Kainuun uusi sairaala

 

Tietomallintaminen palveli merkittävän sairaalahankkeen kaikkia osapuolia ja toteutettavuutta

Kainua-allianssin Suomen ja Baltian Tekla BIM Awards 2018 -voittajahankkeessa hyödynnettiin tietomallinnusta kattavasti rakennusprosessin alusta saakka. Sairaalan henkilökunta osallistui suunnitteluun, ja mallia hyödynnettiin innovatiivisesti toteutuksen eri vaiheissa, kuten puu- ja betonielementtien tuotannossa ja talotekniikan sekä sairaalakaluston sijoittelussa. Piirustuksia katseltiin lisätyn todellisuuden kautta, ja lopullinen malli tulee osaksi kiinteistön huoltokirjaa ylläpidon tueksi.

 

Edistyksellinen allianssihanke

Kainuun sairaala kuntoutuskatuKainuun uusi sairaala rakennetaan palvelemaan alueen ihmisiä vuosikymmeniä. Kainua-allianssi noudattaa Smart Hospital -tavoitteita, joilla pyritään toiminnan tehostamiseen ja sujuvuuteen sekä sairaanhoidon että kiinteistön käytön ja ylläpidon osalta. Tietomallipohjainen suunnittelu oli tilaajan vaatimus ja orgaaninen osa hankkeen toteutusta. Projektiosapuolten yhteistoiminta on ollut poikkeuksellisen tiivistä, ja siinä on hyödynnetty Big Room -toimistoa työmaalla, etäyhteyksiä sekä tietomallikoordinaatiota. Sairaalan varusteiden ja -laitteiden mallintaminen tuo merkittävää lisäarvoa hankkeelle. Muita keskeisiä mallinnushyötyjä ovat olleet toteutusvaihtoehtojen vertailu, ehdotussuunnitteluvaiheen muutosten toteutus, kustannuslaskennan, hankinnan ja rakentamisen tuotantoa palvelevat tehtävät sekä suunnittelualojen yhteensovittaminen.

 

Yksi mallintamisen tehtävistä on rakennettavuuden varmistaminen

Tilaajan edustaja projektipäällikkö Terho Pekkala Kainuun sosiaali- ja terveydenhuollon kuntayhtymästä korostaa projektiosapuolten tiivistä yhteistyötä ja sairaalahenkilökunnan osallistamista suunnitteluun työpajojen ja mallipohjaisen virtuaaliympäristön kautta.

Kainuun sairaala CAVE“Rakennettavuuden varmistaminen on ollut yksi mallinnuksen tehtävistä. Sitä varten urakoitsija oli mukana suunnittelun ensimetreiltä lähtien, mikä on aika poikkeuksellista. Swecon CAVE on ollut tärkeä työkalu, jota on parin vuoden aikana käytetty useita satoja kertoja. Koska projektitoimisto sijaitsee heti sairaalan seinän takana, sinne pääsee livahtamaan kuivin jaloin valkoinen takki päällä. Tällä on ollut suuri merkitys esimerkiksi sairaalakaluston sijoittelun ratkaisujen onnistumiselle. Mallin avulla kirurgi on esimerkiksi pystynyt arvioimaan, riittääkö tilan korkeus vaikkapa leikkausmikroskoopille.”

“Tämän kokoluokan hanketta ei käytännössä voi viedä läpi ilman tietomallia”, Pekkala sanoo. “Rakennuksen toiminta ja sen kiinteä osa on integroitu malliin, ja toteutusta seurataan rakentamisen aikana muun muassa talotekniikan törmäystarkastelujen avulla.”

“Tilaajan kannalta tärkeintä on, että sairaala on ensinnäkin turvallinen ja terveellinen hoitopaikka, jonka toiminta on sujuvaa ja tehokasta. Toiseksi sairaalan pitää olla rakennuksena muuntojoustava, sillä toiminnan muutossykli on nykyisin hyvin nopea. Kolmas tavoitteemme oli soveltaa puurakentamisen ratkaisuja, ja siinä päädyimme käyttämään puisia julkisivuelementtejä, joiden tuotantoon löytyikin tehokas esivalmistettu ratkaisu. Valmiit elementit nostetaan ja kiinnitetään paikoilleen.”

“Tietomallitarkastelut ovat arkkitehtisuunnittelussakin jo jokapäiväinen juttu”, sanoo pääsuunnittelija Nicola Ugas Swecolta. “Käytämme valmiita objekteja, luetteloita ja muita mallin ominaisuuksia niin laajalti kuin mahdollista. Allianssihankkeessa mukana ovat kaikki suunnittelualat, ja suunnitelmien yhteensovitus ja koordinointi ovat tärkeässä roolissa. Siihen tarvitaan uusimmat ja tehokkaimmat työkalut. Tässä hankkeessa suunnittelimme kaikki sairaalan osastot, yksiköt ja toiminnot, joiden pitää toimia sekä itsenäisesti että yhdessä muiden kanssa. Saman käytävän kahden puolen voi tapahtua hyvin erilaisia asioita. Rakentamisvaiheessakin suunnitelmia vielä kehitetään, materiaaleja vaihdetaan ja autetaan työmaata päivittämällä ja korjaamalla mallia. Suunnittelualojen ristiin tarkistusta tehdään hankkeen loppumetreille saakka, koska tavoitteena on tuottaa lopuksi asbuilt-ylläpitomalli kiinteistön huollon pohjaksi.

 

Hanketta leimaa halu kehittää uusia toteutustapoja

Tekla BIM Awards voittaja Kainuun uusi sairaala“Sairaalahankkeen suurimpia haasteita ovat valtavan tekniikkamäärän sijoittaminen rakennukseen ja matkan varrella tapahtuvat muutokset”, kertoo rakennesuunnittelun projektipäällikkö Tuukka Hakkarainen Swecolta. “Tätä hanketta on leimannut halu viedä eteenpäin uudenlaisia toteutustapoja, ja tässä ei ole ajateltu pelkästään omaa suunnittelutyötä, vaan myös tuotannon ja elementtien valmistuksen helpottamista. Esimerkiksi QR-koodien käyttö betonielementtien valmistuksessa ja yhteistyö Peikon konepajasuunnittelijoiden kanssa.”

“Julkisivuelementtien geometria tuotiin valmistajan järjestelmästä Tekla Structuresiin IFC-muodossa, ja mallia hyödynnettiin julkisivuelementtien tartuntaosien sijainnin määrittelyssä. Olisi hienoa, jos tämän voisi hoitaa yhdessä ohjelmassa siirtelemättä tietoa. Käytimme paljon aikaa puuelementtien asennusjärjestyksen sekä betonirungon ja vesikaton yhteensovittamisen pohtimiseen. Kosteusriskien hallitsemiseksi julkisivuelementtejä ei haluttu asentaa, ennen kuin vesikatto oli valmis.”

“Myös reikäkiertoprosessi mietittiin huolella, koska sairaalatekniikkaa on niin valtavasti”, Hakkarainen jatkaa. “Käytännössä työmaalla ei ole ollenkaan paperilla olevia varaussuunnitelmia, vaan tietoa liikutellaan sähköisessää muodossa. MRI-tilojen vaatimien laitesyvennysten tarkkoja sijainteja ei voitu lukita aikaisessa vaiheessa, vaan rakennuksen runkoon suunniteltiin alue, jonne laite voidaan sijoittaa suunnittelun tarkennuttua. Sairaala jaettiin karkeasti kolmeen kuormitusalueeseen: niin sanottuun kuumaan osaan, jossa sijaitsevat varsinaiset toiminnot ja siksi korkeammat kuormat, vastaanotto- ja toimistoalueeseen, johon kohdistuu kevyempi kuormitus, ja vuodeosastoon, jonka kuormitus on kevyin.”

Kainuun sairaala tietomalli“Alkuvaiheessa rakennuksen rungosta mallinnettiin betoni- ja teräsrunkovaihtoehdot yhteistyössä toimittajien kanssa. Myös puurunko oli tarkasteluissa mukana. Lopullista runkomateriaalin valintaa ei tehty hinta edellä vaan tilaajan tavoitteisiin peilaten. Runkomateriaaliksi valittiin betoni, ja tilaajan toivomat puurakenteet päätettiin sijoittaa julkisivuihin ja eri sisustusratkaisuihin. IV-konehuone päätettiin sijoittaa rakennuksen keskelle, koska leikkaussalit vaativat valtavan määrän tekniikkaa ja ilmanvaihtoa ”kuuman” alueen päälle. Hormikoon kasvun vuoksi konehuonetta ei ollut järkevää sijoittaa katolle.”

Hakkarainen kertoo, että tavanomaiseen hankkeeseen verrattuna mallista tuotettiin betonielementtiluettelot ja kantavan rungon määrät ”etupainotteisesti”.

“Kokemus opettaa, mitkä asiat kannattaa mallintaa missäkin vaiheessa. Rakennuksen kiinteä perusosa ja kantava runko voidaan mallintaa aikaisessa vaiheessa, mutta esimerkiksi talotekniikkaa ei kannata suunnitella liian aikaisin. Tätä oppia hyödynnämme varmasti tulevissakin allianssi- ja sairaalahankkeissa.”

“Yleisesti ottaen tietomallinnus nosti alkuun suunnittelun työmääriä, mutta nyt ollaan käännekohdassa ja työ- ja paperimäärä vähenee, koska työkalut alkavat olla niin tehokkaita”, Hakkarainen sanoo ja kehuu avointa yhteistyötä kaikkien osapuolten kanssa. Sweco kehitti hankkeeseen myös omaa suunnitteluympäristöään ja omia komponentteja.

 

Yhteinen tietomalli tehostaa työmaan toimintaa

BIM-kioski työmaallaKainuun sairaalahankkeessa on käytetty Tekla Structures -ohjelmiston versiota 21, ja mallitietoa on hyödynnetty työmaalla Trimble Connectin avulla. Projekti-insinööri Esa Väänänen Skanskalta kertoo, että tietomalli on hänen työmaallaan käytössä ensimmäistä kertaa BIM-kioskin ja mobiilisovellusten muodossa. Väänänen sanoo, että kioski on ollut ahkerassa käytössä ja saanut kehuja työmaalta.

“Kun Kajaanissa saa kehuja, ne on otettava tosissaan”, hän painottaa.

Kaikki toteutusaikataulut tehdään Trimblen Vico Schedule Plannerilla. Kaikki laskenta ja suurin osa piirustuksista, runko ja kaikki paikallavaluihin sekä rakenteisiin tarvittavat määrät, kuten raudoitukset, pultit ja tartuntalevyt, on tulostettu tilauslistana suoraan mallista.

“Talotekniikan kanavistojen ja lämpö- sekä sähkölinjojen suunnitelma ei ole koskaan valmis, vaan yhteentörmäyksiä sovitellaan lohko kerrallaan sen mukaan, mikä tekniikka pystyy väistämään”, Väänänen jatkaa. “Muu tekniikka väistää kiinteitä sairaalarakenteita. Törmäyksiä olisi tapahtunut paljon enemmän, jos tietomallia ei olisi ollut apuna. Se on ollut tärkeä työkalu työnjohdolle työmaan hallintaan, elementtien ja runkopuolen statusseurantaan ja aikataulujen laadintaan.”

“Runkorakenne on suunniteltu kestämään 100 vuotta tavanomaisen 50 vuoden sijasta, joten siihen liittyy aika paljon haasteita. Rakennukseen tulee tavallista raskaampia liitos- ja paikallavalurakenteita sekä elementtien saumaraudoituksia, mikä totta kai vaikuttaa resursointiin ja kustannuksiin. Haasteellisuutta lisäsi vielä se, että runko toteutettiin runsaslumisena talvena 2017–2018. Mallista näimme visualisoituna rakenteiden paksuuden ja suunnittelimme sen mukaan, kuinka paljon muotteihin tarvitaan kalustoa. Samalla pystyimme hahmottamaan reikien ja läpivientien määrän.”

Väänänen kertoo, että konehuoneen sijainti rakennuksen keskellä helpotti ja nopeutti huomattavasti talotekniikan asentamista.

“Jos konehuone olisi ollut katolla, niin kuin normaalisti, asennukset olisi päässyt tekemään paljon myöhemmin ja katon olisi pitänyt siinä vaiheessa olla paljon valmiimpi.”

Kainuun sairaala työmaaKainuun sairaalahankkeen toisen vaiheen rakentaminen jatkuu kevääseen 2021 asti. Vuoden 2019 alussa tehtiin pintarakenteita, lattiatöitä ja pintamateriaaliasennuksia ensimmäisenä käyttöönotettaviin osiin.

“Kaikki suunnitelmiin tehdyt muutokset mallinnetaan, jotta malli vastaa pääosin toteutunutta tilannetta ja mallia voi valmistumisen jälkeen hyödyntää rakennuksen käyttöönotossa ja ylläpidossa. Ihan kaikkia objekteja, kuten vaikkapa hanoja, ei ole tarpeen mallintaa ihan täydellisinä.”

Väänänen sanoo, että vaikka hankkeessa on tehty hienosti yhteistyötä, osapuolten välistä viestintää voisi vielä parantaakin.

“Elementeistä olisi voinut tehdä toimitusaikataulun Tekla Structuresilla, jos niiden tiedot olisi saatu eteenpäin valmistajalta. Nyt mentiin vanhalla kaavalla.”

“Tärkein oppi on varmasti ollut se, että kaiken mallinnetun tiedon voi hyödyntää aikataulutuksessa ja että työmaalla pystytään suunnittelun etenemistä seuraamalla olla varmoja, että asennuksiin tarvittavat objektit ja elementit on suunniteltu valmiiksi. Suunnittelijalta oli koko ajan saatavissa reaaliaikainen malli, jota päivitettiin Tekla Model Sharingin avulla. Näimme aina reaaliaikaisen tilanteen ja rakenneratkaisut.”

Seuraava Väänästä kiinnostava askel olisi hyödyntää muottijärjestelmiä runkorakentamisessa ja lisätä työmaan turvallisuutta mallintamalla väliaikaiset rakenteet, kuten turvakaiteet.

 

Hankkeen osapuolet

  • Tilaaja: Kainuun sosiaali- ja terveydenhuollon kuntayhtymä
  • Pääurakoitsija: Skanska Talonrakennus
  • Arkkitehtisuunnittelu: Sweco Finland
  • Rakennesuunnittelu: Sweco Finland
  • Talotekniikkasuunnittelu: Sweco Finland
  • Käyttäjälähtöisen suunnittelun ja logistiikan asiantuntijatehtävät: Sweco Finland
  • Talotekniikkaurakoitsija: Caverion Suomi

Kainuun uusi sairaala lyhyesti

  • Uusi sairaala koostuu kolmesta rakennusosasta: uusi päärakennus (F), uusi logistiikkaterminaali (G) sekä nykyisen päivystysrakennuksen (E) peruskorjaus ja muutos muun sairaalatoiminnan käyttöön. Peruskorjauksen osuus bruttoneliöistä on 5 %. Projektin kehitysvaihe käynnistyi maaliskuussa 2015 ja toteutusvaihe helmikuussa 2017. Sairaala valmistuu kahdessa eri rakennusvaiheessa, ja kokonaisuudessaan työt saadaan päätökseen syksyllä 2021. 
  • LVISA-toteutuksessa keskeisten järjestelmien hallinta (mm. tilojen käyttöolosuhteet, valvonta, turvallisuus ja viestintä) on keskitetty integroituun käyttöliittymään. Energiatehokkaat valaistus-, lämmitys- ja jäähdytysratkaisut, logistiikkaautomaatio, varavoimatuotanto ja tietotekniikkaratkaisut ovat merkittäviä koko kiinteistöä palvelevia uudistuksia.
  • Kainuun uusi sairaala on merkittävä julkinen puu- ja betonirakentamiskohde. Rakennuksen betoniseen runkoon yhdistetään yli 10 000 m2 puurakenteisia ja -verhoiltuja julkisivuelementtejä, jotka toimitetaan asennusvalmiina ikkunoineen ja pellityksineen. Käytännössä sairaalan päärakennuksen julkisivu on kokonaisuudessaan puuta. Seitsenkerroksisen hankkeen bruttoala on 46 282 m2. Betonielementtejä on noin 7350 kpl ja paikallavalubetonia noin 11 270 m3. Teräsrakenteita on 290 700 kg.

Terho Pekkala - Kainuun uusi sairaala

“Mallin avulla kirurgi on esimerkiksi pystynyt arvioimaan, riittääkö tilan korkeus vaikkapa leikkausmikroskoopille.”
Terho Pekkala
Projektipäällikkö
Kainuun sosiaali- ja terveydenhuollon kuntayhtymä

Tuukka Hakkarainen - Kainuun uusi sairaala

“Tätä hanketta on leimannut halu viedä eteenpäin uudenlaisia toteutustapoja, ja tässä ei ole ajateltu pelkästään omaa suunnittelutyötä, vaan myös tuotannon ja elementtien valmistuksen helpottamista.”
Tuukka Hakkarainen
Rakennesuunnittelun projektipäällikkö
Sweco Finland

Esa Väänänen - Kainuun uusi sairaala

“Kaikki suunnitelmiin tehdyt muutokset mallinnetaan, jotta malli vastaa pääosin toteutunutta tilannetta ja mallia voi valmistumisen jälkeen hyödyntää rakennuksen käyttöönotossa ja ylläpidossa.”
Esa Väänänen
Projekti-insinööri
Skanska Talonrakennus