themaBIM: ontwerp tot fabricage8200922themaBIM: ontwerp totfabricage1BIM: ontwerp tot fabricage 82009 23Over het algemeen is er een groot verschil tussen architectenmo-dellen en constructiemodellen. Architectenmodellen bevatteninformatie over bijvoorbeeld volumes, globale kosten, kleuren enenergie. In constructiemodellen wordt vastgelegd hoe gebouwdgaat worden en worden de materiaalkeuzes, afmetingen en posi-ties exact vastgelegd. Tevens worden de bouwdelen en stortnadenvastgelegd. Het constructiemodel wordt daarmee nauwkeurigerdan de constructie-informatie in het architectenmodel.Tekla StructuresBinnen het 3D constructie- en detailleerpakket Tekla Structureskan het architectenmodel als referentie achter het constructiepak-ket worden gelegd. Hierna kunnen geselecteerde elementen, zoalskolommen, worden overgezet naar objecten. Prefab kolommendie in het architectenmodel bijvoorbeeld 60 m lang zijn, wordenin het constructiemodel omgezet naar realistische afmetingen.Objecten, zoals leidingen en meubilair, kunnen onzichtbaarworden gemaakt. De referentiemodellen kunnen worden inge-lezen als DWG, DXF, DGN, Step of IFC-files. De IFC-filesbevatten automatisch de informatie over naam en kwaliteit, diekan worden hergebruikt. In de praktijk blijken de meestemodelleurs het constructiemodel echter opnieuw op tebouwen; gebrek aan goede ervaring, vertrouwen en controlezijn hiervoor de redenen. Bij het modelleren kan het architec-tenmodel zichtbaar worden gemaakt en kan het als referentievoor de maatvoering worden gebruikt.Het constructiemodel kan vervolgens via IFC in het architec-tenpakket worden ingelezen. Met onder meer ArchiCAD enRevit Architecture zijn hiermee goede ervaringen opgedaan1).Meer disciplines, installatie, staal en betonVerdere integratie is mogelijk door de modellen van meerdisciplines binnen Tekla Structures in te lezen. Hierdoorkunnen tijdens het modelleren problemen worden geconsta-teerd en verholpen. Installatiemodellen worden via IFC ingele-zen. Op de verschillende modellen kan een automatischebotsingcontrole worden uitgevoerd, waarmee fouten wordenvoorkomen.In figuur 3 is de workflow tijdens het constructieve ontwerp-proces weergegeven.Integratie rekensoftwareUit dit model kan een rekenmodel worden gemaakt dat dooreen externe constructeur kan worden gebruikt om in rekensoft-ware te worden ingelezen. Alternatief is dat ge?ntegreerd wordtgewerkt met een rekenpakket dat vanuit het modelleerpakketVoor het ontwerpen van constructies maken architecten steedsmeer gebruik van 3D-systemen. Ook bij vrijwel elk ingenieurs-bureau is de laatste jaren het gebruik van 3D-rekensoftwarege?ntroduceerd. De volgende stap is het 3D-modelleren van deconstructie om foutloze tekeningen te maken en de werkvoor-bereiding aan te sturen. Voor constructeur en fabrikant wordthier de basis gelegd voor een zuiver model waarvan deconstructie kan worden gebouwd.Jan FennemaConstrusoft1 Het Panorama Hotel Finland (architect: Larkas&Laine, construc-teur: P?yry Civil) dat is omgezet in een constructiemodel (fig. 2)2 Constructiemodel (Tekla Structures) van Panorama HotelFinland1) In Tekla Structures versie 16.0, die begin 2010 uitkomt is de IFC sterk verbeterd.Bouten, wapening en onderdelen worden inclusief gegevens over materiaalkwali-teit, naam en status uitgewisseld. Testen met onder meer ArchiCAD en RevitArchitecture geven een goed resultaat.2themaBIM: ontwerp tot fabricage82009243 Workflow tijdens het constructieve ontwerpproces4 3D-constructiemodel in Tekla Structures (a) en3D-rekenmodel in Buildsoft (b)5 Voorbeeld gebouw van ontwerp tot fabricagedetail6 Voorbeeld brug van ontwerp tot fabricagedetailmeer informatie in beide modellen wordt toegevoegd.De schematisatie komt direct uit het constructiemodel en isgelijktijdig zichtbaar met de complete betonelementen op dewerkelijke positie. Door meer inzicht in de constructie kunnenhierdoor schematisatiefouten worden voorkomen. Duidelijkzijn de starre verbindingen die worden gegenereerd tussen deknopen die bij elkaar in de buurt liggen.Het 3D-model hoeft gelukkig niet volledig te worden gebruiktom de rekenmodellen te genereren. Uit ??n Tekla-modelkunnen verschillende 2D- en 3D-rekenmodellen worden gege-nereerd. Selecties uit het 3D-model kunnen interactief of doormiddel van filters worden gemaakt. Een filter geeft bijvoor-beeld uitsluitend de constructiedelen weer van een bepaaldefase.DetailberekeningenDetailberekeningen, zoals de wapeningsberekening van eenbetontrap, kunnen direct aan het model worden gekoppeld.Afhankelijk van een aantal parameters wordt op deze maniereen complete trap gemodelleerd en gewapend, waarbij automa-tisch een rekensheet wordt gegenereerd. Diverse ingenieursbu-reaus hebben een rekenapplicatie ontwikkeld voor trapwape-ning en deze aan Tekla Structures gekoppeld. Op dezelfdemanier kunnen andere wapeningsberekeningen van detailsgestandaardiseerd aan het model worden gekoppeld.wordt opgestart. Het is dan wel vereist dat een constructeur hetmodel controleert en opgeeft hoe het geschematiseerde reken-model eruit moet zien. Hiervoor kunnen parameters wordenopgegeven over de positie van de as van de staaf voor hetmaken van de berekening in een constructie. Bij excentrischeaansluitingen kunnen al of niet automatisch starre verbindin-gen worden gegenereerd. De randvoorwaarden en belastingenkunnen in Tekla Structures of in het rekenpakket worden opge-geven. Specifieke rekenparameters als elementtype, tweedeorde of niet-lineaire berekeningen, moeten in het rekenpakketworden opgegeven.Voordeel is dat vanuit ??n model snel een rekenmodel voorverschillende rekenapplicaties kan worden gegenereerd. Hetspaart tijd en controle ten opzichte van het traditioneel makenvan een nieuw rekenmodel.Voor het integreren met rekensoftware wordt gebruikgemaaktvan een Application Programming Interface (API). Deze APIis vrijgegeven voor de verschillende leveranciers van reken-programmatuur, waardoor zij een integratie kunnen maken.Bij de integratie kan in twee richtingen worden gecommuni-ceerd. Een Tekla Structures model kan bijvoorbeeld wordendoorgestuurd naar het rekenpakket; gewijzigde en toege-voegde balken en kolommen kunnen vanaf het rekenpakketweer naar Tekla Structures worden teruggestuurd. Op diemanier wordt een volledige roundtrip bereikt, waarbij steeds34b4aBIM: ontwerp tot fabricage 82009 25aanduidingen zijn hierbij afhankelijk van de modeldata.Zowel utilitair als civiel werk kan volledig worden gemodel-leerd. Het ontwerpprincipe is bij beide gelijk.In figuren 5 en 6 is te zien hoe het model evolueert van globaalconstructiemodel tot en met volledig gewapend model waaruitde werktekeningen worden gehaald. Met deze systematiek isruim vijftien jaar ervaring opgedaan met het automatisch gene-reren van grote hoeveelheden staal-werktekeningen uit eenmodel. Alle informatie komt uit het model, tekeningen zijnalleen van het model afgeleid. Sinds 2004 is deze techniek nu ookdoorontwikkeld voor beton, zowel prefab als in het werk gestort.Ingenieursbureaus, prefab-betonbedrijven ?n aannemerskunnen de techniek gebruiken om hun rol in het bouwproceste verbeteren. Constructief ontwerp en bouwbaarheid kunnenworden verbeterd bij een ontwerp waarbij het modellerenwordt gedaan uit oogpunt van het bouwproces in plaats van hetontwerp. Het Tekla-model kan worden gebruikt vanuitverschillende invalshoeken om het bouwproces te optimalise-ren, van ontwerp tot montage.Voor in het werk gestort beton wordt informatie over wapeningen bekisting ge?ntegreerd met materiaalinformatie. Buigstatenen andere werkvoorbereidinggegevens kunnen direct uit hetmodel worden gehaald. Interfaces met diverse rekenpakkettenzijn beschikbaar en applicaties van architect, aannemer enfabrikant zijn goed inpasbaar. Detailleren: volledig virtueel bouwenBij het detailleren van de constructie kunnen in het constructie-model alle wapening, instortvoorzieningen en andere detailleringworden aangebracht. Dit kan voor zowel prefab en in het werkgestort beton als voor andere materialen zoals hout en glas. Voor-deel van het volledig detailleren is dat hiermee faalkosten sterkworden verlaagd en montage veel sneller gaat. Bij een volledig enexact model kan het model worden gebruikt voor het ondersteu-nen van het bouw- en montageproces. Zowel het bestellen als hetplannen kan met de modeldata worden gedaan.Bij het volledig 3D-wapenen wordt kennis over oplossingen ensparingen in het model ondubbelzinnig vastgelegd. De wape-ning past eenvoudig direct in de kist. Ruimtes voor sparingenen instortdelen kunnen direct worden voorzien. Aansluitingenen ankers voor hoedliggers en andere stalen onderdelenkunnen direct mee worden gemodelleerd, zodat het staal directin de betonconstructie past.Belangrijk is dat geen concessies worden gedaan bij het model-leren. Alle informatie moet ondubbelzinnig in het model wordenopgeslagen en niet op de tekeningen. Hierdoor kunnen tekenin-gen, werkvoorbereidinggegevens, CNC-data en buigstaten auto-matisch vanuit het model worden gegenereerd. Als het modelgoed is gemaakt, moet de volledige constructie-informatie in hetmodel zijn opgeslagen en zijn de tekeningen alleen afgeleideweergaven van het model. Belangrijk is wel dat de tekeninglay-out aan hoge standaards voldoet; arceringen, lijntypes en5a 5b6a 6b