Театр Зюйдпляйн в Роттердаме: оптимальная акустика благодаря openBIM
При проектировании интерьера главного концертного зала Театра Зюйдпляйн (Theater Zuidplein) перед проектной командой стояла задача добиться оптимальных акустических характеристик и эффектной архитектуры с помощью параметрического дизайна. Главной целью было равномерное распределение звука, позволяющее каждому зрителю в полной мере насладиться представлением; спроектированные стены были призваны объединить артиста со своей аудиторией единым плавным движением, поэтому каждый элемент стены имел свою уникальную форму.
Из-за узких временных и финансовых рамок происходило наложение этапов проектирования, инжиниринга и производства, в силу чего вовлечённые в проект команды нуждались в эффективной, надёжной и одновременно простой и понятной цифровой коммуникации, сердцем которой стала концепция openBIM.
OpenBIM и программное обеспечение в проекте
Модели отраслевых базовых классов (IFC), используемые для коммуникации генерировались параметрически. Проектировщики разработали алгоритм, способный экспортировать производственные и технические чертежи наряду с IFC-моделями из единой BIM-модели в Rhino, таким образом обеспечивалась связь 2D- и 3D-чертежей. Каждая из 8 000 уникальных алюминиевых деталей имела индивидуальный номер, по которому её можно было найти внутри IFC-модели. Данный подход обеспечил ряд преимуществ на этапах проектирования, производства, монтажа, контроля качества и эксплуатации.
Используемые открытые форматы: IFC 2x3, BCF.
Программные продукты: Rhino 3D, Grasshopper, Solibri.
Подробное описание проекта
15 мая 2020 года средства массовой информации Роттердама рассказали о Театре Зюйдпляйн (Zuidplein Theater), для которого местная дизайнерская компания Studio RAP спроектировала стены, поставив во главу угла акустику зала. Алгоритмы позволили воссоздать океанскую зыбь, выложенную из тысяч треугольных панелей; найденное архитектурное решение обеспечило наилучшие акустические показатели, единым плавным движением соединяя исполнителя с аудиторией, а также позволило проектировщикам оставаться строго в рамках сроков и бюджета.
Интерьеры концертного зала мгновенно приковывают взгляд и не только благодаря своим красным тонам. Зрительный зал нового театра как будто оказался внутри красиво стилизованной скалы. Такого эффекта удалось достичь за счет огромной алюминиево-композитной мозаики, состоящей из 6 000 кусочков, каждый из которых получил свою уникальную форму.
Городское управление Роттердама поручило Studio RAP спроектировать интерьер главного концертного зала при ограниченных временных и финансовых ресурсах, и проектировщики приняли вызов. Местная компания как раз являлась пионером в сфере цифровизации строительства и реализовала проекты со всецело оцифрованными рабочими процессами. Именно такой инновационный подход с оцифровкой проектирования стен от начального до конечного этапа с применением собственных разработанных проектировщиками алгоритмов позволял выполнить проект в срок и не выходить за рамки бюджета.
Безупречный звук
Совместно с группой Arup проектировщики Studio RAP создавали бесконечные симуляции виртуального концертного зала, в результате чего ими был выбран наилучший вариант. С применением продвинутого программного обеспечения были произведены расчёты влияния определённых изгибов на отражение звуков голоса и мелодии, доносящихся со сцены. Впоследствии основные формы были преобразованы в более мелкие треугольные элементы, состыкованные между собой. Там, где требовались так называемые «чистые отражения», использовались плоские поверхности стен, а там, где необходимо было получить рассеянные отражения, треугольные элементы образовывали складчатую структуру поверхности. Результатом стало равномерное распределение звука по всему зрительному залу, позволяющее слушателям в полной мере насладиться шоу или концертом. Стены не только определяют звуковое пространство, но и преломляют цвет в театре, создавая тёплую и динамичную игру тонов.
Изготовление с применением цифровых технологий
На стадии производства проектировщики Studio RAP сотрудничали с компанией Aldowa, чтобы объединить преимущества компьютерного дизайна с инновационными методами цифрового производства. Все 6 000 элементов стены уникальной формы и 2 000 балок были произведены с помощью ЧПУ фрезеровки. Специально разработанные алгоритмы позволили автоматизировать инженерное проектирование, обеспечить тщательную детализацию и сократить затраты и перерасход материалов.
Театр Зюйдпляйн – новый театр на юге Роттердама заменил прежнее здание 1953 года постройки. Его проектированием занималась команда De Zwarte Hond.
Studio RAP – архитектурное бюро, расположенное в Роттердаме, Голландия. Оно проектирует искусственную среду благодаря алгоритмам, которыми можно управлять с компьютера с помощью роботизированных рук. Такой подход позволяет проектировать и реализовывать качественно лучшие проекты.
Подробное описание openBIM в проекте
Для эффективного обмена информацией проект опирался на стандарты openBIM. Главный заказчик отвечал за создание системы управления документами (Document management system, DNS), обновляемой на базе BIM-моделей для удобства всех сторон, вовлечённых в проект. Проектировщики использовали более простую версию голландского приложения BIM Basis ILS 1,0, его структура предлагает минимальный, но достаточный набор данных о материале, классификации, огнестойкости, а также правильную геометрию и расположение всех элементов объекта, не перегружая модели избыточной информацией.
Параметрические BIM
В силу того, что каждый элемент, разработанный для Театра Зюйдпляйн, был уникальным по форме, ориентации и расположению, «традиционный» BIM-подход оказался недостаточным, и команда проекта приняла решение создать 8 000 панелей и строительных элементов параметрически и также параметрически внести BIM-данные для каждой детали, включая производственные номера. Дополнительная информация, например, касающаяся отверстий для электрических и аудио-визуальных установок, добавлялась техническими консультантами на базе IFC-моделей. Сама IFC-модель экспортировалась одновременно с техническими и производственными чертежами каждого элемента. В результате IFC-модель получилась практичной как на стадии строительства, так и при эксплуатации. Если часть интерьера окажется повреждена или изменена, будет легко определить и заказать необходимые элементы, несмотря на сложность дизайна. Достаточно будет открыть IFC-модель в приложении для визуализации (например, Solbiri) и заказать необходимые детали у производителя. Этого удалось достичь благодаря использованию Grasshopper, программного инструмента для визуализации в Rhino. В своей работе Studio RAP делает ставку на объединение компьютерного проектирования и инновационного изготовления с применением цифровых технологий, на своем опыте компания убедилась в эффективности Rhino 3D (+Grasshopper) в такого рода проектах.
Коммуникация в спорных ситуациях и сообщения об ошибках
Благодаря использованию .bcf-файлов проектировщики Studio RAP могли сообщать главному заказчику о технических проблемах. Каждая ситуация в этом случае сопровождалась описанием и реферальным номером панелей, таким образом исключалась двусмысленность и любое недопонимание в отношении позиций. Данная чёткая коммуникация экономила время и исключала ошибки.
Результаты проекта и преимущества от использования openBIM
Команда проекта работала с уникальными формами: треугольные панели отличались друг от друга по форме, ориентации и размерам, в силу чего их было довольно сложно перенести в 2D-чертежи, непригодные для однозначной передачи точной формы стены. А формат IFC, напротив, является очевидным и наглядным, именно он обеспечил доступность и однозначное толкование всей строительной информации. Полный перевод коммуникации в 3D-среду, включая IFC-модели и BCF-формат, сделал общение по-настоящему эффективным: каждая панель получила уникальную форму и идентификационный номер, все сложности и проблемы передавались в BCF-формате с описанием и референсом, что исключало недопонимания.
Команда проекта работала с «нулевым допуском»: каждая панель точно подгонялась под соседние элементы. Благодаря 3D-моделям подрядчики получали точные замеры на строительной площадке, IFC-модели передавали точные координаты для U-образных профилей, которые крепились в различных точках на бетонной конструкции и служили опорой для остальных элементов.
В проекте использовались цифровые и параметрические 3D-модели, а значит, их можно было легко адаптировать и вносить изменения вплоть до самых поздних этапов проектирования. При изменении дизайна алгоритмический подход позволял мгновенно изменять BIM-модели, производственные чертежи и данные. Применение концепции openBIM обеспечило соблюдение сроков и бюджетных рамок, кардинально сокращая вероятность возникновения серьёзных ошибок в процессе проектирования и строительства: вся информация доступна всем вовлечённым в проект командам, а значит, проблемы решаются на ранних этапах проектирования, а проект остается гибким и адаптивным на протяжении всего процесса.
Проект моделировался параметрически на протяжении всех этапов проектирования и строительства. Не все детали интерьера были отрисованы вручную, поскольку специально разработанные алгоритмы позволили расположить треугольные элементы. С их помощью также назначалась информация, необходимая для openBIM, благодаря чему все поля данных автоматически обновлялись при экспорте IFC-модели. Такой параметрический подход к информационному моделированию позволяет выполнять комплексные проекты с применением сложных форм в сжатые сроки, поскольку командам не приходится тратить время на добавление данных для каждого объекта.
Применение открытых стандартов позволило полностью спроектировать и реализовать проект в цифровой среде, создать и маркировать 8 000 уникальных элементов, произвести строительство и монтаж с нулевым допуском строго в срок и в рамках бюджета, избежать сложностей, сопряжённых с экспортом и импортом элементов из одних программных продуктов в другие благодаря IFC-стандартам. Автоматическое создание BIM-объектов позволяет технологиям информационного моделирования легко адаптироваться к изменениям, упрощается составление документации производственных файлов для этапов исполнения, контроля качества и эксплуатации.
Несмотря на качественные улучшения проектной работы с приходом трёхмерных технологий, полный отказ от 2D проектная команда считает преждевременным. В рамках проекта она столкнулась с небольшим функциональным разделением информационных моделей и «старомодных» двухмерных чертежей: если 3D-модели обеспечивают взаимодействие участников проекта, то 2D – остаётся востребованным для юридических согласований. Вероятно, такое разделение сохранится в ближайшие годы, и 2D-форматы не потеряют своей актуальности, а значит, проектным командам необходимо координировать свою деятельность во избежание двойной работы при совмещении 2D- и 3D-форматов на проектах.