Fise-päivä 2008 -Rakenteiden mallit --- Fise-päivä 16.10.2008 Hanasaari Ismo Tawast, TkL
Esityksen sisältö 1. Yleisiä käsitteitä 2. Rakenteiden mallinnuksella saavutettavia etuja 3. Tietomalleihin liittyviä haasteita 4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa 5. Esimerkkejä 2
1. Yleistä! Tietomalli = Building Information Model! Tietomallien avulla voidaan tuottaa:! Suunnitelmadokumentteja! Mitta- ja määrätietoja! Visuaalisia kuvauksia! Kiinteistöhallinnan lähtötietoja! Paikkatietoja (GIS)! Tietoa rakennuksen elinkaaren ajalta! Aikataulutietoja (4D)! Kustannustietoja (5D)! Muita tietoja (6D ) 3
1. Yleistä! Tietomalli on suunnittelun apuväline! Tietomalleja voidaan integroida laskentamallin kanssa, jolloin voidaan konstruoida monimutkaisia ja muuten vaikeasti havainnoitavia rakenteita! Mallinnuksenkin tuotosten tulee perustua vahvaan ammattiosaamiseen, jonka perustana ovat perinteiset insinööriaineet ja ymmärrys rakenteiden toiminnasta! Rambollilla on konsernitason puitesopimus Teklan kanssa. Suomessa rakennesuunnittelijoista 75% käyttää tietomallinnusta työkalunaan Tiilitehdas 95 000 m2, Pietari 4
2. Tietomalleilla saavutettavia etuja HAVAINNOLLISUUS! Suunnitteluvirheiden havaitseminen helpompaa kuin 2D:ssä! Varmistetaan rakenneosien yhteensopivuus! Rakenneosien törmäystarkastelu! Monimuotoiset geometriat! Päällekkäisten töiden minimointi Technopolis, Helsinki Ruoholahti 5
2. Tietomalleilla saavutettavia etuja LAATU JA LISÄPALVELUT! Piirustusvirheet poistuvat. Jokainen piirustus vastaa mallia! Hyödylliset raportit! Teräsosaluettelot! Raudoiteluettelot! Määräluettelot! Koordinaattitiedot! Tuotannonohjaustiedot! Virheet ja häiriöt vähenevät! Uuden tyyppiset tulosteet! 3D asennuskaaviot! 3D asennusdetaljit! Ym. Tapauskohtaiset tarpeet Heikkiläntie 4, Helsinki Tyytyväinen asiakas Technopolis, Helsinki-Vantaa 6
3. Tietomalleihin liittyviä haasteita! Lisenssit ovat kalliita! Tehokas käyttö vaatii paljon harjoittelua! Ohjelmissa on ajoittain ongelmia ja keskeneräisyyksiä! Malli kasvaa liian suureksi! Hidas tallennus ja numerointi! Työaikaa tuhlaantuu kaatumisiin! Mallin jakaminen osiin hankalaa! Uusien ohjelmaversioiden puuttellinen testaus! Tiedonsiirto eri ohjelmien välillä liian vähäistä KOy Vanhanlinnantie 3, Helsinki 7
3. Tietomalleihin liittyviä haasteita! Kokonaistyömäärä kasvaa uusien tehtävien mukana! Luodun tiedon hyödyntäminen työmailla ja materiaalivalmistajilla alkuvaiheessa! Tietosuoja- ja vastuukysymykset epäyhtenäisiä! Vaikka hyödyt ovat koko tuotantoketjun ulottuvilla, halutaan kustannukset ohjata vain suunnittelijoille! Muuttuneen suunnitteluprosessin vaikutukset hankintoihin - uusia pelisääntöjä tarvitaan - Aloitetaan suunnittelu ajoissa ja pidetään se käynnissä Energiakatu 4, Salmisaari Helsinki SOVITAAN ASIOISTA ETUKÄTEEN 8
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Menestymisen edellytykset! Henkilöstöllä on edellytykset oivaltaa ja muuttaa suunnitteluprosessin ajattelumaailma ja organisointi! Johdolla on halu hyväksyä ja ymmärtää kehitystyön kustannukset! Kaikki edut saavutetaan vasta kun tehdään riittävästi määrätietoista kehitystyötä ja tehdään kohteet kokonaan mallintamalla.! Käyttöönoton on oltava järjestelmällistä ja sellaista, jolla tähdätään tulevaisuuteen! Määrätietoisuus ja periksi antamattomuus! Ohjelmistot ja niiden tekninen osaaminen KOY Finnoonniitty, Espoo 9
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Tuotemallinnusstrategia 2005! Visio 2005: Olla maan asiantuntevin rakennesuunnittelutoimisto Tekla Structures sovellutuksen käytössä v. 2008! Lähtökohta 8/2005: 2 lisenssiä ja 3 käyttäjää! Tilanne 10/2008: 50 lisenssiä ja 80 käyttäjää! Kaikki merkittävät uudisrakennuskohteet mallinnetaan materiaalista riippumatta! Valmisosasuunnitelmat tuotetaan Teklasta (Betoni, Puu, Teräs) KOy Pendoliino, Tampere 10
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Strategian tulos 10/2008! 80 käyttäjää! 50 lisenssiä! Teräsrakenteet! Betonirakenteet! Puurakenteet! Liittorakenteet! Takana >100 mallinnusprojektia ja runsaasti asiakastöinä tehtyjä kehityshankkeita (Custom Componentit)! Oma koulutusjärjestelmä! 2005 asetettu visio 2008 toteutunut TAYS R-rakennus, Tampere, 11 Tampere
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Panostukset strategian saavuttamiseksi! Lisenssien hankinta: 750 000! Tehokoneet ja näytöt: 250 000! Henkilöstön koulutus: 500 000 -> Tuottava työskentely 4kk-12kk! TS-kehityspäälliköt, alkaen 1/2006! Omat käyttäjäpäivät 2x vuodessa => min. 1,5-2,0 M KOy Vanhanlinnantie, Helsinki 12
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Teräsrakenteet! Teräsrakenteiden mallinnus onnistuu kokonaisuudessaan! Mallista saadaan! Konepajakuvat (osa- ja kokoonpanokuvat)! Asennuskuvat Kattilalaitos, Japani! Määräluettelot (kokoonpano-, profiili- ja pulttiluettelot)! CNC-koneiden syöttötiedostot! Sähköiset tiedostot konepajojen tuotantojärjestelmiin! Asuinrakennukset! Toimisto- ja liikerakennukset! Julkiset rakennukset! Teollisuusrakennukset WTC Airport, Vantaa Kattilalaitoksen teräsrakenteita 13
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Betonirakenteet! Betonirakenteiden mallinnus onnistuu kokonaisuudessaan, mutta se on vaatinut paljon omaa kehitystyötä! Mittapiirustukset, kaaviot ja detaljit saadaan suoraan mallista! Kaikkien elementtityyppien valmistuspiirustukset saadaan suoraan mallista! Myös monimutkaisimmat sandwich elementtisuunnitelmat tuotetaan mallintamalla! Määrä- ja raudoitusluettelot mallista! Suomen ensimmäinen pilottikohde tuotannonohjaustietojen hyödyntämisessä viety läpi Parman kanssa menestyksellisesti Heikkiläntie 4, Helsinki Vesitorni, Sahalahti TAYS R-rakennus, Tampere Partnertech Oy Vantaa Toimistorakennus Pasila 14
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Puurakenteet! Puurakenteiden mallinnus:! Mittapiirustukset, kaaviot ja detaljit saadaan suoraan mallista! Aihiot! Kokoonpanopiirustukset! Detaljipiirustukset! Määräluettelot Meilahden tenniskeskus TAYS R-rakennus, Tampere! Tuotannonohjaustiedot Kuokkalan kirkko 15
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Kehitystyössä havaittua Numeroinnin perusongelma! Tekla Structuresin elementtinumerointi muuttuu aina urakkavaiheen mallinnustyön jälkeen.! Elementtien tuotannonohjaus sekä aikataulujen suunnittelu edellyttävät yksilöllistä tunnistetietoa jokaiselle elementille. Ratkaisuna kaksoisnumerointi:! Jokaisella elementillä on urakkavaiheen mallista lopullisiin tuotantopiirustuksiin saakka sama yksilöllinen muuttumaton juokseva numero. Piilokonsolin Custom Component! TS antaa keskenään samanlaisille elementeille saman numeron => vain yksi elementtipiirustus, jossa luettelo juoksevista numeroista Liikerakennus Hyvinkää Toimistorakennus Pasila 16
4. Rakenteiden mallinnus Rambollissa Kehitystyössä havaittua Integroitujen mallien ja yhteistyön hyödyntäminen! Nykyisin pääsääntöisesti RAK ja LVI aloittavat työnsä vasta, kun ARK on tehnyt erilaisia luonnoksia ja viimeistellyt valitun vaihtoehdon lähes valmiiksi. ( 1:50 pohjat )! Mallipohjaisesti on mahdollista ottaa jo luonnossuunnitteluvaiheessa RAK ja LVI mukaan! Luonnosteluvaiheessa määräytyy suurin osa hankkeen toteutuskustannuksista! Luonnosvaiheen suunnittelu maksaisi yhteistyönä enemmän! Olisi kuitenkin mahdollista saavuttaa merkittäviä aikataulu- ja kustannussäästöjä! Aikataulu-, määrä- ja kustannustiedot! Mallipohjainen IFC-tiedonsiirtoa hyödyntävä luonnostelu on nopeaa (vrt. Build London Live 2008)! Ei mennä liian syvälle detaljeihin! Suunnitelmat sovitetaan toisiinsa => yhteensopivuus! Ei verrata toisiinsa yksittäisiä osia vaan osakokonaisuuksia, joiden päämassat ovat riittävällä tarkkuudella oikein! Luotettava pohja rakentamispäätöksen ja jatkosuunnittelun pohjaksi! Maailmalla tehdään jo näyttävien kohteiden suunnittelua siten, että myös urakoitsijatahon edustaja on mukana jo luonnosteluvaiheessa! Eikö kannattaisi hyödyntää näitä uusia mahdollisuuksia jo nyt? 17
5. Käytännön esimerkkejä Case 1: BuildLondonLive suunnittelukilpailu BIM-kilpailu 6/2008 Lontoossa Kilpailuaika 48 h Monitoimirakennus Ramboll rakenneteknisenä konsulttina Team Gravicon www.buildlondonlive.com 18
5. Käytännön esimerkkejä Case 1: BuildLondonLive suunnittelukilpailu Team Gravicon ALA 19
5. Käytännön esimerkkejä Case 1: BuildLondonLive suunnittelukilpailu 20
5. Käytännön esimerkkejä Case 1: BuildLondonLive suunnittelukilpailu Gravicon Team:! Gravicon, Virtual Building Project Manager! Tomi Henttinen, Team Leader, Arto Kiviniemi, PR! ALA Architects, Architectural Design! Juho Grönholm, Design Leader! Granlund, HVAC designs, Energy Calculation, LC Analyzes! Reijo Hänninen, PR, Tero Järvinen, Piia Sormunen, Pekka Mairinoja! Ramboll Finland, Structural Design! Teemu Anttila, Atte Leppänen, Sami Kolari! Rapal, Space Requirements Analyzes, Cost Estimation! Kai Patja, Ari Joro, Mirva Koskela, Pekka Talaskivi, Joona Nyman, Juha Luotio! Solibri, Model Checking! Heikki Kulusjärvi, Anne Aaltonen 21
5. Käytännön esimerkkejä Case 2: Kuokkalan kirkko! Yläpohjassa erittäin vaativa puurakenne (AA)! Arkkitehtuurikilpailun voittanut kohde! Projektissa mallinnettu RAK ja LVI! Rakennemalli toimitettiin LVI-suunnittelijalle => LVI-järjestelmien ja rungon törmäystarkastelu! Liian haastava geometria 2D suunnittelulle! Mallin käyttö kokouksissa ja palavereissa on auttanut asioiden käsittelyä ja päätöksiä merkittävästi 22
5. Käytännön esimerkkejä Case 3: Meilahden liikuntakeskus! Vaativa puurakenne (AA)! Kaikki betoni- ja puurakenteet sekä myös louhittu kalliotila mallinnettiin! IV-konehuoneessa ahtautta! Mallin avulla havaittiin suunnitteluvaiheessa kanavien ja sekundääripalkkien törmäys! Ratkaisu: palkkia siirrettiin 23
5. Käytännön esimerkkejä Case 4: Prisma Itäkeskus! Suomen suurin Prisma (54 000 m2) valmistuessaan! Rakenne- ja valmisosasuunnittelu 3D mallissa! Yli 4600 betonielementtiä, kaikki tyypit mallinnettu! Rambollin rakenne- ja valmisosasuunnittelijat toimivat eri paikkakunnilla! Projektissa samanaikaisesti 23 rakennesuunnittelijaa! Elementtisuunnitelmat valmistuivat aikataulussa! Ei yhtään merkittävää suunnitteluvirhettä Visualisointi: Arkkitehtitoimisto Max Tenhunen Oy 24
5. Käytännön esimerkkejä Case 4: Prisma Itäkeskus Tietomallin tuomia laatuetuja:! Betonielementeissä suunnitteluvirheitä minimaalisen vähän, syynä tarkastustoiminnan helpottuminen mallin kautta.! Raudoitus- ja tarvikeluettelot ovat paikkansapitäviä ja tarkkoja, koska kone ei väsy turhauttavaan luettelointiin -> laatua ja tehokkuutta tehtaalla. Myös tehdas on pystynyt hyödyntämään tarkkoja elementtiluetteloita.! Hyvät ja toimivat makrot ohjaavat suunnittelua haluttuun suuntaan, esim. toimiva pilarin raudoitusmakro lisää oletusasetuksillakin teräkset halutulla mallilla.! Kun saadaan automatisoitua puuduttavia piirtovaiheita voidaan suunnittelussa keskittyä muihin tärkeämpiin asioihin.! Iso ongelma nykyisessä tilanteessa on eri ohjelmistojen välinen tiedonsiirto, jossa katoaa tietoa. Assosiatiivisuuden kadotessa ei välttämättä muisteta päivittää alkeellisemman tiedostomuodon tiedostoja.! Tasojen rakenteelliset kallistukset paikoitustiloissa ja vesikatolla; geometriatiedon hallinta ilman havainnollistavaa mallia olisi ollut virhealtista. Esim. Pilarikonsoleiden korot ja muodot vinoilla linjoilla. Lisäksi rakenteellisilla kallistuksilla on aikaansaatu merkittäviä aikataulu- ja materiaalisäästöjä. 25
5. Käytännön esimerkkejä Case 4: Prisma Itäkeskus Tietomallin avulla vältettyjä virheitä: Pilarikonsoleiden ja palkkien korot sekä sijainnit kallistetuilla tasoilla Liukutasojen mitat varmistetiin mallintamalla ne rakennemalliin 26
5. Käytännön esimerkkejä Case 4: Prisma Itäkeskus Tietomallin avulla vältettyjä virheitä: Palkin konsoliosan sopimattomuus ovipalkkiin kuilun ovitietojen tarkennuttua Ennen korjausta Korjauksen jälkeen 27
5. Käytännön esimerkkejä Case 5: voimalaitoksen teräsrunko! Otteita suunnittelemistamme voimalaitoskohteista! Yhdessä kohteessa saattaa olla jopa yli 10 000 erillistä piirustusta! Geometria, suuret rasitukset ja prosessiputkien risteilyt 28
5. Käytännön esimerkkejä Case 6: Priimus palvelualojen oppilaitos! Muutos-, korjaus ja laajennushanke! ARK, RAK ja TATE mallien yhteensovittamisen hyödyntäminen! Geometriatiedot vanhoista ja uusista rakenteista arkkitehdin ajantasamallissa! Uudet rakenteet ja vahvistukset rakennemallissa! Talotekniikan järjestelmien sovitus TATE-mallissa 29
5. Käytännön esimerkkejä Case 7: Tietomallin hyödyntäminen kiinteistön ylläpidossa KORJAUSHANKE:! Ajantasaisten tietojen hankinta 3D mittauksilla! 2D-kuvien päivittäminen IFC-standardin mukaiseksi 3D-tietomalliksi! Ylläpidon käyttöön ajantasainen mallinnus rakennuksesta (mm. määrätieto, tilatieto)! Merkittäviä hyötyjä korjausrakentamiseen! Lisätiedot: RambollFM-yksikkö: www.rambollfm.net 30
5. Käytännön esimerkkejä Case 8: 3D Printer 31
Ramboll - One Company in Copenhagen Aug. 2008 One Company in Copenhagen 30.-31.Aug. 2008 Kiitos tarkkaavaisuudestanne Thank You for your attention! Toskal-lake, Lapland Jul.30.th 2006, 02:30 am. 32