Crusellin silta

Yhteistyö on ratkaisevan tärkeää tietomallin monipuoliselle hyväksikäytölle. Tämä opittiin Crusellin siltaprojektin aikana Suomessa.

Oppia BIM kaikki

Suunnittelu- ja rakennustiimien välinen avoin yhteys opetti paljon uutta tietomallinnuksesta (BIM) ja määrittämään hyviä käytäntöjä Crusellin siltaprojektissa Helsingissä. Siltarakenteeseen tehtiin monia urakoitsijan ehdottamia muutoksia tarjouskilpailun jälkeen. Rakennesuunnittelun viimeistelyvaiheessa jaettua tietomallia synkronoitiin web-palvelimella ja jaettua mallia käyttivät suunnittelija, tilaaja, pääurakoitsija ja monet aliurakoitsijat.

Silta yhdistää merelliset kaupunginosat

Crusellin silta on Helsingin kaupungin rakennusviraston teettämä vinoköysisilta. Helsingin länsisataman entisestä osasta Jätkäsaaresta rakennetaan uutta urbaania kaupunginosaa meren rannalle. Sataman kuljetus- ja logistiikkatoiminnot on siirretty Vuosaareen, ja tilaa on saatu noin 9 000 uudelle asuinhuoneistolle. Asuinalueelle tarvittiin uusi silta.

Crusellin silta yhdistää asuinalueen Jätkäsaaren länsiosassa Ruoholahden kauppa- ja liikealueeseen. Silta on 175 metriä pitkä ja 25 metriä leveä. Sillasta järjestettiin suunnittelukilpailu. Rakennustyöt aloitettiin syksyllä 2008, ja valmistuminen ajoitettiin vuoden 2010 lopulle.

Mallinnus suunnittelun ja toteutuksen tukena

Sillan suunnittelusta vastasi WSP Finland ja urakoinnista Skanska Civil. Vinoköysisillassa on kaksi epäsymmetristä jänneväliä, joista toinen on 92,0 metriä ja toinen 51,5 metriä pitkä (kokonaispituus 143,5 metriä). Vapaa ajoleveys on 24,8 metriä. Projektitiimi sovelsi tehokasta tietomallipohjaista suunnittelu- ja rakentamisprosessia. Crusellin silta ja kaikki siihen liittyvät maalle rakennetut rakenteet suunniteltiin mallintamalla Teklan ohjelmistolla. Siltamalli sisälsi kaikki rakenteet, mukaan lukien kaikki betonirakenteet ja niiden raudoitukset. WSP Finland vastasi rakenteiden mallintamisesta ja valvoi suunnitelmaa kilpailun aikana. Teräs- ja betonirakenteiden piirustukset tuotettiin suoraan 3D-mallista. Siltarakenteiden mitoitukseen käytettiin FEM-ohjelmistoja.

Tietomallia hyödynnettiin laajasti teräsristikoiden ja betoniraudoitteiden valmistuksessa, esivalmistettujen tuoteosien toimitusketjun valvonnassa ja hallinnassa, muottipiirustusten laadinnassa, väliaikaisten tukirakenteiden suunnittelussa, laadunvalvonnan lasermittauksissa ja rakennesuunnittelun 4D-animaatioissa. Työmaalla noudatettiin BIMin avulla Lean Construction -käytäntöjä ja käytettiin Last Planner System™ -järjestelmää työmaan johtamiseen.

Opettava kokemus kaikille

Crusellin silta oli opintomatka BIM-prosessiin myös niille osapuolille, joilla oli ennestään kokemusta tietomalleista, koska projektissa kokeiltiin monia uusia ratkaisuja ja tekniikoita. Suunnittelija oli tehnyt suunnittelukilpailun visualisointeja varten sillasta osittaisen mallin. Konseptisuunnitelma sisälsi paljon teräsrakenteita ja vaati tarkkuutta, joten suunnittelija suositteli tilaajalle tietomallin käyttöä parempien tulosten saavuttamiseksi.Tilaaja päätti kokeilla BIM-prosessia, ja teräsrakenteiden lisäksi mallintaa muutkin rakenteet, kuten paikallavaletut betonirakenteet ja niiden raudoitukset. Projektista tuli siten pilottiprojekti sekä tilaajalle että suunnittelijalle: tilaajalle projekti oli ensimmäinen siltaprojekti, jossa tietomallinnusta käytettiin kattavasti aikataulun suunnittelusta työmaanjohtoon, ja suunnittelijalle projekti oli ensimmäinen, jossa tietomallinnusta käytettiin betonirakenteiden ja niiden raudoitteiden suunnittelemiseen. 3D-tietomallin käyttäminen työmaalla oli uusi kokemus projektin kaikille osapuolille: alihankkijoille, mittamiehille, tavarantoimittajille ja muille toimijoille.

Nykyaikaisia huipputekniikoita hyödyntävä siltaprojekti oli tietomallinnuksen käytön osalta eräänlainen pilottiprojekti, minkä vuoksi Tekla tuki projektitiimiä tiiviisti. Tekla perehdytti tiimiläisiä läpi koko rakentamisprosessin Tekla Structures -ohjelmiston uusiin toimintoihin, kuten mallin jakaminen, 4D-suunnittelu, mallitietojen päivittäminen toimittajien tuotannonohjausohjelmistoihin ja valmistustietojen vieminen suoraan CNC-koneeseen.

Ohjelmistojen yhteentoimivuus

Crusellin siltaprojektissa käytettiin useita ohjelmistoja projektin neljässä vaiheessa: suunnittelukilpailussa, yleissuunnittelu-, rakennesuunnittelu- ja rakentamisvaiheessa. Projektin neljännen vuoden lopussa vuonna 2008 BIMtyökalut olivat kehittyneet niin pitkälle, että suunnittelutiimi arvioi niiden soveltuvan käyttöön myös näin vaativassa siltaprojektissa. Ohjelmistojen yhteentoimivuudesta tuli seuraava huolenaihe.

Helpoin tapa ratkaista tämä ongelma oli sopia kaikkien keskeisten osapuolien (tilaaja, suunnittelijat, pääurakoitsija ja tärkeimmät aliurakoitsijat) kesken Teklan BIM-ohjelmistojen käyttämisestä ensisijaisena tietomalliohjelmistona. Tietojenvaihto vaati sen jälkeen enää datan synkronointia. Tietoja oli kuitenkin voitava vaihtaa myös muiden sovellusten kanssa. Tällaisia sovelluksia olivat muun muassa Trimble Realworks, Vico Control, PERICad, Reinforcement List v3.1 ja valmistajien ERP-järjestelmät. Geometriatietojen vaihdossa esimerkiksi TrimbleWorksin ja Teklan mallin välillä käytettiin DWG-tiedostomuotoa. Tietosisällöltään runsaampaan tiedonsiirtoon esimerkiksi Teklan mallin ja PERICadin välillä käytettiin IFC-tiedostomuotoa. Yksinkertaisten alfanumeeristen tietojen ja esimerkiksi parametrisesti esitettyjen geometriatietojen, kuten valmistuksessa tarvittavien raudoitusluetteloiden, välityksessä käytettiin Teklan mallista generoituja ASCII-tiedostoja.

Tietojen jakaminen mallin avulla

Kaikissa rakennusprojekteissa on monia osapuolia. Tietojenvaihdon ja viestinnän parantamiseksi projektin eri osapuolien välillä Tekla ja muut tietomallinnusohjelmistojen valmistajat ovat kehittäneet yhteisten tietomallien päivitykseen keinoja, joilla osapuolet voivat pitää mallit ajan tasalla. Teklan tietomalli talletetaan keskitetylle mallipalvelimelle, jonne päivitykset tehdään. Crusellin siltaprojekti oli ensimmäinen siltaprojekti, jossa käytettiin tätä toimintoa.

Crusellin sillan rakennemalli julkaistiin WSP:n palvelimella. Tekla Web Viewer -muotoinen malli oli käytössä jo tarjousvaiheessa, ja se oli myös työmaan suunnittelun ja johdon saatavilla. Sillan teräksisten kannatuspylväiden eli pylonien alkuperäinen rakennemalli oli käytettävissä koko projektin ajan.

Toteutusmuotona käytettiin kilpailu-urakkaa. Valmistajat valittiin niin varhain, että he pystyivät vaikuttamaan toteutussuunnitteluun. Esimerkiksi teräsvalmistaja Rautaruukki osallistui suunnitelman viimeistelyyn teräsalan laajan osaamisensa ja detaljointikokemuksensa perusteella. Tämä osoittautui hyödylliseksi – rakentamisen aikana ei ilmennyt teräselementtien tai -rakenteiden mitoitukseen tai laatuun liittyviä ongelmia.

Tietomallien jakaminen oli ratkaisevan tärkeää projektissa, koska rakennesuunnittelu jatkui pitkään rinnan rakennustöiden kanssa. Tämä on tavallista nopeissa projekteissa, mutta ei juuri perinteisissä suunnittelu-, tarjous- ja rakentamisvaiheet sisältävissä projekteissa. Muuttuneiden tietojen vaihtaminen Skanskan urakoitsijamallin ja Ruukin valmistajamallin välillä osoittautui hyvin tärkeäksi. Tämä yhteys on tavallinen kaikissa projekteissa, joissa valmistajat vastaavat detaljoinnista. Projektin osapuolet päivittivät mallinsa viikottain vastaamaan muiden osapuolten malleja. Suunnittelija ilmoitti malliin tekemistään merkittävistä muutoksista työmaalle, ja työmaalla päivitettiin malli ja saatiin muutokset käyttöön. Urakoitsija mallinsi väliaikaiset rakenteet ja muottipiirustukset, minkä vuoksi vain muuttuneet kohteet päivitettiin. Tietomallista työmaalla vastannut urakoitsijan työmaainsinööri tarkasti muutokset ja selvitti missä ja miten muutokset vaikuttivat tietomalliin.

Pääurakoitsija näki mallista tulevat muutokset jo hyvissä ajoin, ennen kuin tilaaja oli hyväksynyt piirustukset, mikä auttoi valmistautumaan tulevaan. Työmaan ja aliurakoitsijoiden käyttämiä malleja päivitettiin myös, vaikka ei yhtä säännöllisesti, vaan vain tehtyjen muutosten vuoksi. Jaettujen tietomallien yhteiskäyttö edellytti teknisen ratkaisun lisäksi eri osapuolien hyväksymää hallintaprotokollaa, jossa määritettiin, mitä ja milloin tietty osapuoli voi muuttaa.

Tietomallinnus rakennusvaiheessa

Crusellin silta ei ole suuri, mutta sen rakenne on kiinnostava ja siinä on hyödynnetty erinomaisesti tietomallinnusta eri rakennusvaiheissa. Voidaan hyvin sanoa, että malli vei rakentamista eteenpäin joka suhteessa. Sillan koko rakenne viimeistä raudoitustankoa myöten ja kaikki väliaikaiset tukirakenteet ja betonimuotit mallinnettiin. Skanska huolehti mallin ylläpidosta työmaatoimiston palvelimella ja nimitti tietomallin pääkäyttäjäksi työmaainsinöörin, joka vastasi tietojen toimittamisesta kaikille projektiosapuolille ja urakoitsijan mallin ylläpidosta ja päivittämisestä.

Miksi Skanska ylläpiti mallia työmaalla? Kun työt alkoivat, suunnitelma oli vielä keskeneräinen eikä projektia voitu aikatauluttaa täysin. Työmaalla tiimit suhtautuivat malliin aluksi epäillen eivätkä ymmärtäneet tietomallista saatavia hyötyjä. Kaikki kuitenkin mallinnettiin ja urakoitsijan mallia päivitettiin jatkuvasti suunnittelijan malliin tehdyillä muutoksilla suunnittelutyön edetessä. Urakoitsijan mallista tuli ensisijainen tietolähde tiimeille työmaalla: sitä käytettiin mitoituksessa, eri osien rakentamisen visualisoinnissa, menetelmien määrittämisessä ja materiaalien toimitusraporttien luomisessa. Tietomallivastaavalla oli täysi työ toimittaa kaikki tiedot, joita mallista pyydettiin.

Valmiin sillan alkuperäisen tietomallin tekivät suunnittelijat, mutta Skanska teki siihen lisäyksiä ja muokkasi sitä rakennusprosessin vaatimalla tavalla. Mallia käytettiin ahkerasti tehtävien ja töiden ajoittamisessa sekä tulosten tarkastelemisessa. Kaikki väliaikaiset rakenteet, tukitornit, väliaikaiset pylväät, muotit ja välineet mallinnettiin. Kirvesmiehet tarkastivat mallista monimutkaiset geometriset rakenteet ennen betonimuottien valmistamista ja sen aikana, kuten rakentaessaan pylonien kahdelta puolelta kaarevia jalkaosia. Nämä monimutkaiset rakenteet tuotiin Teklan ohjelmistoon referenssitietoina.

Lähde ja lisätietoja projektista: BIM Handbook -kirjan 2. painoksessa.
Sen ovat toimittaneet Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks ja Kathleen Liston (Wiley, ISBN 978-0-470-54137-1).