„ОТ 3D МОДЕЛ КЪМ РЕАЛНОСТТА“

Инж. Хрисимир Христов е завършил „Висш Институт по Архитектура и Строителство“ – гр. София със специалност „ПГС – конструкции“ през 1986 г. Непосредствено след това е специализирал „Приложна математика и информатика“ в „Технически университет“ – гр. София. Работил е в секция „Автоматизация на инженерния труд“ в „Научно-Изследователски Строителен Институт“ – София. От 1997 г. е управител на собствена проектантска фирма „Суперстат-2000“ ЕООД. Занимава се с проектиране на строителни конструкции, мониторинг, създаване на високоточни екзекутивни 3D модели на сгради, приложения на Метод на крайните елементи (FEM) и разработване на софтуер за автоматизиране на проектирането на програмен език Visual С++ (MFC). 

• Какъв е Вашият опит във фасадния инженеринг?

Преди дванадесет години получихме геодезическо 3D заснемане  на театъра в Стара Загора, направено с тотална станция. Проверка на разстоянията с ролетка показа разлики от 20-30мм между едни и същи разстояния в модела и в действителната конструкция. Получи се парадокс: уред, който измерва 3D координати с точност от 1-3мм дава краен резултат с точност 20-30мм, поради невъзможност за поставяне на отражателната призма на желаното място. За повишаване на точността в 3D заснеманията, приложихме алтернативен подход, при който вместо директно измерване на търсената точка, координатите й се получават чрез интерполация между други две измерени точки, намиращи се на фиксирани разстояния от дадената. Измерването на две фиксирани точки дава допълнителна възможност за контрола.

Използвахме високоточна опорна мрежа с фиксирани двойни марки, като по този начин изключихме влиянието на човешкия фактор при държане на щок върху опорна точка. Измерването на координатите на опорните точки извършихме с посочения уред и специализиран софтуер, изключващ влиянието на наклона на отражателната призма. Поради възможност за точно посочване на търсената точка, този подход позволява постигане на точност съизмерима с точността на тоталната станция – от 1 до 3мм.

С този метод в последните дванадесет години бяха създадени високоточни 3D екзекутивни модели за нуждата на фасадния инженеринг на конструкциите на Mall of Sofia,  Мол Парадайс Център, Мол Габрово, D-Bank, Alpha Bank, Asset Bank, части от Ринг Мол, Милениум център, Litex Tower, Sopharma Towers и др.

• Елипс Център, известен още като „Наклонената кула“, е сграда, която впечатлява със своята уникална конструкция. Как точно вие поехте ангажимента да проектирате и изготвите монтажни схеми на толкова сложна фасада?

Архитектурата на Елипс център е проектирана от архитектурно бюро “LP Group”, а конструкцията от проф. д-р инж. Йордан Милев. Проектът за фасадата е разработен от „Прециз АЛ Енерджи“.

Възможността за участие в проектирането и изпълнението на уникална сграда като Елипс Център е рядък шанс и професионално предизвикателство за всеки проектант.

Анализирайки опита ни от успешно създадените до момента високоточни 3D екзекутивни модели на конструкциите, преценихме, че вече имаме необходимата теоретична подготовка и опит, за да се справим успешно и с тази твърде сложна задача. Съставихме предложение към фирма „Прециз Ал Енерджи“ за изпълнение в два етапа. Първият етап включваше измервания за съставяне на 3D екзекутив на изпълнената стоманобетонна конструкция, а вторият – проект за монтажни схеми и рефериране на фасадните модули. Впоследствие решението, което представихме, беше оценено като разумно и прието без забележки.

• Кои бяха най-големите предизвикателства в проект с толкова комплексна конструкция?

Първото предизвикателство може да наречем „математическо“.

То е следствие от избраната сложна архитектурно-конструктивна форма, представляваща наклонен на елиптичен цилиндър. Получената цилиндрична повърхнина е апроксимирана с 1100 триъгълни фасадни модула. Всеки един от тези 1100 триъгълника лежи в своя локална равнина, която математически се определя от 3D точка, лежаща в равнината и нормалния вектор на тази равнина. Безспорно трасирането на модулите от такава фасада представлява значителна трудност спрямо стандартните равнинни фасади. Визуална особеност при така генерираната фасада е, че в зависимост от местоположението на наблюдателя, точков източник на светлина се отразява само от един триъгълник. Получава се така наречения тип „диамантен ефект“.

Второто предизвикателство, всъщност най-голямото, бихме могли да наречем „от 3D модел към реалността“.

То е характерно за всички параметрични сгради – сложните 3D компютърни форми да се „пренесат“ на точните местоположения върху реалната конструкция с максимални отклонения до 4mm.

На база на опита ни, категорично отхвърлихме възможността за директно 3D трасиране с тотална станция на модулите по време на монтаж като изключително трудоемък и практически неприложим, поради липса на видимост от платформи на монтажниците и подаващия фасадните модули кран. Потърсихме начин, по който тази сложна геометрична форма да бъде трасирана относително бързо и лесно от монтажниците без използване на геодезически уреди.

• Как се справихте с тази ситуация?

Поставихме в мислената пресечна точка на равнините на всеки шест триъгълника метален анкер М8, който определи една фиктивна нормала в точката на пресичане на съседните триъгълници. Разработихме специализиран софтуер, който изчислява  пресечниците на проектните равнини с фиктивните нормали и определя отклоненията на фиктивната нормала спрямо проектната нормала на всеки един триъгълник.

За контрол се използваха получените разстояния между реперите, които се проверяваха от монтажниците преди започване на монтаж на носещите конзоли.  По софтуерен път намерихме дължините на пресечниците в трите края на всеки модул. Свързването на  трите нормали с корда реално представлява равнината, в която монтажникът трябва да постави съответният триъгълен модул. За целта софтуерно генерирахме 1100 чертежа – монтажни схеми за всеки един триъгълник в DXF формат. Целта от офертата ни беше постигната.

В резултат, монтажът на тази твърде сложна по форма фасада се извърши от монтажници, разполагащи само с ролетки и либели.

• Колко време ви отне да изготвите проекта и какъв софтуер използвахте?

Проектът за монтажни схеми на конзолите и модулите беше изготвян поетапно във времето по етажи, в зависимост от възможностите за достъп за измерване на нормалите – приблизително 30 дни.

Софтуерът за генериране на 3D геометрията и софтуерът за намиране на пресечници на 3D нормалите с равнините на триъгълниците беше специално разработен за обекта за две седмици, а софтуерът за високоточните измервания е създаден от фирмата за предишни обекти.

Кое е по-специфичното при изпълнението на фасадата?

Може би по-лесно е да се отговори на въпроса „кое не е специфично при тази фасада“, но ще изброим накратко забелязаните от нас специфичните особености:

• поради сложната геометрична форма на сградата, за съставяне на прецизен 3D модел бяха измерени над 6500 точки върху бетона и нормалите на равнините
• невъзможност за използване на стандартните уреди за рефериране на равнинни фасади – либели, лазерни нивелири, стоманени корди;
• невъзможност за изграждане на стандартно строително скеле, поради наклона на сградата. Монтаж на модули се извърши само от вишки и платформи;
• труден достъп при подаване на модули с кран, поради отрицателният наклон на северната част.
• специално разработена фасадна система, осигуряваща по една степен на свобода във всяка конзола

• Споделете вашето виждане относно фасадния инженеринг в България. С какво вие допринасяте за неговото развитие?

От участието ни в над 30 успешно завършени обекта, може да направим извода, че готовата стоманобетонна конструкция се изпълнява в България с отклонения от проектното вертикално положение в диапазона от 30-50мм.

Тези стойности правят невъзможно проектирането на фасади без извършване на предварително високоточно 3D екзекутивно заснемане на съществуващата конструкция.

Считаме, че отклоненията от проекта се дължат както на неточности при трасирането на осите на сградите, така и на неточности при изпълнение на кофражните работи. Този факт може да бъде анализиран и  частично компенсиран в следващите етажи, ако след декофриране на конструкцията на даден етаж се направи повторно геодезическо заснемане на осите и на изпълнената етажна конструкция.

Това заснемане може да се използва и за нуждите на фасадния инженеринг, при което проектирането на фасадата може да се извършва паралелно със строителството на сградата.