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29개의 교량이 있는 핀란드의 4번 고속도로 프로젝트

Tekla Structures BIM bridges of the Highway 4 Kirri-Tikkakoski project

키리-티카코스키 도로 프로젝트는 핀란드 위베스킬라 지역 인근에 있는 4번 고속도로에서 진행 중입니다. 이 프로젝트에는 29개의 다양한 교량이 포함되며, 이 교량들은 모두 Tekla Structures 소프트웨어와 Trimble Connect 협업 도구를 사용하여 BIM 기반으로 설계 및 구현 되었습니다. 모든 모델 사용자를 대상으로 한 종합적인 교육, 광범위한 빌딩 정보 모델링 사용, 명확한 공통 관행 덕분에 설계 프로세스를 20~25주 단축할 수 있었습니다. 그 결과 상당한 비용 절감, 품질 개선, 교량 수명 연장이라는 결과를 얻었습니다. 키리-티카코스키 도로 프로젝트는 핀란드 및 발트해 연안 지역 테클라 BIM 어워드 2020에서 특별상을 수상했습니다.

키리-티카코스키 도로 프로젝트는 17킬로미터의 새로운 고속도로, 25킬로미터의 도로, 25킬로미터 이상의 경차선, 6개의 인터체인지, 3km 이상의 방음벽을 건설하는 것을 포함합니다. 건설될 도로의 총 길이는 100킬로미터가 넘습니다. 프로젝트의 총 예상 비용은 1억 3,900만 유로입니다. 

프로젝트 계획은 2018년에 시작되어 2019년 봄에 공사가 시작되었습니다. 전체 프로젝트는 2023년 말에 완공될 예정입니다.

"키리-티카코스키 프로젝트는 엄청난 규모입니다. 단일 프로젝트로 건설되는 핀란드 최대 규모의 단일 인프라 계약 중 하나입니다."라고 핀란드 교통인프라청의 프로젝트 매니저인 야르모 니스카넨은 말합니다.

6가지 교량에는 복제하기 쉬운 고품질의 구조 솔루션이 필요합니다.

이 프로젝트의 일환으로 29개의 차량 및 경교통용 교량이 건설될 예정이며, 인터체인지의 일부인 6개의 교량이 가장 큰 규모입니다. 프로젝트 전체에 걸쳐 프리스트레스 콘크리트 캔틸레버 교량 12개, 철근 콘크리트 캔틸레버 슬래브 교량 5개, 집성 거더 교량 1개, 관형 강교 4개, 스틸 볼트 교량 3개, 비보강형 교량 3개 등 다양한 유형의 교량이 건설될 예정입니다. 또한 이 설계에는 프로젝트의 일부로 보수할 콘크리트 교량도 포함되어 있습니다. 

"이 프로젝트에는 교량이 너무 많기 때문에 한 교량에서 다른 교량으로 복제할 수 있는 구조 솔루션을 제작하기로 결정했습니다. 우리는 고품질의 긴 서비스 수명을 제공할 수 있는 인프라를 설계했습니다."라고 니스카넨은 말합니다. 

교량을 설계할 때 도로를 넓히거나 제한 속도를 120km/h까지 높이는 등 향후 발생할 수 있는 요구 사항도 고려했습니다."라고 그는 설명합니다. 

우리는 초기 개발 단계를 포함하여 '디자인-빌드 모델'을 사용하여 프로젝트를 설계했습니다. 초기 개발 단계는 9개월 동안 진행되었으며, 이 기간 동안 다른 모든 구조물과 더불어 각 교량에 대한 구조적 솔루션이 계획되었습니다. 계약업체는 이 계획을 바탕으로 교량에 필요한 총 자재 수량을 계산할 수 있었습니다. 이 수량을 바탕으로 교량에 대한 비용 견적을 계산했습니다.

"건설 단계가 시작되기 전에 설계 원칙에 합의하는 것이 중요했습니다. 그 시점에서도 다양한 옵션을 고려하고 탐색할 수 있는 시간이 남아 있습니다. 예를 들어 제안된 변경 사항에 대한 비용을 기반으로 수정 견적을 낼 수 있습니다. 교량 설계를 담당한 Sweco 구조 엔지니어링 팀은 협력 정도와 작업 방법 개발 모두에서 우리의 요구와 기대치를 뛰어넘었습니다."라고 니스카넨은 설명합니다.

프로젝트에서 트림블 도구를 사용하는 것도 선정 기준의 일부였습니다. 모든 설계 작업에서 BIM을 사용하고 고객이 개발 중에 모델을 볼 수 있는 권한이 있어야 한다는 요구 사항이 있었습니다.Tekla Structures model of the bridge on Highway 4 in Kirri-Tikkakoski

니스카넨은 이전에 여러 프로젝트에 교량 정보 모델을 사용한 적이 있습니다:  "새로운 프로젝트를 진행할 때마다 프로젝트의 여러 단계에서 모델에 포함된 데이터의 활용도를 높이는 것을 목표로 삼았습니다. 제 목표는 항상 이전 프로젝트에서 새로운 프로세스나 기술을 도입하여 다음 프로젝트의 최소 요구 사항으로 삼는 것이었습니다."

공통의 규칙에 합의하고 처음부터 상호 이해를 보장하는 것이 중요합니다.

스베코 구조 엔지니어링 그룹 매니저인 유하 리트마넨(Juha Litmanen)과 수석 모델러인 티모 누르미마키(Timo Nurmimäki)는 모두 BIM을 사용해 본 경험이 있습니다. 이들은 대규모 프로젝트에서 모든 프로젝트 참여자가 공통된 데이터 모델(*)을 사용하는 것이 유리하다는 점을 잘 알고 있었습니다.

"먼저 공통 지침과 템플릿을 개발하는 데 투자했습니다. 그런 다음 10명의 핵심 인력에게 BIM 사용을 소개했고, Teams 모임에서 열린 커뮤니케이션을 통해 자유롭게 도움을 제공한 다음 채팅과 이메일을 통해 토론을 계속했습니다. 그렇게 해서 프로젝트에 참여한 모든 사람이 처음부터 함께 일할 수 있도록 했습니다."라고 티모는 말합니다.

스베코는 과거 경험을 통해 기존 도면을 사용하면 BIM 모델의 기능을 충분히 활용하지 못한다는 사실을 잘 알고 있었습니다. 이전 프로젝트에서 도면 사용을 줄였지만 당시에는 완전히 종이 없는 프로젝트가 불가능했습니다. 이제 변화가 필요한 시점입니다.

"우리는 모든 건설 정보의 출처가 Tekla의 건물 정보 모델과 Trimble Connect가 될 것이라는 데 모든 당사자가 동의했습니다. 우리는 일반 인쇄 도면 한 장을 가지고 있었지만 교량에 대한 다른 모든 정보는 모델 내에서 중앙 집중화되었습니다. 이 모델에서 검사와 승인이 이루어지고 건설 단계에서 모든 데이터가 이 모델에서 가져왔습니다. 이는 큰 변화를 의미했습니다."라고 리트마넨은 말했습니다.

IFC communication on Trimble Connect in the Highway 4 Kirri-Tikkakoski project

주 계약자인 데스티아의 프로젝트 매니저인 야코 타이팔레는 정보 모델을 광범위하게 사용함으로써 프로세스가 간소화된 것에 만족하고 있습니다.

"외부 교량 계획 검토 및 승인과 핀란드 교통 인프라청의 프로세스에서는 Tekla 모델이 승인 기준이 됩니다. 과거에는 계획에서 오류가 발견되면 매번 새로운 도면을 작성하여 검사 프로세스를 완료해야 했습니다. 승인된 도면으로 설계에서 시공에 이르는 전체 계약 프로세스는 모델을 완전히 활용하면서 크게 빨라졌습니다. 또한 하나의 모델을 모든 데이터의 기준으로 사용함으로써 설계 데이터와 시공에서 발생하는 오류도 크게 줄었습니다."

교량 프로젝트의 경우, 정보 모델은 지속적으로 발전하여 Sweco 팀이 더욱 사용자 친화적인 모델을 개발했습니다. 그 결과 모델에 포함된 데이터의 유지 관리가 쉬워지고 해당 정보를 보다 효율적이고 논리적으로 검색할 수 있게 되었습니다.

연합 데이터 모델 작업으로 프로젝트 구현의 효율성 향상

"우리는 가능한 한 광범위하게 Tekla 모델을 사용하기 위해 노력했습니다. 처음부터 끝까지 모델에서 검수 프로세스를 수행했습니다. 또한 실제 모델 제작 및 모델 기반 품질 문서에 따라 대금 지급이 이루어졌습니다. '품질' 승인은 트림블 커넥트에서 제공되는 정보를 기반으로 이루어졌습니다. 또한 계약 완료 시 자재 검사는 수개월에 걸쳐 진행되던 작업이 이제 모델 내에서 실시간으로 이루어집니다."라고 니스카넨은 말합니다.

또한 교량 보강재를 제작하는 동안 BIM을 사용했습니다. 리투아니아의 P-Group은 이를 사용하기를 열망했고, 스베코는 모델에서 생산 로봇으로 직접 보강 데이터를 전송하는 데이터 모델용 도구를 구현했습니다. 이러한 방식으로 보강재 체크리스트를 검토하고 목록에서 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있었습니다.

Bridge reinforcement on the Highway 4 site in Finland

추산에 따르면 BIM 기반 작업으로 프로젝트 일정에서 20주를 단축한 것으로 나타났습니다. 설계 단계에서는 이 모델을 사용하여 약 15만 유로를 절감했으며, 시공 중에는 최대 150만 유로를 절감했습니다. 이는 전체 예산의 상당 부분을 차지하는 금액입니다. 전체 공급망을 합산한 결과, 정보 모델을 사용한 결과 기존 방식에 비해 10%의 비용을 절감할 수 있었습니다.

"고객 입장에서는 무엇보다도 품질이 개선되는 것은 물론 품질에 대한 실시간 보고도 가능해집니다. 이렇게 하면 품질이 떨어지는 작업이 발생해도 즉시 대응할 수 있으며, 분해하여 제거하거나 수리할 필요 없이 쉽게 접근할 수 있습니다. 설계 프로세스를 간소화하여 절감한 비용을 프로젝트의 전반적인 품질을 개선하는 데 투자했습니다. 더 나은 품질의 교량은 더 긴 서비스 수명을 의미합니다. 20년 후 제가 연금 수급자가 되어 이 도로를 운전할 때 우리가 꽤 좋은 도로를 만들었다고 말할 수 있기를 바랍니다."라고 니스카넨은 결론을 내립니다.

(*) 연합 모델은 여러 가지 모델을 하나로 병합하거나 한 모델을 다른 모델로 가져와서 컴파일한 결합된 데이터 모델 또는 건물 정보 모델입니다. 모델은 건축가, 구조 엔지니어, 건물 서비스 엔지니어, 계약자, 하청업체 및 공급업체 등 다양한 건설 분야에서 유래합니다. 이러한 모델은 공통 데이터 환경(CDE)이라고 하는 공유 데이터 환경(예: Trimble Connect)에 업로드할 수 있으며, 여기서 액세스하고 결합할 수 있습니다.