Elea iC 카라반케 터널에 사용된 BIM
사례 연구
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Asfinag 및 DARS(오스트리아 및 슬로베니아 고속도로 회사)는 오스트리아와 슬로베니아를 연결하는 8.0km 길이 단일 튜브 형태의 양방향 고속도로 터널인 카라반케 터널 프로젝트를 위한 두 번째 튜브 설계를 Elea iC에 의뢰했습니다.
이 터널은 원래는 트윈 튜브로 설계되었으나, 교통량이 적어 단일 튜브로 제작되었습니다. 시험 운행 이후 교통량 증가, 지원 품질 저하 및 안전 조치 부재 등의 문제가 대두되어 향후 터널의 보다 효율적인 운영을 위해 두 번째 튜브가 필요하게 되었습니다.
프로젝트 목표: 파일럿 BIM
목표는 프로젝트에 대한 BIM 방법론을 체계적으로 구현하고 다음과 같은 BIM 관련 활동을 계획, 실행 및 제어할 때의 이점과 과제를 탐구하는 것이었습니다.
- 고객이 향후 프로젝트에 사용할 종합적인 고용주 정보 요구 사항 생성
- 고객이 향후 프로젝트에 사용할 수 있는 종합적인 BIM 실행 계획 수립
- 3D 모델링(디자인 및 기존 모델) 4D 및 5D 모델링, 모델 기반 품질 관리
- 지질 및 지질공학적 모델링
- 운영 단계의 모델 사용
- 기존 CAFM(컴퓨터 지원 시설 관리 시스템) 추가 개발
고유한 과제
터널, 고속도로, 몇 개의 작은 도로, 3개의 다리, 유지 구조물, 포털 건물, 상하수도, 쓰레기 처리 구역 등을 포함하는 프로젝트 범위의 복잡성이 이 프로젝트의 고유한 과제입니다. 또한, 프로젝트 조직(두 곳의 고객 조직, 한 곳의 감독 회사, 현재 BIM 설계 프로세스에 관여하고 있는 10개 설계 회사)의 복잡성과 BIM 소프트웨어(설계 제작 도구 5개)의 다양성으로 인해 개방형 BIM 접근 방식의 한계를 극복할 수 있어야 합니다.
앱. 여러 분야 간에 190개 부분 모델이 교환되고 분야 간 공동 작업을 위해 IFC 및 BCF 표준을 사용하는 5개의 조정 모델로 조정됩니다.
접근 방식
설계 프로세스의 효율성을 최대로 유지하기 위해 각 분야별로 폐쇄적인 BIM 접근 방식을 사용합니다. BIM 결과물의 상호운용성을 개선하고 품질을 보장하기 위해 기존 IFC 표준을 기반으로 터널링 데이터 구조가 개발되고 있어 고급 BIM 용도로 사용할 수 있습니다(예: 4D, 5D 모델링, CAFM 등).
길고 복잡한 구조(터널)를 모델링해야 하는 특별한 요구사항을 위해 Dynamo(영문) 스크립팅 및 특수 애드온과 함께 Revit이 사용됩니다. 이를 통해 긴 종단 세그먼트와 세부사항을 효율적으로 모델링할 수 있습니다.
서로 다른 소프트웨어 솔루션(설계 팀, 감독 및 미래의 도급업체) 간에 4D 및 5D 모델을 교환하는 것은 맞춤형 상호운용성 솔루션을 통해 관리되어야 하는 또 다른 과제를 제시합니다.
계획 및 예비 엔지니어링
팀은 특별한 고객의 요구사항(예: 운영 단계에서의 프로젝트 정보 사용, 투자에 대한 투명성, 프로젝트 관리 개선 등)을 보다 잘 파악함으로써 전반적인 프로젝트 개발 프로세스를 개선했습니다. 요구사항 분석을 통해 전체 프로젝트 개발 계획을 보다 효과적으로 수립할 수 있었습니다. 이 계획은 포괄적인 BIM 시행 계획 문서에 기록되었습니다.
초기 설계 단계에서 BIM은 설계를 시각화하여 모든 프로젝트 관계자들에게 전달할 수 있는 기능을 제공했습니다. 모든 계획된 시설, 지질학 및 인프라(오스트리아, 슬로베니아 국가 좌표계 및 지역 좌표계 등 3개 프로젝트 좌표계로 분산됨)가 단일 모델로 결합된 것은 이번이 처음이었습니다. 초기 정량화 및 비용 추정(4D 및 5D 모델)이 이 단계에서 생성되어 프로젝트에 대한 이해 수준이 향상되었습니다.
연합 모델
세부 디자인
팀은 지속적인 품질 관리 확인(부분 모델 간 불일치 확인, 설계 변경 평가, 설계 변경사항에 대한 전달 및 구현)을 통해 프로젝트 문서 작성과 관련한 일관성을 개선했습니다. 보강재 세부사항에도 구조 모델을 사용하여 여러 설계자가 동일한 모델에서 동시에 보강재를 모델링할 수 있게 했습니다.
- 모델 기반 커뮤니케이션에 BCF 표준을 사용함에 따라 공동 작업 프로세스 및 설계 개발 중의 설계 변경 사항이 다른 부문 모델(및 모델에서 생성된 도면)에 더욱 효율적으로 구현되었습니다.
- 앱에서 5D 모델이 생성되었습니다. 160개 부분 모델을 사용해 다양한 설계 분야로부터 제공되는 수량을 철저히 점검하여 보다 정확한 비용을 산정했습니다.
- 비용 견적은 다양한 보고서, 스프레드시트 및 시뮬레이션을 통해 고객에게 제시되었습니다.
- 유지보수 서비스에서는 사용 가능한 장비에 대한 설계 최적화 시작 단계부터 정확한 3D 모델을 사용하여 설계 솔루션에 대해 의견을 제공할 수 있었습니다.
통합된 분석 및 시뮬레이션
Autodesk Navisworks Manage로 3개의 다른 좌표계로 작성된 모든 부분 모델을 결합하여, Microsoft Project에서 생성된 일정표가 있는 요소와 연계해 활동의 시간별 진행에 대한 분석 및 최적화에 사용될 수 있는 종합적인 4D 모델을 만들었습니다. 덕분에 프로젝트 팀이 일정을 시각화하고 개선을 위한 제안에 대해 논의할 수 있게 되었습니다.
동일한 일정과 부분 모델을 사용하여 RIB iTWO 소프트웨어에서 5D 모델을 생성하고 비용 추정치를 분석했습니다. Revit 터널 모델과 결합된 3D 지질학적 모델은 터널 굴착 및 지원을 위한 3D 숫자 분석의 기초를 제공했습니다. 지질학적 모델과 숫자 모델 간의 직접적인 커뮤니케이션을 가능하게 하기 위해 사내 프로그램 코드가 개발되었습니다.
커뮤니케이션 및 공동 작업
내부 공동 작업 – 폐쇄형 BIM: Revit Server는 설계 작성 도구로 Revit을 사용하는 분야에서 내부적으로 사용됩니다. 통합 커뮤니케이션 및 모델 공유를 통해 많은 모델러가 동일한 모델에서 동시에 작업할 수 있어 내부 조정 및 설계 개발이 가속화됩니다. 분야 간 공동 작업 – 개방형 BIM: IFC 및 BCF 표준이 각 분야 간에 모델을 공유하는 데 사용됩니다. 설계 개발에 10개 설계 회사가 참여하고 있고 다양한 제작 도구가 사용되기 때문에 이러한 표준이 필요합니다(Revit, Civil 3D, Allplan, ArchiCAD, Urbano). 공통 데이터 환경(ownCloud 및 BIM Collab)이 분야 간 파일을 교환하고 연결하는 데 사용되며 IFC 참조 모델 및 BCF를 설계 작성 도구, 조정 모델, 4D 및 5D 모델과 동기화합니다. 다른 모든 문서(도면, 보고서 등)도 동일한 플랫폼에서 교환 및 저장됩니다.
동영상 보기
터널의 기존 부분을 스캔하는 데 LiDAR을 사용함으로써 향후 굴착, 재포장 및 뒤채움을 위한 요구 사항을 분석할 수 있었습니다. LiDAR의 원시 데이터는 정확한 표면 모델을 생산하기 위해 다른 곳에서 사용되었습니다. 주변의 지질 상태를 더 잘 이해하기 위해 증강 현실이 도입되었습니다.
가상 현실 모델을 사용하여 여러 주요 관계자들과 효율적으로 소통할 수 있었습니다. 안정적인 클라우드 기반 솔루션을 사용한 충분한 데이터 전송 덕분에 어디서나 쉽게 설계 솔루션을 사용할 수 있습니다. 나중에 필요할 경우에 대비해 1개 모델에 모든 현장 정보를 수집하기 위해 공사 단계에서 지속적으로 모델이 업데이트됩니다.
결과물
납품을 위한 기존 프로젝트 결과물(도면, 기술 보고서 등)과는 별개로 다음 BIM 결과물이 제출 패키지의 일부로 포함됩니다.
설계 단계
- BIM 실행 계획(BEP).
- IFC 표준 형식으로 제공되는 부분(분야별) 3D 모델
- 조정 모델 및 품질 관리 확인 보고서
- 다양한 스프레드시트, 보고서 및 시뮬레이션 형식으로 제공되는 4D 및 5D 모델
시공 단계
- IFC 표준 형식의 빌드 모델로, 설비 관리에 필요한 빌드 문서로 연결됨(빌드 데이터의 중앙 저장소)
- 조정 모델 및 품질 관리 확인 보고서
- 진행 상황 보고 및 도급업체 및 감독이 관리할 때 사용하는 5D 모델
모델링 프로세스와 결과물에서 BEP를 통해 구현되는 주요 요구사항 중 하나는 LoD(Level of Detail)와 LoI(Level of Information)의 일관된 정의입니다. 터널링 요소 및 속성 테이블 분류가 클라이언트(감독 및 FM 부서)의 협력하에 작성되었으며 특수한 프로젝트 특정 IFC 특성 세트에 대한 모델에 구현되었습니다. 속성 테이블이 프로젝트 개발 중에 추가로 개발되어 모델에 통합될 것입니다.
결과
- 설계 문서의 일관성 및 정확성(모델, 도면, BOQ, 비용 추정, 일정, 진행 보고서 등)
- 프로젝트 관계자 간의 커뮤니케이션 개선(공통 데이터 환경, 모델 기반 개정, 시각화, 모델 기반 커뮤니케이션)
- 비용 산정 및 관리 개선, 시공 기술 최적화(시퀀싱) 시공 공정 제어 및 현장 변경 시설 관리 프로세스 최적화