sunnuntai 10. huhtikuuta 2011

Erään rakennuksen tietomallitarina talotekniikan näkökulmasta

Olipa kerran valtio, joka ei ollut osannut rakennuttaa yrityksistä huolimatta klassisen tanssitaiteen Mekkaa. Yritelmiä oli ympäri valtiota ja yhteinen näkemys oli se, että kaikkialla muualla paitsi pääkaupunkiseudulla oli parhaimmat fasiliteetit kansantanhujen järjestämiselle.

Aihe oli yleinen pääkaupunkiseudun kulttuurieliitin puheissa yli kymmenen vuoden ajan, kunnes päätettiin järjestää arkkitehtikilpailu asian korjaamiseksi. Kilpailun voittajaehdotus oli lähes kaikkien mieleen ja päätettiin ryhtyä toimeen – enää puuttuisi rahoitus. Sekin saatiin järjestymään yhteisellä koalitiolla ja viiden vuoden taistelulla.

Noin 11 vuotta arkkitehtikilpailun voiton jälkeen tanssitaiteen mekka on lähestulkoon valmis, ensimmäiset tanhut on jo salaa tanssittu ja vaikuttaa siltä, että tärkein kaikesta, tanssilattian vahaus on onnistunut hienosti. Enää ei tarvita perunajauhoja lattialle – se on valmis ottamaan vastaan tanssijat ”luomuna”.

Talotekniikkasuunnittelun aloitus

LVI toimisto ”L” pääsi mukaan suunnitteluprojektiin laatupisteillä. Tietomalli on ollut suuri haaste ja projektin tässä vaiheessa voidaan todeta, että ilman sitä toteutus ei olisi onnistunut. Kaikki projektiin osallistuneet ovat asiasta samaa mieltä.

Tanssisalien ja harjoitushuoneiden lämpötilan sekä kosteuden hallinta vaatii suuria ilmamääriä ja niinpä ilmankäsittelykoneiden kokonaisilmamäärä on 120 m3/s ja niitä on yhteensä 22 kappaletta. Puhaltimien valinnassa suunnittelu- ja toteutusvaiheessa on kiinnitetty erityistä huomiota ääniteknisiin suoritusarvoihin – tanssijoiden kenkien suhina on kuuluttava ylimmälle parvelle asti virheettömänä.

Tietomallipohjainen suunnittelu mahdollisti esimerkiksi lämpiöiden osalta ilmamäärän pienentämisen henkilö-/ neliöpohjaiseen mitoitukseen verrattuna. CFD (computational fluid dynamics ) -simulointi osoitti, että iv-koneiden ilmamääriä voidaan pienentää 20% sisäilmaolosuhteiden tavoitteiden huonontumatta.

"Tekniset tilat ovat tämän tyyppisissä kohteissa säännöllisesti liian pieniä. Suuret ilmamäärät ja matalat äänitasot vaativat väljästi mitoitettuja ilmankäsittelykojeita ja kanavistoja. Konehuoneet olivat 50% liian pieniä ja 30% liian matalia. Meiltä meni koko kesä niiden suunnitteluun, laskentavaiheessa tuli sitten vain yksi kysely", kertoo projektissa vahvasti mukana ollut DI Ilma Virta. "Meillä on käytössä nyt mallinnuksen Rolls Royce ja ilman sitä tämä ei olisi onnistunut", hän kiittelee Magicad-ohjelmistoa ja kaikkia suunnitteluprosessiin osallistuneita.

Johtuen projektin monimuotoisuudesta on suunnitteluprosessi ollut erittäin raskas. Talotekninen L2 tason luonnossuunnitelma julkaistiin vuonna 2005. Julkaisu oli 207 sivuinen, sisältäen hankeyhteenvedon, elinkaaritarkastelut, energia- ja olosuhdesimuloinnit, CFD-simuloinnit, järjestelmäkaaviot ja muut tarvittavat dokumentit.

Arkkitehdin tietomallia voitiin käyttää vain 80 prosenttisesti tässä vaiheessa, johtuen lähinnä ohjelmistojen  kehittymättömyydestä tuottaa spesifikaation mukaista IFC tiedostoa sekä kohteen monimuotoisuudesta, jolloin mallinnusvirheillekin oli jäänyt tilaa. Puuttuvat osat mallinnettiin itse jolloin kokonaisuus saatiin hallintaan ja koko rakennusta koskevat laskelmat tehtyä.

Luonnosvaiheen jälkeen alkoi projektin työmallin teko Magicadillä. Käytettävissä oli arkkitehdin 1:100 leikkaukset sekä tarkkaan talotekniseen mallinnukseen puutteellinen ARK-3D malli.



Verkostojen tietomallinnus

LVI-suunnittelutoimistossa päätettiin testata uutta toimintatapaa dwg –kuvien käsittelyssä. Saimme arkkitehdiltä heidän AutoCAD Architecturella (vuonna 2005 ADT, Architectural Desktop) tehdyn mallin projektitiedostot ja kirjaston. Integroimme siihen omat talotekniset dwg –tiedostomme ja näin ajattelimme hyödyntävämme Architecturen ominaisuuksia 3D tiedossa ja dwg –mallien projektinhallinnassa.

Noin puolen vuoden päästä totesimme, että integraatioajatuksemme oli teknisesti väärä – mallien koko paisui niin suureksi, että meillä ei ollut mitään mahdollisuutta pyörittää arkkitehdin 3D-informaatiota oman 3D-mallimme taustalla. Myös ohjelmistojen puutteelliset integraatiokyvyt talotekniikkamallin ja arkkitehtimallin käsittelyssä tulivat vastaan. Totesimme, että Autodesk Architecture ei ole riittävä alusta talotekniikan 3D-mallintamiselle.

Siirryimme takaisin siihen, minkä tiedämme toimivan. ACA mallin alle perinteinen 2D arkkitehtikuva ja siihen Magicadillä 3D-tietomallinnus taloteknisistä verkostoista. Kohteen ensimmäinen LVI-tekniikan tietomalli luotiin siis ”tyhjään” cad-avaruuteen, 1:100 ark-leikkausten tietosisällön kanssa - kuten tuona aikana lähes jokainen muukin kohde tehtiin.

Yhdistelmämallit nostivat päätänsä myös todellisissa rakennuskohteissa vuosina 2004-2006. Ohjelmistot alkoivat olla siinä tasossa, että voitiin siirtyä demo –portaalta oikeisiin kohteisiin. Solibri Model Checkeriä käytettiin taloteknisen mallin tarkastelussa alkuvaiheessa, kunnes siirryttiin pääsääntöisesti käyttämään Navisworksia normaalin tietomallintamisen tukiohjelmistona.

Kuten todettua, olimme todenneet että yhdistelmällä Magicad + ACA ei voida tehdä taloteknisiä tietomalleja siinä tarkkuudessa, joka tulisi olemaan kohteen omana vaatimuksenamme / tavoitteena. Toisaalta, mitään virallista vaatimusta ei ollut edes olemassa, sillä Ison Rakennuttajan tietomalliohjeistus julkaistiin vasta vuonna 2007 – teimme mallia siis ohjeella ”suunnitellaan 3D:nä”.

Navisworksin käyttöönotto avasi pelimme uudelleen. Sen kautta voimme lähes reaaliaikaisesti nähdä, mitä kokonaisuudelle tapahtuu, kun viisi – seitsemän henkilöä mallintaa samanaikaisesti samaa kohdetta. Navisworksin käyttö tässä kohteessa loi LVI-suunnittelutoimistoon uuden käytännön koko cad-suunnittelujärjestelmäksi. Se koostuu nykyisin kahdesta näytöstä, jossa toisessa on ACA+Magicad ja toisessa Navisworks –yhdistelmämalli kohteesta. Tämä järjestelmä takaa tekniset mahdollisuudet mallin 3D-tarkkuustason kasvattamiselle sille tasolle, mitä Tanssitaiteen rakennuksen mallille alkoi tapahtua, kun rakennusurakoitsija ”R” tuli mukaan hankkeeseen.



Pääurakoitsijaksi rakennusliike ”R”

Kun kohteen pääurakoitsijaksi monien eri vaiheiden jälkeen tuli ”R”, alkoi tietomallissammekin tapahtua. Olimme tehneet kohteen ”normaalilla” mallinnustarkkuudella, joka oli noin 5-20cm. Eli pääsääntöisesti mallimme kanavistot olivat tuon lukeman päässä oikeasta sijainnistaan. Se taas tarkoittaa sitä, että joissakin kohdissa eri verkostot viistivät toisiaan tai pahimmassa tapauksissa menivät toistensa läpi.

Tämä tarkkuustaso ei riittänyt R:lle. Heidän käytössä näimme ensimmäisen kerran työmaalle asti siirtyneen tietomallipohjaisen materiaalin hyödyntämisen. Monilla rakennusfirmoilla puheet tietomallien käytöstä jäävät firman johdon / keskijohdon seminaaripuheiksi työmaiden ollessa autuaan tietämätön uusien teknologioiden mahdollisuuksista – ainakin vuonna 2008.

”R” otti talotekniikkamallin IFC tiedostot heti käsittelyynsä, yhdisti ne Tekla –ohjelmistoon  ja alkoi ihmetellä sitä, että ovatko rakennemalli ja talotekniikkamalli edes samasta rakennuksesta…

Yhteistyö alkoi kuitenkin rakentavasti. Molemmin puolin tiedostettiin uusi tilanne. Nyt oltiin lähellä sitä tasoa, että talotekniikkamalli olisi ”as buildt” jo ennen rakentamista ja koska kaikki suunnitteluosapuolet tekevät työnsä mallin kautta, tulee R:lle siitä kiistatonta hyötyä rakentamisvaiheessa.

On ymmärrettävää, että ketään muuta osapuolta kuin LVI-suunnittelijaa ei kiinnostanut se tosiseikka, että olimme tehneet hienon tietomallin. Kaikki verkostot oli tasapainotettu, iv-puolella oli tehty äänilaskelmat – saimme kaistoittain äänitiedot siitä kohtaa kanavistoa kuin halusimme. Opimme myös sen, että jos akustikoilla on jokin kikka vaimentaa ääntä, joka on toiminut jossain muussa kohteessa, niin se otetaan helposti käyttöön (esim. tietty määrä vaimennettuja kulmakappaleita kanavistossa, vaikka olisi ollut tarjolla äänen tehotasot kaistoittain)

Verkostojen 3D-geometriamallinnus nousi siis Tanssitaiteen rakennuksen kohdalla sellaiseen arvoon, jota ei oltu muissa vastaavan kokoluokan kohteissa vielä nähty. Syynä tähän olivat ahtaat tilat - mallin tarkkuustason nosto oli elintärkeä sille, että kaikki järjestelmät saatiin yleensä mahdutettua kohteeseen. Vieläpä siten, että järkevät huoltoreitit säilyivät.

Kohteessa päätettiin siis rakennusurakoitsijavalinnan jälkeen nostaa kohteen 3D-mallin tarkkuustasoa. Kohde aikataulutettiin pääurakoitsijan toimesta ja sen perusteella MagiCAD -mallinnusta lähdettiin tarkentamaan. Ison Rakennuttajan kanssa tehtiin alustava sopimus siitä, että tarkkuustason kasvattamiselle on selvät perusteet ja lisälaskutus mahdollista.



Rakennemallin muutokset

Tässä kohtaa tapahtui yksi suuri asia, joka lähes sekoitti koko taloteknisen mallinnuksen. Kohteeseen suunnitellut matalat M-palkit muutettiin delta –palkeiksi, laattoja alettiin tukea konsolein. Voisi sanoa, että lähes kaikki verkostomme osuivat tämän jälkeen palkistoihin / kattolaattoihin. Solibrin tekemä automaattinen tarkastusraportti oli karua luettavaa. Jos iv-kanava törmää palkkiin (jota ei ole ollut, kun suunnitelmaa oli tehty), niin korjaava osapuoli on iv-suunnittelu. Välillä tietomallipalavereissa jouduttiin vääntämään rautalankaa siitä, että emme ole tarkoituksella vetäneet verkostoja palkkien läpi.

Käytännössä mallin tarkkuustason nosto ei ollut siis ainoa työ, joka jouduttiin tekemään uusiksi mallin tarkkuustason kasvattamisen yhteydessä. Jouduimme hakemaan myös uusia reittejä rakennemallin muututtua kohteessa erilaiseksi kuin mitä se oli ollut suunnitteluaikana.

Työmäärän arviointi on ollut erittäin vaikeaa mallin tarkkuusnostolle. Esimerkkinä siitä voitaisiin pitää tekniikkakellarin erään osan mallinnustyötä. Ajattelimme, että työ kestää kuukauden, todellisuudessa meni 5 kuukautta. Aikaa ”as buildt” mallin tekemiseen ennen kuin asennustöitä on suoritettu kuluu todella runsaasti. Mutta näin jälkikäteen katsoen, työmäärä on todella ollut sen arvoista.



Mallin käyttö työmaalla

Työmaa pystyy tekemään ennen asennustöiden aloitusta asennuskatselmuksen kohteesta virtuaalisesti. Jokainen osapuoli näkee kokonaisuuden ja mikä on hänen oma osuus siinä. Rakennusliike ”R” on koordinoinut kohdetta esimerkillisesti tietomalleja hyväksikäyttäen. Alkuvaiheessa on mm. puratettu jo tehtyjä viemäriasennuksia, koska niitä ei oltu tehty mallin mukaisesti. Nyt kun työmaa on ”hyvässä vauhdissa” ja luottamus mallien tarkkuudelle on saavutettu, työt etenevät sujuvasti eteenpäin - vieläpä aikataulussa.

On hienoa nähdä työmaalla käydessä, että pöydiltä / seiniltä löytyy normaalien 2D suunnitelmien lisäksi todella paljon 3D-tulosteita eri kohdista verkostoja. Ja näitä tulosteita ei ole tilattu LVI-suunnittelijalta, vaan työmaa on ne itse tulostanut suoraan mallista. Ajat ovat siis muuttuneet – enää ei suunnittelijalta tilata leikkausta jostain kohdasta, vaan työmaa käy kaivamassa tarvittavan tiedon itse mallista.



Kohteen opetukset

Kohteena Tanssitaiteen rakennuksen projektia voisi pitää tietomallinnuksen ammattikouluna. Sitä ennen on korkeakouluissa mietitty tutkijoiden taholta työmenetelmiä, joita tietomallipohjainen suunnittelu tulisi tarvitsemaan. Ohjelmistokehittäjät ovat tehneet jo vuosia ohjelmistoja tietomallipohjaiseen suunnitteluun.

Tämän kohteen tapauksessa nämä opit siirrettiin jossain muodossa käytäntöön vuonna 2004 ja ennakkoluulottomasti hypättiin tyhjyyteen. Tietomallinnus siirrettiin oppikirjoista käytännön tasolle, yhteistyö eri suunnittelijoiden kesken aloitettiin uudella tavalla. Opittiin paljon uusia työmenetelmiä, jotka pitäisi ottaa käyttöön jokaisessa vastaavassa kohteessa. Huomionarvoista tässä kohteessa on siis se, että se on virallisesti / sopimusteknisesti suunniteltu perinteisen suunnittelumenetelmän prosessein, joskin tekijät ja tilaaja ovat olleet avoimin mielin käyttöönottamassa uusia metodeja.

On täysin selvää, että suunnittelun prosessit pitää muuttaa kun tehdään tietomallipohjaista suunnittelua. Tulevaisuudessa tähän tulee toivottavasti apuja, kun käytäntö ja tutkimus kohtaavat toisensa. Sekä myös urakoitsija ja suunnittelija. Jokaisella suunnittelualalla on historiallisia painolasteja mukanaan, joiden järkiperäisyys tulee uudelleen tarkistaa. Esimerkkinä tästä voisi olla reikäkuvien käsittelyprosessit, joiden uudelleenmietintä olisi todella hyödyllistä kaikille osapuolille.

Tanssitaiteen rakennus on tehty siis käyttäen perinteisiä suunnittelun prosessimenetelmiä. Mitään muuta vaihtoehtoa ei valitettavasti ole voinut ollakaan, sillä suunnittelun aloituksesta on kulunut sen verran paljon aikaa, eikä kesken projektivaiheen voi käytäntöäkään muuttaa.

Kohteen opetus tietomallimielessä on ollut se, että projektiryhmän yhteistyön merkitys tulee kasvamaan erittäin paljon. Jokaisen eri suunnittelijan on tunnettava toistensa suunnittelumetodit, jotta päästään hedelmälliseen lopputulokseen. Työmaan tulee olla läheisemmässä suhteessa suunnitteluun – heidän ammattitaitoaan tarvitaan kun lähdetään tekemään toteutusmallia. Kaikki suunnitelmat tulee perustua tietomalliin, samasta asiasta ei voi olla kahta eri näkemystä – toinen mallissa ja toinen 2D-piirustuksessa.

Ohjelmistoilla ei suunnitella tai rakenneta kohteita. Sen tekevät ihmiset.

Viikon kuva:
 Imperiumin puolella.


Ei kommentteja:

Lähetä kommentti

Kerro mielipiteesi, palautteen kautta saadaan eri näkökulmia