Selection of the optimal route for external engineering networks using bim technologies

Abstract

У сучасному будівництві зовнішні підземні інженерні мережі широко застосовують, проте планування ефективного використання ресурсів під час їх проєктування залишається складним завданням. У статті вирішено актуальне питання упровадження методів оптимізації інженерних мереж у практику їх проєктування і мінімізації комплексу затрат на будівництво. Як передумову економії затрат розглянуто формулювання задачі оптимізації траси зовнішніх інженерних мереж із підземним прокладанням, у формі задачі нелінійного програмування. Траса моделюється просторовою полілінією із прямолінійними сегментами. Змінними проєктування прийнято просторові координати точок зміни напрямку траси. Поверхня землі на території, виділена для будівництва траси, моделюється неперервною функцією двох координат у плані. Для моделювання поверхні землі передбачено використання BIM-технологій, які забезпечують задавання необхідної топографічної інформації та її використання під час розрахунку параметрів для варіантів траси, що розглядають, виконуючи оптимізацію. Шукані координати точок у плані повинні забезпечувати проходження траси у межах виділеної території, а висоти цих точок – забезпечувати дотримання нормативних вимог щодо ухилів ділянок траси, а також щодо необхідної глибини прокладання траси з урахуванням нормативної глибини промерзання ґрунту та забезпечення цілісності конструкції самої мережі. Основним результатом виконаного дослідження є формулювання цільової функції та обмежень задачі оптимізації траси інженерної мережі з урахуванням нормативних вимог і реальної поверхні землі, яку можна задати за допомогою BIM-технологій. Цю інформацію використовують під час підрахунку значення обсягів земляних робіт для визначення критерію оптимальності та для розрахунку потрібних значень під час перевірки обмежень.

The article considers the implementation of methods for optimizing underground external engineering networks in order to reduce construction costs. For this purpose, the problem of optimizing the route of such networks is set in the form of a nonlinear programming problem. The route is modeled by a spatial polyline with rectilinear segments, and the coordinates of its vertices are considered design variables. The ground surface in the designated area is modeled as a continuous function of two coordinates in the plan using BIM technologies, which ensures the automated use of topographic information when calculating the volume of earthworks and checking compliance with constraints specified by standards requirements. The main result of the study is the formulation of the problem of optimizing the route of the engineering network taking into account the terrain.