Особенности реконструкции спортивных сооружений на стадии КМД

Реконструкция стадиона Динамо – одна из ярких строек последнего десятилетия. Это не только символический спортивный объект, но еще и уникальное инженерное сооружение. В этом материале мы проанализируем особенности проектирования металлоконструкций на стадии КМД в Tekla Structures, а также специфику производства и монтажа этих конструкций на основании информационной модели. Проект стал финалистом конкурса Tekla BIM Awards в категории "Объект спортивного назначения". 

Новый стадион объединил под одной крышей Большую спортивную арену (открытую) и Малую спортивную арену (крытую). Ввиду масштабов и сложности задач металлоконструкции изготавливались на нескольких предприятиях. Исполнением конструкторской документации занимались как сами заводы, так и субподрядные организации.

Челябинский завод металлоконструкций

Металлоконструкции для Малой спортивной арены, расположенной в исторической части стадиона Динамо, выполнил Челябинский завод металлоконструкций (ЧЗМК). Это один из крупнейших заводов в области изготовления стальных строительных и мостовых конструкций. Завод  изготавливал металлоконструкции для таких сооружений, как Конькобежный центр в Крылатском (Москва), Олимпийский стадион Фишт (Сочи) и Большая спортивная арена «Лужники».

О проекте

ЧЗМК создал модель крытой зоны, изготовил конструкции и поставил их на монтаж. Конструкции над футбольным полем изготовлялись по чертежам заказчика. Необходимо было сохранить исторический фасад и трибуны, как архитектурное наследие – задача для всех вовлеченных специалистов. Работа по проекту велась с 2015 по 2017 год.

Конструкторы – проектировщики ЧЗМК работали над проектом крытой части стадиона, подняв модель в Tekla Structures с нуля. Проектировщики КМД создали в Tekla Structures модель крытой зоны, а затем изготовили металлоконструкции для крытой части стадиона. Нарезку, сборку и монтаж конструкций также осуществлял ЧЗМК.  

Процесс моделирования шел снизу вверх: сначала конструкции в основании трибуны, потом – выше. Таким образом, когда рабочая группа начинала следующий ярус, предыдущий был уже готов. Tekla Structures позволяет просто копировать и вставлять элементы для каждой следующей модели. 

На разных этапах работы разработкой модели и подготовкой чертежей занимались от 3 до 15 человек. Для ускорения работы разные проектные группы параллельно работали над несколькими моделями в многопользовательском режиме. Согласованность внесения изменений и высокий уровень проработки информационной модели позволили избежать дальнейших ошибок при монтаже на строительной площадке.

Примеры специфических решений:

• в исторических трибунах вырубали колодцы для опор кровли
• установили 8 мегаколонн общей массой более 200 тонн, на которые опирается конструкция
• сохранили и обошли в металлоконструкциях проемы в зоне трибун
• разработали и собрали контурные фермы уникальной конструкции из металлического листа толщиной 100 мм 

Особенности применения Tekla Structures

ЧЗМК использовал стандартную среду Russia c собственными доработками. Поскольку стадион почти целиком собран из нетиповых конструкций, параметрическое моделирование практически не использовали, как и стандартные компоненты Tekla. 

На Tekla Structures опирались как моделировщики, чертежники, руководители группы, так и смежники. Для отражения прогресса использовалась цветовая дифференциация:  модели/элементы окрашиваются в разный цвет в зависимости от этапа работы.

Проекты металлоконструкций поступали на ЧЗМК в традиционном виде – на бумаге и в .PDF, а также в файлах .DWG. Из файлов .DWG конструкторы ЧЗМК смогли вычленить геодезическую сетку. Эту сетку использовали как проверочную для сравнения с уже построенной моделью в Tekla Structures.

Этапы работ на стороне ЧЗМК: моделирование, выгрузка чертежей, выгрузка данных для 1С как для технологического отдела, так и для производства (выписка нарядов, отслеживание за ходом работ по сборке и изготовлению, выгрузка деталей в формате NFC DNS для АСУ, в цех на резку и сверление, в цех для сварки и сборки). На этапе моделирования конструкторы учитывали раздел кромок под сварку, швы проваров, марки стали – это трудоемкий процесс.

Преимущества информационного моделирования в Tekla Structures

Согласование с проектировщиками КМ

"У проектировщиков КМ были решения, которые мы не всегда могли воплотить в жизнь по техническим причинам. Мы прорабатывали модель, проводили согласование с технологами, учитывали их замечания, дорабатывали, а потом с той же моделью ехали на встречу с проектировщиками. И здесь мы тоже не тратили время на предварительные переговоры, просто садились над моделью и все решали" – уточняет Виталий Сафаров. Любые отступлений от проекта КМ согласовывались с проектировщиками на основании проработанной вместе с технологами модели

К большому сожалению проектировщиков КМ, изначальный проект поставлялся в традиционном виде – в бумажном формате, в .PDF или .DWG. Если бы проектирование объекта с самого начала шло в Tekla Structures, это сэкономило бы много времени и ресурсов на этапе разработки и производства КМД.

Единственная ценность для завода в такой документации, это возможность использовать геодезическую сетку из DWG для сравнения и сверки со своим проектом. 

Технологический отдел

Поскольку большинство элементов нетиповые, у технологов было много вопросов по сборке. В модели были отражены геометрия деталей, расчетные размеры швов, количество болтов и порядок сборки. При внесении изменений достаточно было просто продемонстрировать модель, а не переделывать, как раньше, 2D-чертежи. 

Чертежи оснастки технологический отдел тоже готовил на основе проработанной модели конструкций.

Конструкторский отдел получал оперативную обратную связь от технологов на предмет отклонений при установке деталей. Отклонения отслеживали при помощи съемки лазерным трекером. 

Передача в цех

Сначала в цехах на станках ЧПУ проводилась резка и сверление, потом – сборка и сварка. Управляющие файлы для станков с ЧПУ получали из модели. Сборку вели с опорой на бумажные чертежи (выгрузка из модели) и ту же модель в 3D-PDF. 

Точность сборки сложных элементов проверяли с помощью лазерного трекера. Если трекер выдавал значимые отклонения, проектировщики загружали облако точек в модель и проверяли корректность сборки и примыкающие конструкции.

Монтажные работы

За монтажные работы также отвечал  ЧЗМК. Монтажники работали на основе модели Tekla BIMSight (ред. Trimble Connect). Это было необходимо из-за сложности конструкций, большого количества болтов и соединений. Сетевая работа и обновление модели после всех изменений позволили избежать коллизий при монтаже.

В модель Tekla Structures были заранее введены корректные модели и размеры болтов. Монтажные схемы выгружались из модели в формате .DWG. Это упрощало геодезическую съемку. В чертежах отправочных марок проставлялся центр тяжести конструкции для безопасного проведения погрузо-разгрузочных и монтажных работ.

Виталий Сафаров: "Конструкции были идеальными в рамках СП, с отклонениями не более 30 мм, – мы поставляли индивидуальные накладки. Монтаж производился от нижнего края к кровле". 

Взаимодействие с заказчиком

Проектировщики передавали заказчику выгрузки из модели – файлы в формате .IFC, визуализации и рабочие чертежи КМД. Прогресс и ход производства заказчик всегда мог оценивать с помощью цветовой дифференциации модели:  серый – в процессе моделирования, красный – моделирование закончено, зелёный – чертежи оформлены и готовы для передачи в следующее подразделение. 

ЧЗМК разработал связку между Tekla Structures и 1С. В 1С отражаются все этапы производственного цикла на заводе. Благодаря связке можно было прямо в модели видеть, на каком этапе производства находится элемент. Заказчику важна информация о том какие конструкции можно монтировать, а какие – находятся еще на производстве, а вовсе не тоннажность.  

Рабочая документация

Чертежи КМД, включая чертежи предварительных стыковок деталей, чертежи для карты замеров, ведомости деталей и отправочных элементов, монтажные схемы, чертежи деталей, план расположения элементов, чертежи технологов и другие делались с помощью информационной модели Tekla Structures. На этапе образмеривания элементов иногда требовалось привлекать большее число проектировщиков.

Опираясь на BIM-модель в Tekla Structures и доработке программного пакета с учетом потребностей завода процесс производства и монтажа стал более прозрачным и четким даже с таким сложным объектом. В будущем специалисты  ЧЗМК планируют изучить возможности Open API в Tekla Structures, и надеются, что их партнеры-проектировщики КМ тоже перейдут на информационное моделирование. 

О проекте в цифрах

• ~11 000 тонн масса конструкции
• ~460 тонн масса метизов
• ~55 000 сборочных элементов
• >170 000 деталей, из них более 50% – индивидуальные детали
• 14 основных проектов КМ и моделей + несколько вспомогательных (конструкции усиления)

Смотрите вебинар в записи