Constructie in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering Innovaties in de bouw. Deelonderzoek I Henk de Wilde
Innovaties in de bouw Een succesvol ontwerp- en realisatieproces kan niet zonder een scherp gedefinieerd doel, dat aansluit bij de wensen van de eindgebruiker. Want het maakt veel uit of het gaat om een constructief innovatief gebouw, een gebouw met optimale energieprestatie of minimale onderhoudslasten. Met een gedeelde missie maakt bouwinformatiemodellering werkelijke innovatie in de bouw mogelijk. Technologische ontwikkelingen maken een nieuwe manier van ontwerpen en realiseren van gebouwen mogelijk. Om innovatieve of energiezuinige gebouwen te realiseren die voldoen aan de wensen van gebruikers, is een optimale informatieuitwisseling nodig. De toepassing van bouwinformatiemodellering is onvermijdelijk. De nieuwe generatie studenten bouwkunde wordt hiervoor opgeleid om bij te dragen aan een praktijk die volwaardig ontwerpt en realiseert met Bouw Informatie Model (BIM). Voor een goed ontwerp- en realisatieproces zijn maatwerkafspraken nodig over de te gebruiken softwarepakketten, het modelleren en de gegevensuitwisseling. De verantwoordelijkheid voor BIMdatamanagement moet helder belegd zijn in het bouwteam of andere samenwerkingsvormen. Het energieconcept en het installatieontwerp moeten in een vroege fase van het ontwerp worden bepaald. Vroege interactie met leveranciers van componenten maakt de toepassing van innovaties mogelijk en vermindert fouten.
Constructie in het ontwerpproces Colofon Auteur: Henk de Wilde Studentonderzoekers: Matte Koning, Shurel Dall, Mert-Cem Erdal Partners: Alfrink van Schieveen, De Haan EC, Grontmij Nederland NV, NIAG BV, RoelofsGroup, Witteveen+Bos, Vormgeving: Lieke Koot Projectassistentie: Annet van Woerdekom Supervisie: Willem Buunk Uitgave: Lectoraat Area Development, Windesheim Februari 2016
| CONSTRUCTIE |
Inhoudsopgave Voorwoord.............................................................................................................................................................. 3 Lijst van begrippen en afkortingen ...................................................................................................................... 4 1
2
3
4
5
6
Inleiding........................................................................................................................................................... 6 1.1
Hoofdonderzoek Innovaties in de bouw.......................................................................................................6
1.2
Deelonderzoek constructief ontwerp met bouwinformatiemodellering .........................................................7
1.3
Probleemstelling en onderzoeksvragen.......................................................................................................8
1.4
Leeswijzer ................................................................................................................................................. 10
Theoretische verdieping .............................................................................................................................. 11 2.1
Constructievarianten.................................................................................................................................. 11
2.2
3D informatiebronmodellen ....................................................................................................................... 15
2.3
Open standaard in de uitwisseling van informatie ..................................................................................... 17
Onderzoeksaanpak....................................................................................................................................... 20 3.1
Onderzoeksopzet ...................................................................................................................................... 20
3.2
De casus ................................................................................................................................................... 21
3.3
Afbakening, operationalisatie en fasering .................................................................................................. 21
3.4
Onderzoeksteam en gebruikte software .................................................................................................... 23
Analyse constructievarianten voorontwerp ............................................................................................... 25 4.1
Kwaliteit van IFC-extract als basismateriaal voor constructieanalyse........................................................ 25
4.2
Afgeleid 3D informatiebronmodel .............................................................................................................. 27
4.3
Resultaten analyse-experiment 1 Constructieanalyse ............................................................................... 28
4.4
Resultaten analyse-experiment 2 .............................................................................................................. 34
4.5
Resultaten analyse-experiment 3 (C04-0-IFC, Tekla Structures en Robot Structural Analysis) ................ 37
4.6
Resultaten analyse-experiment 4 .............................................................................................................. 47
4.7
Resultaten analyse-experiment 5 (C04-0-IFC, Revit Structure en SCIA-engineering) .............................. 48
4.8
Resultaten analyse-experiment 6 (C04-1-IFC, Revit Structure en SCIA-engineering) .............................. 50
4.9
Het draadmodel: basale verschillen in modelleren .................................................................................... 51
Constructievarianten in de structuurontwerp fase.................................................................................... 52 5.1
Constructief modelleren in de fase “structuurontwerp” .............................................................................. 52
5.2
Resultaten ontwerpexperiment 7 ............................................................................................................... 55
5.3
Schetsmatig modelleren ............................................................................................................................ 66
Conclusies .................................................................................................................................................... 68 6.1
Fasering en schematisering zijn het sleutelwoord ..................................................................................... 68
6.2
Suggesties voor vervolgonderzoek............................................................................................................ 70
7
Do’s and dont’s voor het ontwerpen van constructievarianten in de structuurfase. ............................. 71
8
Literatuurlijst ................................................................................................................................................ 72
9
Bijlagen ......................................................................................................................................................... 73
| CONSTRUCTIE |
| CONSTRUCTIE |
Voorwoord Na jarenlang als architect te hebben gewerkt met bouwinformatiemodellen kreeg ik twee en een half jaar geleden de mogelijkheid om praktijkgericht onderzoek te doen naar de mogelijkheden die een bouwinformatiemodel biedt voor het innoveren van de bouwsector. Ondanks mijn kennis van de sector en mijn ervaring op het gebied van bouwinformatiemodellen is het een ware ontdekkingstocht geworden. Een tocht die leidde langs nieuwe routes, soms eindigend op een open plek in het bos, dan weer eindigend bij een dicht bosschage en in een enkel geval op een heuvel met een veelbelovend uitzicht. Ik bedank iedereen die mij op deze tocht heeft vergezeld. Een aantal wil ik hier bij name noemen. De medewerkers van de projectpartners; Andre Withaar (Roelofs groep), Rick ter Velde en Jeroen Faber (Alfrink van Schieveen), Arjan de Haan (De Haan EC) en Leonhard Schoot Uiterkamp (Witteveen+Bos) voor de prettige samenwerking. Mijn collega’s van het Lectoraat Area Development; Willem Buunk, Wiechert Eschbach en Siebe Baints. Willem, Wiechert en Siebe voor de feedback en adviezen bij de voorbereiding en uitvoering van het onderzoek, het vertrouwen en de collegialiteit. Annet van Woerdekom en Gertine Nakken voor de voortreffelijke projectondersteuning die onontbeerlijk was voor het onderzoek en natuurlijk alle gezellige momenten. Lieke Koot voor vragen en adviezen over de vormgeving. Mijn kamergenoten die mochten meegenieten van hoogte en dieptepunten. En niet in de laatste plaats de studenten van Windesheim Zwolle en Windesheim Flevoland waarmee ik dagelijks het BIM Innovatie Centrum mee deelde. Matte Koning, Shurrel Dall en MertCem Erdal, hartelijk dank. Het was een feest om deze tocht met jullie te maken. De Stuurgroep bedank ik voor alle raad en richting die zij hebben gegeven. Kubus Informatiesystemen voor het belangeloos beschikbaar stellen van Archicad, Solibri en Simple-BIM. Alferink van Schieveen en Witteveen+Bos voor het beschikbaar stellen van de softwareapplicaties en de vergaderruimten. De Haan EC voor het beschikbaar stellen van het casusmateriaal. Tot slot wil ik Alexander Janssen, directeur van TechForFuture en opdrachtgever van dit project, hartelijk danken voor het vertrouwen dat je in mij gesteld hebt. Als ik nog eenmaal achterom kijk zie ik het getrokken spoor, voor me, het vergzicht met ongekende mogelijkheden. Op de plek waar ik nu sta ligt het resultaat van de ontdekkingstocht voor u. Ik hoop dat het mag bijdragen aan een omgeving die nog beter beantwoord aan de eisen die u en ik eraan stellen en zo mag bijdragen aan ons geluk.
Henk de Wilde
3
| CONSTRUCTIE |
Lijst van begrippen en afkortingen Dit praktijkgerichte onderzoek sluit zo nauw mogelijk aan bij gangbare begrippen en definities, in het bijzonder bij de RVB BIM-norm. Gaandeweg de ontwerpexperimenten werd duidelijk dat aanpassing en aanscherping van begrippen nodig is om de uitwisseling van informatie over een gebouw gedurende het ontwerpproces goed te kunnen benoemen. De volgende begrippen worden gehanteerd. Aspectmodel:
een 3D informatiebronmodel dat een afzonderlijk aspect van het bouwwerk beschrijft, zoals gemodelleerd door een discipline.
BIG BIM:
volwaardige ontwerp- en realisatieprocessen gebaseerd op de uitwisseling BIMinformatie in een bouwinformatiemodel gerelateerd aan BIM-objecten. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de OPEN BIM-standaarden van Building SMART.
BIM
bouwinformatiemodel, soms ook als bouwwerkinformatiemodel omschreven
BIM-extracten:
de bouwwerkinformatieproducten die uit het BIM afgeleid of geëxporteerd worden.
BIM-object:
iedere entiteit in het BIM die informatie van het bouwwerk bevat of beschrijft, al dan niet met een geometrische representatie.
BIM-object-ID: Bouwlaag:
vrij te kiezen, doch unieke identificatiecode van een BIM-object de groepering van alle bouwwerkelementen die bij een te onderscheiden verdieping van het bouwwerk behoren.
Bouwinformatiemodel:
het integrale 3D informatiebronmodel van het bouwwerk zoals dit met BIM-objecten opgezet wordt in en BIM-modelleerapplicatie. Het BIM kan uit meerdere afzonderlijke modellen bestaan, onder meer omwille van uitsplitsing op basis van de verschillende disciplines. Het BIM omvat alle relevante bouwwerkinformatie die benodigd is om de vereiste BIM-extracten te produceren.
Bouwwerk:
het geheel aan bouwwerkelementen.
Bouwwerkelement:
een ruimtelijk of materieelonderdeel van het bouwwerk. Dit zijn onder meer de ruimtelijke, bouwkundige, constructieve, installatietechnische en werktuigbouwkundige elementen of componenten, alsook inventaris-, uitrustings- en inrichtingselementen.
Bouwwerkinformatieproducten:
de (combinaties van) bestanden en documenten die het bouwwerk beschrijven, bijvoorbeeld 3D-modellen, 2D-tekeningen en producten die gebruik maken van bouwwerkgegevens, zoals uit-trekstaten, meetstaten, berekeningen etc.
Component:
eenduidige gebouw- of installatiedeel, zoals kozijnen, wanden, vloeren, een ventilator box, etc.
Data:
gegevens die in een bepaalde context of bewerking hun betekenis hebben voor het 3D informatiebronmodel:
De verzameling integrale BIM-objecten beschreven in een
BIM-modelleerapplicatie. Het 3D informatiebronmodel omvat alle relevante bouwwerkinformatie die benodigd is om de vereiste BIM-extracten te produceren. Disciplinemodel: 3D informatiebronmodel
een (combinatie van) 3D informatiebronmodel(len) waar een discipline mee werkt. De verzameling integrale BIM-objecten beschreven in een BIM-modelleerapplicatie. Het 3D informatiebronmodel omvat alle relevante bouwwerkinformatie die benodigd is om de vereiste BIM-extracten te produceren.
3D-model:
een digitaal bestand, deel uitmakend van de bouwwerkinformatieproducten dat een bouwwerk beschrijft.
3D-rekenmodel:
draadmodel geschikt voor het berekenen van de constructie van een gebouw.
EPG:
EnergiePrestatie Gebouw
Gesloten BIM:
uitwisseling van BIM-extracten op basis van een, voor de applicaties exclusief dataformaat.
4
| CONSTRUCTIE | HDC:
Hoofd Draag Constructie
IFC:
Industry Foundation Classes. Een neutraal dataformaat voor het beschrijven, uitwisselen en delen van informatie voornamelijk gebruikt in bouw en facilitymanagement. IFC is de internationale standaard voor OpenBIM en geregistreerd door de International Standardization Organisation ISO onder nummer ISO 16739:2013.
IFC-model:
3D-BIM-extract als het totaal van IFC-objecten in een IFC-bestand dat voldoet aan de in de Rgd BIM Norm gestelde specificatie. Het IFC-model kan bestaan uit meerdere onderling gecoördineerde deel of aspectmodellen.
IFC-object:
de entiteit uit het IFC-model die ontstaat door de extractie (i.c. export) van het overeenkomstig BIM-object uit het BIM volgens de gestelde IFC specificaties.
IFC-object-ID:
vrij te kiezen, doch unieke identificatiecode van het IFC-object, met IFC-object-ID = BIM-object-ID.
Informatie:
data waaraan in de context van een referentiekader of bewerking betekenis is gegeven voor het ontwerp van een gebouw.
Information Take Off:
het onttrekken van informatie aan een 3D informatiebronmodel of van een van haar extracten.
Laag of Layer:
categorie op basis waarvan BIMobjecten naar hun functie, constructiemethode en materiaal worden ingedeeld. Een BIM-object “staat” op een bepaalde layer of laag.
LOD:
Level of Detail. Het relatieve detailniveau van een BIM-object, uitgedrukt in een honderdtal van 100 (minst gedetailleerd) tot en met 600 (meest gedetailleerd).
Modelleur:
maker van het bouwinformatiemodel. Dit kan zowel een bouwkundige als een specialistische modelleur zijn. De modelleur moet de kennis en vaardigheden hebben om componenten van de gevraagde informatie te voorzien.
NEN:
Nederlandse Norm vastgesteld door het Nederlands Normalisatie Instituut
Open BIM:
uitwisseling van BIM-extracten op basis van de standaarden van Building SMART.
RVB:
Rijks Vastgoed Bedrijf
SDC:
Secundaire draagconstructie
TCO:
Total Cost of Ownership
5
| CONSTRUCTIE |
1 Inleiding Door de toenemende specialisatie, de toepassing van nieuwe technieken en materialen en andere contractvormen is de complexiteit van de bouw toegenomen. Om al deze veranderingen het hoofd te bieden kan het gebruik van een bouwinformatiemodel uitkomst bieden. Een bouwinformatiemodel is het samenstel van integraal opgebouwde 3D informatiebronmodellen die uitwisseling van informatie mogelijk maakt. Het 3D informatiebronmodel is een verzameling integrale BIM-objecten beschreven in en BIM-modelleerapplicatie. Een Bim-0bject is een entiteit in het 3D informatiebronmodel die informatie van het bouwwerk bevat of beschrijft, in veel gevallen voorzien van een geometrische representatie. Het effectief toepassen van de softwareapplicaties en de gevolgen daarvan voor de praktijk, maar ook de kansen die dit met zich meebrengt geeft aanleiding tot het doen van een praktijkgericht onderzoek.
1.1 Hoofdonderzoek Innovaties in de bouw In het kader van het onderzoek “Innovaties in de bouw” wordt daarom een vijftal ontwerpexperimenten in deelonderzoeken uitgevoerd gericht op het ontwerpen, realiseren en het gebruik en beheer van gebouwen met bouwinformatiemodellen. Voor deze deelonderzoeken geldt een overkoepelende onderzoeksvraag: “Wat is een efficiënt ontwerp- en realisatieproces dat de meerwaarde van een bouwinformatiemodel effectief benut?” In deze onderzoeksvraag staat het proces van ontwerp en realisatie van gebouwen centraal, maar wordt nadrukkelijk ook gekeken naar de exploitatiefase. Het onderzoek is ingericht aan de hand van vijf thema’s die zijn ontleend aan de uitdaging die de betrokken partners in de dagelijkse praktijk ervaren. De thema’s liggen op het brandpunt van informatiestromen tussen rollen binnen de processen en geven aanleiding om kansrijke innovaties te vermoeden. De thema’s zijn: 1.
Constructie
2.
Bouwcomponenten
3.
EPG en Energieconcepten.
4.
Energiesimulaties
5.
Beheer en onderhoud
Per thema wordt een aantal ontwerpexperimenten uitgevoerd waarbij telkens drie aspecten worden onderzocht. Deze aspecten zijn de informatie in het bouwinformatiemodel, de rollen en interacties van partijen in het proces, en de fasering van het proces van ontwerp en realisatie van gebouwen. Het onderzoek levert inzichten op voor een effectief gebruik van bouwinformatiemodellen waarmee innovaties in de bouw kunnen worden gerealiseerd. Deze inzichten worden waar mogelijk vastgelegd in nieuwe protocollen die een meerwaarde opleveren voor de betrokken partners en die ook voor algemeen gebruik in de praktijk toepasbaar zijn. Op basis van de te onderzoeken aspecten, informatie-uitwisseling, rollen en interacties en fasering zijn in het hoofdonderzoek 3 onderzoeksvragen geformuleerd. Onderzoeksvraag 1:
Wat is een optimale informatie-uitwisseling in een ontwerp, realisatie of beheerproces met een bouwinformatiemodel?
Voor de optimalisatie van het uitwisselen van informatie, is onderzoek noodzakelijk naar de informatiebehoefte van de betrokken partners. Er wordt onderzocht hoe deze informatie kan worden uitgewisseld met een bouwinformatiemodel. Het effectief inzetten van het bouwinformatiemodel zal afhankelijk zijn van de mogelijkheden die dit geeft voor uitwisseling, de gebruikte software en het doel waarmee het bouwinformatiemodel is vervaardigd. De informatiebehoefte van de betrokken partijen is afhankelijk van het door de partij beoogde doel. Dit doel kan liggen in het toevoegen of verfijnen van data of het analyseren van het model op zijn specificaties.
6
| CONSTRUCTIE | De tools die partners gebruiken om hun doel te verwezenlijken stellen eisen aan de soort en de vorm van de data in het ontwerp, realisatie en beheerproces. Onderzoeksvraag 2:
Welke rollen en interacties veranderen in een ontwerp-, realisatie- of beheerproces waarbij het primaire proces wordt ondersteund vanuit een bouwinformatiemodel.
Door de toepassing van een bouwinformatiemodel kan informatie eerder, eenvoudiger en doelmatiger worden gedeeld met de betrokken partijen. Hierdoor ontstaan zinvolle mogelijkheden tot interactie die in een traditioneel proces later in het proces plaatsvinden of een minder betrouwbare sturing konden geven op te nemen ontwerpbeslissingen. Door te onderzoeken welke informatie beschikbaar is in het bouwinformatiemodel, welke informatie optimaal beschikbaar zou moeten zijn voor zinvolle interactie ten behoeve van gegevensanalyse, berekeningen en of simulaties kunnen er nieuwe protocollen ontwikkeld worden. De innovatie komt dan tot stand als het bouwinformatiemodel effectief ingezet kan worden waardoor processen doelmatiger worden doorlopen en er daarmee kwalitatief betere en goedkopere producten kunnen worden gerealiseerd. Onderzoeksvraag 3:
Wat is de fasering van een vernieuwend ontwerp-, realisatie- of beheerproces met een bouwinformatiemodel?
Uit onderzoeksvraag 2 komt naar voren dat de geometrische informatie eerder, eenvoudiger en doelmatiger kan worden gedeeld met de betrokken partijen. Het eerder kunnen ontsluiten van informatie zal kunnen resulteren in een andere fasering van het proces. Mogelijk kunnen beslismomenten hierdoor verschuiven en kunnen fasedocumenten of delen daarvan eerder worden vastgesteld. Door onderzoek te doen naar de kwaliteit van de informatie en daarmee de betrouwbaarheid te meten die noodzakelijk is voor een bepaald moment in het ontwerp, realisatie of beheerproces kunnen nieuwe fasering- en beslismomenten worden gedefinieerd. De innovatie ligt in het beheersbaar maken van het proces en daarmee de kwaliteit en kosten voor de te ontwikkelen projecten doelmatig te kunnen garanderen. De meerwaarde die dit geeft is de beperking van de risico’s bij het ontwikkelen van projecten. De gezamenlijke deelstudies worden gebruikt om antwoordt te geven op de onderzoeksvragen. In het hoofdrapport zullen de onderzoeksvragen worden beantwoord en leidt een samenhangende analyse tot aanbevelingen voor het toepassen van bouwinformatiemodellen.
1.2 Deelonderzoek constructief ontwerp met bouwinformatiemodellering In dit deelonderzoek staat de gebouwconstructie centraal in het ontwerpproces met bouwinformatiemodellering. Het deelonderzoek wil inzicht bieden in de meerwaarde van het bouwinformatiemodel voor ontwerpkeuzes over de constructie zoals die veelal in de voorontwerpfase van het ontwerpproces worden gemaakt. In de huidige praktijk van de constructeur wordt bouwinformatiemodellering al gebruikt voor het bouwkundig modelleren in de definitieve ontwerpfase en voor het constructief analyseren het berekenen van bouwconstructies in de engineeringfase of bouwvoorbereidingsfase. De effectiviteit hiervan laat nog te wensen over. De doorlooptijd binnen het constructiebureau wordt door bouwpartners als probleem benoemd en dat geldt ook voor de inzet van een bouwinformatiemodel bij het berekenen van constructiealternatieven. Opdrachtgevers ervaren die lange doorlooptijd van een constructie(deel)ontwerp en berekening als een belemmering van het vroege stadium van het ontwerpproces, waarin de constructie alternatieven vaak cruciaal zijn. Daardoor komt ook de samenwerking met andere disciplines onder druk te staan. ·
In de huidige praktijk wordt veelal het aspectmodel constructie gebruikt. Dit bouwinformatiemodel is het 3D informatiebronmodel dat door de modelleurs van het constructiebureau wordt vervaardigd. De vervaardiging van dit model ·.
vindt meestal plaats in de procesfase Definitief Ontwerp Na de fase Voorontwerp zijn de vormen van de ruimten en het gebouw in hoofdlijn vastgesteld door de opdrachtgever. Hierdoor kan de constructie doelgerichter worden ontworpen waarmee de constructeurskosten laag kunnen blijven.
7
| CONSTRUCTIE | In de voorontwerpfase wordt de bouwkundig ontwerper met handmatige berekeningen en inschattingen schetsmatig geadviseerd over de vorm, zwaarte en opzet van de constructie. Door deze werkwijze is het moeilijk om een optimale constructie te ontwerpen en deze optimaal invloed te laten uitoefenen op de bouwkundige en installatietechnische ontwerpprocessen. Als het bouwkundig aspectmodel al in de voorontwerpfase beschikbaar zou zijn, dan zou het gebruik daarvan voor constructieve analyses en ontwerpberekeningen voor de hand liggen. In de praktijk levert dit een aantal problemen op die mogelijke innovaties in de weg staan. De problemen hebben voornamelijk betrekking op de volledigheid van de beschikbare informatie en het gebruik van verschillende softwareapplicaties die de uitwisseling van de informatie bemoeilijkt. De opbouw (afhankelijk van de gebruikte template) en de inhoud van een bouwinformatiemodel wordt bepaald door het doel waarvoor ze zijn gemaakt. De bouwkundig modelleur heeft een andere doelstelling dan de constructief modelleur. Het bouwkundig 3D informatiebronmodel heeft als doel om presentatietekeningen, ruimtelijke afwegingen en bijvoorbeeld kostencalculatie te maken, typische producten van de architect en bouwkundige. Het constructief 3D informatiebronmodel wordt gebruikt voor het maken van bijvoorbeeld constructietekeningen en constructieanalyses, typische producten van de constructiediscipline. Een 3D informatiebronmodel dient per discipline ontwerpprocessen te ondersteunen die inhoudelijk van elkaar verschillen en leiden tot andere eindproducten. Vooral in de voorontwerpfase kan dit leiden tot een onvolledig bouwinformatiemodel voor constructief gebruik. De uitwisseling van (informatie uit) bouwinformatiemodellen tussen applicaties kan tot stand komen door het gebruik van applicaties van eenzelfde softwarehuis. Deze naar verwachting logische oplossing stuit in de praktijk op een drietal problemen. Ten eerste zorgt deze voorwaarde ervoor dat alle betrokken disciplines over deze software moeten beschikken. Dit is in de praktijk vaak niet het geval. Bedrijven hebben een geschiedenis in het gebruik van softwareapplicaties, hebben templates opgebouwd in specifieke applicaties en kunnen niet zomaar overstappen op een andere applicatie. Ten tweede moet het softwarehuis het gehele pallet aan softwareapplicaties moeten leveren dat door de specialisten bij de betrokken disciplines wordt gebruikt. In de praktijk blijkt dat het aantal disciplines dat deelneemt aan multidisciplinaire projecten steeds groter en meer divers wordt. De softwareapplicaties zijn zeer specifiek en levering van al deze software door een huis kan als utopie worden beschouwd. Ten derde blijkt in de praktijk dat levering van applicatie van eenzelfde softwarehuis geen garantie is voor een betrouwbare uitwisseling van informatie. Building Smart is een vereniging van softwarehuizen. Deze vereniging van softwarehuizen heeft als doelstelling “het bevorderen van de toepassing van open BIM-standaarden als middel voor interoperabiliteit en integratie van het bouwproces” (Building SMART, 2015, 20-10-2014, http://www.buildingsmart.nl/site/). De internationale standaard die de vereniging voorschrijft voor informatie-uitwisseling is de Industrial Foundation Classes (IFC). Modelleerapplicaties zoals Archicad en Revit ondersteunen deze standaard. Ook andere applicaties zoals reken en analyse software kunnen deze bestanden importeren en bewerken. Ondanks de grote inspanningen die op dit gebied zijn geleverd staat de ontwikkeling nog in de kinderschoenen. In de praktijk wordt geklaagd over informatieverlies na uitwisseling van databestanden en onverwachte mutaties van data. Ondanks de beperkingen van deze huidige standaard lijkt deze veelbelovend en kan zij bijdragen aan innovaties in de bouwsector.
1.3 Probleemstelling en onderzoeksvragen Tijdens het ontwerpproces van bouwconstructies worden door de constructeur vaak keuzes gemaakt op basis van ervaring en intuïtie. De keuze tussen bijvoorbeeld staal en beton als materiaal voor de hoofdconstructie is daardoor als ontwerpkeuze vaak arbitrair. Bij een heroverweging van een initiële ontwerpbeslissing is er vaak te weinig (gestructureerd) informatie beschikbaar over de achtergrond van de eerdere beslissing en een heroverweging kost daardoor vaak veel tijd. Ook het beoordelen van de constructieve haalbaarheid van alternatieven is een veel voorkomende opgave. Hierbij wordt vaak met een minimum aan informatie een oordeel gegeven over de alternatieve oplossing.
8
| CONSTRUCTIE | Het is onduidelijk in hoeverre een bouwinformatiemodel kan bijdragen aan het vastleggen en uitwisselen van informatie die nodig is voor het maken van ontwerpkeuzes voor constructies en in welke mate een bouwinformatiemodel bij kan dragen aan het maken van een materiaalkeuze en systeem-keuzes. Dit onderzoek wil hier inzicht in geven. Het doel van dit deelonderzoek is om na te gaan of en in hoeverre het vergelijken van constructievarianten effectief en efficiënt ondersteund kan worden door gebruik te maken van een bouwinformatiemodel in het ontwerpproces. Hierbij ligt het accent de informatie uitwisseling tussen constructeurs en modelleurs binnen een constructieadviesbureau en tussen het constructieadviesbureau en andere bouwpartners. Een effectieve uitwisseling van informatie is erop gericht om het iteratief proces te verbeteren. Het versnellen van het ontwerptraject en de efficiënte overdracht van informatie is een procesinnovatie met gevolgen voor de kwaliteit van het product. Hierbij is “het product” zowel het te ontwikkelen bouwplan als het ontwerpproces zelf. De meerwaarde van deze procesinnovatie is een efficiënter en daarmee goedkoper ontwerpproces, alsmede in een effectiever realisatieproces waarin faalkosten worden gereduceerd. De beschikbaarheid van bruikbare informatie voor ontwerpkeuzes over constructievarianten, moet ook tot innovatie in de bouw kunnen leiden door toepassing van nieuwe technieken en materialen. En daarmee tot het ontwikkelen van kwalitatief betere gebouwen. De onderzoeksvraag voor dit deelonderzoek luidt als volgt: Hoe kan een bouwinformatiemodel worden gebruikt om constructievarianten in een ontwerpproces effectief te berekenen en uit te wisselen? Voor de beantwoording van deze vraag zal kennis moeten worden vergaard over de toepassing van bouwinformatiemodellen, het ontwerpen en berekenen van constructievarianten en de effectiviteit van informatie uitwisseling. De te beantwoorden deelonderzoeksvragen zijn: 1.
Vragen met betrekking tot een bouwinformatiemodel: a.
Welke informatie heeft een constructeur nodig voor een constructieanalyse? (Input-gegevens)
b.
Door welke aspectmodellen kan deze informatie worden overgedragen.
c.
Welke factoren kunnen de constructieanalyse beïnvloeden en liggen vast in het bouwinformatiemodel?
d.
Welke factoren kunnen de constructieanalyse beïnvloeden en liggen niet vast in het bouwinformatiemodel?
e.
Hoe moet de informatie zijn opgenomen in een bouwinformatiemodel om bruikbaar te zijn voor een constructieanalyse?
2.
f.
Welke informatie genereerd een constructieanalyse? (Outputgegevens)
g.
Hoe kunnen deze gegevens met een bouwinformatiemodel worden uitgewisseld?
Vragen met betrekking tot constructievarianten: a.
Welke informatie moet een Bouw Informatieproduct bevatten voor het maken van constructievarianten in beton- en staal?
3.
b.
Wat is een efficiënte methode om constructievarianten met een bouwinformatie-model uit te wisselen?
c.
Met welke discipline moet de informatie worden uitgewisseld?
Vragen met betrekking tot effectief gebruik: a.
Hoe kan informatie effectief worden uitgewisseld tussen het analysemodel van de constructeur en het constructief bouwinformatie- of aspectmodel?
b.
Hoe kan informatie effectief en betrouwbaar worden uitgewisseld tussen het bouwkundig bouwinformatiemodel en het constructief aspectmodel?
c.
Welk dataformaat verzekert een betrouwbare uitwisseling van informatie tussen de gebruikte softwareapplicaties?
9
| CONSTRUCTIE |
1.4 Leeswijzer In hoofdstuk twee worden de begrippen toegelicht die in dit deelonderzoek worden gebruikt, waaronder de fasering van het ontwerpproces en de manier waarop aan het ontwerp van een constructie gewerkt wordt. De uitgangspunten voor informatie-uitwisseling worden uiteengezet. In hoofdstuk 3 wordt de onderzoeksopzet en de afbakening van het deelonderzoek beschreven. De keuze voor het bouwinformatiemodel van een bedrijfsgebouw dat als casus dient wordt toegelicht. In de hoofdstukken 4 en 5 worden in chronologische volgorde de ontwerpexperimenten toegelicht en de uitkomsten gepresenteerd. Het betreft een lange reeks van analyse experimenten, bewerkingsexperimenten en enkele ontwerpvarianten waarvan telkens de informatie-uitwisseling beproefd is. In hoofdstuk zes worden de conclusies van het deelonderzoek gepresenteerd en aansluitend worden in hoofdstuk zeven enkele do’s en don’ts benoemd voor het volwaardig ontwerpen en realiseren van gebouwen met bouwinformatiemodellering.
10
| CONSTRUCTIE |
2 Theoretische verdieping Bij het ontwikkelen van een bouwwerk is de constructeur verantwoordelijk voor de constructieve veiligheid. De waarborging van de constructieve veiligheid van een bouwwerk komt tot stand doordat de constructeur met berekeningen aantoont dat de hoofddraagconstructie (de bouwkundige constructie die in de basis de stabiliteit en sterkte van een gebouw waarborgt) voldoet aan de daaraan gestelde eisen. De eisen waaraan de constructie wordt getoetst zijn een voortvloeisel uit het bouwbesluit waarin de verschillende normen van toepassing worden verklaard en aanvullende eisen van de gebruiker/opdrachtgever. In een geïntegreerd ontwerpproces zal de constructeur het ontwerpproces van een bouwwerk met gebouwanalyses en ontwerpberekeningen willen sturen zodat het uiteindelijke ontwerp voldoet aan de gestelde normen voor veiligheid en gebruik. Het nut van de inzet van een bouwinformatiemodel zal sterk afhangen van de mogelijkheden die zij de constructeur biedt om informatie uit het bouwinformatiemodel te gebruiken bij het maken van de gebouwanalyses en ontwerpberekeningen, het moment waarop de informatie beschikbaar is. Het is de verwachting dat als de gegevens, benodigd voor de analyses en berekeningen, met behulp van een bouwinformatiemodel effectief vastgelegd en uitgewisseld worden het mogelijk wordt om het constructief ontwerpproces te innoveren. Dit zal kunnen resulteren in de toepassing van innovatieve materialen en constructiesystemen. Om zicht te krijgen op mogelijke innovaties is ten eerste kennis nodig van de processen rond constructievarianten. Ten tweede is kennis noodzakelijk over het toepassen van bouwinformatiemodellen. Ten derde moet het duidelijk worden hoe de informatie die is vastgelegd of gerelateerd is aan het bouwinformatiemodel kan worden uitgewisseld tussen de disciplines. Ten vierde is er inzicht nodig over informatie die noodzakelijk is voor het berekenen van bouwconstructies. Tot slot is er een kader nodig waarmee kan worden bepaald wat effectief uitwisselen inhoud.
2.1 Constructievarianten Het ontwerpen van een hoofddraagconstructie is een proces waarbij in een samenspel tussen de disciplines. De disciplines architectuur, installatieadvies en constructieadvies doorlopen samen met de opdrachtgever het ontwerpproces. Tijdens het ontwerpproces worden op basis van het programma van eisen voor het gebruik van het gebouw eisen opgesteld voor de te ontwerpen gebouwonderdelen. De genoemde disciplines ontwerpen hun eigen gebouwdelen waarna de gebouwdelen op elkaar afgestemd worden. De architect maakt het ruimtelijk ontwerp en bepaald materialen, de installatieadviseur ontwerpt verlichtingsplannen ventilatieplannen etc. en de constructeur maakt een constructieplan. Een optimaal resultaat wordt bereikt als door een juiste afstemming van al deze plannen. De uiteindelijke constructie moet daarna voldoen aan de gestelde veiligheid-en gebruikseisen, het toegepaste materiaal en de toegepaste productiemiddelen moeten efficiënt zijn ingezet en er moet een effectief ontwerpproces zijn doorlopen.
Bureau organisatie en functies Binnen de bouwkolom zijn de constructie- en ingenieursbureaus verantwoordelijk voor het ontwerpen van de draagconstructies. Om deze rol te kunnen vervullen zijn binnen de bureaus verschillende specialisten actief. Het constructiebureau zelf kent rollen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van constructievarianten. De hoofdconstructeur, de constructeur en de constructief modelleur (voorheen “de constructie tekenaar”). Allen hebben zij hun eigen taken en verantwoordelijkheden. Een korte beschrijving van de taken zoals dit. De hoofdconstructeur. Deze bepaald op basis van ervaring het constructief concept van een bouwwerk en beproefd dit door het maken van ontwerpberekeningen. Het constructief concept bestaat uit systeemlijnen, overspanningsrichtingen en eerste belastingaannames. Hij stuurt op basis van het concept de constructeurs aan. Hij is eindverantwoordelijk voor de gehele constructie.
11
| CONSTRUCTIE | De constructeur. Deze werkt het constructief concept uit in bouwkundige elementen zoals vloeren, balken, kolommen, spanten en dragende wanden en funderingspalen. Hij beproeft deze elementen door het maken van constructieve berekeningen. De constructief modelleur. Deze modelleert de door de constructeur beproefde bouwkundige elementen in een 3D informatiebronmodel en is verantwoordelijk voor de (bouwkundige) detailoplossingen. De hiervoor beschreven taken zijn gebaseerd op een traditioneel proces. Door de toenemende functionaliteit van de modelleer- en constructieberekening applicaties wordt het door de constructief modelleur gebouwde model ook ingezet voor het bereken van constructies. Met name bij complexe constructies wordt deze mogelijkheid benut.
Fasering Voor de beheersing van de ontwikkeling en bouw van bouwprojecten zijn procesfasen gedefinieerd. De basis hiervan wordt gevormd door “De Nieuwe Regeling 2011”. De Nieuwe Regeling 2011 (BNA-ONRI, 2009) beschrijft in de bijbehorende Standaard Taak Beschrijving uit 2009 (STB-DNR 2009) de volgende fasen: •
01 Initiatief/haalbaarheid
•
02 Projectdefinitie
•
03 Structuurontwerp
•
04 Voorontwerp
•
05 Definitief ontwerp
•
Technisch ontwerp
•
rijs en contractvorming
•
08 Uitvoering – Uitvoering gereed ontwerp
•
09 Uitvoering Directievoering
•
10 Gebruik/exploitatie
In elke fase worden producten gemaakt die, het bouwwerk in steeds gedetailleerdere mate beschrijven. Tijdens opeenvolgende fasen worden door de betrokken disciplines plannen, analyses en berekeningen gemaakt. Deze fasering vindt haar basis in de traditionele manier van informatie-uitwisseling, op basis van 2D informatie in de vorm van documenten. Bij het bepalen van de maatgevende analyses en berekeningen zijn de projectdoelen maatgevend. Met de projectdoelen kan worden bepaald welke informatie nodig is voor het sturen van het project. Een optimale constructie hoort in veel gevallen wel tot de projectdoelen. Desondanks wordt in veel gevallen de sturing op de constructie pas in de 4e projectfase opgepakt. De volledige betrokkenheid van een constructiebureau in de eerste 2e, 3e of zelfs 4e projectfase is geen vanzelfsprekendheid. De werkzaamheden zoals deze bij veel projecten van een constructiebureau worden gevraagd door het projectmanagement zijn in weergegeven in tabel 1. Bij dit traditionele proces wordt het bouwinformatiemodel eerst gebruikt door de hoofdconstructeur, zei het passief voor het interpreteren van het bouwkundig ontwerp. Passief omdat vaak alleen tekeningen aan het bouwkundig 3D informatiebronmodel worden onttrokken. Daadwerkelijk gebruik van het bouwinformatiemodel vindt plaats bij het maken van een concept 3D informatiebronmodel door de constructief modelleur in fase 04 of bij het modelleren van het constructief 3D informatiebronmodel in fase 05.
12
| CONSTRUCTIE | TABEL 1 PROJECTFASEN EN INTERNE ROLLEN CONSTRUCTIEBUREAU Fase Wat 03
04
05
06
Wie
Structuur
Interpretatie van het bouwkundig ontwerp
Hoofdconstructeur
ontwerp
Constructief concept (schets)
Hoofdconstructeur
Ontwerpberekening
Hoofdconstructeur
Voor-
Interpretatie van het bouwkundig Voorontwerp a.d.h.v.
Hoofdconstructeur
ontwerp
tekeningen. Constructief concept (handschets)
Hoofdconstructeur
Ontwerp berekening
Hoofdconstructeur
Concept tekening 2D CAD
Tekenaar/Modelleur
Definitief
Constructie voorstel
Constructeur
ontwerp
Constructieberekening
Constructeur
3D informatiebronmodel constructie
Modelleur
Technisch
3D informatiebronmodel constructie
Modelleur
ontwerp
Detail berekeningen
Constructeur
Constructieve details
Modelleur
Hoofddraagconstructie en secundaire draagconstructie Bouwkundige constructies kunnen worden gekenmerkt door haar functies binnen het geheel. In het licht van de constructieve aspecten kan een tweedeling worden gemaakt in dragende en niet dragen de constructieve elementen. De dragende constructie wordt ook wel hoofddraagconstructie (afgekort als HDC) genoemd. De hoofddraagconstructie omvat onder andere kolommen, vloeren en dragende wanden. Deze constructieve elementen verzorgen de sterkte en stijfheid van een bouwwerk en garanderen de bruikbaarheid en veiligheid van het gebouw. Dit is de eerste constructie die het constructiebureau ontwerpt en beoordeeld op haar prestaties. De niet dragende constructiedelen maken geen deel uit van de hoofddraagconstructie en worden niet in zichzelf beoordeeld door het constructiebureau. Naast de hoofddraagconstructie worden secundaire draagconstructies onderscheiden (afgekort als SDC). Deze bouwelementen ondersteunen de niet dragende bouwkundige elementen zodat deze hun functie kunnen vervullen. Denk hierbij aan geveldragers en gevelkolommen die puien op hun plaats houden. Omdat de secundaire draagconstructie wordt afgeleid van de hoofddraagconstructie wordt tijdens de voorontwerpfase doorgaans alleen de hoofddraagconstructie ontworpen. In het onderzoek zal daarom worden geëxperimenteerd met varianten voor hoofddraagconstructies.
Constructie varianten Om een afweging te maken hoe materiaal en productiemiddelen voor een gebouw efficiënt kunnen worden ingezet maakt de constructeur tijdens het ontwerpproces constructievarianten. Een constructievariant kan een ander vloertype zijn zoals een bubbledeck vloer in plaats van een massieve plaatvloer of een andere schematisering bijvoorbeeld een dwarsoverspanning in plaats van een langs overspanning. Deze constructievarianten bestaan uit schema’s waarin een gunstige combinatie van constructieschema en materiaal zijn afgestemd op de functie van het gebouw (of delen daarvan). Bij het bepalen van een constructievariant doorloopt de constructeur een aantal te onderscheiden stappen. De stappen met de bijbehorende producten zien er als volgt uit: •
Het bepalen van de gebouwfuncties (plattegrond met zonelijst).
•
Het bepalen van de gebruiksfuncties (plattegrond met zonelijst).
•
Het ontwerpen van een belastingschema van de rustende belasting (plattegrond met lijst).
•
Het bepalen van constructiedelen die de gebouwstabiliteit verzekeren.
•
Het kiezen van een constructiemateriaal en het ontwerpen van een constructieschema.
•
Het toetsen van een maatgevend deel uit het constructieschema met een ontwerpberekening.
•
Het vastleggen van de gekozen variant (bouwinformatiemodel)
13
| CONSTRUCTIE | Nog steeds worden bij het ontwerpen van niet al te grote bouwwerken en bij het ontwerpen van secundaire draagconstructies geen gebruik gemaakt van bouwinformatiemodellen. In deze gevallen maakt de ervaren constructeur intuïtief een keuze voor materiaal en constructieschema. De gemaakte afwegingen wordt met een handmatige berekening gecontroleerd en de gekozen oplossing wordt vaak schetsmatig vastgelegd. Vervolgens wordt de keuze op basis van deze schetsmatige documenten gecommuniceerd met de andere disciplines. Ondanks dat het handwerk zijn eigen kwaliteiten kent kan de toepassing van een bouwinformatiemodel naar verwachting een bijdrage leveren aan het innoveren van het hiervoor beschreven proces wat kan leiden tot meer innovatieve hoofddraagconstructie ‘s en het bevorderen van innovatieve materialen.
Gebouw schematisering Bij het ontwerpproces van een hoofddraagconstructie maakt de constructeur gebruik van een geschematiseerde weergave van het gebouwontwerp. Voor de verschillende aspecten gebruikt hij andere schema’s met daarin andere gegevens. In hoofdzaak worden drie hoofdschema’s onderscheiden, het belastingschema voortkomend uit schema’s van de gebouwen gebruiksfunctie, het stabiliteitsschema en het constructieschema. Eerst wordt het belastingschema gemaakt. Vervolgens worden per constructievariant het constructie- en stabiliteitsschema ontworpen. Hier volgt een uitleg over de genoemde schema’s. Schema gebouwfuncties Voor het ontwerpen van een hoofddraagconstructie is het noodzakelijk dat de constructeur weet welke activiteiten er in het gebouw plaats vinden. Op basis van de activiteiten wordt de gebouwfunctie bepaald die op haar beurt bepalend is voor de aan te nemen belastingen op constructieonderdelen. Schema gebruiksfuncties Naast de gebouwfunctie kent he bouwbesluit ook de gebruiksfunctie. De gebruiksfunctie beschrijft het mogelijk gebruik van een ruimte binnen een bouwconstructie. De gebruiksfunctie, de gebouwfunctie en de activiteit in een ruimte zijn de uitgangspunten voor een belastingschema. Belastingschema In de eurocodes voor gebouwen zijn de belastingen en belastingcombinaties opgenomen waarmee ontwerpberekeningen moeten worden uitgevoerd. Het selecteren van de juiste belasting is een taak van de constructiediscipline en geen onderwerp van onderzoek. Om deze selectie te kunnen maken heeft de constructeur de specifieke gebouwinformatie zoals ge-bouwfuncties en gebruiksfuncties nodig. Bij de bepaling van de belastingen op de vloervelden kunnen 3 soorten belasting worden onderscheiden. Ten eerste is er de nuttige belasting. Deze wordt door de constructeur bepaald op basis van het de schema’s met de bebouw- en gebruiksfuncties. Ten tweede is er de rustende belasting die wordt gevormd door de constructie zelf. Deze wordt in de ontwerpfase niet opgenomen. Ten derde zijn er dynamische belastingen en ten vierde zijn er puntlasten van bijzondere elementen. Deze laatste categorie kan o.a. worden gevonden in het installatieontwerp. Met name de belasting van luchtbehandelingsinstallaties kunnen door hun gewicht grote invloed op de hoofddraagconstructie hebben. Door de afwijkende belasting die zij vormt ten opzichte van de nuttige belasting is in voorkomende gevallen een afwijkende constructie noodzakelijk. In het onderzoek zullen in de ontwerpberekeningen voor de hoofd-draagconstructie de nuttige belastingen en de puntlasten worden opgenomen. Deze zijn in het ontwerpstadium maatgevend. Stabiliteitsschema Voor de bepaling van de stabiliteit is het noodzakelijk om het stabiliserend principe vast te stellen en de daarbij behorende constructieonderdelen te ontwerpen die de stabiliteit waarborgen. Ideaal vallen deze constructiedelen samen met kernen of dichte wanden. In andere gevallen heeft de architect deze delen opgenomen in de vormgeving. In andere gevallen doorkruisen deze constructiedelen gebruiksruimten of verkeerszones en is afstemming met andere disciplines noodzakelijk.
14
| CONSTRUCTIE | Materiaal en Constructieschema Na het bepalen van de stabiliteit en de belastingen wordt in samenhang met het voorlopig installatieschema of het gekozen installatieprincipe een constructieschema ontworpen. Tijdens deze ontwerpstap is de afstemming tussen installatieontwerp en constructief ontwerp belangrijk. Op basis van het schema maakt de constructeur een inschatting van de toe te passen constructieprofielen. Alleen de maatgevende profielen in het schema worden ·
hierbij belicht. Het beperken en een optimale verdeling van de ruimte die overblijft tussen de vrije hoogte en de verdiepingshoogte is hier een van de hoofddoelen. Het beperken van deze ruimte geeft o.a. lagere investeringskosten voor de gebouwschil en eventueel meer mogelijkheden voor het gebruik van de totale beschikbare hoogte. Uit de vele eisen die er aan een constructieschema kunnen worden gesteld is er voor het onderzoek alleen gesteld dat vrije indeelbaarheid voor de toekomst gewaarborgd moet zijn en dat er moet worden gestreefd naar een minimale totaalhoogte voor constructie en installatie.
Toetsing en documentatie Na het vaststellen van het toe te passen materiaal, het constructieschema, de maatgevende profielen en de eerste afstemming met het installatieprincipe wordt er een toets uitgevoerd op sterkte. Hierbij worden de gekozen constructieprofielen met een berekening getoetst. Deze berekening wordt veelal handmatig uitgevoerd door de hoofdconstructeur. Uit het onderzoek moet blijken of de toepassing van een bouwinformatiemodel een bijdrage kan leveren aan dit proces. Het getoetste constructieschema inclusief de schema’s met gebouwfuncties en gebruiksfuncties als ook de belastingschema’s moeten worden gedocumenteerd. Hiermee kunnen de schema’s worden gecommuniceerd met de architect en Installatieadviseur zodat afstemming van de gebouwonderdelen kan plaatsvinden.
2.2 3D informatiebronmodellen De basis van het bouwinformatiemodel wordt gevormd door het 3D informatiebronmodel. Het 3D-BronInformatieModel, opgebouwd met BIM-objecten, is de drager van de informatie. Als een discipline op interne gronden of een bouwteam op gezamenlijke gronden besluit om een 3D informatiebronmodel te bouwen zijn er een aantal belangrijke randvoorwaarden waaraan het 3D informatiebronmodel en de daarin beschreven informatie moet voldoen.
Ontwerpdoel van het bouwinformatiemodel De bouw van een 3D informatiebronmodel vindt over het algemeen plaats bij een discipline die behoefte heeft aan een informatiedrager voor (3D) representaties van ruimtelijke (bouw)elementen waar zij uitspraken over doet. Een voorbeeld hiervan is een 3D informatiebronmodel van de bouwkundig ontwerper, die daarin uitspraken heeft vastgelegd over vormen, materialen en kleuren (Bron informatie genoemd). Het doel van de het model is het vastleggen van informatie en het overdragen van informatie zodat deze in een volgende stap, bijvoorbeeld een berekening gebruikt kan worden. Twee aspecten zijn hierbij van belang: •
Ten eerste moet worden bepaald wat de beoogde bewerkingen zijn, die op basis van het 3D informatiebronmodel uitgevoerd moeten worden. Hierbij moet het onderscheid worden gemaakt in bewerkingen in de modelleerapplicatie zelf en de bewerkingen in andere applicaties. Het deelonderzoek richt zich op het ontwerpen en berekenen van constructievarianten en het uitwisselen van informatie tussen de betrokken disciplines.
•
Ten tweede is het van belang om, de voor de beoogde bewerkingen benodigde informatie goed te definiëren. Een juiste definitie bestaat minimaal uit: -
Het dataformaat waar de applicatie mee kan werken (bijvoorbeeld IFC of XML).
-
De eenheid (bijvoorbeeld meters of stuks)
15
| CONSTRUCTIE | In de volgende paragrafen wordt een beeld geschetst van de bouw van
Het model voldoet aan haar doelstelling als,
een 3D informatiebronmodel. Uitgangspunt voor de schets zijn de
“informatie met de juiste eenheid, in het juiste
zojuist genoemde eisen die er aan het model moeten worden gesteld
formaat geëxtraheerd kan worden, voor het
om aan het beoogde doel te kunnen voldoen.
beoogde gebruik of de beoogde bewerking.
De beoogde bewerking voor constructievarianten In de paragraaf Constructievarianten zijn de diverse bouwfasen volgens ”De Nieuwe Regeling 2011 (BNA-ONRI, 2009) kort toegelicht. De fasering heeft als doel om een project te kunnen sturen zodat deze beheersbaar is. Bij elke faseovergang worden kritieke prestaties van het ontwerp beoordeeld. De kritieke prestaties zijn gerelateerd aan de te behalen projectdoelen en vormen de beoordelingscriteria voor het project. Om tot een beoordeling van deze aspecten te kunnen komen zullen de betrokken disciplines specifieke projectinformatie moeten genereren. Bij het gebruik van een bouwinformatiemodel wordt deze projectinformatie uit het 3D informatiebronmodel geëxtraheerd. Deze extracten worden bouwinformatieproducten genoemd. De informatie uit deze extracten worden in het geval van het deelonderzoek gebruikt voor het analyseren van constructievarianten, het relateren informatie van de gebruikte 3D informatiebronmodellen van architect, constructeur en installateur. In de opeenvolgende fasen van het ontwerpproces zijn steeds gedetailleerdere bouwinformatieproducten nodig. Zo is in de initiatieffase een globale gebouwfunctie toereikend maar moet in de fase van het Definitief Ontwerp de gebruiksfunctie per ruimte aanwezig zijn. Door deze werkwijze kunnen de projectrisico’s steeds verder worden beperkt en wordt van grof naar fijn gewerkt. Deze werkwijze vraagt een toename van informatie in hoeveelheid en in gedetailleerdheid. Voor het 3D informatiebronmodel betekent dit een toename van het detailniveau van het BIM-object. Deze differentiatie in detailniveau wordt uitgedrukt in Levels Of Detail, verder afgekort met LOD.
Het LOD Niveau De mate van gedetailleerdheid van de BIM-objecten is in eerste instantie afhankelijk van de bewerkingen die op basis van de informatie moet worden uitgevoerd. In tweede instantie is zij ook afhankelijk van de gestelde projectdoelen. Bij het opstellen van de projectdoelen worden vaak randvoorwaarden opgesteld waarbinnen het project moet worden gerealiseerd. Deze randvoorwaarden bevatten informatie die, bij aanvang van de bouw van een 3D informatiebronmodel, kunnen leiden tot BIMobjecten van een hoger LOD-niveau. Zo wordt bijvoorbeeld bij de bouw van een laboratorium gesteld dat de beweging van het gebouw zeer laag mag zijn en er geen trillingen plaats mogen vinden dan moet dit gewaarborgd worden door de constructie. Dit uitgangspunt vraagt om beoordeling van de gedragingen van de constructieve keuzes en wel vanaf een vroege ontwerpfase. Hierbij kan het deels opbouwen van een 3D informatiebronmodel (aspect constructie) met maatgevende BIM-objecten mogelijkheden bieden om de gevraagde informatie te leveren. Hierbij kunnen de BIM-objecten die constructieve elementen vertegenwoordigen en al een gedetailleerder niveau hebben dan de overige BIM-objecten.
De LOD term is voor het eerste gebruikt door VICO. Toen stond de afkorting voor Level Of Detail van een BIM-model. Toen het door de American Institute of Arhitects is geadopteerd (door het projectteam wat zich bezighield met Integrated Project Delivery IPD) is het hernoemd naar Level of Development. LOD definieert 5 niveaus van ‘development’ in een BIMmodel tijdens een IPD-project. De 5 niveaus zijn LOD100, tot LOD500 genoemd. Helaas is er geen formele definitie van de niveaus maar zijn slechts een aantal voorbeeld plaatjes gegeven.
Dick Spekkink geeft aan dat “project-specifieke eisen of analyses die op basis van het BIM moeten worden uitgevoerd, kunnen het noodzakelijk maken om bepaalde objecten in – bijvoorbeeld – de Functioneel Ontwerpfase niet op DN 200, maar op DN 300 uit te werken. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer hoge eisen worden gesteld aan energiezuinigheid en dus aan de isolatiewaarde van de gebouwschil.” (Dick Spekkink, 2012 blz. 17) Een constructief voorbeeld: Een bouwproject dat moet worden gerealiseerd op een bestaande fundering. Hierbij is tijdens de initiatief/ haalbaarheidsfase de draagkracht en vorm van de fundering al bekend. Door dit maatgevende criterium kan al in een vroeg stadium te modelleren beschikt iedere discipline over de informatie zonder dat er nog ander dan constructieve BIMobjecten beschikbaar zijn.
16
| CONSTRUCTIE | Een ander inzicht in het detailniveau van een BIM-object betreft de weergave van een BIM-object in verschillende aspectmodellen (3D informatiebronmodellen voor specifieke aspecten van het bouwwerk opgesteld door een van de betrokken disciplines). Zo moet bijvoorbeeld bij het beschrijven van een bouwwerkelement van een betonbalk de geometrie en de kleur worden gemodelleerd in het bouwkundig aspectmodel. Bij de uitwerking van de betonbalk neemt de constructeur de geometrie over maar voegt daar wapening en oplegrubbers aan toe. Hiermee bestaan er 2 BIM-objecten met een ander LOD-niveau, die eenzelfde bouwwerkelement vertegenwoordigen. Bij het genereren van een bouwwerkinformatieproduct zal een keuze moeten worden gemaakt uit de beschikbare brondata van de verschillende aspectmodellen.
Modelleerapplicatie Een bouwinformatiemodel wordt opgebouwd, zeg gemodelleerd in een modelleerapplicatie. Er zijn modelleerapplicaties van verschillende leveranciers. Belangrijke verschillen tussen modelleerapplicaties zijn gelegen in de functionaliteit van de BIM-objecten die elke applicatie kan maken en de bewerkingen die een applicatie op de Broninformatie kan uitvoeren. In de praktijk is dit een belangrijke overweging bij de inzet van een specifieke modelleer applicatie. Het deelonderzoek constructie maakt gebruik van de Archicad. Deze applicatie is beschikbaar op de hogeschool en studenten zijn geschoold in het bouwen en bewerken van modellen in Archicad. Er is gebruik gemaakt van Release 18.
Modelleer template De bouw van de 3D informatiebronmodellen vraagt om een gestructureerde aanpak. Doordat veel mensen aan het bouwinformatiemodel werken, het model in veel opeenvolgende fasen moet worden gebruikt om informatie vast te leggen en uit te wisselen en deze informatie geschikt moet zijn voor een veelheid aan bouwinformatieproducten is de opzet van een 3D informatiebronmodel in veel gevallen gestandaardiseerd. Deze standaard is vastgelegd in een modelleertemplate. De modelleertemplate ’s verschillen per modelleerapplicatie omdat deze zijn afgestemd op de werking en daarmee de werkmethodiek behorend bij de applicatie. In het onderzoek wordt gebruik gemaakt van Archicad 18 en daarom worden de belangrijkste elementen van een Archicad 18 template hier beschreven: •
Welke BIM-objecten worden gemodelleerd en welke informatie deze bevatten. Denk hierbij aan floors, Walls enz.
•
Op welke laag de BIM-objecten staan (lagen zijn ingedeeld volgens de NL-SFB-methode).
•
De verdiepingen van het gebouw waaraan de BIM-objecten worden gerelateerd.
•
Standaard lagencombinaties die, informatie selecteren en combineren zodat informatie, overeenkomstig het doel kan worden gecommuniceerd.
Het onderzoek wil onafhankelijk van de gebruikte software komen tot kennis waarmee de gestelde vragen kunnen worden beantwoord. Tegelijk moet worden verondersteld dat de invloed van model-leersoftware aanzienlijk kan zijn als de innovatieve kracht van bouwinformatiemodellen moet worden bepaald. In deze gevallen zal binnen de mogelijkheden van het onderzoekteam worden gezocht naar de meest optimale software.
2.3 Open standaard in de uitwisseling van informatie Informatie voor bouwprocessen wordt uitgewisseld op voor het maken van bouwinformatieproducten. Bij het gebruik van een bouwinformatiemodel in het ontwerpproces worden hiervoor informatie onttrokken in de vorm van een BIM-extracten. Deze BIM-extracten bevatten een geselecteerde en gecombineerde set van informatie. Het BIM-extract heeft een extensie of anders gezegd een data-formaat. Bij de uitwisseling van informatie moeten de applicaties met hetzelfde data-formaat kunnen exporteren en importeren. Als het data-formaat exclusief tussen de applicaties kan worden gebruikt wordt gesproken over Gesloten BIM. Dit is een uitwisseling van BIM-extracten op basis van een, voor de applicaties exclusief dataformaat.
17
| CONSTRUCTIE | De term Gesloten-BIM kent haar tegenhanger in OpenBIM. Als het data-formaat universeel leesbaar wordt gesproken van open-BIM. Echter net als bij “BIM” wordt aan de term “OpenBIM” verschillende betekenissen toegekend. De eerste definitie is in april 2011 vastgelegd door het Open Source BIM collectief: A transparent approach that enables all stakeholders to be informed of project methodology, data and results without the need or obligation to use prescribed software. Project stakeholders are free in their choice of software. In practice this means using open BIM standards like IFC, BCF and others. Deze definitie bepleit vrije keus van software en datastandaarden met behoud van de toegang tot de projectdata voor alle belanghebbenden. Building SMART hanteert een ander vertrekpunt en legt de nadruk op een universele benadering die uitmondt in een universeel dataformaat dat de toegankelijkheid van informatie voor iedere belanghebbende moet garanderen. In 2012 heeft BuildingSMART International de volgende definitie geformuleerd: “OPEN BIM is a universal approach to the collaborative design, realization and operation of buildings based on open standards and workflows. OPEN BIM is an initiative of building SMART International (bSI) and several leading software vendors using the open building SMART Data Model.” (Building SMART, 2015, 20-10-2014, http://www.buildingsmart.nl/site/waarom-zou-ik-lid-worden.html) De definitie schrijft het toepassen van de open standaard van Building SMART voor. Voor het uitwisselen van informatie in de vorm van data wordt het Industrial Foundation Classes of kortweg IFC-formaat gebruikt. In de bouwbranche wordt deze benadering ondersteund door de Building SMART Alliance die de standaard ook in beheer heeft. Een van de afgeleide doelstellingen van deze vereniging is ”het verspreiden van kennis over de door Building SMART ontwikkelde open BIMstandaarden IFC, IFD en IDM” (Building SMART, 2015, 20-10-2014, http://www.buildingsmart.nl/site/waarom-zou-ik-lidworden.html) Het IFC-uitwisselformaat wordt inmiddels door veel bedrijven gebruikt. Naast het IFC-formaat kunnen gangbare applicaties informatie ook uitwisselen op basis van het Microsoftformaat Excel of diverse afbeeldingsformaten zoals Arcobat PDF en de Autodeskformaten DWG, DXF. Uitwisseling in deze formaten heeft veelal het nadeel dat de relatie met de BIM-object ID verloren gaat. Hierdoor wordt de opbouw van een integraal 3D informatiebronmodel bemoeilijkt. Dit is de reden waarom voor het uitwisselen van informatie tussen modelleerapplicaties en applicaties die informatie bewerken, zoals constructieberekening applicaties, gebruik wordt gemaakt van het IFC-formaat. Voor dit onderzoek is ervoor gekozen om aan te sluiten bij de praktijk. Om deze reden zal ook in het onderzoek gebruik wordt gemaakt van het IFC-formaat en zal de uitwisseling van BIM-extracten zoveel mogelijk worden uitgevoerd op basis van de standaarden van Building SMART. Het belang van open informatie uitwisseling is erin gelegen dat de gehele sector informatie kan uitwisselen en dat informatieverlies tot een minimum wordt beperkt.
BIG BIM vs Little BIM BIG BIM en Little BIM zijn veel gebruikte termen die voorvloeien uit de mate waarin het toepassen van universele Uitwisselstandaarden slaagt. Hierbij sluit de term BIG BIM aan op de toepassing van het universele uitwisselformaat zoals hierboven beschreven. De term Little-BIM vraagt een uitgebreidere toelichting. Zij houdt verband met het gebruik van discipline specifieke software, het verschil in dataformaten die de verschillende softwarehuizen hanteren en mogelijkheden om data in andere formaten te delen. In de praktijk levert een softwarehuis veelal verschillende applicaties die onderling ook op basis van een bouwinformatiemodel met een door het softwarehuis gehanteerde dataformaat informatie kunnen uitwisselen. Deze vorm van informatie-uitwisseling, die het gebruik van data door andere applicaties uitsluit wordt hier bestempeld als Little-BIM. Ook als de informatie-uitwisseling plaats vindt tussen 2 of meer verschillende bedrijven die gebruik maken van deze software wordt dit beschouwd als een vorm van Little-BIM. Ook de uitwisseling van data die niet meer is gerelateerd aan de BIM-objecten of data die wordt uitgewisseld in een ander dan het universele formaat (IFC) wordt beschouwd als Little BIM.
18
| CONSTRUCTIE | Het onderzoek spitst zich toe op het zoeken naar innovaties die mogelijk worden door het volwaardig toepassen van het bouwinformatiemodel in het ontwerpproces van een gebouw. Om de innovaties mogelijk te maken moet een optimale uitwisseling van informatie tussen de betrokken partijen mogelijk zijn om keuzes over het ontwerp te maken. In het schema “Bewerken en Uitwisselen van Informatie” is weergegeven dat het bouwinformatiemodel centraal in het ontwerpproces en op welke manier informatie uit dat model wordt uitgewisseld op basis van IFC-extracten ten behoeve van bewerkingen die nodig zijn om keuzes te maken in het ontwerpproces (zie figuur 1). FIGUUR 1 BEWERKING EN UITWISSELING VAN INFORMATIE
Centraal staat het bouwinformatiemodel waaraan informatie wordt toegevoegd en onttrokken. Met de onttrokken informatie worden bewerkingen uitgevoerd die leiden tot bouwinformatieproducten en de sturing van het ontwerpproces
Informatie herkennen Naast het dataformaat is het voor de uitwisseling van informatie essentieel dat deze herkend kan worden door de applicatie waarin zij gebruikt gaat worden. Bij de ontvangst van informatie door een applicatie is het van belang dat deze; de eigenschappen van het BIM-object en de verdieping waarop het zich bevindt kan herkennen. De RVB-BIM V1.2 norm heeft hiervoor een aantal richtlijnen vastgesteld. Deze richtlijnen zijn nog geen gemeengoed maar op basis van ervaringen van o.a. ZEEP-architecten zullen deze richtlijnen voor het onderzoek worden gevolgd. Voor de herkenning van de informatie wordt in de RVB BIM-norm gebruik gemaakt van coderingen. De voorgeschreven codering, is de NLsfb codering. Deze NLsfb-code legt door middel van een cijfercode verband tussen een aantal in de NLsfb-methode vooraf gedefinieerde eigenschappen en het BIM-object. Elke applicatie kan door het interpreteren van de code bepalen wat voor een bouwelement het BIM-object representeert. Naast deze codering schrijft de norm voor dat de plaats van de BIM-objecten wordt gerelateerd aan de verdiepingen van het bouwwerk. Voor deze verdiepingen schrijft de norm een standaard benaming voor in vorm van een code. Met de toepassing van de RVB BIM-norm voor het modelleren van bouwinformatiemodellen binnen het onderzoek zijn de vastgelegde BIM-objecten herkenbaar en plaatsgebonden.
19
| CONSTRUCTIE |
3 Onderzoeksaanpak 3.1 Onderzoeksopzet In dit deelonderzoek worden ontwerpexperimenten uitgevoerd waarin enkele constructievarianten ontworpen worden voor een gebouw met bouwinformatiemodellering. Als casus voor dit deelonderzoek dient het ontwerp voor een kantoorgebouw van een bedrijfshal. Van dit ontwerp was een 3D informatiebronmodel beschikbaar. De ontwerpexperimenten moeten leiden tot nieuwe kennis en inzichten over het toepassen van het bouwinformatiemodel, praktische oplossingen bieden voor problemen in het toepassen van het bouwinformatiemodel en inzicht geven in de innovatieve kracht van het ontwerpen van gebouwen met een volwaardig gebruik van het bouwinformatiemodel. De onderzoeksvraag voor dit deelonderzoek richt zich op het berekenen en uitwisselen van constructievarianten. Om deze vraag te beantwoorden zijn eerst een aantal verkennende analyses uitgevoerd van het gebouwmodel die als casus voor dit deelonderzoek dient. De eerste serie richt zich op de constructieanalyse en de uitwisseling van de daarvoor noodzakelijke informatie. Bij de tweede serie ontwerpexperimenten wordt dit uitgebreid met het ontwerpen van constructievarianten. Ter voorbereiding van de eerste experimentserie is het basismateriaal op haar kwaliteit onderzocht. Hiervoor is een interview ingezet en zijn experimenten uitgevoerd. Deze serie bestaat hiermee uit een voorbereidend deel en een uitvoerend deel. Op basis van de beoordeling van het onderzoeksmateriaal is besloten om een afgeleid 3D informatiebronmodel te bouwen waarbij alleen relevante informatie in het bouwkundig 3D informatiebronmodel is opgenomen. Hierdoor kan bij de eerste serie experimenten gebruik worden gemaakt van twee bouwkundige 3D informatiebronmodellen. De een is opgebouwd met als doel het maken van een constructieanalyse. De ander is het uit het werkveld afkomstige 3D informatiebronmodel, met een voor de constructieanalyse onvolledig aantal BIM-objecten. Door het vergelijken van de verschillende procedures wordt kennis opgebouwd over de vorm die het bouwkundig 3D informatiebronmodel zou moeten hebben voor het effectief en efficiënt maken van een constructieanalyse. Daar waar het eerste ontwerpexperiment is gebaseerd op 3D informatiebronmodellen uit de fase voorontwerp, daar is de tweede serie experimenten gebaseerd op 3D informatiebronmodellen uit de Structuur Fase. Deze keus hangt samen met de keuze voor het ontwerpen van constructievarianten in tweede serie van experimenten. Omdat in de Voorontwerpfase te veel informatie vastligt voor het maken van constructievarianten is er gekozen om de tweede serie op basis van 3D informatiebronmodellen uit de structuurfase uit te voeren. Ter voorbereiding van het tweede ontwerpexperiment is een nieuw bouwkundig 3D informatiebronmodel gebouwd. Naast dit bouwkundige 3D informatiebronmodel wordt in de tweede serie ook een Installatietechnisch 3D informatiebronmodel als informatiebron toegevoegd. Hiermee wordt een grotere complexiteit beoogd die de kracht van bouwinformatiemodellen zou kunnen aantonen. Naast de variatie in het gebruik van 3D informatiebronmodellen en de daarvan onttrokken IFC-extracten zijn de experimenten uitgevoerd met twee verschillende constructieanalyse softwareapplicaties. Deze keuze heeft een tweeledig doel. Ten eerste hebben de softwareapplicaties verschillende mogelijkheden en kenmerken. Om tot een algemene software onafhankelijke conclusie te komen is het daarom noodzakelijk om de experimenten met meerdere softwareapplicaties uit te voeren. In de wetenschap dat twee applicaties qua aantal erg mager is, is er gekozen voor de twee meest gebruikte applicaties. Hiermee kunnen de conclusies toch een groot bereik kan hebben. Hiermee is ook direct het tweede doel benoemd. Het vergroten van de reikwijdte voor het werkveld.
20
| CONSTRUCTIE |
3.2 De casus De casus is aangeleverd door De Haan Engineering en consultancy en betreft het bouwinformatiemodel van het ontwerp voor een nieuw te bouwen bedrijfspand voor MUBO Metaal. De Haan EC is een jong en dynamisch bedrijf dat zich gespecialiseerd heeft in huisvestingsvraagstukken en bouwsystemen. Een van haar opdrachtgevers had behoefte aan nieuwe huisvesting. Het door De Haan EC ontworpen pand bestaat uit twee delen. Een kantoor met drie bouwlagen en een bedrijfsruimte bestaande uit één bouwlaag. Voor het onderzoek is gebruik gemaakt van het kantoorgedeelte van het pand. De productiehal is niet in het onderzoek betrokken. FIGUUR 2 RENDERING VAN HET 3D INFORMATIEBRONMODELINFORMATIEBRONMODEL VOOR MUBO-METAAL BV GEMODELLEERD DOOR DE HAAN EC
Voor deze opdracht heeft De Haan EC van het ontwerp een 3D informatiebronmodel opgebouwd in de modelleer applicatie Revit Structure. Het daaraan onttrokken IFC-extract is door De Haan EC beschikbaar gesteld voor onderzoek. Doordat het materiaal bedrijfsgevoelige informatie bevat was het gebruik van het originele 3D informatiebronmodel beperkt mogelijk, maar voldoende voor de ontwerpexperimenten van dit onderzoek. Wat maakt dit bouwplan een relevante casus voor het deelonderzoek constructie? Het deelonderzoek wil antwoord geven op de vraag hoe een bouwinformatiemodel kan worden ingezet om constructievarianten te ontwerpen en de constructie te analyseren, te berekenen en de informatie hierover uit te wisselen. De structuur van het gebouw is eenvoudig. Tegelijk heeft het gebouw overhangende geveldelen waarbij meerdere constructieve oplossingen mogelijk zijn waarmee het geschikt wordt voor het maken van varianten.
3.3 Afbakening, operationalisatie en fasering Voor de tweede serie ontwerpexperimenten waarin constructievarianten worden ontworpen spreekt het onderzoeksvoorstel, waarop dit deelonderzoek is geïnitieerd, over experimenten in staal en beton. Omwille van de beschikbare tijd is er gekozen om te werken met twee constructievarianten, beide uitgevoerd in staal. Tijdens een experiment wordt een “dwarsconstructie” ontworpen waarbij er wordt gewerkt met hoofdliggers dwars op de voorgevel. In een tweede experiment wordt een “langs constructie” ontworpen met hoofdliggers parallel aan de voorgevel. Ondanks de versobering van het aantal variabelen wordt een voldoende opbrengst verwacht.
21
| CONSTRUCTIE | Om de experimenten te kunnen beoordelen is een kader nodig. Het kader wordt gevormd door; het iteratief karakter van het proces voor het maken van constructievarianten en de bruikbaarheid van het bouwkundig 3D informatiebronmodel om een constructieanalyse te kunnen maken. De toepassing van een 3D informatiebronmodel is erop gericht om het ontwerpproces en realisatie-proces te faciliteren. Het ontwerpproces van constructievarianten is iteratief van karakter. Het automatiseren van processen waarbij informatie volgens een standaard kan worden uitgewisseld kan voordeel opleveren in tijd, betrouwbaarheid en kwaliteit. Het iteratief karakter stelt dus ook eisen aan de toepassing van het 3D informatiebronmodel. De energie die het vergt om het 3D informatiebronmodel op te bouwen en tijdens elke iteratie aan te passen dient kleiner te zijn dan de energie die het uiteindelijk oplevert. Hierbij moet worden aangetekend dat de opbrengst niet alleen binnen het ontwerpproces kan worden gevonden maar ook in andere fasen zoals beheer en onderhoud. De keuze hiervoor moet, in verband met de opbouw van het 3D-IBM wel duidelijk zijn. In de context van dit deelonderzoek zal moeten blijken of het bouwen van een 3D informatiebronmodel voor het ontwikkelen van constructievarianten voldoende voordelen oplevert waardoor de inzet van het 3D informatiebronmodel loont. De bruikbaarheid van het 3D informatiebronmodel voor het maken van constructievarianten kan als positief worden beoordeeld wanneer er op basis van het 3D informatiebronmodel een constructief draadmodel kan worden opgebouwd en er momenten- en dwarskrachtenlijnen kunnen worden berekend. Deze informatie wordt beschouwd als een voldoende basis voor het beoordelen van de constructievarianten. In het onderzoek worden verschillende vormen van informatie uitwisseling onderscheiden (zie ook figuur 1). Uitgangspunt is dat een bouwinformatiemodel een aantal 3D informatiebronmodellen omvat. De bewerkingen van informatie wordt in beginsel uitgevoerd op basis van IFC-informatie. Producten die door disciplines worden gecreëerd vormen tezamen met de sets van brondata het Aggregatie Model. Het schema laat zien hoe informatie en in welk dataformaat informatie bewerkt en uitgewisseld wordt. Voor elk experiment is dit schema uitgewerkt door de in het experiment te gebruiken 3D informatiebronmodellen groen te kleuren. Het schema met uitwisseling van informatie in IFC vormt de basis voor de experimenten, maar elk experiment vergt haar eigen stroomschema waarin de afzonderlijke bewerkingen worden gevolgd en eindproducten worden gecreëerd afhankelijk van de mogelijkheden die de pakketten blijken bieden waarmee gewerkt wordt. De experimenten zijn uitgevoerd in twee fasen. De eerste fase beoogde kennis op te doen van de uitwisseling van informatie en het analyseren van constructies. De tweede fase was gericht op kennis opbouw over het toepassen van 3D informatiebronmodellen bij het ontwerpen van constructievarianten. Bij het onderzoek zijn naast de onderzoekers van het lectoraat Area Development en de medewerkers van de partnerbedrijven ook studenten van de opleiding bouwkunde betrokken. Door de omvang van dit deelonderzoek zullen de werkzaamheden zich over meerdere semesters spreiden. Door de wisseling van student-onderzoekers bij een semesterovergang is er gekozen om de faseovergang daarmee gelijk te laten vallen. Voor de registratie van de experimenten is gebruik gemaakt van beeld en geluidregistratie. Naast deze registratie zijn de experimenten door waarnemers beschreven. Voor deze beschrijving is een formulier ontworpen. Op het formulier kan worden vastgelegd welke informatie wordt uitgewisseld door de bij het experiment betrokken rollen, welke interacties daarvoor plaatsvinden en op welk moment in het proces deze interactie plaatsvond. Aanvullend kan worden beschreven op basis van welk BIM-object en type er een interactie plaats vindt. Het observatieformulier is toegevoegd in Bijlag III.
22
| CONSTRUCTIE |
3.4 Onderzoeksteam en gebruikte software Aan dit het onderzoek “Innovaties in de bouw” is deelgenomen door werknemers van partnerbedrijven, studenten van Windesheim en onderzoekers van Lectoraat Area Development. Voor dit deelonderzoek constructie is er uit de groep partnerbedrijven een “kerngroep constructie” gevormd. De deelnemende bedrijven zijn zelf actief met een constructie discipline of werken samen met deze discipline. In tabel 2 is een overzicht opgenomen van de deelnemende bedrijven, haar betrokken discipline en de rollen die de deelnemers zelf binnen de discipline vervullen. TABEL 2 BETROKKEN BEDRIJVEN, HUN DISCIPLINES EN ROLLEN EN DE BIJ HET DEELONDERZOEK BETROKKEN MENSEN Partner Discipline Rol Namen Alferink van
Constructeur
Schieveen
Modelleur
Jeroen Faber
Constructeur
Jeroen Faber Rick ter Velde
De Haan EC
Bouwkundig ontwerp
Modelleur
Grontmij Nederland
Constructeur
Modelleur
NV
Arjan de Haan
Constructeur
Peter Bourgonje
NIAG
Installatie ontwerp
Modelleren
Arthur van Wijk
Roelofs groep
Bouwer onderneming
Modelleren
Andre Withaar
Modelleur
--
Constructeur
--
civiel werk Witteveen+Bos
Constructeur
Leonhard Schoot Uiterkamp Lectoraat Area
Onderzoek
Onderzoeker
Henk de Wilde
Development
Onderzoeker stagiair
Matte de jong
Windesheim
Onderzoeker Stagiair
Shurrel Dall
Onderzoeker Stagiair
Mert-Cem Erdal
De experimenten zijn uitgevoerd op drie locaties. De voorbereidingen van de experimenten en de verwerking van de resultaten zijn verricht in het BIM-innovatiecentrum van Windesheim. Het BIM-innovatiecentrum beschikt over de alle softwareapplicaties en hardware om uitgebreid onderzoek mogelijk te maken. Voor het uitvoeren van de constructieanalyse experimenten en de variantenstudie is uitgeweken naar de betrokken partners. Hiervoor waren een aantal overwegingen. Ten eerste was er een praktische reden. Door de beschikbaarheid van kennis bij de partners kon extra expertise worden ingezet. Ten tweede was de beschikbaarheid van ingeregelde softwareapplicaties van belang, zodat gewerkt kon worden op basis van goede templates. Het risico dat een experiment mislukte door het ontbreken van bruikbare templates en instellingen is hierdoor verkleint waardoor een betrouwbaarder resultaat ontstaat. Bij de bouw van de 3D informatiebronmodellen en de uitvoering van de experimenten is er gebruik gemaakt van diverse softwareapplicaties. De keuze voor de diverse softwareapplicaties is gemaakt op basis van de beschikbaarheid ervan bij Windesheim of bij haar projectpartners en de deskundigheid om de softwareapplicatie te kunnen gebruiken. In onderstaand overzicht zijn de gebruikte softwareapplicaties weergegeven. Een uitzondering hierop is de toepassing van Sketch Up. Deze applicatie is gekozen op basis van de lage aanschafkosten en de eenvoudige bediening.
23
| CONSTRUCTIE | Voorwaarden die het gebruik van modelleerapplicatie door constructeurs en daarmee uitwisseling tussen constructeur en constructief modelleur op basis van 3D informatiebronmodellen mogelijk moet maken. •
Voor het bouwkundig bouwinformatiemodel op VO-niveau is gebruik gemaakt van de studentenversie van Archicad 18. Het basismodel is opgebouwd in Revit Structure 2015.
•
Voor het installatietechnische model is gebruik gemaakt van Adomi-ASD.
•
Voor de constructie analyses is gebruik gemaakt van Robot Structural Analysis en van SCIA Engineering.
•
Voor het constructief modelleren is gebruik gemaakt van Tekla Structures en Sketch-Up.
•
Voor het beoordelen van 3D informatiebronmodellen is gebruik gemaakt van de modelchecker van Solibri en Tekla Structures BIMsight.
•
Voor de communicatie is gebruik gemaakt van BIM Collaboration en BCF-manager.
De experimenten voor de constructieanalyse uitgevoerd met twee verschillende softwareapplicaties. Hierdoor worden inzichten verkregen in de werking van de applicaties en mogelijke functionele verschillen die van invloed kunnen zijn op de mogelijkheid om te komen tot innovaties. Voor elk experiment is een afzonderlijk schema voor informatie uitwisseling en -bewerking gevolgd waarin is vastgelegd welk product er tijdens het experiment wordt gemaakt, welke software daarbij wordt toegepast en wat de rol van de deelnemers is. Deze schema’s zijn opgenomen bij het resultaat beschrijvingen in hoofdstuk 4.
24
| CONSTRUCTIE |
4 Analyse constructievarianten voorontwerp Dit hoofdstuk beschrijft de eerste zes analyse-experimenten en de stappen die daarin zijn vooraf gegaan waarin het basismateriaal is geanalyseerd, aangevuld en gekwalificeerd. Voordat de analyse-experimenten zijn uitgevoerd is het basismateriaal, het IFC-extract van het bouwkundig 3D informatiebronmodel (in het onderzoek gecodeerd als C04-0-IFC) onderzocht op haar kwaliteit. Deze analyse is beschreven in paragraaf 4.1. Op basis van deze analyse is besloten een afgeleid 3D informatiebronmodel te bouwen. In paragraaf 4.2 wordt dit proces beschreven. Na de analyse en de bouw van een nieuw 3D informatiebronmodel zijn de 6 analyse-experimenten uitgevoerd. Deze experimenten hadden een tweeledig doel. Ten eerste hadden zij ten doel om kennis te verwerven over hoe een efficiënte uitwisseling tussen het bouwkundig 3D informatiebronmodel en een softwareapplicatie voor constructieanalyse tot stand kan worden gebracht. Ten tweede hadden zij ten doel om kennis op te bouwen over de mogelijkheden om, op basis van een 3D informatiebronmodel een constructie te het kunnen analyseren. Deze experimenten zijn beschreven in de paragrafen 4.2. Tot en met 4.7.
4.1 Kwaliteit van IFC-extract als basismateriaal voor constructieanalyse Om de uitkomsten van analyse- en ontwerpexperimenten beter te kunnen interpreteren en om vat te hebben op het proces is ervoor gekozen om eerst een analyse van het basismateriaal te maken. De eerste verkennende stap in onderzoek wil inzicht geven in de opbouw van het model en antwoord geven op de vraag welke BIM-objecten er aanwezig zijn in het IFC-Extract. Om deze inzichten tot stand te brengen is er een telefonisch interview gehouden met de modelleur van De Haan EC, is het IFC-extract uitgelezen met de Solibri Model Checker en is het model geïmporteerd in Archicad 17. Het interview met de modelleur van De Haan EC geeft het volgende beeld van het door hem opgebouwde 3D informatiebronmodel en het geëxtraheerde IFC-extract: De Haan EC betitelt het 3D informatiebronmodel als de basis voor een Voorontwerp Ontwerp (De Nieuwe regeling 2011, BNA) waaraan een extra aantal verder uitgewerkte BIM-objecten zijn toegevoegd. Het Model bevat een aantal constructieve BIM-objecten zoals stalen liggers en kolommen. De keuzes zijn gebaseerd op aannames van de constructeur en in BIM-objecten vastgelegd (gemodelleerd) door de bouwkundig modelleur. De disciplines hebben gecommuniceerd door middel van fax en telefoon. Dit is voor De Haan EC de gebruikelijke werkwijze waarbij in de Voorontwerp Fase geen constructief 3D informatiebronmodel wordt gebouwd. Een inventarisatie onder de bij het deelonderzoek betrokken partners bevestigd dat dit een algemeen gebruikelijke werkwijze is voor kleine en middelgrote projecten. De constructieve opzet wordt door de constructeur schetsmatig onderzocht, op papier vastgelegd en incidenteel in een 2D CAD-document uitgewerkt. Nadat het 3D informatiebronmodel door De Haan EC is opgebouwd wordt het beschikbaar gesteld aan bouwpartners. Het IFC-extract dat als basis dient voor het onderzoek is het, door De Haan EC, voor zijn bouwpartners geëxtraheerde extract. Ter voorbereiding op de eerste reeks experimenten is het bouwkundig IFC-extract (voor het deelonderzoek gecodeerd als 3D-IBM C04-0-IFC) onderzocht op de aanwezige BIM-objecten. Een dergelijk onderzoek geeft inzicht in de aanwezige BIM-objecten en de daaraan verbonden Informatie. Zij wordt uitgevoerd in een Model checker en wordt een Information Take-Off genoemd (Hierna afgekort met ITO). De ITO is uitgevoerd in de Model checker Solibri versie 9.5. De ITO gaf een aantal opmerkelijke resultaten. Het importeren van C04-0-IFC duurde extreem lang wat deed vermoeden dat het een groot aantal BIM-objecten zou bevatten. Na meer dan 30 minuten kon het bestand worden geopend en werd het vermoeden bevestigd. C04-0-IFC bevatte alle bouwkundige, constructieve en interieur BIM-objecten zoals deze waren gemodelleerd in het Bouwkundig 3D informatiebronmodel (zie figuur 3). Eenmaal geïmporteerd was het lastig om met dit grote bestand te werken.
25
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 3 3D IMPRESSIE VAN HET BOUWKUNDIG 3D INFORMATIEBRONMODEL C04-0, GEBOUWD IN REVIT STRUCTURE.
Om een constructieanalyse te kunnen maken op basis van een 3D informatiebronmodel moeten alle bouwwerkelementen, die deel uitmaken van de hoofddraagconstructie, als BIM-Object zijn opgenomen in het bouwkundig 3D informatiebronmodel. Het IFC-extract bevat alle constructieve BIM-objecten die nodig zijn om een compleet beeld van de plattegronden te geven. Het betreft hier de stalen kolommen en de betonnen liftwanden. Uit de ITO blijkt ook dat alle vloeren in BIM-objecten zijn vervat. Waar het de liggers betreft ontbreken er een groot aantal dak-liggers. De Haan zegt hierover dat in overleg met de constructeur alleen de maatgevende liggers zijn gemodelleerd. De fundering ontbreekt in het bouwkundig 3D informatiebronmodel. Bij gebouwen van deze grote, heeft de constructieve opbouw van het deel boven de grond, de bovenbouw, geen grote invloed op de funderingsconstructie. Ook is uiterlijke vormgeving hier geen factor waardoor het voor de bouwkundig modelleer geen toegevoegde waarde heeft om de fundering op te nemen in het 3D informatiebronmodel. Hierbij moet worden opgemerkt dat, bij andersoortige bouwwerken zoals civiele bouwwerken waarbij veel dwarskrachten door de fundering worden overgedragen er waarschijnlijk wel profijt kan worden getrokken van het vroegtijdig modelleren van de fundering. Maar ook in dat geval is het aannemelijk dat deze niet is opgenomen in het bouwkundig 3D informatiebronmodel maar in het constructieve 3D informatiebronmodel. Het aspect vroegtijdig en het moment waarop het modelleren van een constructief 3D informatiebronmodel nuttig kan zijn wordt later besproken en opgenomen in de tweede reeks experimenten. Voor het ordenen van de bouwkundige BIM-objecten is in overleg tussen bouwkundig modelleur en constructeur een stramien bepaald en zijn de verdiepingshoogten vast gelegd. De kolommen zijn op de stramienen geplaatst en in het 3D informatiebronmodel zijn de verdiepingshoogten gedefinieerd. (Zie afbeelding 2, een impressie van het 3D informatiebronmodel zoals deze is gebouwd in Revit Structure met op de voorgrond het voor dit deelonderzoek gebruikte kantoor.)
26
| CONSTRUCTIE | Gevolgtrekkingen naar aanleiding van het interview over het basismateriaal en de analyse van het basismateriaal door de Information Take-Off: •
Het IFC-extract bevat een groot aantal BIM-objecten die geen directe waarde hebben voor het maken van een constructieanalyse. Dit heeft een nadelige invloed op de laadtijd en de bewerkingstijd nodig voor het maken van een ITO.
•
Bij het algemeen gebruikelijke ontwerpproces voor kleine en middelgrote gebouwen is er een gerede kans aanwezig dat een incompleet bouwkundig 3D informatiebronmodel gemodelleerd. Het incompleet bouwkundig 3D informatiebronmodel kan onmogelijk de informatiebron zijn voor een correcte constructieanalyse waarbij constructieve mogelijkheden zorgvuldig en efficiënt kunnen worden afgewogen.
De bovengenoemde constateringen hebben ertoe geleid dat het IFC-extract C04-0-IFC, ondanks haar geschiktheid als architectonische verschijningsvorm, niet volledig voldoet als basismateriaal voor de eerste reeks van analyseexperimenten waarin constructiealternatieven verkend moeten kunnen worden. In de volgende paragraaf wordt beschreven hoe, met het IFC-extract C04-0-IFC als blauwdruk voor de architectonische vormgeving, een afgeleid bouwkundig 3D informatiebronmodel is gebouwd dat naar verwachting betere resultaten geeft bij het genereren van een constructieanalyse.
4.2 Afgeleid 3D informatiebronmodel In de vorige paragraaf is beschreven welke beperkingen het IFC-extract heeft (dit model is in dit onderzoek is gecodeerd als C04-0-IFC. Deze beperkingen geven naar verwachting geen goede resultaten bij het maken van een constructieanalyse. In de eerste reeks experimenten gericht op informatieoverdracht en analyse van informatie zal het oorspronkelijke IFC-extract wel worden gebruikt maar ook zal er een extra experiment worden uitgevoerd met een afgeleid 3D informatiebronmodel. Op basis van BIM-objecten in het oorspronkelijke IFC-extract is feitelijk een nieuw bouwkundig 3D informatiebronmodel gebouwd. Dit 3D informatiebronmodel is gecodeerd als C04-1. Dit nieuwe bouwkundig 3D informatiebronmodel is in Archicad 18 opgebouwd en beschrijft alleen het kantoordeel van het pand. Het losknippen van het kantoor is goed mogelijk omdat de modelleur van De Haan EC, op basis van de eisen voor brandcompartimentering, toch al twee onafhankelijke constructies had gemodelleerd. Een zelfstandige constructie voor de bedrijfshal en een zelfstandige constructie voor het kantoor. Door het verkleinen van het 3D informatiebronmodel wordt het casusmodel overzichtelijker en vergt het produceren en beoordelen van de onderzoekdata minder bewerking. Het 3D informatiebronmodel beschrijft alleen de, voor constructieanalyse, relevante BIM-objecten. Voor de experimenten is aan het 3D informatiebronmodel een IFC-extract onttrokken. Dit IFC-extract heeft als code C04-1-IFC mee gekregen. Het 3D informatiebronmodel C04-1 is gedocumenteerd in de vorm van tekeningen en is opgenomen in bijlage 1. Figuur 4 geeft een impressie weer van dit “eenvoudige” 3D informatiebronmodel.
27
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 4 C04-1, HET VAN C04-0-IFC AFGELEIDE 3D INFORMATIEBRONMODEL, GEBOUWD IN ARCHICAD 18
Met het onttrekken van C04-1-IFC zijn er twee IFC-extracten beschikbaar voor de eerste serie experimenten. De twee IFC-extracten verschillen van elkaar in het volledig aanwezig zijn van de voor constructieanalyse benodigde BIM-objecten en het ontbreken van irrelevante BIM-objecten. De eerste zes experimenten hadden tot doel om de informatie-uitwisseling tussen bouwkundig modelleur en de constructeur tot stand te brengen om daarmee vervolgens een constructieanalyse te kunnen maken.
4.3 Resultaten analyse-experiment 1 Constructieanalyse Het eerste experiment heeft tot doel inzicht te krijgen in de mogelijkheden die constructieanalyse-software biedt voor het werken met 3D informatiebronmodellen. Het experiment bewandelt de kortst mogelijke weg. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van het door De Haan EC beschikbaar gestelde 3D informatiebronmodel C04-0-IFC direct in de constructieapplicatie Robot Structural Analysis te gebruiken voor het maken van een constructieanalyse. Bij een geslaagd experiment zou een korte weg weinig energie kosten en passen binnen de iteraties van een ontwerpproces. In figuur 5 is het schema “Bewerken en Uitwisselen van Informatie C04 – Experiment 1- constructieanalyse” weergegeven.
28
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 5 C04-1, BEWERKEN EN UITWISSELEN VAN INFORMATIE C04 – EXPERIMENT 1 & 2 ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS
Het basis schema voor het onderzoek toegespitst op het eerste experiment
Het schema visualiseert de bewerkingen, informatiestromen, de te gebruiken dataformaten en eindproducten evenals het te gebruiken dataformaat. Het is de basis voor het informatie stroomschema van het eerste experiment. Het informatie stroomschema start met het IFC-extract van het 3D informatiebronmodel van De Haan EC. De eerste bewerking bestaat uit het importeren van het IFC-Extract in Robot Structural Analysis. De tweede bewerking is waar nodig corrigeren van het IFC-Model in RSA. De derde bewerking bestaat uit het schematiseren van de draagconstructie wat leidt tot een draadmodel in RSA. De vierde bewerking wordt gevormd door, op basis van het draadmodel, de constructie met moment- en dwarskrachtlijnen te analyseren in RSA. De vijfde bewerking is het exporteren van het Constructie analyserapport. De zesde bewerking bestaat uit het exporteren van het IFC-extract uit RSA. De stappen zijn weergeven in figuur.6 “Stroomschema C04-Experiment 1- Robot Structural Analysis”
29
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 6 STROOMSCHEMA C04-EXPERIMENT 1 & 2 ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS.
Het stroomschema verbeeldt de bewerkingen nodig om, op basis van de import van een IFC-extract, een constructieanalyse rapport en een constructief IFC-model te genereren.
Het bouwkundig IFC-extract van De Haan EC is beschikbaar waardoor de constructeur direct met zijn werkzaamheden kan starten in RSA. Het experiment wordt dan ook alleen uitgevoerd door de constructeur. De overige deelnemers nemen waar of registeren. De organisatie van het experiment is weergegeven in tabel 3 “organisatie experiment 1 C04 ”. Hierin is een overzicht weergegeven van de uitgevoerde bewerkingen, de benodigde rollen, de betrokken deelnemers, de gebruikte applicaties en de te vervaardigen producten. TABEL 3 ORGANISATIESCHEMA EXPERIMENT 1 & 2 Experiment 1
C04-0-IFC
Model Datum
Bewerking
Rol
Deelnemer
Applicatie
Product
Importeren van het 3D-
Constructeur
Jeroen Faber, constructief
Robot Structural Analysis
Geïmporteerd 3D-IBM
Robot Structural Analysis
Draadmodel
IBM Construeren van een draadmodel
modeleur/constructeur Constructeur
Jeroen Faber, constructief modeleur/constructeur
Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen en
Analyse Rapport Constructeur
Jeroen Faber, constructief modeleur/constructeur
Robot Structural Analysis
dwarskrachten Maken en exporteren van een IFC-Model Waarnemer
Modelleur
Jeroen Faber, constructief modeleur/constructeur
Robot Structural Analysis
IFC-model
Videocamera
Beeld en geluidregistratie
Matte de Koning/Henk de Wilde
Beeldregistratie
Shurrel Dall
De resultaten van het eerste experiment zijn teleurstellend. Bij de bewerkingen voor het tot stand brengen van de twee producten ervaart de constructeur forse problemen. In de nu volgende tekst zijn de resultaten per bewerking beschreven. De bewerkingen zijn genummerd overeenkomstig het stroomschema uit figuur 4.
30
| CONSTRUCTIE | Bewerking 1: Importeren van het IFC-extract (C04-0-IFC) •
In de voorbereiding was, bij de import van het IFC-extract van De Haan EC in de Solibri Model Checker, al gebleken dat het importeren van dit forse bestand veel tijd in beslag nam. Ook nu blijk het importeren van het 3D informatiebronmodel in Robot Structural Analysis 9:30 minuten in beslag neemt.
•
Na de import wordt het bestand als RSA-bestand opgeslagen en volgt een visuele controle in RSA. De constructeur doet hierbij de volgende constateringen: -
Door RSA worden staven zonder eigenschappen weergegeven.
-
Een deel van de vliesgevel is verdwenen.
-
De wanden en de vloeren in het IFC-extract sluiten niet op elkaar aan. RSA heeft bij het interpreteren van de BIM-objecten alle “betonnen” BIM-objecten gelabeld met dezelfde betonkwaliteit. Uit nader onderzoek blijkt RSA voor BIM-objecten default instelling te hanteren. Deze zorgt ervoor zorgt dat alle wanden een standaard de betonkwaliteit krijgen.
-
De constructeur interpreteert het model en komt tot de voorlopige conclusie dat er 2 betonnen verdiepingsvloeren zijn met elk een afwerkvloer van 80 mm en dat er een betonnen dakvloer is met een dikte van235 mm bestaand uit een betonnen vloer twee afwerkvloeren. Zowel de dikte als de materiaaleigenschap die RSA hier weergeeft roepen direct vraagtekens. Beton voor een dakvloer lijkt onlogisch en een dikte van 235 mm is ook ongebruikelijk. Later blijkt RSA voor de materiaaleigenschap een default instelling te hebben gebruikt.
-
Voor alle betonnen onderdelen, zowel vloeren als de liftwanden geeft RSA een waarde, c12/c15. Dit roept vraagtekens op bij de constructeur.
-
Een groot aantal systeemlijnen van de BIM-objecten elkaar niet snijden waardoor er, op basis van dit IFCextract, geen constructie analyse mogelijk is.
•
Op basis van het voorgaande inzicht komt de constructeur tot de conclusie dat op basis van dit IFC-extract er geen constructieanalyse mogelijk is.
Om meer inzicht te krijgen in het model maakt de betrokken constructeur, in zijn dagelijkse praktijk, gebruik van deIFCviewer van Tekla Structure, Tekla Structure BIMsight. Deze applicatie importeert het bestand en zet het om naar BIMobjecten in haar eigen formaat en houd het IFC op de achtergrond beschikbaar. De volgende inzichten worden opgedaan: Om te beginnen worden in Tekla Structure BIMsight alle, voor de constructieanalyse irrelevante lage met BIM-objecten uit gezet. Hierdoor ontstaat overzicht en is er sneller te werken. Met Tekla Structure BIMsight constateert de constructeur dat de dakvloer een gelaagde opbouw heeft met een totale dikte van 235 mm. In figuur 7 is te zien welke de informatie er in respectievelijk in Tekla Structure en in RSA verschijnen. Beide geven de totale constructiedikte weer, in figuur 7 en 8 bij beide omcirkelt. Daarnaast geeft Tekla Structure de opbouw van de constructie. Zowel de materiaaleigenschap als de dikte (in figuur 8 weergeven in het ovaal) worden weergegeven en blijken overeen te komen met het originele 3D informatiebronmodel van De Haan EC. Het dak bestaat uit een stalen dakplaat, isolatie, afschotisolatie en een EPDMdakbedekking. Ook Tekla Structure BIMsight laat zien dat een groot aantal systeemlijnen van de BIM-objecten elkaar niet snijden waardoor er, op basis van dit IFC-extract, geen constructie analyse mogelijk is. De betonnen liftwanden evenals de betonvloeren hebben in Tekla Structure geen waarde voor de betoneigenschap. Deze blijkt, bij navraag aan De Haan, niet in het bouwkundig 3D-InformatieBronbestand te zijn opgenomen. De constatering in Tekla Structure BIMsight blijkt te kloppen
31
| CONSTRUCTIE |
FIGUUR 7 MATERIAALEIGENSCHAPPEN EN WAARDEN,
FIGUUR 8 MATERIAALEIGENSCHAPPEN EN WAARDEN,
Gegenereerd in robot Structural Analysis, van het BIM-Object dat
Gegenereerd in Tekla Structure BIMsight, van het BIM-Object
de dakvloer vertegenwoordigt.
dat de dakvloer vertegenwoordigt.
Bewerking 2: Corrigeren van het IFC-Model Na de import van het IFC-extract blijken belangrijke eigenschappen voor het maken van een draad-model, dat geschikt is voor een constructieanalyse, te ontbreken. In het IFC-model zijn onvoldoende kruisende systeemlijnen van BIM-objecten, constructieknopen genoemd, aanwezig. Er ontbreken BIM-objecten in het IFC-Model. Er bestaat een mogelijkheid om deze tekortkomingen in RSA op te lossen. De constructieknopen kunnen worden gegeneerd en de ontbrekende BIMobjecten kunnen worden toegevoegd. De constructeur geeft aan dat deze werkwijze, om te komen tot een constructieanalyse, een week tijd kost. Ook zullen de gegevens bij een update van het bouwkundig IFC-extract, als gevolg van een ontwerpiteratie, verloren gaan. Op grond van deze argumenten is besloten om het IFC-model in RSA, ten behoeve van het genereren van een bruikbaar draadmodel, niet te corrigeren in RSA.
32
| CONSTRUCTIE | Bewerking 3: Schematiseren van de draagconstructie (Draadmodel): Doordat is besloten om tijdens dit experiment geen correct IFC-Model op te bouwen in RSA is het maken van een correct draadmodel niet mogelijk. Bewerking 4: Constructieanalyse door het berekenen van momentlijnen en dwarskrachtlijnen Doordat er geen draadmodel beschikbaar is, is het maken van een constructieanalyse niet mogelijk. Bewerking 5: Exporteren van een constructieanalyserapport Door het ontbreken van de constructieanalyse is rapportage en export niet mogelijk. Bewerking 6: Exporteren van een IFC-Model Het exporteren van een IFC-model is, in verband met de tegenslagen in het experiment, achterwege gelaten. Het exporteren van het onaangepast IFC-model zou een meer vraagtekens kunnen geven dan dat het inzichten zou bieden. In relatie tot het stroomschema kan worden gesteld dat de meest eenvoudige weg van IFC-extract naar constructieanalyse op basis van dit bouwkundig IFC-extract niet mogelijk is. De problemen die optraden in aanmerking nemend zal het niet eenvoudig zijn om deze route efficiënt te bewandelen. De problemen die hierbij moeten worden opgelost zijn: •
Het efficiënt oplossen van de verbindingen tussen de systeemlijnen en de plaats van de systeemlijn ten opzichte van het BIM-Object. RSA beschikt voor het oplossen van knopen over een tool. Maar deze interpreteert de knoop op haar eigen wijze, niet overeenkomstig de wensen van de constructeur. De plaats van een systeemlijn zoals deze voortvloeit uit het bouwkundig 3D informatiebronmodel voldoet niet aan de eisen die een constructeur stelt aan de systeemlijn. Hierdoor kan deze niet altijd worden gebruikt voor het maken van een constructieanalyse.
•
Het bouwkundig 3D informatiebronmodel voor de bovenbouw moet volledig zijn om als basis te kunnen dienen voor een constructieanalyse. Het is maar zeer de vraag of de bouwkundig constructeur voldoende constructieve kennis bezit om de voor constructie Relevante BIM-objecten zodanig te modellen dat het 3D informatiebronmodel compleet is en voldoet aan de door de constructeur gestelde eisen.
In het volgende experiment wordt gebruik gemaakt van een 3D informatiebronmodel dat specifiek voor constructieanalyse is gemodelleerd. Het experiment hoopt inzicht te geven en oplossingen te bieden voor de beschreven problemen. Lessen die geleerd zijn in dit experiment en meegenomen dienen te worden in vervolgexperimenten en uitgewerkt dienen te worden in het constructie protocol zijn: Het gebruik van tool om informatie te filteren blijkt erg waardevol. Door het grootte IFC-model, in dit geval met Tekla Structure BIMsight te filteren blijft relevante informatie over, is het 3D informatiebronmodel inzichtelijker geworden en is het proces werkbaar geworden. •
Het gebruik van default instellingen in softwareapplicaties vraagt om regulering. Doordat default instellingen automatisch waarden koppelen aan BIM-objecten bezitten BIM-objecten, die hetzelfde bouwwerkelement vertegenwoordigen, in afzonderlijke softwareapplicaties verschillende waarden en eigenschappen. Regels of afspraken moeten tijdens het proces duidelijk maken welke materiaaleigenschap en welke waarde maatgevend zijn en wanneer er van deze waarde afgeweken mag worden. Voorbeelden hiervan zijn de staalkwaliteit en de betonkwaliteit
33
| CONSTRUCTIE |
4.4 Resultaten analyse-experiment 2 Het tweede experiment (uitgevoerd met model C04-1-IFC en Robot Structural Analysis) heeft hetzelfde doel als het eerste experiment, namelijk inzicht krijgen in de mogelijkheden die constructieanalyse-software biedt voor het werken met 3D informatiebronmodellen. Tijdens dit experiment worden dezelfde procedures gevolgd, wordt dezelfde software gebruikt en worden de rollen door dezelfde personen vervuld als in experiment 1. Daarom wordt voor de beschrijving en de schematische weergave verwezen naar figuur 3 in de vorige pagina voor het bewerken en uitwisselen van informatie en naar figuur 4 voor het stroomschema en voor het “organisatieschema” naar figuur 5 opgenomen. De variabele is het bouwkundig IFC-extract. Waar in het eerste experiment gebruik werd gemaakt van het bouwkundig IFC-extract onttrokken aan het 3D informatiebronmodel van de Haan EC (C04-0), wordt hier gebruik gemaakt het IFCextract onttrokken aan het door een student-onderzoeker gebouwde bouwkundig 3D informatiebronmodel (C04-1). De beide modellen verschillen in volledigheid- en relevatie qua BIM-objecten (zie voor de beschrijving van de verschillen en voor een impressie paragraaf 4.2). De verwachting was dat de resultaten van het tweede experiment een verbetering zouden laten zien. Maar ook hier blijken problemen op te treden. In de nu volgende tekst zijn de resultaten per bewerking beschreven. De bewerkingen zijn genummerd overeenkomstig het stroomschema van figuur 4 uit de voorgaande paragraaf. Bewerking 1: Importeren van het IFC-extract (C04-1-IFC) De import van IFC-extract C04-1-IFC verloopt vlot. Binnen enkele seconden heeft Robot Structural Analysis het IFCextract geladen en is een deel van het IFC-model zichtbaar. De constructeur begint met een verkenning van het IFCModel en constateert het volgende: •
De representatie van de stalen Sfb-liggers, waarmee de betonnen vloeren worden gedragen, worden niet als stalen ligger weergegeven in het IFC-model. Op de plek van de liggers bevinden zich holle vormen die ongeschikt zijn voor het bouwen van een draadmodel. De losse vormen hebben default materiaaleigenschappen van beton (zie figuur 9).
•
Robot geeft de vloeren uit het IFC-extract niet weer waardoor ze in het IFC-Model ontbreken (Figuur 10). De oorzaak wordt niet direct gevonden
FIGUUR 9
De in RSA geïmporteerde Sfb-ligger is vervangen door een losse plaat met de materiaaleigenschappen van beton.
34
| CONSTRUCTIE | •
Het bouwkundig 3D informatiebronmodel bevat stalen UNP-ligger in de gevel. De constructeur constateert dat er op deze plaats, in Robot Structural Analysis alleen de systeemlijn wordt weergegeven. Uit een check in Tekla Structure BIMsight blijkt dat de UNP240 ligger wel aanwezig is in het IFC-extract maar de benaming van het profiel wijkt af van de benaming die RSA gebruikt. Verdere analyse van dit probleem laat zien dat in de staalwereld verschillende benamingen worden voor hetzelfde profiel worden gehanteerd. Zo kan een H-profiel met een hoogte van 100 mm, dat genormaliseerd is volgens DIN 1025-S235JR IPB360 of DIN 1025-1.0112-IPB360 worden aangeduid met HEA100 maar ook met HE100A. Dit heeft tot gevolg dat softwareapplicaties het profiel niet herkennen en er een default profiel van maken of alleen de informatie weergeven die wel bekend is. In het geval van de gevelligger is dat dus alleen de systeemlijn van het profiel bekend en wordt deze weergegeven. Door dat RSA het UNP-profiel niet kon herkennen heeft zij de eigenschappen ook niet correct bepaald. Aan de stalen ligger is een default materiaaleigenschap voor beton toegekend. Te weten C12/C15.
•
De systeemlijnen van Liggers en kolommen kruisen elkaar niet waardoor het IFC-Model niet over constructieve knopen beschikt. Net als in experiment 1 geeft dit geen mogelijkheden om een bruikbaar draadmodel te genereren waarmee een constructieanalyse kan worden gemaakt. Dit probleem deed zich niet voor in het eerste experiment. De oorzaak ligt in het feit dat C04-1-IFC, in tegenstelling tot C04-0-IFC-verdieping hoge kolommen heeft die door de vloeren worden onderbroken. Deze wijze van modelleren veroorzaakt een onderbreking in de systeemlijn met de eerdergenoemde gevolgen.
FIGUUR 10 IFC-EXTRACT C04-1-IFC, GEÏMPORTEERD IN RSA WAARBIJ DE BETONVLOEREN ZIJN VERDWENEN
35
| CONSTRUCTIE | •
De kolommen en overige liggers zijn goed geïmporteerd. Ook de maten van de liggers komen overeen met de in het 3D-IBM gemodelleerde staalprofielen.
•
Voor de wanden van liftschacht zijn betonwanden gemodelleerd. De vanden blijken elkaar te overlappen. Dit geeft bij een berekening en afwijkend beeld. De te berekenen hoek zal een dubbele stijfheid krijgen die niet overeenkomt met de stijfheid als deze wand zou worden gefabriceerd. RSA zal hier de dubbele hoeveelheid materiaal berekenen waardoor de waarde voor de stijfheid ook verdubbeld. Om een betrouwbare constructieanalyse te kunnen maken zal deze constructie aangepast moeten worden.
Bewerking 2: Corrigeren van het IFC-Model Na het constateren van de diverse problemen is besloten om, ondanks de nadelen voor een efficiënte werkwijze bij ontwerpiteraties, de ontbrekende stalen liggers in RSA toe te voegen. De volgende bewerkingen zijn daarbij uitgevoerd: •
Het probleem van de ontbrekende UNP wordt opgelost door in RSA een UNP240 toe te voegen aan de constructie. Nadat de systeemlijn door een UNP-ligger is vervangen moet de ligger worden geroteerd. Door het wegvallen van de informatie over de vorm is ook de informatie over de oriëntatie van het BIM-Object kwijt.
•
Het probleem met de onderbroken systeemlijnen van de kolommen wordt opgelost door de kolommen te verlengen.
Voordat alle profielen worden problemen worden opgelost wijst een proefberekening uit dat er nog veel constructieve knopen ontbreken. De constructeur concludeert dat het oplossen van alle problemen te veel tijd in beslag gaat nemen om deze werkwijze te rechtvaardigen. Op basis van de verrichte werkzaamheden wordt de overige tijd geschat. 2 uur voor het herstellen van de ontbrekende profielen en 2 uur voor het toevoegen van de belastingen. Deze laatste stap is uiteindelijk niet nodig gebleken om conclusies te trekken over de bruikbaarheid van de werkmethode. Ondanks dat is de werkwijze te omslachtig en zoals eerder geconstateerd ook niet bruikbaar voor een iteratief proces. Bewerking 3: Schematiseren van de draagconstructie (draadmodel): Doordat is besloten om tijdens dit experiment geen correct IFC-Model op te bouwen in RSA is het maken van een correct draadmodel niet mogelijk. Bewerking 4: Constructieanalyse door het berekenen van momentlijnen en dwarskrachtlijnen Doordat er geen draadmodel beschikbaar is, is het maken van een constructieanalyse niet mogelijk. Bewerking 5: Exporteren van een constructieanalyserapport Door het ontbreken van de constructieanalyse is rapportage en export niet mogelijk. Bewerking 6: Exporteren van een IFC-Model Het exporteren van een IFC-model is, in verband met de tegenslagen in het experiment, achterwege gelaten. Het exporteren van het onaangepast IFC-model zou meer vraagtekens kunnen geven dan dat het inzichten zou bieden. In relatie tot het stroomschema kan worden gesteld dat de meest eenvoudige weg van IFC-extract naar constructieanalyse op basis van dit bouwkundig IFC-extract niet mogelijk is. De problemen die optraden in aanmerking nemend zal het ook met een IFC-extract, onttrokken aan een specifiek voor een constructieve analyse gemodelleerd 3D informatiebronmodel, niet eenvoudig zijn om deze route efficiënt te bewandelen. De problemen die hierbij moeten worden opgelost zijn dezelfde als geconstateerd bij experiment 1.
36
| CONSTRUCTIE | Lessen die geleerd zijn in dit experiment en meegenomen dienen te worden in vervolgexperimenten en uitgewerkt dienen te worden in het constructie protocol zijn de volgende. •
Voor het overdragen van informatie tussen softwareapplicaties is het
In Nederland wordt gewerkt aan de
noodzakelijk om standaard componenten, zoals staalprofielen eenduidig
CB-NL-bibliotheek. Deze bibliotheek
te benoemen. Naast eenduidige benaming kan voor een softwarematige
heeft tot doel om verschillende
oplossing worden gekozen. Deze oplossing is niet in het experiment
definities en benamingen, in gebruik
getest maar gaat uit van het koppelen van diverse benamingen aan
voor hetzelfde bouwwerkelement of
eenzelfde BIM-Object waardoor de applicatie ongeacht de nuance in
een deel daarvan, aan elkaar te
benaming de juiste representant kiest. Bij Tekla Structures is dit via de default instellingen mogelijk. •
•
koppelen. Deze ontwikkeling richt zich met name op de beschrijving van de bouwwerkelementen in de zin van
Het ontbreken van de vorm, als gevolg van het niet herkennen van het te
bestekken. Eenzelfde ontwikkeling
importeren BIM-Object leidt niet alleen tot informatieverlies over diezelfde
kan mogelijk ook oplossingen bieden
vorm maar ook over de oriëntatie van deze vorm, rond de systeemlijn. Dit
bij het herkennen van verschillende
bemoeilijkt het herplaatsen van het BIM-Object binnen RSA.
benamingen voor BIM-objecten.
Het niet herkennen van een staalprofiel kan leiden tot het toekennen van materiaaleigenschappen van beton. Het blijkt dat aan elk niet herkend materiaal automatisch de default waarde van beton wordt toegewezen.
•
BIM-objecten die herkend worden door RSA hebben, in het IFC-Model binnen RSA, de juiste afmetingen en materiaaleigenschappen.
•
Overlappende BIM-objecten geven onterecht dubbele materiaalhoeveelheden. Dit geeft bij berekening dubbele stijfheid. De prestatie van de constructie wordt hiermee onjuist voorspeld en kan leiden tot onjuiste beslissingen en het op valse grond bijsturen van het project.
•
Bij een onvolledige omzetting van het IFC-extract tot een IFC-Model in RSA, kan het IFC-Model in RSA gecorrigeerd worden. Correctie van het IFC-Model in RSA is mogelijk maar procesmatig onwenselijk. Bij een nieuwe versie van het BIM-Extract gaat de informatie verloren en moet het model opnieuw, binnen RSA gecorrigeerd worden. Dit maakt deze werkmethode ongeschikt voor het berekenen van constructievarianten.
Experiment 1 voor informatieoverdracht en experiment 2 analyse en ontwerpberekeningen leren dat het gebruik van een bouwkundig 3D informatiebronmodel, via een IFC-extract in RSA geïmporteerd, voor het maken van een constructieanalyse veel problemen geeft. Het lijkt zeer waarschijnlijk om via correctie van het IFC-model in RSA te komen tot een bruikbaar draadmodel waarbij een constructie-analyse mogelijk wordt. Ondanks deze oplossing leidt dit bij ontwerpiteraties tot een onevenredige investering waardoor moet worden geconcludeerd dat deze werkwijze inefficiënt is en niet voldoet.
4.5 Resultaten analyse-experiment 3 (C04-0-IFC, Tekla Structures en Robot Structural Analysis) Experiment 1 en 2 leren dat het rechtstreeks importeren van het bouwkundig 3D informatiebronmodel in RSA niet efficiënt is. Uit enkele parallel uitgevoerde controlebewerkingen van het IFC-extract C04-0 in Tekla Structures, is gebleken dat Tekla Structure een andere procedure hanteert voor het importeren en bewerken van IFC-extracten. Tekla Structures importeert het IFC-extract en vervangt de IFC BIM-objecten door haar eigen BIM-objecten. Bij deze omzetting kan worden gefilterd en leiden slimme instellingen en default waarden tot een beter model. Deze werkwijze bevestigt een eerdere conclusie dat het gebruik van filters bij het importeren van een IFC-extract leidt tot betere resultaten.
37
| CONSTRUCTIE |
FIGUUR 11 BEWERKEN EN UITWISSELEN VAN INFORMATIE C04 – EXPERIMENT 3
Tekla Structures en Robot Structural Analysis Het basis schema voor het onderzoek toegespitst op het derde experiment.
De verwachting is dat een tussenstap in Tekla Structures, waarbij een correct 3D informatiebronmodel wordt gegenereerd Vanuit het Bouwkundig IFC-extract, de korte route alsnog mogelijkheden biedt om een constructie-analyse te genereren. Met dit uitgangspunt is een nieuw stroomschema opgesteld. De bewerkingen in dit stroomschema lijken in hoofdlijn overeen te komen met het stroomschema van experiment 1 en 2. Waar er in het laatste schema was gekozen om het IFCextract in RSA te importeren en het IFC-Model in RSA te corrigeren is er nu gekozen om het IFC-extract in Tekla Structures te importeren en te corrigeren. Vervolgens volgt het schema dezelfde lijn voor het maken van een draadmodel, het analyseren van de constructie en het genereren van het constructieanalyse rapport. Daar waar het schema in hoofdlijn overeenkomt is er een groot verschil in de rolverdeling en in het karakter van het model dat in Tekla Structures wordt opgebouwd. De plaats waarop het IFC-model wordt geëxporteerd verraad het karakter van het model, zie figuur 12.
38
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 12 STROOMSCHEMA C04-EXPERIMENT 3 TEKLA STRUCTURES EN ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS.
Het stroomschema verbeeldt de bewerkingen nodig om, op basis van de import van een IFC-extract, een constructie- analyse rapport en een constructief IFC-model te genereren.
De tussenstap in Tekla Structure moet worden gezien als het opbouwen van een Constructief 3D informatiebronmodel, een nieuw type 3D informatiebronmodel binnen het deelonderzoek. Deze introductie vraagt om een aanpassing van het schema “Bewerken en Uitwisselen van Informatie” (zie figuur 11). Het aangepaste schema laat zien dat er een tweede 3D informatiebronmodel is opgenomen in het bouwinformatiemodel. Het organisatieschema is hierdoor ook gewijzigd (zie tabel 3). Het importeren van het bouwkundig 3D informatiebronmodel en het genereren van het constructief 3D informatiebronmodel in Tekla Structures is de taak van de constructief modelleur. Een nieuwe rol die in het organisatieschema (zie tabel 3) zal worden opgenomen.
39
| CONSTRUCTIE | TABEL 3 ORGANISATIESCHEMA EXPERIMENT Experiment 3
Model
C04-0-IFC Datum
Bewerking Importeren van het bouwkundig 3D-IBM
Rol
Constructeur
Correctie van het constructief 3D
Modelleur
informatiebronmodel Importeren van het constructief IFC-
Constructeur
extract Construeren van een draadmodel
Constructeur
Deelnemer Jeroen Faber, constructief modeleur/ constructeur Jeroen Faber, constructief modeleur/ constructeur Jeroen Faber, constructief modeleur/ constructeur Jeroen Faber, constructief modeleur/ constructeur
Applicatie
Product Geïmporteerd Bouwkundig
Tekla Structures
3D informatiebronmodel Tekla Structures
Tekla Structures
Correct Constructief 3D informatiebronmodel
Robot Structural Analysis
Geïmporteerd IFC-Extract
Robot Structural Analysis
Draadmodel
Robot Structural Analysis
Analyse Rapport
Robot Structural Analysis
IFC-model
Videocamera
Beeld en geluidregistratie
Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen
Constructeur
Jeroen Faber, constructief modeleur/ constructeur
en dwarskrachten Maken en exporteren van een IFC-Model
Modelleur
Jeroen Faber, constructief modeleur/ constructeur
Waarnemer
Matte de Koning/Henk de Wilde
Beeldregistratie
Shurrel Dall
Met het nieuwe schema “in de hand” is het kernteam constructie gestart met de voorbereiding van het derde experiment. Voor het experiment is gestart is Tekla Structures voorzien van de bedrijfstemplate van Alfrink van Schieveen. Dit is een noodzakelijk om Tekla Structures te werken. Zonder de template kunnen de door Tekla Structures geïmporteerde IFCBIM-objecten niet effectief worden omgezet naar eigen BIM-objecten. Naast de template wordt ook een stramienstelsel opgestart. IFC04-1 wordt als referentie-model in Tekla Structure geladen op as A-1. Tot slot wordt er, als referentiepunt, een kubus geplaatst, een gebruikelijke methode om IFC-Modellen onderling te coördineren zodat BIM-objecten die hetzelfde gebouwelement representeren op dezelfde coördinaten staan. Hiermee is de modelleer applicatie Tekla Structures klaar voor het experiment en kan worden begonnen met de eerste bewerking. Bewerking 1: Het Importeren van het IFC-extract (C04-0-IFC) Voor het importeren van het IFC-extract heeft de constructief modelleur de keuze gemaakt om het extract volgens een vooraf ingestelde template ”Structure” te converteren naar een Tekla Structure 3D-IBM. Tekla Structures filtert het IFCExtract en de BIM-objecten die buiten het bereik van deze template vallen worden niet tot constructieve BIM-objecten geconverteerd. Deze werkwijze brengt het risico met zich mee dat niet alle constructieve BIM-objecten worden herkend en dus ontbreken in het 3D-IBM in Tekla Structure. Een eerste inspectie van het bouwkundig 3D informatiebronmodel in Tekla Structures laat het volgende zien: De constructief modelleur mist onderdelen in de constructie. Dit duidt erop dat in het IFC-extract niet alle constructieve BIM-objecten als “Structure” waren geclassificeerd. Nadat de onderdelen niet gevonden zijn besluit de constructief Modelleur om het IFC-extract ook te importeren via de template Architecture. In het experiment wordt dus gebruik gemaakt van twee Tekla Structure 3D-IBM uit hetzelfde IFC-Extract. Als gevolg van deze werkwijze heeft de dakvloer in het 3D-IBM nu de laagsgewijze opbouw en zijn er geen ontbrekende BIM-objecten. Door de BIM-objecten voor vloeren uit het “architecture” 3D-IBM te converteren naar het “Structure” 3D-IBM wordt het constructief 3D-IBM compleet gemaakt. Een vloer, doorlopend van bedrijfshal naar kantoordeel wordt vervangen (een modelleerfout).
40
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 13 IFC BIM-OBJECTEN GECONVERTEERD NAAR TEKLA STRUCTURE STRUCTURE BIM-OBJECTEN.
Bewerking 2: Corrigeren van het IFC-Model in Tekla Structures Tekla Structures maakt melding van ongedefinieerde BIM-objecten. Het materiaal is niet herkend waardoor er tijdens de conversie geen profiel aan toe kon worden gekend. De profielnaam en vorm worden gebruikt om de 97 ontbrekende BIMobjecten te converteren naar BIM-objecten van Tekla Structures, zie figuur 14. Een niet herkend BIM-Object frustreert het conversie-proces. Een zoektocht naar het betreffende BIM-Object strand en wordt opgegeven. Er zijn nu 7 van de 97 profielen geconverteerd. Twee HEM profielen zijn geconverteerd naar vier losse BIM-objecten. Het IFC-extract laat een HEM-profiel zien. Het profiel moet tijdens de conversie gesplitst zijn in een standaardprofiel met een losse plaat. De profielen worden vervangen. De overige 87 profielen worden nu geconverteerd. Na conversie blijken de UNP die in Robot Structural Analysis ontbrak ook niet in het 3D-IBM van Tekla Structures aanwezig te zijn. Na het handmatig toevoegen van een profiel aan de systeemlijn blijkt het profiel niet, zoals in Robot Structural Analysis, gedraaid te zijn. Het vinden en selecteren van de BIM-objecten vergt de nodige energie en levert frustraties op bij de constructief modelleur. De spaces uit het IFC-C04-IFC zijn geconverteerd naar het 3D-IBM in Tekla Structures. Deze ontbraken in het IFC-Model dat in Robot Structural Analysis was geconverteerd. Het 3D-IBM in Tekla Structures is klaar. De import en conversie van dit relatief eenvoudige IFC-extract heeft 51 minuten in beslag genomen. Het IFC-Extract uit het Tekla Structures wordt geëxporteerd (zie figuur 15). Hierbij wordt gekozen voor de export naar Robot Structural Analysis waarna het IFC-extract kan worden geladen.
41
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 14 CONVERSIE VAN IFC-BIM-OBJECTEN NAAR BIM-OBJECTEN IN TEKLA STRUCTURES.
De afbeelding laat de onjuist geconverteerde BIM-objecten op as 1 zien
FIGUUR 15 HET IFC-EXTRACT UIT TEKLA STRUCTURES, KLAAR VOOR EXPORT NAAR ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS
Bewerking 3: Construeren van een draad-model/ 3D-rekenmodel Normaal gesproken bepaald de constructeur, voor een ontwerpberekening, eerst de maatgevende as en maakt hiervoor een ontwerpberekening. Door de beschikbaarheid van het IFC-model wordt nu getracht om de ontwerpberekening uit te voeren op basis van het gehele IFC waardoor ook de maatgevende as naar voren komt. Om te bepalen wat de meest eenvoudige weg naar een constructieanalyse is wordt het model doorgerekend met de default instellingen. Hierbij wordt bij het opstellen van het rekenmodel in Tekla Structures, dat daarna kan worden geëxporteerd naar Robot Structural Analysis het volgende geconstateerd: •
Voor de export in Robot Structural Analysis kiest de constructeur om eerst alleen met de staalprofielen te gaan werken en de vloer te deactiveren. Hierdoor verkleint hij het risico op fouten.
•
Per knoop wordt de statische werking bepaald, default heeft deze de waarde “vast”. Er wordt gekozen voor pendelstaven waarbij de randkolommen worden geschoord.
•
Belastingen en belastingcombinaties worden niet toegevoegd. Er wordt een analyse gemaakt op basis van, het eigen gewicht, van de constructie.
•
Er volgt een export-waarschuwing, de knooppunten liggen te dicht bij elkaar en er zijn materiaalfouten. Dit wordt veroorzaakt door een vloer-object (figuur 17).
Na 10 minuten kan het 3D-rekenmodel van Tekla Structures worden geëxporteerd naar Robot Structural Analysis.
42
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 16 INSTELLINGEN IN TEKLA STRUCTURES VOOR EXPORT NAAR ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS.
FIGUUR 17 FOUTMELDING IN TEKLA STRUCTURES, KNOPEN TE DICHT OP ELKAAR.
Bewerking 4: Importeren van het 3D rekenmodel in Robot Structural Analysis. De constructeur maakt de keus voor Robot 3D-raamwerk. Na het importeren van het rekenmodel worden de volgende constateringen gedaan: •
Voor de staalprofielen zijn in Robot Structural Analysis gesloten constructieknopen aanwezig. Door een instelling in Robot 3Draamwerk is er geen vloer aanwezig, (zie figuur 18). De constructeur start Robot shell om het rekenmodel opnieuw uit Tekla Structures te importeren. De vloer wordt nu als balk geëxporteerd naar RSA. RSA zet de instelling “Shell” zelf terug naar “3dRaamwerk”.
•
De vloer sluit niet aan op andere knopen in het raamwerk waardoor RSA de melding “separate structure” geeft (zie figuur 19). Meerdere constructies blijken geen onderdeel uit te maken van het raamwerk. De open knopen worden veroorzaakt doordat het BIM-Object is gemodelleerd vanuit een bouwkundig doel is gemodelleerd. Dit doel is de weergave van de geometrie en de materiaaleigenschappen. Additieve informatie, in dit geval de hartlijn, is een schematisering van het BIM-Object.
•
Het BIM-Object voldoet aan zijn bouwkundig doel maar schiet te kort in het leveren van een informatie voor een draadmodel wanneer deze als basis moet dienen voor een constructieanalyse. Doordat de hartlijn dezelfde lengte heeft als het BIM-Object zij geen knoop kunnen vormen met de hartlijn van de kolom, die een verticale hartlijn heeft. In het geval van een ronde kolom komt de hartlijn van de balk de lengte van de radius van diezelfde kolom te kort om een knoop te kunnen volgen.
43
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 18 IMPORT VAN HET 3D-REKENMODEL IN ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS, WAARIN DE VLOEREN ONTBREKEN.
FIGUUR 19 FOUTMELDINGEN IN ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS. STAVEN BLIJKEN NIET TE ZIJN VERBONDEN.
FIGUUR 20 KNOOPVERPLAATSINGEN IN TEKLA STRUCTURES.
44
| CONSTRUCTIE | Bewerking 5: Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen en dwarskrachten. Omdat er met default instellingen zou worden gewerkt wordt de berekening in RSA gestart (zie figuur 21). Hier blijkt een groot nadeel van het rekenen met een 3D-rekenmodel. Alle systeemlijnen moeten zijn verbonden met knopen om correcte verplaatsingen te kunnen berekenen. De grote hoeveelheid knopen geeft veel kans op fouten. De berekening laat, als gevolg van niet verbonden systeemlijnen, grote doorbuigingen zien. Een logisch gevolg van de eerdere keus om de niet verbonden BIM-objecten in het 3D-rekenmodel van Tekla Structure niet te verbinden. In de berekening staan kolommen los van de balken en de betonvloer blijkt geen materiaaleigenschappen te hebben. FIGUUR 21 VERDELING VAN DE VLOERVELDEN OP BASIS VAN DE KRACHTAFDRACHT
Bewerking 6: Exporteren constructie analyse. Door de rekengegevens van RSA, in Tekla Structures te importeren kan het 3D-rekenmodel worden beoordeeld. Een check in Tekla Structures moet inzicht
Toevoegen van belastingen
opleveren in de ontstane problemen. Er wordt besloten om een snede uit het model te halen en op basis van as A, analoog aan de eerder beschreven
Naast de geplande experimenten is er
handmatige methode. Deze kan als maatgevend worden aangemerkt waardoor
een test uitgevoerd door belastingen toe
niet het hele 3D-rekenmodel beoordeeld hoeft te worden. Dit levert de
te voegen in Tekla Structure Structure en
volgende constateringen:
door dit IFC-extract overgedragen aan
•
De rekenlijn van de vloer moet worden aangepast omdat deze buiten de vloer ligt. Door de aanpassing zijn de knopen niet meer verbonden.
• •
RSA. De belastingen in RSA worden goed geïmporteerd. Bij het aanbrengen van de belastingen in RSA kunnen deze
De knopen worden opnieuw verbonden en de kolommen worden
niet via IFC worden geëxporteerd. Na
verbonden aan de liggers.
analyse van de constructie kunnen de
Aan de vloer worden de eigenschappen van beton, C30/37
profielen wel, maar de belastingen niet
toegevoegd.
worden geëxporteerd. In het licht van
2 uur nadat het IFC-extract in RSA is geïmporteerd wordt de
OPENBIM, pleit dit voor het toevoegen
constructieanalyse beëindigd.
van de belastingen in Tekla Structures.
Bewerking 7: Onttrekken van een IFC-extract uit het constructief 3D informatiebronmodel Door de tegenvallende resultaten is geoordeeld dat deze stap irrelevant is voor het verdere onderzoeken als gevolg daarvan niet uitgevoerd. Informatie over systeemlijnen, zoals deze gebruikt worden in een draadmodel voor constructieanalyse, kunnen niet op een efficiënte wijze voortvloeien uit het 3D informatiebronmodel. Het gehanteerde stroomschema kan daarmee niet leiden tot een efficiënt model waarmee constructievarianten, op basis van een constructieanalyse, beoordeeld kunnen worden. Tot slot moet worden opgemerkt dat ondanks de inefficiënte uitwisseling er met de uitgewisselde informatie wel kon een constructieanalyse tot stand is gebracht.
45
| CONSTRUCTIE | Lessen die geleerd zijn in dit experiment en meegenomen dienen te worden in vervolgexperimenten en uitgewerkt
Experiment ConstruSoft IFC manager
dienen te worden in het constructie protocol zijn:
versie 2011.
•
Voor het importeren van IFC-extracten, via templates, is kennis vereist over de werking van deze templates. De kennis moet leiden tot correcte
•
1, met de IFC-manager van ConstruSoft een snede geselecteerd over de, volgens de hoofdconstructeur,
filtering van informatie ten behoeve van de uit te
maatgevende as. Deze bewerking sluit aan bij de traditionele,
voeren bewerking.
werkwijze van de constructeur.
Bij het opbouwen van een bouwkundig 3D-IBM, en
Vervolgens is de selectie door de IFC-Manager
het onttrekken van een IFC-extract hieraan, is het
geconverteerd naar een draadmodel. In het draadmodel
voor een optimale informatie-uitwisseling van belang
heeft de constructeur de knopen gedefinieerd waarmee het
om de BIM-objecten te classificeren en met de juiste
draadmodel klaar is voor een constructieanalyse.
bestandsclassificatie “structure” te exporteren. Hierdoor kan energie worden bespaard bij het
•
Voor het experiment is, uit het bouwkundig IFC-extract C04-
De werkwijze is eenvoudig, maakt optimaal gebruik van het IFC-model door de specifiek voor de bewerking benodigde
gebruik van de informatie door de constructie
informatie aan het IFC-model te onttrekken en deze vanuit de
discipline.
rekensoftware geschikt te maken voor de constructieanalyse.
Rekenen met 3D-rekenmodel vraagt om gesloten knopen waarbij de systeemlijnen van alle BIM-
Een kanttekening. De software is niet door ontwikkeld
objecten minimaal in een punt moeten zijn
waardoor een terugkoppeling naar het 3D-
verbonden door een knoop. Dit vraagt om perfect gemodelleerde bouwkundig 3D-IBM. Doordat het plaatsen van de systeemlijn, ten opzichte van het BIM-Object hoort bij de expertise van de
informatiebronmodel niet mogelijk is. Het experiment laat zien dat de werkwijze potentie heeft en tegemoetkomt aan de wens om de modelleur, in verband met de foutkans en aansprakelijkheid, alleen informatie te laten vastleggen die vallen binnen zijn expertise.
constructeur kan dit ideaal gesproken niet voortvloeien uit het bouwkundig 3D-IBM. Ook wanneer het bouwkundig 3D informatiebronmodel sluitende knopen bevat kan, door het ontbreken van de constructieve expertise, een constructieanalyse alleen een benadering opleveren van de door de constructie te leveren prestatie. Het toevoegen van informatie voor een andere (in dit gevalconstructie) discipline dan de eigen (in dit geval bouwkundige) discipline leidt niet direct tot meerwaarde voor het proces. •
De systeemlijnen in het bouwkundig 3D-IBM blijken niet automatisch tot gesloten knopen te leiden. Het BIMObject voldoet aan zijn bouwkundig doel maar schiet te kort in het leveren van een informatie voor een draadmodel wanneer deze als basis moet dienen voor een constructieanalyse. Het realiseren van een 3Drekenmodel met gesloten knopen, afgeleid van het bouwkundig 3D-IBM, vergt veel energie. Dit is een belangrijke constatering voor het werken met IFC-extracten in relatie tot bewerkingen. Het toevoegen van informatie voor bewerking door derden moet aan de eisen van derden voldoen. De eisen die de andere discipline stelt zijn afhankelijk van de door haar gebruikte softwareapplicatie en de kennis en kunde die zij bezit. Hiermee is een variabele geïntroduceerd die beheerst zou kunnen worden door a. Het maken van afspraken of b. Een andere wijze voor het werken met IFC-extracten. Voor deze laatste mogelijkheid is een tussen experiment opgezet met de IFC-manager van ConstruSoft. De werkwijze is gebaseerd op het analyseren van het IFC-extract op de voor de bewerking benodigde informatie. De softwareapplicatie, die de bewerking uitvoert, is leidend voor de analyse van het IFC-extract. Deze werkwijze is vernieuwend en kan leiden tot enkele processen die ook na meerdere ontwerpiteraties efficiënt hun doel bereiken.
•
Belastingen kunnen aan BIM-objecten worden gekoppeld en via IFC worden uitgewisseld.
Bij experiment 3 is gebruik gemaakt van het bouwkundig 3D informatiebronmodel. Dit model was niet specifiek gebouwd voor een constructieanalyse. In het volgende experiment worden dezelfde stappen herhaald maar wordt gebruik gemaakt van het extract “C04-1-IFC”. Dit bouwkundig IFC-extract is specifiek gebouwd voor constructieanalyse. Experiment 4 zal moeten leren of dit wel zal leiden tot een efficiënt proces voor het analyseren van een constructie.
46
| CONSTRUCTIE |
4.6 Resultaten analyse-experiment 4 Ontwerpexperiment 4 is uitgevoerd met als casus het model dat in dit onderzoek is gecodeerd als C04-1-IFC en dat is bewerkt met Tekla Structures en Robot Structural Analysis). Met experiment 3 nog vers in het geheugen is dit experiment nogmaals uitgevoerd in experiment 4. Bij de herhaling is gebruik gemaakt van IFC-extract C04-1-IFC, het IFC-extract van het, specifiek voor constructieanalyse gebouwde, 3D informatiebronmodel C04-1. Naar verwachting kost het proces minder tijd en zal het dus efficiënter verlopen dan dat van experiment 3. De effectiviteit zal naar verwachting even groot zijn. Doordat experiment 4 een herhaling is van experiment 3 wordt hetzelfde principeschema, hetzelfde stroomschema en hetzelfde organisatieschema gehanteerd. Navolgend wordt weer omschreven wat er tijdens het uitvoeren van de bewerkingen is geconstateerd, gevolgd door de conclusie en de geleerde lessen. Bewerking 1: Het Importeren van het IFC-extract (C04-1-IFC) •
Het laden verloopt vlot. Er zijn minder layers en er is een overzichtelijk 3D informatiebronmodel geconverteerd.
•
De Sfb-liggers zijn niet geconverteerd maar worden, waarschijnlijk als gevolg van default instellingen, wel als BIM-Object weergegeven.
•
De UNP is niet correct geconverteerd en wordt weergegeven door een lijn.
Bewerking 2: Corrigeren van het IFC-Model in Tekla Structures •
De lijn wordt, door de constructeur, handmatig geconverteerd. Na conversie is de ligger om de lijn geroteerd. Ook dit wordt handmatig aangepast. Ook hier is het gebrek aan informatie de oorzaak van de rotatie.
Bewerking 3: Construeren van een draad-model/ 3D-rekenmodel •
Voor de constructieanalyse worden op as-A de knopen weer gevormd.
Bewerking 4: Importeren van het 3D rekenmodel in Robot Structural Analysis. •
Import van het bestand geeft in RSA verloopt correct.
Na export naar RSA blijken de in Tekla Structure toegekende steunpunten zich deels ineens aan de bovenzijde van de kolommen te bevinden (zie figuur 22). FIGUUR 22 IN ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS BLIJKT EEN DEEL VAN DE STEUNPUNTEN NAAR DE VERDIEPING TE ZIJN VERPLAATST.
Bewerking 5: Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen en dwarskrachten. De constructie wordt berekend in RSA en vervolgens, voor verificatie en beoordeling, geëxporteerd naar Tekla Structure. Bewerking 6: Onttrekken van een IFC-extract uit het constructief 3D informatiebronmodel uit Tekla Structures. Door de tegenvallende resultaten is geoordeeld dat deze stap irrelevant is voor het verdere onderzoeken als gevolg daarvan niet uitgevoerd.
47
| CONSTRUCTIE | Aanvullende lessen die geleerd zijn in dit vierde experiment en die meegenomen dienen te worden in vervolgexperimenten en uitgewerkt dienen te worden in het constructie protocol zijn: •
Dit experiment laat in hoofdlijn dezelfde resultaten zien als experiment 3. In relatie tot het stroomschema kan worden gesteld dat, de werkwijze uit het gehanteerde stroomschema leidt tot een model waarmee constructievarianten, op basis van een constructieanalyse, niet efficiënt beoordeeld kunnen worden”. De geteste werkwijze maakt gebruik van een enorme hoeveelheid tussenmodellen. Dit vraagt bij een iteratie om uitgebreid versiebeheer in Tekla Structures. Zonder het versiebeheer gaat voor de iteratie waardevolle informatie verloren. Ook ontstaat er een grote kans op fouten doordat het beheer nog niet geautomatiseerd kan worden. BIM-objecten bevatten veel informatie die specifieke eigenschappen beschrijven. Voor de analyse van de constructie moeten deze eigenschappen worden verbonden aan een schematische weergave van de constructie, het draadmodel. De relatie, tussen het constructief draadmodel zoals de constructeur deze voor ogen heeft en de hartlijnen uit de 3D-IBM waaruit dit draad-model zouden moeten bestaan, is dient te worden verbeterd. Zonder deze verbetering kan, op basis van een 3D informatiebronmodel en ten behoeve van de beoordeling van constructievarianten, geen efficiënte constructieanalyse worden uitgevoerd.
•
Het analyseren van de gehele constructie is inefficiënt. Een werkwijze analoog aan de snede-methode waarbij de maatgevende As wordt berekend zou efficiënter zijn. Het selecteren van de As beperkt het aantal knopen dat gedefinieerd moet worden en geeft voldoende inzicht voor het verder bouwen van een constructief 3D-IBM dat op haar beurt dienst kan doen als drager van constructieve informatie.
•
Voor het berekenen van constructieanalyses moeten alle constructieve BIM-objecten in een 3D-IBM aanwezig zijn zodat een volledig 3D-rekenmodel kan worden opgebouwd. Voor het maken van constructievarianten zou het bouwkundig 3D-IBM juist, anders dan de vloeren, geen constructieve BIM-objecten moeten bevatten.
De resultaten van het experiment geven nieuwe inzichten en ze vragen om opnieuw richting te bepalen bij de tweede serie experimenten. Met name de laatste les vraagt om een nieuw 3D-informatieBron\model. Hierbij rijst de vraag welke mogelijkheden er zijn om de informatie op een maatgevende As, met behulp van een bouwinformatiemodel vast te leggen en uit te wisselen waarbij deze efficiënt leidt tot een constructieanalyse. Het antwoordt op deze vraag wordt gezocht in het
4.7 Resultaten analyse-experiment 5 (C04-0-IFC, Revit Structure en SCIAengineering) Waar in de vorige experimenten gebruik is gemaakt van Robot Structural Analysis maakt het 5e experiment gebruik van SCIA Engineering. Het experiment doorloopt dezelfde stappen als experiment 1 waarbij wordt getracht om, op basis van het bouwkundig 3D informatiebronmodel C04-1-IFC een constructieanalyse te maken. Doordat experiment 5 een herhaling is van experiment 3 wordt hetzelfde principeschema gehanteerd. Het stroomschema is principieel niet gewijzigd maar op de plaats waar eerder Robot Structural enginering werd gebruikt wordt nu de rekenapplicatie SCIA-engineer gebruikt. Deze softwareapplicaties wordt gebruik door Witteveen+Bos. Door medewerkers van Witteveen+Bos in te schakelen bij de bewerkingen wordt er optimaal gebruik gemaakt van de softwareapplicaties, aanwezige kennis en ervaring. Deze aanpak geeft een wijziging in het organisatieschema (zie tabel 4). Navolgend wordt weer omschreven wat er tijdens het uitvoeren van de bewerkingen is geconstateerd, gevolgd door de conclusie en de geleerde lessen.
48
| CONSTRUCTIE | TABEL 4 ORGANISATIESCHEMA EXPERIMENT 5 Experiment 5
Model
C04-0-IFC
Datum Bewerking Importeren van het bouwkundig 3D-IBM Correctie van het constructief 3D informatiebronmodel Importeren van het constructief IFC-extract Construeren van een draadmodel
Rol
Constructeur
Modelleur Constructeur Constructeur
Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen
Constructeur
en dwarskrachten Maken en exporteren van een IFC-Model
Modelleur
Deelnemer Constructief modeleur/ constructeur Constructief modeleur/ constructeur Constructief modeleur/ constructeur Constructief modeleur/ constructeur Constructief modeleur/ constructeur Constructief modeleur/ constructeur
Waarnemer
Matte de Koning/Henk de Wilde
Beeldregistratie
Shurrel Dall
Applicatie
Product Geïmporteerd Bouwkundig
SCIA Engineer
3D informatiebronmodel SCIA-engineer
Revit/Allplan
Correct Constructief 3D informatiebronmodel
SCIA Engineer
Geïmporteerd IFC-Extract
SCIA Engineer
Draadmodel
SCIA Engineer
Analyse Rapport
SCIA Engineer
IFC-model
Videocamera
Beeld en geluidregistratie
Bewerking 1: Het Importeren van het IFC-extract (C04-0-IFC) •
Het model bevat veel BIM-objecten waardoor een filtering van de lagen wenselijk is. De filtering wordt uitgevoerd maar levert niet het gewenste resultaat. Het 3D informatiebronmodel blijft layers bevatten waar zowel constructie elementen als aankleding zoals auto’s in zijn opgenomen.
Bewerking 2: Corrigeren van het IFC-Model in Revit-Structure en Allplan •
Het IFC-extract wordt opnieuw geladen in Revit Structure en gefilterd door layers uit te zetten. Het IFC-extract wordt opnieuw geëxporteerd. Het proces verloopt vlot doordat de in de eerdere experimenten vastgestelde problemen wel optreden maar niet worden onderzocht.
Bewerking 3: Construeren van een draad-model/ 3D-rekenmodel •
Evenals bij Robot Structural Analysis is het opbouwen van een draadmodel in SCIA Engineer met de ingelezen BIM-objecten mogelijk maar te bewerkelijk. Een groot verschil met Robot Structural Analysis bestaat eruit dat de hartlijnen van de BIM-objecten doorlopen tot waar de hartlijnen van de BIM-objecten elkaar kruisen. Dit wijst op een betere vertaling van de BIM-objecten naar de schematische structuur die aan een constructieanalyse ten grondslag ligt.
Bewerking 4: Importeren van het 3D rekenmodel in SCIA-Engineering. •
Als gevolg van het niet verder uitvoeren van bewerking 3 is geen berekening mogelijk.
Bewerking 5: Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen en dwarskrachten. •
Als gevolg van het niet verder uitvoeren van bewerking 3 is geen berekening mogelijk.
Bewerking 6: Exporteren constructie analyse. •
Omdat er geen berekening is uitgevoerd kan er geen export plaats vinden.
Bewerking 7: Onttrekken van een IFC-extract uit het constructief 3D informatiebronmodel uit SCIA-engineering. •
Omdat er geen model is doorgerekend kan er geen nieuw IFC-extract worden onttrokken aan een nieuw 3D informatiebronmodel.
49
| CONSTRUCTIE | Een aantal lessen die geleerd zijn in dit experiment en dienen meegenomen te worden in vervolgexperimenten en uitgewerkt dienen te worden in het constructie protocol. De bevindingen bij de experimenten waar Robot Structural Analysis werd gebruikt en de experimenten waarbij SCIA Engineer werd gebruikt komen in hoofdlijnen overeen. SCIA lijkt bij he importeren van BIM-objecten iets beter te anticiperen op het vormen van constructieknopen.
4.8 Resultaten analyse-experiment 6 (C04-1-IFC, Revit Structure en SCIAengineering) Doordat experiment 6 een herhaling is van experiment 5 wordt hetzelfde principeschema gehanteerd. Het stroomschema is principieel niet gewijzigd en ook hier is gebruikt gemaakt van de rekenapplicatie SCIA-engineer. De aanpak is identiek waardoor het organisatieschema gelijk is, zie tabel 3. De variabele is het specifiek voor deze bewerking opgebouwde 3Dinformatiebronmodel C04-1-IFC. Navolgend wordt weer omschreven wat er tijdens het uitvoeren van de bewerkingen is geconstateerd, gevolgd door de conclusie en de geleerde lessen. Bewerking 1: Het Importeren van het IFC-extract (C04-1-IFC). •
Het laden van het IFC-extract verloopt vlot. Metaal wordt herkend doordat SCIA de juiste eigenschappen koppelt aan de BIM-objecten. Het gestorte beton is niet voorzien van een beton-klasse.
Bewerking 2: Corrigeren van het IFC-Model in Revit-Structure. •
Na correctie worden de fysische eigenschappen en benamingen van de betonvloeren geïmporteerd en aan de vloer toegekend. Heet dak wordt herkend als afwerkvloer maar is een verdiepingsvloer. Het stalen HEA-profiel wordt herkend.
Bewerking 3: Construeren van een draad-model/ 3D-rekenmodel. •
•
De hartlijnen van de BIM-objecten sluiten niet aan in SCIA Engineer en
Een klein aanvullend
worden aangepast. Bij export blijven de lijnen correct aanwezig. Bij een
experiment laat zien dat
knoop worden op de kruising de hartlijnen verbonden. Vervolgens worden
eenmaal in SCIA aangepaste
dezelfde BIM-objecten geladen in SCIA Engineer. Hierbij detecteert SCIA
hartlijnen bij een export naar
Engineer de verschillen van de doorlopende hartlijnen.
Allplan in tact blijven. Dit biedt
Bij het verbinden van de hartlijnen wordt getracht om met de functie “entiteiten verbinden” alle kruisende hartlijnen in de knopen ineens te
mogelijkheden om aanpassingen uit te voeren aan het 3Dinformatiebronmodel
verbinden. Dit is mogelijk maar bied een onbetrouwbare oplossing. Alle
waarbij de aanpassingen
knopen moeten alsnog worden gecontroleerd omdat de interpretatie van
gedaan in SCIA Engineer niet
SCIA-Engineer niet overeen hoeft te komen met de door de constructeur
verloren gaan.
gewenste schematisering. •
Een extra experiment laat zien dat het model, geëxporteerd vanuit Revit Structure (het C04-1-IFC was geëxporteerd vanuit Archicad) de hartlijnen van de kolommen correct importeert.
Bewerking 4: Importeren van het 3D rekenmodel in SCIA-Engineering. •
Bij import van het IFC-extract blijkt SCIA Engineer wijzigingen te herkennen ten opzichte van eerdere exemplaren van hetzelfde BIM-object. Dit zou voordelen kunnen geven als dit niet een hele administratie met zich mee zou brengen. Het voordeel van gedeeltelijke import sq verversing zou een kortere laadtijd zijn en zou een gedeeltelijke wijziging mogelijk maken.
•
Ook in SCIA Engineer worden default waarden toegekend aan de betonkwaliteit.
Bewerking 5: Constructieanalyse door het berekenen van de momentlijnen en dwarskrachten. •
Als gevolg van het niet verder uitvoeren van bewerking 3 is geen berekening mogelijk.
Bewerking 6: Exporteren constructie analyse. •
Omdat er geen berekening is uitgevoerd kan er geen export plaats vinden.
50
| CONSTRUCTIE | Bewerking 7: Onttrekken van een IFC-extract uit het constructief 3D informatiebronmodel uit SCIA-engineering. •
Omdat er geen model is doorgerekend kan er geen nieuw IFC-extract worden onttrokken aan een nieuw 3D informatiebronmodel.
De experimenten laten zien dat het analyseren en berekenen van draagconstructies waarbij gebruik wordt gemaakt van een IFC-extract van een bouwkundig 3D informatiebronmodel mogelijk is maar zeer inefficiënt verloopt. De toepassing van SCIA Engineer geeft ten opzichte van Robot Structural Anlysis een belangrijk verschil. Dit is gelegen in de het feit dat SCIA Engineer wijzigingen herkend bij eerder geïmporteerde BIM-objecten. Ondanks kleine verschillen geeft geen van beide softwareapplicaties een bevredigende oplossing. Dit zijn lessen die meegenomen worden in vervolgexperimenten en die nader uitgewerkt dienen te worden voor een constructie protocol.
4.9 Het draadmodel: basale verschillen in modelleren Uit de eerste reeks experimenten kan worden geconcludeerd dat het gebruik van een IFC-extract uit een bouwkundig 3D informatiebronmodel niet leidt tot een efficiënt proces voor het berekenen van constructievarianten. De oorzaak hiervan moet worden gezocht in het verschil tussen de opbouw van een 3D informatiebronmodel van de bouwkundige en de manier van modelleren van de constructeur. Het 3D-informatiebrondmodel van de bouwkundige vindt haar basis in het beschrijven van geometrische informatie. Dit sluit niet aan bij het draadmodel. Het draadmodel is een typisch gereedschap van de constructeur voor het ontwerpen van een constructie Het draadmodel is de schematische beschrijving van het gebouwontwerp dat ten grondslag ligt aan de constructieberekening. Het zijn basale verschillen in modelleren. Overbrugging van de verschillen lijkt mogelijk. Een draadmodel maakt gebruik van draden die constructieve bouwelementen vertegenwoordigen. In het bouwinformatiemodel zijn het de BIM-objecten die de bouwelementen vertegenwoordigen. De relatie tussen een draad en een BIM-object kan worden gevonden in de hartlijn van het BIMobject. De analyse-experimenten laten zien dat de plaats van de BIM-objecten in het 3D-infromatiebronmodel en daarmee de plaats van de hartlijnen uit het bouwkundig 3D informatiebronmodel niet overeenkomen met de voor de constructieanalyse gewenste plaats. Ook de plaats van de hartlijn in een BIM-object is niet altijd de plaats waar de constructeur deze zou plaatsen. Hierdoor bleken veel hartlijnen van balken en kolommen in de knooppunten niet aan te sluiten. Dit staat een efficiënt gebruik van het bouwkundig 3D informatiebronmodel voor het berekenen van een constructievariant in de weg. Met de softwareapplicaties blijkt het niet mogelijk om de twee verschillende uitgangspunten met elkaar te verenigen. Het volgende ontwerpexperimenten is er mede op gericht om een oplossing te vinden voor dit probleem. Tot slot kan er na deze reeks van ontwerpexperimenten iets worden opgemerkt over de rollen die de disciplines vervullen in het ontwerpproces. Het vastleggen van de constructie door de bouwkundig modelleur zou in bij voorkeur het resultaat moeten zijn van een variantenstudie van de constructeur. In deze casus heeft die variantenstudie op ouderwets papier plaatsgevonden en is deze per fax en e-mail gecommuniceerd. In dit klassieke type 2D informatie uitwisseling, dreigt de verantwoordelijkheid van de constructie eigenlijk te verschuiven naar de bouwkundig modelleur die daadwerkelijk modelleert (in 3D met 2D informatie). Het is het type praktische keuze die in veel gevallen in de praktijk uit kostenoverwegingen wordt gemaakt: een constructeur wordt zo beperkt mogelijk ingeschakeld om advieskosten te besparen. Om het bouwinformatiemodel werkelijk een functie te geven voor de rol van de constructeur in het ontwerpproces, met een variantenstudie op grond van informatie uitwisseling uit het bouwinformatiemodel, moet de verantwoordelijkheid op de juiste positie in het ontwerpproces worden gelegd. Dit zal het benutten van het bouwkundig 3D informatiebronmodel in de structuurfase zijn. Het volgende experiment en de bewerkingen die daarin worden beproefd, zijn daarom gebaseerd op het structuurontwerp van de architect.
51
| CONSTRUCTIE |
5 Constructievarianten in de structuurontwerp fase Uit de voorgaande analyse-experimenten is gebleken dat het bouwkundig 3D-informatiemodel ongeschikt is voor het efficiënt genereren van informatie voor een constructieanalyse. Ook is de voorontwerpfase waarin dit model tot stand komt minder geschikt voor het maken van een variantenstudie en ligt de verantwoordelijkheid hiervan niet bij de bouwkundig modelleur maar bij de constructeur. Deze overwegingen hebben ertoe geleid dat voor de ontwerpexperimenten de context is verschoven naar de fase van het structuurontwerp. Het is de ambitie om het constructief 3D informatiebronmodel in te zetten voor het ontwerpen van constructievarianten. De basis voor dit constructief 3D-informatiemodel wordt gevormd door het bouwkundig- en installatie 3D informatiebronmodel. De informatie uitwisseling op basis van deze modellen moet worden gebruikt voor de communicatie in het ontwerpproces tussen architect, installateur en constructeur. De ontwerpexperimenten voor constructievarianten in dit hoofdstuk laten zien dat er mogelijkheden zijn om het bouwinformatiemodel toe te passen voor het ontwerpen van constructievarianten en dat het onttrekken van informatie door de gebruiker kan leiden tot een beter gebruik van bouwinformatiemodel.
5.1 Constructief modelleren in de fase “structuurontwerp” Het ontwerpen van constructievarianten is een taak van de constructeur. In de traditionele fasering van het ontwerpproces is het de (hoofd)constructeur die in de fase structuurontwerp het bouwkundig ontwerp Interpreteert, het constructief concept schetst en (op onderdelen) een ontwerpberekening maakt. De constructief tekenaar/modelleur wordt ingeschakeld in de voorontwerpfase. De analyse-experimenten hebben uitgewezen dat het gebruik van een bouwkundig 3D informatiebronmodel belangrijke verschillen vertoond met het draadmodel. Om te komen tot een efficiënt ontwerpproces dat gebruik maakt van het bouwinformatiemodel wordt verondersteld dat een constructief 3D informatiebronmodel, gemodelleerd door de constructief modelleur, betere resultaten geeft bij het bereken van de constructie. Dit betekent dat de constructief modelleur eerder in het ontwerpproces moet worden ingeschakeld. De constructief modelleur baseert zijn model dan op de schets van de (hoofd)constructeur. Het laatste ontwerpexperiment volgt een andere benadering en wil antwoord geven op de vraag of het gebruik van een bouwinformatiemodel tijdens het gehele ontwerpproces, ook in de schetsfase van de (hoofd)constructeur, voordelen biedt. Hiervoor is het nodig dat, hoewel de constructeur ontwerpt in draadmodellen, hij hiervoor een 3D informatiebronmodel gebruikt. Dat bij de ontwerpberekeningen gebruik kan worden gemaakt van het 3D informatiebronmodel en dat het door de (hoofd)constructeur gebouwde 3D informatiebronmodel als basis kan dienen voor het constructief 3Dinformatiebronmodel. Voor de (hoofd)constructeur kan starten met een constructief 3D informatiebronmodel zal hij basisgegevens nodig hebben. De basisgegevens worden de (hoofd)constructeur aangereikt met het bouwkundig en installatie 3D informatiebronmodel. Bij deze ontwerpexperimenten voor de constructie worden twee 3D informatiebronmodellen als uitgangspunt genomen. Het bouwkundig 3D-informatiemodel uit de structuurfase afgeleid van het 3D informatiebronmodel van De Haan EC voor het kantoor van MUBO Metaal. Een Installatietechnisch 3D informatiebronmodel zoals deze voor had kunnen komen in de fase “definitiefontwerp” bij het ontwerpproces van De Haan EC en in dit geval ook ontworpen door de projectpartner NIAG BV. Hiervan is op onderdelen gebruik gemaakt bij het ontwerpexperiment. Het bouwkundige en het installatie 3D informatiebronmodel moet dus de basis vormen voor het constructief 3D informatiebronmodel.
52
| CONSTRUCTIE | Het bouwkundig 3D-informatiemodel is opgebouwd door een bouwkunde student van Windesheim. Omdat er over de toepassing van 3D informatiebronmodellen in voorontwerpfase weinig kennis beschikbaar is, is er voor deze fase een studie verricht naar de minimale informatie benodigd in deze ontwerpfase. De bepaling van de per ontwerpfase benodigde informatie berust op bestaande 2D tekenconventies. Deze zouden niet toereikend kunnen zijn wanneer gebouwinformatiemodellen als communicatiemiddel ingezet moet worden. Als aanvulling op de bestaande tekenconventies zijn er verschillende handreikingen uitgebracht, waaronder de RVB BIM-norm (RVB BIM Norm, 2013) Om de uitgangspunten en de betrouwbaarheid van het ingezette bouwkundige bouwinformatiemodel reproduceerbaar te maken is het 3D informatiebronmodel op basis van de volgende handreikingen en normen gemodelleerd: RVB BIM norm - Eisen voor de informatie-uitwisseling van bouwinformatiemodellen. BIM-protocol 2 - Eisen voor het modeleren van een bouwinformatiemodel. NL SFB codering - Codering voor elementen. NEN 2574 - Eisen voor aanwezige objecten in een project. RRB 130 - Aanvulling op de NEN 2574 met extra wenselijke objecten in een project. Praktisch gezien zijn er voor het modelleren twee checklijsten gemaakt (VO en SO-niveau). Deze checklijsten zijn gebruikt om de benodigde objecten te bepalen voor het bouwkundig 3D informatiebronmodel. De checklists zijn opgenomen in bijlage IV. Het bouwkundig 3D-informatiemodel bevat een beperkt aantal BIM-objecten. De ruimten worden vertegenwoordigd door spaces, ruimte beschrijvende BIM-objecten zonder materiaaldikte voor de ruimte begrenzing (zie figuur 23). Verder bevat het 3D informatiebronmodel vloer-objecten en wandobjecten voor de gebouwbegrenzing. Figuur 24 geeft een impressie van het bouwkundig 3D informatiebronmodel zoals deze in de modus “diffuus” zichtbaar is binnen Tekla BIMsight. FIGUUR 23 DE RUIMTE OBJECTEN IN HET BOUWKUNDIG 3D INFORMATIEBRONMODEL.
Duidelijk te onderscheiden zijn de entree(oranje), de kantoorruimte (blauw) en de bijeenkomstruimten (groen).
53
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 24 HET BOUWKUNDIG 3D INFORMATIEBRONMODEL C04-2-IFC VISUEEL GEMAAKT IN TEKLA BIMSIGHT IN DE MODUS DIFFUUS.
Binnen in het 3D informatiebronmodel zijn de spaces zijn in diverse kleuren onderscheiden.
Om tot een kwalitatief goed 3D informatiebronmodel te komen is het model met Solibri gecheckt aan de RVB BIM-norm. Hiervoor is de regelset voor Solibri gebruikt. Bij het bespreken van de regelset bleek deze relatief onbekend bij de projectpartners. Geen van de partners had ervaring in het checken van 3D informatiebronmodellen aan deze regelset. Het Installatie 3D informatiebronmodel bestaat uit een groot aantal BIM-objecten. Daar waar de studie naar informatiebehoefte voor het bouwkundig 3D informatiebronmodel duidelijkheid bood voor de informatiebehoefte in de structuurfase is het installatie 3D informatiebronmodel zonder een dergelijke studie tot stand gekomen. De onduidelijkheid over de inhoud van een installatie 3D informatiebronmodel heeft ertoe geleid dat het installatie 3D informatiebronmodel een groot aantal BIM-objecten bevat, vergelijkbaar met de fase “definitiefontwerp” (zie figuur 25). Tijdens de ontwerpexperimenten zal maar van een beperkt aantal BIM-objecten gebruik worden gemaakt. FIGUUR 25 HET INSTALLATIE 3D INFORMATIEBRONMODEL MET EEN GROOT AANTAL BIM-OBJECTEN, VERGELIJKBAAR MET DE FASE "DEFINITIEFONTWERP".
Voor het ontwerpexperiment zal maar van een beperkt aantal BIM-objecten gebruik worden gemaakt.
54
| CONSTRUCTIE | De hiervoor beschreven 3D informatiebronmodellen vormen de basis waarop de constructeur zijn variantenstudie in de vorm van ontwerpexperimenten gaat verrichten. De afstemming tussen de architect, installateur, constructeur en constructief modelleur zal plaats vinden op basis van het bouwinformatiemodel. Het bouwinformatiemodel ondersteund in het ontwerpexperiment de hele studie naar constructie-varianten. Het gevolg hiervan is dat voor alle ontwerpbeslissingen communicatie op basis van BIM-objecten mogelijk moet zijn. Het ontwerpexperiment wil kennis opbouwen over het gebruik van diverse middelen voor het communiceren over en op basis van 3D informatiebronmodellen. Tijdens de ontwerpexperimenten zal daarom worde gewerkt met BIM Collaboration BCF Manager. Deze softwareapplicaties maken het mogelijk om op basis van en over BIM-objecten te communiceren en deze communicatie te archiveren.
5.2 Resultaten ontwerpexperiment 7 Het ontwerpexperiment voor het maken en beoordelen van constructievarianten omvat een aantal processtappen om van de bouwkundige- en installatie 3D informatiebronmodellen te komen tot een advies voor de beste constructievariant en de uitwisseling van deze variant met de opdrachtgever en de andere ontwerpende disciplines. Daarvoor is gebruik gemaakt van het model dat in het onderzoek is gecodeerd als C04-2-IFC en er is gewerkt met Tekla Structures en Robot Structural Analysis. De processtappen worden uitgedrukt in bewerkingen en bestaan deels uit het samenstellen van het kader voor de constructeur, het ontwerpen en dimensioneren van de constructievarianten en het beoordelen van de constructievarianten. (Zie tabel 5). TABEL 5 ORGANISATIE VAN EXPERIMENT 7, Experiment 7
Model
C04-2-IFC
Datum Bewerking Architectonische randvoorwaarden Installatietechnische Randvoorwaarden
Rol
Deelnemer
Applicatie
Product
Architect
Arjan de Haan
Excel
Bestand
Installatie adviseur
Arthur van Wijk
Adomi-ASD
3D-IBM
Peter Bourgonje
Excel
Bestand
Andre Withaar
Relatics
Bestand
Constructieve randvoorwaarden en
Constructeur
belastingen Ontwerp constructievariant Modelleren Constructievariant Bepaling Stabiliteit en Dimensionering
Hoofdconstructeur
Peter Bourgonje
Constructief Modelleur
Jeroen Faber
Hoofdconstructeur
Peter Bourgonje
Toets bouwkundig 3D-IBM Beschrijving
Waarnemer
Beeldregistratie
Cameraman
Geen handmatig rekenregels Tekla Structures
3D-IMB
Robot Structural
Handmatige
analysis
aantekening
Arjan de Haan/ Mert Cem Erdal
Solibri
Andre Withaar
Relatics Excel
Mert-Cem Erdal
Pdf-notitie
Pdf-notitie Excellijst Dvd
Een ontwerpexperiment waarbij een groot aantal bewerkingen is uitgevoerd om te komen tot een afweging van constructievarianten gebruik makend van het bouwinformatiemodel.
55
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 26 SCHEMATISCHE WEERGAVE VAN HET ONTWERPPROCES
Deze wordt uitgevoerd bij het ontwerpexperiment constructievarianten. Hierin zijn de disciplines, rollen, softwaresoorten en de belangrijkste producten en resultaten in hun onderlinge relatie weergegeven.
Het kader voor de constructeur wordt geschapen door de architectonische randvoorwaarden van De Haan EC en het bouwkundig en installatie 3D informatiebronmodel. De architectonische voorwaarden zijn beperkt tot een kolomvrije ruimte voor vrije indeling met de mogelijkheid om een rij midden-kolommen te plaatsen. De constructie moet zo uniform mogelijk zijn en ter plaatse van de lift mogen dichte dragende wanden worden geplaatst. De dunst mogelijke vloeroplossing, inclusief draagbalken is gekozen als doorslaggevend criterium voor de beste oplossing. Nar verwachting leidt dit tot het zoeken naar de meest innovatieve oplossing. Het ontwerpen en dimensioneren van de constructievarianten bestaat uit het bepalen van de constructieve randvoorwaarden en belastingen, het ontwerpen van de constructievarianten, het modelleren van de constructievarianten en het bepalen van de stabiliteit en dimensionering van de constructievarianten. Tot slot zijn de constructievarianten getoetst aan de gestelde kaders en is er een vergelijk gemaakt met een traditioneel handmatig proces dat parallel aan het ontwerpexperiment is uitgevoerd. Bevindingen en lessen die geleerd zijn in dit experiment worden net als bij de vorige experimenten beschrevenen aan de hand van de uitgevoerde bewerkingen (zie ook figuur 26). Bewerking 1: Overdragen van de architectonische uitgangspunten. •
Bij aanvang van het experiment is door het kernteam constructie vastgesteld dat het ontwerp-experiment tot doel heeft om een zo optimaal mogelijke constructie te ontwerpen en daarvoor twee constructievarianten te maken. Dit uitgangspunt bleek onvoldoende kader te scheppen voor de constructeur die gewend is aan sturing op architectonische principes. Dit is een opmerkelijk feit omdat bij ontwerpopdrachten waar de constructie leidend zou kunnen zijn, zoals bij een parkeergarage of industrieel complex een benadering vanuit het constructief ontwerp grootte voordelen kan hebben. In de huidige praktijk volgt de constructeur meestal de architect en is dienstbaar aan het architectonisch ontwerp. Als het ontwerpproces zou worden gestuurd op bewerkingen die maatgevend zijn voor de gewenste gebouwprestatie dan is het noodzakelijk dat de constructeur de invulling van zijn rol daarop aanpast.
•
Bij het vaststellen van de randvoorwaarden bleek het voor de ontwerpende partij niet eenvoudig om het kostenaspect als toetsingscriterium voor het ontwerp los te laten. Als belangrijkste ontwerpcriterium is gekozen voor de dunst mogelijke vloer. Dit gaf voldoende kader voor de constructief ontwerpers.
•
Bij het ontwerpen van de constructievarianten heeft de constructeur gebruik gemaakt van het bouwkundig 3D informatiebronmodel als randvoorwaarde voor de constructievarianten. Bij het bouwen van het bouwkundig 3D informatiebronmodel is gebruik gemaakt van de checklist informatiebehoefte structuurontwerp uit bijlage VI. Hierbij is gebleken dat een 3D informatiebronmodel voor het maken van constructievarianten minimaal moet bestaan uit de vloerobjecten en ruimtelijke objecten die het ruimtelijk- en functioneel programma van eisen vertegenwoordigen. Hiermee is de gebouwvorm en zijn de constructievloeren die de functies dragen gedefinieerd. Feitelijk is het Structuurontwerp een schematisch model dat is vormgegeven met een 3D informatiebronmodel. De enige materialisering bestaat uit het de toegevoegde vloerdikte. Mogelijk kan hier worden volstaan met een space voor constructie en installatie. Dit sluit ook beter aan bij de ontwerppraktijk waarin de constructeur samen met de installateur samen de horizontale ruimte tussen de gebruiksruimten benutten en ontwerpen.
56
| CONSTRUCTIE | •
Het bouwkundig 3D informatiebronmodel is opgebouwd in Archicad 18. Bij uitwisseling wordt het IFC-extract van het bouwkundig 3D informatiebronmodel goed weergegeven in Solibri. In Tekla Structure BIMsight worden de spaces ter plaatse van de gevels niet afgeschuind. Dit leidt bij de constructeur, die Tekla BIMsight gebruikt om inzicht in het ontwerp te krijgen tot een verkeerd beeld. Het model blijkt hier ontoereikend.
•
Het bouwkundig 3D-inofmratiebronmodel voldoet aan de RVB BIM-norm. Na een aantal aanpassingen en toetsingen, uitgevoerd in Solibri met de daarvoor beschikbare regelset bleek dat het 3D informatiebronmodel te voldoen aan de RVB BIM-norm.
•
De RVB BIM-norm geeft enige zekerheid voor de kwaliteit van 3D informatiebronmodellen en de daaruit volgende mogelijkheid om informatie effectief uit te wisselen.
•
De regelset voor het toetsen van 3D informatiebronmodellen aan de RVB-BIM-norm is nog relatief onbekend bij de projectpartners. Er is dan ook geen ervaring in het toetsen van de 3D informatiebronmodellen.
•
Het toetsen van een 3D informatiebronmodel aan de RVB BIM-norm is met de regelset eenvoudig uit te voeren omdat alleen de Spaces gecontroleerd hoeven te worden. De regelset is ontworpen voor de fase “definitief” ontwerp. De fase “structuurontwerp” bevat alleen de relevante ruimte objecten en is daarmee eenvoudig te checken (zie figuur 27). FIGUUR 27 EEN CLASH CONTROL UITGEVOERD OP HET BOUWKUNDIG 3D INFORMATIEBRONMODEL C04-2-.
IFC. Het model is getoetst aan de regelset voor de RVB BIM-norm. Het rapport laat zien dat de ruimte niet grenst aan de benodigde objecten. Het heeft wel de benodigde NLsfb code
57
| CONSTRUCTIE | Bewerking 2: Installatietechnische uitgangspunten. •
Het Installatie 3Dinformatiebronmodel kan beperkt blijven tot enkele BIM-objecten die het globaal leidingverloop en de grote objecten representeren waarbij de grote objecten idealiter worden voorzien van een IFC-property “massa”. Bij het bepalen van de installatietechnische uitgangspunten is ook gebruik gemaakt van een 3D informatiebronmodel. Hierbij is de intentie om een structuurontwerp te maken, ondanks de juiste instructie vertaalt naar een meer definitief ontwerp. Hiervoor kunnen enkele oorzaken worden aangewezen. Het is voor de installateur ongebruikelijk om in de structuurfase te werken met een 3D informatiebronmodel. Hierdoor is onbekend welke BIM-objecten daar nodig zijn om de tot dan toe bekende informatie in het 3D informatiebronmodel op te nemen. Naast de onbekendheid van de inzet van een 3D informatiebronmodel is ook het karakter van het 3D informatiebronmodel een verstorende factor. In de structuurfase treedt de installateur op als installatieontwerper van het installatiesysteem. Net als de constructeur is de installateur gewend op systemen te ontwerpen op basis van principeschema’s. Daar waar het bouwkundig geschematiseerde gebouw prima kan worden weergegeven door een 3D-informatiemodel en deze meerwaarde biedt, treed bij een geschematiseerd installatie 3D informatiebronmodel de verstorende factor van de ruimtelijkheid van een 3D informatiebronmodel op. Waar het in deze fase voor het ontwerpexperiment voldoende was om een BIM-object voor de luchtbehandelingskast en het principe verloop van de luchtkanalen te modelleren, is gebruik gemaakt van materiaal beschrijvende BIM-objecten. Het vergt veel energie om dit model te bouwen en aan te passen. Dit is nadelig in een ontwerpproces waar daar middel van ontwerploupe naar een gebouwoptimalisatie wordt gestreefd. Een schematisch 3D informatiebronmodel waarbij het gewicht en afmeting van de luchtbehandelingskast en het kanaalverloop met de maximale dikte van het luchtkanaal is opgenomen leidt tot een voor deze fase werkbare en effectieve oplossing. Een duidelijk functioneel programma van eisen had bij kunnen dragen om de onduidelijkheid bij de installateur op te lossen. Op basis daarvan was een inschatting van het volume voor luchtbehandeling en de bijbehorende kasten mogelijk geweest.
Bewerking 3: Constructieve randvoorwaarden en belastingen. •
De toepassing van een bouwkundig en Installatietechnisch 3D informatiebronmodel in de structuurfase, voor het bepalen van het belastingschema heeft meerwaarde voor de constructeur maar kent ook haar beperkingen. Het bouwkundig 3D informatiebronmodel bevat spaces waarin de ruimtefunctie en de gebouwfunctie volgens het bouwbesluit en de RVB BIM-norm zijn gedefinieerd. Ook het gebruik van de ruimte kan worden vastgelegd maar bleek op basis van de in Archicad gebruikte zone-tool moeilijk overdraagbaar en is uiteindelijk af te lezen uit den naam van de ruimte. Daar waar het C04-0-IFC-model moeilijk handelbaar bleek en schijnbaar irrelevante informatie leek te bevatten doordat het ook meubilair bevatte, blijkt nu toch waarde te hebben. Het meubilair blijkt voor de constructeur een goede indicator te zijn voor het ruimtegebruik. In deze fase is het meubilair waarschijnlijk niet beschikbaar in het bouwkundig 3D informatiebronmodel. Mocht dit wel het gevalzijn dan is het aan te bevelen om dit in een aparte layer mee te sturen naar de constructeur. FIGUUR 28 SCHEMA GEBRUIKSFUNCTIE 1E VERDIEPING, ONTTROKKEN AAN HET BOUWKUNDIG 3D INFORMATIEBRONMODEL
58
| CONSTRUCTIE | Resumerend kan worden gesteld dat, op basis van het bouwkundig 3D informatiebronmodel de constructeur een ruimtelijst samen kan stellen met de gebruiksfuncties en de gebouwfuncties (zie figuur 28). Gecombineerd met het indicatief ruimtegebruik dat met het 3D informatiebronmodel kan worden overgedragen biedt het de constructeur voordelen om gebruik te maken van een bouwinformatiemodel (zie figuur 29). Het belastingschema voor het berekenen van de sterkte van de constructievarianten is het misschien mogelijk om het belastingschema aan het constructief 3D informatiebronmodel te koppelen. In de ontwerpexperimenten is dit niet getest. FIGUUR 29 RUIMTEFUNCTIES IN HET BOUWKUNDIG IFC-EXTRACT.
•
Koppeling van belastingen zal dan ook niet plaats moeten vinden op basis van ruimten benaming of functie maar op basis van functiegebieden. Bij het samenstellen van het belastingschema door de constructeur is een onvoorzien probleem geconstateerd. Op voorhand was aangenomen dat een correcte overdracht van de ruimtenamen en ruimtefuncties zou leiden tot een correct belastingschema. In tegenstelling tot de verwachting is het belastingschema niet afhankelijk van de individuele ruimtefuncties en het ruimte gebruik maar van de hoogste belasting per functiegebied. Zo is voor de bijeen-komstenruimte 1.01, op basis van haar meubilaire bezetting de belasting gelijkgeschakeld met de die van de kantoorruimte 1.03. Koppeling van belastingen zal dan ook niet moeten plaats vinden op basis van ruimten maar op basis van functiegebieden.
Bewerking 4: Ontwerp constructievarianten. Om inzicht op te doen welke rol het bouwinformatiemodel kan spelen bij het ontwerpen van constructievarianten zijn tijdens het ontwerpexperiment 3 constructievarianten ontworpen. De constructie varianten hebben respectievelijk een dwars-overspanning, een langspanning en een vierzijdige overspanning als plaat met ponskoppen (Zie figuur 30, 31 en 32). Voordat de varianten worden ontworpen wordt SketchUp getest als goedkoopalternatief voor specialistische modelleerapplicaties zoals Tekla Structure. FIGUUR 30 SCHETSMATIG CONSTRUCTIEF 3D INFORMATIEBRONMODEL, DWARSOVERSPANNING.
59
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 31 SCHETSMATIG CONSTRUCTIEF 3D INFORMATIEBRONMODEL, LANG OVERSPANNING
. FIGUUR 32 SCHETSMATIG CONSTRUCTIEF 3D INFORMATIEBRONMODEL, VIERZIJDIGE OVERSPANNING.
•
Toepassing van Sketch-up Pro voor de (hoofd)constructeur voor het samenstellen van een 3D informatiebronmodel past niet binnen het ontwerpproces van het constructiebureau. In de basis valt modelleren voor de meeste constructeurs niet onder het takenpakket. Hoewel de constructeur betrokken bij de eerste experimenten over uitstekende modelleer vaardigheden beschikte wordt er tijdens het ontwerpexperiment vanuit gegaan dat de doorsnee constructeur dit niet heeft. Analoog aan de architect, die feitelijk in de zin van een bouwinformatiemodel ook geen modelleur is, is er geëxperimenteerd met de softwareapplicatie Sketch-up. Een 3D modelleerpakket met een korte leercurve, uitstekend om snel eenvoudige modellen mee te bouwen en het beschikt over de mogelijkheid om op basis van het IFC-formaat informatie uit te wisselen. Uit het experiment werd duidelijk dat de opbouw van het 3D informatiebronmodel mogelijk was (zie figuur 33). FIGUUR 33 CONSTRUCTIEF 3D INFORMATIEBRONMODEL GEMODELLEERD IN SKETCH-UP PRO
Op basis van het IFC-extract van het bouwkundig 3D informatiebronmodel bestaand uit kolommen, liggers en een vloer.
60
| CONSTRUCTIE | Het bouwkundig IFC-extract van het bouwkundig 3D informatiebronmodel kan worden geladen. Nadelig hierbij is het ontbreken de ruimtefuncties en namen in de spaces. Ook het aantal IFC-properties is zeer beperkt. Vervolgens kost het modelleren van bijvoorbeeld kolommen veel tijd. De import van het IFC-extract uit SketchUp in Tekla Structure gaf voldoende aanleiding om niet verder te experimenten met SketchUp. Geen van de BIM-objecten kan worden vervangen door BIM-objecten uit de Tekla Structure bibliotheek. De Objecten kunnen wel worden geconverteerd naar “items” maar deze zijn niet geschikt om te bewerken. Het SketchUp IFC-extract kan wel effectief worden gebruikt als onderlegger in Tekla Structure maar dit geeft veel informatieverlies. Het ontwerpexperiment laat zien dat SketchUp-Pro, een goedkoop alternatief voor bijvoorbeeld Tekla Structure, constructieve schetsmatige 3D informatiebronmodellen te maken niet efficiënt is. •
Door informatieverlies en het niet gedeeltelijk door kunnen rekenen van een 3D informatiebronmodel is Robot Structural Analysis geen geschikte ontwerptool voor de (hoofd-constructeur)constructeur (zie figuur 34). Bij de import van het bouwkundig IFC-extract gaan BIM-objecten verloren die essentieel zijn voor het interpreteren van het bouwkundige ontwerp. Bij een import met het type “shell” is er geen IFC-referentiemodel mogelijk maar converteert Robot Structural Analysis het IFC-extract naar eigen BIM-objecten en verliest daarbij informatie. FIGUUR 34 HET BOUWKUNDIG 3D INFORMATIEBRONMODEL GEÏMPORTEERD IN ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS
Laat veel informatieverlies zien. Robot Structural Analysis is o.a. hierdoor minder geschikt voor het gebruik als modelleer software voor de constructeur.
•
SCIA ESA Engineer als modelleer applicatie voor schetsmatige 3D informatiebronmodellen, te gebruiken door een constructeur is eveneens niet toereikend. Dit experiment, uitgevoerd bij Grontmij Zwolle geeft geen aanleiding om verder te experimenteren met deze applicatie.
•
Als alternatief voor de dure modelleerapplicatie Tekla Structure gaat de voorkeur uit naar de goedkopere versie, Tekla Structure light. Hiermee is de communicatie tussen constructeur en modelleur gewaarborgd en kan zonder informatieverlies worden gecommuniceerd.
61
| CONSTRUCTIE | •
Door de constructeur een schetsmatig 3D informatiebronmodellen te laten bouwen met standaard BIM-objecten blijft modelleren voor een constructeur doelmatig. Het schetsmatig samenstellen van een 3D informatiebronmodel door een constructeur is doelmatig omdat het in redelijke mate het traditionele ontwerpproces imiteert en tegelijk de voordelen van het bouwinformatiemodel benut (zie figuur 35). De constructief modelleur kan het schetsmodel opwaarderen naar een volwaardig 3D informatiebronmodel waarmee gerekend kan worden. Ook kan het opgewaardeerde constructief 3D informatiebronmodel worden gebruikt voor interne communicatie tussen constructeur en modelleur als ook voor de externe communicatie met de bouwkundig modelleur, architect, installateur en opdrachtgever. Hierbij moet worden opgemerkt dat in de fase “structuurontwerp” er geen volledige constructie gemodelleerd dient te worden. Principes en velden waarvoor het principe “geldt” zouden moeten volstaan. FIGUUR 35 EEN SNEL OPGEBOUWD SCHETSMATIG CONSTRUCTIEF 3D INFORMATIEBRONMODEL.
Gemodelleerd in Tekla Structure met kolommen en vloeren. Door de onnauwkeurigheid van modelleren kan het niet worden gebruikt voor een constructieanalyse
•
Het gebruik van een IFC- extract van een bouwkundig 3D informatiebronmodel als basis voor het ontwerpen van constructievarianten geeft de constructeur een voorsprong in inzicht. Bij het bouwen van een schetsmatig constructief 3D informatiebronmodel op basis van een dit IFC-extract heeft de constructeur meer inzicht in de opbouw van het bouwkundig ontwerp waardoor hij in staat is om betere afwegingen te maken die leiden tot betere constructievarianten. Met name bij de schuine gevels gaf het werken met een 3D informatiebronmodel beter inzicht dan bij de handmatig opgezette schetsvariant.
•
Voor deze communicatie zijn programma’s zoals Solibri, Tekla Structure BIMsight, BIM Collaboration, BCF Manager van waarde. Met deze programma’s kan de constructeur zijn commentaar meegeven aan het model dat de modelleur heeft getekend. In dit deelonderzoek is de inzet van Tekla Structure BIMsight zeer nuttig gebleken. De inzet van BCF Manager en BIM Collaboration is hierbij niet onderzocht. Vanuit andere deelstudies blijkt het communiceren op basis van de BIM-objecten uit een 3D informatiebronmodel zeer waardevol te zijn voor de betrouwbaarheid van het ontwerpproces. Het biedt extra middelen om controle uit te oefenen op wijzigingen van BIM-objecten en de noodzakelijke vervolgacties van andere disciplines. Naast de communicatie tussen constructeur en modelleur kunnen ook de architect, installateur en opdrachtgever de voordelen van het werken met een bouwinformatiemodel hiermee vergroten.
62
| CONSTRUCTIE | Na alle ontwerpexperimenten kan worden geconcludeerd dat het bouwen van een schetsmatig 3Dinformatiemodel door de constructeur het meeste rendement heeft als het in dezelfde softwareapplicatie wordt gebouwd als die van de constructief modelleur. Hierbij kan een “uitgeklede” versie de licentiekosten binnen aanvaardbare grenzen houden. In de verdere ontwerpexperimenten zal gebruik worden gemaakt van Tekla Structure. Het 3D informatiebronmodel moet schetsmatig van aard zijn om het creatieve proces van de constructeur niet te belemmeren. Tijdens de experimenten werd dit betiteld als stramienen leggen en kolommen prikken. De kolommen vervangen hierbij de draden uit een draadmodel. Bewerking 5: Modelleren constructieve varianten. Voor het modelleren van de constructievarianten wordt het schetsmatig constructief 3D informatiebronmodel van de constructeur deels uitgewerkt in een constructief 3D-informatiebronmdoel. Het verschil bestaat erin dat de hartlijnen uit het schetsmatige 3D informatiebronmodel in het 3D-informtiebronmodel in de knooppunten kruisen waardoor een ontwerpberekening met bijvoorbeeld Robot Structural Analysis mogelijk wordt. •
Het uitwerken van het constructief schets 3D informatiebronmodel blijkt alsnog redelijk bewerkelijk te zijn en kansrijk bij constructief complexere projecten. Het aanpassen van de kolommen, balken en vloeren zodat de hartlijnen kruisen in de knooppunten vergt de nodige arbeid, dit moet in beperkte mate worden gedaan. Het automatisch door Robot Structural Analysis laten sluiten van de hartlijnen in de knooppunten geeft fouten (zie figuur 36). Voor 2-zijdige opleggingen in de langs- en dwarsvariant is toepassing van Robot Structural Analysis een mogelijkheid. Voor de 4-zijdige oplegging is het noodzakelijk. FIGUUR 36 AUTOCORRECTIE VAN DE KNOOPPUNTEN IN ROBOT STRUCTURAL
Analysis levert niet het gewenste resultaat. Een aantal knopen blijft onopgelost
•
Keuze van maatgevend(e) stramien(en) kan door de constructeur in het schetsmatig constructie 3D informatiebronmodel worden aangegeven. Dit leidt tot een nauwkeurige overdracht van de ideeën van de constructeur en bied mogelijkheden om deze constructieve analysesoftware te vergelijken.
•
De constructief uitgewerkte en zelfs de schetsmatige constructieve 3D informatiebronmodellen bieden goede mogelijkheid voor uitwisseling van concept oplossing met de andere disciplines.
•
Door het gebruik van het bouwkundig en installatietechnisch 3D informatiebronmodel heeft de constructief modelleur een beter inzicht in het bouwkundig ontwerp en beter in staat om passende, slimme en innovatieve oplossingen te ontwerpen.
•
De uitgewerkte constructieve 3D informatiebronmodellen geven de mogelijkheid om vergelijkingen te maken, bijvoorbeeld op basis van kosten of milieubelasting.
63
| CONSTRUCTIE | Bewerking 6: Bepaling Stabiliteit en Dimensionering. Nadat het schetsmatig constructief 3D informatiebronmodel is uitgewerkt door de constructief modelleur kan een ontwerpberekening worden gemaakt. Hiervoor zijn experimenten uitgevoerd met Robot Structural Analysis en ConstruSoft IFC-manager. Revit Structural Engineer wordt gebruikt door een van de projectpartners waardoor voor het uitvoeren van het ontwerpexperiment kennis en ervaring aanwezig is. De ConstruSoft BIM Manager 2011, is ook voorhanden bij een van de projectpartners maar hier is geen ervaring mee opgedaan. Ook moet worden opgemerkt dat deze tool niet meer wordt ontwikkeld. Waarom dan toch deze tool testen? Het bijzondere aan deze tool bestaat erin dat zij een constructieve berekening kan maken op basis van een uitsnede uit een willekeurig IFC-extract. De uitsnede kan door de constructeur worden bewerkt. Hij kan bijvoorbeeld de statische oplossingen voor knopen kiezen en kolommen toevoegen, kortweg hij kan op eenvoudige wijze ontwerpen. De resultaten en bevindingen van de ontwerpberekeningen met Robot Structural Analysis en ConstruSoft IFC-manager: •
Robot Structural Analysis biedt de mogelijkheid voor het constructief berekenen van een maatgevende snede of een 4zijdige oplegging maar dit vergt erg veel arbeid en wordt door de kerngroep voor het berekenen van ontwerpvarianten niet gezien als een kansrijke stap in het tot stand brengen van innovatieve oplossingen. Doordat het een 3D constructie reken-applicatie is moet het constructief model in Robot Structural Analysis aangepast worden door deze te “schoren”. Ook moeten de knopen gecontroleerd en aangepast worden en volgt optimalisatie van de kolommen en liggers op basis van de ideale momentenlijn. Ook de controle van hartlijnen en aanpassing hiervan ter plaatse van de knopen blijft een tijdrovende klus.
•
Met ConstruSoft IFC-manager is het eenvoudig om op basis van een IFC-extract een maatgevend stramien te berekenen en daarmee de mogelijkheid te creëren om in een vroeg stadium constructievarianten op basis van sterkte en doorbuiging te vergelijken. De selectie van een doorsnede en de mogelijkheid om knooppunten, staven en opleggingen eenvoudig te definiëren biedt een snelle werkwijze met veel ontwerpvrijheid die leidt tot een volwaardig statisch schema van de gekozen doorsnede. Het in Construsoft IFC-manager bewerkte statische schema kan met de rekensoftware van Construsoft worden doorgerekend.
•
De werkwijze van de Construsoft IFC-manager sluit nauw aan bij de denk- en werkwijze van de constructeur.
•
De Construsoft IFC-manager geeft zicht op een andere werkwijze die uitgaat van de informatiebehoefte van de ontwerper en de uit te voeren constructieberekeningen. Construsoft extraheert informatie uit het IFC-extract en bied de mogelijkheid om de informatie zo te bewerken dat deze geschikt is voor een constructieve berekening. Niet het 3D informatiebronmodel is leidend voor de kwaliteit en vorm van de informatie maar de analysetool biedt de mogelijkheid om de informatie te interpreteren, te wijzigen en op de juiste wijze aan te bieden aan de rekensoftware.
De resultaten laten zien dat de toepassing van Robot Structural Analysis in de fase “structuurontwerp” bij dit eenvoudige gebouwontwerp niet leidt tot grote voordelen. De toepassing van Construsoft IFC-manager gecombineerd met de rekensoftware van Construsoft beloofd een doelmatige werkwijze die aansluit bij de ontwerppraktijk van constructeurs. Bewerking 7: Toets ontwerpoplossing aan de gestelde randvoorwaarden. De laatste bewerking beoogd inzicht te geven in het gevolgde proces in relatie tot het traditionele proces waardoor een oordeel kan worden gevormd over de meerwaarde van het toepassen van een bouwinformatiemodel voor een variantenstudie in het constructief ontwerpproces. De vergelijking tussen de handberekening en de constructieve berekening met Construsoft voor de tweezijdige oplegging leiden tot dezelfde uitkomsten, de vierzijdige oplossing is niet op basis van een 3D informatiebronmodel berekend. Het ontwerpen van de minst dikke vloer is geen goede graadmeter voor de innovatiekracht van het bouwinformatiemodel. De toepassing van het bouwinformatiemodel biedt voordelen maar voor een efficiënte integrale ontwikkeling zijn duidelijker afspraken nodig tussen de betrokken disciplines.
64
| CONSTRUCTIE | •
Zowel het handmatige ontwerpproces als de het ontwerpproces waarbij gebruik is gemaakt van het bouwinformatiemodel leiden bij de 2-zijdige overspanning tot dezelfde uitkomsten. Parallel aan de ontwerpexperimenten is door een van de projectpartners een traditioneel ontwerpproces doorlopen. Hierbij zijn handmatige schetsen en ontwerpberekeningen gemaakt. Dit proces is vergeleken met het ontwerpproces op basis van het bouwinformatiemodel. Beide processen leiden voor de langs- en dwarsoverspanning van de vloeren tot dezelfde resultaten. Voor de langs overspannen vloer een hoogte van 260 mm en voor de dwarsoverspannen vloer een hoogte van 360 mm. De Bubbledeck vloer heeft een dikte van 360 mm waarbij de randen, waar de vloer op de kolommen rust, maatgevend is. Deze variant is niet berekend op basis van het bouwinformatiemodel omdat duidelijk was dat deze niet efficiënt kon worden uitgevoerd. Juist deze vloer is een innovatieve oplossing alhoewel waar het bouwinformatiemodel de strekte berekening dus niet efficiënt voor ondersteund. Betekend dit dat het bouwinformatiemodel geen toegevoegde waarde heeft voor innovaties?
•
Bij een analyse van de oplossing wordt duidelijk dat niet de dikte van de vloer maatgevend is voor een nieuwe innovatieve oplossing maar de samenhang tussen de oplossingsrichtingen die de betrokken disciplines kiezen en hoe deze samen beantwoorden aan de ontwerpvraag. Het niet efficiënt ondersteunen van de berekening van de constructieve ontwerpkeuze betekend dus niet dat het bouwinformatiemodel innovaties of innovatieve oplossingen niet ondersteund.
•
Het berekenen van eenvoudige constructies met Robot Structural Analysis biedt geen meerwaarde in het ontwerpproces van constructievarianten.
•
In de structuurfase biedt het voordeel om in een 3D informatiebronmodel te werken met geschematiseerde BIMobjecten.
•
Het gebruik van gedetailleerde BIM-objecten tijdens de fase “Structuurontwerp” kunnen leiden tot verkeerde verwachtingen van andere disciplines. Het ontwerpen van een schetsmatig constructief of installatietechnisch 3D informatiebronmodel vraagt om globale objecten die een principe weergeven. Te gedetailleerde objecten leiden tot verkeerde perceptie bij zowel de andere disciplines als bij de opdrachtgever. Voorkom de definitie van materialen en vormen omdat deze eigenschappen hebben en dus informatie beschrijven waarop in deze fase geen berekeningen en of keuzes worden gebaseerd. Bij het modelleren van een stalen balk bijvoorbeeld kan een verwachting ontstaan over de vorm, de doorboorbaarheid van de constructie en de sterkte.
•
De toepassing van gedetailleerde BIM-objecten in de fase “structuurontwerp” heeft als nadeel dat wijzigingen veel tijd kosten en de details geen toegevoegde waarde hebben. In het 3D-installatiebronmodel is de gehele installatie gemodelleerd. De systeemopbouw inclusief de installatiekast was hierbij voldoende geweest om informatie te delen in deze fase van het ontwerp. Het samenvoegen van de 3D informatiebronmodellen laat zien dat de structuren elkaar doorkruisen “clashen” (zie figuur 37). Ervaring leert dat meerdere iteraties volgen. Het verleggen van een systeemlijn of het aanbrengen van een installatiezone vergt minder tijd dan het aanpassen van de gemodelleerde BIM-objecten. Ook het modelleren met installatiezones en systeemlijnen voor het ontwerpen van installatie-varianten kost minder tijd.
65
| CONSTRUCTIE | FIGUUR 37 DETAIL UIT DE SAMENGEVOEGDE SCHETSMATIGE 3D INFORMATIEBRONMODELLEN
Voor het constructief- en installatieontwerp weergegeven in Tekla BIMsight. De te gedetailleerde installatie BIM-objecten zijn inefficiënt bij het oplossen van "clashes" en leiden niet een werkwijze waarbij snel alternatieve installatieconcepten getest kunnen worden.
5.3 Schetsmatig modelleren Het ontwerpexperiment 7 heeft laten zien dat het toepassen van een bouwinformatiemodel veel inzicht biedt in de bouwkundige constructie. Dat biedt voordelen bij het doelgericht ontwerpen van constructievarianten. De toepassing van het bouwinformatiemodel geeft, vergeleken met het traditioneel ontwerpproces, inzicht in moeilijke gebouwdetails. Het zorgt dat de constructeur focus houdt op de 3D gebouwstructuur, Geeft overzicht in de krachtenafdracht over verschillende verdiepingen, biedt mogelijkheden om eenvoudig te communiceren met andere disciplines inclusief de eigen constructief modelleur. Het schetsmatig 3D informatiebronmodel heeft, toegepast in het constructief ontwerpproces ook haar nadelen (zie tabel 6). Het kost in eerste instantie meer tijd dan het traditioneel proces en het ziet er minder conceptueel uit hetgeen een abstracte benadering in de weg kan staan. TABEL 6 VOOR EN NADELEN VAN DE TOEPASSING VAN HET BOUWINFORMATIEMODEL VOOR HET ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIEVARIANTEN TEN OPZICHTE VAN EEN TRADITIONEEL PROCES. bouwinformatiemodel 1 2
Inzicht in schuine delen Inzicht in afdracht door overzicht over verschillende verdiepingen
Handberekening Kost meer tijd, bij dit model 2 uur -
3
Snel onderkennen van cruciale knooppunten
-
4
Keuzes eenvoudig overdraagbaar naar eigen modelleur
-/+
5
Analytisch model kan eenduidig worden gecommuniceerd met andere disciplines Ruis over ontwerp keuzes in het analytisch model is weg
6
doordat in het SO constructief aspectmodel alle randvoorwaarden vastliggen.
Ziet er door het gebruik van een draadmodel conceptueler uit. Dit geeft andere disciplines de indruk dat gekozen profielen nog kunnen wijzigen. Berekenen van de maatgevende ligger gaat
7
-
8
-
sneller dan met de gekoppelde software. Ook de op IFC gebaseerde
66
| CONSTRUCTIE | Een belangrijk voordeel van de toepassing van het benutten van het bouwinformatiemodel voor informatie uitwisseling is het wegvallen van ruis over de uitgangspunten en de randvoorwaarden van het ontwerpproces. Dit vraagt wel om een conceptuele benadering van 3D informatiebronmodellen in de structuurfase. Bij de bespreking van de resultaten en bevindingen van de uitgevoerde ontwerpexperimenten, is door het kernteam constructie het nut van een constructief 3D informatiebronmodel in de structuurfase beoordeeld aan de hand van een aantal aspecten. Hierbij zijn de resultaten van de ontwerpexperimenten vergeleken met de traditionele ontwerpberekeningen. De beoordeling is opgenomen in tabel 7. Hierin zijn de criteria vermeld en is met een “+” of “-” aangegeven welke methode, per aspect voordeel biedt. In de volgende tekst worden de aspecten kort toegelicht. TABEL 7: BEOORDELING VAN HET GEBRUIK VAN EEN CONSTRUCTIEF 3D-INFORMATIEBRON Handberekening bouwinformatiemodel Constructief 3D-IBM Criteria
SO
1
Kosten
+
2
Installatie
+
3
Bouwmethodiek
+
4
Gevelhoogte
+
5
Maakbaarheid
+
6
Berekening (basis IFC)
-/-
SO
+
Model ten opzichte van een handberekening voor het maken van constructie-varianten in de fase "structuurontwerp".
Doordat een bouwinformatiemodel meer inzicht geeft in de mate waarin dure oplossingen voorkomen in een gebouw krijgt de constructeur een gefundeerder gevoel bij het creëren van de alternatieve analytische modellen. Ook kan het model worden gebruikt bij het bepalen van hoeveelheden waarmee kan worden gecalculeerd. Door de hoofdelementen van de installatie al in het SO te modelleren kunnen de gevolgen van de systeemkeuzes beter inzichtelijk worden gemaakt. De valkuil voor gedetailleerde BIM-objecten kan mogelijk worden opgelost door het toepassen van conceptbibliotheken die wel de benodigde gegevens bevatten maar in een conceptuele vorm worden weergegeven in het bouwinformatiemodel. De bouwmethodiek kan in concept worden ontwikkeld en leiden tot inzicht in complexe knopen. De gevelhoogte wordt bepaald door het samenspel tussen architect, constructeur en installatieadviseur. De invloeden zijn niet onderzocht in de experimenten. Toch kan worden geconcludeerd dat de constructeur meer inzicht krijgt in het samenspel tussen installaties en constructie waardoor het gebruik van een bouwinformatiemodel kan worden gebruikt bij het beheersen van de gevelhoogte. Door het inzicht in de complexiteit van de draagconstructie ontstaat een beter inzicht in de maakbaarheid van het ontwerp. Voor de fase “structuurontwerp” geldt dit met name voor de hoofdvorm en de invloed die deze heeft op de constructie. Daarbij kan voor de constructieberekening niet worden vastgesteld of er veel meerwaarde bestaat in het ontwerpen van constructievarianten. Het gebruik van een analysetool als de Construsoft IFC-manager biedt een veelbelovende oplossingsrichting.
67
| CONSTRUCTIE |
6 Conclusies In dit deelonderzoek is gericht op de mogelijkheden en beperkingen van een ontwerpproces waarin bouwinformatiemodellering volwaardig wordt benut voor het constructieontwerp. Het deelonderzoek is uitgevoerd in het kader van het onderzoek “Innovaties in de bouw, ontwerpen en realiseren met bouwinformatiemodellen”, dat beoogt kennis op te bouwen en werkwijzen en protocollen te ontwikkelen voor het gebruik van bouwinformatiemodellen. Het onderzoek omvat vijf deelonderzoeken met ontwerpexperimenten die zijn gericht op de informatie uitwisseling en de rollen en fasering in het ontwerp- en realisatieproces van gebouwen. Het uitgangspunt is om met bouwinformatiemodellering optimaal ruimte te creëren voor innovaties in de bouw. Het bouwinformatiemodel wordt in dit onderzoek gezien als een platform waarop softwareonafhankelijk informatie kan worden uitgewisseld tussen disciplines. Dit proces van open informatie uitwisseling wordt mogelijk gemaakt door de IFCstandaard, die daarom ook in dit onderzoek is gehanteerd. In de huidige praktijk is het lang niet altijd mogelijk om deze standaard toe te passen en moeten veel problemen overwonnen worden voor een goede informatie uitwisseling tussen modellen en tussen software pakketten. De ontwerpexperimenten in deze deelstudie getuigen daarvan. De problemen van informatie uitwisseling gaan in de kern over iets anders dan software problemen of standaarden, maar komen voort uit verschillende ontwerpmethoden in verschillende fases van het ontwerpproces. Waar de bouwkundig ontwerper (en modelleur) al meer in detail gaat werken, blijft de constructief ontwerper (en modelleur) nog in draadmodellen werken en rekenen. Het voortdurend zoeken naar oplossingen voor de problemen die in de ontwerpexperimenten ontstaan, hebben veel inzicht opgeleverd in hoe een goede informatie uitwisseling tussen de ontwerpende disciplines voor een efficiënt en effectief ontwerpproces er uit kan zien.
6.1 Fasering en schematisering zijn het sleutelwoord Met de ontwerpexperimenten is getracht om constructievarianten te ontwerpen en berekenen voor een kantoorgebouw. Voor het kantoorgebouw van MUBO Staal is gezocht naar een ranke constructieve oplossing voor de verdiepingsvloeren. Er is gewerkt met een IFC-extract van het bouwkundig 3D informatiebronmodel zoals dat ten behoeve van de voorontwerpfase van het ontwerpproces was gemodelleerd door De Haan EC, maar dat ten behoeve van dit deelonderzoek is onderworpen aan analyse-experimenten en waarvan ook een vereenvoudigd bouwkundig 3D informatiebronmodel is gemaakt. Deze beide IFC-extracten zijn onderworpen aan een viertal reken-experimenten met softwareapplicaties voor constructieberekening Robot Structural Analysis en SCIA Engineer rekenexperimenten. Met de modelleerapplicaties Tekla Structures en Allplan is zijn analyses en conversiestappen uitgevoerd. Solibri en TEKLA BIMsight zijn hierbij gebruikt om de informatie te beoordelen. De analyse experimenten en rekenexperimenten brengen aan het licht wat het verschil tussen de opbouw van een 3D informatiebronmodel van de bouwkundige en de manier van modelleren van de constructeur. Het 3Dinformatiebrondmodel van de bouwkundige vindt haar basis in het beschrijven van geometrische informatie. Dit sluit niet aan bij het draadmodel, dat het gereedschap is van de constructeur. Het draadmodel is de schematische beschrijving van het gebouwontwerp dat ten grondslag ligt aan de constructieberekening. Het zijn basale verschillen in modelleren die een uitdaging vormen voor een efficiënte informatie-uitwisseling uit een bouwinformatiemodel voor het onderbouwen van ontwerpkeuzes in een interactie tussen deze disciplines. Een volgende reeks experimenten heeft zich afgespeeld in de fase van het structuurontwerp. Voor deze reeks ontwerpexperimenten is op basis van een informatie inventarisatie een nieuw bouwkundig 3D informatiebronmodel opgebouwd. De berekeningen zijn uitgevoerd met Robot Structural Analysis en Construsoft. Bij de laatste gebruik makend van de Construsoft IFC-manager. Bij deze experimenten is gebruik gemaakt van TEKLA BIMsight en Tekla Structures. De berekeningen en het ontwerpproces van de constructievarianten zijn vergeleken met een traditioneel proces waarbij handmatig is geschetst en gerekend.
68
| CONSTRUCTIE | De experimenten hebben geleid tot een aantal bruikbare inzichten. In de fasering van het ontwerpproces is er een opbouw van programma van eisen, naar ontwerpprincipes, naar de materialisatie van ontwerpprincipes door het toetsen van ruimteontsluitingen met hun materiaaleigenschappen aan het programma van eisen. Het 3D informatiebronmodel is expliciet in haar geometrie en materiaaleigenschappen en impliciet in haar ontwerpprincipes. Het berekenen van de gebouweigenschappen vereist een expliciete meetbare ontwerpprincipe. Daar waar de ruimte geometrie en haar materialisatie doelmatig wordt beschreven door het 3D informatiebronmodel is het in het beschrijven en meetbaar maken van de ontwerpprincipes minder doelmatig. Hiervoor zijn twee oorzaken aan te wijzen. Voor de constructieberekening worden de ontwerpprincipes niet bepaald door een modelleur, maar door een constructeur. De geometrie van de BIM-objecten omvat niet de maten van die ontwerpprincipes. Daar waar een balk een lengte heeft van zijn overspanning vermeerderd met tweemaal haar oplegging wordt de rekenlengte door de constructeur bepaald als hij de plek van oplegging bepaald met de mate van afkalving of de plaatsing van een opleg nok. Als een 3D informatiebronmodel een functie wil hebben in de constructieberekening van een ontwerpproces voorconstructievarianten, dan moet dit ontwerpprincipe aan het 3D informatiebronmodel verbonden kunnen worden. Dat zou het voor de constructeur mogelijk maken om de voor zijn ontwerpberekening benodigde informatie aan het 3D informatiebronmodel te onttrekken. Een analysetool is hiervoor een werkbaar instrument gebleken. Het analyseren van een 3D informatiebronmodel door de constructeur leidt tot de juiste informatie voor de constructieberekening waarbij de constructeur de volledige verantwoordelijkheid kan nemen voor de door hem onttrokken informatie. In de ontwerpexperimenten is deze werkwijze getest met de Construsoft IFC-manager. De gevolgde werkwijze van Construsoft vraagt om navolging van andere softwareontwikkelaars voor andere bewerkingen. De opbouw van de fasering start met het programma van eisen. Het verdient aanbeveling om de eisen in de structuurfase op te nemen in een schetsmatig structuur 3D informatiebronmodel voor bouwkunde, installatie en constructie. Voor het bouwkundig 3D informatiebronmodel betekent dit het vastleggen van spaces voor ruimten, functiegebieden en het gebouwvolume. Deze werkwijze is conform de RVB BIM-norm ondanks dat deze is geschreven voor de fase definitief ontwerp. Het vastleggen van deze informatie biedt de mogelijkheid om deze op basis van een bouwinformatiemodel doelmatig uit te wisselen. De constructeur en de installateur beschikken hierdoor over een schat aan informatie die veel ruis in het ontwerpproces voorkomt en duidelijkheid geeft over de complexiteit, de uitdagingen van het ontwerp en de maatgevende onderdelen. Het verdient aanbeveling om ook de ontwerpprincipes in een 3D-informatiemodel met conceptuele BIM-objecten vast te leggen. De ontwerpexperimenten tonen aan dat het voor de ontwerper/constructeur grote voordelen biedt om ook zelf te werken met en schetsmatig 3D informatiebronmodel. Het biedt verdergaande inzichten in de gekozen oplossing. Ook met het vroegtijdig uitwisselen van de ontwerpprincipes door het bouwinformatiemodel ondersteund hiermee het ontwerpproces waardoor niet alleen de constructeur in staat wordt gesteld innovatievere oplossingen te ontwerpen maar ook het totaal aan ont-werpbeslissingen van constructeur, bouwkundige en installateur waarschijnlijk tot innovatievere oplossingen leidt voor het gehele gebouw. Het moment van de keuzes in het ontwerpproces blijven ongewijzigd, maar de risico’s rond de gekozen oplossingsrichting zijn afgenomen. Het ontwerpproces verloopt volgens het traditionele proces. Door het combineren van de beschikbare informatie voor, Installatie, ontwerp en constructie kunnen de risico’s beter worden ingeschat. Door een efficiëntere uitwisseling kunnen de gegevens eerder worden gecombineerd. Naar verwachting betaalt het beperken van de risico’s zich uit door minder wijzigen tijdens het vervolgproces waardoor een efficiënter proces ontstaat met kostenreductie en een snellere doorlooptijd tot gevolg.
69
| CONSTRUCTIE |
6.2 Suggesties voor vervolgonderzoek Het onderzoek heeft zich gericht op de toepassing van het bouwinformatiemodel bij het ontwerpen van constructievarianten. Hierbij zijn verkennende studies uitgevoerd naar het ontwerpproces in de structuurfase. Het beoordelen van de aspecten zoals beschreven in paragraaf 5.4 is gebaseerd op de ervaringen van de kerngroep leden. Aanvullende experimenten op het gebied van o.a. milieubelasting en kosten zou kunnen aantonen dat of deze berekeningen op basis van het 3D informatiebronmodel kunnen worden uitgevoerd waardoor de toepassing hiervan nog meer waarde krijgt.
70
| CONSTRUCTIE |
7 Do’s and dont’s voor het ontwerpen van constructievarianten in de structuurfase. Do’s 1.
Start het ontwerpproces met het vastleggen van de maatgevende ontwerpberekeningen die het ontwerpprocesmoeten sturen zodat het gebouwontwerp de gewenste gebouwprestaties kan gaan leveren. (BIM-protocol Pioneer 2.0)
2.
Start de fase “structuurontwerp” door het programma van eisen vast te leggen in een bouwkundig en
3.
Wissel de data uit op basis van de IFC-standaard.
4.
Laat de constructeur een schetsmatig constructief 3D informatiebronmodel bouwen.
5.
Maak gebruik van analyse tools zoals de Construsoft IFC-manager om het schetsmatig constructief 3D-
installatie 3D informatiebronmodel. Gebruik hiervoor spaces.
infrmtiebronmodel om te zetten naar een rekenschema. 6.
Laat de constructief modelleur de constructeur waar nodig ondersteunen.
7.
Laat de constructeur het schetsmatig constructief 3D informatiebronmodel uitwerken in constructie zones zodat de varianten uitgewisseld kunnen worden.
8.
Draag zorg voor voldoende scholing zodat modelleurs verregaande kennis hebben van de softwareapplicaties.
9.
Draag zorg voor een algemeen begrip in het projectteam van de visie op het bouwinformatiemodel en zorg dat deze uniform is en door het team gedragen wordt.
Dont’s 1
Gebruik geen IFC-extract van een bouwkundige 3D informatiebronmodel om een constructieberekening te maken in Robot Structural Analysis.
2
Gebruik in de schetsmatige 3D informatiebronmodellen zo min mogelijk gedetailleerde BIM-objecten.
3
Voeg geen BIM-objecten toe in een disciplinemodel waarvoor je op basis van je kennis en kunde geen verantwoordelijkheid kunt nemen.
4
Pas alleen 3D-rekenapplicaties toe als het ontwerp in een definitief stadium verkeert en als het voldoende complexiteit heeft.
71
| CONSTRUCTIE |
8 Literatuurlijst Algemene lijst van gebruikte literatuur en onderliggende documenten Doelstelling Building SMART Building SMART WWW (z.d.) verkregen op 20-10-2014, http://www.buildingsmart.nl/site/ Building SMART WWW, z.d.) Het detailniveau (DN) van BIM-objecten is afhankelijk van de specifieke analyse. Detailniveau BIM per fase, Versie 6 – 20 februari 2012(Dick Spekkink, 2012 pag17) Afgeleide doelstelling Building SMART Building SMART WWW (z.d.), verkregen 20-10-2014, http://www.buildingsmart.nl/site/waarom-zou-ik-lid-worden.html (Building SMART WWW, z.d.) Definitie van een BIM-extract Rijks Vastgoed Bedrijf (2013), RvB BIMnorm versie 1.1, D. Van Rillaer, J.Burger,V.Mitossi(Rijks Vastgoed Bedrijf,2013), later (RVB,2013) Fasering voor de beheersing van bouwprojecten. BNA-ONRI, 2009, De Nieuwe Regeling 2011(BNA-ONRI, 2009) Definitie BIM Bouw Informatie Raad RBB bouwrapport 130, kwaliteit van tekenwerk in de bouw Stichting Research Rationalisatie bouw, 2007(RBB bouwrapport 130, kwaliteit van tekenwerk in de bouw.).
72
| CONSTRUCTIE |
9 Bijlagen Bijlage I Documentatie Kantoor MUBO-staal Deze bijlage bevat een visuele documentatie van het bouwkundig 3D informatiebronmodel C04-1. Het model is gebouwd door een student-onderzoeker van het Lectoraat Area Development van Windesheim en is een afgeleid model van het oorspronkelijke IFC-extract C04-0-IFC.
73
| CONSTRUCTIE |
74
| CONSTRUCTIE |
75
| CONSTRUCTIE |
76
| CONSTRUCTIE |
Bijlage II Matrix onderzoeksinstrumenten in relatie tot onderzoeksvragen Centrale vraagstelling
Onderzoeksvragen
Kernbegrippen
Hoe kan een
1 Deelvragen bouwinformatiemodel
Onderzoeksmethode
No
bouwinformatiemodel worden gebruikt om informatie van constructievarianten efficiënt uit te wisselen.
1a) Welke informatie heeft een constructeur nodig voor een constructieanalyse?
constructieanalyse
Literatuurstudie Interview
1b) Welke factoren kunnen de constructieanalyse beïnvloeden en liggen vast in het bouwinformatiemodel?
Invloed factoren.
Ontwerpexperiment
bouwinformatiemodel
Literatuurstudie
1c) Welke factoren kunnen de constructieanalyse beïnvloeden en liggen niet vast in het bouwinformatiemodel?
Invloed factoren. bouwinformatiemodel
Ontwerpexperiment
1d) Hoe moet de informatie zijn opgenomen in een bouwinformatiemodel om bruikbaar te zijn voor een constructieanalyse?
bouwinformatiemodel constructieanalyse
Ontwerpexperiment
2a) Welke informatie moet een bouwinformatiemodel bevatten voor het maken van constructievarianten?
bouwinformatiemodel Constructievariant Constructieanalyse
Ontwerpexperiment
2b) Wat is een efficiënte methode om constructievarianten met een bouwinformatiemodel uit te wisselen?
bouwinformatiemodel Constructievariant Constructieanalyse
Ontwerpexperiment
2b) Met welke discipline moet de informatie worden uitgewisseld?
Disciplines
Ontwerpexperiment Interview
3a) Hoe kan informatie effectief worden uitgewisseld tussen het analysemodel van de constructeur en het constructief bouwinformatie- of aspectmodel?
Aspectmodellen Softwaremogelijkheden processen
Ontwerpexperiment
3b) Hoe kan informatie effectief worden uitgewisseld tussen het bouwkundig bouwinformatiemodel en het constructief bouwinformatie- of aspectmodel?
Aspectmodellen Softwaremogelijkheden processen
Ontwerpexperiment
3a) Welk dataformaat verzekert een betrouwbare uitwisseling van informatie tussen de gebruikte softwareapplicaties?
Aspectmodellen Softwaremogelijkheden Processen Bestandformaten databases
Ontwerpexperiment
2 Deelvragen constructievarianten
3 effectief gebruik
77
| CONSTRUCTIE |
Bijlage III Observatieformulier
78
| CONSTRUCTIE |
Bijlage IV 3D informatiebronmodellen en extracten Het basismodel voor de experimenten is het 3D informatiebronmodel waaraan de bouwinformatie extracten, voor het voorontwerp van MUBO-metaal BV, zijn onttrokken. Om gedurende het onderzoek geen misverstanden te laten ontstaan over de gebruikte 3D-InformatiebBronmodellen en de daaraan onttrokken extracten, zijn deze allen gecodeerd. De 3D informatiebronmodellen alsook de onttrokken extracten voor deze vierde casus binnen het onderzoek “Innovaties in de bouw” hebben een code “C4” meegekregen. Voor elke nieuw bewerkt 3D informatiebronmodel is er een cijfer toegevoegd. Als er sprake is van een IFC-extract is er in de naam de toevoeging IFC opgenomen. De modellen worden beschreven aan de hand van de bewerking ten opzichte van het bronbestand, het platform waarop het gemaakt is, het formaat, de gebruikte applicatie, het specifieke aspect van het model, de modelleur en de doelstelling van het specifieke 3D informatiebronmodel of extract. De volgende 3D informatiebronmodellen en extracten zijn gebruikt: C04-0 Bronmodel MUBO Metaal BV Platform
:·
Revit
Formaat
:·
RVT
Applicatie
:
Revit Structure
Aspect
:
Bouwkundig
Modelleur
:
De Haan EC
Doel
:
Ontwerpproces van De Haan EC.
Opmerkingen
:
C04-0 is het bronbestand van De Haan EC. Oorspronkelijk zou dit model niet worden gebruikt en is niet in het bezit van het onderzoeksteam. Echter het model is eenmalig in een experiment. Hierbij is geverifieerd of het gebruik van het bronbestand in het formaat RVT kon worden ingelezen in Robot Structure Analysis.
C04-0-IFC Platform
:
Revit
Formaat
:
IFC
Applicatie
:
Revit Structure
Aspect
:
Bouwkundig
Modelleur
:
De Haan EC
Doel
:
Het beschikbaar stellen van het C04-0 bouwinformatiemodel aan het onderzoeksteam.
Opmerkingen
:
Het C04-0IFC is het IFC-extract van het volledige C04-0 bronbestand van De Haan EC.
C04-1 Platform
:
Archicad
Formaat
:
PLN
Applicatie
:
Archicad
Aspect
:
Constructief deel van bouwkundig aspectmodel
Modelleur
:
Matte de Koning (Student Windesheim)
Doel
:
Het C04-0IFC bevat een grote hoeveelheid objecten die niet relevant zijn voor het deelonderzoek constructie. Hierdoor geeft het importeren van dit bestand in verschillende applicaties problemen. Zeer lange laadtijden maakte dat C04-0IFC moest worden aangepast. Het C04-1 bouwinformatiemodel is ontstaan door C04-0IFC te importeren in Archicad. •
Alle objecten die irrelevant zijn voor constructieberekeningen “uit” te zetten.
•
IFC objecten waar nodig te vervangen door nieuwe Archicad-BIM-objecten.
Het C04-1 bouwinformatiemodel alleen de constructieve BIM-objecten zoals deze in het bronbestand C04-0IFC door objecten vertegenwoordigd waren. Opmerkingen
:
Een door De Haan EC aangepaste C04-0IFC, specifiek voor constructie berekeningen was in verband met beschikbare tijd van De Haan EC niet beschikbaar.
79
| CONSTRUCTIE | C04-1-IFC Platform
:
Archicad
Formaat
:
IFC
Applicatie
:
Archicad
Aspect
:
Constructief deel van het bouwkundig aspectmodel
Modelleur
:
Matte de Koning (Student Windesheim)
Doel
:
Het C04-1IFC is het IFC-extract van C04-1 waarmee de 1e serie experiment kan worden uitgevoerd.
Opmerkingen
:
Na de 1e serie experimenten is geconcludeerd dat de een nieuw model nodig was: voor het experimenteren met constructievarianten. Het voorontwerp bevat een grote hoeveelheid constructieve objecten en een daarmee samenhangend constructief stramien. Hierdoor beperkt het voor Ontwerp de vrijheid van de constructeur om zinvolle, innovatieve constructievarianten te ontwerpen. C04-2 gaat terug naar een Structuur Ontwerp variant die deze beperking niet geeft.
C04-2 Platform
:
Archicad
Formaat
:
PLN
Applicatie
:
Archicad
Aspect
:
Bouwkundig aspectmodel
Modelleur
:
Mert-Cem Erdal (Student Windesheim)
Doel
:
Het C04-2 is een van C04-0 afgeleid model. Het heeft de status van een Structuur Ontwerp (SO). Het model is tot stand gekomen door C04-0 dat een Voor Ontwerp is terug te brengen tot de elementen die vereist zijn in de SO-fase.
Opmerkingen
:
Het literatuuronderzoek beschreven in 6.1.1. heeft ten grondslag gelegen aan deze bewerking. In het literatuuronderzoek is beschreven welke objecten en welke
informatie
minimaal noodzakelijk zijn om te kunnen spreken van een SO. C04-2-IFC Platform
:
Archicad
Formaat
:
IFC
Applicatie
:
Archicad
Aspect
:
Bouwkundig aspectmodel
Modelleur
:
Mert-Cem Erdal (Student Windesheim)
Doel
:
Het C04-2IFC is het IFC-extract van C04-2 waarmee de 2e serie experimenten kan
Opmerkingen
:
Geen
worden uitgevoerd.
80
| CONSTRUCTIE |
Bijlage V Betrokken Projectpartners Dit is een korte beschrijving van de partners die deel hebben genomen aan dit deelonderzoek. Voorde beschrijvingen hebben de websites van de bedrijven als bron gediend.
Roelofsgroep Roelofs is een modern familiebedrijf dat al ruim 50 jaar dienst levert voor de Nederlandse infrastructuur, ze zijn gespecialiseerd in water- en wegenbouw. Het ingenieursbureau bestaat uit 50 a 60 personen en is verdeeld over vier verschillende locaties. Het werkgebied van Roelofs bestaat uit het verduurzamen en het vernieuwen van de infrastructuur in Midden-, Oost- en Noord-Nederland. De organisatie heeft kennis en vaardigheden in het ontwikkelen, het uitwerken van ontwerpen, de uitvoering, beheer en onderhoud en eventueel de financiering. Ze onderscheiden zich als een duurzaam kennisbedrijf op het gebied van milieu, mobiliteit, riool- en infratechniek en als leverancier van GWW-grondstoffen.
Alferink-van Schieveen Alferink-van Schieveen is een bouwkundig adviesbureau op het gebied van constructies & bouwfysica. Het bedrijf heeft een brede expertise, u kunt hierbij denken aan restauratie en nieuwbouw. Het bedrijf houdt zich bezig met de engineering van prefab skeletten. Het bedrijf ontwerp constructies in beton, hout en staal.
Wittenveen+Bos Wittenveen+Bos is een ingenieursbureau gespecialiseerd in constructies. Het ingenieursbureau levert haar opdrachtgevers waardevolle adviezen in de sectoren water, infrastructuur, milieu en de bouw. Wittenveen+Bos heeft 6 kantoren in Nederland en 10 in het buitenland. De wereld heeft duurzame ontwikkelingen omarmd. Wittenveen+Bos wil daar een bijdrage aan leveren. Ze houden zich dan ook bezig met Belangrijke thema’s zoals als duurzaamheid, energie en Cradle to Cradle.
De Haan EC De Haan Engineering en Consultancy is een jong en dynamisch bedrijf gespecialiseerd in huisvestingsvraagstukken en bouwsystemen. Opgericht en gerund door Arjan de Haan met jarenlange ervaring als tekenaar, modelleur, BIM-manager, projectleider en teamleider. Een stabiele basis, met gedegen kennis om bouwtrajecten te begeleiden in organisatie en coördinatie, strevend naar een optimaal resultaat. Ze hebben een passie voor bouwtechniek, en verdiepen zich graag in materialen / technische mogelijkheden. Naast esthetica van het gebouw zijn de bouwfysische aspecten, licht, warmte, vocht en geluid erg van belang voor een behaaglijk binnenklimaat en de hoogte van de energierekening.
NIAG Wij zijn een betrouwbare partner als het gaat om ontzorgen van opdrachtgevers bij het realiseren van een gezond en comfortabel binnenklimaat (ventilatie, verwarming etc.). Daarbij zijn wij specialist en deskundig in ons vak. Onze opdrachtgevers schakelen ons in voor deskundig advies. Met als doel een prettig woon-, werk- of leefklimaat te realiseren.
81
| CONSTRUCTIE |
Bijlage VI Checklist voorontwerp en structuurontwerp Voorbeeld van een van de checklists van de aanzichten in een structuurontwerp. De checklist is opgesteld na een vergelijking tussen de voorschriften: RVB BIM norm - Eisen voor de informatie-uitwisseling van bouwinformatiemodellen. BIM-protocol 2 - Eisen voor het modeleren van een bouwinformatiemodel. NL SFB codering - Codering voor elementen. NEN 2574 - Eisen voor aanwezige objecten in een project. RRB 130 - Aanvulling op de NEN 2574 met extra wenselijke objecten in een project.
De overige checklists zijn op beschikbaar bij Windesheim Zwolle.
82
Met dank aan de meewerkende partners in dit project:
Alferink-Schieveen, Arcadis, Balance & Result, BIMming Business HvA, Bouwbedrijf Broekman, Bouwen.nl, CAD Service Buro, Cadac Group, Dantuma Wegkamp, De Haan Ec, Goudstikker de Vries, Grontmij, Hogeschool Zeeland, Kubus, Meijer & Joustra, Nederlandse Installatie Adviesgroep, Nieman Raadgevende ingenieurs, Oadis BIMlab, Openbaar Belang, Pionplus, Roelofs, Rollecate, Schutte Bouwbedrijf, van der Sluis, Smelt Architecten, STUMICO, Syntens, Ter Steege Bouw, Trebbe, Unica Installatie Techniek, Veccins 3d, Witteveen en Bos, Zeep Architecten en Zehnder.
Postbus 10090 8000 GB Zwolle Bezoekadres Windesheim Campus 2-6 8017 CA Zwolle
Postbus 7000 7500 KB Enschede Bezoekadres M.H. Tromplaan 28 7500 KB Enschede
www.windesheim.nl/area-development
www.techforfuture.nl
Met TechForFuture maakt Oost-Nederland haar innovatie- en groeiambities in HTSM waar 48 •
TechForFuture, een initiatief van Saxion en Windesheim
