BIM a jeho implementace v oblasti požárního rizika

1. Úvod

Technologický pokrok v oblasti technické koordinace a simulace poskytuje nové metodiky ve výstavbě (BIM, Informační model budovy), jimiž dojde ke zlepšení procesu bezpečnosti, jakosti a v neposlední řadě účinnosti. Ve vyspělých zemích, které mají vysokou úroveň technologického rozvoje, jsou tyto metody již zavedeny a mají pevnou oporu mezi uživateli, ale i v legislativě.

Obr. 1: Metoda BIM je postavena na kvalitních základech, které nám vybudovaly předchozí technologie stavění [1]

Informační model budovy (BIM) jako proces je znám již od sedmdesátých let. Během této doby se vyvinul v nástroj, který umožňuje snižovat náklady na výstavbu a urychlovat stavební projekty. BIM je rovněž dobrým nástrojem k eliminaci chyb, avšak pouze za předpokladu, že všichni členové účastnící se procesu mají zájem se vzniklých chyb vyvarovat. BIM lze chápat jako nástroj, který nám umožní dopodrobna rozebrat virtuální stavbu, můžeme pomocí něj lépe pochopit celý projekt, ale nedokáže za nás rozhodovat. Při správném používání BIM můžeme snížit dobu výstavby, náklady i nároky (obr. 2 a 7).

2. BIM – proces

V dnešní době je BIM vnímán pouze jako software (především díky reklamním kampaním softwarových firem). Avšak BIM je potřeba vnímat nikoliv pouze jako software, nýbrž jako integrovaný proces. Na druhou stranu uplatnění myšlenky principu informačního modelu budovy ve stavební praxi by nikdy nezaznamenalo takový progres, nebýt inovací v oblasti informačních technologií, tedy software ani hardware nevyjímaje.

Obr. 2: Efektivita BIM při porozumění projektu [6]

Za Informační model budovy (BIM) bývá mnohdy mylně považován samotný 3D model budovy. Je potřeba si ale uvědomit, že BIM je ve své podstatě balíček dat, který v sobě může zahrnovat veškeré informace využitelné během celého životního cyklu budovy, od návrhu, výstavby, správy budovy, rekonstrukce až po její demolici. 3D model je pouze jedním z X mnoha možných způsobů interpretace těchto informací. Pro projektanta je 3D model bezpochyby užitečnou funkcí, ale další účastníky stavebního procesu mohou zajímat jinak interpretované informace (obr. 2). Například investora bude krom vzhledu objektu zajímat také harmonogram výstavby, celkové náklady na stavbu, čerpání prostředků během výstavby. Statik si zase vytáhne data potřebná k statickému výpočtu.

Důležité je též zmínit skutečnost, že do této informační databáze přispívají, každý svým dílem, všichni účastníci stavebního procesu. Metoda BIM je postavena na spolupráci jednotlivých stavebních procesů. Pokud by jeden z článků těchto procesů odmítl sdílet jím vytvořené informace, pak tato metoda fungovat nebude.

3. Myslet BIM

Přechod na BIM (building information modeling) bude klást nové požadavky na znalosti všech účastníků stavebního procesu během celého životního cyklu staveb.

Pokud budeme uvažovat o přechodu na BIM, musíme si uvědomit, že se nejedná pouze o nainstalování nového SW, ale o kompletní změnu myšlení a systému práce, myšleno v pracovních postupech a návycích, jež v podstatě vedou k nové metodice práce (obr. 4). Tento přechod je často přirovnáván k přechodu od rýsovacích prken k projektování prostřednictvím počítačů (CAD) (obr. 3).

Obr. 3: Proces přijetí nového způsobu práce v UK/USA. BIM zde byl přijat dvakrát rychleji než CAD ve své době. [1]

Obr. 4: Procesní změny CAD vs. BIM [1]

Obr. 5: Ukázka změny přemýšlení nad jednoduchými úkoly v BIM oproti CAD

Dlouhodobě stagnující produktivita práce ve výstavbě nutí jednotlivé partnery výstavby prosazovat změny i v tak konzervativním oboru jako je stavebnictví (ostatní obory lidské činnosti totiž uměly mnohem efektivněji využít automatizačních technologií než obory spjaté s výstavbou).

Práce spojené s předáváním podkladů z jedné fáze do druhé mají velké nároky na podíl lidské (manuální) pracovní síly, a to především kvůli nutným transformacím dat.

BIM je právě ten nástroj, který se snaží sjednotit všechny nadbytečné přesuny dat (tisk, přenášení dokumentů atd.), zjednodušit a implementovat na jedno místo. Mezi účastníky se pak vyměňuje právě jenom BIM model (obr. 6).

Dalšími vlastnostmi BIMu je rozšíření modelu do výrobní fáze včetně zadání, vizualizace výroby (mimostaveništní), transportu a ukládání, včetně všech popisných dat zahrnujících historii materiálů, jejich fyzikálních, technických a ekonomických vlastností, prvků, prací, renovací, jejich nákladů a časových a technologických nároků. Získáváme podklady pro jejich analýzy z různých pohledů (např. nákladové, časové, schopnosti recyklace nebo zdravotní nezávadnosti). Všechny tyto možnosti nám velice usnadní a zefektivní práci, z čehož plyne i následné zlevnění výroby (obr. 7).

Obr. 6: Optimální způsob práce v BIM modelu – na jednom modelu pracují všichni v reálném čase. [1]

Obr. 7: Porovnání časové náročnosti práce v CAD vs. BIM [5]

4. Implementace posouzení požárního rizika do BIM

Zde popisuji postupy, kterými se značně zjednoduší práce zpracovatele požárně bezpečnostního řešení. Samotné požární riziko jako takové bude muset i nadále posuzovat osoba k tomu způsobilá. Jak již bylo zmíněno, BIM je pouze nástroj nikoliv SW, který vyhodnocuje výsledky, implementace je testována na standardním projekčním SW (ArchiCAD), ovšem podobné užití je z principiálního hlediska možno užít ve všech projekčních BIM Software. [2]

Při zpracování požárně bezpečnostního řešení pomocí BIM postupu je důležité věnovat větší část času již v samotném návrhu budovy, kdy budovu navrhujeme dle požadavků normy [4].

Rozdělení objektů do požárních úseků

Požární úsek je prostor stavebního objektu, ohraničený od ostatních částí tohoto objektu, popř. od sousedních objektů, požárně dělícími konstrukcemi. K požárně dělícím konstrukcím se řadí nosné i nenosné požární stěny, požární stropy a uzávěry otvorů [3].

Požární úsek v BIM je funkční zónová oblast, kterou ohraničíme přepokládanou jednotku, tato oblast nám následně ověří, jestli všechny přiléhající konstrukce mohou být požárně dělící. Dále zda jsou dodrženy mezní rozměry a plocha požárního úseku a nepokrývá-li oblast prostory dvou různých uživatelů.

Návrh požárně bezpečnostních zařízení a opatření

Požárně bezpečnostním zařízením a opatřením jsou myšleny tyto prvky:

• EPS – elektrická požární signalizace
• H – možnost zásahu hasičských jednotek
• SHZ – samočinné hasicí zařízení
• ZOKT – zařízení pro odvod kouře a tepla

Bezpečnostní zařízení je obsaženo fyzicky jako prvek inteligentního modelu budovy, včetně jeho účinnosti dle norem.

Stanovení požárního rizika (p_v [kg.m⁻²])

Do výpočtového vzorce požárního rizika je zahrnuto mnoho faktorů (součinitelů), které se nám generují automaticky, díky informacím vloženým do modelu v předchozích krocích.

Stanovení požárního rizika je také plně automatické.

Ověření velikosti požárních úseků

Omezování velikosti požárních úseků je diktováno snahou optimalizovat výši investičních nákladů na požární zabezpečení stavby a pravděpodobných škod při požárech objektů, umožnit ohroženým osobám dostatečně rychlý a bezpečný únik a zpřístupnit požárem zachvácenou část budovy zasahujícím jednotkám [3].

Tento krok je při řešení pomocí BIM zajištěn už když rozdělujeme objekt na požární úseky. Kontrola probíhá automaticky na základě obecných požadavků, které jsou dány normou.

Stanovení požadavků a Určení skutečných technických vlastností stavebních konstrukcí a stavebních výrobků

Při hodnocení stavebních výrobků nebo hmot a stavebních konstrukcí je třeba rozlišovat jejich požárně technické vlastnosti [3].

Požadavky na tyto vlastnosti je třeba při aplikaci BIM stanovit v prvotní fázi návrhu projektu.

Návrh a posouzení únikových cest (nechráněných a chráněných)

Samotná úniková cesta je ve své podstatě úsek (část budovy), který lze v BIM nahradit inteligentní zónou, která sebou nese všechny informace ohledně typu cesty, počtu evakuovaných osob, druzích prostorů propojovaných, ale i další potřebné informace k posouzení vhodnosti jednotlivých cest.

Samozřejmostí je vykreslení rizikových míst.

Posouzení odstupů

Pokud v objektu z nejrůznějších příčin a přes veškerá provedená preventivní opatření dojde k požáru, hrozí reálné nebezpečí jeho rozšíření na sousední zástavbu. Proto je tedy jedním ze stěžejních úkolů při zajišťování požární bezpečnosti staveb zamezení přenosu požáru na další objekty [3].

V BIM je toho zajištěno přidáním informace o požárně nebezpečném prostoru každému parametrickému prvku vnějšího pláště. Tato informace je v grafické formě a nejlépe je znázorněna ve 3D zobrazení, kde je detailně vidět, jestli se v této zóně nachází případná další budova, popřípadě v jak velké části je zasažena.

Posouzení technických zařízení

Technická zařízení budov jsou nezbytnou součástí objektů. V rámci posuzování požární bezpečnosti se ověřuje, zda mohou přispět ke vzniku a šíření požáru (???) [3].

V projektu vytvořeném komplexními BIM principy jsou již všechny rozvody technického zařízení znázorněny v reálné 3D poloze, vyhledání kontaktu tras s hranicí požárního úseku je jen pár minut a s tím souvisí i zajištění opatření zamezujícímu šíření skrze tyto prostupy, zpětná kontrola probíhá také automaticky.

V případě umístění komínů je samozřejmostí implementování do komínového prvku i ochranného pásmo (oblasti) bezpečné vzdálenosti, v porovnání kolizí prvku nám je snadno a rychle zjištěno jestli se v tomto pásmu nenachází prvky, které jsou nepřípustné.

Návrh zařízení pro protipožární zásah

K efektivnímu provedení protipožárního zásahu a zajištění bezpečnosti zasahujících složek Integrovaného záchranného systému je především nutno zajistit [3]

• Přístupové komunikace a nástupní plochy,
• Vnitřní a vnější zásahové cesty,
• Technická zařízení

BIM lze v těchto případech aplikovat především na ona technická zařízení, která jsou implementována do skutečného modelu jako funkční prvky stavby, obohacené o další nadstandardní parametry, které jsou potřebné pro efektivní posouzení stavby.

Vypracování požárně bezpečnostního řešení stavby

Toto řešení je v BIM generováno automaticky za předpokladu správnému zpracování předchozích kroků.

5. Závěr

V dnešní době se již na trhu nachází dostatek efektivních nástrojů pro naplnění principu práce metodou BIM. Avšak, jak bylo zdůrazněno v úvodu článku, BIM je především o chuti spolupracovat. O spolupráci všech účastníků stavebního procesu, o sdílení dat a informací v rámci konkrétního projektu. Nastavení této spolupráce nebude jednoduché, stejně tak nebude jednoduché přijetí nové metody BIM do zavedeného systému práce fungující projekční kanceláře. Jak však ukazují příklady z Finska, Švédska, Norska, Dánska, Holandska či Velké Británie, zase takový problém to není (obr. 3). Tím spíše, že v těchto zemích je BIM prosazován současně také na legislativní úrovni, a jeho používání je mnohdy již součástí zákona o zadávání veřejných zakázek, což nepochybně vede k jejich větší transparentnosti, po které se ostatně stále častěji volá i v našich zeměpisných šířkách.

Posuzování požárního rizika pomocí funkcí inteligentního modelu budovy (BIM) je možné, do budoucna to bude nejspíše nevyhnutelné. Při poctivém zpracování lze předejít spoustě chyb, které dnes běžně vznikají z nedokonalé informační hodnoty 2D výkresu a přenosu dat. Výsledné posouzení bude ale vždy náležet osobě náležitě způsobilé. BIM je pouze nástroj pro zjednodušení této práce.

Poděkování

Tento příspěvek vznikl v rámci projektu „Tvorba a internacionalizace špičkových vědeckých týmů a zvyšování jejich excelence na Fakultě stavební VŠB-TUO.“ reg. č. CZ.1.07/2.3.00 /20.0013. Projekt je spolufinancován Evropskou unií prostřednictvím ESF a SR ČR. A dále za finanční podpory grantu studentské grantové soutěže SGS interního čísla SP2013/183.

Literatura

• [1] DEUTSCH, Randy. BIM and integrated design: strategies for architectural practice. 1^st ed. Hoboken, N. J: Wiley, 2011. ISBN 04-705-7251-5.
• [2] PTÁČEK, Roman a Pavel POUR. BIM projektování v Archicadu. BIM design in Archicad Vyd. 1. Praha: Grada, 2012, 324 s. Průvodce (Grada). ISBN 978-80-247-4165-9
• [3] BRADÁČOVÁ, Isabela. Požární bezpečnost staveb: nevýrobní objekty. 2., aktualiz. vyd. V Ostravě: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2010, 228 s. Spektrum (Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství). ISBN 978-80-86111-77-3.
• [4] ČSN 73 0802. Požární bezpečnost staveb (PBS). Nevýrobní objekty: Fire protection of buildings – Non-industrial buildings. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, Květen 2009. AUTHOR, A. B. Publication title. 1^st ed. Praha : SNTL, 1995. 250 pp. ISBN 1-234-568-787.
• [5] www.graphisoft.cz
• [6] LOCKLEY, Stephen. Presentence v Brně, Czech Republic (2013)