I IINFORMATICACADCRETE (XIII)TOEPASSING CAD IN HET STOREBAELT-PROjECTir.R.Hessels, Ballast Nedam EngineeringDe dertiende aflevering in de CADCRETE-serie is gewijd aan een praktijkvoorbeeldvan het werken met CAD, namelijk het tekenwerk voor het Storebaelt-project inDenemarken. Het project omvat de aanleg van een vaste oeververbinding tussen deeilanden Fyn en Sjaelland en is uit het oogpunt van automatisering in de bouwuniek te noemen. De Deense opdrachtgever 'Storebaeltforbindelsen' verplicht deaannemers van het werk de ontwerp- en uitvoeringsgegevens elektronisch teverwerken en aan te leveren. In dit artikel ligt het accent op de elektronischeverwerking van grafische ontwerpgegevens, de toepassing van CAD.Verzending van een CAD-bestand gaatvergezeld van slechts ??n A3-plot. Dezeplot is het wettelijk bindend documenten verdwijnt direct in de archiefkastenvan SBF.Metde bouwvan deWestbrug iseenbe-drag van ruim 1 miljard gulden ge-moeid. De spoorweg gaat in 1993 open;de autoweg volgt driejaar later.InformatiesysteemDe documenten die tijdens de voorbe-reiding van de bouw worden vervaar-digd, worden opgeslagen in de databasevanSBF. In deze database is onderscheidgemaakt tussen:- tekeningen;- technische informatie, anders dan te-keningen;- administratieve informatie;- informatie betreffende tijdsplannin-gen en kosten (fig. 4).KIiJBENHAVNInjuni 1989 verkreeg de European Sto-rebaelt Group van SBF (Storebaeltfor~bindelsens) de opdracht voor het bou-De vaste oeververbinding bestaat uittwee delen. Het westelijk gedeelte, deWestbrug genoemd, verbindt Fyn methet eilandje Sprogo en is bestemd voorzowel auto- als treinverkeer. Het ooste-lijk gedeelte tussen Sprogo en Sjaellandbestaat uit een brug voor het autover-keereneentunnelvoorhet treinverkeer.Brug over de StorebaeltHetwatervan deStorebaelt(GroteBelt)verdeelt Denemarken in twee gedeel-ten. Westelijk van de Storebaelt ligt het Tijdens het werk fungeert de databaserelatiefdunbevolkte grootste deel. Oos- f----,--===-------~~~-__Ials een elektronisch naslagwerk met be-teliikhetdichtbevolkteeiland Siaelland, 1 Locatie van het Storebaelt-project. hulp waarvan SBF de voortgang van het:J :J de vaste oeververbinding tussen demetde hoofdstad Kopenhagen (fig. 1).In Deense eilanden Fyn en Sjaelland werk kan controleren en beoordelen.1986 koos de politiek, na een lange pe- Alle bij de bouw betrokken partijenriode van discussie, voor een vaste oe- hebben toegang tot de database.ververbinding over de Storebaelt. De wen van de 6,6 km lange Westbrug over De database wordt in de praktijk vooralDeense hoofdstad wordt hierdoor snel- de Storebaelt (fig. 2). Doorslaggevend gebruikt voor het uidezen van CAO-Ier en eenvoudiger bereikbaarvanafhet hierbij bleek het door Ballast Nedam bestanden. Zo gebruikt bijvoorbeeld deEuropese vasteland met alle voordelen Engineeringgemaakte alternatieve ont- Deense Spoorwegen (DSB) de CAO-te-van dien. werp. Dit alternatief was zo'n vijftien keningen vervaardigd door de Europe-procent goedkoper dan de door de an Storebaelt Group als onderleggerDeense opdrachtgever ontwikkelde voor haar eigen tekenwerkzaamheden.concepten. Ookde CAD-stations op de bouwplaatsDe lagere prijs kwam onder meer voort in Nyborg zijn aangesloten op de cen-uit materiaalbesparing. Bij de Deense trale database van SBF. In Nyborg wor-varianten werd uitgegaan van drie lig- den de 'as built' revisies doorgevoerd opgers naast elkaar; twee liggers voor het de CAO-bestanden.weg-en??nvoorhet treinverkeer. Inhetalternatief van Ballast Nedam werdende liggers voor het wegverkeer gecom-bineerd tot ??n ligger en werd boven-dien gekozenvoor een getoogde ligger-vorm (fig. 3).Ballast Nedam Civil Engineeringis de leading partner in de Euro-? peanStorebaeltGroup, de inter-nationale aannemerscombinatie die hetwestelijk deel uitvoert van de vaste oe-ververbinding tussen Fyn en Sjaelland.De toepassingvan CAD in het projectisnauw verweven met de toepassing vanCAD bij Ballast Nedam. Alvorens deaandacht te richten op CAO wordt hetinformatiesysteem van de Storebaelt-forbindelsen toegelicht en wordt eenkorte beschrijvingvan het project gege-ven.22 Cement 1990 nr. 9-10SPROG061 60 59 58 57VERTJ?AL REF. L1NE, ,l;I----~-""'IL.l''-8l.l.;,.ADM'N'5TRA T1EVE INFDTEKENINGENANDERE TECHNISCHE INFODSBKOBENHAVN12050/ ~ANNINGS 'NFO~~,~ ~ ~~NYBORGSBF'S DATABASE111 INFO VOOR GEBRUIKEN ONDERHOUD SYSTEEM11 1111 iilll 1111 Inllllli 11 P'R~11 III I!lil! 1!1---;.....---_+++I--li-If++l~ ..!:!!'!L11 IIIIIII!I 11IlilIl i1111 I!- ~~~~~- '!iNf.""R.,.=L.=..EV.,.E.=..L---1++:; -~H~~ Hf1-,-+1++'- +---+1-+-3.500 11 1I11!1111 11~:uJ.+L'.L.i-,j,jJ-+-_...li..ll.~ _ _----..E~EROADWAY EPIERI Ii ii 8690 i 11360i 12050 i 6150 6150I I '-:':'::'::"'+....0:'-=-~ 800 i 2879i ii ii ii i_IQe _QF_~R_A1L_1IB1_~_-"-;;;-~~'-1'ifd~~sj;-i...-"t1J-tl!?!~_~!IIi\i-J mzoU1U1~u2Trac? en aanzicht van deWestbrngOm een zinvolle uitwisseling van digi-tale gegevens mogelijk te maken heeftSBF vooraf omschreven welke pro-grammatuur dient te worden gebruiktvoor de verschillende toepassingsge-bieden. Zo moetvoor planning het pak-ket Artemis worden gebruikt, voortekstverwerking de Word Perfect soft-ware. Voor de registratie van documen-ten levert SBF enkele in eigen beheerontwikkelde applicaties aan. Bij de toe-passing van CAD kon de aannemer vanhet werk kiezen uit Intergraph-soft-ware, AutoCAD en CATIA (van IBM).Nadat de brug gebouwd is, wordt de re-levante informatie uit elk van de delenvan de database verwerkt in een ge-bruiks- en onderhoudssysteem. Dit sys-teem wordt gebaseerd op een driedi-mensionaal CAD-model. Een onder-deel van het systeem zal bestaan uit eenapplicatie die het mogelijk maakt dooraanwijzen van delen van het bouwwerkeen lijst met elektronische documentenaan te maken, die betrekking hebben opdie delen. De documenten uit deze lijstkunnen daarna selectief op het schermworden bekeken dan wel uitgeplot.4Centrale database vanStorebaeltforbindelsen3 Typische doorsnede WestbrngCAD bij Ballast NedamBallast Nedam heeft zes jaar ervaringmet de toepassing van CAD. De Auto-CAD-software van AutoDESl{ is sinds1987 huisstandaard. Aan de keuze vanAutoCAD is een haalbaarheidsstudieCement 1990 nr. 9 23IINFORMATICAvoorafgegaan, waaruit onder meerbleek dat een CAD-systeem gebaseerdopeenmicrocomputerhetbestepasteinde gedecentraliseerde structuur van hetbedrijf. AutoCAD leek op dat momentde meest geschikte CAD-software. Be-sloten werd het pakket te gaan gebrui-ken en na driejaar een evaluatie te latenplaatshebben.Inmiddels heeft deze eva-luatie plaatsgehad en is geconcludeerddat er, ookalmethet oogop de toekom-stigeontwikkelingenvan deAutoCAD-software, geenaanleiding is de huisstan-daard op middellange termijn te wijzi-gen.Naast AutoCAD wordt, in verband metspecifieke projectvereisten, ook gebruikgemaakt van het GDS-systeem vanMcDonnell Douglas. De totale BallastNedam CAD-configuratie bestaat mo-menteel uit 40 AutoCAD-stations, 20GDS-stations en 1Microstation van In-tergraph. Deze laatste is aangeschaftvoorhetuitvoerenvan conversiesvan ennaar het Intergraph-fonnaat.ProduktiviteitEen verdere groei van het aantal CAD-stations bij BallastNedamis teverwach-ten. De produktiecijfers over de afgelo-pen zesjaar wijzen uit dat de toepassingvan CAD voor het vervaardigen van te-keningen rendabel is, los van de toege-voegde waarde die het toepassen vanCAD geeft. De produktieverbeteringten opzichtevanhandmatigtekenenva-rieert van 1,5 tot 4,5. Als gemiddeldevoor AutoCAD wordt bij Ballast Ne-dam Engineering een factor 1,7 gehan-teerd. Bij een factor 1,5 is al sprake vaneen rendabele toepassing. Bij deze bere-keningis uitgegaanvaneenconfiguratieopbasisvaneenIDMmodel700fSO,eenA3-tablet, een alfa-numeriek beeld-scherm en een grafisch 21" kleuren-beeldscherm.NetwerkDe AutoCAD-stations zijn gekoppeldaan een IDM-token ringnetwerk, datweer gekoppeld is aan andere ringnet-werken binnen het bedrijf. Het is daar-door mogelijk op vrijwel elke plaatsbinnen het kantoorgebouw een stationte koppelen aan het CAD-netwerk enzodoende over de projectgegevens tebeschikken die centraal op de meservervanBallastNedamEngineeringwordenbewaard.AutoCAD bij de European Store-baelt GroupDeEuropeanStorebaeltGroup heefter-voor gekozen de ontwerptekeningen tevervaardigen met behulp van de Auto-CAP-software. Dit is niet verwonder-lijk gezien het feit dat Ballast NedamEngineering het tekenwerk voor debouwcombinatie verzorgt. Bij de startvan het project waren de faciliteiten enkennis van AutoCAD al in huis.HettekenwerkvoordeWestbrug0II!-vatenkele duizenden tekeningen en is be-groot op ongeveer 20 manjaren. In ter-men van bytes betekent dit dat er in to-taal 2 Gigabyte aangrafische informatiemoet worden opgeslagen. Hiervan zijnsteeds zo'n 400 Mb direct opvraagbaarin de centrale database.Het beheer van een dergelijke hoeveel-heid datavraagtomeengoede organisa-tie.Essentieel is de methode vanwerken'bij de toepassing van CAD, de produk-tiemethode. Het controleren op het na-leven van de gemaakte afspraken hier-omtrent is hieraan onlosmakelijk ver-bonden. Zowel de produktiemethodeals de controles zijn uitgebreid beschre-ven in eenCAD-Manual.Dit handboekis onderdeel van het kwaliteitsplan bin-nen het project.De produktiemethode van CAD-teke-ningenvoor de Westbrugis afgeleid vande methodediebij BallastNedamwordtgehanteerd.Produktie van tekeningenEen van de belangrijkste opties van hetwerken met CAD is de mogelijkheidom de informatie vanverschillende dis-ciplines te co?rdineren. Om ten vollevan deze optie gebruik te kunnen ma-ken zijn er afspraken nodig over de op-bouwvan de database. Op me-niveau ismet name de coderingvanlagenvanbe-lang, op database-niveau het onder-scheid naar type mes (fig. 5).Er worden drie typen mes onderschei-den in de CAD-database:- standard data mes;- model mes;- drawing files.Tot de standard data worden symbool-tekeningenmaarookalgemeneproject-gegevens, zoals met betrekking tot debodem en dergelijke, gerekend. Dra-wing mes worden samengesteld uit! \--.....-... ---r-IJ--+~~-----_-----+-----1R.poe"1'-=="'--~,.,~-~--I-----I R.po,', I~~;;pj-----Model files (30)Scale 1:1Model files (20)Scale 1:1Standard dataOrawing filesGraphlc da la AlN data='e:: iiiJ=::-Lr ;-I=dlf5 Structuur van de CAD-databaseOocuments (plotsl24 Cement 1990 nr. 96 Perspectiefvan het 30 model van de spoorwegliggermet voorspankabelsLaagcoderingssysteemBij Ballast Nedam wordt een laagcode-ringssysteem gehanteerd, waarin delaagcode in principe uit vier karaktersbestaat.Het eerstekarakter staatvoor de I-~~~~~_~~~-~~_~~~_~~~-~~~_~~~~---Idiscipline, het tweede voor de subdisci-pline, het derde voor de divisie en hetvierde voor de lijndikte. I----~~~~-~~~-~~~~-~-~~~~~~~~~~~~__iAls de laagcode bijvoorbeeld '3482' is,dan zijn de grafische entiteiten in dielaag: teksten (divisie 8), die met een pen-breedte van 0,2S mm worden geplot(lijndikte 2) en die horen bij de discipli-ne 'draagstructuur'(3) en de subdiscipli-ne 'wapening' (4).De laagcoderingen worden tevens ge-bruikt voor automatische objecthet-kenning,waardoor rapportage mogelijkwordt.Voorbeelden hiervan zijn de applicatiesdie zijn gemaakt ten behoeve van hetuittekenen van de voorspanning en dewapening. Beide voorbeelden, hiernauitgewerkt, geventevens eenindrukvanhet functioneren van de produktieme-thode voor de Westbrug.standard data fdes en model [des. Hetessenti?le verschil tussen model [des endrawing [des is, dat de drawing [desschaalgebonden informatie mogen be-vatten (zoals teksten en maten) en demodel [des niet. De drawing [de is deelektronische tegenhanger van het cal-que op de tekenplank. De model [de re-presenteert het bouwwerk op schaal 1:1.7 30 model van een segment van de spoorwegligger meteen gedeelte van de wapening boven de opleggingLocatie van voorspankabelsBij de eerste ontwerpberekeningen vande voorspanning wordt meestal uitge-gaan van een schetsmatig aangegevenverloop Van de voorspankabels. Voor dedefinitieve berekeningenen tekeningenmoet de locatie van de kabels exactwor-den bepaald. Hierbij moet worden vol-daan aan de geometrische randvoor-waarden: de kabels moeten binnen debetonvorm passen, terwijl er voldoenderuimte moet overblijven voor het ver-werken van de wapening. Op basis van2D (tweedimensionale) modellen is diteen arbeidsintensieve bezigheid, waar-bij een goed ruimtelijk inzichtis vereist.Voor het gedetailleerd uitwerkenvan devoorspankabels van de liggers voor deWestbrug is daarom gebruik gemaaktvan 3D CAD-modellen.Een 3D model beschrijftde omtrek vande liggers van de Westbrug. In dit 3Dmodel zijn de voorspankabels met be-hulp van AutoLISP-applicaties inge-bracht (fig. 6). Bij het invoeren van eenvoorspankabel geeft de CAD-operatorin de 'dwarsdoorsneden'dedoorde con-structeur aangegeven locatie van de ka-bel aan. Het 3D model van de liggermoet hierbij wordenvoorgesteld als eenserie achter elkaar geplaatste dwars-doorsneden die met elkaar zijn verbon-den door wandvlakken. Na het aanwij~zen van alle locaties wordt automatischde kabel, in de vormvan een zogenaam-de polylijn, getekend.Nadat een kabel in z'n geheel is inge-voerd, verricht de operator een visuelecontrole op de ligging van de kabel tenopzichtevan de betonvormen de wape-ning. Voor het uitvoeren van deze con-flictstudies is op kritische plaatsen,zoalster hoogte van de oplegging van de lig-ger op de pijler, de wapening driedi~mensionaal ingevoerd (fig. 7).Nadat alle kabels in het model zijn ver-werktworden met behulp van de Auto-LISP-routine PRESEC de dwarsdoor-sneden van de ligger met de voorspan-kabels gegenereerd. Deze applicatie isopgebouwd uit een functie die de snij-puntenvan deverschillende CAD-enti-teiten met de beschouwde doorsnedeberekent en een functie die de relevantegegevens opslaat in een grafische een-heid, een AutoCAD-block. Na active-ring van de applicatiewordt de operatorgevraagd om de afstand vanafde opleg-ging, waarna de verschillende functiesworden uitgevoerd. Het resultaat vandie uitvoering is een volledig automa-tisch gegenereerde doorsnede en eenkabellocatie-tabel. Enkele voorbeeldenvan de uitvoer zijn weergegeven in fi-guur 8.Door het groepsgewijs uitvoeren van dePRESEC-applicatie wordt in enkeleuren tijd eenSS-taldoorsnedengegene-reerd, ??n doorsnede per meter over dehalve liggerlengte. W?zigingen van deligging van de kabels kunnen na hetaanpassen van het 3D model in kortetijd worden doorgevoerd.Behalve de enorme tijdwinst ten op-zichte van hetwerken met 2D modellenis het aannemelijkdat door deze aanpakook het aantal fouten sterk is geredu~ceerd.Cement 1990 nr. 9 25L-~~~ ---L~~ ~~~_I_INF__O_RMA::r_I_C_A_~ _202'Ol; 2.1?11-H-A-'- -~~-10:1101lJ8 m ?106 toS 1fK 102SCAlE ?120SECTION~I-----~- ~~~~,II202- -103 101'1)1 to7 106 tOS 10(, t02O-Oa-~9!56'lt5.t........,SCALE1:20SECTIONTekenen van wapening met Auto-STRUCTOnderbouwDewapening van de onderbouw van deWestbrug is getekend met behulp vanAutoSTRUCT, een pakket dat is ont-wikkeld door ingenieursbureau Gra-bowsky& Poort. Desoftwareis inde be-ginfase van het Storebaelt-project uit-gebreid getest. Op grond daarvan zijndaarna een aantal wijzigingen en uit-breidingen in het pakket aangebracht.De modificaties omvattenonderandereextra routines voor het tekenen vanbeugelwapen?ng en de aanpassing voortoepassingen volgens de Britse en deDeense tekennormen. Een gedeelte vandeze ontwikkelingenzijn gevatin de ci-viele module van AutoSTRUCT.9 Gedeelte van de wandwapening ineen caisson, getekend tnet behulpvan AutoSTRUCT8 Autmnatisch gegeuereerdedoorsuedetekening en tabel tnetkabellocatie van figuur 6Een belangrijke optie van de Auto-STRUCT-software is de mogelijkheidautomatisch een buigstaat te genereren.Deze optie is gebruikt als hulpm?ddelbij het opstellen van de eigenlijke buig-staat (fig. 9-10).BovenbouwDe wapening van de bovenbouw kanvanwege het parabolisch verloop van deliggers niet direct met de Auto-STRUCT-software worden getekend.TENOON A10' 461102 ??110. 752104 752105 98210. 1212107 144210. 1612201 250202 1.47304 720601.31C TE"""" A.39 101 361128 102 36?338 103 752128 104 752128 105 982128 lOG 1212128 1?07 1""42128 108 1672201 200500 202 147304 6::'1339128??612812812812.128583??3??9~......~~$1 II I1 II I1 1I I1 II II II II II13937 II1525t1525tIII8875I 375t RDAOWAY BRIDGE. .88751525~~50350'-+-f+~85::::0-t+_1:::.07:..:5-.jl---'13:::2;::,5__tI I \ 1 I I / 1 1 If'''~175 175oo(O!1525 1525 887 51 887 5 ~t_"':':':"'--.j~-:::=--t-IIBARS AT BlOCK OVTS r-- I BARS WITH THREAOEO ENO ITO BE CVT ON SITE ANC COlJPlERS"-.. ...- 'w i} _~__~___-,10~x+I' +:1O=-.-t ~~:~EI~21.~~~ERSlAB) _1)_+-/+11....:;::=.:_ = = = =lO'== = = t-L! 4 lOx --~I I-+""'-- I - - - 30x - - - I l-Joo.~1/ I 1,Il~~ I' 1'I I 1I .1 1 I~26 Cement 1990 nr. 9Enkele namen en getallenDe European Storebaelt Group is eeninternationale aannemerscombinatiebestaande uit:- Ballast Nedam Civil Engineering;- Hojgaard & Schultz AIS;- Taylor Woodrow Construction Ltd.;- c.G. Jensen AIS, Losinger SA en PerAarslefAIS.Dezecombinatiebouwtinopdrachtvande Storebaeltforbindelsen het westelijkdeel van het Storebaelt-project, deWestbrug.De Westbrug heeft een lengte van 6,6kmenbestaatuiteenbrugvoorautover-keer en een brug voor treinverkeer.De vrije doorvaarthoogte is in het mid-denvandeoverspanning 18 m. Demaxi-male funderingsdiepte is 34 m onder dezeespiegel.Debrugtelt63 overspanningen,51 stuksmet een lengte van 110 m en 12 met eenlengte van 82 m. Pijlers en liggers wor-den samengesteld uit geprefabriceerdeelementen. De spoorwegliggers zijn 12m breed en hebben een massa van 4400ton. De liggers voor de autoweg zijn 23m breed bij een massa van 5800 ton.Een hefschip met een hoogte van 65 m,een oppervlakte van driekwart voetbal-veld en 6500 ton hefvermogen vervoertenplaatstdeliggers, de pijlers ende cais-sons van de brug.Voor de constructie is 400 000 m3 betonnodig. De helft is bestemd voor de pij-lers, de andere helft voor de liggers.10 Automatisch gegeuereerdebuigstaat van de wapening infiguur 9Belangrijk was hier, vanwege het groteaantal verschillende staven, de automa-tische generatie van de buigstaten. Dewapeningsstaven zijn daarom driedi-mensionaal ingevoerd als polylijnen;hetgrootste deel metbehulp vanAutoLISP-routines, het overige deel met de stan-daard tekencommando's. Gebruik ma-kend van de zogenaamde gebruikers-interfacevanAutoSTRUCTzijndaarnaaan elkvan de polylijnen de wapenings-gegevens toegevoegd. Hierdoor wordendeze bij een automatische generatie vande buigstaat meegenomen.De driedimensionaal ingevoerde wape-ning is tevens gebruikt bij het uitvoerenvanconflictstudiesinrelatie totdevoor-spankabels.Controle van CAD-gegevensHet beheer van de grote hoeveelheidCAD-gegevens heeft in het Westbrug-project speciale aandacht gekregen: on-geveer 10% van het totale budget voortekenwerk.Eenbelangrijkonderdeel van ditbeheeris het controlerenvande opbouwvan dedatabase. Deze controle heeft betrek-king op dejuistheid van de modellen enop hetnalevenvande afspraken, zoals delaagcoderingen.De noodzaak van de controle op dejuistheid van de modellen is eenvoudigaan te tonen. Immers,eenfout ineen 2Dof 3D model kan een serie, vaak zeermoeilijk traceerbare, fouten tot gevolghebben in de hiervan afgeleide mes. Denoodzaak van de controle van de data-r-""-----------------, base-structuur spreekt minder tot deverbeelding, doordatdeplots nietnood-zakelijkerwijs fouten bevatten ten ge-volge van een slechte opbouwvan de fi-le. Er is echter een grote kans dat de vande me afgeleide rapporten onjuisthedenbevatten of onvolledig zijn. Bijvoor-beeldhetgenererenvaneenbetrouwba-re buigstaat met de AutoSTRUCT-software is alleen mogelijk wanneer dewapeningsstaven in de daarvoor be-stemdelagenvan de CAD-mezijn gete-kend. Is dit niethetgeval, dan is de auto-matisch gegenereerde buigstaat nietvolledig ofbevat onjuistheden.Een ander aspect van de controle is .datvaak verschillende operators werkenaan een CAD-me. Het komt de mani-puleerbaarheid, maar ook het werkple-zier en uiteindelijk de produktiesnel-heid tengoedewanneer de ft1es gestruc-tureerd zijn opgebouwd.CAD-CheckerE?nenanderis aanleiding geweest totde,. 1j?'O BARSHAPES a...~0:0? :0 ';; ~i"J1ii~ 1 Bend
Reacties