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BIM土木設計ソフト、Civil 3Dとは?

建築・建設業界に業務改革をもたらした「BIM(Building Information Modeling)」。
設計対象の建物を3Dによって構築するだけでなく、立体化した各要素にあらゆる情報を持たせることで、設計、施工、そして竣工後の建物管理までを一貫的に管理できる可能性を秘めたシステムとして、組織設計やゼネコンでも積極的な導入が進んでいます。
そんなBIMのソフトベンダー、Autodesk社が土木設計ソフトとしてローンチしたCivil 3Dとは、いったいどういうものなのでしょうか。

この記事を読むと以下の3つのことがわかります
①BIMの仕組みとメリット
②Civil 3Dとは?
③Civil 3D導入事例

BIMの仕組みとメリット

建物を3Dモデルとして立ち上げるBIMは、それぞれの部材が仕様等の属性情報を持っています。各部材にあらゆるデータが連動し成立しているBIM上では、計画設計・実施設計・施工図作成等の各段階で変更が出た際にも、モデル自体に修正を加えれば各種図面やリストに反映されるため、「戻り」や「二度手間」を防ぎ、正確な情報共有ができるのです。

図面が読めない人にも

一般的に図面というものは専門家にしか読み取れず、施主や異業種の提携先など、図面から頭の中に立体を描くことが出来ない人との情報共有が、従来からの業界の課題でした。
BIMで立体に視覚化した情報を用いることで、設計の段階からより具体的な完成イメージを共有し、プロジェクトのスムーズな進行を促します。

Civil 3Dとは?

BIMをサポートするソフトであるCivil 3Dは、鉄道、道路、高速道路、土地開発、空港、排水・雨水・汚水、土木構造物など、さまざまな土木インフラプロジェクトをサポートするソリューションとしてローンチされました。
具体的な機能を紹介していきましょう。

高精度の3D地質モデルを作成

調査ボーリングや地質断面図、Google Earthなどの断片的なデータから、精度の高い3D地質モデルを効率的に作成し、そのモデルの地下部にも。地質層のモデルを生成します。
複雑な地層で工程の想定がしにくい場合や、任意の断面を解析資料として利用する場合の活用に適しています。以前から建築や構造物は3Dモデル化されて来ましたが、地中にあり目に見えない地盤の「見える化」は遅れていました。
土木工事に密接にかかわりのある地盤の断面までをモデル化し、BIMとして活用できるようにしたのがCivil 3Dです。(※①)

各種土木事業に応じたカスタマイズ

土木技術者用ソリューションであるCivil 3Dは、道路交差点、歩車道の境界や排水勾配もモデル化して検証できます。その他橋脚の掘削形状や洪水解析など、Civil 3Dの基本機能である断面情報や縦断図をカスタマイズすることで、あらゆる土木の設計・施工に応用できます。(※②)

Civil 3D導入事例

株式会社風景デザイン研究所

大手ゼネコンや官公庁を主な顧客とする風景デザイン研究所。道路建設などの公共事業に対応した建設コンサルディング会社で、着工に先立ち地域住民の理解を得るためのグラフィックス作成も手掛けています。
“道路建設などの公的なプロジェクトでは、施工後のリアルなイメージの提示で住民の理解を促進することが期間とコストの縮減に効く。またリアリティの高い動画は、住民の防災意識を高めるための教材としても有用だ。(※③)”
ここで言うリアルな映像により、10年以上頓挫していた住民説明会を一気に合意へと導く功績を残しています。
「リアルな映像」の作成にはCivil 3Dを活用。住民にとっては毎日を過ごす自分達の地域であるため、ビジュアルにも高い精度が要求されますが、テレビ放送等でつかわれる映像技術はスーパーコンピュータなどの高性能機器で作成されるため、膨大なコストと時間がかかります。ある程度の映像クオリティは担保しつつ、短時間・低コストでCG・VR作成のできるツールとしてCivil 3Dが採択されました。
土木のプロが用いるCivil 3Dによる精度の高い映像を地域住民に提示したところ、
“『道路ができると、家の縁側から丘の向こうにあるおじいちゃんのお墓が見えなくなってしまう』と建設を反対されていたおばあちゃんがいたのですが、その場で試してみると、盛り土の上に街路樹を植えても今までどおりに丘が見えることが判明しました。安心して賛成に回っていただくことができました(※③)”
という結果に。
地域の風景を疑似体験できる技術で、災害時等のシミュレーションや安全対策のドライブシミュレーションにも力を入れていく方針だと言います。

株式会社奥村組

創業100年を超える老舗ゼネコン、奥村組。従業員1人当たりの生産性や作業品質の向上を目的に、Civil 3Dを導入しています。中でもBIMソフトCivil 3Dを活用したゴミの不法投棄の「見える化」が、世界でも例を見ない画期的な試みとして注目を集めています。
ベースとなるのは、約76万平方メートルの敷地内、30箇所近くのボーリングデータ。これに断面のCADデータを掛け合わせ、地盤・地質推定ソフトによる3次元モデル化を行ったのです。さらに、EM(電磁気)探査を実施することで地表面から地中に磁場を発生。地下のどの位置にどんなゴミが分布しているのかを推定することに成功しました。
この取り組みでは、推定の結果実際に廃棄物を掘り出せるため、推定したBIMモデルの精度を確認しながらブラッシュアップが図れたという点が、特に大きな注目を集めています。この結果は、土木工事におけるボーリング位置を最適化し、ボーリング本数の削減に繋げる足掛かりとなりました。さらに本来であれば自然地質を調査するためのEM探査も、この取り組みで人工地盤にも有効な手段であることが実証されたのです。これは、土木建設を対象範囲としたCivil 3Dが、土壌汚染対策などにも汎用できることを示したとも言える結果です。
奥村組はその他にもCivil 3Dを活用し、地盤解析ソフトを組み合わせることで地盤改良を考慮した遮水壁の耐震解析や、掘削手順や運土方法に関する施工シミュレーションにも取り組んでいるそうで、社会問題へのアプローチを含めた今後の展開が楽しみです。(※④)

まとめ

なんともスケールの深遠である地中・地形の世界。限られたデータからあらゆる情報を組み合わせ、精度の高い3Dモデルを作ることに成功させたCivil 3D。安心・安全な社会づくりに直結する、土木事業に欠かせないツールなりそうです。BIMにおける今後の活用からも目が離せません。

参考
※①CADJapan.com AutoCAD Civil 3D
https://www.cadjapan.com/products/public_works/autocad_civil_3d/

※② AUTODESK BIM design
http://bim-design.com/infra/movie/autocad_civil_3d/demo12.html

※③ CADJapan.com 導入事例 株式会社風景デザイン研究所
https://www.cadjapan.com/case/autocad_civil_3d/sldi.html

※④ CADJapan.com 導入事例 株式会社奥村組
https://www.cadjapan.com/case/autocad_civil_3d/okumuragumi.html

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