TIETOMALLINTAMINEN SILTARAKEN- TEIDEN SUUNNITTELUSSA Siltaympäristön kehittäminen ja mallinnusohje Maria Kuuhimo Opinnäytetyö Lokakuu 2013 Rakennustekniikan koulutusohjelma Talonrakennustekniikka
TIIVISTELMÄ Tampereen ammattikorkeakoulu Rakennustekniikan koulutusohjelma Talonrakennustekniikka KUUHIMO MARIA Tietomallintaminen siltarakenteiden suunnittelussa Siltaympäristön kehittäminen ja mallinnusohje Opinnäytetyö 81 sivua, joista salaista aineistoa 40 sivua ja liitteitä 3 sivua Lokakuu 2013 Tietomalleja on hyödynnetty rakennusalalla useita vuosia ja talosektorilla niiden hyödyt kokonaisprojektissa on jo laajasti tiedostettu. Myös infra-alalla tietomallien laajaalaiseen hyödyntämiseen ollaan määrätietoisesti siirtymässä, mutta kehitystä hidastaa tietomalleja koskevan standardoinnin puute ja keskeneräisyys. Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia siltojen tietomallipohjaista suunnitteluprosessia sekä suunnittelussa tarvittavien lähtötietoaineistojen ja mallinnustyökalujen hyödyntämistä. Työn tuloksena kehitettiin A-Insinöörit Suunnittelu Oy:lle siltojen mallintamista palveleva AI-Siltaympäristö Tekla Structures 19.0 -ohjelmistoon. Lisäksi laadittiin siltojen tietomallinnusta tukeva ohjeistus siltojen ja taitorakenteiden yksikköön. Opinnäytetyö koostuu kahdesta osasta, joista yleinen osuus on julkinen. Käytäntöihin perustuva ohjeosuus julkaistaan ainoastaan A-Insinöörit Suunnittelu Oy:n käyttöön. Sillanrakennus kuuluu infra-alaan, vaikka rakenteiden suunnittelun näkökulmasta se muistuttaa enemmän talonrakennusta. Sillan ja sillan rakenteiden suunnittelussa huomioidaan rakenteiden kestävyyden lisäksi sillan sopiminen siltapaikan tiegeometriaan ja ympäristöön. Sillan suunnittelu tietomallia hyödyntäen vaatiikin siltasuunnittelijan ja väyläsuunnittelijan tiivistä yhteistyötä sekä yhdessä sovittuja toimintamalleja. Ohjelmistojen osalta tämä tarkoittaa toimivien mallinnustyökalujen lisäksi yhteistä tiedonsiirtoformaattia, joka mahdollistaa eri suunnitteluaineistojen vaivattoman siirron käytettyjen ohjelmistojen välillä. Infra-alalla on käynnissä useita kehitysprojekteja koskien tietomallien hyödyntämistä kaikilla hankkeen osa-alueilla ja kattaen kaikki osapuolet tilaajasta kunnossapitoon. Suurin kehitystyö tehdään RYM Oy:n Infra FINBIM -työpaketissa, jonka tavoitteena on kehittää yhteiset tietomallistandardit infra-alalle. Tavoitteen toteutuessa ohjeiden ja vaatimusten puute ei enää hidasta tietomallien käyttöönottoa, tarvitaan ainoastaan eri osapuolien uskallusta siirtyä täysin uuteen toimintamalliin. Asiasanat: tietomalli, tietomallipohjainen suunnittelu, siltasuunnittelu, infrasuunnittelu, Tekla Structures
ABSTRACT Tampereen ammattikorkeakoulu Tampere University of Applied Sciences Degree programme in Construction Technology Option of Building Construction MARIA KUUHIMO: Information Modeling in Bridge Designing Bridge Environment and Instructions for Bridge Modeling Bachelor's thesis 81 pages, classified 40 pages, appendices 3 pages October 2013 Information models has been utilized many years in building trade. The parties in the projects of housebuilding already became conscious of the benefits of modeling and now the infrastructure field is forcefully proceeding to it also. The process has started but the lack and incompleteness of the BIM standards are slowing down the development. The aim of the thesis was to study the process of the information modeling in bridge designing and the usage of needed reference data and modeling tools. The main objective of the study was to create a bridge environment to the Tekla software subservient to the modeling in A-Insinöörit Suunnittelu Oy. Additionally the instructions of information modeling was created in the unit of Bridge design and special structures. The thesis falls into two parts. The general part deals with a bridge design and modeling and current development projects in infrastructure field. The practical instructional part of thesus is classified and be published only to use of A-Insinöörit Suunnittelu Oy. Bridge-building is part of infrastructure although from structural aspect it s similar to housebuilding. Bridge designer takes also into account the geometry of joining roads and surrounding environment. Designing bridges using information models requires the association with bridge designer and road designer with common work methods. For softwares this means functional modeling tools and a common format for transferring the information between used softwares. There are several ongoing R&D programs to develop the usage of information models through the whole building project. The widest program called Infra FINBIM has a goal to create a common standards for the infrastructure field concerned of information modeling. When this goal is reached there is no more lack of instructions and requirements in modeling. If the usage of information modeling is still seen as unprofitable the problem is more in the courage to change the work methods. Key words: building information modeling, infrastructure designing, bridge designing, Tekla Structures
ALKUSANAT Haluan kiittää tämän opinnäytetyön ohjaajaa Tampereen ammattikorkeakoulun yliopettajaa, TkL Olli Saarista. Erityiskiitos kuuluu myös kehitysinsinööreille RI Antti Pekkalalle ja RI Minna Salonsaarelle mielenkiintoisen opinnäytetyön aiheen valinnasta sekä ohjauksesta ja ideoinneista. Haluan kiittää myös DI Mikko Hyyrystä, RI Jarkko Savolaista sekä DI Kari Niemeä arvokkaista neuvoista ja ohjeista sekä rakentavasta palautteesta. Tampereella lokakuussa 2013 Maria Kuuhimo
5 SISÄLLYS SISÄLLYS... 5 JOHDANTO... 6 1 TIETOMALLIPOHJAINEN SUUNNITTELU... 8 1.1. Tietomalli... 8 1.2. Historiaa... 9 1.3. Edut ja haasteet... 10 2 TIETOMALLIEN HYÖDYNTÄMINEN SILLANSUUNNITTELUSSA... 12 2.1. Siltasuunnitteluprosessi... 12 2.2. Käytetyt ohjelmistot... 14 2.2.1 Revit, Bentley ja Nemetschek... 14 2.2.2 Tekla Structures... 15 2.2.3 Tekla Civil... 16 2.2.4 Tekla BIMsight... 16 2.3. MALLIPOHJAISEN SILTASUUNNITTELUN LÄHTÖTIEDOT... 17 2.3.1 Lähtötietomalli... 18 2.3.2 Suunniteltu aineisto... 20 2.3.3 Koordinaatisto... 21 2.4. TIEDONSIIRTO... 21 3 TIETOMALLIPOHJAISEN SILTASUUNNITTELUN KEHITYS... 23 3.1. Kehitysprojektit... 23 3.1.1 Infra FINBIM... 24 3.1.2 5D-Silta -projekti... 25 3.2. Yhteiset tietomalliohjeet... 26 3.2.1 Siltojen tietomalliohje... 27 3.2.2 InfraBIM-nimikkeistö... 28 3.3. Avoin tiedonsiirto... 29 3.3.1 IFC... 29 3.3.2 LandXML... 30 3.3.3 InfraModel... 31 3.4. Tulevaisuuden näkymät... 32 4 POHDINTA... 34 LÄHTEET... 36 LIITTEET... 38
6 JOHDANTO Tietomallintamisen käyttöönotto infra-alalla on jatkuva kehitysprosessi, koska vaatimukset, valmiudet ja menetelmät uudistuvat nopeasti. Suunnittelutyö on kehittynyt yhä enemmän piirustuspohjaisesta suunnittelusta kolmiulotteiseksi mallintamiseksi ja rakenneosat pyritään mallintamaan kuin ne todellisuudessa ovat. Pyrkimys entistä tehokkaampaan suunnitteluun ja rakentamiseen on vaikuttanut ohjelmistojen kehitykseen ja tietomallien lisääntyneeseen hyödyntämiseen. Tällä hetkellä tietomallien käyttö painottuu pääosin suunnitteluun, mutta tavoite on siirtyä koko rakennusprosessia koskevaan tietomallien hyödyntämiseen. Tavoitteen edistämiseksi on perustettu erilaisia kehityshankkeita, joissa teknologiaa, mallintamisprosesseja ja mallien käyttöä tutkitaan ja kehitetään yhdessä infra-alalla vaikuttavien yritysten ja toimijoiden kanssa. Kehitystyölle on tarvetta, sillä vuonna 2014 tavoitteena on, että suuret infran tilaajat siirtyisivät pääosin mallipohjaisten palveluiden tilaamiseen. Opinnäytetyön teoriaosuudessa perehdytään silta- ja taitorakenteiden tietomallipohjaisen suunnittelun prosessiin. Aihetta käsitellään pääosin uudisrakentamisen kannalta, koska korjausrakentamisessa tietomalleja hyödynnetään vielä varsin vähän. Koska tietomallintaminen infra-alalla on tällä hetkellä kovan muutoksen alla, on työssä pyritty tutkimaan prosessia myös ajankohtaisten tutkimushankkeiden kautta. Siltoja koskeva kehitystyö liittyy muun muassa siltojen ja väylien integraatioon sekä tietomallien hyödyntämisen parantamiseen myös suunnittelua seuraavissa vaiheissa. A-Insinöörit Suunnittelu Oy:llä siltojen ja väylien tietomallipohjaisessa suunnittelussa on pääosin käytössä Tekla Oyj:n ohjelmistot Tekla Structures ja TeklaCivil. Yrityksessä nähtiin tarve kehittää siltojen mallinnuksessa käytettyä Tekla Structures -ohjelmistoa paremmin yrityksen toimintatapoja ja siltasuunnittelua tukevaksi sekä selkeyttää silta- ja väyläsuunnittelijoiden välisiä tiedonkulun käytänteitä. Tätä varten yrityksen omaan käyttöön kehitettiin AI-Siltaympäristö Tekla Structures 19.0 -ohjelmistoon. Opinnäytetyön toinen osa sisältää Ai-Siltaympäristön esittelyn sekä yhteisten mallintamiskäytäntöjen ohjeistuksen. Mallien hyödyntäminen suunnittelussa tulee lisääntymään myös jat-
7 kossa, kuten myös ohjelmistojen käyttäjien määrä. Näin ollen ohje on ajankohtainen ja tulee palvelemaan myös uusia Tekla Structuresin käyttäjiä yrityksessä..
8 1 TIETOMALLIPOHJAINEN SUUNNITTELU Mallipohjaisessa suunnittelussa puhutaan malleista usein sekä tietomalleina että tuotemalleina ja tänä päivänä käytetään myös käsitettä tuotetietomalli. Selvyyden vuoksi tässä opinnäytetyössä käytetään termiä tietomalli sekä sen englannin kielestä tulevaa lyhennettä BIM (Building Information Modeling/Management). BIM-termiä käytetään yleisemmin itse mallintamisen prosessia ja tiedon hallintaa käsittelevissä yhteyksissä. 1.1. Tietomalli Tietomallilla tarkoitetaan digitaalisessa muodossa olevaa kolmiulotteista rakennemallia ominaistietoineen. Osien ominaistietojen sisältäessä rakennusprojektin ajanhallintaan liittyvää tietoa, puhutaan 4D-tietomallista ja lisättäessä siihen vielä kustannukset voidaan mallia kutsua 5D-tietomalliksi. Ideaalitilanteessa tietomallia voidaan hyödyntää rakenteiden koko elinkaaren ajan suunnittelussa ja toteutuksessa sekä ylläpidossa aina purkamiseen saakka. (Liikennevirasto 2013.) Kuva 1 Asemarakennuksen tietomalli.
9 Tietomallissa yksittäistä tietoa ei tarvitse kopioida erikseen eri raportteihin ja piirustuksiin vaan tieto tallennetaan malliin vain kerran. Tämä helpottaa huomattavasti mallin muokkaamista ja päivittämistä, ja esimerkiksi eri suunnitelmavaihtoehtojen tarkastelu on kätevämpää ja yksinkertaisempaa verrattaessa perinteiseen 2D-malliin. Kuva 2 Tietomallia on mahdollista hyödyntää hankkeen kaikissa vaiheissa, suunnittelusta toteutukseen ja ylläpitoon. (InfraBIM 2013) 1.2. Historiaa Infrasuunnittelussa aikaa vievistä käsityönä tehdyistä laskennoista ja suunnitelmista alettiin siirtyä tietokoneiden käyttöön 1960 1970-luvun vaihteessa. Tietotekniikan käyttö nopeutti suunnittelua, paransi tarkkuutta ja pienensi laskentakustannuksia huomattavasti perinteiseen käsinlaskentaan verrattuna. Aluksi laskenta suoritettiin ulkopuolisissa
10 tietokonekeskuksissa, mutta vähitellen se alkoi siirtyä myös suunnittelutoimistoille. Suunnittelutoimistot saivat Tiehallinnolta erillisen korvauksen tietotekniikka hyödyntävästä suunnittelusta mikä osaltaan vauhditti infra-alan tietoteknistä kehitystä ja eri ohjelmistojen syntyä. (Junnonen J-M 2009, 24.) 1990-luvulla tietotekninen kehitys oli nopeaa ja tietokoneista oli tullut suunnittelutoimistojen jokapäiväisiä työvälineitä kaikessa toiminnassa. Käyttöjärjestelmät kehittyivät ja helppokäyttöisiä graafisia ohjelmistoja pystyi käyttämään kuka tahansa pienen koulutuksen jälkeen, kun aikaisemmin tietokoneiden käyttö oli koulutettujen ATKoperaattorien tai -suunnittelijoiden työtä. (Junnonen J-M 2009, 25.) Suunnittelussa, kuten muillakin hankkeen osa-alueilla, pyrkimys yhä tehokkaampaan toimintaan on vaatinut eri osapuolilta jatkuvaa kehitystä ja mukautumista uusiin toimintamalleihin. 2000-luvulla informaation määrä suunnittelussa on kasvanut valtavasti ja tiedonhallinta on ongelmallisempaa. Graafisiin ohjelmiin sisällytettävä tiedon määrä ja hallinta on rajallista, joten vähitellen suunnittelussa on siirrytty yhä enemmän tietomalleja hyödyntävään suunnitteluun. (Junnonen J-M 2009, 25.) Tietomallit helpottavat informaation käsittelyssä ja lisäksi suunnittelussa tapahtuvia muutoksia on helpompi hallita, koska ne päivittyvät automaattisesti koko mallin. Tällä hetkellä yksi keskeisimmistä kehittämistarpeista tietomallipohjaisessa suunnittelussa koskee tiedonsiirtoa ja siihen käytettyjä formaatteja. Tiedonsiirron ja tehokkaamman suunnitteluprosessin kehittämiseksi onkin meneillään useita kehityshankkeita, joissa tavoitteena on muun muassa yhtenäistää olemassa olevia tiedostoformaatteja. 1.3. Edut ja haasteet Tietomallien hyödyntämisellä suunnittelussa voidaan saavuttaa merkittäviä etuja ja hyötyjä, varsinkin jos malli tuotetaan heti hankkeen alkuvaiheessa ja se on hyödynnettävissä kaikissa vaiheissa suunnittelusta ylläpitoon. Ongelmana ja hidasteena niiden hyödyntämiselle on kuitenkin puutteet eri osapuolien tiedoissa ja taidoissa mallinkäsittelyssä. Jotta malleja osattaisiin hyödyntää mahdollisimman kattavasti, tarvitaan rakennushankkeen eri osapuolien väliseen tiedonkulkuun parannus.
11 Tietomallintamisessa nähdään valtavasti potentiaalia. Perinteisiin graafisiin suunnittelumenetelmiin verraten, voidaan muun muassa määrä- ja kustannuslaskenta ja suunnitelmien tarkastukset suorittaa helposti yhdestä mallista. Jotta mallia ja sen sisältämää tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi määrälaskennassa, puhumattakaan työmaalla, tulee mallinnusvaiheessa huolellisuuteen kiinnittää erityistä huomiota, jotta eri rakenneosat mallinnetaan oikein ja tarkoituksenmukaisesti. Esimerkiksi mallinnusohjelman automaattisia työkaluja käytettäessä, työkalun tietosisältö ja sijainti saattavat olla täysin poikkeavat suunnitellusta, jos tietomalliin ja sen automaattitoimintoihin luotetaan liiaksi. Tästä syystä raporttien tarkastuksen usein suorittaa kokenut ja asiantunteva suunnittelija, joka huomaa selkeät poikkeamat esimerkiksi rakenneosan raudoitemäärissä. Tietomallien lisäksi tarvitaan edelleen paljon perinteisiä piirustusmuodossa olevia suunnitelmia. Muutos ei tapahdu hetkessä. Uusien ohjelmistojen käyttöönotto vaatii eri osapuolilta aikaa ja resursseja. Kynnyksenä tietomallien käyttöönottoon saattaa olla siitä aiheutuvat kustannukset ja ajantarve, vaikka tiedostettaisiin tietomallin tuottamat hyödyt ja sen rahallinen kannattavuus jälkikäteen. Todelliset tietomallin käytön hyödyt ja mahdolliset ongelmat selviävät vasta, kun kokonaisvaltaisesta mallien käytöstä saadaan enemmän kokemusta kaikissa hankkeen vaiheissa. Tämä vaatii kaikkien osapuolien yhteistyötä sekä avointa suhtautumista ja sopeutumista uudenlaisiin toimintatapoihin.
12 2 TIETOMALLIEN HYÖDYNTÄMINEN SILLANSUUNNITTELUSSA Tietomallien edut ja hyödyt suunnittelun apuna on laajasti tiedostettu ja myös siltasuunnittelussa on siirrytty malleja hyödyntävään suunnitteluprosessiin. Kolmiulotteisten mallien avulla muun muassa siltojen väylään sovittaminen helpottuu ja eri siltavaihtoehtojen tarkastelu on havainnollisempaa. 2.1. Siltasuunnitteluprosessi Silta kuuluu osana väylään, joten siltatuotanto on myös osa tietuotantoa. Näin ollen siltahankkeen suunnittelu etenee useimmiten myös tiesuunnittelun vaiheiden mukaisesti, kuten kuvassa 3 on esitetty (Siltojen suunnitelmat 2000, 9.) Eri vaiheissa hankitaan tarpeelliset lähtötiedot ja laaditaan tarpeellinen aineisto seuraavaa vaihetta varten. Kuva 3 Silta on osa väylää ja siltatuotanto on osa tietuotantoa. Siltahankkeen suunnittelu etenee myös tiesuunnittelun vaiheiden mukaisesti. (Siltojen suunnitelmat 2000, 9) Liikenneviraston julkaisemassa ohjeessa - Siltojen tietomalliohje (2011, 9-10), on eritelty mallintamistehtävät ja -tarkkuus suunnitteluvaiheittain.
13 Esisuunnittelu Siltahankkeen esisuunnitteluvaiheessa mallintamista hyödynnetään vain vaativimpien siltojen osalta. Esisuunnittelu on osa maankäytön ja liikenneväylän tarveselvitystä, jolloin selvitetään siltojen rakentamista ja niiden vaikutusta hankkeen kustannuksiin. Tässä vaiheessa suunnitelmat ovat tarkkuudeltaan karkeita luonnoksia siltavaihtoehdoista osana väylää. (Siltojen tietomalliohje 2011, 10.) Yleissuunnittelu Esisuunnittelua seuraavassa yleissuunnitteluvaiheessa tutkitaan siltapaikalle sopivia siltaratkaisuja ja laaditaan sillasta erilaisia luonnoksia. Sillasta mallinnetaan tässä vaiheessa näkyvissä olevat varusteet ja rakenteet merkitsevine mittoineen sekä tarkastellaan sillan sovittamista väyläsuunnittelijalta saatuun väylämalliin. (Siltojen tietomalliohje -luonnos 2013, 18.) Siltasuunnitelma Yleissuunnitelmaa laajempi ja tarkempi suunnitelma on siltasuunnitelma, jolloin silta mallinnetaan kokonaisuudessaan varusteineen ja laitteineen lukuun ottamatta raudoituksia. Tässä vaiheessa laaditaan sillasta pääpiirustus ja/tai siltapaikan yhdistelmämalli, joka sisältää sillan lisäksi lähtötietomallin ja suunnitellun väyläaineiston. Lisäksi sillasta laaditaan määräluettelo ja kustannusarvio, joten rakenteet tulee olla määritelty ja mallinnettu sellaisella tarkkuudella, etteivät mahdolliset muutokset seuraavassa vaiheessa vaikuta kustannuksiin. (Siltojen tietomalliohje -luonnos 2013, 19.) Rakennussuunnitelma Hyväksytyn siltasuunnitelman pohjalta laaditaan rakennussuunnitelma, jossa rakenteet esitetään sellaisina kuin ne tullaan toteuttamaan. Tässä vaiheessa malli sisältää koko rakennettavan sillan rakenteineen, varusteineen ja laitteineen, sekä raudoituksineen. Sillan tietomallin lisäksi laaditaan mahdolliset tarkentavat mallit esimerkiksi konepajavalmistusta varten. (Siltojen tietomalliohje -luonnos 2013, 21)
14 2.2. Käytetyt ohjelmistot Sillat ovat geometrialtaan monimutkaisempia ja poikkeavat talonrakennuksessa tyypillisistä suorakaiteen muodoista. Tästä syystä ohjelmat, joilla pystytään mallintamaan talonrakenteita, ei välttämättä sovellu siltojen mallintamiseen. Jos halutaan toimiva ohjelmisto eri siltatyyppien mallintamiseen, ohjelmalla tulisi pystyä mallintamaan myös hankalat kansigeometriat sekä sillan raudoitukset. Tietomallinnukseen soveltuvia ohjelmistoja on markkinoilla useita. Ohjelmistot eroavat paljonkin rakenteiltaan ja toiminnallisuuksiltaan. Yleisin ja varsinkin siltojen suunnittelussa käytetty ohjelmisto on kotimaisen Tekla Oyj:n kehittämä Tekla Structures. Muita tietomalliohjelmistoja, jotka soveltuvat siltojen mallintamiseen on muun muassa Autodeskin Revit Structures, Bentleyn Micro Station ja Nemetschekin Allplan Engineering. Eri ohjelmistojen vertailu on hankalaa ilman ohjelmistojen asentamista ja niihin syvemmin perehtymistä. Tästä syystä opinnäytetyössä käsitellään tarkemmin Tekla Oyj:n Tekla Structuresin ominaisuuksia ja mahdollisuuksia siltojen tietomallintamisen kannalta sekä sen yhteiskäyttöä väyläsuunnitteluun tarkoitetun Tekla Civil -ohjelmiston kanssa. Muita yleisimpiä siltojen mallinnuksessa käytettyjä ohjelmistoja on kuvailtu niiden keskeisten ominaisuuksien osalta. 2.2.1 Revit, Bentley ja Nemetschek Revit Structures on osa Autodeskin ohjelmistovalikoimaa. Se oli alun perin suunnattu arkkitehtisuunnitteluun, mutta siitä kehitettiin oma versio myös rakennesuunnitteluun. Autodesk mainitsee ohjelman keskeisiksi ominaisuuksiksi muun muassa parametriset komponentit, törmäystarkastelun ja usean tiedostoformaatin tuen (Autodesk 2013). Arvostelua ohjelma on saanut siltojen raudoitusten muodostamisessa. Siltojen monimutkaisen geometrian vuoksi raudoitusten mallintaminen ja raudoituspiirustusten tekeminen sanotaan olevan ohjelmalla hidasta ja vaikeaa (Järvenpää T 2010, 90).
15 Bentley kuvailee Microstation-ohjelmistoaan johtavaksi tietomalliympäristöksi, joka soveltuu monipuolisesti infra-alalle. Bentley mainostaa myös omaa siltojen suunnitteluja rakentamisjärjestelmää Bridge Information modeling:a (BrIM). Siihen se tarjoaa myös useista siltasovelluksista koostuvaa Bentley Bridge-tuoteperhettä, joka sisältää työkaluja siltojen suunnittelun avuksi. (Bentley 2013.) Nemetschekin Allplan Engineering -ohjelmisto on osa Allplan-tuoteperhettä, joka sisältää ohjelmistoja muun muassa arkkitehti- ja rakennesuunnitteluun. Se tarjoaa ratkaisuja luonnossuunnittelusta lopullisten raudoituspiirustusten tuottamiseen. (Nemetschek 2013). 2.2.2 Tekla Structures Tekla Structures on rakennesuunnittelijoille tarkoitettu tietomallinnusohjelmisto. Se tarjoaa työkalut useiden rakennusmateriaalien mallintamiseen ja siltasuunnittelussakin sillä voidaan mallintaa niin teräs- ja betonisiltoja kuin puu- ja liittorakennesiltoja. Ohjelmistosta on saatavilla kokoonpanoja teräsrakenteiden ja betonielementtien suunnitteluun ja valmistukseen, paikallavalurakenteiden detaljointiin sekä rakentamisen hallintaan. (Tekla 2013.) Tekla Structuresia voidaan hyödyntää projektin kaikissa vaiheissa luonnossuunnittelusta liitos-, elementti- ja konepajasuunnitteluun, valmistukseen sekä työmaan ohjaukseen. Ohjelmisto on yhteensopiva ja toimiva useiden muiden sovellusten kanssa ja mahdollistaa näin eri mallien yhteensovittamisen samaan malliin. (Tekla 2013.) Tekla Oyj on ollut osallisena useissa infra-alaan liittyvissä kehitysprojekteissa ja pilotoinneissa, kuten InfraFINBIM ja 5D-Silta -projekti. Sen tavoitteena projekteissa on muun muassa kehittää sillanrakentamisen eri toimijoille soveltuvia tuotteita ja ominaisuuksia Tekla Structures -ympäristöön.
16 2.2.3 Tekla Civil Tekla Civil on infrasuunnitteluun ja -rakentamiseen kehitetty ohjelmisto. Se pystyy hyödyntämään paikkatietoa, maastomalleja, ilmakuvia, sekä useita rekistereitä. Ohjelmiston eri sovelluksia voidaan monipuolisesti hyödyntää teiden, katujen ja rautateiden rakennesuunnittelussa sekä putkilinjojen ja viheralueiden suunnittelussa. (Tekla 2013.) Tekla Oyj on pitkään tukenut infra- ja rakennustoimialojen kehitystä kohti mallipohjaista toimintaa. Se on pilotoinut Tekla Civil -infrasuunnitteluohjelmiston ja Tekla Structuresin mallipohjaista yhteiskäyttöä, jonka myötä muun muassa ohjelmien toiminnallisuutta on kehitetty. Tekla on kehittänyt esimerkiksi oman työkalun tukemaan väylä- ja siltasuunnittelun tiedonsiirtoa. Työkalu muuntaa väyläaineiston tiedon siltasuunnittelussa vaadittavaan muotoon. 2.2.4 Tekla BIMsight Projektinhallintaan Tekla Oyj on kehittänyt oman tietomallien tarkasteluohjelman, Tekla BIMsightin. Ilmaisohjelma mahdollistaa projektin eri osapuolten tietomallien yhdistelyn ja tarkastelun sekä kommenttien ja dokumenttien liittämisen. (Tekla 2013).
17 Kuva 4 Tekla BIMsightissa voidaan tarkastella projektin osasuunnitelmia yhtenä kokonaisuutena. 2.3. MALLIPOHJAISEN SILTASUUNNITTELUN LÄHTÖTIEDOT Silta on osa väylää ja sen tulee sopia liikenneväylän geometriaan linjausten, tasausten ja taitelinjojen osalta. Myös sillan sopiminen maastoon ja siltapaikan ympäristöön on huomioitava suunnittelussa. (Heikkilä ym. 2005,4.) Mallipohjainen siltasuunnittelu alkaa riittävien lähtötietojen hankinnalla, joita on muun muassa maaston ja maaperän tiedot, siltaan liittyvien väylien tiegeometriat, mahdolliset muut siltapaikalla sijaitsevat rakenteet ja kunnallistekniikka. Aineistojen tarkkuus vastaa aina kyseessä olevan suunnitteluvaiheen tarkkuutta, jota edellä lyhyesti käsiteltiin. Lähtötietoaineistot saattavat olla hyvin hajanaisia ja sisältää samaa tietoa monessa eri muodossa. Siltapaikan olemassa oleva maasto ja muu niin sanottu ei-suunniteltu aineisto sekä suunniteltu aineisto on mahdollisesti tuotu lähtötiedoiksi malliin useana erillisenä referenssinä, joiden formaatti myös vaihtelee. Tämä monesti hankaloittaa referenssien tunnistamista ja hyödyntämistä.
18 Siltojen tietomalliohjetta (2011) ollaan päivittämässä ja ohjeessa muun muassa lähtötiedot ja lähtötietomalli määritellään tarkemmin. Lähtötiedot on ohjeessa jaettu kolmeen kokonaisuuteen, suunniteltuun aineistoon, lähtötietomalliin ja edellisen suunnitteluvaiheen viiteaineistoon kuvan 5 mukaisesti. Kuva 5 Siltojen lähtötiedot on eritelty suunniteltuun aineistoon, siltapaikalla olemassa olevaan aineistoon sekä viiteaineistoon. (Siltojen tietomalliohje -luonnos 2013, 9) 2.3.1 Lähtötietomalli Mallipohjaisessa sillansuunnittelussa hyödynnettävistä lähtötietoaineistoista koostetaan oma siltapaikan nykyistä, olemassa olevaa tilannetta havainnollistava malli, lähtötietomalli. Mallin tarkoitus on toimia apuna muun muassa siltapaikan valinnassa sekä sillan maatukien ja penkereiden alustavassa suunnittelussa. Mallista pystytään helposti määrittelemään esimerkiksi vaadittavan kalliolouhinnan laajuus.
19 Kuva 6 Sillan lähtötietomalli, joka sisältää siltapaikan olemassa olevan maaston pintamallin kolmioverkkona sekä kallionpinnan sijainnin. Lähtötietomallin sisältö on sama, riippumatta mikä suunnitteluvaihe on kyseessä. Se ei sisällä suunniteltua aineistoa vaan päivittyy ja tarkentuu lähtötietojen lisääntyessä vastaamaan kyseistä suunnitteluvaihetta. (Lähtötietomallin vaatimukset -luonnos 2012.) Malli sisältää pintamallin kolmioverkkona nykyisen maaston ja väylän pinnasta sekä maaperämallin, joka kuvaa maanpinnan alapuolisia maakerroksia ja kallionpintaa. Pintamallin luo usein väyläsuunnittelija hyödyntämällä esimerkiksi laserkeilaamalla tuotettua mittausdataa siltapaikalta. Mikäli malli kuvaa ainoastaan maanpinnan korkeuseroja, kutsutaan sitä korkeusmalliksi. Sen sisältäessä myös maanpäällisiä rakenteita, kuten väyliä, puhutaan maastomallista. (Junnonen J-M 2009, 32,41.) Maaperämallin muokkaa myös usein väyläsuunnittelija alueen pohjatutkimustulosten perusteella. Maaperämallissa esitettävät maalajirajat ja kallionpinta tulkitaan esimerkiksi siltapaikalla suoritettujen maaperä- ja laboratoriotutkimusten perusteella tai Geologian tutkimuskeskuksen maaperäkartan perusteella. (Junnonen J-M 2009, 42). Maaperätietoja hyödynnettäessä, on huomioitava, että ne perustuvat aina tulkintaan ja arvioon eikä aina vastaa todellista tilannetta.
20 2.3.2 Suunniteltu aineisto Suunniteltua aineistoa, esimerkiksi suunnitteluvaiheessa olevaa väylätietoa, tarvitaan lähtötietona muun muassa sillan sovittamiseksi väylään. Näitä tietoja ei sisällytetä lähtötietomalliin vaan ne esitetään erillisenä mallina. Kuva 7 Väylän suunniteltu pintamalli Väyläsuunnittelija suunnittelee väylän pintamallina, käyttäen kolmioverkkoa. Siltasuunnittelija hyödyntää suunniteltua väylämallia sillansuunnittelun oleellisena lähtötietona, jolloin silta suunnitellaan muodoltaan ja geometrialtaan niin, että sen linjaus ja tasaus jatkuu loogisesti tien geometriaa mukaillen ja toimii näin osana väylää. Kaikkia sillansuunnittelussa tarvittavia lähtötietoja ei suunnitella mallintamalla ja osa siltamallin kannalta oleellisesta tiedosta on ainoastaan numeerisena tai dokumentoituna aineistona, jota ei sisällytetä malliin. Tällaisia aineistoja on esimerkiksi sähköistys ja valaistus, joita hyödynnetään mallissa 2D-muodossa. (Siltojen tietomalliohje -luonnos 2013, 14.) Erilaiset lausunnot ja pöytäkirjat sekä mallin koordinaattitiedot ovat mallin kannalta oleellista tietoa ja ne sisältyvät malliin muuna viiteaineistona.
21 2.3.3 Koordinaatisto Väyläsuunnittelijat suunnittelevat väylät geodeettiseen, maantieteelliseen koordinaatistoon, jossa mittayksikkönä on yleisesti metri. Siltojen mallipohjainen suunnittelu taas tapahtuu usein omassa projektikoordinaatistossa, koska maantieteellistä koordinaatistoa käytettäessä mallin sijainti kaukana koordinaatiston origosta aiheuttaisi useimmille ohjelmistoille ongelmia. Siltahankkeessa siltapaikan tietomalli esitetään hankkeen virallisessa koordinaatti- ja korkeusjärjestelmässä mittayksikkönä metri (Siltojen tietomalliohje 2011, 13). Siltamalli luodaan kuitenkin mallin paikallisessa koordinaatistossa, jossa mittayksikkönä käytetään millimetriä. Jotta paikalliseen koordinaatistoon luotu siltamalli pystytään muuttamaan viralliseen koordinaatistoon, tehdään mallille koordinaatisto- ja mittayksikkömuunnos alla olevan esimerkin mukaisesti. Muunnoksessa projektikoordinaatiston sijainti suhteessa maantieteelliseen koordinaatistoon ilmoitetaan kahden vastinpisteen, x- ja y-koordinaatin avulla huomioiden mittayksiköiden muunnos. X_KKJ = 6687200 + y_local / 1000 Y_KKJ = 2253200 + x_local / 1000 X_KKJ = X-koordinaatti KKJ järjestelmässä metreinä Y_KKJ = Y-koordinaatti KKJ järjestelmässä metreinä Y_local = Y-koordinaatti mallin paikallisessa koordinaatistossa millimetreinä X_local = X-koordinaatti mallin paikallisessa koordinaatistossa millimetreinä Käytetty koordinaatisto sekä koordinaatiston muunnokset mainitaan aina sillan tietomallin yhteydessä laaditussa sillan tietomalliselostuksessa. Selostuksessa ilmoitetaan mallin tarkkuustaso ja mahdolliset puutteet ja epäkohdat, jotka eivät itse mallista käy ilmi. 2.4. TIEDONSIIRTO Siltasuunnittelun lisäksi siltahankkeessa vaikuttaa eri suunnittelualoja, joita on esimerkiksi geotekniikka ja väyläsuunnittelu sekä valaistus ja sähköistys. Eri alojen suunnitte-
22 lijat käyttävät eri suunnittelutehtäviin kehitettyjä ohjelmia ja sovelluksia ja oleellista on, että he pystyvät työstämään samaa suunnitelmaa ja hyödyntämään samoja lähtötietoja yhtäaikaisesti (Junnonen J-M. 2009, 11-12). Väyläsuunnittelijan ja siltasuunnittelijan väliseen tiedonsiirtoon ei vielä ole olemassa yhteistä tiedonsiirtoformaattia, joka mahdollistaisi tiedon siirtymisen natiivimuodossa eli ohjelman omassa tiedostomuodossa. Infra- ja siltarakenteiden suunnittelussa yhdistelmämallin tiedonsiirtoformaatteina käytetään väylärakenteiden osalta LandXMLformaattia ja taito-rakenteiden osalta IFC-formaattia. Väylärakenteiden mallia ei usein suoraan pystytä tuomaan siltamalliin, koska siltamallissa käytetty ohjelmisto ei tue väylämalleissa käytettyä formaattia. Tämä vaihtelee tietenkin suunnittelussa käytettyjen ohjelmistojen mukaan. Aineistoa voidaan siirtää siltasuunnitteluohjelmiin ja siltamalleja väyläsuunnittelijalle monin eri tavoin. Tiedonsiirtoon ja formaattien muokkaamiseen eri ohjelmistoja tukeviksi on kehitetty erilaisia työkaluja, jotka mahdollistavat esimerkiksi lähtötietojen tuonnin siltamalliin natiivimuodossa. Natiivitiedon etu on, että sitä pystytään muokkaamaan mallissa sekä sen sisältämä tieto säilyy varmimmin tiedonsiirrossa. Aineistoa voidaan myös siirtää käyttäen geometriaformaatteja dwg ja dgn, jolloin tiedostot toimivat mallin referensseinä. Dwg- ja Dgn-formaatissa siirrettyä aineistoa voidaan muokata vain muokkaamalla sen tietoja CAD-ohjelmissa.
23 3 TIETOMALLIPOHJAISEN SILTASUUNNITTELUN KEHITYS Tietomallien käyttö ja hyödyntäminen infran suunnittelussa on lisääntynyt reippaasti 2000-luvulla. Tähän on johtanut muun muassa sillansuunnittelun ja -rakentamisen aikataulujen kiristyminen ja tavoite virheettömämpään suunnitteluun. Tämä on osaltaan vaikuttanut tehokkaampien suunnittelutyökalujen kehittämiseen. Aluksi 3D-CADsovelluksia käytettiin pääasiassa visualisointiin, mutta 1990-luvun lopussa aloitettiin jo ensimmäiset 3D-sovelluksilla toimivat rakennussuunnittelut. Siltojen mallipohjainen suunnittelu alkoi terässiltojen mallinnuksesta, josta pikkuhiljaa siirryttiin monimutkaisempien teräsbetonisiltojen mallintamiseen. Yksi kehittyneimmistä suunnitteluohjelmista oli Tekla Oyj:n kehittämä XSteel, joka oli täysin kolmiulotteinen mallinnusohjelma. (Heikkilä R ym. 2005.) Tähän päivään mennessä kehitys on edennyt nopeasti. Ohjelmistotoimittajat tuovat markkinoille jatkuvasti uusia, yhä tehokkaampia ja monipuolisempia mallinnusohjelmia, jotka kilpailevat toimivuudellaan. Enää ei pelkästään riitä ohjelmistojen sisältämien työkalujen kehittäminen vaan vaaditaan ohjelmistojen ja mallien sisältämän tiedon hyödyntämistä, kattaen koko rakennuksen elinkaari. 3.1. Kehitysprojektit Infra-alaa koskevaa tutkimus- ja kehitystyötä tehdään tällä hetkellä useissa erinäisissä projekteissa. Jokaista projektia yhdistää yhteinen tavoite: tietomallintamisen kehittäminen ja hyödyntäminen kaikilla infran osa-alueilla suunnittelusta ylläpitoon. Useimman kehityshankkeen syntyyn ja toteutukseen on vaikuttanut SHOK eli Strategisen huippuosaamisen keskittymä. Se on vuonna 2006 perustettu kehityskeskittymä, jonka tarkoitus on edistää tieteen, teknologian ja innovaatiotoiminnan kehitystä Suomessa. Kaikkiaan keskittymiä on tällä hetkellä kuudelta eri osa-alueelta, jotka on nähty Suomen elinkeinoelämän ja yhteiskunnan tulevaisuuden kannalta tärkeimmiksi. Yksi näistä on rakennetun ympäristön keskittymä, jonka toiminnasta vastaa RYM OY. (SHOK 2013.)
24 Tavoitteena RYM Oy:llä on luoda uusia innovatiivisia toimintatapoja ja kehittää kansainvälistä huippuosaamista rakennusalalla, johon myös infra-ala lukeutuu. Kehitystyö tapahtuu useiden eri yritysten ja tutkimuslaitosten yhteisesti toteuttamissa tutkimusohjelmissa. Tietomallintamiseen liittyvä tutkimusohjelma, jonka tavoitteena on luoda muun muassa infra-alalle uusia toimintamalleja, on PRE (Built Environment Process Re-engineering). Ohjelma sisältää eri työpaketteja, joista Infra FINBIM tutkii tietomallien hyödyntämistä infra-alalla. (RYM 2013.) Kuva 8 Infa-alan tutkimus- ja kehityshankkeiden osa-alueet ja tutkimusohjelmat 3.1.1 Infra FINBIM Infra FINBIM -työpaketin veturiyritys on VR Truck Oy ja mukana kehityskonsortiossa on Liikenneviraston lisäksi useita infra-alalla vaikuttavia yrityksiä ja toimijoita sekä ohjelmistokehittäjä Tekla Oyj. Infra FINBIM -työpaketin tavoite on siirtyä tietomalleja hyödyntävään palvelutuotantoon, joka kattaa kaikki osa-alueet infran suunnittelusta rakentamiseen, käyttöönottoon ja kunnossapitoon. Visiona on, että vuonna 2014 suuret
25 infran tilaajat, kuten Liikennevirasto, tilaavat pääsääntöisesti tietomallipohjaista palvelua. (InfraBIM 2013). Jotta tavoite saavutetaan, tulee nykytilanteen ongelmakohdat ja kehitystarpeet selvittää, ja yhteistyössä kaikkien alan toimijoiden kanssa, kehittää toimintaprosesseja sen mukaisesti. Selvitystyötä tehdään Infra FINBIM:n alatyöpaketeissa ja niihin liittyvissä tutkimushankkeissa, jotka koskevat mm. hankintamenettelyjen ja standardien kehittämistä. Työpaketin tuotoksena laaditaan tietomallinnusohjeita ja -vaatimuksia, sekä yhtenäinen koko infra-alaa koskeva nimikkeistö, jonka Rakennustietosäätiö tulee julkaisemaan. Ennen julkaisua ohjeita testataan ja muokataan useissa käytännön pilottiprojekteissa. (InfraBIM 2013). Siltoja koskevissa piloteissa testataan mm. siltojen tietomallin ja väylämallin yhdistämistä, tietomallin hyödyntämistä työmailla ja konepajatuotannossa sekä yhtenäisen nimikkeistön toimivuutta. 3.1.2 5D-Silta -projekti Infra FINBIM -työpakettia alettiin valmistella vuonna 2009 ja kuten edellä mainittiin, se sisältää koko infra-alaa koskevaa tutkimus- ja kehitystyötä. Sillanrakentamista ja sen toimintaprosessien kehittämistä koskevaa tutkimustyötä on tehty jo vuodesta 2001, jolloin aloitettiin silta-alan tutkimus- ja kehitysprojektien sarja (Heikkilä R. 2008, 11). Ensimmäinen projekti, jossa selvitettiin tietotekniikan hyödyntämistä ja lisäämistä sillansuunnittelun ja rakentamisen apuvälineenä oli Älykäs silta -projekti. Projektiryhmä koostui tilaajien, suunnittelijoiden, laitevalmistajien, ohjelmistokehittäjien ja toteutuksen edustajista. (Heikkilä R. 2011, 8.) Projektista saatiin kannustavia tuloksia ja yhteistyö eri toimialojen kanssa koettiin onnistuneeksi ja kannattavaksi. Jatkokehitystarve silta-alan 3D-menetelmien kehittämiseksi ja käyttöönoton aloittamiseksi oli ilmeinen. Älykäs silta -projektissa aloitettu tutkimus sai jatkoa laajemmassa 5D-SILTA - kokonaisprojektissa, joka on tällä hetkellä edennyt kolmanteen vaiheeseensa 5D- SILTA3. Tavoite on edelleenkehittää tietomallien toimintaketjua lähtötietojen ja väylägeometrian siirtämiseksi sillansuunnitteluun ja edelleen sillan toteutusvaiheeseen. Tavoite on myös selvittää ja kehittää tilaajan hankintamenetelmiä, jotta uusien ohjelmisto-
26 jen ja työtapojen käyttöönotto ja hallinta olisi helpompaa ja vaivattomampaa. (Heikkilä, R 2011, 10 11.) 5D-Silta -kokonaisprojektissa on mukana Liikenneviraston ja Helsingin kaupungin lisäksi Oulun yliopisto sekä useita infra-alan suunnittelutoimistoja (Heikkilä R. 2011, 11). Osallistuvien määrä on lisääntynyt huomattavasti, mikä kertoo halusta sitoutua yhteisiin toimintamalleihin ja niiden kehittämiseen. Mukana olevat yritykset pystyvät osaltaan vaikuttamaan suuresti miten ja mihin suuntaan infra-alalla ja siltojen suunnittelussa kehitys tulee jatkumaan. Infra FINBIM -työpaketti liittyy 5D-SILTA -projektiin yhteisten osapuolten ja tavoitteiden osalta. Infra FINBIM:n kautta julkaistava siltojen tietomalliohje pohjautuu 5D- Silta -projektissa aiemmin kehitettyyn tietomalliohjeeseen. Lisäksi 5D-Silta projektissa pilotoitavat kehitysideat liittyvät osaltaan Infra FINBIM:n pilotteihin. 3.2. Yhteiset tietomalliohjeet Infra FINBIM -työpaketin tavoitteena on saada käyttöön yleiset tietomallinnuksen ohjeet ja vaatimukset koskien infra-hankkeen lähtötietojen tuottamista, suunnittelua, rakentamista ja ylläpitoa. Mallinnusohjeiden ja -vaatimusten määrittelyn tarkoitus helpottaa kaikkien infra-hankkeen osapuolten toimintaa muun muassa luomalla selkeät tehtävämäärittelyt.
27 Kuva 9 Infra-alan tietomallivaatimusten ja -ohjeiden kehitystyö (InfraBIM 2013). Ohjeet tulevat alustavasti sisältämään 14 eri osaa koskien muun muassa yleisiä tietomallivaatimuksia, lähtötietoja, väylä- ja siltamalleja sekä määrä- ja kustannuslaskentaa (InfraBIM 2013). Ohjeissa määritellään esimerkiksi prosessin eri vaiheissa käytettävän tiedonsiirtoformaatin muodot, eri osapuolten vastuut ja velvoitteet sekä mallien sisältövaatimukset. Tällä hetkellä ohjeista on julkaistu muutamia luonnoksia Rakennustiedon ylläpitämällä InfraBIM-verkkosivustolla. 3.2.1 Siltojen tietomalliohje Liikennevirasto on julkaissut vuonna 2011 5D-SILTA2 -projektissa kehitetyn Siltojen tietomalliohjeen, joka sisältää ohjeita siltoja koskevien tietomallien käytössä suunnittelussa, työmaavaiheessa ja ylläpidossa. Ohjetta on testattu useissa Infra FINBIM- ja 5D- Silta -pilottiprojekteissa, joista on saatu arvokasta palautetta jatkokehitystä ajatellen. Tietomalliohjetta ollaan päivittämässä ja uudistamassa ja muun muassa ohjeen rakenne ollaan muuttamassa vaatimustasoiseksi. Päivittämiseen on osallistunut useita silta-alan toimijoita, joista yhtenä osapuolena myös A-Insinöörit Oy on ollut mukana.
28 Uudistettu siltojen tietomalliohje tulee olemaan myös osa Infra FINBIM:n mallinnusohjeita. Muutoksia nykyiseen tietomalliohjeeseen verraten ollaan tekemässä muun muassa siltojen mallintamisessa käytettävän terminologian osalta. Uudistetussa versiossa esimerkiksi käytetään termiä Siltapaikan inframalli, joka on lähtötietomallin, siltamallin, liittyvien tekniikkalajien sekä maarakenteiden yhdistelmämalli. Lisäksi ohjetta ollaan täydentämässä siltojen mallintamisessa tarvittavien lähtötietojen osalta. Nykyisestä ohjeesta poiketen, se sisältää lähtötietomalli-termin tarkemman määrittelyn sekä tarkempia ohjeita eri lähtötietoaineistojen sisällöstä. (Siltojen tietomalliohje -luonnos 2013.) 3.2.2 InfraBIM-nimikkeistö Suunnittelijan ja urakoitsijan tarpeet tietomallin osien nimeämisessä ja numeroinnissa eroavat toisistaan. Usein suunnittelija tarvitsee tarkempaa ja yksityiskohtaisempaa luokittelua suurempien kokonaisuuksien sijasta. Infra FINBIM -työpaketin tavoitteisiin kuuluu myös luoda yhtenäinen infrarakenteita ja -malleja koskeva nimeämis- ja numerointiohje, joka palvelee lähtötietojen hankinnasta ylläpitovaiheeseen saakka (InfraBIM 2013). Tällä hetkellä ohjeesta on julkaistu luonnos, jossa nimeämiskäytäntöjä on esitetty vain väylärakenteiden osalta. Siltojen mallintamiseen liittyvät nimeämis- ja numerointikäytännöt tulevat päivittymään ohjeen seuraaviin versioihin. Tekla on julkaissut oman suunnitelman siltojen nimeämistä ja numerointia koskien, mutta ohje ei välttämättä vastaa urakoitsijan tarpeisiin vaan palvelee enemmän suunnittelua ja ohjelmiston asetuksia. Teklan nimeämis- ja numerointisuunnitelma on liitteenä 1. Siltojen tietomallintamista koskevat nimeämis- ja numerointikäytännöt vaihtelevat suunnittelutoimistojen mukaan ja usein myös projektikohtaisesti. Suunnittelutoimistoilla on omat talon tapoja ja yksikön omia käytäntöjä palvelevat tapansa mallien nimeämistä ja numerointia koskien. Käytännöt on mahdollisesti myös luotu ainoastaan helpottamaan mallin käsittelyä itse sillan suunnittelussa eikä ole huomioitu niiden vaikutusta esimerkiksi määrälaskentaan tai työselostusten laadintaan saati työmaan tarpeisiin.
29 Yhtenäiset käytännöt selkeyttävät itse mallinnusprosessia, jolloin käytettävää nimikkeistöä ei tarvitse jokaisen projektin kohdalla harkita erikseen ja ohjelmistokohtaisesti se luo myös helpotusta mallintamiseen. Nimikkeistön ja numeroinnin tulee kuitenkin palvella myös projektin seuraavissa vaiheissa ja tehdä mallin hyödyntämisestä mahdollisimman ongelmatonta. 3.3. Avoin tiedonsiirto Infrahanke on monialahanke, jolloin suunnitteluun osallistuu useita suunnittelijoita ja asiantuntijoita, jotka vastaavat oman alansa suunnittelusta. Eri alojen suunnittelijat käyttävät eri suunnittelutehtäviin kehitettyjä ohjelmia ja sovelluksia ja näin myös tiedon tallennukseen ja siirtoon käytettävät tiedostoformaatit vaihtelevat suuresti ohjelmistojen välillä. Yhdessä hankkeessa työstetään kuitenkin samaa suunnitelmaa ja hyödynnetään samoja lähtötietoja, näin ollen oleellista on, että tiedonsiirto suunnittelijalta toiselle ja ohjelmistosta toiseen sujuisi mahdollisimman vaivattomasti. (Junnonen J-M 2009, 11-12.) 3.3.1 IFC Kun yhteistä suunnitelmaa työstetään eri suunnitteluohjelmistoja käyttäen, ohjelmien väliseen tiedonsiirtoon vaaditaan yhteinen siirtomuoto. Ohjelmistosta riippumattoman tiedonsiirtoformaatin kehittämiseen on keskittynyt muun muassa kansainvälinen organisaatio BuildingSMART. Se jatkaa ja ylläpitää 1990-luvun lopulla kehitettyä avoimen tiedonsiirron standardin IFC:n eli Industry Foundation Classes kehittämistä, joka on tällä hetkellä laajimmin levinnyt avoin tietomallistandardi. IFC on ollut jo laajasti käytössä talonrakennusalalla ja nyt se on havaittu tarpeelliseksi ja käyttökelpoiseksi myös siltasektorilla. Se on tiedostomuoto, jolla pystytään luomaan yhdistelmämalleja eri suunnitteluohjelmistoissa. Mallinnusohjelman natiivimuodossa oleva malli tai siitä valitut osat voidaan tallettaa IFC-muotoon jolloin tiedostokoko saattaa olla vain murto-osa alkuperäisestä. IFC-muodossa talletettuja malleja voidaan hyö-
30 dyntää eri suunnittelun, rakentamisen ja ylläpidon ohjelmistoissa sekä erilaisissa tietomallin katseluohjelmissa. Kuva 10 IFC-tiedonsiirto kahden eri ohjelman välillä. (Penttilä 2009) 3.3.2 LandXML LandXML on avoin tiedonsiirtoformaatti infran XML-pohjaisen (extensible Markup Language) suunnittelutiedon siirtoon, joita on esimerkiksi tien linjaussuunnitelmat, väyläsuunnitelmat ja putkistosuunnitelmat (Hyvärinen 2007,10). LandXML kuvaa infratiedon erilaisten päätasojen ja alitasojen mukaan. Kuvassa 11 on esitetty LandXMLstandardin päätasot.
31 Kuva 11 LandXML-standardin päätasot (Junnonen J-M. 2009) 3.3.3 InfraModel LandXML-standardiin perustuu myös suomalainen sovellus InfraModel, joka on muun muassa Infra FINBIM-hankkeessa otettu yhdeksi kehityskohteeksi. InfraModel-toteutus sisältää suunnitelman yleistiedot, kuten yksiköt ja koordinaattijärjestelmät, maastomallin ja maaperämallin pinnat. Lisäksi se sisältää liikenneväylät kol-
32 miopintoina, vesihuoltoverkostot ja aluesuunnittelun, jota voidaan soveltaa esimerkiksi maisemoinneissa. (Hyvärinen J. 2007,13.) Siltasuunnittelijat hyödyntävät väyläsuunnittelijalta saatavia lähtötietoaineistoja siltojen suunnittelussa, mutta tiedonsiirto väyläsuunnittelun ja siltasuunnittelun välillä ei vielä onnistu täysin mutkattomasti. Siltasuunnittelussa useimmin käytetyt ohjelmistot eivät suoraan pysty hyödyntämään LandXML-formaattia eikä Inframodel:a vaan vaaditaan lähtötietojen muokkaamista muotoon, jota siltasuunnittelussa käytetty ohjelmisto tukee. Avoimen tiedonsiirron tarve teiden, siltojen ja tunneleiden suunnittelussa ja toteutuksessa on huomioitu myös infra-alalla käynnissä olevissa kehitysprojekteissa. Myös BuildingSmart-konsortion on tarkoitus tehdä kehitystyötä siltasuunnittelun ja väyläsuunnittelun välisen tiedonsiirtostandardien kehittämiseksi niin sanotussa OpenINFRAhankkeessa. 3.4. Tulevaisuuden näkymät Visiona on, että suuret infran tilaajat kuten Liikennevirasto, tilaisivat tietomallipohjaisia palveluita 2014. Tämä tuo haasteita vuodelle 2013. Viestintä, selkeät ohjeet ja koulutus ovat ensimmäisiä tehtäviä kaikille osapuolille, jotta visio toteutuisi. Tietomallipohjaiset palvelut tarkoittavat muun muassa sitä, että tilaaminen ja tarjoaminen tehtäisiin kokonaan tietomallia käyttäen ja siihen perustuen. Betoniraudoitteiden ja teräsosien mallintamista automatisoitaisiin ja tiedot linkitettäisiin suoraan valmistajan tuotantoautomaatioon. Myös suunnitelmien tarkastaminen tehtäisiin tietomalliympäristössä. Tämä johtaa siihen, että piirustusten merkitys prosessissa vähenee edelleen. Tietomallipohjaiseen palveluntuottoon siirtyminen merkitsee paitsi tehokkuutta ja tuottavuutta, myös vaatimuksia eri osapuolille. Suunnittelussa väylämallintamisen integrointi, silta- ja infrasuunnittelun yhtenäistäminen vaatii avoimempaa tiedonsiirtoa ja tiedonsiirtoformaattien kehittämistä. Urakoitsijat joutuvat kehittämään tarjoustoimintaansa ja toteutusprosessiaan mallipohjaiseksi ja samalla vähentämään piirustusten käyt-
33 töä. Myös rakennuttajapuoli ja tilaaja tulevat kehittämään tietomallien hyödyntämistä yhä enemmän toiminnassaan.
34 4 POHDINTA Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia siltojen tietomallipohjaista suunnitteluprosessia sekä suunnittelussa tarvittavien lähtötietoaineistojen ja mallinnustyökalujen hyödyntämistä. Aihetta lähestyttiin aluksi siltojen ja väylien mallintamista koskevia lähdeaineistoja tutkien sekä ajankohtaisiin tutkimushankkeisiin perehtyen. Työn edetessä kartoitettiin myös A-Insinöörit Suunnittelu Oy:n toimintatapoja tietomallien hyödyntämisessä siltasuunnittelussa, joiden avulla kehitettiin yrityksen oma mallintamista palveleva siltaympäristö Tekla Structures 19.0 -ohjelmistoon. Lisäksi laadittiin siltojen tietomallinnusta tukeva ohjeistus siltojen ja taitorakenteiden yksikköön. Infra-alaa ja tietomallien hyödyntämistä koskevaa tutkimustyötä tehdään tällä hetkellä aktiivisesti. Käynnissä olevien kehitysprojektien suurin tavoite on tietomallien laajamittainen hyödyntäminen koskien hankkeen kaikkia osapuolia suunnittelusta ylläpitoon. Visio suurimpien infranhaltijoiden siirtymisestä täysin tietomallipohjaisten palvelujen tilaamiseen vuonna 2014 toteutuu todennäköisesti vaiheittain lähivuosina eikä äkillisesti vuoden 2014 aikana. Kehityshankkeissa osallisina on Liikenneviraston lisäksi infraalalla vaikuttavia toimijoita ja yrityksiä, jotka vaikuttavat tietomallien määrätietoisen käyttöönoton edistämiseen omalla osa-alueellaan. Tällä hetkellä tietomalleja hyödynnetään pääosin suunnittelussa. Rakennusprosessin muillakin osa-alueilla niiden hyödyt ja mahdollisuudet on jo laajasti tiedostettu mutta muun muassa puutteet mallin käsittelytaidoissa ja tiedoissa hidastavat käyttöönottoa. Käyttöönotto vaatii aikaa ja resursseja ja herkästi päädytäänkin pitäytymään tutuissa rutiineissa ja toimintamalleissa. Jotta tietomallien käyttö laajenisi myös suunnittelua seuraaviin vaiheisiin, tarvitaan yhteisiä toimintamalleja ja määritelmiä tietomallien sisällöstä ja mallinnustavoista. Yhteisten standardien ja ohjeiden valmistuminen olisikin oleellinen askel tietomallien laajamittaiseen käyttöönottoon. Infra-alaa koskevien ohjeiden ja vaatimusten puuttuessa, yrityksillä ja rakennusprojektin eri osapuolilla on usein omat yrityksen käytäntöjä palvelevat ohjeet ja tavat toimia. Tämän opinnäytetyön tuloksena laadittu siltojen mallintamisohje tukee A-Insinöörien yhteisiä käytäntöjä ja palvelee erityisesti uusia Tekla Structuresin käyttäjiä. Tässä työssä
35 siltojen mallinnuksessa käytettyyn nimikkeistöön ei perehdytty tarkemmin. Infranimikkeistöä koskevaa kehitystyötä tehdään parhaillaan, mutta ne käsittelevät pääosin väylärakenteita. Lisäselvitystarve siltojen numerointi ja nimeämiskäytäntöjen tutkimukselle on näin ollen aiheellinen.
36 LÄHTEET Autodesk Revit Structure kotisivut. Luettu 4.4.2013 http://www.autodesk.fi/products/autodesk-revit-family/overview Bentley Microstation kotisivut. Luettu 27.3.2013. http://www.bentley.com/en- US/Products/MicroStation/ Heikkilä R, Karjalainen A., Pulkkinen P., Haapa-aho E., Jokinen M., Oinonen A., Jaakkola M. 2005. Siltojen 3D-suunnittelu- ja mittausprosessin kehittäminen ja käyttöönottaminen (Älykäs silta). Tiehallinnon selvityksiä 12/2005. Tiehallinto. Luettu 15.3.2013. http://oci.oulu.fi/ouluconstructioninnovations/tiedostot/alykassilta.pdf Heikkilä R. Siltojen tuotemallintamisen ja rakentamisautomaation kehittäminen (5D-SILTA). Tiehallinnon selvityksiä 22/2008. Heikkilä R. 2011. Siltojen rakentamisen, korjaamisen ja kunnossapidon automaation kehittäminen (5D-SILTA2). Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 43/2011. Hyvärinen, J. 2007. Infra-tuotetietomallistandardit selvitys Suomalaisen infratuotetietomallin perustaksi. VTT:n tutkimusraportti nro VTT-R-10821-07. Espoo: VTT. Luettu 14.6.2013. http://www.infrabim.fi/infra_standardit_vtt_tutkimusraportti_071219.pdf InfraBIM kotisivut. Luettu 14.4.2013. http://www.infrabim.fi/ Junnonen J-M. 2009. Tietotekniikkaa hyödyntävä infrasuunnittelu. Helsinki: Rakennusteollisuuden kustannus RTK Oy. Järvenpää, T. 2010. Betonisiltojen suunnittelu Revit Structure tietomallin avulla. Oulun yliopisto. Konetekniikan osasto. Diplomityö. Liikennevirasto 2013. Siltojen tietomalliohje. Luonnosversio.14.6.2013. Liikennevirasto 2011. Siltojen tietomalliohje. Liikenneviraston ohjeita 8/2011. Nemetschek kotisivut. Luettu 27.3.2013. http://www.nemetschek.com/en/home/the_company/brand_portfolio/allplan.html Penttilä H. 2009. Mikä tekee suunnitteluprojektista BIM-projektin? Mittaviiva. Luettu 28.5.2013. http://www.mittaviiva.fi/hannu/bim_project/index_bim_basics.html RYM Oy kotisivut. Luettu 10.8.2013. http://www.rym.fi/tutkimusohjelmat/ SHOK kotisivut. Luettu 10.8.2013. http://www.shok.fi/toiminta/ Tekla Structures kotisivut. Luettu 27.3.2013. http://www.tekla.com/fi/products/tekla-structures/pages/default.aspx
Virtanen, J.2012. InfraBIM tietomallivaatimukset ja -ohjeet, osa.2. Lähtötietomalli. Sito Oy. Luonnos 24.8.2012. Luettu 12.4.2013. http://www.rts.fi/infrabim/infrabim_uusi/mallinnusohjeita/12_08_24_infrabim_mallin nusvaatimukset_osa2_luonnos.pdf 37