Suomen Paviljonki, Expo 2010, Kiina

Suomen paviljonki Shanghain maailmannäyttelyssä 2010 on nimeltään Kirnu. Tekla Structures -tietomallinnusohjelmistoa hyödynnetään Kirnun rakennustiedon mallinnuksessa ja hallinnassa koko projektin ajan. Tietomallinnus Tekla Structuresilla tukee paviljongin rakentamista kestävän kehityksen periaatteiden mukaisesti.

Lähitulevaisuuden suurena haasteena on löytää rakennusmenetelmiä, jotka ovat kestävän kehityksen periaatteiden mukaisia ja säästävät luonnonvaroja. Kirnu-paviljonki toimii kestävän kehityksen periaatteiden mukaisen rakentamisen laboratoriona ja esittelee samalla suomalaisia ratkaisuja tulevaisuuden kaupunkirakentamiseen. Tavoitteena on kehittää energiatehokkaita, vähän päästöjä aiheuttavia ja ympäristöystävällisiä ratkaisuja rakennusmenetelmien ja rakennusten ylläpidon osalta. Suomen lisäksi noin 70 maata tai yhtiötä rakentaa oman paviljongin Expo 2010 -näyttelyyn.

Helsinkiläisen JKMM-arkkitehtitoimiston suunnittelema paviljonki voitti kohteesta järjestetyn suunnittelukilpailun. Suunnittelussa on huomioitu esimerkiksi uusiutuvien energialähteiden hyödyntäminen. Kirnun rakennusmateriaalit ja -menetelmät on valittu siten, että rakentaminen tuottaa mahdollisimman vähän kasvihuonepäästöjä ja rakennus on helppo purkaa ja rakentaa
uudelleen maailmannäyttelyn jälkeen. Tehokkaan rakennesuunnittelun, rakennusosien valmistuksen ja pystytyksen lisäksi Kirnusta tehtyä tietomallia hyödynnetään monin innovatiivisin tavoin projektin eri vaiheissa, esimerkiksi hissien ja LVI-järjestelmien sekä sisäpihan peittävän jättimäisen peitteen sijoittelussa sekä apuna sisustussuunnittelussa. Mallia hyödynnetään myöhemmin myös rakennuksen purkamisessa ja uudelleenpystytyksessä, esimerkiksi yhdistämällä rakennuksen virtuaalinen tietomalli todelliseen sijoituspaikkaansa lisätty todellisuus (augmented reality) -tekniikan avulla.

Rakentamisen hallinta

Lemcon Oy valittiin hoitamaan Suomen paviljongin rakennustöiden projektinhallinta Shanghain maailmannäyttelyssä 2010. Lemcon China Co. Ltd vastasi paikallisesta projektinhallinnasta, 3D -suunnittelun koordinoinnista Tekla Structuresin avulla sekä paviljongin rakentamisen valvonnasta. Lemcon vastasi Suomen paviljongin suunnittelusta ja rakentamisesta myös Hannoverin maailmannäyttelyssä vuonna 2000.

-Ympäristötavoitteidemme mukaisesti Lemconin periaatteena on mallintaa kaikkien kotimaisten projektien rakennustiedot, kertoo Mikaela Jänkälä, Lemcon Oy Internationalin projektikehityspäällikkö Suomessa. -Olemme mukana esimerkiksi Tekesin rakennetun ympäristön ohjelmassa. Kirnu on pilottiprojektimme Kiinassa. Tekla valittiin projektin mallinnukseen, koska tarvitsimme työkalun, jonka avulla haastavan rakenteen voi myöhemmin purkaa ja koko prosessin dokumentoida. Tekla Structuresista tulee ainoa Lemconin työmailla jatkossa käytetty tietomallinnusohjelmisto.

-Tekla Structuresin Task Manager -toiminto on erityisen hyödyllinen, sillä olemme saaneet Kiinasta viikoittain raportteja ja valaisevia tilannevedoksia siitä, mitä osia on asennettu milläkin tasolla, kertoo Artur Virit Lemcon Oy:n kotimaan toiminnoista. -Teklan asiantuntijat Suomessa ovat auttaneet löytämään ratkaisun kaikkiin rakenteellisiin haasteisiin, joita projektin varrella on tullut vastaan. Mallin kevyttä Web-versiota on siirrelty Internetin välityksellä, jotta olemme voineet keskustella rakenteesta yksityiskohtaisesti. Teklan tietokantatiedostoa on lähetelty edestakaisin Weblinkin kautta, jotta olemme voineet luoda yhdistetyn mallin asennuksen eri vaiheista. Uskon, että Tekla Structuresin uudesta Model Organizer -toiminnosta olisi ollut paljon hyötyä ahtaalla työmaalla toimittaessa, Virit sanoo.

Rakennesuunnittelu

Insinööritoimisto Aaro Kohonen Oy:n luonnossuunnittelu antoi idean Kirnu-paviljongin putkirunkorakenteeseen. Paviljongin lopullisessa rakenteessa on 21 poikkileikkaukseltaan vaihtelevaa ristikkoputkipylvästä, joissa on yksilöllinen kaareva muoto. Lattiat tehdään asennuslattioina. -Rakennukseen tarvittiin kymmeniätuhansia pulttiliitoksia, jotta se olisi helppo purkaa maailmannäyttelyn jälkeen. Oli haasteellista suunnitella ja detaljoida kaikki pulttiliitokset tarkasti, kertoo Pekka Haanpää, Lemconin suunnittelukoordinaattori Kiinassa.

Kirnun lopullinen 3D-tietomalli simuloi sen todellista toteutettavaa rakennetta. Shanghai
Engineering Survey and Design (SCAD) Ltd teki Tekla Structuresilla kolmiulotteisen rakennemallin, jota hyödynnetään Kirnun rakennusprosessin kaikissa vaiheissa. Lemcon China C o. Ltd:n Shanghain toimisto koordinoi suunnittelun ja valvoi mallinnusta. Teklan Shanghain toimisto ja asiantuntijat Suomessa tarjosivat ohjelmistotuen Lemconin tietomallinnuksen pilottihankkeelle Kiinassa.

Koska Kirnun verhoiluprosessi vie aikaa, verhoilu suunniteltiin ja siihen tarvittavat osat valmistettiin hyvissä ajoin. Näin voitiin varmistaa se, että rakennus valmistuu ajallaan. JKMM Arkkitehdit suunnitteli paanuverhoilun Rhinoceros-ohjelmiston avulla. Paanupinnat tuotiin Tekla Structuresiin paikkaviitteinä, jotta teräsrakenteen muoto suunniteltaisiin varmasti oikein. Tämän jälkeen verhoilun paikka ja rakennuksen muoto tarkistettiin vielä uudelleen viemällä Tekla-malli Rhinoceros-ohjelmistoon.

Rakennelaskelmiin käytettiin SAP 2000 -ohjelmistoa. Sekä SAP 2000 että Tekla tukevat avoimia ohjelmointirajapintoja (API), jotka mahdollistavat toimivuuden ohjelmistojen välillä. Tämän ansiosta Tekla-malli on helppo päivittää laskelmilla ja laskelmat mallista saatavilla tiedoilla. Laskelmien jälkeen liitos- ja konepajasuunnittelu viimeisteltiin Tekla Structuresilla.

Terästuotanto

Shanghai Baoye Construction voitti Kirnu-projektin teräsosien valmistuksen ja pystytyksen tarjouskilpailun huhtikuussa 2009. Kaikki teräsosat ja -kokoonpanot nimettiin, numeroitiin ja määritettiin suunnittelun koordinoinnin ohjeiden mukaisesti. Pulttiliitosten tiedot toimitettiin Baoyen insinööreille, jotka loivat liitokset Tekla-malliin.

-Insinöörit tarkistivat monimutkaiset liitokset pyörittämällä mallia, ja kaikki konepajapiirrokset pystyttiin tuottamaan tarkasti rakennemallista. Näin säästettiin materiaalikustannuksia ja vähennettiin rakennusjätettä. Kaartuvaa rakennetta olisi ollut mahdoton muuntaa piirustuksiksi tavanomaisen 2D-ohjelmiston avulla, Haanpää kertoo. Rakentamisen ja työmaan ohjaustiimi käytti Tekla Structuresin 4D- aikataulutustoimintoja teräksen valmistusprosessin ja rakennuksen pystytyksen seurantaan.

Rakennuttajan näkökulmasta

-Kun Kirnu valittiin Suomen paviljongiksi, oli täysin selvää, että sen teräsrakenteiden suunnitteluun tarvitaan 3D-ohjelmistoa", kertoo Jouni Lehtonen, Suomen rakennuspäällikkö vuoden 2010 maailmannäyttelyssä ja Finpron edustaja. -Tiesimme, että Tekla Structures on sekä suomalainen että yksi markkinoiden parhaista ohjelmistoista, joten se oli jokseenkin selvä valinta. Myös luonnossuunnittelun tehnyt Aaro Kohonen Oy ehdotti Teklan käyttämistä.
-Projektissa oli suhteellisen lyhyt valmisteluaika, joten tarvitsimme jokaisen aikaa säästävän ratkaisun, jotta suunnittelu onnistuisi ajallaan. Tekla Structuresin kautta saa tuotettua todelliset rakennemäärät, joten se on reilu ratkaisu sekä urakoitsijalle että rakennuttajalle. Myös mallin jatkokäytön mahdollisuus oli tärkeää, Lehtonen selittää. -Kirnun rakenne on suunniteltu siten, että tarvittaessa voidaan rakentaa kaksi lisäkerrosta. Jos hissikuiluja tai portaikkoja tarvitaan lisää, ohjelmisto helpottaa niiden suunnittelemista.