​BIM w prefabrykacji: co wychodzi z modelu Tekla Structures i czego producent potrzebuje od projektanta

Część 1 z 4 serii „Prefabrykacja od modelu do bilansu budynku”. Kolejność czytania: BIM → Harmonogram → Logistyka → EPD.

Słowo BIM pojawia się dziś w każdej ofercie budowlanej, więc trzeba je sprecyzować. W firmie FORMEE – u producenta prefabrykatów betonowych i keramzytobetonowych z Międzyrzecza – znaczy jedno: każdy projekt, bez wyjątku, powstaje jako model konstrukcji w Tekla Structures, a wszystko, co trafia na produkcję i na budowę, jest z tego modelu wyprowadzone. Nie ma rysunków rysowanych osobno, nie ma zestawień liczonych ręcznie. Poniżej to, co ta zasada zmienia dla projektanta, dla inwestora i dla samego harmonogramu.

Jeden model zamiast kompletu rysunków

W technologii tradycyjnej dokumentacja to zbiór rysunków, które ktoś musi utrzymywać w zgodzie ze sobą. W prefabrykacji taki zbiór nie wystarcza, bo każdy element ma własną geometrię, własne zbrojenie, własne elementy zatopione i własny numer. Przy kilkuset elementach w budynku wielorodzinnym pilnowanie spójności ręcznie kończy się błędem – a błąd w prefabrykacie nie jest poprawką na placu, tylko nowym elementem.

Dlatego producent pracuje odwrotnie: najpierw powstaje model, dopiero z niego dokumenty. Z modelu w Tekla Structures generowane są:

• rysunki warsztatowe każdego elementu,
• listy zbrojenia i geometria siatek dla automatycznej linii zbrojenia,
• zestawienia elementów zatopionych – puszek, rurek, przepustów, marek stalowych,
• masy i punkty podnoszenia dla doboru dźwigu i zawiesi,
• dane sterujące kolejnością produkcji, betonowania, załadunku i montażu.

Zmiana w modelu przenosi się na wszystkie te dokumenty naraz, więc rysunek elementu i lista zbrojenia nie mogą się rozjechać.

„W prefabrykacji nie ma czegoś takiego jak drobna zmiana na rysunku. Każda zmiana ma numer elementu, masę, zbrojenie i termin betonowania" – mówi Rafał Kubrycht, Prezes Zarządu Formee Sp. z o.o. „Jeżeli te dane żyją w pięciu dokumentach, ktoś kiedyś zaktualizuje cztery. Model jest po to, żeby istniało jedno miejsce, w którym zmiana jest wprowadzana, i żeby wszystko inne było z niego wyprowadzone."

Czego producent potrzebuje od projektanta

Formee nie wymaga modelu. Do wyceny wystarczą zwymiarowane rzuty, przekroje i elewacje, a do projektu warsztatowego dokumentacja architektoniczna i konstrukcyjna, w PDF albo DWG. Jeśli projektant pracuje w BIM i może przekazać model w formacie IFC, skraca to pracę producenta i ogranicza ryzyko błędu przy przenoszeniu geometrii, ale nie jest to warunek współpracy.

Podział konstrukcji na elementy jest zadaniem producenta i jest ustalany razem z projektantem. Rozstrzyga o nim nie tylko statyka, ale też gabaryt transportowy – element do 3,85 × 9,00 m jedzie standardowym zestawem, większy wymaga transportu ponadgabarytowego – udźwig dźwigu na konkretnym placu i to, ile identycznych elementów da się wyprowadzić z jednej formy. To etap, na którym decyduje się większość kosztu, więc im wcześniej dokumentacja trafi do producenta, tym więcej zostaje miejsca na optymalizację.

Druga rzecz, której zakład potrzebuje przed produkcją, to przebiegi instalacji. Puszki elektryczne, rurki, przepusty i otwory pod kanały wentylacyjne są osadzane w formie, więc muszą być rozstrzygnięte w dokumentacji warsztatowej. Bruzdowanie ściany żelbetowej po fakcie jest możliwe, ale kosztuje i grozi trafieniem w zbrojenie.

„Projektant przyzwyczajony do budowy murowanej odkłada instalacje na później, bo na placu i tak wszystko da się wykuć. U nas to jest pierwsza rzecz, o którą pytamy, i pierwsza, która przesuwa harmonogram, jeżeli nie ma odpowiedzi" – tłumaczy Rafał Kubrycht. „Nie prosimy o model. Prosimy o decyzję, gdzie ma być puszka, sześć tygodni wcześniej niż zwykle."

Kolizje wychodzą na ekranie

Model konstrukcji jest spinany z przebiegami instalacji i sprawdzany pod kątem kolizji, zanim cokolwiek trafi do produkcji. Rura kanalizacyjna przechodząca przez belkę, kanał wentylacyjny w miejscu słupa, puszka w osi zbrojenia – w budowie tradycyjnej wychodzą na placu, po zabetonowaniu, i kończą się kuciem albo zmianą trasy instalacji. W modelu wychodzą na ekranie i kończą się przesunięciem otworu o kilka centymetrów.

Na budowie oznacza to, że instalator dostaje ścianę z otworami i puszkami dokładnie tam, gdzie je zaprojektował, a nie w miejscach, które murarz uznał za wygodne. Odpada etap kucia i naprawiania, który w harmonogramie budowy murowanej nigdy nie ma własnej pozycji, a zawsze ma własny koszt.

Gdzie prefabrykacja jest sztywna, a gdzie nie jest

Prefabrykacja bywa nazywana technologią sztywną. Warto powiedzieć uczciwie, gdzie ta sztywność jest naprawdę, a gdzie nie ma jej wcale.

Do momentu zatwierdzenia dokumentacji warsztatowej zmiana jest edycją modelu: przesunięcie okna, dodanie puszki, inny rozstaw otworów regeneruje rysunki i listy automatycznie. Tu prefabrykacja jest bardziej elastyczna niż budowa tradycyjna, bo skutki zmiany widać od razu na wszystkich elementach, których dotyczy – i widać je przed produkcją, kiedy są tanie.

Sztywność zaczyna się w chwili, gdy element jest zabetonowany. Zmiana po tym momencie oznacza nowy element, nie poprawkę na budowie, z nowym terminem i nowym kosztem. Cały proces jest więc ułożony tak, żeby decyzje zapadały wcześniej: zatwierdzenie dokumentacji warsztatowej przez zamawiającego jest punktem, po którym rusza produkcja, i producent mówi o tym na początku współpracy, a nie przy pierwszej zmianie.

W warunkach umów Formee ta granica jest zapisana wprost. Do zatwierdzenia dokumentacji warsztatowej zmiany są częścią projektowania; po zatwierdzeniu zmiana oznacza ponowne projektowanie, może wydłużyć termin i podnieść wynagrodzenie, a element już zabetonowany trzeba wyprodukować od nowa. Dlatego przebiegi instalacji i otwory warto zamknąć przed zatwierdzeniem – nie dlatego, że producent tego wymaga, tylko dlatego, że wtedy zmiana jest jeszcze edycją modelu, a nie nową pozycją w kosztorysie.

Od modelu do formy i na budowę

Dane elementu z modelu trafiają do planowania produkcji. Kolejność zbrojenia, ustawienie form, elementy zatopione, termin betonowania i termin wysyłki wynikają z tej samej listy, która ustala sekwencję montażu. Automatyczna linia zbrojenia w zakładzie dostaje geometrię siatek wprost z dokumentacji, bez ręcznego przepisywania wymiarów – co zamyka jedno z klasycznych źródeł błędów w prefabrykacji.

„Na hali model jest widoczny w trzech miejscach: na linii zbrojenia, która zgrzewa siatkę według geometrii z dokumentacji, na stole, gdzie ustawiane są formy i elementy zatopione, i w Zakładowej Kontroli Produkcji, która sprawdza gotowy element z tym samym rysunkiem, z którego go wykonano" – mówi Justyna Jóskowiak, Dyrektor Operacyjny Formee Sp. z o.o. „Każda partia betonu i każdy element przechodzi przez tę kontrolę, próbki bada nasze własne laboratorium, a proces regularnie audytuje jednostka zewnętrzna. Model nie zastępuje kontroli, ale sprawia, że kontrola porównuje element z jedną wersją prawdy, a nie z jedną z kilku."

Ta sama lista steruje potem załadunkiem naczep w odwrotnej kolejności do montażu, tak żeby element schodził z transportu prosto na miejsce wbudowania. Na budowie własna ekipa montażowa Formee pracuje z rysunkami montażowymi wygenerowanymi z tego samego modelu, z numerem każdego elementu, jego masą, punktami zaczepienia i docelowym położeniem. Odchyłki dopuszczalne na elemencie i w montażu opisują tolerancje wykonania, publikowane przez producenta jako osobny dokument – bo rozbieżność oczekiwań co do tolerancji jest jedną z najczęstszych przyczyn sporów na styku projektant – producent – wykonawca.

„Automatyczna linia zbrojenia nie czyta rysunku. Czyta geometrię z modelu. To znaczy, że siatka w ścianie numer czterdzieści jest dokładnie taka, jaką projektant zatwierdził, a nie taka, jaką ktoś przepisał z rysunku na kartkę" – mówi prezes Formee. „Ludzie pytają, po co producentowi BIM. Po to, żeby między zatwierdzeniem a betonowaniem nie było ani jednego miejsca, w którym człowiek przepisuje liczbę."

Co z tego ma inwestor

Trzy rzeczy, które da się sprawdzić na odbiorze.

• Spójna dokumentacja. Ma jedno źródło, więc odbiór elementów i montażu odbywa się według tych samych rysunków, z których produkowano.
• Kolizje rozwiązane przed produkcją. Na budowie nie ma etapu kucia i naprawiania, a instalator dostaje przegrody z otworami tam, gdzie je zaprojektował.
• Dokumentacja powykonawcza bez odtwarzania. Komplet rysunków elementów i zestawień istnieje od początku, w jednej wersji, i nie trzeba go rekonstruować po fakcie.

Dla projektanta model oznacza jeszcze jedno: możliwość sprawdzenia wariantów konstrukcji – innego podziału na elementy, lżejszego materiału, innej grubości stropu – zanim którykolwiek z nich trafi do kosztorysu.

„Z punktu widzenia produkcji najcenniejsze w modelu jest to, czego w nim nie ma: nie ma drugiej wersji rysunku, nie ma ręcznie poprawionej listy zbrojenia, nie ma elementu, który wyjechał z hali według starej dokumentacji" – dodaje Justyna Jóskowiak. „Kiedy kierownik budowy dzwoni z numerem elementu, oglądamy dokładnie to, co on ma przed sobą."

Podsumowanie

BIM w prefabrykacji nie jest deklaracją marketingową ani formatem pliku. Jest zasadą, że istnieje jedno źródło prawdy o każdym elemencie, od zatwierdzenia dokumentacji warsztatowej po ostatni rysunek montażowy na placu. W Formee tym źródłem jest model w Tekla Structures, z którego wychodzą rysunki warsztatowe, listy zbrojenia dla automatycznej linii, zestawienia elementów zatopionych, masy do doboru dźwigu i kolejność produkcji, załadunku oraz montażu.

Od projektanta producent nie wymaga modelu – wystarczą rzuty, przekroje i elewacje w PDF lub DWG, a model IFC jest mile widziany. Wymaga natomiast wcześniejszych decyzji: o przebiegach instalacji i o otworach, zanim dokumentacja warsztatowa zostanie zatwierdzona, bo od tej daty prefabrykacja przestaje być elastyczna.

Fot. Wilkszyn pod Wrocławiem – prefabrykowany element ramowy ściany z gotowym nadprożem nad otworem tarasowym, osadzany dźwigiem według rysunku montażowego z modelu; otwory i nadproże wykonano w formie.

Co dalej: Prześlij zwymiarowane rzuty, przekroje i elewacje (PDF lub DWG, mile widziany model IFC) do wstępnej oceny prefabrykacji – odpowiadamy w jeden dzień roboczy, pełna wycena zajmuje około tygodnia: formee.pl/pl/kontakt.

Następna część serii: Harmonogram realizacji z prefabrykatów: od zatwierdzenia dokumentacji do montażu.

Zobacz także Prezentację Formee w portalu.