Sweco Rakennetekniikka Oy, Lemminkäinen Talo Oy, Are Oy, Kontiotuote Oy
Hirsikampus tietomallin avulla
Hirsi on poikkeuksellinen runkomateriaali suuressa julkisessa hankkeessa. Pudasjärven hirsikampus onkin 9600 neliömetrillään suurin hirsirakennuskoulu maailmassa. Pudasjärven kaupunki edellytti tarjouspyynnöissään sekä mallintamista suunnittelijoilta että BIMin hyödyntämistä elinkaarikohteen rakentajilta urakkaan kuuluvan 25 vuoden huoltojakson aikana.
Räätälöityjä ratkaisuja hirsirakenteiden mallinnukseen
Arkkitehtisuunnittelu tehtiin mallintamalla luonnossuunnitteluvaiheesta alkaen tarkasteltaessa rakennusryhmän massoittelua ja liittymistä ympäröivään kaupunkirakenteeseen. Arkkitehtimallissa erillisiä hirsiä ei mallinnettu erikseen, mutta esimerkiksi ikkuna-aukotukset on suunniteltu ja mitoitettu hirsijaon mukaisesti. Rakennuslupavaiheessa mallista tuotettiin julkisivut, leikkaukset ym. geometria lupapiirustusten pohjaksi. Tiedonvaihtoa erikoissuunnittelijoiden välillä tehtiin pääosin IFC- mallien ja dwg- tiedostojen avulla ja malleja tarkasteltiin yhteensovituspalavereissa kahden viikon välein.
Koko hirsirakennuksen suunnitteluprosessi tietomallipohjaisena
Mallintava tuotantosuunnittelu ei sinänsä ole uutta hirsirakentamisessa, mutta uutta sen sijaan oli koko suunnitteluprosessin toteuttaminen tietomallipohjaisesti niin kuin Pudasjärven hirsikampushankkeessa on tehty.
Kohteen perustusrakenteet, yhden lohkon ensimmäisen kerroksen runko sekä VSS-rakenteet toteutettiin maanvaraisesti paikallavalettuna sekä osa teräsbetonielementteinä. VSS-rakenteista mallinnettiin myös kaikki teräsbetoniseiniin tulevat VSS-varustetoimittajan läpivientikappaleet. Mallinnus oli tarpeen, jotta voitiin varmistaa eri suunnittelukokonaisuuksien yhteensopivuus erityisesti suurta mittatarkkuutta vaativien puurakenteiden tartuntojen suunnittelussa ja toteutuksessa. CNC-koneilla tuotettavien puuosien toleranssi (+/-3 mm) vaatii pohjan mitoilta ja koroilta normaalia parempaa tarkkuutta.
Tietomallia hyödynnettiin suoraan tuotantosuunnittelussa lähtötietona ja lopullisten tuotantosuunnitelmien yhteensopivuuden varmistuksessa. Hirsien tuotantosuunnittelun lähtötiedoksi rakennesuunnittelija tuotti mallin, joka oli geometrialtaan, rakentamisen vaatimilta työstöiltään ja varusteluiltaan valmiiksi läpikäyty, ja jonka pohjalta hirsitoimittaja pystyi saumattomasti laatimaan tuotantosuunnitelmat ja lisäämään tuotteeseen kuuluvat varustelut, kuten karapuut ja kiristykset. Puurakenteiden suunnittelussa huomioitiin hankinnat jakamalla eri toimituseriin ja hankintaketjuihin liittyvät rakenteet erillisiksi paketeiksi. Kattorakenteiden yli 1200 naulalevyristikon suunnittelussa hyödynnettiin mallinnusta siirtämällä ristikkojen mittakaaviot sähköisenä lähtötietona mallipohjaiseen ristikkosuunnitteluohjelmaan, josta ristikot voitiin palauttaa rakennesuunnittelumalliin tarkastusta varten.
Hirsirakenteiden lisäksi myös näyttävät liimapuusta ja ristiin laminoidusta puulevystä (CLT) valmistetut puurakenteet on mallinnettu. Mallintava tuotannonsuunnittelu on toiminnan edellytys, sillä valmistettavat osat sahataan ja työstetään CNC-koneella. Tekla Structures -mallissa puiset rakennusosat on suunniteltu valmiiksi kaikkien työstöpintojen ja varusteluosien osalta, ja puurakenteiden työstösuunnittelu on toteutettu toimittajan työstötyökalut huomioiden HSB CAD -ohjelmistolla. Hirsikampuksen aulassa on CLT-kaiteita, joiden pintaan työstetty Ii-joen siluetti suunniteltiin erillisenä työstötiedostona arkkitehtisuunnitelmien mukaan.
Tietomalli palvelee myös työmaalla
Talotekniikan suunnittelu on tehty MagiCad-ohjelmistolla. Suunnittelutarkkuudelta vaadittiin paljon koska urakoitsija käytti mallista saatavia massaluetteloita hankinnoissa. Reititysten tarkkuus oli erinomainen, ja reitityksiä hyödynnettiin esivalmistuksessa, jotta läpiviennit saatiin hirsijaon mukaisesti. Työmaalla tarkkaa mallinnusta käytettiin hyväksi reititysten ja asennusten läpikäynnissä sekä työmaatuotannon suunnittelussa ja aikatauluttamisessa. Työmaalla mallinnuksesta on ollut hyötyä myös eri suunnittelualojen isompien kokonaisuuksien hahmottamisessa ja paikantamisessa asennusalueittain.
Normaalien törmäystarkastelujen ja ratkaisujen sovitustehtävien lisäksi mallia hyödynnettiin suunnittelutehtävien etenemisen ohjaamisessa erillistä Last Planner -työkalua.
Mallin pohjalta on laadittu työmaan ensimmäiset vaiheaikataulut ja seurattu työmaan tarvitsemien rakenneosien hankintavalmiutta. Hankintaa varten tarvittavat määrälaskennat on tehty mallista saaduilla tiedoilla. Työmaatoiminnassa mallia on hyödynnetty päivittäin tarkistusmittaamalla, varmistamalla asennettavien osien sijainteja ja kokonaisuuksia sekä visualisoimalla työntekijöille työtehtäviä. Mallin avulla tehdyt asennuksen ennakkotarkastukset ovat mahdollistaneet sopivan asennusjärjestyksen ja -kaluston määrittelyn sekä varmistaneet kaikkien osien sujuvan asennuksen.
Yhdistelmämallin avulla sähkökalusterasiaporaukset tehtiin työmaalla valmiiseen hirsipintaan ilman ainuttakaan virheporausta.
BIM mahdollistaa vuoropuhelun
Ylläpidossa mallia hyödynnetään aina määrälaskennasta paikantamiseen sekä työaikamitoituksesta ylläpitohenkilökunnan perehdytykseen. Green Building Partners on hyödyntänyt hankkeen tietomallia energiansimulointien pohjatietona, josta on ollut saatavilla tehokkaasti kohteen massat, aukotus ja tilajako. Näin on tehty nopeat hanketta ohjaavat laskennat ja vertailutarkastelut, joiden pohjalta suunnitteluryhmä on muodostanut hankkeen teknisen tavoitteen. Tietomallin tuloksena kohteelle on asetettu konkreettiset, mittarikohtaiset käyttövaiheen tavoitteet, joita ylläpito tulee hyödyntämään käyttöjakson energiaseurannan pohjana.
Finpeda on hankkeen pedagogisena suunnittelijana ja toteuttanut tietomallin pohjalta vuorovaikutteisen, virtuaalisen, 3D-oppimis- ja koulutusympäristön RealXtend Meshmoon –teknologialla, jota on täydennetty Finpeda Virtual Space -sovelluksella. Mallia hyödynnetään monin tavoin suunnittelu- ja käyttövaiheessa. Mallia on hyödynnetty esittely- ja täydennyskoulutusympäristönä ja sisustus-, kalustus- sekä teknologiasuunnitteluympäristönä. Hankkeen valmistuttua tarkoituksena on laajentaa käyttöä muun muassa oppimisympäristöksi sekä simulaatioympäristöksi esimerkkisi palo- ja pelastusharjoituksissa, jotka toteutetaan mallinnetussa pelillisessä ympäristössä.
Projektin osapuolet
Tilaaja: Pudasjärven kaupunki
Urakoitsija: Lemminkäinen Talo Oy
Talotekniikan urakoitsija: Are Oy
Hirsi- ja ristikkotoimittaja: Kontiotuote Oy
BIM-koordinointi: Lemminkäinen Talo Oy
Arkkitehtisuunnittelu: Arkkitehtitoimisto Lukkaroinen Oy
Rakennesuunnittelu: Sweco Rakennetekniikka Oy
Detaljointi ja raudoitussuunnittelu: Sweco Rakennetekniikka Oy
LVIS-suunnittelu: LVI: Plan-Air Oy, Sähkö: Sweco Talotekniikka Oy, SPR: FP-ins Oy
Pedagoginen suunnittelu: Finpeda Ltd
CLT-toimittaja: Oy CrossLam Kuhmo Ltd
Energia- ja elinkaarisuunnittelu: Green Building Partners Oy
Muut osapuolet: Liimapuurakenteet: Metsä Wood, Tilaajan rakennuttamistehtävät: Ramboll CM, Työmaavalvonta: ISS Proko
