3D representatie als bestek

3D representatie als bestek

Afstudeeronderzoek 2e peiling Winfried Meijer 9568277 07 januari 2008

Personalia

Titel afstudeerproject:

3D representatie als bestek

Afstudeer lab:

Project Management

Naam student:

Winfried Meijer

Studienummer:

9568277

Adres:

Statenweg 45-b 3039 HC Rotterdam

Telefoon:

010 4771161 (of 06 55154358)

Email:

[email protected]

Datum leerplan:

07 januari 2008

voorwoord

e

Dit leerplan is tot stand gekomen ten behoeve van de 2 peiling van het afstudeeronderzoek aan de faculteit der Bouwkunde van de Technische Universiteit Delft. Deze tweede peiling is de afronding van het derde semester van de masteropleiding Real Estate & Housing. Doel van dit leerplan is het rapporteren over de bevindingen tot nu toe en inzicht te geven in het vervolg van het afstudeeronderzoek.

inhoudsopgave

Peronalia

2

Voorwoord

3

1 Persoonlijke aspecten 1.1 Motivatie 1.2 Visie 1.3 Profiel 1.4 Leerdoelen

5 6 6 7 7

2 Onderzoeksvoorstel 2.1 Soort afstudeerproject 2.2 Probleemgebied 2.3 Probleemstelling

8 9 9 10

3 Probleemverkenning 3.1 Geschiedenis 3.2 Gebruik CAD in de bouw 3.3 Voorbeelden vergevorderde bureau’s 3.4 Toename in gebruik 3D 3.5 Bedreigingen of kansen 3.6 Bestek en tekeningen

14 15 17 19 21 23 24

4 Afstudeerorganisatie 4.1Wetenschapsgebieden 4.2 Mentoren 4.3 Afstudeerbedrijf

26 27 27 27

5 Voorlopige inhoudsopgave eindrapport

28

6 Literatuurlijst

30

hoofdstuk 1 Persoonlijke aspecten


Dit hoofdstuk behandelt de persoonlijke aspecten van het onderzoeksvoorstel. Als eerste wordt mijn motivatie voor het onderzoek beschreven, gevolgd door mijn visie, het profiel en tot slot de gestelde leerdoelen.

1.1 Motivatie:

Naast mijn studie ben ik al enige jaren full time aan het werk. Eerst bij een bouwmanagement bureau en sinds medio 2004 als mede oprichter en eigenaar van een bedrijf dat zich richt op architectuur presentaties van zowel fysieke modellen (maquettes) als computer modellen (visualisaties). Binnen het bedrijf kom daarom ik regelmatig in aanraking met 2D en soms 3D tekeningen van architecten. Het vervaardigen van de fysieke modellen of computermodellen op basis van de 2D tekeningen laat over het algemeen veel ruimte voor verschillende interpretaties van hetgeen getekend is. Regelmatig is er dan ook nader overleg nodig om duidelijkheid te krijgen omtrent het ontwerp. Om deze onduidelijkheden op te helderen worden tijdens dit overleg veelal hand geschetste 3 dimensionale tekeningetjes vervaardigd. Omdat plattegronden, gevels en doorsneden vaak afzonderlijk van elkaar worden vervaardigd constateren we ook regelmatig tegenstrijdigheden in de tekeningen wanneer deze worden omgezet in 3 dimensionale fysieke modellen of computermodellen. In sommige gevallen heeft het architectenbureau een 3 dimensionale computertekening gemaakt met een computer programma zoals bijvoorbeeld SketchUp. Het ontwerp laat dan beduidend minder ruimte voor interpretatie en een eenvoudig 3d model maakt het daarom al een stuk eenvoudiger om in te kunnen schatten wat er precies gemaakt dient te worden. Binnen het bedrijf proberen wij de opdrachten te benaderen als een aannemer in het klein. Want bij zowel de fysieke modellen als bij de computermodellen wordt er van ons verwacht dat we het ontwerp ook daadwerkelijk bouwen ofwel in het klein (maquette) ofwel virtueel (visualisatie). Het lijkt mij daarom interessant om te onderzoeken of de aanbesteding van bouwkundige projecten op basis van 3 dimensionale computer representaties vergelijkbare voordelen heeft.

1.2 Visie:

Gezien de eigen ervaring met zowel 2D als 3D representaties van het ontwerp verwacht ik aanzienlijke voordelen bij aanbesteding op basis van 3 dimensionale computer representaties. Gedetailleerde 3D weergave van een gebouw laat vrijwel geen ruimte over voor interpretatie. In theorie weet een aannemer dus exact wat hij moet bouwen en daarom ook hoeveel het gaat kosten. Daarnaast biedt een computer representatie mogelijk tal van andere voordelen, zoals eenvoudig oppervlaktes en maten uitlezen, het genereren van stukslijsten, etc. Hetgeen de prijsvorming eenvoudiger kan maken. Ook opdrachtgevers zullen baat hebben bij een gedetailleerde 3D weergave van het gebouw voordat contractuele verplichtingen worden aangegaan met een bouwende partij. Ten eerste omdat er bij de aanbesteding vrijwel geen ruimte meer is voor verschillende interpretaties. Kortom de opdrachtgever weet exact wat hij krijgt. Ten tweede geeft een gedetailleerde 3D weergave van het gebouw de mogelijkheid om op eenvoudigere manier en wellicht volledig geautomatiseerd fou-


ten te voorkomen. Wat betekent dat eventuele fouten aangepast kunnen worden voordat er is geïnvesteerd in dure stenen, staal en beton en zelfs voordat enige contractuele verplichtingen tegenover de bouwende partij is aangegaan. Een resultaat van het gedetailleerd 3 dimensionaal uitwerken van het ontwerp betekent echter wel dat er meer verantwoordelijkheid bij de ontwerpende partijen komt te liggen. Integratie van de verschillende ontwerpdisciplines is van groot belang om tot een gedetailleerde 3D representatie van het gebouw te komen. Een deel van de architectenbevolking in Nederland staat echter te springen om hierin een leidende rol te gaan spelen en zo het bouwmeesterschap weer terug in de handen van de architect te brengen.

1.3 Profiel: Via dit onderzoek naar de mogelijkheden van 3D representatie als contractstuk tijdens de aanbesteding hoop ik gedegen kennis te vergaren over gebruik en implementatie van 3D software in het spanningsveld tussen ontwerp en uitvoering. Deze kennis kan een bijdrage leveren aan ontwerpers en bouwers die gebruik willen maken van 3D software pakketten binnen het bouwproces.

1.4 Leerdoelen: Naast de algemene leerdoelen van het afstudeerlab PM heb ik de volgende leerdoelen: - - - - - -

Kennis van het opzetten en uitvoeren van onderzoek in het algemeen Kennis van contractvorming en contract documenten bij aanbesteding Inzicht in de totstandkoming van inschrijfsommen bij aanbestedingen Inzicht in de huidige situatie omtrent 3D software en 3D computer representatie in het ontwerpproces en in de uitvoering Kennis van en inzicht in de huidige mogelijkheden van 3D software en 3D computer representatie Inzicht in de verwachte ontwikkelingen op het gebied van 3D software en 3D computer representatie met betrekking tot bouwprojecten

hoofdstuk 2 Onderzoeksvoorstel

hoofdstuk 2 Onderzoeksvoorstel

Dit hoofdstuk behandelt het onderzoeksvoorstel. Als eerste komt het soort afstudeerproject aan bod, gevolgd door het probleemgebied en tot slot de probleemstelling met de onderzoeksvragen en de werkwijze.

2.1 Soort afstudeerproject: Het afstudeerproject bestaat uit een drietal onderdelen: - Exploratief onderzoek Het eerste gedeelte van het onderzoek bestaat uit een theoretisch onderzoek naar de mogelijkheden en ontwikkelingen van 3D software binnen het bouwproces. Parallel daaraan zal een theoretisch en praktisch onderzoek naar de contractstukken en procedures in de aanbestedingsfase moeten uitmonden in een programma van eisen voor een 3D representatie als bestek (3D bestek). - Ontwerp Na afronding van het exploratief onderzoek ligt er een PvE voor een 3D bestek. Op basis van dit PvE zal een ontwerp 3D bestek gemaakt worden. - Toetsingsonderzoek Na afronding van het ontwerp 3D bestek zal het ontwerp getoetst worden aan de hand van een bestaand project.

2.2 Probleemgebied: Een deel van de architecten in Nederland gebruikt op de een of de andere manier 3D software tijdens het ontwerpproces. Aan te nemen valt dat deze groep de komende jaren alleen maar zal groeien. Daarnaast ontwikkelt het 3D software gebruik zich niet alleen aan de ontwerperskant, maar ook aan de uitvoeringskant. Helaas wordt in het traditionele model voor de aanbesteding het tekenwerk nog steeds teruggebracht naar 2D bestektekeningen. Er zijn weliswaar software pakketten die geautomatiseerd 2D tekeningen kunnen genereren vanuit een 3D model, maar toch gaat er een hoop zorgvuldig verwerkte informatie uit het 3D model verloren wanneer deze wordt teruggebracht naar 2D tekeningen. Dit is ook vrijwel altijd het geval bij het belangrijkste contractstuk tussen de vragende partij en de uitvoerende partij: het bestek. Bij het lezen van 2D tekeningen is er ruimte voor interpretatie. De link tussen de plattegronden, doorsneden en gevels moet in het hoofd gemaakt worden om zo een totaal en gedetailleerd beeld van het ontwerp te krijgen. Gezien het aantal partijen dat veelal betrokken is bij een bouwproject is de kans dat er ergens iets verkeerd geïnterpreteerd wordt relatief groot. Betrokken partijen zouden graag eerst met een teen het water testen voordat ze in het diepe springen. De controle van de tekeningen is echter erg lastig en vergt wederom dat de link tussen plattegronden, doorsneden en gevels in het hoofd gemaakt wordt. Een interessante vraag is of een 3D bestek deze verschillen in interpretatie kan beperken of zelfs wegnemen. Hoewel er veel voordelen aan het 3D uitwerken van het bestek lijken te zitten, kunnen bij een aantal aspecten vraagtekens worden geplaatst. Een eerste aspect waar deze vraagtekens bij geplaatst kunnen worden is het juridische aspect. Mocht echter blijken dat het 3D uitwerken op veel punten een duidelijk voordeel heeft kan er vanuit worden gegaan dat deze eventuele juridische belemmeringen op den duur zullen worden opgelost. Derhalve zijn de juridische aspecten in dit onderzoek achterwege gelaten. Een ander aspect is dat een 3D bestek een computerbestand zal moeten zijn. Gezien het aantal verschil-

hoofdstuk 2 10 Onderzoeksvoorstel

lende software fabrikanten die zich momenteel bezighouden met 3D BIM software ontstaan er problemen met het garanderen van de uitwisselbaarheid van de bestanden. Voor een 3D bestek is het vanzelfsprekend noodzakelijk dat er geen dure specifieke software aangeschaft hoeft te worden en tig cursussen gevolgd moeten worden om überhaupt te kunnen inschrijven op een project. Het is dus zaak een manier te vinden waarbij de informatie laagdrempelig toegangbaar is. Momenteel zijn er twee ontwikkelingen gaande die dit trachten te bewerkstelligen, namelijk 3D PDF van Adobe en het DWF-bestandsformaat van Autodesk. Omdat een onderzoek naar de uitwisselbaarheid van bestanden volledig andere materie is dan hetgeen in dit onderzoek wordt beschreven wordt ook deze uitwisselbaarheid buiten beschouwing gelaten. Het bestek heeft 4 functies: informatiebron ten behoeve van het bepalen van de bouwsom, contractstuk tussen opdrachtgever en aannemer, toetsingsdocument tijdens de uitvoering en tot slot als informatiebron ten behoeve van het onderhoud. Aangezien in de onderhoudsfase de tekeningen naast een 1 op 1 maquette gehouden kunnen worden, namelijk het gebouw zelf, lijkt de relevantie om het aspect ‘informatiebron ten behoeve van het onderhoud’ in het onderzoek te betrekken niet wezenlijk aanwezig. Dit aspect wordt daarom net als het juridische aspect buiten beschouwing gelaten, waardoor het onderzoek zich richt op de functies van ‘informatiebron ten behoeve van het bepalen van de aanneemsom’ en ‘toetsingsdocument tijdens de uitvoering’.

2.3 Probleemstelling: Op basis van het hierboven beschreven probleemgebied kunnen de volgende probleemstelling en deelvragen geformuleerd worden. Hoofdvraag: - Is een 3D bestektekening een betere informatiebron ten behoeve van het bepalen van de bouwsom en een beter toetsingsdocument tijdens de uitvoering, zodat de risico’s van een project door ver schil in interpretatie van gegevens in de bestektekeningen beperkt kunnen worden? Onderzoeksvragen: - Welke informatie is in de huidige bestektekeningen verwerkt? Naast een beschrijvend onderzoek over de standaard eisen en regelgeving omtrent bestektekeningen zal op basis van een aantal projecten (welke zorgvuldig gekozen worden om ook in de vervolgfases de dan reeds voorhanden projectinformatie te benutten) beschreven worden welke informatie in 2D bestektekeningen wordt verwerkt. - Welke verschillen in interpretatie van die informatie komen veelvuldig voor? De projectparticipanten van de reeds gekozen projecten worden vervolgens onderworpen aan de vraag welke verschillen in interpretatie voor zijn gekomen tijdens het project. Op basis van verslagen en tekeningen zal gedocumenteerd worden op welke verschillen in interpretatie zijn ontstaan. - Wat zijn de gevolgen van deze verschillen in interpretatie? Op basis van verslagen en gerichte vragen aan projectparticipanten zullen de gevolgen van de verschillen in interpretatie gedocumenteerd worden. Voor zover mogelijk zullen deze gevolgen gekwantificeerd worden, door middel van tijd en


geld voor de verschillende projectparticipanten. - Komen deze verschillen in interpretatie ook voor bij projecten die in 3D zijn uitgewerkt? Vervolgens worden een aantal projecten gekozen, die welliswaar niet via een traditionele aanbesteding tot stand zijn gekomen, maar wel volledig in 3D zijn uitgewerkt alvorens met de uitvoering te starten. Door deze projecten te analyseren op de aspecten die uit het vorige deel naar voren zijn gekomen en vervolgens te vergelijken, kan worden onderzocht of dezelfde interpretatie problemen bestaan. - Zo nee, welke aspecten van het uitwerken in 3D zorgen hiervoor? Wanneer blijkt dat er duidelijk minder verschil in interpretatie bestaat is het van belang te identificeren welke aspecten van het 3D model dit verschil in interpretatie beperken. Dit gebeurt ook op basis van dezelfde in 3D uitgewerkte projecten. - Hoe kunnen deze aspecten worden verwerkt in een 3D bestek? Na het identificeren van de aspecten die zorgen voor het beperken van het verschil in interpretatie wordt onderzocht hoe deze aspecten samen met de standaard eisen en regelgeving verwerkt kunnen worden in een 3D bestek. Dit ‘ontwerptraject’ zal resulteren in een ontwerp 3D bestek. - Geeft een 3D bestek het gewenste resultaat? Na afronding van het ontwerp 3D bestek zal deze getoetst worden aan de hand van de eerder onderzochte aspecten die bij de huidige bestektekeningen naar voren zijn gekomen.

0ROBLEEMVERKENNING

4(%/2)%

)SEEN$BESTEKTEKENINGEENBETEREINFORMATIEBRONTENBEHOEVE VANHETBEPALENVANDEBOUWSOMENEENBETERTOETSINGSDOCUMENT TIJDENSDEUITVOERING ZODATDERISICOSVANEENPROJECTDOORVERSCHIL ININTERPRETATIEVANGEGEVENSINDEBETSTEKTEKENINGENBEPERKT KUNNENWORDEN

7ELKEINFORMATIEISINDEHUIDIGEBESTEKTEKENINGENVERWERKT

2EGELGEVINGTHEORIE

(5)$)'%3)45!4)%

0RAKTIJKCASES (vervolg op de volgende pagina)

!NTWOORDDEELVRAAG

7ELKEVERSCHILLENININTERPRETATIEVANDIEINFORMATIEKOMEN VEELVULDIGVOOR

#ASE #ASE

!NTWOORDDEELVRAAG

4(%/2)%

7ELKEINFORMATIEISINDEHUIDIGEBESTEKTEKENINGENVERWERKT


2EGELGEVINGTHEORIE

#!3%345$)%3$02/*%#4%.

#!3%345$)%3(5)$)'%3)45!4)%

0RAKTIJKCASES

!NTWOORDDEELVRAAG

7ELKEVERSCHILLENININTERPRETATIEVANDIEINFORMATIEKOMEN VEELVULDIGVOOR

#ASE #ASE

!NTWOORDDEELVRAAG

7ATZIJNDEGEVOLGENVANDEZEVERSCHILLENININTERPRETATIE

#ASE #ASE

!NTWOORDDEELVRAAG

+OMENDEZEVERSCHILLENININTERPRETATIEOOKVOORBIJPROJECTEN DIEIN$ZIJNUITGEWERKT

#ASE! #ASE"

!NTWOORDDEELVRAAG

7ELKEASPECTENVANHETUITWERKENIN$ZORGENHIERVOOR

#ASE! #ASE"

!NTWOORDDEELVRAAG

/.47%20

(OEKUNNENDEZEASPECTENWORDENVERWERKTINEEN$ (vervolg op de volgende pagina) BESTEK

0V%$BESTEK

/%43).'

/NTWERP$BESTEK

!NTWOORDDEELVRAAG

'EEFTEEN$BESTEKHETGEWENSTERESULTAAT

4OETSING

!NTWOORDDEELVRAAG

#!3%345$ /.47%20

7ELKEASPECTENVANHETUITWERKENIN$ZORGENHIERVOOR hoofdstuk 2 13 Onderzoeksvoorstel

#ASE! #ASE"

!NTWOORDDEELVRAAG

(OEKUNNENDEZEASPECTENWORDENVERWERKTINEEN$ BESTEK

0V%$BESTEK !NTWOORDDEELVRAAG

'EEFTEEN$BESTEKHETGEWENSTERESULTAAT

4OETSING

$/%,

4/%43).'

/NTWERP$BESTEK

Afbeelding 1: Schema onderzoeksopzet

!NTWOORDDEELVRAAG

"EANTWOORDINGPROBLEEMSTELLING

hoofdstuk 3 Probleemverkenning

hoofdstuk 3 15 Probleemverkenning

Dit hoofdstuk behandelt de probleemverkenning. Als eerste komt de geschiedenis van CAD aan bod, gevolgd door het gebruik van CAD in de bouw, voorbeelden van vergevorderde bureaus, de toename in gebruik van CAD, de bedreigingen of kansen van CAD en tot slot een verkenning in het bestek.

3.1 Geschiedenis Tot de begin jaren tachtig werden praktisch alle technische tekeningen geproduceerd met potlood en tekenpennen op (kalk-)papier. Kleine veranderingen betekenden raderen of opnieuw tekenen, terwijl grote veranderingen zelfs meestal betekenden dat men van voor af aan kon beginnen. Als een verandering in een tekening gevolgen had voor andere documenten was je afhankelijk van iemand die de benodigde veranderingen in andere tekeningen kon herkennen en deze vervolgens door te voeren. CAD heeft wat dat betreft de manier van ontwerpen fundamenteel gewijzigd. Al vroeg werden de mogelijkheden van de computer herkend. Met name op het gebied van de wiskunde zou een machine een oplossing bieden voor complexe opgaven. In de 19e eeuw probeerde de wiskundige Charles Babbage een mechanische computer. Deze ‘Analytical Engine’ heeft hij alleen nooit gebouwd. In de jaren negentig wordt hij aan de hand van de tekeningen alsnog gebouwd en bleek inderdaad te werken. De claim voor de eerste computer gaat naar het Amerikaanse leger die in 1945 de ENIAC bouwde voor het berekenen van kogel banen. Het eerste grafische systeem was het SAGE (Semi Automatic Ground Environment) van de Amerikaanse luchtmacht in de midden jaren 50. De toepassing van de computer in het ontwerpproces kwam later. In 1957 ontwikkelde Dr. Patrick J. Hanratty, algemeen gezien als de grondlegger van CAD/ CAM, het eerste commerciële ‘ numeric-control programming system’ genaamd PRONTO.

Afbeelding 1: Ivan E. Sutherland aan het werk met het door hem aan MIT ontwikkelde Sketchpad, 1960


In de begin jaren 60 werken General Motors, MIT en McDonnel Douglas Automation Company los van elkaar aan de ontwikkeling van CAD programma’s, waarbij de laatste een grote invloed heeft op de verdere ontwikkeling met de introductie van het CADD programma. De enige significante poging tot het creëren van een commercieel CAD programma was van Control Data Corporation’s Digigraphics divisie. Het systeem kostte een half miljoen dollar en er werden een paar van verkocht. Aan het einde van de zestiger jaren brengt MAGI het programma Syntha Vision op de markt, het eerste 3D solid modelleer programma. In 1971 richt Dr. Patrick J. Hanratty het bedrijf MCS op. Industrie analisten schatten dat 70% van alle huidige 3D CAD/CAM software gebaseerd is op de originele code van MCS. De eerste CAD/CAM machines zoals 3-assige freesmachines worden geïntroduceerd. De vliegtuig industrie is in de jaren 70 een belangrijke trekker van de ontwikkeling van CAD/CAM software. In 1979 ontwikkelen Boeing, General Electric en NIST in opdracht van Air Space een neutraal filetype genaamd IGES (Initial Graphic Exchange Standard). Het wordt het standaard filetype voor complexe vlakken informatie , zoals NURBS. De hoge kosten van computersystemen en de software schrikt echter nog veel gebruikers af. De introductie van de goedkopere micro computer in 1977 zorgt er voor dat computers niet alleen meer toegankelijk zijn voor onderzoeksinstellingen en grote multinationals. Met de opkomst van de PC in de jaren 80 worden veel van de internationale bedrijven met ‘grote’ namen opgericht, zoals CATIA, Autodesk, Bentley en Graphsoft en wordt CAD/CAM software ook qua kosten toegankelijk. Door het gebruik van CAD/CAM machines beginnen 3 dimensionale modellen binnen werktuigbouwkundige bedrijven gemeengoed te worden.

Afbeelding 2: 3D model van een schokdemper, omstreeks 1984

In 1986 wordt de Airbus A320 volledig met behulp van CAD software ontwikkelt. 3D modellen worden ook gebruikt om de werkelijkheid te simuleren. Windsimulaties en krachtenanalyses kunnen in de computer worden uitgevoerd. Daarnaast wordt 3D software in de jaren 80 uitgebreid met steeds betere


visualisatie en animatie functies voor productpresentatie, ‘digital art’ en films. De film ‘Tron’ uit 1982 wordt algemeen gezien als de eerste film met 3D computer animatie. Vanaf de beginjaren negentig is de CAD/CAM software verder doorontwikkeld en zijn meer en meer functies toegevoegd. Door snellere computers worden complexere modellen en complexere functies mogelijk. Daarnaast is de computer graphics software voor animaties en visualisaties voor de film, game en reclame industrie doorontwikkelt, zodat fotorealistische weergaven van 3D modellen kunnen worden gemaakt.

Afbeelding 3: Fotorealistische renderingen zoals die tegenwoordig gemaakt kunnen worden.

3.2 Gebruik CAD in de bouw In de architectuur worden eigenlijk vanaf het begin van de jaren tachtig, het moment dat CAD software betaalbaar wordt voor architectenbureaus, de eerste stappen gezet in het geautomatiseerd tekenen. Eerst alleen in 2D maar later ook in 3D. Skidmore, Owings & Merrill maken bijvoorbeeld al in 1982 een “fasttrack” digitaal 3D model voor het hoofdkantoor van Pacific Bell in San Ramon in Amerika dat aangepast kan worden gedurende de bouw. Iets wat aanmerkelijk arbeidsintensiever was geweest wanneer het nog met de hand was getekend.

Afbeelding 4: Pacific Bell hoofdkantoor in San Ramon, ontworpen door Skidmore, Owings & Merrill, 1982-1986


Eind jaren tachtig worden ook functies als ‘structural analysis’ gebruikt om ontwerpen te testen op windbelasting en krachtenverloop in 3D constructie modellen. Daarnaast worden in de ontwerptrajecten bij fabrieken vanaf het einde van de jaren tachtig regelmatig 3D computermodellen gebruikt om virtueel door de fabrieken heen te lopen. Met de komst van betere render technieken beginnen architecten door middel van 3D computer modellen het ontwerp te visualiseren richting opdrachtgevers en klanten. Toch blijft de computer binnen de architectuur toch vooral een middel om 2D tekeningen te produceren. Met de snelle ontwikkeling van de PC in de midden jaren negentig ontstaat er een samensmelting van geavanceerde software met de PC markt. Door de lage prijs van de PC betekent een beperkt budget niet meer of er computers worden aangeschaft maar hoe geavanceerd de software is die men gaat gebruiken. Er worden dus keuzes gemaakt in functionaliteit van de software. Een functionaliteit die in sommige gevallen het ontwerpproces sterk beïnvloeden. Architecten als Greg Lynn, Jesse Reiser, Nanako Umemoto, Kas Oosterhuis en Marcos Novak zijn enkele van een groter wordende groep van architecten waarbij de computer een beeldbepalende rol speelt in het ontwerp. Door het gebruik van de computer in het ontwerpproces is de complexiteit van de geometrie enorm toegenomen. Complexe relaties en theoretische uitgangspunten genereren met behulp van de computer complexe vormen die ver afstaan van de traditionele orthogonale vormentaal in de architectuur.

Afbeelding 5: Voorstel voor de renovatie van het complex Kleiburg in de Bijlmer door Greg Lynn Form

In andere gevallen wordt de functionaliteit juist meer gezocht in informatie. In eerste instantie was de CAD tekening een digitale versie van de papieren voorlopers. Layers werden geïntroduceerd om tekeningen overzichtelijk te houden, maar een lijn was gewoon een lijn. De behoefte ontstond om informatie te koppelen aan objecten binnen een tekening. Dit konden 2D of 3D objecten zijn. Zo ontstond Object Oriented Computer Aided Design (OOCAD). Software waarbij gegevens rechtstreeks aan objecten konden worden gekoppeld. Een constructie element was dus niet meer alleen een set lijnen, maar werd een grafische weergave van bijvoorbeeld een vakwerkligger met daaraan gekoppeld gegevens over het materiaal, de gestelde eisen aan brandwerendheid, etc..


Afbeelding 6: Schematische weergave van het effect van BIM ten opzichte van OOCAD en CAD

Een stap verder gaat het Building Information Modelling (BIM). BIM is OOCADplus, een parametrische structuur waarbij complexe interrelaties kunnen worden gemaakt tussen fysieke gebouwelementen en abstracte elementen zoals ruimte. BIM kan zowel in 2D als in 3D. Het effect van 3D is echter aanzienlijk groter, daarom is tegenwoordig vrijwel alle BIM-software 3D. De 3D BIM-software kan vaak 2D tekeningen genereren, waarbij een aanpassing in het 3D ontwerp automatisch in alle 2D tekeningen is verwerkt zonder enige tegenstrijdigheden in plattegrond, gevels en doorsneden. Architecten die gebruik maken van 3D BIMsoftware zijn bijvoorbeeld Skidmore, Owings & Merrill (o.a. Freedom Tower in New York) en Jo Coenen & Co (o.a. VandenEnde Theater in Amsterdam).

3.3 Voorbeelden vergevorderde bureaus Een voorbeeld waarbij software het ontwerp sterk beïnvloed en waarbij het ontwerp uitgewerkt wordt in geavanceerde BIM software is het bureau van Frank O. Gehry and Associates’ (FOG/A). Het bureau is bekend om haar gesculptuurde architectuur met geometrisch complexe ontwerpen en het gebruik van onorthodoxe materialen, zoals bij het Guggenheim Museum in Bilbao, het Disney Concert Hall in Los Angeles, het Experience Music Center in Seattle en het Neue Zollhof kantoren complex in Düsseldorf.


Afbeelding 7: Disney Concert Hall in Los Angeles door FOG/A

De complexe geometrie vraagt om een andere manier van vastleggen dan de traditionele 2D plattegronden, gevelaanzichten en doorsneden. FOG/A is daarom in 1991, ten behoeve van het ontwerp van de Fish in Barcelona, overgegaan op het gebruik van CATIA, een 3D modelleer programma ontwikkelt voor de luchtvaart industrie.

Afbeelding 8: Barcelona Fish van FOG/A


CATIA maakt het mogelijk complexe vormen van een fysiek model, bijvoorbeeld van klei, in een digitale database op te slaan om deze vormen te reduceren tot geometrische punten en coördinaten. Op basis van deze database kunnen de vormen zowel visueel als mathematisch worden weergegeven en op het beeldscherm worden aangepast. De files die geproduceerd worden kunnen (vaak gelinked via CATIA) door ander projectparticipanten worden gebruikt als ontwerp template of als fabricage instructies.

Afbeelding 9: Guggenheim Museum in Bilbao en in CATIA door FOG/A

In de loop der jaren heeft men CATIA aangepast en een versie ontwikkelt specifiek voor architectuur genaamd ‘Digital Project’ van Gehry Technologies. Het programma is een BIM software voor complexe geometrie en wordt ook door andere architectenbureaus gebruikt. Het bureau Skidmore, Owings & Merrill heeft bijvoorbeeld recent 100 licenties gekocht van ‘Digital Project’ en ook Kas Oosterhuis overweegt het programma aan te schaffen.

3.4 Toename in gebruik 3D Hoewel de hiervoor genoemde architecten misschien ver voor liggen op het gebied van computer gebruik in het ontwerpproces, toont een Engels onderzoek aan dat 30% van de ondervraagde architecten 3D software gebruikt. Hiervan gebruikt de helft zelfs alleen 3D software tijdens het ontwerpproces. Als voordeel van het gebruik van 3D software geven zij aan dat niet bouwkundigen het ontwerp beter begrijpen en makkelijker kunnen bijdragen aan het ontwerp. Dit sluit naadloos aan op de theorie van Jean Piaget, een mens ontwikkelt ruimtelijk inzicht in drie fasen. In de eerste fase van het ruimtelijk inzicht leren kinderen hoe ver objecten van elkaar verwijderd zijn. In de tweede fase leert men projectieve representatie, hoe objecten er vanuit andere perspectieven uit zullen zien. In de laatste fase van de ontwikkeling van ruimtelijk inzicht leert men projectieve representatie te combineren met het concept van afmeting. Op dit punt blijven veel mensen achter. Hoewel deze laatste fase getraind kan worden, zoals bijvoorbeeld tijdens een opleiding bouwkunde, blijft het een aspect waar grote verschillen in kunnen ontstaan.


Afbeelding 10: Voorbeelden van het uitmuntende ruimtelijke inzicht van de autistische Stephen Wiltshire, bron: www.stephenwiltshire.co.uk

Een onderzoek onder een doorsnede van de bevolking in Wales toonde aan dat 90% van de ondervraagden een 3D afbeelding kon herkennen, terwijl slechts 10% een 2D kaart van hetzelfde gebied kon herkennen. Het is dus aannemelijk dat 3D representatie het inzicht in een ruimtelijk object vergemakkelijkt. Dat architecten in Nederland dit ook onderkennen is gebleken uit gesprekken met meerdere architecten. Tijdens het ontwerpproces worden binnen hun bureaus regelmatig 3D representaties gemaakt van het ontwerp om zowel binnen het bureau als richting opdrachtgevers te communiceren. Hoewel collega’s binnen het bureau en vaak ook de opdrachtgevers getrainde bouwkundigen zijn, geven de ondervraagden aan dat de communicatie een stuk eenvoudiger verloopt wanneer er 3D representaties van het ontwerp zijn. Hoewel er in de meeste gevallen nog geen sprake is van geavanceerde 3D software worden er binnen architectenbureaus toch duidelijk stappen gezet richting 3D ontwerpen. Maar niet alleen de architecten zetten deze stap richting 3D. Ook adviseurs en aannemers zetten geleidelijk de stap naar 3D software. Bij BAM bijvoorbeeld loopt een project genaamd ‘virtueel bouwen’, waarbij te bouwen ontwerpen ten behoeve van de uitvoering 3-dimensionaal worden gemodelleerd. Het project is in 1999 door het toenmalige HBG gestart onder de naam ‘Halftime-project’ en wordt nu verder uitgewerkt door BAM. Dat BAM hierin niet alleen staat blijkt uit de deelnemerslijst van de BIM-caseweek gehouden in november 2007. Zo’n 47 bedrijven waren daar vertegenwoordigd waaronder opdrachtgevers, architecten, adviseurs en aannemers. Aveco de Bondt, een van de aanwezige adviseursbureaus, gaf eerder al, in een presentatie van de heer H. Spekhorst tijdens een themamiddag in oktober 2005, aan dat een BIM benadering kan leiden tot minimaal 5% minder bouwkosten. Aveco de Bondt probeert in een vroeg stadium knelpunten in het ontwerp te signaleren. Het rendement hiervan is tijdens het ontwerp groter dan tijdens de realisatie. Het werken in 3D met behulp van bijvoorbeeld BIM-software geeft de mogelijkheid het project virtueel uit te voeren. Eventuele knelpunten kunnen zichtbaar worden gemaakt en verholpen. Hierdoor kunnen projectparticipanten, en vooral de opdrachtgever, het water eerst met de tenen testen alvorens in het diepe te springen.


Het feit dat 3D software binnen het bouwkundig onderwijs in Nederland al een aantal jaren een belangrijk deel uitmaakt van het curriculum zorgt daarnaast voor een toestroom van jonge bouwkundigen die gewend zijn 3D te ontwerpen. Momenteel is het zelfs zo dat eerstejaars studenten bouwkunde vaak al na enkele weken zelfstudie overweg kunnen met 3D software zoals bijvoorbeeld SketchUp. Reden te meer om te verwachten dat de toepassing van 3D ontwerp software in de toekomst alleen maar zal toenemen.

3.5 Bedreigingen of kansen? Een aantal architecten blijft echter huiverig voor de 3D software. Als belangrijkste reden hiervoor geven zij dat er uiteindelijk toch plattegronden en doorsneden in 2D moeten worden opgeleverd. In tegenstelling tot veel andere bedrijfstakken is men bij de uitvoering in de bouw nog steeds gewend te werken met 2D tekeningen. Oorzaak hiervan is onder andere de intensieve communicatie met onderaannemers die in veel gevallen niet de financiële middelen hebben om te investeren in dure software en hardware. Een andere oorzaak zijn de eisen van overheidsinstellingen voor het inleveren van vergunningsbescheiden en dergelijke. Het indienen van een bouwaanvraag dient bijvoorbeeld op een voorgeschreven manier te gebeuren. Veelal moet dit op papier, in sommige gevallen mag dit ook digitaal, maar in ieder geval in 2D. De voorschriften staan omschreven in NENnormen en zijn niet erg flexibel. Veel BIM-software heeft echter de mogelijkheid deze benodigde 2D tekeningen te genereren en wel zonder tegenstrijdigheden in plattegronden, gevels en doorsneden. Het overbrengen van de juiste informatie aan andere partijen is van groot belang. Zeker ook binnen de projectorganisatie. Verschillende software pakketten spreken echter een andere taal. Het is dus soms lastig om de juiste digitale informatie op een leesbare manier in een andere software te openen. Layerindelingen en dergelijke kunnen bijvoorbeeld verdwijnen waardoor tekeningen onoverzichtelijk worden. Overnieuw tekenen en veelvuldig verifiëren zijn vaak noodzakelijk. Dit is echter het geval met vrijwel alle digitale informatie, dus zowel 2D als 3D. Het National Institute of Standards and Technology (NIST) in Amerika heeft in 2002 een studie gedaan om de kosten van deze ‘taalbarrière’ te kwantificeren. Het NIST kwam tot de conclusie dat het inadequaat overdragen van informatie in Amerika gemiddeld $ 66,50 per vierkante meter kost, ongeveer 4% van de bouwkosten. Software fabrikanten zijn echter druk bezig met het ontwikkelen van manieren om 3D informatie zonder problemen te kunnen openen in ander software. Daarnaast zijn er inmiddels ook mogelijkheden om 3D bestanden met behulp van gratis software zoals bijvoorbeeld Adobe acrobat en Quicktime te kunnen openen. Dit biedt de mogelijkheid om 3D bestanden te bekijken zonder hiervoor dure specialistische software aan te schaffen. Voor een particulier opdrachtgever zou er in theorie de mogelijkheid bestaan een projectorganisatie samen te stellen waarbij het project volledig met behulp van een bepaald BIM-software uitgevoerd wordt. Wanneer het echter een publieke opdrachtgever betreft heeft deze in veel gevallen geen keus en moeten de projectparticipanten geselecteerd worden via een openbare aanbesteding. Voor de aannemerselectie wordt veelal gebruik gemaakt van het traditionele model van aanbesteding op basis van een bestek. Dit bestek doet tevens dienst als contractstuk en wordt daarom op papier gedrukt, zodat deze geparafeerd kan worden en door elke inschrijvende partij zonder problemen kan worden ingezien. De informatie overdracht door middel van het huidige bestek zorgt er helaas voor dat zorgvuldig verwerkte informatie van een 3D model verloren gaat. Een wens om deze informatie te behouden ten behoeve van de aanbesteding

hoofdstuk 3 24 Probleemverkenning en de contractstukken zal eventuele belemmeringen op juridisch gebied naar verwachting te niet doen.

3.6 Bestek en tekeningen In het traditionele model wordt een definitief ontwerp uitgewerkt in een bestek met bijbehorende bestektekeningen. Dit bestek en tekeningen is vervolgens een van de belangrijkste contractdocumenten tijdens de aanbesteding en gedurende de uitvoering. Volgens Het Groot Woordenboek der Nederlandse Taal wordt het bestek op de volgende wijze omschreven: ‘Nauwkeurige beschrijving van een werk, met alle inlichtingen aangaande de gang en de uitvoering ervan, de te gebruiken materialen, de regeling der werkzaamheden, (voorwaarden van betaling)’. De Uniforme Administratieve Voorwaarden (UAV) hanteert de volgende omschrijving: ‘De beschrijving van het werk, de daarbij behorende tekeningen, de voor het werk geldende voorwaarden, de nota van inlichtingen en het proces verbaal van aanwijzing’.

Afbeelding 11: Schematische weergave van het traditionele bouwproces en het omzetten van het eventuele 3D model naar 2D bestek tekeningen

In het kort moet een bestek de volgende vragen kunnen beantwoorden: - Wat moet er gemaakt worden; - Waar moet het gemaakt worden; - Waarvan moeten de verschillende onderdelen gemaakt worden; - Welke technische en administratieve voorwaarden zijn er; - En eventueel hoe het gemaakt moet worden; - Wie coördineert de uitvoering. In de 1. 2. 3. 4.

loop van het bouwproces heeft het bestek verschillende functies: Informatiebron ten behoeve van het bepalen van de bouwsom. Contractstuk tussen opdrachtgever en aannemer. Toetsingsdocument tijdens het uitvoeringsproces. Informatiebron ten behoeve van het onderhoud.


Onduidelijkheden in besteksomschrijvingen of in bestekstekeningen vormen een prijsrisico voor aannemers. Dit risico zullen aannemers proberen af te dekken door prijsverhoging en/of door meerwerkclaims. Door deze eventuele onduidelijkheden heeft het bestek op deze punten als contractstuk en toetsingsdocument ook weinig waarde. De aannemer zal het meerwerk op deze punten daarom kunnen claimen en dus vormen onduidelijkheden uiteindelijk een prijsrisico voor de opdrachtgever. Om dit tegen te gaan is het van belang in het bestek en door middel van bestektekeningen een heldere en eenduidige omschrijving van het werk te geven waar vrijwel geen ruimte is voor verschil in interpretatie door betrokken partijen. In de huidige situatie worden 2D tekeningen, zoals plattegronden, doorsneden, aanzichten en detailtekeningen aangevuld met een boekwerk aan omschrijvingen. Bij een relatief eenvoudig gebouw betekent dit al gauw een schoenendoos aan informatie. Veelal bestaan de bestektekeningen uit de volgende tekeningen: Op schaal 1:100 - alle plattegronden, inclusief kelders, bergingen, garages en dergelijke; - de voor een goed inzicht in de constructie benodigde doorsnede(n); veelal een dwars en een langsdoorsnede; - alle gevels; - fundering en riolering; - alle vloerconstructies; - kapplan en/of platbalklaag of overzicht van de dakvloer; - kozijntypen en -soorten; - de voorzieningen ten behoeve van het beperken van de brandvoortplanting, eventueel de brandscheidingen en rookcompartimenten, de blustoestellen, brandwerendheid van brandscheidingen, rookkanalen enzovoort; - de voorzieningen ten behoeve van de technische installaties; - schuttingen, omheiningen en afrasteringen met bijbehorende poorten en deuren; - het verblijfsgebied, de verblijfsruimte, de verkeersruimte inclusief de oppervlakte van die ruimten in m2; Op schaal 1:100 of groter - de situatietekening, veelal 1:1000, met daarin aangegeven de lokatie middels straatnaamaanduidingen en een noordpijl; Op schaal 1:5 - de principedetails; Om de gegevens op de tekeningen overzichtelijk te houden zijn er tekenregels vastgesteld. De te hanteren regels zijn aangegeven in verschillende NEN-normen. Zoals bijvoorbeeld ‘NEN 2302: 1983 Tekeningen in de bouw - Algemene regels’ en ‘NEN 3870: 1980 Tekeningen voor betonconstructies’. Toch blijft het moeilijk alle informatie te verwerken in 2D tekeningen en blijft er, zeker tijdens de betrekkelijk korte periode van het vaststellen van de inschrijfsom door de aannemer, de kans dat dingen anders geïnterpreteerd worden of tenminste onduidelijk zijn. Een gedetailleerd 3D model zou hierbij kunnen helpen.

hoofdstuk 4 Afstudeerorganisatie

hoofdstuk 4 27 Afstudeerorganisatie

Dit hoofdstuk behandelt de organisatie van het afstudeerproject. Als eerste worden de wetenschapsgebieden beschreven. Vervolgens worden het mentorenteam en het afstudeerbedrijf behandeld. Tot slot wordt het werkplan uiteen gezet.

4.1 Wetenschapsgebieden: Binnen het afstudeerproject verwacht ik de wetenschapsgebieden bouwmanagement, informatica en bouwrecht te betrekken.

4.2 Mentoren: Bouwmanagement en informatica zijn de belangrijkste onderdelen binnen mijn afstudeerproject. Daarom stel ik de volgende docenten voor als begeleidende mentoren: - Dr. J.L. Heintz, bouwmanagement - Dr. ir. R.F.M. Stouffs, informatica Gecommitteerde is: - Dhr. J.C. Hubers

4.3 Afstudeerbedrijf: Bij het bepalen van het afstudeerbedrijf is het van belang dat het bedrijf 3D software gebruikt of tenminste de intentie heeft over te gaan tot gebruik van 3D software voor het ontwerpen of uitvoeren van bouwprojecten. Er zijn bij zowel een ontwerpende partij als bij een uitvoerende partij aspecten die het interessant maken als afstudeerbedrijf.

hoofdstuk 5 Voorlopige inhoudsopgave eindrapport

hoofdstuk 5 29 Voorlopige inhoudsopgave eindrapport

Voorlopige inhoudsopgave eindrapport

Titelpagina Voorwoord Samenvatting Inhoudsopgave 1. Inleiding 1.1 Probleemgebied 1.2 Probleemstelling 1.3 Onderzoeksopzet 2. De huidige bestektekeningen 2.1 Regelgeving 2.3 de praktijk 3. Interpretatieproblemen 3.1 Case opzet 3.2 Case 1 3.3 Case 2 3.4 Case 3 3.5 Conclusie 4. Gevolgen van interpretatieproblemen 4.1 Case opzet 4.2 case 1 4.3 Case 2 4.4 Case 3 4.5 Conclusie 5. Interpretatie bij 3D beter, zoja waardoor? 5.1 Case opzet 5.2 Case A 5.3 Case B 5.4 Case C 5.5 Conclusie 6. Ontwerp 3D bestek 6.1 PvE 6.2 Ontwerp 7. Geeft 3D bestek het gewenste resultaat? 7.1 Onderzoeksresultaten 7.2 Aanbevelingen 7.3 Vervolgonderzoeken Literatuurlijst Bijlagen

hoofdstuk 6 Geraadpleegde literatuur

hoofdstuk 6 31 Geraadpleegde literatuur

Tijdens het opstellen van dit P2-rapport heb ik onder andere de volgende literatuur geraadpleegd: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Adviesraad Technologiebeleid Bouwnijverheid, Quick scan ICT in de bouw, ARTB, 2001 Baarda, D.B., e.a., Methoden en technieken, Educatieve partners Nederland, Houten, 1997 Blackwell, A., e.a., Sketchpad:A man-machine graphical communication system in Technical Report number 574, University of Cambridge, 2003 Carvajal, A., The use of visualization technologies for the integration of building end-user perspectives, a managerial approach in Innovation in architecture, engineering and construction, Volume two, TU Delft, 2005 CUR, COINS nieuwsbrief 5, november 2005 Duijn, ing. M. van, Jellema Hogere Bouwkunde - deel 11 contracteren, Thiememeulenhof, Utrecht/Zutphen, 2004 Eco, U., Hoe schrijf ik een scriptie, uitgeverij Bert Bakker, Amsterdam, 1985 Haaften, J. Van, De aannemers krijgen het moeilijk op www.cadplaza.nl, 2007 Hubers, H., Parametric design in protospace 1.1: A collaborative design method in CAAD futures 2005: learning from the past, Osterreichischer kunst- und kulturverlag, Wenen, 2005 Kolarevic, B., Digital praxis: from digital to material in Innovation in architecture, engineering and construction, Volume one, TU Delft, 2005 Koops, A., 3D ontwikkelingen bij architectenbureau Jo Coenen & Co op www.cadplaza.nl, 2006 Koops, L., “Overstap van 2D naar 3D levert zeker tijdwinst op” op www.cadplaza.nl, 2007 Kranendonk, P.F., Bouwkostenmanagement, Delwel, Den Haag, 1995 Kuypers, G., ABC van een onderzoeksopzet, Coutinho, Bussum, 1995 Leeuwen, K. van, Wegwijzer voor de bouw, SDU, Den Haag, 1996 Levy, S.M., Design Build: Project delivery, The McGraw-Hill Companies, 2006 Lewis, R., e.a., Generation of 3D building models from 2D architectural plans in Computer-aided design, 1998 Lindsey, B.,Digital Gehry, Material resistance/digital construction, Birkhäuser – publishers for architecture, Basel, 2001 Mantle, E, e.a., A survey focusing on the use of computer aided design and 3D visualisation by UK building design professionals in Innovation in architecture, engineering and construction, Volume two, TU Delft, 2005 Schenke, mr. H.A. e.a., Contractvorming in de bouw, Kluwer, Deventer, 1996 Stichting Bouwresearch, Over inhoud, functie en kwaliteit van het bestek, Rotterdam, 1986 Stichting Bouwresearch, Recente ontwikkelingen rond bestekken: Leidraad voor bestekschrijver, Rotterdam, 1986 Stumico Nieuwsbrief, nummer 82, januari 2004 Tol-Verkuyl, E., Van opzet tot opmaak, Coutinho, Bussum, 1997 Tombesi, P., Involving the industry: Gehry’s use of ‘Request for Proposals’ packages in Architectural Research Quarterly vol6 no1 , 2002 Yin, R.K., Case study research: design and methods, SAGE Publications, Thousand Oaks, USA, 1994

3D representatie als bestek

Recommend Documents