СТВОРЕННЯ АРХІТЕКТУРНОЇ КОНЦЕПЦІЇ У SKETCHUP ТА ARCHICAD

Концептуальна фаза проєктування є визначальною для успіху всього будівельного проєкту. Саме на цьому етапі формуються основні просторові рішення, функціональні зони та візуальні образи майбутньої будівлі. SketchUp та ArchiCAD, попри різні методології, пропонують потужні інструменти для BIM-концептуалізації. SketchUp завдяки своїй інтуїтивно зрозумілій інтерфейсу та швидкій візуалізації дозволяє архітекторам швидко генерувати та ітерувати ідеї, тестувати різні об’ємно-планувальні рішення та отримувати миттєвий візуальний фідбек. Його швидкість є незамінною для брейнстормінгу та презентації перших ескізів клієнту. З іншого боку, ArchiCAD, як повноцінна BIM-платформа, дає можливість створювати інтелектуальні об’єкти з атрибутивними даними вже на етапі концепції. Це означає, що стіни, перекриття, вікна та інші елементи несуть у собі інформацію про свої властивості – матеріали, теплотехнічні характеристики, акустичні параметри тощо. Такий підхід дозволяє не просто візуалізувати форму, а й закладати основи для інженерних розрахунків та аналізу вже на ранніх стадіях.

Переваги раннього BIM-моделювання у концептуальній фазі є очевидними. Можливість оперативно вносити зміни, перевіряти їх вплив на загальну естетику та функціональність, а також починати інтегрувати технічні вимоги, значно скорочує час на подальші етапи проєктування. Наприклад, завдяки BIM-підходу, архітектор може змоделювати орієнтацію будівлі на ділянці та одразу отримати базові дані щодо сонячної інсоляції або тінізації, що впливає на теплотехніку. Використання бібліотек стандартних елементів у ArchiCAD прискорює процес моделювання та дозволяє зосередитися на ключових дизайнерських рішеннях, не відволікаючись на деталі, які будуть опрацьовані пізніше. Для отримання більш детальної інформації про архітектурні підходи та проєкти, рекомендуємо відвідати сторінку Архітектор KOLEO, де представлені приклади успішних реалізацій.

Важливо розуміти, що SketchUp може служити чудовим доповненням до ArchiCAD. Часто архітектори починають з швидкого моделювання в SketchUp для генерації ідей, а потім імпортують ці моделі в ArchiCAD для подальшого розвитку, додавання BIM-інформації та деталізації. Це дозволяє поєднати швидкість та гнучкість концептуального моделювання з потужністю та інформативністю BIM-платформи, забезпечуючи наскрізний процес проєктування від ідеї до робочої документації. Цей синергетичний підхід оптимізує робочий процес і мінімізує потенційні помилки, які можуть виникнути при переході між різними стадіями проєктування.

Акустичний комфорт є однією з критичних складових якості життя у будівлі, і його необхідно враховувати вже на етапі створення концепції. Завчасне проєктування акустичних рішень дозволяє уникнути дороговартісних виправлень на пізніших стадіях будівництва. В Україні основні вимоги до захисту від шуму встановлені у ДБН В.1.1-31:2013 ‘Захист від шуму’. Цей нормативний документ визначає допустимі рівні шуму в житлових та громадських приміщеннях, а також методики розрахунку та проєктування звукоізоляційних конструкцій. На етапі концептуального проєктування, архітектор повинен закласти основи для майбутніх акустичних рішень, розуміючи, як вибір матеріалів, розташування приміщень та загальна конфігурація будівлі впливатиме на звукоізоляцію.

Ключовим показником звукоізоляції повітряного шуму є індекс звукоізоляції Rw (Weighted Sound Reduction Index), що вимірюється в децибелах (дБ). Для житлових приміщень в Україні ДБН В.1.1-31:2013 вимагає мінімальні значення Rw для міжквартирних стін (наприклад, не менше 52 дБ) та міжповерхових перекриттів (Rw не менше 50 дБ). На концептуальному етапі, архітектор, працюючи в ArchiCAD, може моделювати різні варіанти стін та перекриттів, одразу призначаючи їм гіпотетичні Rw значення, базуючись на типових конструкціях та матеріалах. Наприклад, для стіни з клеєного бруса, яка має природні акустичні властивості, можна запланувати додаткові шари звукоізоляції (мінеральна вата, гіпсокартон) для досягнення потрібного Rw. ArchiCAD дозволяє створювати складні багатошарові конструкції, вказуючи їх компонентний склад, що є першим кроком до акустичного аналізу. В SketchUp це може бути візуалізовано за допомогою шарів та груп, що імітують багатошаровість, хоча без прямого інтегрованого акустичного аналізу, як у ArchiCAD.

Важливо також враховувати джерела шуму та їх поширення. Наприклад, розташування спалень відносно гамірних зон (кухні, вітальні, технічні приміщення) або зовнішніх джерел шуму (дороги) має вирішальне значення. Концептуальне зонування, яке можна швидко відпрацювати у SketchUp та деталізувати в ArchiCAD, дозволяє мінімізувати передачу шуму. Вибір типів вікон і дверей, їх Rw показники також є критичними. На цьому етапі архітектор не проводить детальних акустичних розрахунків, але закладає ‘акустичний потенціал’ будівлі, обираючи оптимальні конструктивні та планувальні рішення.

Деталізація вузлів кріплення на етапі концептуального проєктування в ArchiCAD є надзвичайно важливою для забезпечення структурної цілісності та довговічності будівлі. Хоча SketchUp дозволяє візуалізувати основні геометричні форми, ArchiCAD надає можливість моделювати конструктивні вузли з високим рівнем точності, враховуючи матеріали та їх властивості. Це дозволяє архітектору та конструктору вже на ранніх стадіях виявити потенційні колізії, оптимізувати з’єднання та перевірити їх на відповідність будівельним нормам.

При проєктуванні будівель, наприклад, з клеєного бруса, критично важливими є вузли з’єднання стін між собою, стін з перекриттями та кроквяними системами. У ArchiCAD архітектор може використовувати інструменти для створення індивідуальних вузлів або адаптувати бібліотечні елементи, щоб вони відображали специфіку обраної конструктивної системи. Наприклад, для з’єднання стіни з клеєного бруса з дерев’яним перекриттям, можна змоделювати шипове з’єднання, металеві пластини, анкери або інші елементи кріплення. Модель повинна враховувати не тільки геометрію, але й принципи взаємодії матеріалів, зокрема, уникнення ‘містків холоду’ або ‘містків звуку’. Це особливо актуально для будівель, що прагнуть високих показників енергоефективності та акустичного комфорту. Використання інструментів перетину та розрізу в ArchiCAD дозволяє детально розглянути внутрішню структуру вузла та переконатися, що всі елементи розташовані коректно та забезпечують необхідну міцність.

Ще одним важливим аспектом є моделювання вузлів для протидії деформаціям. Для дерев’яних конструкцій, які можуть піддаватися усадці або розширенню під впливом вологи та температури, необхідно проєктувати вузли, що компенсують ці рухи. Наприклад, ковзні з’єднання або спеціальні кріплення, які дозволяють деревині ‘дихати’ без шкоди для загальної конструкції. ArchiCAD дозволяє відображати такі конструктивні особливості, що є першим кроком до розробки детальної робочої документації. Чим раніше ці нюанси будуть враховані у концепції, тим менше проблем виникне на етапах робочого проєктування та будівництва. Це також допомагає уникнути типових помилок, пов’язаних з недооцінкою складності з’єднань, що може призвести до структурних проблем або зниження експлуатаційних характеристик будівлі.

Розглянемо детальний розбір критичного вузла – стику зовнішньої стіни та кроквяної системи даху – з точки зору інтеграції акустичних та теплотехнічних рішень за допомогою ArchiCAD. Цей вузол є одним з найбільш вразливих місць будівлі, оскільки через нього може відбуватися значна втрата тепла та проникнення зовнішнього шуму.

При моделюванні цього вузла в ArchiCAD, ми починаємо з багатошарових конструкцій стіни та даху. Наприклад, для зовнішньої стіни з клеєного бруса (наприклад, GL24h), яка має гарні несучі властивості, ми додаємо зовнішню теплоізоляцію (кам’яна вата щільністю 80-100 кг/м³ товщиною 200 мм з коефіцієнтом теплопровідності λ = 0.035 Вт/(м·К)), внутрішню пароізоляцію (з Sd = 100 м) та внутрішнє оздоблення (гіпсокартон). Кроквяна система даху також моделюється як багатошарова конструкція: крокви з клеєного бруса, між якими закладається теплоізоляція (мін. 300 мм), гідро- та паробар’єри, а також покрівельне покриття. Усі ці шари створюються в ArchiCAD з точними розмірами та властивостями. Сучасні будівельні матеріали, такі як CLT-панелі, також можуть бути інтегровані в подібні вузли, пропонуючи альтернативні рішення для досягнення високих показників.

**Акустична оптимізація:** Щоб забезпечити необхідний рівень звукоізоляції Rw, необхідно запобігти прямим акустичним місткам. На стику стіни та даху, це означає, що теплоізоляція повинна щільно прилягати до елементів конструкції, заповнюючи всі порожнини. Крім того, важливо використовувати еластичні ущільнювачі та герметики для всіх щілин. В ArchiCAD це може бути відображено через деталізоване моделювання примикань, де шари ізоляції та оздоблення створюються з перекриттям або з використанням спеціальних акустичних прокладок. Наприклад, для показника Rw 55 дБ, потрібна ретельна проробка уникнення щілин та використання матеріалів з відповідними властивостями. Специфічні класифікації акустики, такі як клас звукоізоляції повітряного шуму (Rw) та ударного шуму (Lnw), є ключовими для оцінки ефективності вузла. Для дерев’яних конструкцій, показник Rw може бути покращений до 58-60 дБ за рахунок комбінації масивних елементів та пружних прошарків.

**Теплотехнічна оптимізація:** Мінімалізація теплових втрат через цей вузол досягається безперервністю теплоізоляційного контуру. У ArchiCAD, використовуючи функцію ‘Solid Element Operations’, можна точно вирізати елементи для створення безперервного шару ізоляції, уникаючи містків холоду. Значення коефіцієнта теплопередачі U (для стін в Україні ДБН В.2.6-31:2016 вимагає U ≤ 0.28 Вт/(м²·К)) та опору теплопередачі R (R ≥ 3.5 м²·К/Вт) є ключовими. Завдяки детальному моделюванню шарів, ArchiCAD дозволяє експортувати дані для подальшого аналізу в спеціалізованих програмах для розрахунку теплових мостів, що є унікальним доказом глибокого проєктування. Таким чином, вже на концептуальному етапі можна закласти основи для майбутньої енергоефективності будівлі, що відповідає стандартам ZEB (Zero Energy Building).

Хоча ArchiCAD є потужним інструментом для детального BIM-моделювання та аналізу, SketchUp залишається неперевершеним для швидкої візуалізації та ітерацій на ранніх етапах концептуального проєктування. Його простота та швидкість дозволяють архітекторам вільно експериментувати з різними варіантами вузлів, не витрачаючи багато часу на складні налаштування параметрів. Навіть при роботі з вузлами кріплення, SketchUp може бути використаний для швидкої перевірки геометричної відповідності, ергономіки та візуального впливу.

Наприклад, коли архітектор розробляє концепцію дерев’яної конструкції, наприклад, для проєктів будинків, йому може знадобитися швидко візуалізувати, як буде виглядати той чи інший тип з’єднання – наприклад, прихований металевий кріпильний елемент або традиційний врубний вузол. У SketchUp можна легко створити ці елементи як окремі компоненти або групи, а потім швидко їх копіювати, масштабувати та розташовувати у різних частинах моделі. Це дозволяє миттєво оцінити естетичний вигляд вузла, його пропорції щодо інших елементів та навіть спробувати різні варіанти оздоблення. Можливість застосовувати текстури та матеріали у SketchUp допомагає створити реалістичне уявлення про фінальний вигляд вузла.

Крім того, SketchUp дозволяє швидко створювати розрізи та перетини, що є важливим для візуального контролю внутрішньої структури вузла. Хоча це не замінить точний аналіз в ArchiCAD, для швидкої перевірки базових принципів з’єднання та уникнення очевидних колізій SketchUp є ідеальним. Наприклад, можна швидко перевірити, чи не перетинаються елементи кріплення з комунікаціями або іншими конструктивними елементами. Створення «сцен» (views) дозволяє зберігати різні візуальні представлення вузлів, що зручно для порівняння та обговорення з клієнтами або колегами. Це інтерактивний інструмент, який прискорює процес прийняття рішень та дозволяє швидко випробувати велику кількість варіацій, перш ніж переходити до детального моделювання в BIM-середовищі. Гнучкість SketchUp забезпечує творчу свободу на ранніх стадіях, що є запорукою розробки оригінальних та функціональних рішень.

Українські будівельні норми (ДБН) та стандарти є обов’язковими для виконання на всіх етапах проєктування та будівництва, починаючи від концептуальної фази. Навіть на етапі створення перших ідей у SketchUp або ArchiCAD, архітектор повинен враховувати ключові вимоги щодо безпеки, функціональності, енергоефективності та довговічності. Ігнорування цих норм може призвести до необхідності значних переробок проєкту, затримок у будівництві та збільшення витрат.

Наприклад, ДБН В.2.2-15:2019 ‘Житлові будинки. Основні положення’ встановлює вимоги до площі та інсоляції приміщень, мінімальної висоти стель, ширини коридорів та дверних прорізів. Ці параметри безпосередньо впливають на об’ємно-планувальні рішення, які формуються у концепції. Архітектор, моделюючи простір у ArchiCAD, може використовувати параметричні об’єкти, що дозволяють контролювати ці розміри та перевіряти їх відповідність нормам. Також, ДБН В.1.1-7:2016 ‘Пожежна безпека об’єктів будівництва’ визначає вимоги до вогнестійкості конструкцій та шляхів евакуації, що впливає на вибір матеріалів, конструктивні схеми та розташування виходів. Це особливо важливо для модульних будівель, де швидкість монтажу поєднується з жорсткими вимогами до безпеки.

Інтерпретація норм на концептуальному етапі полягає у закладанні принципів, які дозволять досягти відповідності на подальших стадіях. Наприклад, якщо норматив вимагає певний клас вогнестійкості для несучих конструкцій, архітектор вже у концепції повинен закласти відповідні матеріали (наприклад, клеєний брус з обробкою вогнезахисними складами або багатошарові стіни з негорючими прошарками). Теплотехнічні норми (ДБН В.2.6-31:2016 ‘Теплова ізоляція будівель’) вимагають певні значення опору теплопередачі (R) для зовнішніх огороджувальних конструкцій. У концепції це означає, що архітектор повинен планувати товщину стін та даху з урахуванням необхідної теплоізоляції. ArchiCAD, дозволяючи створювати багатошарові стіни, дає можливість візуально оцінити ці товщини та їх вплив на зовнішній вигляд будівлі.

Врахування кліматичних особливостей України (температурні коливання, вологість, вітрові навантаження) також є частиною концептуального проєктування. Це впливає на вибір конструктивних рішень, орієнтацію будівлі, тип фундаменту та покрівлі. ДБН В.1.2-2:2006 ‘Навантаження і впливи’ є фундаментальним для розрахунку конструкцій, і його вимоги щодо снігових та вітрових навантажень потрібно мати на увазі при формуванні геометрії даху та несучої системи. Концепція, яка враховує ці аспекти, буде більш стійкою та ефективною у довгостроковій перспективі.

Оптимізація акустичної ефективності будівлі починається з ретельного вибору матеріалів та конструктивних рішень вже на ранніх етапах проєктування. Кожен матеріал має унікальні акустичні властивості, такі як звукопоглинання та звукоізоляція, які необхідно враховувати для досягнення бажаного рівня комфорту. У SketchUp та ArchiCAD архітектор може створювати моделі, що візуалізують ці матеріали, дозволяючи оцінити їх вплив на загальну акустичну картину.

Для досягнення високих показників звукоізоляції повітряного шуму (Rw), важливо використовувати багатошарові конструкції. Наприклад, стіни з клеєного бруса, попри свою масивність, можуть потребувати додаткових шарів для відповідності жорстким акустичним нормам, особливо для міжквартирних або міжкімнатних стін. Ефективним рішенням є комбінація масивних матеріалів (бетон, цегла, деревина) з пружними прошарками (мінеральна вата, базальтова вата). Ці прошарки переривають поширення звукових хвиль, значно підвищуючи звукоізоляцію. У ArchiCAD такі багатошарові композиції можна легко моделювати, призначаючи кожному шару специфічні акустичні властивості.

Крім звукоізоляції повітряного шуму, важливим є контроль ударного шуму (Lnw), особливо для міжповерхових перекриттів. Для зменшення ударного шуму застосовуються плаваючі підлоги, де фінішне покриття та стяжка відділені від несучої конструкції пружним звукоізоляційним матеріалом. На етапі концепції, архітектор повинен передбачити достатню товщину перекриття для розміщення всіх необхідних шарів плаваючої підлоги. ArchiCAD дозволяє створювати такі детальні перекриття, що включають несучу плиту, звукоізоляційний шар та стяжку, візуалізуючи їх як єдину конструкцію.

Також критичне значення має проєктування внутрішнього простору з точки зору звукопоглинання. Для приміщень, де важлива відсутність еха та реверберації (наприклад, концертні зали, офіси відкритого типу), застосовуються звукопоглинальні матеріали на стінах та стелях (акустичні панелі, перфоровані матеріали, текстиль). У SketchUp можна швидко візуалізувати розташування цих матеріалів, а в ArchiCAD – призначити їм атрибутивні дані для подальшого акустичного моделювання. Розуміння цих принципів на концептуальному етапі дозволяє створити будівлю, яка буде не тільки візуально привабливою, але й комфортною з точки зору акустики, забезпечуючи високу якість середовища для проживання чи роботи.