Rakennettavuuden varmistaminen tietomallin avulla. Constructability - Buildability. Hannu Hirsi 2016

Transkriptio

1 Rakennettavuuden varmistaminen tietomallin avulla. Constructability - Buildability Hannu Hirsi 2016

2 Mitä meidän pitäisi jo osata : Lähtötiedot tälle kurssille : Rakennejärjestelmät ja rakenteet sekä liitokset. Tuotantotekniikat ja siirtotekniikat. Rakentamisen vaihemalli. Arkkitehdin tietomallista tehty visualisointi suunnittelijan ja asiakkaan väliseen kommunikaatioon. Aalto / ENG / Hirsi 2

3 Kenen pitää osata BIM-tekniikat???? Rakennuttajat Suunnittelijat Uudis- ja korjausrakentajat Viranomaiset Materiaalien ja tuotteiden valmistajat Ylläpitäjät Rakennushistorioitsijat.. Aalto / ENG / Hirsi 3

4 Tietomallit rakennushankkeen eri vaiheissa : Mallinnus- ja suunnittelutyö on jatkuvaa, mutta hankkeen kulkua vaiheistavat erilaiset päätöstilanteet : Rakennuttamispäätös. Rakentamispäätös. Rakennuslupa. Tekninen tarkastus. Vastaanotto. Joka vaiheelle ja jokaiselle toimijalle on omat sisältötavoitteensa : Laajuus ja laatu vaihtelee, painopiste siirtyy vähitellen ARK -> ENG hankkeen kuluessa. Aalto / ENG / Hirsi 4

5 YTV 2012, Mallien yleinen sisältö ja käyttötarkoitus : ARK RAK TATE Taulukkomuotoinen tilaohjelma, tilaajan ja käyttäjän vaatimukset. Vaatimusmallit : Kuormat ja muut rakenteelliset vaatimukset. Tilojen talotekniset vaatimukset, sisäilmasto, järjestelmä-tarpeet. Tontin malli : Tontin rajat, korkeusasemat. Pohjatutkimukset S, T, KVV-liittymät. Olemassa olevan rakennuksen tilat ja rakennusosat. Inventointimalli : Kantavat rakenteet, kuntotutkimus. Rakennuksen talotekniikka. Tilat tilaobjekteina ja rakennuksen vaippa. Tilamalli Ehdotus rakennejärjestelmäksi ja perustusksiksi, TATE-osastot, tilavaatimuksia aiheuttavat järjestelmät sekä tekniset tilat Aalto / ENG / Hirsi 5

6 YTV 2012, jatkuu. ARK RAK TATE Rakennusosa (RO)- ja järjestelmämallit Rakennusosa- ja järjestelmämallit ovat keskeinen osa suunnittelua ja hankkeen tiedonhallintaa. Tietomallipohjaisessa suunnittelussa mallien sisältö vastaa suunnittelun vaiheistusta ja käyttötarkoitusta. Alustava ARK-malli Alustava RO-malli Alustava TATE-malli Tilat, alustavat rakennusosat. Runko, perustukset, rakennusosien alustavat tyyppiratkaisut ja detaljit TATE-järjestelmälohkot, runkokanavat ja putket ja keskuslaitteet, tilamallit ARK-laskentamalli RO-laskentamalli TATE-laskentamalli Tilat, rakennusosat tyyppitietoineen Runko, perustukset, tyyppiratkaisut ja detaljit, sijainnit ja mitoitus. TATE-järjestelmät, keskuslaitteet, kanavistot, putkistot, päätelaitteet, keskukset, johdot,valaisimet. ARK-toteutusmalli RO-toteutusmalli TATE-toteutusmalli Vastaava malli päivitettynä toteutusta vastaavaksi. Runkorakenteet, perustukset, valmistus- ja asennussuunnit. TATE-järjestelmien valmistus- ja asennussunnitelmat. Aalto / ENG / Hirsi 6

7 YTV 2012, jatkuu. ARK RAK TATE Toteumamallit Edellisen vaiheen tarkkuustasoa vastaava malli jatkuvasti päivitettynä toteutusta vastaavaksi. ARK-toteumamalli RO-toteumamalli TATE-toteumamalli Toteutuneet tilavaraukset. Toteutuneet rakennusosat. Toteutuneet laiteosat. Tietomalli rakenteista. Tietomallista tulostettu rakennusosaraportti Aalto / ENG / Hirsi 7

8 Esimerkkejä : Esimerkki porrashuoneen laskentamallin tarkkuudesta Talotekniikkamalli Solibrissa. Hankintoja palveleva toteutusmalli SMC-mallista suodatetut talotekniikkahormit. Valmis toteutusmalli Aalto / ENG / Hirsi 8

9 Valmistussuunnitelma : Piirustuksia, selityksiä ja laskelmia sekä luetteloita Aalto / ENG / Hirsi 9

10 Asennussuunnitelma : Aalto / ENG / Hirsi 10

11 Tietomallin käyttö Suomessa rakennettavuuden varm : Aalto / ENG / Hirsi 11

12 Mallintamisen tarkkuudesta : Mallit eivät koskaan ole täydellisiä, mallista puuttuu osia. Malli ei ole kaikilta osiltaan yhteensopiva. Mallissa voi olla joitain osia useaan kertaan. Malli ei ole yhtenäinen eikä jatkuva. Mallista puuttuu attribuuttitietoa. Malli on vanhentunut, päivitykset puuttuvat. Malli vastaa huonosti toteutettua rakennusta. Meillä on lähtökohtaisesti vakava laatuongelma käytettävissä olevan tiedon kanssa. Mallia on ylläpidettävä ja sen laatua on tarkkailtava koko ajan. Sen toteutettavuutta, rakennettavuutta pitää valvoa. Aalto / ENG / Hirsi 12

13 Taustaa : Iso-Britanniassa etsittiin 1970-luvun lopulla keinoja rakentamisen tuottavuuden ja laadun parantamiseksi sekä kustannusten alentamiseksi: Käsite buildability syntyi (CIRIA, UK, 1983). Käsitettä arvosteltiin sen rajautumisesta suunnitteluvaiheeseen. Yhdysvalloissa perustettiin 1980-luvun alussa tutkimusryhmä syitä rakennusalan heikkoon kustannustehokkuuteen ja laatuun. He määrittelivät termin constructability (CII, US, 1986). Esimerkki runkovaiheen tietomallipohjaisesta aikataulusta. Värikoodit: oranssi = valmis/asenettu, sininen = kuluva viikko, vihreä = seuraava viikko, keltainen = aikataulutettu, yli kaksi viikkoa, lila = aikataulutettu, yli kaksi viikkoa, eri urakoitsija. Aalto / ENG / Hirsi 13

14 Rakennettavuus Rakennettavuuden määritelmiä : Buildability is the extent to which the design of a building facilitates ease of construction, subject to the overall requirements for the completed building. Rakennettavuus on kokonaisuus, jolla rakentamista voidaan helpottaa suunnittelulla niin, että valmiille rakennukselle asetetut vaatimukset täyttyvät. (Mero 2012) Constructability is the optimum integration of construction knowledge and experience in planning, engineering, procurement and field operations to achieve overall project objectives. Rakennettavuus on tiedon ja kokemuksen optimaalinen yhdistäminen kaikissa rakentamisen vaiheissa projektin tavoitteiden kokonaisvaltaiseksi saavuttamiseksi. (Mero 2012) Aalto / ENG / Hirsi 14

15 Matti Tauriainen 2015 : Rakennettavuuden määritelmä : a concept of an adaptable extent where design objectives, design solutions, design and construction process, construction works and industrial manufacturing are visualized and combined functionally into a well-planned unity aiming at high-quality implementation of a structure or a building fast and effectively. Good constructability can be achieved if the construction target is in accordance with the objectives, is well built, maintainable, serviceable and safe to use. sellaisena mukautuvana käsitteenä, jossa suunnittelutavoitteet ja ratkaisut, suunnittelu- ja rakennusprosessi, rakennustyöt ja teollinen valmistaminen visualisoidaan ja yhdistetään toiminnalliseksi kokonaisuudeksi tähdäten rakenteen tai rakennuksen korkealaatuiseen toteutukseen nopeasti ja taloudellisesti. Hyvä rakennettavuus voidaan saavuttaa, jos rakentamisen kohde on tavoitteiden mukainen, hyvin rakennettu, ylläpidettävä, huollettava ja turvallinen käytössä. Aalto / ENG / Hirsi 15

16 Eri ammattiryhmien käsitys rakennettavuudesta : Eri ammattiryhmissä osatekijät saavat eri painotuksia : TATE ARK Kuitenkin kaikki näkökulmat on otettava huomioon ja sovitettava yhteen. (Kati Forsblom 2013) Aalto / ENG / Hirsi 16

17 Esimerkki : Hankkeen osapuolten näkökulmia rakennettavuuteen : Mikään ei ole väärin, kaikki on rakennettavuutta. (Kati Forsblom 2013) Aalto / ENG / Hirsi 17

18 Rakennettavuuden arviointi, yleistä : Rakennettavuutta on arvioitava tarkastelemalla todennäköisimpiä ongelmakohtia malleissa : Rakenteiden törmäystarkastelut ongelmat ovat yleensä liittymissä. Prosessien konfliktitilanteet ongelmat ovat työvaiheiden rajakohdissa. Rakennettavuutta pitää arvioida kokonaisuutena kvantitatiivisesti ja kvalitatiivisesti : 1. Kvalitatiivinen / laadullinen arvio on monesti subjektiivinen ja vaikea automatisoida tietokoneelle. Esimerkiksi koettavuus. Luotettava silloin arkkitehdin arvioon. 2. Kvantitatiivinen / määrien arviointi on objektiivisempaa ja laskeminen on helppo siirtää tietokoneelle. Esimerkiksi pituudet, paksuudet, painot. Voidaan laskea mallin perusteella Excellissä. Aalto / ENG / Hirsi 18

19 Tietomallin rakennettavuuden tarkistaminen : Mallien visuaalinen tarkistaminen : Tekla / Bimsight (osaat käyttää) Itse mallinnusohjelman tarkistustoiminnot : Tekla / törmäystarkastelut (osaat käyttää) Autodesk:llä on Navisworks Manager Erilliset mallien tarkistusohjelmat : Solibri mallintarkistaja / SMC (osaat käyttää kurssin jälkeen) Itse ohjelmoidut mallin tarkistustoiminnot : Autocad / Autolisp ohjelmointi. Mallista siirretyn DATAn tarkistaminen excellissä (osaat käyttää). Mallin tarkistus lujuuden analysointiohjelmissa : SCIA / analyysi ja jälkiprosessointi (osaat käyttää). ECAM (seuraavilla kalvoilla). Aalto / ENG / Hirsi 19

20 Rakennettavuuden arviomenetelmät : Rakennettavuuden arvio on tähän saakka perustunut rakennuksen pääjärjestelmien ja komponenttien analysointiin ja arviointiin : Rakennejärjestelmät, tuotantotekniikat Tuotemallipohjaista yksittäisten komponenttien attribuuttitietoihin perustuvaa työkalua ei ole vielä kehitetty. 3D - aluesuunnitelman käytöstä vaara-alueen mallintamiseen ja nosturin kaatumistarkastelun visualisointiin. The Buildable Design Appraisal System (BDAS) The Constructability Appraisal System (CAS) The Schema Design Buildability Assess. Model (SDBAM) The Buildability Assess. Model (BAM) The Methodology for Constructability Assess. (MCA) Use of Quality Function Deployment (QFD) Aalto / ENG / Hirsi 20

21 Matti Tauriainen 2015 : Experimental constructability assessment method ECAM : Perustuu tuotemallin pohjalta tehtävään kvantitatiiviseen analyysiin : The content of constructability and factor areas include i. Economy and management : 1. Building economy 2. Building process ii. Design solutions and visualization of design output : 3. Design solutions 4. BIMs, drawings and specifications iii. Construction and production-related aspects of constructability : 5. Standardization and prefabrication 6. Assemblies 7. Construction works 8. Health and safety. Aalto / ENG / Hirsi 21

22 Analyysin kulku : Missä : R i vaikutuskertoimet C e Osatekijöiden arviot CS j Rakennettavuusarvio (Laakso 2012) Aalto / ENG / Hirsi 22

23 Esimerkki, Analyysin kulku : Rakennettavuusarvio (0 100) Osatekijöiden arviot (0 1) Vaikutuskertoimet (0 1) (Laakso 2012) Aalto / ENG / Hirsi 23

24 Alkass, Hijazi and Zayed 2009 : Rakennettavuuden osatekijät : Aalto / ENG / Hirsi 24

25 Wong et al 2006 : Grouping of buildability factors : The factors related to the design process were: 1. Site-specific factor 2. Below ground 3. Weather 4. Innovations 5. Coordination and rationalization of design information 6. Detailing 7. Flexibility 8. Tools, plant and equipment 9. Materials, fittings, products and subassemblies. The factors of the design output included: 10. Safety 11. Site layout, access and equipment 12. The use of resources 13. Material systems 14. Installation 15. Standardization 16. Prefabrication. Aalto / ENG / Hirsi 25

26 Esimerkki : Eri osatekijöiden painoarvoja BAM-menetelmässä : Hankkeen alkuvaiheessa tehdyt virheet kertautuvat ja virheiden kustannusvaikutus on suuri, arvio mahdollisimman varhain : Rakennettavuuden kannalta on suurin merkitys rakennejärjestelmä- ja tuotantotekniikkavalinnoilla. Talotekniikalla ja täydent. rakenteilla on pieni vaikutus rakennettavuuteen. Aalto / ENG / Hirsi 26 BAM-menetelmä (Buildability Assessment Model) on kehitetty Hongkongissa.

27 Esimerkki tökaluista : Solibri Model Checker : Kontrolloi ja analysoi rakennusten tietomallien oikeellisuutta sekä laatua törmäystarkastelut, havaitset puutteet, tarkistat BIM- ja esteettömyysvaatimukset, vertaat malleja ja saat oikeaa määrätietoa. Solibrilla hallitsee kustannuksia, aikatauluja sekä kiinteistön ylläpitoa Aalto / ENG / Hirsi 27

28 Autodesk : Navisworks Navisworks enables architecture, engineering, and construction professionals to holistically review integrated models and data with stakeholders to gain better control over project outcomes. Navisworks Manage : Better control outcomes with advanced coordination, 5D analysis, and simulation tools. Navisworks Simulate : Review and communicate project details through 5D analysis and simulation. Aalto / ENG / Hirsi 28

29 Matti Tauriainen : BIM:n käytön edellytykset arvioinnissa : Buildability of structural elements in design phase using BIM could be analyzed visually and analytically complete if Naming and identification of elements were completed Material qualifications of elements were correct Reinforcements of main structural in-situ and prefabricated concrete elements were modeled Clashes between main systems and elements were eliminated Constructability of structural elements in construction phase using BIM could be analyzed visually if Site conditions including logistics areas were modeled Element connections and joints were modeled Assembly and fitting parts were modeled Construction schedule was visualized Aalto / ENG / Hirsi 29

30 Esimerkki : Case-kohteiden rakennettavuusarviot : Asuinrakennusten (kohteet 4-7), joissa käytetään yksinkertaisia, pitkälle standardoituja ratkaisuja saivat korkeat rakennettavuuspisteet, kun taas liikerakennukset saivat alhaisemmat pisteet. Menetelmä mahdollisesti soveltuu tuotemallipohjaiseen rakennettavuuden arviointiin. Aalto / ENG / Hirsi 30

31 Rakennettavuuden arviointi, yhteenveto : Tietomallinnus : Eri suunnittelualojen mallit Yhdistelmämallit Käyttäjäystävällisyys Kustannusanalyysi Rakentamisen simulointi Suunnittelun laatu : Visuaalinen tarkastelu Mallintarkastukset Törmäystarkastelut Suunnittelijan ammattitaito Arviointimenetelmät : Tietomallipohjainen arviointi Määriin perustuva arviointi ARK-mallin hyödyntäminen TATE-mallin hyödyntäminen Analyysimenetelmät Hankeohjaus : Suunnitteluaikataulu Suunnittelunohjaus Osapuolten yhteistyöaste Tietomallinnuksen hyödyntäminen Tutkimusten perusteella eri suunnittelualojen yhdistelmätietomalli soveltuu hyvin rakennettavuuden arvioinnin tietopohjaksi. Rakennettavuuden arviointi pitää aloittaa mahdollisimman varhaisessa hankkeen vaiheessa ja sitä pitää tehdä toistuvasti suunnittelu- ja rakentamisvaiheiden ajan. Aalto / ENG / Hirsi 31

32 Lähteitä : Forsblom, K. Rakennettavuuden arviointi arkkitehti- ja talotekniikkasuunnittelussa. Diplomityö. Insinööritieteiden korkeakoulu, Rakennustekniikan laitos. Espoo s. Mero, A. Rakennettavuus ja sen arviointi tietomallilla suunnittelun näkökulmasta. Diplomityö. Insinööritieteiden korkeakoulu, Rakennustekniikan laitos. Espoo s. Laakso, P. Metodiikka rakennettavuuden mittaamiseen ja kehittämiseen tietomallipohjaisessa työskentelyssä. Diplomityö. Insinööritieteiden korkeakoulu, Rakennustekniikan laitos. Espoo s. Tauriainen, M. The content of constructability. Licentiate s thesis. Insinööritieteiden korkeakoulu, Rakennustekniikan laitos. Espoo s. Common BIM Requirements 2012 is the result of a broad-based development project entitled COBIM Aalto / ENG / Hirsi 32

33 RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 1. Yleinen osuus (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 2. Lähtötilanteen mallinnus (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 3. Arkkitehtisuunnittelu (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 4. Talotekninen suunnittelu (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 5. Rakennesuunnittelu (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 6. Laadunvarmistus (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 7. Määrälaskenta (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 8. Mallien käyttö havainnollistamisessa (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 9. Mallien käyttö talotekniikan analyyseissa (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 10. Energia-analyysit (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 11. Tietomalliprojektin johtaminen (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 12. Tietomallien hyödyntäminen rakennuksen käytön ja ylläpidon aikana (Versio 1.0, 2012) RT Yleiset tietomallivaatimukset Osa 14. Tietomallien hyödyntäminen rakennusvalvonnassa (Versio 1.0, 2012) Aalto / ENG / Hirsi 33