Tekla Buildsoft
06:31
05-04-2019

Geïntegreerd rekenen en tekenen vanuit de praktijk

Als specialist in bouw- en constructieadvies begeleidt Borreman Constructie Adviesbureau het constructief ontwerp van woningen, appartementen en utiliteitsgebouwen zoals bedrijfshallen, kantoorpanden, loodsen en winkelpanden. Omdat tijdens de uitvoering vaak nog wel zaken veranderen of meer aandacht nodig hebben, beperkt de begeleiding van het adviesbureau zich niet tot de ontwerpfase. Denkend, werkend en construerend vanuit de praktijk wordt ook tijdens de uitvoeringsfase steeds naar de beste oplossing gezocht, samen met de opdrachtgever, architect en aannemer.

Borreman Constructie Adviesbureau is actief sinds 2006 en telt momenteel 6 medewerkers die instaan voor constructieve berekeningen en tekenwerk. De beslissing om diensten te bieden op het vlak van geïntegreerd rekenen én tekenen is ingegeven door de enorme opportuniteiten die het werken rond een centraal BIM-model biedt aan iedereen die betrokken is bij het bouwproces.

Tekla BuildsoftEen visuele inspectie van het draadmodel in Tekla Structures laat toe om ontbrekende of foutieve aansluitingen van de referentielijnen te corrigeren, en om een correct werkend rekenmodel op te bouwen.

Een geïntegreerde aanpak waar iedereen bij wint
In de geïntegreerde aanpak waar Borreman Constructie Adviesbureau voor gekozen heeft, speelt de BuildSoft BIM Expert een cruciale rol. BIM Expert is een unieke software die het mogelijk maakt om modelinformatie uit te wisselen tussen constructieve rekensoftware en BIM-applicaties. Dankzij BIM Expert plugins voor Diamonds, PowerConnect en Tekla Structures kon Borreman Constructie Adviesbureau de stap zetten naar geïntegreerd rekenen en tekenen, en daarbij hun vertrouwde rekensoftware naadloos koppelen met Tekla Structures.

“Een geïntegreerde aanpak rond een BIM-model vereenvoudigt het ontwerpproces en bespaart veel tijd en geld”, verduidelijkt Edwin Borreman. “Architect, constructief ingenieur en aannemer werken niet langer geïsoleerd aan afzonderlijke plannen en tekeningen. In plaats daarvan bouwen we met Tekla Structures een BIM-model op basis van het IFC-bestand dat we van de architect ontvangen. Daarna gaan we met de BuildSoft BIM Expert aan de slag om dit BIM-model te koppelen met Diamonds (onze 3D rekensoftware) en PowerConnect (de software die we gebruiken voor de berekening van stalen verbindingen). De constructieve aanpassingen die door de berekening worden voorgesteld, kunnen dan moeiteloos worden vertaald naar aanpassingen in het BIM-model. Eenmaal we op die manier het constructief ontwerp hebben afgerond, delen we dit model met de aannemer via een IFC-bestand. Zo wordt het voor die aannemer een pak eenvoudiger om de uitvoeringsplannen te maken. Bovendien kunnen wij achteraf de technische controles van die uitvoeringsplannen sneller en makkelijker uitvoeren.” Uiteraard verandert een dergelijke geïntegreerde aanpak het ontwerpproces ten gronde, meent hij. “Daarbij wordt meer tijd geïnvesteerd in het bouwen en delen van een BIM-model, maar die extra tijd wordt achteraf meer dan terugverdiend.”

Tekla BuildsoftTijdens de omzetting van het Tekla Structures analysemodel naar een Diamonds rekenmodel voert de BuildSoft BIM Expert de nodige controles uit, en worden profielen en materialen gematcht.

Een totaaloverzicht dankzij het BIM-model
“Om de voordelen van geïntegreerd rekenen en tekenen zo helder mogelijk te illustreren, lijkt het me goed om onze manier van werken toe te lichten aan de hand van een concreet project”, vertelt Jaap Wim
Riphagen, projectingenieur bij Borreman Constructie Adviesbureau. “Een project dat zich daar prima toe leent is de uitbreiding van een bestaande bedrijfshal en bijhorende kantoren voor Van Dijk Transport uit Kampen. Heel in het bijzonder wil ik het hierbij hebben over het nieuwe kantoorgedeelte dat boven de bestaande kantoren werd gepland. Die extra verdieping kon niet worden ondersteund door de bestaande constructie, omdat die daarvoor nu eenmaal niet werd gedimensioneerd.  De staalstructuur van het nieuwe kantoorgedeelte moest dan ook losstaand van de bestaande constructie worden uitgevoerd.”

Tekla BuildsoftIn de round-trip BIM-workflow van Borreman Constructie Adviesbureau zorgt de BuildSoft BIM Expert voor de synchronisatie van het Diamonds rekenmodel met het Tekla Structures BIM-model en worden de nodige aanpassingen vanuit het rekenmodel meegenomen in het BIM-model.

“In een eerste stap bouwden we met Tekla Structures een BIM-model, en dat deden we op basis van een IFC-bestand dat werd aangeleverd door de architect”, vertelt hij. “Dit BIM-model omvatte het hele bouwwerk, zowel de bestaande bedrijfshal en kantoren als de nieuw te realiseren bouwwerken. Het grote voordeel van dit model was dat het een totaaloverzicht bood van het gehele project, waardoor het veel makkelijker werd om met de opdrachtgever verschillende varianten te bespreken en te komen tot het beste ontwerp voor de staalconstructie van het nieuwe kantoorgedeelte. Eenmaal de opdrachtgever zich akkoord had verklaard met dat ontwerp, gingen we vanuit het BIM-model aan de slag om de staalconstructie verder uit te werken en te detailleren op basis van constructieve berekeningen met Diamonds.”

BIM slim vertalen naar een constructief rekenmodel
“Geïntegreerd rekenen en tekenen wordt des te makkelijker naarmate je consequent een goede methodiek hanteert”, aldus Riphagen. “Wijzelf voeren altijd een reeks modelcontroles uit met Tekla Structures vooraleer we de BuildSoft BIM Expert gebruiken om modelinformatie uit te wisselen met onze Diamonds rekensoftware. Dat doen we op het volledige model of op een onderdeel ervan. In Tekla Structures kun je immers perfect een deel van het volledige BIM-model selecteren en voor dat deel een geïntegreerd rekenmodel bouwen.”

“Zoals steeds begonnen ook in dit project onze controles met een visuele inspectie van het draadmodel van de nieuw te bouwen staalconstructie. Zo’n draadmodel visualiseert de staven van de staalconstructie (balken, kolommen, trekstaven, …) aan de hand van referentielijnen die in het 3D-model worden gedefinieerd. Om überhaupt een werkend rekenmodel te kunnen opbouwen, moeten alle referentielijnen in de uiteinden op elkaar aansluiten. Een visuele inspectie van het draadmodel laat ons toe om ontbrekende of foutieve aansluitingen snel op te sporen en te corrigeren.”

Referentielijnen spelen een cruciale rol in een geïntegreerde reken- en tekenaanpak, net omdat profielaanpassingen altijd worden geïnterpreteerd ten opzichte van deze vaste lijnen.    

Riphagen: “Neem nu het voorbeeld van de balken die een draagvloer in het nieuwe kantoorgebouw ondersteunen. De referentielijn van elke balk leggen we vast in het bovenvlak van die balk. Blijkt later uit de berekeningen dat de hoogte van één of meer balken moet worden aangepast in het rekenmodel, dan zorgen de referentielijnen ervoor dat die aanpassingen in hoogte correct worden vertaald naar het tekenmodel: het bovenvlak van elke balk blijft onveranderd, terwijl het ondervlak hoger of lager komt te liggen. Een juiste definitie van de referentielijnen zorgt er dus voor dat alle aanpassingen in het rekenmodel uitvoeringstechnisch correct worden geïnterpreteerd in het BIM-model. Anderzijds zorgen de referentielijnen ervoor dat het BIM-model op een slimme manier wordt vertaald naar een constructief rekenmodel, rekening houdend met de excentriciteit tussen de hartlijn en de referentielijn van elke staaf in het model.”

Tekla BuildsoftIn de round-trip BIM-workflow van Borreman Constructie Adviesbureau neemt de BuildSoft BIM Expert ook de detaillering van de stalen verbindingen (zoals berekend met PowerConnect) mee in het BIM-model.

Een round-trip BIM-workflow
“In een volgende stap hebben we dan het Tekla Structures analysemodel van het nieuwe kantoorgebouw geïnspecteerd”, vervolgt Riphagen. “Daarbij hebben we het draadmodel vervolledigd met informatie die relevant is voor de constructieve berekening. Zo hebben we bijvoorbeeld aangegeven waar balken scharnierend zijn aangesloten, welke staven deel uitmaken van het windverband (en rekentechnisch als trekstaven moeten worden beschouwd) of waar de vaste steunpunten van de constructie te vinden zijn. Eenmaal het Tekla Structures analysemodel was afgewerkt, hebben we dat model met de BuildSoft BIM Expert omgezet in een Diamonds rekenmodel. In die fase voerde de BIM Expert trouwens ook de nodige controles uit, waarbij bijvoorbeeld de profielen en materialen uit het Tekla Structures analysemodel werden vergeleken en gematcht met de profielen en materialen die beschikbaar zijn in de
Diamonds profiel- en materiaalbibliotheken.”

“Vanaf dit punt konden we helemaal aansluiten bij onze klassieke manier van rekenen met Diamonds. Daarbij hebben we in een eerste stap het Diamonds rekenmodel verder aangevuld met de permanente belastingen, windbelasting, sneeuwbelasting, … en hebben we de normconforme belastingscombinaties gegenereerd. Na een eerste 3D-berekening en de bijhorende normcontroles gingen we van start met het uitwerken van de nodige aanpassingen in het rekenmodel, om tot een constructief ontwerp te komen waarin de sterkte en stabiliteit van alle staven (balken, kolommen, trekstaven, …) voldoen aan de normvereisten.”

“Als laatste stap in onze round-trip BIM-workflow hebben we via de BuildSoft BIM Expert het Diamonds rekenmodel gesynchroniseerd met het BIM-model. De BIM Expert rapporteerde daarbij alle geometrische wijzigingen aan bestaande staven ten opzichte van het oorspronkelijke BIM-model, met de vraag of we die wijzigingen al dan niet automatisch wilden meenemen naar Tekla Structures. Tekla Structures herkende eventuele nieuw toegevoegde staven en updates op het vlak van secties, materialen en staaforiëntatie. Dat is best een heel flexibele manier van werken die ons heel wat tijd bespaart.”

‘Meer geïntegreerd rekenen en tekenen kan haast niet’
“Maar hier stopte dit verhaal over geïntegreerd rekenen en tekenen niet”, benadrukt Riphagen. “Zo zijn er in de staalconstructie van het nieuwe kantoorgebouw enkele momentvaste portalen waarvan we de knopen hebben gedetailleerd met PowerConnect. Dat deden we door in het Diamonds rekenmodel een momentvaste knoop te selecteren, waarna PowerConnect de detailberekeningen kon uitvoeren op basis van de knoopkrachten uit het Diamonds rekenmodel. Op die manier was het niet enkel mogelijk om de stalen verbindingen te dimensioneren (en eindplaten, verstijvers, lassen, bouten, … te detailleren), maar konden we meteen ook het rotatiestijfheidsdiagram van die verbindingen berekenen. Net omdat elke berekening met PowerConnect werd opgestart vanuit het Diamonds-model, kon de stijfheid van de overeenstemmende knoop automatisch worden aangepast in Diamonds op basis van het berekende rotatiestijfheidsdiagram. Elke dergelijke aanpassing vereiste natuurlijk een nieuwe 3D-berekening met Diamonds, en daarbij werd telkens weer de gunstige herverdeling van de buigmomenten in de portalen heel mooi bevestigd. Het mooie aan dit alles was dat het dankzij de BuildSoft BIM Expert ook mogelijk was om de detaillering van de knopen (zoals berekend door PowerConnect) mee te nemen naar het Tekla Structures BIM-model. Tekla Structures herkent die berekende knopen automatisch als componenten. Dergelijke componenten zijn slimme tools waarmee onderdelen in het model met elkaar kunnen worden verbonden, en automatiseren taken en objecten zodat ze door Tekla Structures als één eenheid worden behandeld en bijzonder snel kunnen worden aangepast. Een meer geïntegreerde manier van rekenen en tekenen kan ik me nauwelijks voorstellen. Aan het eind van de rit beschikten we dan ook over een uiterst compleet en accuraat BIM-model, helemaal in overeenstemming met het constructieve rekenmodel. De informatie in dat model was bij uitstek geschikt om te delen met de aannemer, die op basis hiervan verder instond voor de uitvoeringsplannen.”

Nieuwe opportuniteiten om nauwer samen te werken
“Geïntegreerd rekenen en tekenen met Tekla Structures, BIM Expert, Diamonds en PowerConnect is heel krachtig”, besluit Edwin Borreman. “Het biedt ons als constructief adviesbureau vooral nieuwe opportuniteiten om nauwer samen te werken met alle betrokkenen in het bouwproces. Net omdat we werken vanuit een BIM-model worden we vroeger betrokken bij dat proces, en kunnen we samen met de architect mee richting geven aan het constructief ontwerp. Bovendien bevat het BIM-model dankzij de geïntegreerde aanpak een schat aan accurate informatie die kan worden gedeeld met de aannemer. Materiaalhoeveelheden volgen ondubbelzinnig uit de constructieve berekening, wat de kostprijsberekening aanzienlijk vereenvoudigt. Uitvoeringsplannen kunnen sneller worden gemaakt. Zoals ik eerder al zei, wordt met deze geïntegreerde aanpak weliswaar meer tijd geïnvesteerd in het bouwen en delen van een BIM-model, maar wordt die extra tijd achteraf meer dan terugverdiend. Voor de opdrachtgever betekent dat in de eerste plaats een beter en prijsgunstiger resultaat, in minder tijd.” 

Meer over BIM Expert: http://www.buildsoft.eu/nl/product/bim-expert

Meer over Diamonds: http://www.buildsoft.eu/nl/product/diamonds

Meer over PowerConnect: http://www.buildsoft.eu/nl/product/powerconnect

Tekla and Tekla Structures are registered trademarks of Trimble Solutions Corporation.

Tekst | Luc Meulewaeter (The Write Mind)  Beeld | Buildsoft
Uitgelichte afbeelding: 
Het BIM-model biedt een totaaloverzicht van het gehele project, waardoor het veel makkelijker wordt om de opdrachtgever duidelijk te informeren over het ontwerp voor de staalconstructie van het nieuwe kantoorgedeelte.

beton en staalbouw partners

Europese normalisatieProfity foto Mixed Reality Prefab-betonproductie kopiëren