1. BIM tietomallit ja materiaalien/tuotteiden
hallinta
Vihreä Foorumi: Materiaali- ja resurssitehokkuus
to 28.2. 13 Huutokonttori
Sirje Vares, VTT

2. 5.3.2013 2
Sisältö
1) BIM tietomalli
2) Tuotetietojen käyttö mallisovelluksissa
3) Tietomallit ja tuotetietietojen tarve
4) Tuotetietojen lisääminen malliin
5) Tuotetietojen hyödyntäminen analyyseissä
6) Ympäristövaikutuslaskenta

3. 5.3.2013 3
BIM tietomalli
 BIM (Building Information Model) tietomalli on rakennuksen ja
rakennusprosessin koko elinkaaren aikaisten tietojen kokonaisuus
digitaalisessa muodossa
 Rakennushankkeen tuotemallipohjainen tiedonhallinta liittää yhteen
suunnittelussa, tuotevalmistuksessa, rakentamisessa ja rakennusten
käytössä sekä ylläpidossa tarvittavat tiedot
BIMCON
1) BIM tietomallit

4. 5.3.2013 4
Rakennuksen tietomallinnus
 Rakennuksen tietomallinnus tapahtuu suunnitteluohjelmistojen avulla
(ArchiCAD, Revit, Tekla, MagiCAD)
 Perusvaatimuksena on, että suunnitteluohjelmiston
alkuperäismallista voidaan tallentaa IFC-muotoinen avoimen
tiedonsiirron malli (USA ja eräät muut maat ottaneet käyttöön COBie
siirtoformaatin)
 IFC (Industry Foundation Classes) formaatti kehitettiin tietojen
siirtotapauksia varten, niin että tietomallien käyttäjät voisivat
hyödyntää tietomallitietoja omissa suunnittelu, mallinnus sekä
simulaatio tarkoituksiin
 Kansainvälinen organisaatio, Building Smart International, kehittää ja
koordinoi avoimen tiedonsiirron käsitettä (’OpenBIM’) sekä IFC
kehitystyötä
1) BIM tietomallit

5. 5.3.2013 5
Tuotemallitieto
 Vaatimukset
 Tilaohjelmat, työpiirustukset,
luonnokset
 Rakennesuunnittelu
 Tuoteosasuunnittelu
 Talotekniikkasuunnittelu (sähkö,
LVI)
 Määrä- ja kustannuslaskenta
 Detaljit, 4D aikataulut,
simulaatiot
 Käyttö ja ylläpito
ProIT, Rakennusteollisuus RT ry (2005)
1) BIM tietomallit

6. 5.3.2013 6
Tuotetiedot malleissa
Geometria-, tunniste ja ominaisuustieto
 Kolmiulotteinen geometriatieto palvelee piirustusten tuottamista
 Rakennusosien ja tuotteiden tunnistetietojen kautta saadaan mallista
määrätiedot kustannuslaskentaan tai tuotannon suunnitteluun
 Rakennustuotteiden ominaisuustietoja tallennetaan malleihin vielä
melko vähän kuitenkin tarve kasvaa mallien hyödyntämisen
kasvaessa ja erilaisten analyysiohjelmien lisääntyessä . Ainakin
energiasimulointi, hiilijalanjälkilaskenta, elinkaarisuunnittelu esittävät
vaatimuksia tuoteinformaatiolle
2) Tuotetietojen käyttö mallisovelluksissa

7. 5.3.2013 7
Materiaalien ominaisuustieto
 Arkkitehtimalliin tallennetaan tyypillisesti rakennusosan päämateriaali
(esim. betoniseinä) ja sen vaatimus (esim. ääneneristävyysvaatimus
48 dB) ~400 mm 415 mm
 Rakennemallissa materiaali määritetään tarkemmin
 Betoniseinä -> betoni, lujuusluokka K30
 Betoniseinä -> u-arvo 0,17 W/m2K
 Tuotetiedot voivat tarkentua toteutusmuodoiltaan erilaisissa
hankkeissa eri tavoin, kuitenkin tuotetiedot malleissa jäävät yleensä
hyvin geneerisiksi
 Urakoitsijan oma asuntotuotanto – urakoitsija voi valita käytettävät
rakennetyypit jo ennen arkkitehtimallin syntymistä
 Perinteisessä tilaajan toteutettavassa rakentamisprosessissa
saatetaan tilaratkaisuja ja rakennuksen ulkomuotoa suunnitella
pidemmälle ennen kuin rakenneratkaisuista päätetään
2) Tuotetietojen käyttö mallisovelluksissa

8. 5.3.2013 8
Tuotevalmistajakohtainen tieto
 Tuotevalmistajakohtainen tuotetieto löytyy
tietomallista tyypillisesti silloin, kun tietyn
rakennusosan mallintamiseen on tarjolla
parempia valmiiksi mallinnettuja 3D-
Weber seinän 3D objekti objekteja valmistajakohtaisina kirjastoina
kuin yleisinä (geneerisinä)
objekteina/komponentteina
 Jos tietomallia hyödynnetään hankkeessa
muuhunkin kuin piirustusten
tuottamiseen, tuotevalmistajakohtaista
tietoa tulisi löytyä mallista vain todellisia
tuotevalmistajavalintoja vastaavasti
Weber seinän tuoteinformaatio ja relaatiot
2) Tuotetietojen käyttö mallisovelluksissa

9. 5.3.2013 9
Tuotetietojen lisäys tai linkitys malleihin
Tuotteen ominaisuudet:
Tuotestandardit • Koostumus
• Tekniset ominaisuudet
Käyttöikämalli • Ympäristövaikutukset
Ohjeet • Käyttöikä …
Suunnittelumalli Toteumamalli Kunnossapitomalli
(as designed) (as built) (as maintained)
Arkkitehti-, rakenne-, Sisältää Sisältää valmistaja-
LVI-malli - esittää valmistajakohtaisia kohtaisia tietoja
vaatimuksia tuotteille tietoja tuotteiden tuotteiden huolloista ja
ominaisuuksista kunnossapidosta
3) Tietomallit ja tuotetietietojen tarve

10. 5.3.2013 10
TEHTÄVÄ TUOTETIETOJEN TARVE
Edellytykset käytölle (asentaminen, rakenne, detaljointi, käyttöohjeet,
Elinkaarisuunnittelu käyttöolosuhteet). Tiedot joita tarvitaan käyttöikäarvioinnissa.
Vaihtoehtoisesti käyttöikälaskentamalli, jossa taustalla käyttöikään
vaikuttavat parametrit
Toimivuuden Tekniset ominaisuudet (lujuus, lämpö, palo …)
suunnittelu
Ympäristövaikutukset, käyttöikä, huollot, pinnoitukset, käyttöikäaikainen
LCA ja LCC arviot korjaus ja uusimistarve. Materiaalien elinkaarikustannukset (hankinta,
asennus, huolto, purku, uusiminen).
Terveellisen sisäilman Sisäilmaemissiot / emissioluokka
suunnittelu
Riskien minimointi Tuotteen koostumus, kemikaalien käyttö, käytönaikaiset päästöt
maahan ja veteen
Käyttöikä, osakomponenttien uusimisjaksot, pinnoitukset, vaatimukset
tarkastuksille, hoidoille ja kunnossapidolle.
Kunnossapidon
suunnittelu, optimointi Ikäkäyttäytyminen, vaihtoehtoiset hoito ja kunnossapitosuunnitelmat,
kunnossapitokustannukset. Malli, joka mahdollistaa kunnossapidon
optimoinnin.
Hoito ja kunnossapito Hoito ja kunnossapito ohjeet, malli jonka avulla voidaan aikatauluttaa ja
ohjeistus niputtaa yhteen useampia kunnossapitotoimenpiteitä
’As built’ mallin olemassaolo, josta näkyy tiedot koskien käytettyjä
materiaaleja
Korjausrakentaminen
Ohjeet ja vaatimukset puretuille materiaaleille (esim. kaatopaikka
kelpoisuus)
Käytöstä poiston Uudelleenkäytön, kierrätyksen tai kaatopaikkasijoituksen ohjeet
suunnitelma
3) Tietomallit ja tuotetietietojen tarve

11. 5.3.2013 11
ArchiCAD ja tuotetieto
RAKENNE
instanssi, esim. seinä
Mahdollistaa
tuotetiedon
RAKENNETYYPPI TUNNISTEET JA OMINAISUUDET 3D-TEKSTUURIT tallentamiseen
• Talo 2000-rakennusosakoodi ja
• nimi, esim. VS 101
• rakennekerrokset
yksilöllinen ID, rakenteellinen malliin:
tehtävä, muutos-status (korjausrak. )
(materiaalikerrokset)
• AcousticRating, Manufacturer,
FireRating jne. (IFC-tietokentät)
 Rakenne tasolla
(seinä)
RAKENNEKERROS 1 RAKENNEKERROS N
 rajoitetusti myös
RAKENNEKERROS 2
(materiaali 1) (materiaali 2) (materiaali) rakennetyyppi
tasolle sekä sen
MATERIAALINIMIKE TÄYTE PAKSUUS TYYPPI sisältämien eri
( =rakennekerroksen täyteen • nimi, esim. Muurattu tiili esim. 85 mm runko/
nimi, esim. Muurattu tiili) • 2D-piirtotäyte pinnoite/
kerrosten
• lämpöominaisuudet muu materiaaleille.
LÄMPÖOMINAISUUDET
• lämmönjohtavuus
• tiheys
• ominaislämpökapasiteetti
4) Tuotetietojen lisääminen malliin

12. 5.3.2013 12
RAKENNE
instanssi, esim. seinä
Revit ja tuotetieto
RAKENNETYYPPI TUNNISTEET JA OMINAISUUDET 3D-TEKSTUURIT
• nimi, esim. VS 101 • rakennusosan tunniste (”model”)
• rakennekerrokset kokoonpanotunnus (”assembly
Laajempi
(materiaalikerrokset)
• ominaisuudet, esim. U-arvo •
code”)
Paloluokka, …
mahdollisuus
tuotetiedon
tallentamiseen.
RAKENNEKERROS 1 RAKENNEKERROS 2 RAKENNEKERROS N
(materiaali 1) (materiaali 2) (materiaali) Kolme tasoa
tallentamiselle:
MATERIAALI
• nimi, esim. Kahi-tiili
PAKSUUS
esim. 5 mm
KANTAVA RAKENNE
(”Structural material”)
FUNKTIO
kantava rakenne/ eriste
 Rakenne
• ominaisuudet (valmiit kentät)
• custom parameters (käyttäjän
X (kyllä/ei) tai ilmarako/ kalvo/
viimeistelypinta jne.
(seinä),
lisäämät ominaisuuskentät)
 Rakenne-
tyyppi
OMINAISUUDET CUSTOM PARAMETERS
•
•
lämpötekniset ominaisuudet
rakennetekniset ominaisuudet
•
•
käyttäjän määriteltävissä
esim. hiilijalanjälki
 Materiaali-
• visualisointi taso kirjaston
kautta
LÄMPÖTEKNISET FYSIKAALISET VISUALISOINTI
• lämmönjohtavuus • kimmokerroin • varjostus
• ominaislämpökapasiteetti • Poissonin suhde • pintakuvio
• tiheys jne. • jne. • pinnan rei’ityskuvio
4) Tuotetietojen lisääminen malliin

13. 5.3.2013 13
Rakennesunnittelu - Tekla Structures
 Rakennuksen 3D-mallit sekä kantavien rakenteiden suunnittelun
 Rakennekirjasto sisältää tuotevalmistajien objektitiedostoja,
 (tuoterakenteet, liitokset) (teräsrakenteet, ikkunat,
betonirakenteet…) tai suunnittelijan itse tekemiä
komponentteja
 Tuoterakenteisiin on mahdollista linkittää muuta
tuoteinformaatiota, kuten esim. käyttöikä- ja
ympäristöinformaatiota
 Ohjelmasta voidaan tulostaa rakennuksen kaikki tuotelistat
 Malliin voidaan lisätä myös omia attribuutteja
4) Tuotetietojen lisääminen malliin

14. 5.3.2013 14
Tuotetiedon hyödyntäminen analyyseissä
Keskitetty tuotetietomalli Hajautettu malli
ENNUS laskenta RYM:in Pre ohjelma DRUM
5) Tuotetietojen hyödyntäminen analyyseissä

15. 5.3.2013 15
Tuotetietojen kattavuus malleissa / ympäristölaskenta
Arkkitehtimallien rajoitteita määrälaskennan ja sitä kautta myös
erilaisten analyysien kannalta ovat:
 usein puuttuvat maanrakennustyöt, perustukset (sokkelista
alaspäin), ulkopuoliset rakenteet ja varusteet, vesikaton
puutyöt ja varusteet, listat, kittaukset, heloitukset, alakattojen
otsapinnat, pintarakenteet ja kaikki detaljit ja liittymät
 Pintamateriaaleja kuten seinälaatoituksia ei yleensä
mallinneta, vaan ne lasketaan esim. tietomallin vyöhykkeistä,
ja vyöhykkeet puuttuvat malleista valitettavan usein
 Suunnittelun edetessä malli täydentyy
 Ympäristölaskennan osalta tärkeä määrittää mistä
mallinnusvaiheesta määrätiedot otettu
5) Tuotetietojen hyödyntäminen analyyseissä

16. 5.3.2013 16
Ympäristölaskennan haasteet suunnittelussa
 Tietomallintaminen ei vielä ole alan yleinen käytäntö
 Suunnittelussa tapahtuvaa mallintamista pitää ohjata, jotta
päästölaskenta suunnittelumallien pohjalta olisi luotettavaa tai
ylipäätään mahdollista
 Yritysten pieni koko ei tarjoa riittäviä resursseja kehitystoimintaan ja
mm. tietomallintamisessa saatetaan käyttää ulkopuolisia konsultteja
 Suunnittelijan kannalta on helpompaa, jos erinäiset analyysit voi tehdä
suoraan suunnitteluohjelmistossa ilman työlästä materiaalikohtaisten
tietojen syöttämistä
 Ei ole olemassa kattavia tuotetietokirjastoja. Usein tuotetietokirjasto on
vain tuoteobjekti, josta puuttuu tuotetietosisältö
 Suunnittelun alkuvaiheessa tehtävät analyysit vaativat kompromissia
tulosten tarkkuuden ja mallinnustarkkuuden välillä
5) Tuotetietojen hyödyntäminen analyyseissä

17. 5.3.2013 17
Suunnittelutyökalut ja hiilijalanjälkilaskenta
 Suunnitteluohjelmiin ollaan kehittämässä lisäosia tai integroimassa
ympäristölaskentaa osaksi suunnittelua
 Toistaiseksi ne eivät sisällä rakennusmateriaalien
ympäristövaikutuksien tietoa koko elinkaaren ajalta
 Suunnittelijan uudet apuvälineet ympäristövaikutusten laskentaan:
 EcoDesigner (integroitu ArchiCAD 16 versioon)
 Ecotect Analysis (Autodeskin erillinen analyysiohjelma)
 Greenbuilding studio (web-käyttöliittymä, suunnittelun
alkuvaiheen analyysipalvelu)
 Ilmari (web-käyttöliittymä, VTT:n työkalu)
6) Ympäristövaikutuslaskenta

18. 5.3.2013 18
Käytönaikainen energiankulutus, CO2-päästö
EcoDesigner
Materiaaliominaisuudet, joita talon vaipalle tarvittiin:
• Lämmönjohtavuus [W/m K]
• Tiheys [kg/m3]
• Ominaislämpökapasiteetti [J/kg K]
6) Ympäristövaikutuslaskenta

19. 5.3.2013 19
Energia ja CO2 päästölaskennan tulos, EcoDesigner
 Energiankulutus,
 Kustannus
 Primäärienergia,
 Hiilidioksidipäästö
6) Ympäristövaikutuslaskenta

20. 5.3.2013 20
YHTEENVETO
 Tietomallit tukevat jo nyt erilaisia simulaatio ja analyysitarpeita
 Edellytyksenä on, että tarvittava materiaalikohtainen tieto on
sisällytetty tai linkitetty malliin
 Koko elinkaarisuunnittelua varten tuoteinformaation sisältö ei ole
vielä yhtenäisesti määritelty, eikä ole olemassa yhtenäisiä
tuotetietokirjastoja, johon mallissa olevat tuotteet voidaan linkittää
 Avoin tiedonsiirtoformaatti IFC on kehitetty, jotta tiedon siirto ja
käyttö eri ohjelmien välillä sujuisi vaikeuksitta, mutta edelleen
tuotteiden identifiointiin eri ohjelmien välillä vaikeata
 Tietomalliin voidaan syöttää materiaalikohtaisia ominaisuustietoa,
mutta miten varmistetaan tiedon laatu?
 Ympäristövaikutusten laskentaohjelmia käytetään mallien rinnalla,
mallista saadaan esimerkiksi määrätiedot laskentaan (Ilmari-työkalu)
 Laskentaa integroidaan malliin, kuten esim. käytönaikainen CO2-
päästölaskenta ArchiCAD :issa

21. 5.3.2013 21
VTT luo teknologiasta
liiketoimintaa