De waarde van 3D voor de ondergrondse infra
Wat is de toegevoegde waarde van 3d-modellen voor aannemers in de ondergrondse infrastructuur? Dat is de vraag die centraal staat in de thesis van Mechiel van Manen, student Civiele Techniek aan de Universiteit Twente. Hij onderzoekt voor Siers Infraconsult hoe ondergrondse infra-aannemers kunnen innoveren: naar 3D, 4D en wellicht in de toekomst zelfs naar 5D, 6D en 7D.
“De ondergrondse infra loopt achter op de bovengrondse infra en de bouw”, licht Mechiel van Manen toe. “Er gebeurt nog te veel in 2D (Autocad). Modelleren in 3D biedt echter enorme voordelen. Ik ga kijken of de voordelen die 3D-modellen hebben voor de bovengrondse infra ook voordelen bieden voor de ondergrondse infra. Er zijn al wel eerder soortgelijke onderzoeken gedaan, maar die focussen vooral op de hele keten en niet op de toegevoegde waarde voor de aannemer.” Daarin verschilt zijn onderzoek. Mechiel Van Manen gaat 3D-modellen bij Siers namelijk echt in de praktijk te testen. “Ik vind het belangrijk dat een 3D-model zo breed mogelijk gedragen wordt, van voorman tot engineer, zodat iedereen de meerwaarde er van in ziet”.
Testen
“De inzet is niet om alles in 3D te doen. We moeten kijken waar de nuances liggen. Wanneer het simpel is, houden we het ook simpel. Leggen we ergens alleen kabels en zijn er geen gebouwen, dan kan het zijn dat 3D geen toegevoegde waarde heeft. Maar dat moet wel getest worden. In mijn onderzoek ga ik bij verschillende projecten 3D-modellen testen. Met deze variëteit aan projecten hoop ik een zo goed mogelijk beeld te krijgen van het werk dat Siers doet. Dan is het ook mogelijk om aan het eind te zeggen, bij project x met deze eisen heeft 3D een toegevoegde waarde of niet.”
Omgevingsmodel
Mechiel van Manen maakte een workflow om 2D-tekeningen om te zetten naar 3D-modellen. Dat deed hij door middels een tool verschillende software met elkaar te koppelen. “In het 3D-model zijn de KLIC-gegevens te zien en zijn de proefsleuven ernaast gemodelleerd. Hier kun je vervolgens ook plantekeningen aan toevoegen. In de voorbereiding krijg je met zo’n omgevingsmodel veel meer inzicht in de ondergrond; de voorman en de uitvoerder krijgen daarnaast in de uitvoerende fase een beter beeld van de ligging van andere kabels en leidingen.”
3D-dijkontwerp
Waterschappen vragen steeds meer in 3D aan te leveren, is de ervaring van Siers Infraconsult. “Voor een dijkversterkingstraject, een samenwerking van meerdere partners hebben we de kabels en leidingen in een 3D-model gezet”, vertelt Mechiel van Manen verder. “Er wordt over het gebied gevlogen om een puntenwolk in te meten wat resulteert in een digitaal terreinmodel (DTM). De revisiedata werden verwerkt in de tekening voor een dijkontwerp. In dit ontwerp kon meteen de ligging van de kabels en leidingen worden meegenomen. Voor één van de varianten moesten damwanden worden geslagen. De vraag was of de bestaande kabels en leidingen in gevaar zouden komen. De visualisatie gaf het antwoord in de ontwerpfase. En dit moet faalkosten voorkomen.”
Universiteit Twente
Siers Infraconsult heeft een goede relatie met de Universiteit Twente. Dr. Ir. Léon Olde Scholtenhuis, assistent professor aan de Universiteit Twente, begeleidt Mechiel van Manen in zijn onderzoek. Al vele jaren onderzoekt hij allerlei facetten van de ondergrondse infra, waarin digitalisering, coördinatie en veiligheid de speerpunten zijn. Hoe komt het dat er in de ondergrondse infra nog zo relatief weinig in 3D gewerkt wordt? Léon Olde Scholtenhuis “Dat heeft er vooral mee te maken dat de projectcontext bij infra een stuk complexer is. Het is niet simpelweg één gebouw of viaduct dat vrijwel onafhankelijk van de omgeving kan worden gemodelleerd en ontworpen. Bij infra zijn er veel objecten in de bodem, waaronder de kabels en leidingen. Deze objecten moeten allemaal gedetecteerd en gemodelleerd worden om een goed integraal ontwerp te maken. Daarnaast is er niet één eigenaar, maar zijn de assets in GWW-projecten van meerdere partijen. Dit maakt standaardisatie en coördinatie ingewikkeld. De infra is veel meer gefragmenteerd.”
Olde Scholtenhuis geeft daarbij wel aan dat hiermee gelijk ook de meerwaarde en noodzaak van het modelleren in 3D naar voren komt. “Het is waarschijnlijk dat de sector binnen vijf jaar grote stappen heeft gezet op dit gebied; de vraag is eerder wanneer dan óf we in 3D gaan werken.” Hiervoor moet men in de GWW-/infrabranche willen investeren in software en standaarden. Dit houdt tevens in dat organisaties eerste stappen moeten durven zetten in training. Met de energietransitie is er wel steeds meer in ontwikkeling op dit gebied. “De investering wordt steeds rendabeler.”
ZoARG
Het onderzoek van Mechiel van Manen wordt uitgevoerd binnen het onderzoeksprogramma ZoARG van de Universiteit Twente. ZoARG staat voor Zorgvuldige Aanleg en Reductie Graafschades. Het programma richt zich op het verbeteren van ontwerp, aanleg en beheer van de ondiepe ondergrondse infrastructuur.
Conclusie
De conclusie is straks pas te lezen, maar Mechiel van Manen licht al wel een klein tipje van de sluier op: “Er zijn veel verbeteringen mogelijk en dat kan met relatief weinig inspanning. Als we in de voorbereidingsfase het ontwerp driedimensionaal bekijken, besparen we in de uitvoering kosten”. De volgende stap is 4D: driedimensionaal met daaraan de factor planning (tijd) gekoppeld. De ouderwetse strokenplanning is dan verleden tijd. In een 4D-visualisatie kan onder andere worden gesimuleerd hoe lang er gegraven moet worden. Voordat het zo ver is zal Mechiel van Manen eerst zijn titel Master of Science in Construction Management and Engineering in ontvangst nemen op de Universiteit Twente in Enschede. Op vrijdag 28 augustus hoopt hij zijn thesis succesvol te verdedigen.