Mallintava suunnittelu

Tuotemallinnus

Rakennusalan suunnittelumenetelmät ovat muuttumassa rakennusten tietomallien käytön yleistyessä. Suunnittelun työkalujen kehittyessä syntyy muutospaineita myös muihin totuttuihin toimintatapoihin ja käytäntöihin. Tietomallien käyttöä on tutkittu ja ohjeistettu kansallisissa tietomallintamista käsitelleissä hankkeissa.

Yleisesti ottaen tietomallipohjaisessa suunnittelussa suunnitteluryhmän työ alkaa totuttua aikaisemmin, jotta tietomallien tuomat edut saadaan täysmääräisesti hyödynnettyä. Yleensäkin tietomallipohjainen suunnittelu toimii sitä paremmin, mitä useampi suunnittelija ja toimija käyttävät tietomalleja. Tällöin mallintamisen hyödyt jakaantuvat yksittäisen suunnittelualan sisäisistä hyödyistä laajemmin koko rakentamisprosessille.

Tietomalleja voidaan hyödyntää koko rakentamisprosessissa. 3D- suunnitelmat voidaan täydentää 4D-5D- suunnitelmiksi, jolloin malliin voidaan kytkeä myös aikataulutus ja kustannusohjaus. 3D- mallinnusohjelmia löytyy markkinoilta, esim. Tekla Oyj:n TS ja Jidea Oy:n JCAD Concrete Designer.

Tekla TS:n BEC-pluginit ovat saatavilla Trimble Solutions:n Warehouse:sta
https://warehouse.tekla.com/#/search/?searchTerm=bec

Tiedonhallinta ja tietomallinnus

Tiedonsiirron menettelytavoista sovitaan aina hankekohtaisesti sopimuksessa tai viimeistään suunnittelun aloituskatselmuksessa. Tiedot siirretään sovitussa muodossa siten, että vastaanottaja pystyy niitä tehokkaasti hyödyntämään.

Tietomallien luovutuksesta sovitaan tietomallien luovutussopimuksin. Tietomalliluovutussopimuksissa tulee ottaa huomioon ainakin seuraavia asioita:

  • Sopimuksen osapuolet
  • Mihin käyttötarkoituksiin tietomalli luovutetaan
  • Tietomallin tiedostoformaatit ja toimituksen sisältö
  • Vastaanottajan oikeus luovuttaa malli kolmansille osapuolille
  • Tietomallin luovutuksen korvausperusteet
  • Tietomallin jokaisen rakenneosan suunnitteluvaiheen statustiedon käyttö
  • Luovutetaanko malli pysyvästi vai määräaikaisesti
  • Onko luovutus kertaluonteinen vai tehdäänkö se säännöllisin väliajoin
  • Luovutuksiin liittyvä mallin sisällön oikeellisuuden tarkastaminen
  • Tietomallin käytön vastuurajojen määrittely
  • Luovutetaanko vain käyttöoikeus vai myös immateriaalioikeudet

SKOL RY:n ja ATL:n ovat laatineet tietomallien luovutussopimuspohjan käytettäväksi sellaisenaan tai sovellettavaksi tarpeen mukaan.

Tietomalli luovutetaan useimmiten natiivimuodossa tai IFC-formaatissa. Natiivimuodolla tarkoitetaan mallinnusohjelman omaa tiedostomuotoa. Natiivimuoto on avattavissa useimmiten vain saman ohjelmistovalmistajan tuotteilla. Mallinnusohjelmien väliseen tiedonsiirtoon yleisesti käytetty avoin tiedostomuoto on IFC-formaatti. Geometriatiedon lisäksi IFC-formaatti mahdollistaa rakennusosan haluttujen attribuuttitietojen siirtämisen. Attribuutteja voidaan käyttää esimerkiksi rakennusosan kerros, lohko ja suunnittelun vaihetiedon ilmoittamiseen. Lisätietoa IFC-formaatista on saatavissa mm. buildingSMART:n nettisivuilta.

Suunnitelmien ja tietomallien sisältöjä hankkeen eri vaiheissa on esitelty mm. Senaatti-kiinteistöjen tietomallinnusohjeessa.  Erityisesti betonielementtirunkojen mallisisältöjä on havainnollistettu betonielementtikohteiden tietomallipohjaista suunnitteluprosessia käsitelleessä diplomityössä.

Diplomityö, Betonielementtikohteiden tietomallipohjainen suunnitteluprosessi, Harmanen 2010.

Saatavissa: SKOL 

Saatavissa: Buildingsmart.com

Saatavissa: Senaatti

Aiemmin rakennusten kolmiulotteisista malleista käytettiin nimitystä tuotemalli. Viime vuosina on yleistynyt nimitys tietomalli (BIM, Building Information Model), joka on käsitteenä tuotemallia laajempi ja voi koostua useiden suunnittelualojen malleista ja muista rakennukseen liittyvistä tietolähteistä. Ainostaan betonielementtien suunnittelua ja valmistamista varten tehtyä mallia voidaan nimittää myös tuotemalliksi.  Rakennusten tietomallia laajempana kokonaisuutena voidaan puhua virtuaalisesta suunnittelusta ja rakentamisesta (VDC, Virtual Design and Construction), joka kattaa myös infrastruktuurin suunnittelumallit.

Senaatti-kiinteistöjen tietomallinnusohjeessa mallien sisällöt on määritelty mallin nimen ja hankkeen vaiheen kautta. Taulukossa 1.1. on esitetty hankkeen eri vaiheissa käytettävät tietomallien nimet. Esitetyt mallien nimet ovat pääosin samat kuin Senaatti-kiinteistöjen ohjeistuksessa. Senaatti-kiinteistöjen jaottelusta poikkeavat rakennesuunnittelijan mallit, joissa tietomallin nimi on vaihdettu rakennusosamallista rakennemalliksi.

Taulukko 1.1.  Tietomallien nimet jaoteltuna toimijan ja hankeen vaiheen mukaan

Tietomalliteknologialla on mahdollista korjata tai poistaa perinteisen rakentamisprosessin tiedonsiirron ja -hallinnan ongelmia. Mallien käyttö tukee myös alan yleisiä kehitystavoitteita, kuten elinkaarivastuullisen rakentamisen toteutumista. Mallinnusohjelmien projektinhallintaan tarjoamat työkalut mahdollistavat mm. tietomallissa olevien rakennusosien jäsentämisen ja aikataulutuksen halutulla tavalla.

Mallinnettaessa tieto on yksittäisen suunnittelualan sisällä kumuloituvaa, eikä suunnitelmia tehdä uudelleen, kun hanke siirtyy vaiheesta toiseen. Tietomalleissa etuna on myös mahdollisuus tiedon tehokkaaseen ja havainnolliseen siirtoon osapuolilta toiselle, esimerkiksi käyttämällä tietomallien luovutuksiin yhteisiä projektipankkeja.

Kuva 1.1. Rakentamisen aikataulujen hallintaa visuaalisesti tuotantomallin avulla

Tietomallikoordinaattori on rakennushankkeisiin mallintamisen myötä syntynyt uusi tehtävä. Tehtävään kuuluu rakennushankkeen tietosisällön tekninen hallinta ja tilaajan apuna toimiminen siten, että hankkeen eri osapuolten yhteistoiminta on mahdollista myös käytännössä. Tehtävän uutuudesta johtuen, tietomallikoordinaattorin toimenkuvaa on esitelty vasta luonnostasolla olevassa, mallintamista tilaajan ja rakennuttajan näkökulmasta käsittelevässä RT-kortissa. Tehtävä vaatii laajaa tietomallien ja tietotekniikan tuntemista, eikä tehtävää voi tästä syystä osoittaa automaattisesti hankkeen pääsuunnittelijalle tai rakennuttajalle.

Betonielementtien tunnukset

Nykyaikaisessa rakentamisprosessissa toteutussuunnittelu, rakennusosien valmistus ja rakentaminen limittyvät usein voimakkaasti. Elementtivalmistaja tarvitsee tietoa elementeistä tuotannonsuunnitteluun ja rakentaja asennuksen suunnittelua varten, elementtisuunnittelijan työn ollessa vielä kesken. Lisäksi elementtien sarjatuotannon kannalta on tärkeää, että samanlaisista elementeistä on vain yksi valmistuspiirustus.  Lisäksi se, että samanlaisista elementeistä laaditaan vain yksi valmistuspiirustus, vähentää myös suunnittelijan työtä. Elementtien asennus ja valmistus voidaan suunnitella karkeasti, kun elementeistä tiedetään tyypit ja sijainnit. Toteutuksen suunnittelu voidaan tehdä tarkemmin, kun kullekin elementille annetaan oma yksilöllinen tunnus. Tuotannonsuunnittelun ja -ohjauksen kannalta onkin perusteltua käyttää elementeillä ns. kaksoisnumerointia. Tällöin elementille annetaan yksilöllinen tunnus ja detaljoinnin valmistuttua piirustuksen numero. Yksilöllinen tunnus voidaan antaa elementille jo sen luonnin yhteydessä, jolloin sitä voidaan käyttää elementin tunnistamiseen läpi koko suunnittelu-, valmistus- ja toteutusprosessin ajan. 

Piirustuksen numero koostuu elementin tyyppitunnuksesta ja piirustuksen järjestyslukua kuvaavasta numerosta. Elementtien tyyppitunnuksille, eli kirjainosalle, on annettu suositukset mm. BEC, Betonielementti-CAD -kansiossa. Piirustuksen numero on sama kaikille samanlaisille elementeille. Valmistuspiirustuksessa mainitaan, montako kappaletta kyseistä elementtiä valmistetaan ja valmistettavien elementtien yksilölliset tunnukset.

Kaksoisnumeroinnin käyttö helpottaa ja tuo tarkkuutta tuotannonsuunnitteluun, mutta samalla se lisää numerointia ylläpitävän suunnittelijan työtä. Numerointikäytännön laajuudesta, käytettävistä sarjoista ja esitystavasta tulee sopia projektikohtaisesti. Kaksoisnumeroinnin käyttö voidaan kirjata esimerkiksi suunnittelusopimukseen. Ehdotus käytettäväksi kaksoisnumerointijärjestelmäksi on esitetty diplomityössä "Betonielementtikohteiden tietomallipohjainen suunnitteluprosessi", Harmanen 2010.

Reikä- ja varaussuunnittelu

Elementtirakentamisen etuna on, että rakenteisiin tulevat reiät voidaan tehdä jo elementtitehtaalla. Rakenteet ja talotekniset järjestelmät saadaan sovitettua parhaiten yhteen, kun yhteistoimintaa ja mallien yhteensovittamista tehdään riittävällä tarkkuudella jo yleissuunnittelun ja hankintoja palvelevan suunnittelun aikana. Tietomallipohjaisessa suunnittelussa reiät asettuvat paikoilleen rungon ja taloteknisten järjestelmien tarkentuessa suunnittelun edetessä. Törmäystarkasteluja voidaan suunnitteluprosessin aikana tehdä tarkastelemalla visuaalisesti eri suunnittelijoiden tietomalleja. Törmäystarkasteluja voidaan tehdä myös koneellisesti käyttämällä tähän varta vasten kehitettyjä ohjelmistoja, kuten Autodesk Navisworks tai Solibri Model Checker.

Onnistunut reikä- ja varaussuunnittelu edellyttää betonielementtien toiminnan ja valmistustekniikan tuntemusta. Tietomalleja käytettäessä perinteinen reikäpiirustuskierto voidaan korvata tietomalleja paremmin hyödyntävillä reikävarausmalleilla. Tällöinkin reikä- ja varaussuunnittelun koordinointivastuu säilyy päärakennesuunnittelijalla.

Seuraavassa on esitetty mallipohjaisen reikäsuunnittelun toimintaprosessi. Prosessin vaiheet on numeroitu etenemisjärjestyksessä.

1. Eri talotekniset suunnittelijat tarkistavat järjestelmiensä yhteensopivuuden.

2. Rakennesuunnittelija vie rakennusosamallinsa IFC-muodossa mallipalvelimelle. Käytettävä formaatti on projektikohtainen sopimuskysymys ja muitakin tiedostoformaatteja voidaan käyttää.

3. Talotekninen suunnittelija hakee omaan järjestelmämalliinsa rakennesuunnittelijan IFC-mallin, jolloin mallissa risteävät talotekniset järjestelmät ja rakennuksen rakenteet.

4. Ottaen huomioon kyseisten taloteknisten verkostojen vaatimat toleranssit, eristykset, asennusvarat ja järjestelmien palokatkot talotekninen suunnittelija luo malliin haluttuihin kohtiin reikävarauskappaleet. Reikävarauskappale tulisi mallintaa pinnasta yli sovitun matkan (esim. 50mm), jolloin reikävarauskappale on helpompi havaita mallissa. Reikävarauskappaleen koossa on hyvä huomioida myös rakenteen mahdollinen paksuntuminen, joten reiän tekeminen pinnasta selvästi yli on perusteltua. Reikävarauskappaleen tulee geometrian lisäksi sisältää tiedot reiän tarkoituksesta ja mahdollisesti myös sallittavat toleranssit.

5. Kun tarvittavat reikävarauskappaleet on luotu, talotekninen suunnittelija tallentaa mallin IFC-formattiin. Valmis reikävarausmalli sisältää vain reikävarauskappaleet ja niiden attribuuttitiedot. Malli tallennetaan projektissa käytettävälle mallipalvelimelle omaksi reikävarausosamallikseen. Mikäli talotekniset suunnittelijat tekevät kukin omat reikävarausmallinsa, käytetään näistä tällöin termiä reikävarausosamalli. Yhdessä nämä reikävarauksia sisältävät osamallit muodostavat varsinaisen reikävarausmallin.

6. Rakennesuunnittelija/elementtisuunnittelija avaa taloteknisen suunnittelijan toimittaman reikävarausmallin ja luo reikävarauskappaleiden perusteella varsinaiset aukot rakenteisiin. Reikien sijaintien hyväksymiseen ja kommentointiin voidaan käyttää reikävarausobjektien attribuuttitietoja. 

Reikävarauskappaleet näyttävät rakennesuunnittelijan tietomallissa kuvan 1.2. mukaisilta laatikoilta. Havainnollisuuden vuoksi kuvassa on näytetty myös LVI-järjestelmän seinän rei'ittämistä vaativat osat.

Kuva 1.2. Taloteknisen suunnittelijan järjestelmien reikävarauskappaleet (valkoisella) rakennesuunnittelijan tietomallissa.

7. Rakennesuunnittelija tarkistaa tuloksen yhdistämällä taloteknisen järjestelmämallin (IFC) sekä aukoilla varustetun rakennemallin, jolloin törmäyksiä läpivientien osalta ei saisi tulla, kuva 1.3. Taloteknisen suunnittelija tekee vastaavan tarkistuksen omassa tietomallissaan.

Kuva 1.3. Rakennemallin reikien tarkistus TATE-suunnittelijan IFC-mallin avulla.
Kuva 1.4. Valmiit reiät rakennemallissa

Suunnitteluaikataulut

Elementtirakentamiseen liittyvä erityispiirre on se, että suunnittelun vaatima kokonaisaika pitenee verrattuna paikallavalurakenteiden suunnitteluun. Aikataulua pidentävät elementtien liitosten, detaljien ja varustelujen suunnittelu. Toisaalta elementtitekniikan ansiosta työmaalla tehtävän työn kesto lyhenee merkittävästi. Toteutussuunnitteluvaiheessa elementtisuunnittelu etenee pääosin samalla tavoin riippumatta hankkeessa käytettävästä elementtikauppamallista. Kuitenkin toteutusmuodosta riippuen lähtötietojen saatavuus vaikuttaa elementtisuunnittelun mahdolliseen alkamisajankohtaan.

Esimerkiksi rungon pystytyksen kuuluessa pääurakkaan, täytyy pääurakoitsijalta saatavat lähtötiedot olla käytössä elementtisuunnittelussa riittävän varhaisessa vaiheessa. Kiireellisimpiä tietoja ovat elementtien toimitusaikataulu, suunnitelma-aikataulu, työmaasuunnitelma, rakennusten/lohkojen toteutusjärjestys ja maksimielementtipainot. Työmaasuunnitelmasta saatavia elementtisuunnittelun kannalta oleellisia tietoja ovat nosturitiedot, kaideratkaisut ja mahdolliset työn aikaiset kulkuaukot. Tuote-osakaupassa, jossa rakennetoimittaja vastaa myös elementtien asennuksesta, ovat runkourakan lähtötiedot aikaisemmin saatavilla.

Elementtisuunnittelun toteutusvaiheen aikataulutus

Valmisosien hankinta alkaa tilaajan/rakennuttajan laatimalla valmisosatoimituksen tarjouspyynnöllä. Tarjouksien perusteella solmitaan toimitussopimus, jonka jälkeen pidetään valmisosasuunnittelun aloituskatselmus. Tuoteosakaupoissa valmisosatoimituksen sopimus on tehty jo aikaisemmassa vaiheessa, mutta aloituskatselmus pidetään silti ennen lopullisen elementtisuunnittelun aloittamista. Seuraavassa on esitetty ohjeelliset aikataulut edellä mainituille tehtäville perinteisessä rakentamisprosessissa:

  • Valmisosien tarjouspyyntö 16 viikkoa ennen asennusta
  • Toimitussopimus 13 viikkoa ennen asennusta
  • Valmisosasuunnittelun aloituskatselmus 12 viikkoa ennen asennusta

Elementtisuunnitteluun liittyvät aikataulut:

  • Viranomaishyväksynnän aikataulu
  • Työmaan asennusaikataulu
  • Elementtien valmistuksen aikataulu

Suunniteltavat aikataulut:

  • Elementtisuunnittelun aikataulu
  • Jännepunossuunnittelun aikataulu

Oheisessa taulukossa on esitetty aikataulumalli elementtisuunnittelun toteutusvaiheen järjestämiseksi.

Tietomallien avulla betonielementtien suunnittelu ja valmistusprosessien kestoa on mahdollista lyhentää. Prosessin tiivistyminen perustuu porrastettuun tietojen lähettämiseen. Elementtitehtaan tuotannon karkeasuunnittelu ja erikoistarvikkeiden, kuten peruspulttien, seinä- ja pilarikenkien, tartuntalevyjen, ruostumattomien osien, LVI-läpivientien sekä erikoisten sähkötarvikkeiden tilaus voidaan tehdä tietomallista helposti saatavien luetteloiden perusteella. Nämä luettelot voidaan laatia ennen elementtien lopullista raudoitussuunnittelua. Luetteloista elementtitoimittaja saa myös elementtien tyypit, määrät ja dimensiot. Näin elementtien lopullisten valmistuskuvien lähettäminen tehtaalle voidaan laskea totutusta kuudesta viikosta jopa kolmeen viikkoon. Luetteloita parempi vaihtoehto on tarvittavien tietojen tuominen elementtisuunnittelijan tietomallista elementtitoimittajan tuotantomalliin. Luetteloiden käytön laajuudesta ja porrastetusta tiedonlähetyksestä sovitaan hankekohtaisesti.

Elementtikauppamallien aikataulutus

Tuoteosakauppamalleissa aikataulutuksen ja aikataulujen yhteensovittamisen merkitys korostuu, sillä lähtökohtaisesti tuoteosakaupalla pyritään nopeaan rakennuksen rungon suunnitteluun ja rakentamisen aloittamiseen. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että elementtisuunnittelua tehdään samanaikaisesti arkkitehdin ja vastaavan rakennesuunnittelijan toteutussuunnittelun kanssa.

Tuoteosakaupoissa rakentamisen aloittamista voidaan aikaistaa entisestään laatimalla perustus- ja väestönsuojan suunnitelmat valmiiksi jo hankintoja palvelevan suunnittelun aikana. Tällöin erilliset maanrakennus- ja perustusurakat voidaan kilpailuttaa aiemmin ja aloittaa jo toteutussuunnittelun aikana. Tätä tukee myös se, että rakennetoimittajan valitsema elementtisuunnittelija saa elementtitehtaan ja käytettävän urakoitsijan lähtötiedot jo suunnittelun alkaessa, jolloin suunnittelu on alusta alkaen tarkempaa. Erillisiä, urakkalaskentaa varten tehtäviä suunnitelmia ei rungon osalta tarvitse tehdä ja elementtien suunnittelussa voidaan edetä suoraan toteutussuunnitteluun.

Kuvassa 1.4. on jaoteltu yleisesti käytössä olevat elementtikauppamallit hankinta-ajankohdan perusteella. Kuvan valkoisten tehtävälaatikoiden teksti kuvaa kyseisen vaiheen rakennesuunnittelun lopputulosta. Pääpolusta haarautuvat polut kuvaavat eri tuoteosa- ja elementtikauppojen suhteutumista koko prosessiin. Tuoteosakaupoissa tarjous- ja neuvottelumenettely vaatii molemminpuolista suunnitelmien ja asiakirjojen täsmentämistä. Tieto valitusta tuoteosatoimittajasta ja suunnitteluratkaisusta palaa prosessiin, kun kyseinen tuoteosakauppa solmitaan. Tätä on kuvattu tuoteosakaupasta prosessiin palaavalla nuolella. Toimitussopimuksen jälkeen vastuu suunnittelusta siirtyy tuoteosatoimittajalle.

Kuva 1.5. Elementtikauppamallien jaottelu hankinta-ajankohdan perusteella.

Kustakin elementtikauppamallista on laadittu tarkempi toimintokaavio aikataulutuksen tueksi. Kaavioissa on esitetty rakennuksen suunnittelun tehtäviä hyvin yleisellä tasolla kuitenkin erotellen elementtisuunnittelu omaksi tehtäväkseen. Kaavioita luetaan vasemmalta oikealta. Hankkeen eri vaiheet on eroteltu katkoviivoin. Kunkin suunnittelijan ja toimijan alla on esitetty eri vaiheiden tietomallien nimet. Näin suunnittelun tehtäviä voidaan lähestyä kussakin vaiheessa laadittavan tietomallin kautta.  Vaaleammalla taustalla on esitetty muita rungon suunnitteluun oleellisesti liittyviä tehtäviä. Prosessin oleellisimpia elementtisuunnitteluun vaikuttavia tietovirtoja on kuvattu nuolilla. Kaavioissa ei ole esitetty toteumamalleja. 

Tuoteosakauppamalli 1

Oheisessa taulukossa (aikataulut_1) on esitetty toimintokaavio ehdotussuunnittelun pohjalta tehtävälle rakennekaupalle. Ehdotussuunnitteluvaiheen jälkeinen tuoteosakaupan hankintavaihe on ratkaisun onnistumisen kannalta kriittisintä aikaa. Tarjousvaiheeseen merkityllä katkoviivalla kuvataan tarjousvaiheessa mahdollisesti käytäviä neuvotteluja ja tarkennuksia. Rungon suunnitteluprosessi on pysähdyksissä, kunnes rakennetoimittaja on valittu. Rakennetoimittajan ja sitä kautta runkoratkaisun valinnan jälkeen ovat vuorossa runkoon vaikuttavat hankinnat, kuten hissit, portaat, mahdollisesti erilliset julkisivut jne.

Tuoteosakauppamalli 2

Vastaava rakennesuunnittelija tekee yleissuunnitteluvaiheessa runkoratkaisun, jonka toimittaja kilpailutetaan hankintoja palvelevan suunnittelun aikana. Erona tuoteosakauppamalliin 1 on se, että rakennuksen rungon suunnittelu voi edetä rakennetoimittajan tarjouskilpailun ajan. Tällöin suunnitteluprosessi pysyy nopeana, kunhan tarjottu runko vastaa vastaavan rakennesuunnittelijan ehdotusta. Oheisessa taulukossa (aikataulut_2) on esitetty toimintamalli yleissuunnittelun pohjalta tehtävälle rakennekaupalle.

Tuoteosakauppamalli 3

Tuoteosakauppamallissa 3 tulee erityisesti huomioida että elementtien toteutussuunnittelu voidaan aloittaa vasta, kun runkourakoitsija on valittu ja tältä on saatu työmaata ja sen järjestelyjä koskevat lähtötiedot. Runkoon vaikuttavat hankinnat tulisi suorittaa viimeistään hankintoja palvelevan suunnittelun aikana, jotta rakenteiden ja erilaisten järjestelmien yhteensovittaminen saadaan tehdyksi oikea-aikaisesti. Oheisessa Taulukossa (aikataulut_3) on esitetty elementtisuunnittelun sisältävä elementtien kauppamalli. Kaaviossa on oletettu, että elementtitoimittaja vastaa vain suunnittelusta ja valmistuksesta, jolloin elementtien asennus on kohteen pääurakoitsijan vastuulla.

Elementtikauppa tilaajan suunnitelmin

Tavanomaisessa suunnittelu- ja rakentamisprosessissa elementtisuunnittelun tekee rakenteiden pääsuunnittelija tai rakennuttajan erikseen valitsema elementtisuunnittelija. Elementtitoimittaja kilpailutetaan joko hankintoja palvelevan suunnitteluvaiheen suunnitelmilla tai valmiilla toteutusvaiheen elementtisuunnitelmilla. Elementtitoimituksen kilpailuttaminen toteutusvaiheessa viivästyttää myös rakentamisen alkua tuoteosakauppa-tyyppisiin toteutusmalleihin verrattuna. Taulukossa (aikataulut_4) on esitetty toimintokaavio valmiin suunnitelmin tehtävälle elementtikaupalle.

Suunnitteluvastuut

Suomen Rakentamismääräyskokoelman osassa A2 määrätään, että "erikoisalan kokonaisuudesta vastaavan suunnittelijan on oman suunnittelutehtävänsä lisäksi huolehdittava siitä, että erillistehtävinä laaditut rakenteiden, rakennusosien tai järjestelmien suunnitelmat muodostavat keskenään toimivan kokonaisuuden." Rakenteiden suunnittelussa vastaavalla suunnittelijalla tarkoitetaan päärakennesuunnittelijaa. Seuraavien suunnittelutehtävien yhteensovittaminen kuuluu yleensä päärakennesuunnittelijan tehtäviin.

  • Rakennuksen kokonaisvakavuus
  • Kantavien rakenteiden varmuus
  • Rakenteiden palonkestävyys
  • Muut lujuutta ja varmuutta edellyttävät rakenteet
  • Pohjarakenteiden ja kantavien rakenteiden yhteistoiminta
  • Rakennuspaikan kuivatus
  • Rakenteiden rakennusfysikaalinen toiminta
  • Käyttöikämitoitus

Todellisissa projekteissa vastaavan rakennesuunnittelijan ja elementtisuunnittelijan tehtäväjako määräytyy lopulta suunnittelusopimuksen liitteenä olevan tehtäväluettelon mukaan. Näillä sivuilla on esitetty periaatteellinen tehtäväjako tavanomaisessa suunnittelu- ja rakentamisprosessissa ja tuoteosakaupoissa.

Suomen rakentamismääräyskokoelma

Rakentamisen turvallisuus ja erityismenettely

Kesäkuussa 2009 voimaan tullut valtioneuvoston asetus rakennustyön turvallisuudesta (205/2009) [http://www.finlex.fi] määrittää myös osaltaan rakennesuunnittelijoille kuuluvia tehtäviä. Asetus yhdistää aiemmat rakentamisen turvallisuutta koskevat määräykset. Asetuksessa määrätään, että vastaavan rakennesuunnittelijan on huolehdittava, että suunnitelmat ovat asennustyön turvallisuuden kannalta ristiriidattomat. Elementtirakentamisessa rakennesuunnittelijan on annettava asennussuunnitelmaa varten riittävät tiedot asennusjärjestyksestä, väliaikaisesta tuennasta ja lopullisesta kiinnittämisestä siten, että rakenteellinen vakavuus säilyy kaikissa asennustyön vaiheissa. Lisäksi rakennesuunnittelijan on annettava tiedot elementtien turvallisesta nostosta ja käsittelystä sekä työnaikaisista asennustasoista.

Erittäin vaativissa hankkeissa on nykyään noudatettava erityismenettelyä rakenteellisen turvallisuuden varmistamiseksi. Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaan erityismenettelyä on noudatettava, jos "rakennuksen suunnittelussa, rakentamisessa tai käytössä tapahtuvasta virheestä voi seurata suuronnettomuuden vaara." Päätöksen erityismenettelyn tarpeellisuudesta ja laajuudesta tekee rakennusvalvontaviranomainen. Erittäin vaativissa hankkeissa vaaditaan usein käytettäväksi rakenteiden ulkopuolista tarkastusta. Ulkopuolinen tarkastus ei kuitenkaan vähennä muiden suunnittelijoiden tehtäviä, vaan kyseessä on enemmänkin yksi silmäpari lisää tarkastelemassa suunnitelmia ja keskustelemassa valituista ratkaisuista. Erityismenettelyn piiriin kuuluvissa hankkeissa menettelyn edellyttämä rakenteellisen turvallisuuden koordinointi kuuluu vastaavalle rakennesuunnittelijalle. Tehtävät sisältävät mm. alustavan riskiarvion ja riskianalyysien laatimista ja erilaisia tarkastuksia. Lisätietoa ulkopuolisesta tarkastuksesta saa Suomen rakennusinsinöörien liiton ohjeesta RIL 241-2007. [www.ril.fi]

Tavanomainen suunnittelun tehtäväjako

Tavanomaisessa suunnittelu- ja rakentamisprosessissa rakenteiden pääsuunnittelija vastaa suurimmasta osasta rakenteiden suunnittelua. Ohessa olevassa Taulukossa (4.1.) on esitetty päärakennesuunnittelijan ja elementtisuunnittelijan välinen tehtäväjako. pääperiaatteena on, että laskennan tehnyt suunnittelija myös suunnittelee, eli mallintaa laskemansa rakenteet ja liitokset.

Taulukko 1.2. Päärakenne- ja elementtisuunnittelun välinen tavanomainen työnjako.

Päärakennesuunnittelija Elementtisuunnittelija
  • Käytettävä mitoitusnormisto
  • Kokonaisstabiliteettilaskelmat ja jäykistysvoimia välittävät liitokset.
  • Rungon työnaikainen kokonaisvakavuus
  • Kuormitustiedot ja vaatimukset
  • Reikätietietojen antaminen ja reikien sijoittelun koordinointi
  • Paikallavalurakenteet
  • Tyyppielementit
  • Rakennusfysikaalinen suunnittelu
  • Tyyppiliitokset
  • Koordinoi ja yhteensovittaa eri valmisosasuunnittelijoiden työtä
  • Riittävä elementtien rakenteellinen tarkastus
  • Viranomaishyväksyntä
  • Asennussuunnitelman tarkastus ja hyväksyntä
  • Suunnitteluratkaisujen työturvallisuudesta huolehtiminen
  • Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohje rakenteiden osalta
  • Rakenteellisen turvallisuuden riskien arviointi
  • Lähtötietojen yhteensopivuuden varmistaminen
  • Elementtien lujuuslaskelmat (murto- ja käyttörajatila, onnettomuusrajatila, palotila)
  • Jäykistysvoimia välittämättömät liitokset
  • Kaikki elementtien valmistussuunnitelmat
  • Elementtien liitos- ja asennusdetaljit
  • Yksittäisten elementtien asennusaikainen vakavuus ja tuentasuunnitelmat
  • Turvalaitteiden vaatimat tartunnat
  • Elementtikaaviot
  • Elementti- ja valutarvikeluettelot
  • Elementtien vaatimat tartunta-suunnitelmat
  • Asennussuunnitelman tarkastus ja hyväksyntä tarvittaessa

Tuoteosakaupan tehtäväjako

Rakenteiden suunnittelu jakautuu tuoteosakaupan seurauksena usealle toimijalle ja kauppamuodosta riippuen tehtävät jakautuvat eri tavalla perinteiseen suunnitteluprosessiin verrattuna. Tuoteosakaupoissa tuoteosatoimittaja vastaa toimituksensa suunnittelusta, johon usein kuuluu myös tavallisesti rakenteiden pääsuunnittelijan tehtäviä. Tällöin Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaisesti rakenteiden pääsuunnittelijalle kuluu huolehtimisvelvollisuus kokonaisuuden toimivuudesta.

Alla olevassa taulukossa (4.2.) on esitetty ohjeellinen työnjako Tuoteosakauppamalleilla 1 ja 2 toteutettaville rakennekaupoille. Havainnollisuuden vuoksi tavanomaisen prosessiin verrattuna toimijalta toiselle siirtyneet tehtävät on kursivoitu ja toimintamallin mukanaan tuomat uudet tehtävät on lihavoitu. Esitetyn jaottelun periaatteena on, että tuoteosatoimittaja vastaa kokonaisvaltaisesti toimittamastaan tuotteesta. Esitetty jako kuvaa kauppaa, jossa kohteena on rakennuksen koko runko. Mikäli tuoteosakauppa koskee vain osaa rakenteista, tulevat kokonaisstabiliteettilaskelmat yms. koko rakennukselle tehtävät tarkastelut jättää rakenteiden pääsuunnittelijalle. Esitettyjen kauppamallien viitesuunnittelussa voidaan haluttaessa määrittää rakennuksen runko ja rakenteet niin tarkasti, että rungon stabiliteetti- ja rakennusfysikaalisen toiminnan tarkastelut voidaan säilyttää rakenteiden pääsuunnittelijalla.

Taulukko 1.3. Päärakennesuunnittelijan ja tuoteosatoimittajan välinen työnjako.

Päärakennesuunnittelija Tuoteosatoimittaja / elementtisuunnittelija
  • Käytettävä mitoitusnormisto
  • Kuormitustiedot ja vaatimukset
  • Reikätietietojen antaminen ja reikien sijoittelun koordinointi
  • Paikallavalurakenteet
  • Stabiliteettilaskelmien tarkastus
  • Koordinoi ja yhteensovittaa tuoteosatoimittajien työtä
  • Riittävä elementtien rakenteellinen tarkastus
  • Rakenteiden rakennusfysikaalisen toiminnan varmistaminen
  • Viranomaishyväksyntä
  • Asennussuunnitelman tarkastus ja hyväksyntä
  • Suunnitteluratkaisujen työturvallisuudesta huolehtiminen
  • Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohjeiden yhteensovittaminen rakenteiden osalta
  • Rakenteellisen turvallisuuden riskien arviointi
  • Lähtötietojen yhteensopivuuden varmistaminen
  • Kokonaisstabiliteettilaskelmat ja jäykistysvoimia välittävät liitokset
  • Rungon työnaikainen kokonais-vakavuus
  • Rakenteiden rakennusfysikaalinen toiminta tuoteosatoimituksen osalta
  • Elementtien lujuuslaskelmat (murto- ja käyttörajatila, onnettomuusrajatila, palotila)
  • Kaikki elementtien valmistus-suunnitelmat
  • Elementtien liitos- ja asennusdetaljit
  • Yksittäisten elementtien asennusai-kainen vakavuus ja tuentasuunnitelmat
  • Turvalaitteiden vaatimat tartunnat
  • Elementtikaaviot
  • Elementti- ja valutarvikeluettelot
  • Elementtien vaatimat tartunta-suunnitelmat
  • Asennussuunnitelman tarkastus ja hyväksyntä
  • Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohje tuoteosatoimituksen osalta
Liity postituslistalle