BIM-проверка соответствия

Как перенести расчеты пожарного риска в информационную модель

Чтобы получить расчетную величину пожарного риска, необходимо выполнить моделирование развития пожара и эвакуации по нескольким сценариям. Те, в свою очередь, должны учитывать особенности конкретного объекта. В эпоху цифровизации дополнительной задачей для специалистов станет перенос расчетов в информационную модель здания (BIM). Расчеты выполняются в специализированных компьютерных программах и пока еще не интегрированы в BIM-программные продукты.

Снижение издержек

Обеспечение пожарной безопасности всегда связано с затратами, причем это затраты не только на проектирование, они охватывают и период эксплуатации. Поэтому всегда на чашах весов находятся качество и стоимость решения.

Одним из результатов применения риск-ориентированного подхода (при ответственном и профессиональном его использовании – это важно!) в обеспечении пожарной безопасности объектов защиты является снижение стоимости получаемого решения при выполнении минимально необходимых требований, как того требует ст.7 184-ФЗ «О техническом регулировании».

В наибольшей степени этот эффект достигается за счет возможности отступлений в проекте (объекте) от требований нормативных документов (Сводов правил) по пожарной безопасности. Подтверждение пожаробезопасности решения производится путем расчета величины пожарного риска, пороговые значения которой установлены в 123-ФЗ.

BIM как средство экономии

При выполнении расчетов наиболее трудоемким этапом является построение трехмерной модели объекта, которая затем используется для создания расчетных областей для моделирования эвакуации и развития пожара.

Для уже существующих зданий или в случае проектирования в традиционных CAD-программах, которые на выходе дают поэтажные чертежи, при расчете пожарных рисков в большинстве своем приходится «поднимать» трехмерную модель вручную по планам средствами построителей программ. И cамым трудоемким является именно этап создания 3D-модели объекта.

 На Рисунке 1 представлена диаграмма с распределением доли ручного труда, приходящегося на разные этапы работы.

Относительное распределение ручного труда между этапами работ при выполнении расчета по моделированию развития пожара и эвакуации для одного (первого) сценария при использовании внутреннего построителя расчетной программы

Более оптимистично обстоят дела, если проектирование ведется в BIM-ориентированной программе. Продуктом такого проектирования являются не просто графические объекты (чертежи), а трехмерная информационная модель («цифровой двойник») здания, которая в цифровом виде содержит всю информацию, необходимую для выполнения расчетов по моделированию развития пожара и эвакуации, далее ‑ пожарного риска. Такая модель включает в себя структурированное представление объемно-планировочного решения, расположение инженерных элементов системы противопожарной защиты.

Трудности перевода в BIM

Увы, но сегодня непосредственно в программе для BIM-проектирования выполнить расчет не представляется возможным, отсутствует соответствующая функция как встроенная. Можно использовать только сторонние расчетные программы. Наличие 3D-модели здания дает принципиальную возможность использовать эту информацию для создания расчетных областей, минуя этап построения модели в расчетной программе. А это значительно ускоряет этап подготовки данных для выполнения расчетов по моделированию эвакуации и развития пожара.

На Рисунке 2 представлена диаграмма с распределением доли ручного труда, приходящегося на разные этапы работы в случае импортирования BIM-модели здания в программу по расчету пожарного риска.

Относительное распределение ручного труда между этапами работ при выполнении расчета по моделированию развития пожара и эвакуации для одного (первого) сценария при использовании BIM-модели здания.

Для целей моделирования развития пожара и эвакуации требуется только определенная информация о здании, сохраненная в BIM-модели. Необходимы основные объемы и связи между ними, вертикальные связи между этажами, места размещения и размеры дымовых клапанов, противопожарных штор.

Правильно созданная BIM-модель здания содержит информацию о здании уже в нужном структурированном виде, т.е. здание состоит из лестниц и этажей, этажи из помещений, помещения из стен его образующих. Эту же структуру информации о здании имеет расчетная программа, Рисунок 3.

Рис. 3. Схематично показан способ импорта через плагин во «Внешних инструментах» модели из программы «Revit» (слева) в программу «Сигма ПБ» (справа) и сохранение структуры представления информации о здании.

Для передачи цифровой информации из BIM-программ проектирования в расчетные создаются специальные программы-конверторы, которые фильтруют, извлекают только нужную информацию для проведения расчета и представляют ее в формате, понятном расчетной программе. Так на Рисунке 3 представлена модель здания, выполненная в программе «Revit» и модель того же здания, импортированная в расчетную программу «Сигма ПБ».

Каждая из BIM-прог рамм для проектирования отличается своей спецификой, и, порой, разные разделы проекта выполняются в разных программах. Для передачи информации в этом случае используется открытый общеобменный формат «.ifc». Поэтому при создании конверторов видится целесообразным именно ориентирование на этот формат, как на универсальный.

Расчет пожарного риска и BIM-модель объекта  

Калькуляция материалов и их стоимость может происходить в BIM онлайн, в процессе появления модели здания. Любое изменение в смежных разделах проекта автоматизировано проверяется на коллизии, и происходит пересчет элементов смежных разделов при необходимости/возможности.

Совместный анализ результатов моделирования развития пожара и эвакуации показывает слабые стороны проектируемого объекта в части пожарной безопасности – участки, на которых требования по обеспечению безопасных условий эвакуации не выполнены, то есть люди могут подвергнуться воздействию опасных факторов пожара, превышающих критические значения, как, например, представлено на Рисунке 4.

Планировка второго этажа, куда ведут люки с запанной трибуны чащи ледовой арены на 3000 зрителей, такова, что относительно буфета в центральной части  (в нем был принят очаг пожара) самый правый выход с западной трибуны отгорожен дверью (показана на рисунке), а самый левый – нет. В связи с этим, при возникновении пожара в буфете для зрителей правой части западной трибуны безопасные условия эвакуации обеспечены, а для левой – нет. Это и продемонстрировано на Рисунке 4: зрители левой части, выходя из чаши через доступный на начало пожара люк в холл 2-го этажа, через некоторое время от начала пожара попадают в область, где задымление превышает критические значения.

Рис. 4. Совместная визуализация эвакуации и задымления в здании ледовой арены на 3000 зрителей на 160 секунде от начала пожара.

Решения выявленной проблемы на этапе расчета пожарного риска могут быть разными, но в первую очередь трансформации подвергается объемно-планировочное решение – добавление/перенос выходов, перегородок, дымовых карманов, увеличение объемов за счет расширения путей эвакуации и/или увеличения высоты потолков, добавление новых лестниц и т.п. Когда проверенное в расчетной программе решение вносится в BIM-модель, автоматически происходит пересчет стоимости и проверка на коллизии с другими разделами. Тем самым решению дается оценка в стоимостном выражении и качественное согласование во всем проектом.

Таким образом, все полученные в результате расчета пожарного риска варианты корректировки первоначального решения могут быть сравнены между собой на единой основе, выраженной в стоимости.

Заключение. Современные технологии не только дают новые возможности, но для успешного их применения требуют ответственного отношения и настойчивого освоения этих возможностей. Связка «BIM-модель здания – расчет пожарных рисков» имеет большой потенциал в ускорении этапа проверки соответствия проекта требованиям пожарной безопасности, нахождению оптимального решения по цене и качеству.