Digitalizace budov

Metodou BIM umíme spolehlivě zpracovávat projektovou dokumentaci již řadu let. Naše začátky používání plnohodnotného BIM softwaru sice sahají nejméně do roku 2008, v té době však situace v navrhování staveb nebyla zcela připravena na širší přechod k novému způsobu myšlení, který tato metoda nabízí. O několik let později se situace zcela obrátila. Po vydání směrnice Evropské unie v roce 2014, umožňující požadovat metodu BIM při zadávání veřejných zakázek, nastala téměř BIM euforie. Ta postupně rozdělila část odborné veřejnosti, rozbila nejedno profesní přátelství a začala prosekávat cestu pro širší zavedení této metody.

Z BIMu se stala revoluční  záležitost.  Začal naplňovat stránky odborných médií i konferenční sály. Někteří z velkých investorů začali vyžadovat BIM projekty ve velmi vysoké informační i grafické podrobnosti. Objevily se dokonce názory, že dodavatelé staveb si vystačí s BIM modelem na úkor standardní 2D tištěné dokumentace nebo že náklady na výstavbu díky BIMu klesnou o desítky procent. Předpoklady a ujišťování, že po dokončení stavby se budou běžně využívat BIM modely pro správu budov, se často ukazovaly jako příliš optimistické a liché. Vzniklo velké množství zkreslených informací o BIMu, co to vlastně BIM je a k čemu se nám skutečně hodí.

V posledních  několika letech již přirozeně vnímáme  na základě předchozích praktických zkušeností na všech stranách realističtější pohledy pro využití metody BIM. I původní „BIM tahouni“ si začali uvědomovat kontraproduktivnost velmi vysokých požadavků kladených na modely z pohledu termínů i nákladů na zpracování projektové dokumentace. I ve spojitosti s již reálnými praktickými zkušenostmi se správou velkých budov s využitím BIM modelu se hovoří o nutnosti zjednodušení grafické podrobnosti modelů a tím odlehčení vysokým hardwarovým nárokům. Využití BIM modelů v praxi se postupně rozvíjí. Ve fázi provádění stavby umíme BIM modely efektivně využívat k částečné automatizaci stavebních strojů, zejména u inženýrských staveb. Někteří dodavatelé či investoři se snaží BIM aplikacemi zlepšit a zefektivnit kvalitu řízení výstavby.

Modely prezentujeme prostřednictvím virtuální reality, rozvíjí se využití technologií smíšené reality pro kontroly na staveništi či pro koncepční  diskuse investorů nad návrhem stavby. Vzniká velké množství přidružených softwarových řešení, která jsou mnohdy i obtížněji využitelná. Velmi přínosné jsou však i některé přidružené technologie. Například 3D skenování budov či terénu se v posledních měsících využívá stále častěji a tento trend bude jistě dále pokračovat. Architekti používají 3D tiskárny pro prezentaci svých návrhů, dokonce se vyvíjí technologie 3D tisku nosných konstrukcí menších budov. BIM má velký význam také v marketingu, ke zviditelnění se na trhu nebo k prokázání odborné úrovně ve výběrových řízeních. BIM zákonitě přináší změny v celkovém přístupu ke stavbám. Využívání metody BIM klade ve všech fázích životního cyklu budovy jednoznačně vyšší nároky na kvalifikaci osob (ať se jedná o pracovníky v projektové či konstrukční kanceláři, nebo údržbáře při správě budovy) i využívané technologie, hardware výpočetní techniky a znamená tedy i vyšší náklady. Ač se na první pohled zdá, že právě pro správu budov má BIM největší význam, proniká do tohoto sektoru nejpomaleji a často se v praxi diskutuje o jeho skutečném přínosu. Nicméně je zřejmé, že pomalými krůčky přibývá budov, ve kterých se třeba jen v menší míře BIM model při správě využívá.

U všech nových věcí je důležité sdílení zkušeností. V rámci některých odborných skupin probíhá poměrně intenzivní vyměňování zkušeností a znalostí se zahraničními subjekty, od kterých často čerpáme inspiraci. Členové českých firem a organizací se účastní setkání Evropského výboru pro normalizaci. Národní organizace zahajuje spolupráci s několika evropskými zeměmi na tvorbě klasifikačního systému. V rámci soukromého sektoru se konají prakticky zaměřená setkání a sdílejí se zkušenosti se zahraničními firmami. Přestože je naše odborná veřejnost stále názorově rozdělena, intenzivní rozvoj BIMu a velké množství BIM projektů v České republice jsou dobrým znamením. I přesto, že očekávaný milník v roce 2022 je ještě před námi, přibývá projektů, kdy se s metodou BIM úspěšně seznamují i veřejní zadavatelé. Právě reálné praktické zkušenosti a znalosti přesahující hranice našeho státu a občas i bolestivé slepé uličky jsou zásadní pro tvorbu smysluplného právního rámce a společných standardů, jež zákonitě musí vzniknout. BIM je rovněž velkou výzvou pro tržní prostředí. Je předmětem zájmu velkého počtu samostatných stavebních oborů, softwarových vývojářů, výrobců materiálů a technologií a v neposlední řadě konzultantských společností. České stavebnictví je na počátku velké změny. Příprava nového stavebního zákona, digitalizace povolování staveb a celková iniciativa digitalizace stavebnictví svým způsobem více či méně také promlouvají do příprav standardizace používání BIM metody. Poměrně jasně se ukazuje, že tvorba právních předpisů a nastavení společných standardů pro BIM je z mnoha zmíněných pohledů daleko větším oříškem, než se mohlo na začátku vůbec zdát.

Není pochyb, že metoda BIM je výborným a v budoucnu nezbytným prostředkem jednoznačně přinášejícím vyšší kvalitu stavebních projektů a logické pokračování vývoje stavebnictví, stejně tak jako masivní rozvoj automatizace v rámci Průmyslu 4.0. Ve firmě OBERMEYER HELIK A a.s. rádi používáme  heslo „BIM  nás baví“.  Ve všech případech by měl BIM zůstat nástrojem, který nám pomáhá a zjednodušuje cestu, jak dosáhnout vyšších kvalit a vyšší produktivity ve všech fázích životního cyklu budovy. Vlivem nesprávně zvolených pravidel a standardů se však může stát kontraproduktivním a svazujícím nástrojem. S přibývajícími zkušenostmi celé odborné stavební veřejnosti lze věřit, že příprava standardů po dosavadní cestě trnitým lesem vstoupí na rovnou a bezpečnou cestu.

Rekonstrukce objektu Pedagogické fakulty Univerzity Karlovy v Praze

Projekt rekonstrukce historické budovy Pedagogické fakulty Univerzity Karlovy v Praze v ulici Magdalény Rettigové je ukázkovým příkladem digitalizace stávající budovy a tvorby BIM modelu. Je to jeden z pilotních projektů Univerzity Karlovy, na kterém se využívá metoda BIM.

Zároveň se připravuje jeho zařazení mezi pilotní projekty realizované pod záštitou národní agentury ČAS. Rekonstrukce bude financována z dotačního programu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v předpokládané výši 300 mil. Kč vč. DPH. Stavební práce budou zahájeny v roce 2022. Jedná se o poměrně rozsáhlý stavební projekt. Podlažní plocha přesahuje 11 500 m2. OBERMEYER HELIKA a.s. je v rámci této akce hlavním projektantem. Zajišťuje rovněž průzkumné práce, inženýrskou činnost k povolení stavby a následně autorský dozor při provádění stavby. V době psaní tohoto článku probíhají práce na projektové dokumentaci pro sloučené územní a stavební řízení. Aby bylo zajištěno pokračování výuky na všech šestnácti dotčených katedrách Pedagogické fakulty UK v Praze, budou stavební práce plánovány především na letní období, ve kterém je budova uzavřena, a to po dobu tří až čtyř let. Postupně tak dojde k modernizaci celé budovy včetně interiérů, k přístavbě nového výtahu, výměně veškerých trubních i kabelových rozvodů, k instalaci chlazení, topného systému a dalších moderních technologií. V neposlední řadě bude citlivě obnovena zdobná historická fasáda včetně její barevnosti a okna budou vyměněna za historické repliky.

Nyní odhlédneme od velkého množství prací nezbytných pro zahájení projektu, které spočívají v jednání se státními orgány, v průzkumných pracích, v prověřování stávajícího stavu z hledisek různých profesí, stanovení koncepcí zadání, podrobných  jednání s katedrami a středisky fakulty atd. Zaměříme se na tu malou část projektu, kterou je právě digitalizace stávajícího stavu budovy a tvorba BIM modelu.

Digitalizace budovy

Práce na digitalizaci budovy byly zahájeny podrobným 3D skenováním celé budovy, a to včetně fasády (obr. 4), všech interiérových prostor a dvorů. Oproti zaměření budovy klasickým geodetickým způsobem má 3D skenování jednoznačné výhody. Je to rychlost, přesnost a minimální narušení provozu budovy. Pro naskenování místnosti je zapotřebí řádově pár jednotek minut a výsledek dosahuje vysoké přesnosti. Skenování střech a vyšších míst fasády probíhá s využitím dronu, k jehož letu je třeba zajistit speciální povolení. Nedávno jsme se setkali s dotazem, zda 3D skenování vidí i to, co je skryto v konstrukcích. I když bychom si to opravdu velmi přáli, budeme si na to muset ještě nějakou dobu počkat a zatím nadále využívat standardní destruktivní průzkumné práce. Aby podklady pro tvorbu modelu byly co nejvíce a pohodlně využitelné, skenovalo se v RGB barvách. Výstupem jsou dva typy barevných mra- čen bodů. První typ je tzv. zředěný, se záměrně sníženým rozlišením. Využíváme jej pro připojení do projektového softwaru, v němž se na základě mračna tvoří model budovy (obr. 4). Druhý typ je nezředěný, tedy v plném rozlišení, a používáme jej pro průběžnou kontrolní činnost v rámci modelování (obr. 5, 6). Mračna bodů jsou přirozeně georeferencovaná, jsou umístěna v souřadnicích JTSK (Jednotná trigonometrická  síť katastrální) s danou nadmořskou výškou.

Významnou činností na začátku projektu je sestavení kompletních požadavků na celou digitalizaci, respektive na BIM model. V rámci projektu byl po konzultacích s fakultou, rektorátem Univerzity Karlovy v Praze a zástupcem agentury ČAS sestaven seznam bodů, které pojmenovávají cíle využití metody BIM. Tyto cíle jsou sestaveny pro všechny nastávající fáze projektu. Jedná se o tvorbu modelu a dokumentace potřebné pro povolení a provedení stavby, výběr zhotovitele, stanovení možností využití při výstavbě a sestavení modelu skutečného provedení stavby. Nezapomínáme ani na využití modelu při následné správě budovy, využití v návaznosti na stávající pasportizační systémy budov Univerzity Karlovy v Praze a předpokládáme i další cíle, jejichž možnost naplnění bude záviset na rozvoji trhu v následujících letech. Zmíněné cíle související s popisem využití modelu, specifikacemi podrobnosti modelů, BIM nástrojů, s údaji o projektu, týmu a harmonogramu a dalšími souvislostmi jsou sepsány do souhrnného dokumentu, který v ČR po inspiraci ze zahraničí nazýváme EIR (Employer’s Information Requirement). Ke specifikaci podrobných požadavků (nástroje, datová struktura, klasifikace, způsob modelování…) důležitých pro zpracování modelu v konkrétní fázi bude zpracován tzv. prováděcí plán modelu, jejž nazýváme BEP (BIM Execution Plan). Na internetu lze nalézt několik různých vzorových dokumentů EIR a BEP, které však jsou často příliš složité a zbytečně komplikované. Z toho důvodu ve firmě používáme potřebné dokumenty z vlastní dílny, přičemž se držíme principu stanovit nezbytná pravidla jednoznačně a jednoduše.

Z hlediska zvolených podrobností modelů je možno principiálně říci, že finální BIM model v přípravné fázi stavby bude hotov v momentě dokončení dokumentace pro provádění stavby. Vzhledem k dohodnutému plánu projektu, kdy je prioritní termín dopracování stavební dokumentace do úrovně pro provádění stavby a sestavení oceněného výkazu výměr, bude projektová dokumentace pro stavební a územní řízení generována  z rozpracovaného modelu. To s sebou samozřejmě nese i určité nevýhody v nutnosti oddělení modelu v momentě podání žádosti o povolení stavby. Nicméně stavební projekty je třeba plánovat logicky podle potřeb souvisejících s financováním a termínovým plánem i za cenu některých méně komfortních dopadů. Finální model skutečného provedení stavby, připravený pro využití správou budovy a k implementaci do pasportizačního systému Univerzity Karlovy v Praze, bude hotov v momentě po dokončení stavby. Součástí modelu v obou fázích budou všechny obvyklé profese (trubní a kabelové) zpracované do úrovně koncových prvků. Pro projekt je zvolen prakticky ověřený a jednoduchý systém klasifikace prvků. Datová struktura bude obsahovat informace běžně potřebné pro jednotlivé fáze života budovy a dále informace potřebné pro systém pasportizace budov Univerzity Karlovy. Pro případ potřeby bude model možné kdykoliv v budoucnu rozšířit např. o jiný klasifikační systém, nebo o dodatečná data prvků, pokud si to praxe vyžádá.

Přes nesporné přínosy a výhody metody BIM je vhodné často opakovat, že BIM je pouze prostředkem. V žádném případě nenahradí dobré vedení stavebního projektu, osobní účast na stavbě, plánovaní prací, technické znalosti, praktické zkušenosti nebo zdravé mezilidské vztahy. Všechny tyto aspekty jsou a budou pro úspěšný průběh projektu a bezpečnost navržené stavby stále důležitější než volba projektové metody.