TERVEZŐPROGRAMOK ALKALMAZÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI A KATONAI MŰSZAKI GYAKORLATBAN, KÖZMŰVEK TERVEZÉSÉNÉL. Dénes Kálmán mk. százados ZMNE BJKMK Katonai Műszaki tanszék Napjainkra a számítógépek egyik felhasználási területe a CAD (Computer Aided Design), azaz a számítógéppel segített tervezés gyakorlatilag minden egyes mérnöki területen teret nyert a hagyományos tervezési eljárásokkal szemben. Dolgozatomban bemutatom azokat a tervezőprogramokat, amelyek alkalmazásával egyszerűbbé és gyorsabbá válhat a műszaki tervezés. A közműtervezés általános feladatain lépésenként végighaladva ismertetem, hogy hol, melyik tervezőprogramot tudjuk alkalmazni az adott munkarész elkészítésénél. 1. Bevezetés A számítógépek egyik felhasználási területe a CAD (Computer Aided Design), azaz a számítógéppel segített tervezés napjainkra gyakorlatilag minden egyes mérnöki területen teret nyert a hagyományos tervezési eljárásokkal szemben. A tervezés folyamata azonban továbbra is a tervező személyétől függ. Ez azt jelenti, hogy a mérnök továbbra sem nélkülözhető, és a CAD rendszernek kell alkalmazkodnia a tervező szokásaihoz, és nem fordítva. A CAD voltaképpen gyűjtőfogalom, amely magában foglalja a gépészeti, építészeti, építőmérnöki stb. tervezést és megjelenítést, a modellezéssel kapcsolatos különféle számítási eljárásokat, illetve a tervezés határterületeit (költségvetés-készítés, háromdimenziós modellezés, fotorealisztikus megjelenítés stb.). - 1-1
Tehát szerteágazó műfajról van szó, amely egyre nagyobb hangsúlyt kap a különféle szakmai rendezvényeken, kiállításokon, s az utóbbi néhány évtizedben a középfokú és a felsőfokú oktatásba is beépült. 1 Dolgozatomban arra adok választ, hogyan és miben képesek támogatni a bemutatott tervezőprogramok a mérnökök munkáját közműtervezés vonatkozásában. 2. Múlt, jelen, jövő A különböző jellegű műszaki szakfeladatok sikeres elvégzéséhez kulcsfontosságú a kivitelezést megelőző pontos, és mindenre kiterjedő adatgyűjtés (műszaki felderítés), valamint a tervezés. Az adatgyűjtés érdekében végzett műszaki felderítés múltja és jelene megítélésem szerint még mindig összemosódik egymással. Ugyan még működő és használható, de már régen elavult eszközöket és anyagokat alkalmazunk a vízi akadályok-, terepszakaszok-, terepszakaszok járhatóságának- és műszaki létesítmények felderítésekor. Ez nem minden esetben magyarázható a rendelkezésre álló technikai eszköz állapotával és elavultságával. Sok esetben a kezelő személy nem eléggé felkészült a modern eszköz alkalmazására. Az elmúlt időszak műszaki technikai kutatásai és fejlesztései jelentős eredményeket mutattak fel, ezek nagy része azonban nem került általános alkalmazásra. Pozitívan értékelem, hogy a számtalan, a polgári mérnöki területen megtalálható és ott már bevált eszközök, anyagok és technológiák megvásárlására és rendszerbeállítására egyre nagyobb hangsúlyt fektetünk. Egyrészt azért, mert ezekkel hatékonyabb és pontosabb a munkavégzés, másrészt azért, mert kompatibilisek kell, hogy legyünk, a szövetséges hadseregek technikájával. Ellenben ezeket a korszerű eljárásokat és anyagokat továbbra sem alkalmazzuk széles körben, a katonai gyakorlatban. 2 1 2004. 04. 19-20. -Nemzetközi Haditechnikai Szimpózium, műszaki szekció előadás: Korszerű tervezőprogramok alkalmazásának lehetőségei a katonai műszaki gyakorlatban (Havasi Zoltán okl. mk. alezredessel közösen) Az előadás megjelent a Bolyai Szemle 2004 es különszámában. 2 2004. 04. 19-20. -Nemzetközi Haditechnikai Szimpózium, műszaki szekció előadás: Korszerű tervezőprogramok alkalmazásának lehetőségei a katonai műszaki gyakorlatban (Havasi Zoltán okl. mk. alezredessel közösen) - 2-2
3. Korszerű tervező programok alkalmazása A mérnöki tervezések során hosszú évek óta széles körben alkalmaznak számítógépeket, valamint olyan tervezőprogramokat, amelyek eddig még nem látott mértékben megkönnyítették a tervezők munkáját. Fontos kihangsúlyozni, hogy csak megkönnyítik a munkát, a tervezőt nem tudják sem kiváltani, sem pedig helyettesíteni. Viszont az eddigi fáradtságos és lassan elvégezhető, főként számítási feladatokat töredéke idő alatt elvégzik a mérnökhöz képest. Dolgozatomban kizárólag azokat a tervezőprogramokat illetve az azokkal elvégezhető tervezési feladatokat ismertetem, amelyek a közműépítés területén kerülnek, kerülhetnek alkalmazásra. Nem áll módomban minden területre kiterjedő, részletes bemutatásokra, hiszen a megoldható feladatok száma hatalmas, melyek a szoftverek fejlesztésével megfelelő ütemben bővülnek. A mérnökök számára mindig jelentkező újabb és újabb kihívások a szoftverfejlesztőket hasonlóan motiválják, ezáltal nincs olyan mérnöki feladat, amelyet ne lehetne megkönnyíteni valamilyen szoftver alkalmazásával. A tervezés előtt ismernünk kell, hogy pontosan milyen feladatokat akarunk és tudunk megoldani számítógép segítségével. Ilyenek: - Szövegszerkesztés - Táblázatok, adatbázisok kezelése - Prezentációk - Rajzszerkesztés, fényképszerkesztés - CAD grafikus feldolgozás Az előadás megjelent a Bolyai Szemle 2004 es különszámában. - 3-3
A CAD tervezés menete 3 : Gondolat, vázlat, elképzelés Modellépítés Szkennelt terv vagy más, meglévő adatbázis Listák Látványterv, animáció Leképezések Tervlapok (alaprajz, metszet..) A számítógépes munkahely sok tekintetben hasonlít a korábban megszokott tervezővagy rajzasztalhoz, azonban a tervezőprogramokban rejlő lehetőségek ott kezdődnek, ahol a rajzasztal korlátai lassítják, nehézkessé teszik munkánkat. Ezek a szoftverek olyan lehetőségeket és megoldásokat kínálnak, amelyekkel kellemes és kényelmes dolgozni, miközben a felhasználó a számítógépes eszköz pontosságát és teljesítőképességét teljes mértékben kihasználja. Az alkalmazott tervezőprogramok: - ARCHICAD - ARCHLine XP (Építész tervezőprogramok) - AUTOCAD, AUTOCAD LAND (Általános célú tervezőprogram) - AutoGeo (AutoCad alkalmazás, geodéziai) - AXIS (Statikai tervezőprogram) - Geo-4 (Geotechnikai tervezőprogram) - CARTOMAP (Úttervezés, geodézia) 3 Mérnök építész CAD; Szabó László és Zepkó Ferenc előadása, BME Magasépítési tanszék 1999/2000-4 - 4
3.1.-2. Az Archicad és az ArchLine XP szoftverek segítségével alapvetően építész jellegű tervezési feladatok végezhetők. A mérnöki gyakorlatban a tervezés eredménye a legtöbbször papíron jelenik meg, így az említett szoftverek 2 dimenziós rajzfelületét használva közműtervezési feladatok elvégzésére is alkalmasak. Alkalmas 4 : Teljes alaprajzok, metszetek és helyszínrajzok megjelenítésérerészletrajzok elkészítésére, megjelenítésére (csomópontok, kapcsolatok)anyaglisták elkészítésére (az alkalmazott anyagok mennyiségi kimutatása)látványtervek, hagyományos és virtuális valóságot ábrázoló, valósidejű animációk készítésére3.3. Az AutoCad és az AutoCad Land elsősorban általános célú tervezőprogram, amivel 2 dimenziós és 3 dimenziós tervfeladatok elvégzésére van lehetőség. Számos kiegészítő modul azonban alkalmassá teszi közműtervezési feladatok elkészítésére. Néhány példa ezekre: Plateia úttervező modul Canalis csatornahálózat tervező modul Hydra Vízellátó hálózat tervező modul 3.4. Az AUTOCAD alatt futó AutoGeo alkalmazás a geodéziában, a mérnöki számítások és tervezések területén, földmunka számításakor, terepfelmérés utáni adatfeldolgozás során (helyszínrajz, hossz- és keresztszelvény készítése) segíti elő a felhasználó munkáját. 4 Archicad tervezőprogram felhasználói kézikönyv, ArchLine tervezőprogram felhasználói kézikönyv - 5-5
3.5. AXIS Statikai tervezőprogram Elvégezhető feladatok 5 : Térbeli keretváz Térbeli rácsos szerkezet Síkbeli keretek, tartórácsok Síkbeli rácsos tartók Rugalmasan ágyazott gerendák Síkbeli tárcsák, lemezek Térbeli héjszerkezetek Rugalmasan ágyazott lemezek Az Axis tervezőprogram alkalmazásával lehetőség van a csőhálózat elemei teherbírásának méretezésére és ellenőrzésére, valamint a közműfektetéshez szükséges munkaárok dúcolásának méretezésére. 3.6. A Geo-4 geotechnikai tervezőprogram önálló alkalmazásként képes az alábbi feladatok elvégzésére 6 : Felszínsüllyedés Talajnyomás Gabion Hídfő Lemezalap Pilléralap RézsűállékonyságSúlytámfal Süllyedés meghatározása Szádfal ellenőrzése, tervezése Terepmodell felvétele A tervezési alapadatok beszerzése során a szerkezet terhei mellett a talaj talajmechanikai és talajfizikai jellemzőinek a meghatározása is szükséges. 5 Axis tervezőprogram felhasználói kézikönyv 6 Geo-4 tervezőprogram felhasználói kézikönyv - 6-6
3.7. A CARTOMAP egy olyan szoftver, amely a mérnöki tudományok számos területén alkalmazható: a geodéziában, a mérnöki számítások és tervezések területén, a projektek kivitelezésekor és ellenőrzésekor, a műszaki átvételkor, földmunka számításakor, a bányászatban, a településtervezésben, valamint a környezeti hatások kutatásában. Közműépítés vonatkozásában alkalmas: Csatornahálózat helyszínrajzi és magassági vonalvezetésének tervezésére és megjelenítésére Keresztszelvények szerkesztésére és megjelenítésére Munkaárok földtömeg számítására 4. Összefüggő, komplex rendszer A bemutatott tervező szoftverek önálló alkalmazása a műszaki gyakorlat minden területén nagymértékben megkönnyíti, felgyorsítja a tervezés folyamatát. Azonban fontos megemlíteni, hogy többek között a közös operációs rendszernek köszönhetően a programok között átjárhatóság van. Kompatibilisek egymással annak érdekében, hogy egy adott fájlt több programmal is meg lehessen nyitni, és módosításokat, változtatásokat tudjunk létrehozni azokkal. Ez a kompatibilitás teszi lehetővé, hogy egy tervezőprogrammal pl.: Autocad-del elkezdett feladatot Archicad-del, majd Axis-sal folytassunk, végül, pedig ismét Autocad-del fejezzünk be. - 7-7
Közműtervezés lépésenként, a tervezőprogramok komplex alkalmazásával 7 : 1. Alapadatok beszerzése - A feladat vétele, pontos és szabatos megfogalmazása. - Megfelelő méretarányú alaptérkép a tervezési területről, csapadékvíz esetén a vízgyűjtőről is. (földhivatal) - Geodéziai alapadatok. (A terep geodéziai felmérése, pl. TC (R) 705 totálmérő állomással) - Talajmechanikai adatok. (talajmechanikai feltárás, laborvizsgálatok) - Csatlakozási (befogadási) pont, és jellemzői.(pl. anyag, átmérő, nyomásszint, térbeli elhelyezkedés, szállítási kapacitás, vagy befogadó mértékadó árvízszintje. (csapadékvíz esetén) - Alkalmazott technológia. (csőanyag, aknák, tervezett építési mód, üzemeltetés módja) - Méretezési alapadatok. (A fogyasztói igények mértékének, és területi megoszlásának felmérése) - Üzemeltető, vagy tulajdonos előírásai, igényei. 2. Vonalvezetési változatok kidolgozása (helyszínrajzi értelemben) A lehetséges vonalvezetési megoldások vázlatának elkészítése a csatlakozási pontok és a tervezési terület alapadatai függvényében figyelembe véve a kritikus pontokat (szűk utcák, esetleges építési korlátozások (pl. bevásárló utca), speciális talaj- és vagy talajvízviszonyok stb.) 3. Az optimális megoldás kiválasztása. Az egyszerű és biztonságos üzemeltetés, a felmerülő költségek, a topográfiai sajátosságok, a keresztezési műtárgyak, a területhasználat, és a közterület rendezésének figyelembevételével ki kell választani az optimális nyomvonalat, amelyet a megbízóval, a kivitelezővel, az üzemeltetővel és az illetékes hatóságokkal egyeztetni kell. 7 MI 10 131 1 Közműves vízellátás. A csőhálózat tervezési irányelvei - 8-8
4. A hálózat méretezése Az üzemeltetési feltételek ismeretében a csőhálózat hidraulikai méretezése, azonos ellátási színvonalat biztosító változatok kidolgozása a feladat. A méretezés során az ellátási körzetben a fogyasztók vízigényét kielégítő, építési és üzemeltetési szempontból gazdaságos csőhálózat vezetékelrendezést és méreteket kell meghatározni. A változatok műszaki gazdasági elemzése alapján a leghatékonyabb megoldás kell kiválasztani. 5. Végleges nyomvonal helyszínrajzi megtervezése. A végleges nyomvonal megtervezésénél a közműfektetést meghatározó szabványokat és előírásokat szem előtt kell tartani. Ez általában az oldalirányú védőtávolságok és a fektetési szabályok (közműrózsa) alapján történik. Bonyolult csomópontok esetén egyeztetés a megbízó, üzemeltető és érintett személyek és társüzemeltetők bevonásával. Házibekötések tervezése. 6. Végleges nyomvonal hossz-szelvényi megtervezése. A végleges hossz-szelvény kialakításánál törekedni kell a közmű védőtávolságok betartására és a cél a minimális fektetési mélység, azaz a legkisebb földmunka megközelítése. A hosszszelvények kerülnek elhelyezésre a csomópontok (természetesen a helyszínrajz ismeretében), amiket elhelyezés után a helyszínrajzra át kell vezetni. Házi bekötések tervezése. A kiviteli tervdokumentáció tartalma: 1. Átnézeti helyszínrajz Rögzíti a csőhálózat általános elrendezését, a rendszeralkotók egymáshoz való viszonyát és kapcsolatát, valamint az egyes csővezeték szakaszok megnevezését, méretét és hosszát. (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása); (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) - 9-9
2. Helyszínrajz A helyszínrajz rögzíti a vezeték vízszintes elhelyezését és az építéshez szükséges kitűzési adatokat. Ezeken kívül tartalmaznia kell a vezeték szerkezeti kialakítását, jellemző méreteit, csomópontjait, műtárgyait, tartozékait, a vezeték szempontjából mértékadó környezetet, valamint a vezeték és a környezetének magassági adatait. (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása); (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) 3. Keresztszelvények A geodéziai alapadatok, a helyszínrajz és hossz-szelvény ismeretében tervfajtától függő sűrűségben keresztszelvényeket kell készíteni, általában M=1:200 1:50 méretarányban. Ezek tartalmazzák a vezeték elhelyezését és környezetét a hossztengelyre merőleges síkban ábrázolva. (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása); (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) 4. Hossz-szelvény A hossz-szelvény a vezeték magassági vonalvezetését határozza meg. Tartalmaznia kell a vezeték és környezetének jellemző tulajdonságait, a keresztező közműveket és egyéb vezetékeket, a keresztezett létesítményeket, a vezeték műtárgyait, valamint a szelvényezést. (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása); (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) 5. Csomóponti vázlat A csomóponti vázlat az egyes idomokat és szerelvényeket azok rajzjeleivel ábrázolja. Tartalmaznia kell a csomópont helyét és azonosító jelét, a folyó csőszakasz, az idomok és szerelvények kapcsolatát, valamint az idomok és szerelvények megtámasztásának módját. (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása); (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) - 10-10
6. Részlettervek Szükség esetén a vezeték műtárgyairól külön részlettervet kell készíteni. (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása); (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) 7. Egyéb mellékletek elkészítése - Dúcolási terv (A megrajzolt szerkezeti elemek statikai méretezése AXIS tervezőprogrammal, eredmények nyomtatása) - Statikai méretezés (A megrajzolt szerkezeti elemek statikai méretezése AXIS tervezőprogrammal, eredmények nyomtatása) - Ágyazási terv (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása) - Csomópont és műtárgy tervek (Autocad, Archicad, ARCHLine XP alkalmazása) - Mennyiségszámítás és méretkimutatás (Autocad Land Canalis, Hydra kiegészítő modul alkalmazásával) - Talajmechanikai szakvélemény, víztelenítési terv - Munkavédelem és építéstechnológia Forgalomtechnika - Költségvetési kiírás, költségbecslés (Költségvetés készítő rendszerrel) - stb. 8. Műszaki leírás Minden tervezési alapadatot (a beszerzés helyének és időpontjának megjelölésével), műszaki megoldást részletesen ismertetni kell. A tervezett létesítményre vonatkozó jellemző adatokat (méretek, anyagok, mennyiségek, műtárgyak, tartozékok, stb.) fel kell tüntetni, minden mellékletre hivatkozni kell, minden alkalmazott elvet, anyagot, stb. meg kell védeni. 9. Tervezői nyilatkozat Felelősségvállalási nyilatkozat a tervért, a tervezői jogosultság igazolásával. - 11-11
10. Terv és iratjegyzék felsorolása A felsorolásnak tartalmaznia kell a tervdokumentáció összes tervének és terviratának pontos megnevezését, valamint a megkülönböztetésükre alkalmas, a terveken és terviratokon lévő jelzést (tervszámot, rajzszámot). 5. Összefoglalás A dolgozatomban bemutatott tervezőprogramok által nyújtott lehetőségek megkönnyítik és lerövidítik a mérnökök munkáját a műszaki tervezéstől a kivitelezésen át az átadásig bezárólag. Érdemes kiemelni az Autocad tervezőprogramot és a hozzá kapcsolódó kiegészítő modulokat, amelyekkel önállóan is képesek vagyunk közműtervezésre. Felhasznált irodalom: 1. MI 10 131 1 Közműves vízellátás. A csőhálózat tervezési irányelvei 2. Autocad kézikönyv 3. Archicad felhasználói kézikönyv 4. Axis kézikönyv 5. 2004. 04. 19-20. -Nemzetközi Haditechnikai Szimpózium, műszaki szekció előadás: Korszerű tervezőprogramok alkalmazásának lehetőségei a katonai műszaki gyakorlatban (Havasi Zoltán okl. mk. alezredessel közösen) Az előadás megjelent a Bolyai Szemle 2004 es különszámában. 6. Mérnök építész CAD; Szabó László és Zepkó Ferenc előadása, BME Magasépítési tanszék 1999/2000-12 - 12