Unieke 3D-modellen als voorbereiding op een grootse renovatie
Het Binnenhof in BIM
Het Binnenhof in Den Haag, een van de bekendste gebouwen van Nederland, wordt de komende jaren gerenoveerd. De monumentale zetel van de Eerste en Tweede Kamer, Raad van State en het ministerie van Algemene Zaken is acht eeuwen oud, 90.000 vierkante meter groot en continu in bedrijf. De renovatie is dan ook een complex project. Om deze goed te kunnen voorbereiden, vroeg het Rijksvastgoedbedrijf Root om een BIM te maken van het Binnenhof. In een tijdsbestek van negen maanden – van januari tot en met september 2017 – zijn er ruim 9000 scans gemaakt en verwerkt tot een BIM met 200.000 objecten en 2,5 miljoen eigenschappen. Een uniek project: nog nooit eerder zijn er zulke gedetailleerde modellen van zo’n groot oppervlak gemaakt.
Na een lange periode van intensief gebruik kampt het Binnenhof met veel technische en bouwkundige gebreken. “Het Binnenhof ziet er van buiten prima uit, maar van binnen is het helemaal versleten”, vertelt Pieter Dijckmeester van het Rijksvastgoedbedrijf. “Installaties moeten worden vervangen, asbest moet worden verwijderd, roltrappen, liften en elektra zijn allemaal aan het einde van hun technische levensduur. Grootschalige renovatie is noodzakelijk voor meer veiligheid en betere (werk)omstandigheden voor gebruikers en bezoekers. Bovendien wordt het cultureel erfgoed hiermee voor de lange termijn behouden.”
De renovatie van het Binnenhof omvat een grote hoeveelheid ingrepen. Zo moeten er wel vijf voetbalvelden aan dakoppervlak vervangen worden en circa één kilometer aan goot. Extra uitdagingen bij de renovatie zijn de monumentale status en de ouderdom van sommige delen. Nicole Verblakt van het Rijksvastgoedbedrijf : “Het Binnenhof bestaat uit verschillende gebouwen. Sommige zijn al acht eeuwen oud, andere staan er pas vijftien jaar of zelfs nog korter. Het renoveren van de oude gedeeltes is complex, omdat archiefmateriaal, zoals tekeningen, ontbreekt of onvolledig is.”
“Het Binnenhof bestaat uit verschillende gebouwen. Sommige zijn al acht eeuwen oud, andere staan er pas vijftien jaar of zelfs nog korter. Het renoveren van de oude gedeeltes is complex, omdat archiefmateriaal, zoals tekeningen, ontbreekt of onvolledig is.”
Nicole Verblakt, Rijksvastgoedbedrijf
BIM: een digitaal 3D-model
Voor een zorgvuldige voorbereiding van de renovatie gunde het Rijksvastgoedbedrijf Root en PelserHartman de opdracht om het Binnenhof volledig in kaart te brengen. PelserHartman scande het hele complex van binnen en buiten. Root verwerkte deze scans via
Scan2BIM is het totale proces waarbij bestaand vastgoed in kaart wordt gebracht door dit te scannen met een laserscanner en op basis van de puntenwolkscans die het scannen oplevert een BIM te maken. Het resultaat is een nauwkeurig model van de werkelijkheid dat indien gewenst veel data kan bevatten.
tot een digitaal 3D-model, een zogeheten BIM.
BIM, wat staat voor
Bouwwerk Informatie ModelEen Bouwwerk Informatie Model – oftewel BIM – is een digitale driedimensionale weergave van de functionele en fysieke eigenschappen van een bouwwerk. In een BIM kunnen gegevens voor het ontwerp-, bouw- en beheerproces geïntegreerd worden. De kern van het BIM is een 3D-model, de geometrie. Dit model fungeert als een informatiekapstok voor het koppelen van gegevens met andere informatiebronsystemen (linked data). Het werken met BIM is inmiddels gemeengoed in ontwerp en realisatie binnen de bouwsector en breidt zich langzaam uit naar beheer, onderhoud en exploitatie.
of Building Information Model, is een digitaal driedimensionaal gebouwmodel waarin gegevens voor het ontwerp-, bouw- en beheerproces geïntegreerd kunnen worden. Primair functioneert het gebouwmodel met een geometrische 3D-representatie van de gebouwelementen, als informatiekapstok voor het koppelen van gegevens met andere informatiebronsystemen (linked data). Het werken met BIM is inmiddels gemeengoed in ontwerp en realisatie binnen de bouwsector en breidt zich langzaam uit naar beheer, onderhoud en exploitatie.
Het Rijksvastgoedbedrijf gebruikt BIM voor het verkrijgen van actuele, concrete en betrouwbare informatie over de gebouwen in haar beheer. Zo hebben het Rijksvastgoedbedrijf én de architecten, constructeurs, aannemers en installateurs die met de renovatie van het Binnenhof aan de slag gaan, door het BIM straks een duidelijk beeld van de huidige stand van zaken van de gebouwen. Van het kleinste ornament tot een overzicht van het geheel, alles ligt vast in het model.
BIM-modellen van het Binnenhof
Proefproject: Raad van State
Paul Bos, mede-eigenaar Root: “Het Binnenhof heeft een grote omvang en door de ouderdom en het ontbreken van archiefmateriaal weet je niet precies wat je tegenkomt bij het scannen en modelleren. Bovendien waren de gebouwen gedurende het project in gebruik – er vonden zelfs verkiezingen plaats. Hierdoor was het niet mogelijk om zomaar ergens binnen te lopen. Al deze zaken konden ervoor zorgen dat je langer bezig zou zijn om je einddoel te halen dan je in eerste instantie dacht. Om te inventariseren waar we met dit type project tegenaan konden lopen en wat belangrijk was bij het scannen en modelleren, is gekozen om te starten met een proefproject. Het gebouwdeel Raad van State is als proefmodel in kaart gebracht.”
Het proefproject was zeer de moeite waard. Zo is op basis van de uitkomsten van deze pilot gekozen voor een speciale modelleertechniek, waarbij enkel de schil van de ruimtes gemodelleerd is. “In sommige ruimtes zijn in de loop der tijd wand op wand op wand gemaakt”, vertelt Tom Terpstra, vanuit Root vanaf begin af aan betrokken bij het project. “Niemand weet wat er tussen die wanden zit. Door de onbekende onderdelen bewust niet te modelleren blijft een model over dat zeer betrouwbaar is. We hebben gemodelleerd wat je ziet, waarmee we voorkwamen dat er aannames worden gedaan. Zo creëerden we een model dat de ruimtes weergeeft als een soort dozen. Die modelleertechniek is nog nooit eerder gebruikt.”
“Om doormeetfouten te voorkomen, maakten we een referentienetwerk in de omgeving van het Binnenhof. We boorden gaten in gevels van gebouwen rondom het monumentale complex en sloegen hier een pvs-bout in. Samen vormden deze bouten een netwerk waaraan we te allen tijde konden refereren. De scans sluiten hierdoor perfect op elkaar aan.”
Jeroen Pelser, mede-eigenaar PelserHartman
9000 scans zonder doormeetfouten
Na het proefproject werd ook de rest van het Binnenhof in kaart gebracht. PelserHartman scande bijna het volledige gebouwencomplex, bestaande uit tientallen gebouwen en duizenden ruimtes van binnen en buiten.
Jeroen Pelser, mede-eigenaar PelserHartman: “Het Binnenhof is een enorm complex. Dit zorgde voor verschillende uitdagingen wat het scannen betreft. Het dak scanden we bijvoorbeeld vanaf een hoogwerker op de nokken van de daken. Alleen vanaf deze hoogte konden we een goed beeld krijgen. Een andere uitdaging was om de verschillende scans perfect op elkaar te laten aansluiten. Wanneer je de scans verwerkt met behulp van de software die bij de laserscanner hoort – door steeds scans aan elkaar te plakken zonder dat je naar een vast referentiepunt verwijst – ontstaan doormeetfouten. Om deze te voorkomen, maakten we een referentienetwerk in de omgeving van het Binnenhof. We boorden gaten in gevels van gebouwen rondom het monumentale complex en sloegen hier een pvs-bout in. Samen vormden deze bouten een netwerk waaraan we te allen tijde konden refereren. De scans sluiten hierdoor perfect op elkaar aan.”
Een BIM als nooit tevoren
Het resultaat van het scannen was 20.000 gigabyte aan pointclouddata, waarmee Root aan de slag kon. Wilco Kelder was vanaf de start van het modelleren betrokken bij het project. Hij vertelt: “Tot dat moment was er nooit eerder op deze schaal een BIM gemaakt en al helemaal niet van zulke oude gebouwen. Het modelleren van het Binnenhof was extreem ingewikkeld. Duizenden ruimtes, nog veel meer deuren, ramen, sierlijsten en ornamenten, allemaal met een andere vorm. Verschillende gewelven, bijvoorbeeld onder doorgangen of in kelders. En heel veel vloeren die niet waterpas zijn en wanden die scheef lopen en wisselen in dikte. Het is enorm lastig om dat alles in beeld te brengen in een 3D-model. Op sommige vlakken moesten we het wiel opnieuw uitvinden, omdat het simpelweg nooit eerder gedaan was. Ik denk dat in weinig andere projecten zo nauwkeurig op een
Een puntenwolk – of pointcloud – is een eindige verzameling van punten in een ruimte. Dit type scan geeft informatie over het oppervlak van een ruimte of object. Je kunt een puntenwolk maken met behulp van een laserscanner. Deze scant in alle richtingen, waardoor je veel meer informatie krijgt dan enkel de lengte en breedte van een ruimte. Omdat elk oppervlak weergeven wordt door middel van een veelheid aan punten, is elke afwijking in het oppervlakte zichtbaar. Het resultaat is een hele volledige verzameling van informatie.
een BIM is gemaakt.”
“In een aantal complexe elementen, zoals sierlijsten en gewelven, hebben we veel tijd geïnvesteerd”, vervolgt Wilco. “Zo creëerden we een basis aan elementen die we vaker konden gebruiken tijdens het modelleren.” Tom vult aan: “Om de strakke planning te halen, deelden we het project op in fases. Elke fase startte met het schouwen van de gebouwen binnen de fase, waarna PelserHartman ging scannen en wij konden gaan modelleren. Tijdens het modelleren werd alweer de volgende fase opgestart om samen zo efficiënt mogelijk te werken.”
Puntenwolk 3D-scan / Referentiepunten netwerk Binnenhof
Data die kloppen
Het BIM dat Root levert bevat ontzettend veel data. Tom: “De i van BIM, de informatie zelf, zit veelal onder de motorkap. Daar gaan we vaak aan voorbij. Dat is begrijpelijk, want dat is taaie kost. Maar deze data is wel ontzettend belangrijk. Het BIM van het Binnenhof is enorm gestructureerd opgebouwd. Zo voorkomen we inconsequente data waar de vervolgpartij last van heeft, of twijfel over of data kloppen. Alles klopt precies. Net niet goed, is niet goed. Als je bij dit project betrokken was, moest je heel consequent werken. De modellen zijn stuk voor stuk heel gedetailleerd opgebouwd. Dit gebeurde volledig op de pointcloud. Rechtlijnig en haaks-op-elkaar modelleren was met alle scheve wanden en de vele details geen optie. Door met pointclouds te werken kan een object ook net een paar millimeter uit het lood staan.”
Het voorkomen van fouten en uitsluiten van risico’s, daar gaat dit project over. Wilco: “We stonden overal met een vergrootglas bovenop: wat zou hier het risico kunnen zijn? Om de volledigheid te waarborgen voerden we binnen elke ruimte controles uit op een aantal punten. We controleerden iedere ruimt geometrisch op de onderdelen: vloerafwerking, wandafwerking, plafondafwerking, vaste inventaris en wandopeningen. Ook checkten we of de ruimtes geschikt waren om een ruimte-object te plaatsen. Alleen zo zorg je ervoor dat meer dan 200.000 objecten en meer dan 2,5 miljoen eigenschappen gecontroleerd, gevalideerd en betrouwbaar zijn.”
“Op het hoogtepunt werkten er veertien Root-medewerkers aan het Binnenhof. Samen realiseerde we het model, met bloed, zweet en tranen. Zelfs het thuisfront werkte mee, waardoor medewerkers de mogelijkheid kregen om ’s avonds of in het weekend door te werken. De druk was hoog, maar onder hoge druk ontstaan veel mooie dingen.”
Paul Bos, Directeur Root
BIM 2.0
De digitalisering van het Binnenhof was het eerste project binnen het Rijksvastgoedbedrijf waar de concept
De RVB BIM-norm – oftewel de Rijksvastgoedbedrijf Bouwwerk Informatie Model-norm – beschrijft waaraan een BIM-model voor het Rijksvastgoedbedrijf moet voldoen. Het gaat hierbij over de specificaties van BIM-extracten en de bestanden die hierbij moeten worden aangeleverd. Root was co-auteur van de versie BIM1.0, die eind 2011 in werking trad. Gedurende het Binnenhofproject is de RVB BIM-norm bijgesteld naar een nog scherpere 2.0 versie.
2.0 werd toegepast. De input die tijdens dit project is verzameld, wordt gebruikt om de norm in de toekomst te verbeteren.
Nauwe samenwerking, intern en met de opdrachtgever
Paul: “Root werkte al jarenlang samen met het Rijksvastgoedbedrijf, bijvoorbeeld aan de ontwikkeling van de norm BIM 1.0. Mede daardoor vertrouwden zij ons dit project toe. Op onze beurt werkten wij al jarenlang naar tevredenheid samen met PelserHartman. Wij wisten dat zij het hoge niveau dat gevraagd werd konden bieden en vroegen hen daarom om aan te sluiten voor het scanwerk.”
Tijdens de opdracht werkten het Rijksvastgoedbedrijf, PelserHartman en Root intensief samen. “Het project vroeg veel van alle partijen. We spraken elkaar in het begin zelfs dagelijks en later in het project wekelijks. Alle drie stelden we ons flexibel op om zo elkaars werk makkelijker te maken. Zo voorzag PelserHartman ons van deformatieanalyses – ook wel vormveranderingsanalyses – van de vloeren van het Binnenhof, zodat we eenvoudiger de hoogteverschillen in kaart konden brengen.”
Nicole Verblakt: “Ik zie het als een coproductie die niet tot stand was gekomen als de samenwerking niet goed was geweest. Het belang van onderling vertrouwen is essentieel bij dit project. Er waren momenten dat het botste, maar het vertrouwen was van dien aard dat de sfeer daardoor niet beïnvloed werd.”
Ook de samenwerking binnen Root was belangrijk. Paul: “Op het hoogtepunt werkten er veertien Root-medewerkers aan het Binnenhof. Samen realiseerde we het model, met bloed, zweet en tranen. Zelfs het thuisfront werkte mee, waardoor medewerkers de mogelijkheid kregen om ’s avonds of in het weekend door te werken. De druk was hoog, maar onder hoge druk ontstaan veel mooie dingen. We hebben ontzettend veel geleerd gedurende het project. Er was een goede balans tussen gezelligheid en keihard knallen. Een project als dit is zeldzaam – bijzonder, technisch hoogstaand en van historische waarde. Het was fantastisch om hieraan te werken.”
In de documentaire “Het Binnenhof volledig 3D in kaart. Scan to BIM op het hoogste niveau.” is deze complexe opdracht in beeld gebracht. Onze succesvolle samenwerking met het Rijksvastgoedbedrijf en PelserHartman staat daarin centraal.
Eindresultaat
Het unieke project werd volgens planning en naar tevredenheid van alle betrokkenen afgerond. De eindoplevering betrof een Revit-model,
IFC, oftewel industry foundation classes, is een internationaal erkende standaard voor open BIM data-uitwisseling. Het is een middel om mee te refereren of om de inhoud van een model te archiveren. Een IFC-bestand is een bevroren kopie van de originele inhoud. Het kan worden bekeken, gemeten, worden gebruikt voor bijvoorbeeld kostenraming en simulatie, maar niet worden bewerkt. Hierdoor blijft de maker eigenaar van de modelinhoud. IFC is ontwikkeld en wordt beheerd door buildingSMART.
, geregistreerde pointclouds en 3D-viewers van het Binnenhof. De Revit- en IFC-modellen zijn rijk gevuld met parameters en zijn conform de laatste versie van de RVB BIM-norm. Voor exacte metingen kunnen gebruikers de pointclouds raadplegen en het 3D BIM voor de ontwerpen, de voorbereidingsfase van de bouw, het visualiseren van knooppunten en het muteren tot de uiteindelijke nieuwbouwsituatie. “Dankzij het BIM weten we heel goed wat de actuele stand van zaken van de gebouwen is”, zegt Nicole. Pieter Dijckmeester voegt eraan toe: “Deze modellen gaan ons enorm helpen. We kunnen ze bijvoorbeeld gebruiken om de werkvolgorde te bepalen. Dankzij de modellen hoeft niemand meer terug naar het Binnenhof om de ruimtes te bekijken of in te meten. Dat komt het renovatieproces enorm ten goede.”
Tekst: Kim Schoot
Beelden: PelserHartman & Root
Gepubliceerd: 10 september 2020
Bijgewerkt: 14 maart 2022
Website: Rijksvastgoedbedrijf
Website: PelserHartman
Website: buildingSMART
Gerelateerde artikelen
“Eén BIM met heel veel verschillende toepassingen”
“Root zorgt voor de kennis en ervaring die wij missen”
“Bij Root werk je aan de tofste projecten van Nederland”
Gerelateerd project
Binnenhof, Den Haag
Publicaties
solibri.com
Hofboek III – Toekomst van het Binnenhof
rijksvastgoedbedrijf.nl
Root — Nieuwsbrief
Het Binnenhofcomplex wordt vanaf deze zomer grondig gerenoveerd. Stichting Document voor een Monument documenteert deze enorme onderneming met een multimediaal document over verleden, gebruik én toekomst van het Binnenhof. Een voorpublicatie van het interview met Paul Bos (directeur Root) is onlangs verschenen in Monumentaal magazine nr. 3 – 2021.
Onze projecten zijn het resultaat van teamwork. Elke collega heeft een eigen expertise en draagt van daaruit bij aan onze projecten. Zo leveren we samen betrouwbare kwaliteit.