GRADBENI GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV PRI INŽENIRSKI ZBORNICI SLOVENIJE Poštnina plačana pri pošti 1102 LJUBLJANA splošno znanje o načrtovanju industrijsko znanje o načrtovanju znanje podjetja o načrtovanju individualno znanje o načrtovanju specifični projektni pare metri (3PRIL 2002 J Pri! % Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkovGlavni in odgovorni urednik: P ro f.d r. Janez DUHOVNIK Lektorica: Alenka RAIČ - BLAŽIČ Tehnični urednik: Danijel TUDJINA Uredniški odbor: Mag. Gojm ir ČERNE Gorazd HUMAR □ oc.d r. Ivan JECELJ Andrej KOMEL Janja PEROVIC-MAROLT M arjan PIPENBAHER Mag. Č rto m ir REMEC P ro f.d r. Franci STEINMAN P ro f.d r. Miha TOMAŽEVIČ □oo.d r. Branko ZADNIK Tisk: TISKARNA LJUBLJANA d.d. Naklada: 2750 izvodov Revijo izdajata ZVEZA DRUŠTEV GRAD­ BENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE, Ljubljana, Karlovška 3, te le fon /faks: 01 4 2 2 -4 6 -2 2 in MATIČNA SEKCIJA GRADBENIH INŽENIRJEV pri INŽENIRSKI ZBORNICI SLOVENIJE ob finan čn i pom oči M in is trs tva RS za šo ls tvo , znanost in šport, Fakultete za g radben iš tvo in geodezijo Univerze v L jub ljan i te r Zavoda za gradbeništvo S loven ije . Podatki o objavah v reviji so navedeni v b ib liogra fsk ih bazah COBISS in ICONDA (The International Construction Database). h ttp ://w w w .z v e z a -d g its .s i Letno izide 12 številk. Letna naročnina za ind iv idua lne naročnike znaša 5000 SIT; za študente in upokojence 2000 SIT; za gospodarske naročnike (podjetja, družbe, ustanove, obrtn ike) 40 .687 ,5 0 SIT za 1 izvod revije; za naročnike v tu jin i 100 USD. V ceni je vš te t DDV. P oslovn i račun se nahaja pri NLB, d.d. L ju b lja n a ,š te v ilka : 0 2 0 1 7 - 0 0 1 5 3 9 8 9 5 5 1. Uredništvo sprejema v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pomembne in zani­ mive za gradbeno stroko. 2. Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. 3. Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. 4. Besedilo mora biti izpisano z dvojnim presledkom med vrsti­ cami. 5. Prispevki morajo imeti naslov, imena in priimke avtorjev ter besedilo prispevka. 6. Besedilo člankov mora obvezno imeti: naslov članka (velike črke); imena in priimke avtorjev; naslov POVZETEK in povzetek v slo­ venščini; naslov SUMMARY, naslov članka v angleščini (velike črke) in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; naslov naslednjega poglavja (velike črke) in besedilo poglavja; naslov razdelka in besedilo razdelka (neobvezno);..., naslov SKLEP in besedilo sklepa; naslov ZAHVALA in besedilo zahvale (neobvezno); naslov LITERA­ TURA in seznam literature; naslov DODATEK in besedilo dodatka (neobvezno). Če je dodatkov več, so dodatki ozna­ čeni še z A, B, C, itn. 7. Poglavja in razdelki so lahko oštevilčeni. 8. Slike, preglednice in fotografije morajo biti vključene v besedilo prispevka, oštevilčene in op­ remljene s podnapisi, ki pojas­ njujejo njihovo vsebino. Slike in fotografije, ki niso v elektronski ob lik i, morajo biti priložene prispevku v originalu. 9. Enačbe morajo biti na desnem robu označene z zaporedno številko v okroglem oklepaju. 10. Uporabljena in citirana dela morajo biti navedena med besedilom prispevka z oznako v obliki [priimek prvega avtorja, leto objave], V istem letu objavljena dela istega avtorja morajo biti označena še z oznakami a, b, c, itn. 11. V poglavju LITERATURA so uporabljena in c itirana dela opisana z naslednjimi podatki: priimek, ime avtorja, priimki in imena drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. 12. Način objave je opisan s podatki: knjige: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; zborniki: naziv sestanka, organizator, kraj in datum sestanka, strani od do; raziskovalna po roč ila : vrsta poročila, naročnik, oznaka pogodbe; za druae vrste virov: kratek opis, npr. v zasebnem pogovoru. 13. Pod črto na prvi strani, pri prispevkih, krajših od ene strani pa na koncu prispevka, morajo biti navedeni obsežnejši podatki o avtorjih: znanstveni naziv, ime in priimek, strokovni naziv, podjetje ali zavod, navadni in elektronski naslov. 14. Prispevke je treba poslati glavnemu in odgovornemu uredniku prof. dr. Janezu Duhovniku na naslov: FGG, Jamova 2, 1000 LJUBLJANA oz. janez.duhovnik@fgg.uni-lj.si. V spremnem dopisu mora avtor članka napisati, kakšna je po njegovem mnenju vsebina članka (pretežno znanstvena, pretežno strokovna) oziroma za katero rubriko je po njegovem mnenju prispevek primeren. Prispevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS WORD. Uredniški odbor GRADBENI VESTNIK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV PRI INŽENIRSKI ZBORNICI SLOVENIJE U D K - U D C 0 5 : 6 2 5 ; I S S N 0 0 1 7 - 2 7 7 4 L J U B L J A N A , A P R I L 2 0 0 2 L E T N I K L I S T R . 73 - 1 0 8 VSEBINA - CONTENTS S tra n 7 4 M iha T om ažev ič___________________________________ OBSTOJEČI GRADBENI OBJEKTI IN RAZVOJ POTRESNEGA INŽENIRSTVA - PRIMER ZIDANIH STAVB EXISTING BUILDINGS AND THE DEVELOPMENT OF EARTHQUAKE ENGINEERING: THE CASE OF MASONRY BUILDINGS (nada ljevan je iz p re jš n je š te v ilk e GV) S tra n 8 0 Tom o C e ro vše k_____________________________________ RAZISKAVE IN UPORABA EKSPERTNIH SISTEMOV V GRADBENIŠTVU RESEARCH AND APPLICATIONS OF EXPERT SYSTEMS IN CIVIL ENGINEERING S tra n 9 7 Luka P av lovč ič______________________________________ ČLENITEV NAMENSKE FUNKCIJE PRI OPTIMIZACIJI JEKLENIH OKVIRJEV FORMULATION OF OBJECTIVE FUNCTION AT THE OPTIMIZATION OF STEEL FRAMES Poročila z znanstvenih in strokovnih srečanj S tra n 1 0 6 Jan ja P e ro v ič - M a ro lt____________________________ GRADBENI PROIZVODI ZA ENOTNI TRG: PRIČAKOVANJA IN STVARNOST CONSTRUCTION PRODUCTS FOR THE SINGLE MARKET: EXPECTATIONS AND REALITY MIHA TOMAŽEVIČ: Obstoječi gradbeni objekti in razvoj potresnega inženirstva - primer zidanih stavb OBSTOJEČI GRADBENI OBJEKTI IN RAZVOJ POTRESNEGA INŽENIRSTVA - PRIMER ZIDANIH STAVB EXISTING BUILDINGS AND THE DEVELOPMENT OF EARTHQUAKE ENGINEERING: THE CASE OF MASONRY BUILDINGS STROKOVNI ČLANEK UDK 624.012 : 624.131.55 : 69.059 MIHA TOMAŽEVIČ nadaljevanje iz prejšnje številke 4.1 RAČUNSKE METODE Rezultat razvoja potresnega inženirstva, š te v iln ih eksperim entalnih raziskav in opazovanj so tudi računske metode, ki so danes na razpolago za vrednotenje potre­ sne odpornosti obsto ječih objektov. Načelno za vrednotenje posameznih po­ m em bnih konstrukcij uporabljam o line ­ arne in nelinearne metode, ki jih tudi s i­ cer uporab ljam o za analizo konstrukcij. Če je le mogoče, uporabljam o nelinear­ ne metode mehanizmov, s katerimi iden­ tif ic ira m o vse kritične elem ente kon­ strukc ije . Pri pogoju, da je računski mo­ del zasnovan na tem e ljiti diagnozi in so kot vhodni podatki za mehanske lastno­ s ti m ateria lov uporab ljen i rezultati preiskav, izvedenih na samem objektu, s takšno analizo dobimo realno sliko o po­ tresni odpornosti konstrukcije. Za zidane konstrukcije smo eno takšnih metod že pred leti razvili tud i na ZAG. A vto r: prof.dr. Miha Tomaževič, univ.dipl. inž. grad., Zavod za gradbeništvo Slovenije, Dimičeva 12, 1000 Ljubljana, e-pošta: miha.tomazevic@zag.si Metoda, katere podlaga je bil na začetku strižn i mehanizem obnašanja zidov in etažni mehanizem obnašanja stavbe med potresom in je bila primerna za navadne zidane konstrukcije [Tomaževič in sod., 1978 ], je danes izpopolnjena, tako da omogoča analizo potresne odpornosti vseh vrst zidanih konstrukcij. Po tej me­ tod i, ki spada med t.i. push-over meto­ de, s stopnjema vs iljen im i pomiki izraču­ namo ovojn ico odpornosti kritičnega na­ dstropja [Tomaževič, 1997], S pom očjo izračunane etažne ovo jn ice odpornosti do ločim o koefic ient potresne odpornosti in razpo ložljivo g lobalno duktilnost, ti vrednosti pa prim erjam o s predpisano projektno vrednostjo koeficienta prečne sile v p ritlič ju in globalne duktilnosti, ki je funkc ija predpisanega faktorja ob­ našanja konstrukcije . Metodo smo že nekajkrat preverili s preiskavami modelov raz ličn ih vrst zidanih stavb na potresni mizi. Ugotovili smo, da se računski rezul­ tati ujemajo z rezultati eksperimentov, če so le v računu upoštevani dejanski poda­ tki o mehanskih lastnostih zidovja (slika 8). Izkušnje kažejo, da je ujemanje gle­ de odpornosti zelo dobro, manj dobro pa je lahko glede togosti, saj na to vplivajo vpetostni pogoji zidov pri različnih siste­ mih zidanih konstrukcij in s tem poveza­ ni upogibni vp liv i, ki se ne dajo vedno na­ tančno računsko m odelira ti. Seveda pri sistem atičnem vrednotenju stavb na širšem potresno ogroženem ob­ m očju ne bomo uporab lja li natančnih metod. V svetu je v zadnjem času že nekaj metod, ki to om ogočajo. V princ ipu so podobne. Ker pa niso bile razvite za sp lo ­ šno uporabo, pač pa za vrednotenje gra­ dbenega fonda, spec ifičnega za dano obm očje, jih brez prilagoditve ne m ore­ mo uporabljati k jerkoli. Zato je bila pred nekaj le ti tudi pri nas v okviru projekta Potresna ogroženost in varstvo pred po­ tresi razvita poenostavljena metoda za oceno potresne ran ljivos ti obsto ječ ih gradbenih objektov, v prvi vrsti zidanih in arm iranobetonskih konstrukcij, pa tudi MIHA TOMAŽEVIČ: Obstoječi gradbeni objekti in razvoj potresnega inženirstva - primer zidanih stavb mostov. Metoda za vse vrste konstrukcij tem e lji na ekspertni presoji vrednosti pom em bnih parametrov, ki de fin ira jo modelni vektor, s katerim opišemo potre­ sno odpornost. Večja je banka podatkov, s katerim i razpolagamo, bolj zanesljiva je tudi ocena, ki jo dobim o s predlaganim modelom. Ker je največ izkušenj, pa tudi natančnejših analiz povezanih s potresno odpornostjo zidanih stavb, je bila m eto­ da za zidane stavbe nedavno posodo­ bljena [Lutman in sod., 2001, 2002 ], S posodobljeno metodo je b ila že ana liz i­ rana vrsta pom embnih objektov v Mestni občin i Ljubljana, na podlagi rezultatov pa so b ili tudi identific iran i kritičn i objekti, ki bodo kasneje analizirani z bolj natanč­ no metodo. Metoda je bila preverjena s p rim erjavo z rezultati, dob ljen im i z na­ tančnejšim računom. Kot kaže prim erja­ va (slika 9), je ujemanje koeficienta po­ tresne odpornosti SRCu, kot enega od pa­ rametrov, s katerim defin iramo potresno odpornost konstrukcije, izračunanega po eni in drugi metodi, zelo dobro. 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 4.2 PROJEKTNA POTRE­ SNA OBTEŽBA V splošnem se pri presoji, ali je kon­ strukc ija potrebna utrditve, pa tudi pri dokazovanju potresne odpornosti utrjene konstrukcije pri p repro jektiran ju ob­ s to ječ ih stavb, upošteva enak nivo projektne (računske) potresne obtežbe kot pri novih konstrukcijah. EC 8 -1 -4 pa do­ pušča, da se “ zaradi op tim izacije š irš ih soc ia ln ih , ekonomskih in ku ltu rno -zgo- dovinskih c ilje v ,” projektna potresna obtežba izjemoma zniža v primeru: 1. ko predvideni stroški obnove celotnega gradbenega fonda na posameznem ob­ močju narastejo čez vse meje oziroma 2. ko upoštevanje računskih potresnih sil zahteva popolnoma nesprejemljive teh­ nične ukrepe pri kulturnozgodovinskih spom enikih. SRCU (ocena) Slika 9: P rim erjava ocen jen ih in z n a ta n čn e jšo m e tod o izračunan ih v re d n o s ti ko e fic ie n ta p o tre s n e o d p o rn o s ti EC 8-1 -4 dopušča zmanjšanje projektne­ ga pospeška tal tudi v odvisnosti od pre­ ostale življen jske dobe objekta. V predlo- MIHA TOMAŽEVIČ: Obstoječi gradbeni objekti in razvoj potresnega inženirstva - primer zidanih stavb S to p n ja V I V I I v in I X a g 0 ,05 0,1 0 ,2 0,3 BSCdu 0 ,08 0 ,1 7 0 ,33 0,5 Yn 1 1 0 ,8 4 0 ,6 7 B S C d,u-r 0 ,0 8 0 ,1 7 0 ,2 8 0 ,33 Preglednica 1: Predlog za zm an jšan je p ro je k tn e v re d n o s ti m ejnega ko e fic ien ta p re čne s ile za p reverjan je p o tre s n e o d p o rn o s ti s ta r ih ka m n itih zidan ih hiš gu slovenskega Nacionalnega dokumen­ ta za uporabo EC 8 (NDU) je faktor zm anj­ šanja v primeru, ko je preostala ž iv lje n j­ ska doba 50 let a li več, enak 1,00 (ni zmanjšanja) in pade na 0,67, ko je preo­ stala ž iv ljen jska doba samo 15 let ali m anj. Faktor zm anjšanja po NDU tudi v nobenem drugem primeru ne sme b iti m anjši od 0,67. V enem od pre jšn jih prispevkov smo ute­ m e ljili predlog za znižanje projektne po­ tresne obtežbe v primeru, ko imamo opra­ vka z u trd itv ijo večjega števila starih z i­ danih hiš na potresno ogroženem ob­ m očju [Tomaževič, 1999], Na podlagi analiz potresne odpornosti in eksperi­ m enta ln ih raziskav namreč ugotavljamo, da se z ob iča jn im i tehničn im i ukrepi pri starih kam nitih zidanih hišah težko dosežejo vrednosti koeficienta potresne odpornosti, v išje od 0,3. Na drugi strani pa izkušnje po potresih dokazujejo, da so se hiše med potresom zadovoljivo obna­ šale, čeprav so b ile vrednosti potresne odpornosti, izračunane z upoštevanjem dejanskih vrednosti lastnosti materialov, nižje od zahtevanih za dano obm očje. Če potresno odpornost hiš prim erjam o z znižanim i vrednostm i projektne obtežbe, pa se moramo zavedati, da je znižanje sm ise lno samo v primeru, ko povezanost zidov v v iš in i stropnih konstrukcij zago­ tavlja , da se zidana stavba med potresom obnaša celovito. To namreč omogoča, da se bo med potresom izkoris tila raz­ položljiva sposobnost sipanja energije, ki jo predpostavlja faktor obnašanja kon­ strukcije q. Predlog za znižanje projektne potresne obtežbe je podan v preglednici 1. V preglednic i pom eni ag - projektni po­ spešek tal, y n - faktor zmanjšanja projek­ tne potresne obtežbe, B S C du - projektni m ejni koeficient prečne sile v p ritlič ju za novogradnjo, in B S C dur - zmanjšani pro jektn i m ejn i koe fic ien t prečne s ile v p r it lič ju . 4.3 MEHANSKE LASTNOSTI MATERIALOV IN DELNI FAKTORJI VARNOSTI EC 8 -1 -4 določa, da v določenih pogojih, če je osnovna projektna dokum entacija dostopna in zanesljiva, kot projektne upo­ rab ljam o vrednosti, ki izhajajo iz karak­ te ris tičn ih trdnosti f k materialov, določe­ nih v ustreznih Evrokodih. Ta pogoj pre­ dvsem v prim eru starih zidani hiš seve­ da ni izpolnjen, zato moramo mehanske lastnosti načelno do loč iti s preiskavami. Ker so vrednosti trdnosti določene s preiskavam i in -s itu , to je na sami kon­ s trukc iji, se vrednost delnih faktorjev var­ nosti za materiale y M , ki se sicer upora­ b lja jo za novogradnjo, lahko zmanjšajo. EC 8 -1 -4 celo dopušča, da se v primeru starih zidanih hiš z nehom ogenim zido­ vjem uporab lja jo kar nom inalne, nez­ manjšane vrednosti. Seveda pri pogoju, da so določene na podlagi rezultatov in- s itu preiskav in ustreznih izkušenj. Mehanske lastnosti kamnitega zidovja so močno odvisne od vrste in strukture z i­ dovja, tj. od načina zidanja. Zato se jih ne da ocen iti na podlagi lastnosti sestavnih materialov, kamna in malte, pač pa jih je treba za vsak posamezni tip gradnje do­ loč iti s preiskavo. Zaradi lastnosti mate­ rialov, načina gradnje kamnitega zidovja in vpliva časa je zelo težko natančno po­ nazoriti obstoječe kamnito zidovje z z i­ danjem v laboratoriju, čeprav so bile pred zidanjem opravljene vse potrebne mehan­ ske in kem ijske analize sestavnih mate­ ria lov. Zanesljive vrednosti mehanskih lastnosti kamnitega zidovja, ki jih upora­ bljam o za preverjanje in analizo potresne odpornosti, lahko določim o samo s pre­ iskavami zidovja na terenu. V pregledni­ ci 2 so zbrani rezultati preiskav, ki smo jih za različne vrste zidovja izvedli na ZAG. Po standardu EN 1052-1 se za določitev tlačne trdnosti zidovja pre izkusijo trije vzorci, kot karakteristična trdnost f k pa se opredeli manjša vrednost izmed srednje vrednosti f r, deljene z 1,2, in najmanjše s preiskavo določeno vrednosti f . : f. = min (f /1,2; f . ). (1) Čeprav bi za vrednotenje potresne odpor­ nosti lahko uporab ili kar nom inalne vre­ dnosti trdnosti, dobljene s preiskavo in- situ, to do loč ilo sm iselno uporabimo tudi za do loč itev karakteristične vrednosti natezne in tlačne trdnosti. Terenske preiskave potresne odpornosti in tlačne trdnosti zidovja so drage, tako da se na­ vadno preišče le po en, v najboljšem p ri­ meru pa največ po dva preizkušanca iste­ ga tipa zidu. Predlagamo, da se kot ka­ rakteristično vrednost trdnosti, ki jo upo­ števamo v računskih preverjan jih , upo­ števa bodisi povrečna vrednost dveh rezultatov bodisi posamezen rezultat, zmanjšan s faktorjem 1,2. Vrednosti delnega faktorja varnosti za la­ stnosti zidovja y M se po EC 8 do lo č ijo glede na kontrolo kakovosti proizvodnje zidakov in nadzor med gradnjo. EC 8 za novogradnjo predp isu je pri na js trož ji kontroli kakovosti proizvodnje in nadzo­ ru vrednost y M = 1,2, pri srednje strogi kontroli y M = 1,7, če sploh ni kontrole in nadzora, pa y M = 2,0. P riporočilo EC 8 - 1-4 , da se pri vrednotenju potresne odpornosti starih zidanih hiš upoštevajo MIHATOMAŽEVIČ: Obstoječi gradbeni objekti in razvoj potresnega inženirstva - primer zidanih stavb Vrsta zidu Stanje ft(MPa) G (MPa) f (MPa) E (MPa) Kamniti zid na Kozjanskem: apnenec; apnena malta z blatnim peskom; nehomogen zid; vrednosti v predpisih obst. 0,02 60 0,5 1950 inj. 0,07 100 0,97 8200 Kamniti zid v stari Ljubljani: mešanica sljudnatega kremenovega peščenjaka in apnenca; apnena malta z nepranim, blatnim peskom; razmeroma homogen zid obst. 0,1 - - - inj. 0,14 100 - - Mešani kamniti zid v stari Ljubljani: mešanica sljudnatega kremenovega malta z nepranim. blatnim peskom; razmeroma homogen zid obst. 0,14 40 - - inj. 0,19 450 - - Kamniti zid na Bovškem: apnenec; apnena malta z blatnim peskom; nehomogen zid; stanovanjske hiše obst. 0,06 84 0,98 2655 inj. 0,11 174 - - Kamniti zid na Bovškem: apnenec; apnena malta z blatnim peskom; nehomogen zid; javne stavbe obst. 0,08 166 - inj. 0,2 404 Preglednica 2: Karakteristične vrednosti natezne (fj) in tlačne trdnosti (f) te r nominalne vrednosti strižnega modula (G) in modula elastičnosti (E) obstoječe­ ga in z injektiranjem utrjenega kamnitega zidovja kar nom ina lne vrednosti trdnosti, potrju je tudi prim erjava rezultatov računskih ana­ liz z rezulta ti eksperim entov ter z ob­ našanjem kam nitih hiš po potresih. Ta prim erjava pokaže, da je ujem anje med računom in dejanskim stanjem zelo do­ bro, če potresno odpornost hiš opišemo z ovo jn ico odpornosti in pri tem kot vho­ dni podatek za račun upoštevamo kar nom ina lne , nereducirane vrednosti mehanskih lastnosti zidovja, ki smo jih u g o to v ili s te rensk im i pre iskavam i, tj. = 1 ’°- Zato predlagamo upoštevanje naslednjih vrednosti: • • y M = 1,0, če na danem obm očju in za dano vrsto kamnitega zidovja mehans­ ke lastnosti do ločim o bodisi s terens­ ko preiskavo bodisi s preiskavo v la­ boratoriju na preizkušancih, odvzetih iz obstoječega zidovja; • y M = 1,2, če za dano vrsto kam nite­ ga zidovja uporabim o vrednosti iz l i ­ terature in med pregledom konstruk­ cije z odstran itv ijo ometa in z o d p i­ ranjem zidovja dokažemo, da imamo opravka z enako vrsto zidovja; • y M = 1,7, če za dano vrsto kamnite­ ga zidovja uporabimo vrednosti iz l i ­ terature, ne da bi s p re iskavam i na stavbi preverili vrsto in strukturo zidov­ ja. Za vrednosti projektnega strižnega modu­ la G in modula elastičnosti E uporab lja­ mo srednje, nom inalne vrednosti, do­ bljene s terenskim i preiskavami. 5. TEHNIČNI POSEGI V KONSTRUKCIJO O posegih se odločamo na podlagi diagno­ ze in vrednotenja konstrukcije. EC 8-1 -4 ne zahteva nič novega, ko določa, da morajo b iti posegi takšni, da bomo z n jim i od­ prav ili vse ugotovljene velike napake, izbo ljša li m orebitno nepravilno zasnovo konstrukcije , zagotovili, da se elem enti konstrukcije med potresom ne bodo pre­ tirano poškodovali ter hkrati izpo ln ili vse zahteve v zvezi s potresno odpornostjo konstrukcije kot celote. Pri izbiri posegov težim o k čim manjšemu sprem injanju loka ln ih togosti in povečanju lokaln ih duktilnosti na kritičn ih mestih, zagotovi­ ti pa moramo tudi trajnost novih elemen­ tov in izk ljuč iti nevarnost propadanja za­ radi medsebojnega vpliva novih in starih elem entov v stičn ih obm očjih. Cela vrsta posegov oziroma n jihovih kom binacij nam je na razpolago, od tega, da se ne odločim o za noben poseg, skraj­ šamo ž iv ljen jsko dobo stavbe oziroma spremenimo njeno namembnosti, do ru­ šenja celotne stavbe in njene zamenjave z novo. Če pa se od ločim o za poseg, potem lahko lokalno ali v celoti spreme­ nimo oziroma zamenjamo poškodovane ali nepoškodovane elemente, sprem eni­ mo obstoječe nekonstrukcijske elem en­ te v konstrukcijske, prilagod im o kon­ strukc ijo v prid večji pravilnosti, d u k til­ nosti ali spremembi nihajne dobe, zm anj­ šamo maso a li dodamo nove kon­ strukcijske elemente, vgradimo elemen­ te za d is ip a c ijo energije oziroma novo konstrukcijo, ki bo prevzela potresne sile, ali pa celotno konstrukcijo potresno izo­ liram o. Pri starih zidanih konstrukcijah morajo tehničn i posegi za zagotavljanje potresne odpornosti izpolnjevati naslednje zahte­ ve: • zidovi morajo b iti med seboj ustrez­ no povezani z vezmi, stropi pa morajo zagotoviti prenos potresnih sil na zi­ dove, zato morajo b iti u trjen i in ust­ rezno sidrani v zidovje. To prepreči n i­ hanje zidov pravokotno na ravnino in zagotovi ce lov itost obnašanja konst­ rukcije ; • zidovi morajo b iti enakomerno razpo­ rejeni v obeh smereh stavbe, b iti pa m orajo tud i dovo lj odporn i, da bodo prevzeli pričakovano potresno obtež­ bo. V primeru, ko je treba vgraditi nove MIHA TOMAŽEVIC: Obstoječi gradbeni objekti in razvoj potresnega inženirstva - primer zidanih stavb elemente, se morajo ti razporediti ena­ komerno po tlorisu in višini, da se pre­ preč ijo m oreb itn i neugodni to rz ijsk i vp liv i; • temelji morajo biti dovolj močni, da prev­ zamejo in prenesejo povečane mejne obremenitve z utrjenih elementov v te­ m eljna tla. Posegi, ki jih za doseganje teh zahtev v praksi že nekaj časa uporabljam o, so v načelu enostavni in, kot so pokazale ek­ sperim enta lne raziskave in izkušnje po potresih, če so pravilno uporabljeni, tudi uč inkov iti. C elovito obnašanje kon­ strukcije je prvi pogoj, da se razpoložljiva potresna odpornost zidovja izkoris ti v ce lo ti, obenem pa je prvi pogoj tud i za zanesljivost naših računskih ocen oziro­ ma vrednotenja potresne odpornosti. Ni treba posebej poudarjati, da je osnova vseh računskih modelov predpostavka, da stropne konstrukcije med potresom kot toge šipe v svoji ravnini raznašajo potre­ sno obtežbo na posamezne zidove v so­ razmerju z n jihovo togostjo . Če ta pre­ dpostavka tudi v resnici ni izpolnjena, so rezultati računa vprašljiv i. Celovito obnašanje konstrukcije in skup­ no delovanje zidov starih hiš med potre­ som dosežemo predvsem z vgradnjo jek­ len ih zidnih vezi, ki jih položim o s im e­ trično na obeh straneh zidov in sidramo na vogalih, medtem ko obstoječe lesene strope sidram o v zidove in, v prim eru ve lik ih razpetin, utrdim o z d iagonaln im i vezm i. Na podlagi eksperim enta ln ih ra­ ziskav je bii razvit postopek za d im enzio­ niranje jeklenih zidnih vezi [Tomaževič in sod., 1995 ], Lesene strope lahko tudi zam enjamo s ploščam i, ki jih ustrezno sidram o in povežemo z zidovjem, vendar to za zagotavljanje celovitega obnašanja zidane konstrukcije ni nujno potrebno. Izbrana metoda za utrjevanje zidov je odvisna od vrste in kakovosti obsto ječe­ ga zidovja ter od zahtevane stopnje po­ večanja. Pri kamnitem zidovju smo bolj a li manj om ejeni na in jektiran je , t.j. vtiskavanje cementne suspenzije pod pri­ tiskom v številne votline zidovja. In jekcijska masa, ki zapolni votline, po strjevanju poveže zidovje v m onolitno strukturo. S tem se prepreči razpadanje in razslojevanje in zagotovi ce lov ito ob­ našanje zidu med potresom, kar b istve­ no poveča potresno odpornost. Stopnja povečanja nosilnosti je odvisna od kako­ vosti obstoječega zidovja. Če je zid šibak, je stopnja povečanja visoka, v primeru zidovja dobre kakovosti pa povečanje ni tako izrazito. Ker se obenem z nosilnostjo z in jektiran jem poveča tudi togost zidu, je treba in jektiran je izvesti enakomerno po ce li t lo r is n i površin i stavbe, sicer lahko zaradi povečane togosti posamez­ nega zidu pride do sprememb pri po­ razdelitvi potresnih s il na zidove in s tem do neugodnih torzijskih vp livov med po­ tresom . Raziskave so pokazale, da je mogoče večji a li m anjši del cementa v in jekcijsk i m ešanici zamenjati z inertn i­ mi materiali in tako sprojektirati mešani­ co, ki po in jektiran ju ne bo imela neugo­ dnih stranskih učinkov (povečanje vlažnosti, iz ločanje so li iz z idovja), pač pa bo vsakokrat prilago jena zahtevam posamezne stavbe, ne da bi pri tem trpela dosegljiva nosilnost zidovja [Tomaževič in Apih, 1993], Raziskave kažejo, da pri kamnitem zido­ vju z in jektiranjem ne moremo prilagoditi nosilnos ti posameznega zidu zahtevam, ki jih pokaže računska analiza potresne odpornosti. Povečanje natezne trdnosti zidovja in s tem nosilnosti zidu je namreč v na jvečji meri odvisno od kakovosti in strukture osnovnega zidu, in le v manjši meri od trdnosti in jekcijske mešanice. Pri opečnem z idov ju je za utrd itev na razpolago več m ožnosti. Če razpoke v zidu samo zainjektiram o s cementno ali epoksidno maso, smo vzpostavili le pr­ votno stanje. Povečanje nosilnos ti je majhno, saj in jekc ijska masa ne more prodreti dovolj globoko v obstoječo mal­ to, da bi povečala njeno trdnost. Po­ večanje nos ilnos ti pri opečnem zidovju dosežemo predvsem z oblaganjem zidu z arm iranim cem entnim ometom ali z dru­ gim i vrstami obloge. Da bi zagotovili, da se obloga med potresom ne bo odlepila od zidu oziroma izbočila, armaturo oblo­ ge sidramo v zid z ustrezno gosto razpo­ rejenim i s idri. Obojestranske obloge so precej bolj učinkovite kot enostranske. Moderna tehnologija ponuja uporabo pla­ stičn ih lam inatov iz karbonskih vlaken. Laminati imajo visoko natezno trdnost v smeri vlaken, zato jih je treba nalepiti na zid v ob lik i trakov, položenih v smeri pričakovanih nateznih napetosti. Njihova slabost je, da niso nosilni v smeri pravo­ kotno na vlakna, pa tudi njihova natezna porušitev je krhka. Čeprav so trakovi na­ lep ljen i na zid, jih je na konceh treba s i­ drati na tak način, da bodo k ljub more­ bitnemu delnemu od lep ljen ju še vedno funkcionalni. Ker so lep ljen i z epoksidni- mi le p ili, je treba poskrbeti za ustrezno protipožarno zaščito, zašč ititi pa jih je treba tudi proti UV sevanju. Čeprav so rezultati raziskav nosilnosti ugodni, pa zaradi cene, v isokih tehno loških zahtev pri vgradnji ter zaščite zaenkrat še ni pričakovati n jihove množične uporabe. Za povečanje nosilnosti se uporablja tudi prednapetje zidu v navpični ali vodorav­ ni sm eri, s katerim se v zidu ustvarijo napetostni pogo ji, ki povečajo ve likost zunanje vodoravne sile, ki povzroči nasta­ nek strižnih razpok. Tudi prednapetje ima ve liko pom an jk ljivost. Kot neelastičen, nehomogen in anizotropen m aterial je zidovje podvrženo tečenju (spremembam deform acij pri konstantnih obrem eni­ tvah). Kabli, s katerimi zid prednapnemo, so praviloma kratki, tako da velike izgu­ be prednapetja nastanejo že samo zaradi zdrsov pri sidrnih glavah. Vsako dodatno stisn jenje zidu pa pomeni še to liko večjo, na žalost tudi neobv lad ljivo zmanjšanje na začetku uvedene sile prednapetja in s tem nepredvideno spremem bo napeto­ stnega stanja oziroma zmanjšanje nos il­ nosti. 6. SKLEPNE UGOTOVITVE Razvoj potresnega inženirstva v zadnjih dese tle tjih ni vp liva l samo na novogra­ dnjo, pač pa je spremenil tudi odnos do MIHA TOMAŽEVIČ: Obstoječi gradbeni objekti in razvoj potresnega inženirstva - primer zidanih stavb obstoječih objektov. S številn im i raziska­ vami so b ila pridob ljena nova znanja in razvite nove tehno log ije za popravila in utrjevanje vseh vrst konstrukcij. Ta znanja om ogočajo realno oceno potresne odpor­ nosti in izvedbo učinkovitih , pa hkrati ekonom ičnih ukrepov, ki zagotovijo, da bodo tudi obsto ječi gradbeni objekti izpostavljeni enakemu potresnemu tve­ ganju kot novogradnja. Ne nazadnje pa so bile raziskave, izvedene v zadnjih deset­ letjih, in izkušnje po potresih podlaga tudi za pripravo evropskega predstandarda Eu- rocode 8: Projektiranje potresnoodpornih konstrukcij, ki v delu 1-4: U trditev in popravilo stavb na ce lov it način ureja problem atiko popravil in utrjevanje ob­ stoječih stavb. Neobvezno uporabo tega predstandarda, že prevedenega v sloven­ ščino, z metodo p la tn ic in naciona ln im dokumentom za uporabo uvaja tudi S lo­ venija. Vsi zadnji potresi dokazujejo, da se pro­ blemov, ki jih predstavljajo obstoječi gra­ dbeni objekti, še vedno ne zavedamo dovolj. Čeprav je škode in žrtev ponava­ di največ prav zaradi neustreznega ob­ našanja obsto ječih objektov, tako stavb kot inženirske infrastrukture, čeprav ima­ mo na razpolago moderno regulativo, ki ce lov ito obravnava pristop k reševanju problema, pa pri nas pravilom a pozabi­ mo na potresno ogroženost že takrat, ko je pred nami bod isi prenova obstoječe hiše bodisi sprememba nam embnosti objekta bodisi karkoli, kar zahteva poseg v konstrukcijo. Le redki lastniki oziroma upravlja lci pomembnih objektov se zave­ dajo potresne nevarnosti. Če pa se že, so v pravni praznini, ko stara jugoslovanska regulativa še ni bila nadomeščena z EC 8, raje prip rav ljen i celo prevzeti odgovor­ nost za tveganje, da se n jihovim ob jek­ tom med potresom lahko kaj zgodi, kot pa da bi investira li še nekaj dodatnih sred­ stev in objektom zagotovili ustrezno po­ tresno odpornost. Z izgovorom, da je tve­ ganje izredno majhno. Še manj se dogaja v zvezi z reševanjem potresnih problem ov večjih skupin ob­ stoječega gradbenega fonda. Razen re­ dkih izjem, ko mestne uprave začenjajo vsaj z vrednotenjem pom em bnejših objektov, kot so zdravstveni in gasilsk i dom ovi ter šole, še vedno pogrešamo sistem atične, od državne uprave koord i­ nirane dejavnosti za zmanjšanje potresne ran ljivosti starih mestnih jeder. Le upa­ mo lahko, da se bodo razmere izbo ljša ­ le, preden bo na jbo lj ran ljiva obm očja prizadel močan potres. Izgovorov za pa­ sivno obnašanje ne bi sm elo b iti, saj imamo, kot je b ilo prikazano tudi v tem prispevku, znanje in izkušnje, ne nazadnje pa tudi tehnično regulativo, ki ce lov ito ureja problem atiko potresne odpornosti obsto ječih objektov. Če se zavedamo, kaj za gospodarstvo pomeni po potresu po­ rušeno obm očje, pa bi se za preventivne dejavnosti morala najti tudi ustrezna f i ­ nančna sredstva. L ITER ATU R A Eurocode 8: P ro jektiran je po tresnoodporn ih kons trukc ij - Del 1 -4 : Sp lošna prav ila - U trd itev in poprav ilo stavb. SIST ENV 1 9 9 8 -1 -4 :2 0 0 0 (s l). USM, 2000. Lutman, M., Peruš, L, Tomaževič, M. Potresna odpornost ob jektov v M estn i obč in i L jub ljana . Poročilo ZAG št. P 9 4 0 /0 0 - 6 5 0 -2 , L jub ljana , 2001. Lutman, M ., Peruš, L, Tomaževič, M. Param etric approach to se ism ic v u ln e ra b ility eva luation of exis ting b u ild ings . 12th European Conference on Earthquake Engineering, London, 2002 (sp re je to za ob javo v zbo rn iku ). P raviln ik o tehn ičn ih norm ativ ih za graditev objektov visoke gradnje na potresnih o b m oč jih . Uradni lis t SFRJ, št. 3 1 ,1 9 8 1 . P raviln ik o tehn ičn ih norm ativ ih za sanacijo , o jač itev in rekonstrukcijo ob jektov visoke gradnje, ki jih je poškodoval potres in za rekonstrukc ijo in re v ita liza c ijo ob jektov visoke gradn je . Uradni lis t SFRJ, št. 5 2 ,1 9 8 5 . Tomaževič, M. Izpopo ln itev računaln iškega program a POR. P oročilo ZRMK-IK, L jub ljana , 1978. Tomaževič, M ., A p ih , V. O jačevanje kam nitega zidovja z z idov ju p rijazn im in je k tira n je m . In fo rm ac ije ZRMK, 3 0 6 -3 0 7 , 43, 1 -2 , 3 -4 -5 , 1993. Tomaževič, M. Preverjanje potresne odpornosti zidan ih kons tru kc ij: p rilaga jan je novim zahtevam . Gradbeni vestn ik, 46, 9 -10 , str. 2 5 4 -2 6 6 ,1 9 9 7 . Tomaževič, M., W eiss, P, Lutman, M. Eksperim enta lna raziskava povezovanja z idov opečn ih h iš z je k le n im i z id n im i vez­ m i. In fo rm acije ZRMK, 316, Gradbeni vestn ik, 44, 4 -5 -6 ,1 9 9 5 . Tomaževič, M. K r ite r iji in param etri za p rep ro jektiran je sta rih kam nitih zidan ih stavb na potresn ih o b m o č jih . Gradbeni vestn ik, 48, 8 -9 -1 0 , str. 1 8 6 -1 9 7 ,1 9 9 9 . T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu RAZISKAVE IN UPORABA EKSPERTNIH SISTEMOV V GRADBENIŠTVU RESEARCH AND APPLICATIONS OF EXPERT SYSTEMS IN CIVIL ENGINEERING ZNANSTVENI ČLANEK UDK 007.5 : 624 TOMO CEROVŠEK P O V Z E T E K Ekspertni s istem i (ES) predstavljajo enega izmed načinov stro jne nadomestitve kognitivnih sposobnosti človeka. Od prvih omemb ES do danes je minilo več desetletij. Široke razsežnosti potencialne uporabe tud i v gradbeni stroki so v zadnjih dvajsetih letih (predvsem v drugi polovici osemdesetih in v prvi polovici devetdesetih spodbudile raziskovalce doma in po svetu k izdelavi številnih prototipov. Ti pa so žal le redko postali komercialni sistem i ali vitalni del poslovnega procesa in inženirskega dela nasploh. Preteklo obdobje predstavlja primerno podlago za pregled in oceno stanja razvoja in uporabe ES v gradbeništvu. Pričujoči prispevek nudi reprezentativen pregled z nekaterimi kritičnimi ocenami. Pri tem je izpostavljena pomembna vloga in terneta , ne samo kot neizčrpnega vira informacij, ampak kot informacijsko - komunikacijska in frastruktu ra orodij naslednje generacije. S U M M A R Y Expert system s (ES) represent one of the possible ways to s im u la te c o g n it iv e a b il i t ie s of a hum an. Early developments in the area of ES are dated several decades from now. The wide range of possible uses of ES in civil engineering has a ttra c te d numerous researchers th a t have developed several prototypes in last tw en ty years (especially in late 80-ies and in the f i r s t half of the 90-ies). However, only some of those system s have become commercial, or one of the vital parts in business process, neither they had significant role in engineering work. This period represents firm base fo r the s ta te of the a r t study of ES in civil engineering. The paper gives a representative overview w ith some critica l remarks. A special emphasis is given to the In ternet, not only as information source, but also as information-communication in fras truc tu re fo r the tools of the next generation. A vto r: mladi raziskovalec, Tomo Cerovšek, univ.dipl. inž.grad., Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Inš titu t za konstrukcije, potresno inženirstvo in računalništvo, Jamova 2, 10Q0 Ljubljana 1 . UVOD Ekspertni s istem i (ES) so se razvili iz ide je , da je možno na avtom atiziran (s tro jn i) način rešiti probleme, ki zahte­ vajo znanje eksperta. Med zgodnje začetke ES v gradbeništvu sodi form ula­ c ija AISC standardov za jeklene kon­ strukcije v oblik i od ločitvenih tabel [Fen- ves, 1969] a li na prim er na znanje oprt sistem za pom oč pri analizi konstrukcij [Bennett et al, 1970], V osem desetih le­ tih so po svetu izdelali že številne kom­ pleksne prototipe, ki so jim b ile na­ menjene posebne izdaje rev ij, kot je T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu [Gero, 1985], V drugi po lovic i osem de­ setih se ES predstavijo tudi slovenski gradbeni stroki [Duhovnik, 1986], izde­ lajo se prvi domači ES: za tehniške pre­ dpise [Duhovnik in Berkopec, 1988], prototip i ES za pomoč pri analizi in sno­ vanju konstrukcij (pregled v [Duhovnik, 1989]), za vzdrževanje cest [Žura, 1990], za p ro jektiran je ovoja zgradbe [Krainer, 1992 ], raz ličn i pris top i so b ili tud i po­ drobno predstavljeni in im plem entirani v doktorskih d isertac ijah [Turk, 1992, Žlajpah, 1992, Perus, 1994], 1.1 AKTUALNO ST EKSPERTNIH SISTEMOV DANES Čeprav uporabnosti in aktualnosti kake­ ga koncepta ali metode ni mogoče popol­ noma objektivno oceniti, lahko obravna­ vamo nekaj nazornih kazalcev. Izbira teh kriterijev je odvisna od področja dela, ki ga želim o raziskati. Naj izpostavim o tri bistvene segmente, ki tvo rijo zaključeno celoto: (1) raziskovalno delo, (2) peda­ goško delo in (3) prenos in uporabo p ri­ dobljenega znanja v vsakdanje praktično strokovno delo. Raziskovalno delo. O aktualnosti v razisko­ valnem delu veliko pove število aktivnih raziskovalnih projektov in število objav v znanstvenih in strokovnih publikacijah, ki bi jih lahko uvrs tili v obravnavano po­ dročje. Raziskovalni pro jekti v evropski skupnosti so zelo redki (več v poglavju 5). Če pogledamo podatke o publikacijah, prikazane na sliki 7, v id im o , da število člankov, ki se navezujejo na koncept ES, v zadnjem obdobju močno upada. V ob­ dobju zadnjih petih let se je število objav tako rekoč razpolovilo. Na podlagi tega ne moremo soditi o uporabnosti ES, lahko pa brez zadržkov trd im o, da postajajo »ra­ ziskovalno« nezanim ivi. Če bi želeli izve­ deti več o kronološkem razvoju novih metod, se lahko sk licu jem o na citate. Če privzamemo, da se avtorji sk licu je jo na inovativne metode, ki so jih uporabili tudi pri svojem delu, lahko razberemo, katera obdobja so bila še posebno plodna (slika 2). K ljub temu da je b ilo v prvi po lovici 90. napisanih mnogo več del kot v za­ dnjem obdobju, vid im o, da ni proporcio­ nalnega odnosa med številom citatov in člankov v obdobju izpred nekaj let in v zadnjem času. Pedagoško in strokovno delo. Delo do­ mačih raziskovalcev ob iča jno ne v k lju ­ čuje predstavnikov iz industrije. Zato jih tako ni mogoče pritegn iti k uporabi so ­ dobnih metod. Glede na to, da je razisko­ valna dejavnost dokaj zaprta, igra peda­ goški proces pri seznanjanju najpomemb­ nejšo vlogo. Študenti na Fakulteti za gra­ dbeništvo in geodezijo v L jubljan i v do­ d ip lom skem štud iju nim ajo priložnosti bo lje spoznati ES, potem ko že osvo jijo osnovna teoretična znanja. Za razvoj ES je poznavanje strokovnega področja ključnega pomena. Krog osveščenih lju ­ di ostaja s tem zelo omejen. Podjetja se o d lo č ijo za uporabo sodobnih in form a­ c ijsk ih tehno log ij izključno iz eko­ nom skih razlogov, kjer igra čas vod ilno vlogo. Ob navedenih de jstv ih in po­ manjkanju uspešnih uporabnikov ter po­ nudnikov ES je vzpostavljena zaključena zanka, ki ne daje pozitivnih rezultatov. 1 .2 CILJ IN NAM EN Viri in form acij o ES, njihovih prednostih in aplikacijah so dostopni v tiskani ob lik i, na internetu ali preko ustnega izroč ila (sem inarji, predavanja itd .). Publikacije so pogosto nedostopne in v om ejen ih izvodih, internetni iskalniki pa dajejo pre­ več zadetkov, med katerimi je težko po­ iskati prave. Osnovni c ilj je b il izdelati vir Število člankov v letih 1997-2001 Leto Slika 1: Š te v ilo člankov, ki obravnava jo kakršneko li re š itv e povezane z ES, objavljen ih v zadnjih p e tih le tih p ri za ložn iški h iš i E lsevier. [V ir: w w w .s c ie n c e D ire c t.c o m ) T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu Slika 2: P rikaz š te v ila c ita to v na članke, ki so bili nap isan i v do ločenem le tu , za obdobje zadnjih d v a jse t le t. Š te v ilo c ita to v lahko ta k o s luž i ko t b a ro m e te r inovac ij v ES. (V ir: w w w .R ea se a rch ln d ex .co m ) sebnega pomena za gradbeništvo. Poglav­ je 4 je osredotočeno na izbrane značilne težave, ki nastopajo pri im p lem entac iji gradbenih ES, kot so vrste znanja in mo­ deli integracije. Poglavje 5 s pregledom ap likac ij s kom entarji služi kot uvod v razpravo. V sklepnem delu pa s led ijo sk­ lepi. Dodatek A vsebuje seznam izbranih referenčnih gradbenih ES, v dodatku B pa je prikazana internetna ap likacija s tremi k ljučn im i zbirkami: v iri, ap likacije in ter­ m ino log ija . 2 .SPLOŠEN OPIS EKSPERTNIH SISTEMOV 2.1 ARHITEKTURA ES Osnovna ideja ES, podana na sliki 4, prikazuje bistvene sestavne dele (pravo­ kotn iki) in akterje. Kot je razvidno, gre za prenos ekspertovega znanja, ki ga inženir znanja primerno uredi in zapiše za raču­ nalniško obdelavo, a li bolje, za uporabo pri procesu sklepanja. Zapis v zbirko znanja pogosto opravi kar ekspert s pod­ sistem om za zajem znanja. Po oprav­ ljenem delu eksperta in inženirja znanja naj bi uporabnik s pom očjo sistem a re­ šil svoj problem na način, kot bi to storil ekspert. Sklepanje poteka na osnovi zbir­ ke znanja in podatkov o problem u upora­ bnika, ki jih posreduje preko uporab­ niškega vmesnika. Podsistem za razlago Slika 3: M etod o log ija za obravnavan je e k s p e rtn ih s is te m o v [M e nz ies , 1 9 9 5 ). in fo rm acij, ki bo dolgoročno služ il tako raziskovalcem in študentom kot gradbe­ ni in d u s tr iji pri delu in m orebitnem u uvajanju ES. Iz pridob ljen ih virov je bilo potrebno urediti tud i: (1) kategoriziran seznam ap likacij, ki naj služi kot prom o­ c ija izdelanih rešitev in uporabe ES v gra­ dbeništvu, ter (2) tezaver o ES s c iljem , da se poenoti uporabljena te rm ino log ija angleškega izvora, ker se po jav lja jo različn i prevodi in interpretacije. Namen članka je že v uvodu omenjeni pregled in ocena stanja, ki tem elji na sintezi vsebin iz zbranih virov. smo skušali poiskati čim več in form acij. Za ta namen je b ila izdelana internetna zbirka povezav s kratkim i kom entarji. In­ ternetne zbirke om ogočajo dostop š iro ­ kemu krogu ljud i, ki lahko interaktivno so­ deluje jo (dodajajo, sprem injajo) podatke. Internetna zbirka ap likacij in tezaver prav tako omogočata, da so podatki živi. Pre­ gled ES tem elji na različn ih vrstah infor­ m acij, prikazanih na sliki 3. 1.4 STRUKTURA Č LANKA 1.3 M ETODA Z uporabo tradicionalnih virov in interneta V poglavju 2 je podan kratek uvod v ES s funkciona ln im op isom , razvrstitv ijo in znač ilnostm i o rod ij. Poglavje 3 (Razvoj ES) daje poudarek pristopom , ki so po­ T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu Ekspert Uporabnik Inženir znanja Slika 4: Osnovna struktura ekspertnega sistema [Feigenbaum, 19881 2.2 KLASIFIKACIJA APLIKACIJ ES Kot odgovor na vprašanje: »Kakšne pro­ bleme lahko rešujemo z uporabo ES?« se v literaturi o ES pogosto pojavlja jo opisi značilnih tipov opravil [Waterman, 1986, Giarratano, 1998, Jackson 1999 ]. Ker smo tovrstno kategorizacijo uporabili pri internetni zbirki ap likacij ES (g le j doda­ tek B), podajamo opise v preglednici 1. Kvantitativna razdelitev ES po številu pra­ v il je primeren podatek za oris vgrajene­ ga znanja: (1) od tega je odvisen obseg problem skega prostora, s katerim ES operira, (2) ocenim o lahko ko lič ino opra­ v ljenega dela sode lu joč ih ekspertov in inženirjev znanja ter (3) primerjamo u č i­ nek ES. Večina ES v začetku devetdese­ tih je vsebovala med 1 02-103 pravil a li/in objektov. Večje število ES se je prib liža lo redu 104, le izjemoma pa lahko najdemo ES velikostnega reda števila pravil 105 [Feigenbaum , 1992], Sm iselna opisna razdelitev je podana \i preglednici 2. poskrbi še za in te rp re tac ijo dob ljen ih rezultatov, med drug im pa tudi obvesti uporabnika (preko vmesnika) o potrebnih podatkih za nadaljn je sklepanje. Več o načinih zapisa znanja in sklepanja najde­ te v navedeni lite ra tu ri, v poglavju 3 pa več o razvoju ES. Obseg Število pravil Maj hni < 1000 Srednji < 10,000 Veliki > 10,000 Preglednica 2: Razvrstitev ES glede na obseg pravil ■1 2.3 ORODJA ZA ES Pri izbiri orodij se moramo žal sprijazn i­ ti z dejstvom , da: »Za vsako orodje ES obstaja natančno določeno opravilo, ki ga lahko opravi brezhibno, žal pa za vsako opravilo ni orodja, ki bi popolnoma ustre­ zalo našemu problemu« [Leibowitz, 1998]. Tako nam pri izbiri orodja ne osta­ ne nič drugega, kot da najprej podrobneje opredelim o zahteve, in šele kasneje raz­ m iš ljam o o im plem entac iji. Vsekakor je poznavanje značilnih možnosti in o m e ji­ tev orodij za delo z ES zelo zaželeno. Osnovna razdelitev orod ij ES, ki se na­ vezuje tako na zapis znanja kot tud i na Tip opravila Opis področja dela, ki mu služi Konti guriranje Sestavljanje primernih komponent sistema na ustrezen način. Diagnosticiranje Sklepanje o možnih težavah na osnovi opazovanih podatkov. Instruiranje Inteligentno poučevanje, ki omogoča, da uporabnik klasičnemu načinu poučevanja). Interpretiranje Razlaga opazovanih podatkov. Nadzorovanje Na osnovi primeijave opazovanih podatkov in pričakovanih rezultatov je možno ocenjevanje poteka nekega opravila. Planiranje Podajanje možnih rešitev s katerimi lahko dosežemo pričakovani rezultat. Napovedovanje Napovedovanje izida glede na dano situacijo Odpravljanje napak Predpisovanje ukrepov ob nastalih težavah. Reguliranje Reguliranje procesov. Lahko vključuje interpretiranje, diagnosticiranje, opazovanje, napovedovanje in odpravljanje napak. Preglednica 1: Razvrstitev aplikacij ES po tipu opravil T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu način sklepanja, loči dva tipa: (1) deter­ m in is tičn i in (2) stohastični ES. Podob­ no kot metode pri analizi konstrukcij so tudi stohastičn i ES mnogo bolj zahtevni in obču tljiv i. To velja tako pri im plem en­ ta c iji mehanizmov reševanja problem ov kot tudi že pri samem zapisu znanja. Naj se v tem uvodnem delu om ejim o zgolj na funkciona ln i opis {preglednica 3). Stopnja 0. S istem i so zaprti (uporablja se lahko samo vgrajeno znanje), zunanjih program ov ni mogoče klicati, sklepanje pa je om ejeno na enostavne načine, kot so: veriženje naprej, veriženje nazaj, in ­ duktivno sklepanje. S istem i te osnovne stopnje im ajo že vgrajene pripomočke za razlago. Nakup sistemov, izdelanih s taki­ mi o rod ji, se odsvetuje, saj je celo roč­ no popravljan je ali dodajanje pravil prak­ tično nemogoče. Stopnja 1. Tovrstni ES sistemi omogočajo uporabo zunanjih programov in se upo­ rab lja jo v tako imenovanih in te ligentn ih zbirkah, v sistem ih za diagnosticiranje in podobno. Ta stopnja je potrebna za vse tiste vrste ap likacij, kjer je potrebna dvo­ smerna kom unikacija med ES in drugim i program i ter m orebitn im i vhodnim i eno­ tam i, kot so senzorji. Pri m ehanizm ih sklepanja je dodana možnost izbire nači­ na sklepanja in opravljanja matematičnih operac ij, uporabniki pa lahko v p o lju b ­ nem trenutku prikažejo potek odločanja. Zmožni so tudi upravljati z drugim i kom­ ponentam i sistema in imajo že vgrajene enostavnejše načine podajanja vhodnih podatkov. Sistem i te vrste so ustrezni na p rim er za vzdrževanje, kjer nenehno sprem ljam o podatke, sistem pa nas zgolj obvešča o potrebnih ukrepih. Stopnja 2. Pomembna funkcija sistemov druge stopnje je, da lahko de lu je jo kot sistem z zaključeno zanko. T ip ični primer za take sisteme so krm iln ik i, kjer sistem daje navodila za določena opravila, ob tem pa sprem lja učinke teh navodil in jih nenehno prilagaja. Stopnja 3. Sistemi om ogočajo funkcion i­ ranje na v iš jih stopnjah pri raznovrstnih ap likacijah. D e lu je jo lahko v različn ih operac ijsk ih s is tem ih . Razvijalec ES lahko pri generiranju izhodne kode izbe­ re vrsto jezika umetne in te ligence (npr. Prolog). Med drug im so razvija lcem na vo ljo tudi različn i način i iskanja (npr. h ierarh ično iskanje, g lob insko itd .). Ti sistem i so zelo zahtevni in zahtevajo ve­ liko časa za razvoj (nekaj let), po drugi strani pa niso om ejeni in se lahko p o lju ­ bno dopoln ju je jo . Stopnja 4. Glavna znač ilnost sistem ov četrte stopnje je dostop do zbirke znanja, ki se lahko popravlja in dopo ln ju je tudi z metodami strojnega učenja. Žal so ti s i­ stemi še vedno zelo dragi in skoraj ne­ dostopni. 3. RAZVOJ EKSPERTNIH SISTEMOV Namen tega poglavja je pregled razvoja ES in ni omejen zgolj na gradbeno stro­ ko. Ker problem atika presega okvire tega prispevka, so izbrani zgo lj k lju čn i kon­ cepti in prelom nice v razvoju. Naslednja tri podpoglavja podrobneje podajajo: (1) opis generacij ES, kjer so identificirane om ejitve in vzroki za razvoj novih koncep­ tov, ki se še vedno ne oddalju je jo od pr­ votn ih ES, (2) dopo ln iln i in a lternativni sistem i ES, kjer so jedrnato podani siste­ mi, ki so se razvijali vzporedno in s po­ dobnim i c ilj i kot ES in (3) im plem enta­ cije ES, kjer lahko bralec izve več o im ­ plem entacijah ES v povezavi s pred tem naštetim i metodami. 3.1 GENERACIJE EKSPERTNIH SITEMOV Prva generacija ES sistemov je tem eljila predvsem na hevrsitik i in asociativnih pravilih . Bistvena om ejitev je b ila preti­ rana specializacija, pogosto ne samo na do ločeno domeno, ampak tudi znotraj domene. Zaradi narave znanja lahko sk­ lepamo, da sistem postane nekompeten­ ten zunaj ozke domene, za katero je bilo znanje sistem atično obdelano [Feigen­ baum et al, 1988], Feigenbaum še pou­ darja, da ti ES sistem i vedo samo to in nimajo sposobnosti generaliziranja, reše­ vanja analognih problemov ali zmožnostij da na kakršenkoli drug način razširjajo ali ap lic ira jo znanje na sorodna področja. S tem so b ili omejeni na reševanje proble­ mov le ene vrste - v ozko specia liz iran i dom eni. Vsak zastavljen problem zunaj m anipu lacijskega problem skega prosto­ ra ES degradira ES iz »eksperta« v popo l­ nega »laika«. Kot posledica navedenih dejstev se je L astnost Stopnja 0 Stopnja 1 Stopnja 2 Stopnja 3 Stopnja 4 P rip om oček za razlago V V V a/ V K lic zunanjih program ov v v a/ v Izbira načina sklepanja v v V a/ D e lu je kot zaključena zanka v v a/ Podpora za različne OS v v M o žn o st učenja v Preglednica 3: Klasifikacija glede na značilne funkcionalne možnosti orodij za ES T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu pokazala potreba po nadgradnji ES in uporabi pog lob ljen ih , raznovrstnih nači­ nih predstavitve znanj, mehanizmov sk le- pnika in d rug ih metod. Novosti so bile prom ovirane na številn ih specia liz iran ih znanstvenih konferencah, ki so b ile po­ svečene tako imenovani novi generaciji ES (na prim er: AVIGNON, 1991). O bliko­ vala se je druga generacija ES, ki posta­ ne s in o n im za na znanje oprte sisteme z zm ožnostjo različn ih načinov sklepanja. Različne strategije pri reševanju proble­ mov so pogojene z raznovrstnim zapisom znanj. Ta sovisnost je pogojevala tudi sočasen razvoj tako arhitektur, zapisa zbirk znanj, uporabo kom pleksnejših po­ datkovnih struktur (vrste, em piričn i, neja­ sni, razpršeni podatki) in zato tudi novih a p lika c ij ES na problem e, ki jih prej ni b ilo m ogoče ustrezno obravnavati. Zelo popularen je tip ES, ki lahko operira z nejasnim i podatki »fuzzy ES«. Ti tem e ljijo na »fuzzy« teo riji [Zadeh, 1984], ki jo je u tem e ljil Zadeh že v začetku 60. Sistemi nove generacije postopom a posta ja jo heteregoni in odprti. Nove dim enzije ES so vspodbud ile tud i avtom atizacijo zajem a znanja, ki je b ilo vse pogosteje osnovano na m odeln ih predstavitvah in objektno orientiranem p r is to p u , uve lja ­ vlja pa se tudi tako imenovano kva lita ti­ vno m ode liran je . S tem se hevris tičn i način predstavitev v oblik i produkcijskih IF-Then pravil ne izk ljuču je , ampak do­ po ln ju je . Če povzamem o: značilne prednosti ES druge generacije so tako v vidnem napre­ dku v sk lepn ik ih , pomembno vlogo igra tudi nadgradljivost, robustnost, možnost ponovne uporabe posameznih kom po­ nent, izboljšan način zajema znanja, upo­ raba ve rje tnosti, s ta tis tičn ih metod in možnost strojnega učenja. Strojno učenje v tem kontekstu tem elji na treh metodah: (1) in te raktivn i program i za izvab ljan je znanja, (2) programi, ki se učijo s s tro j­ no obdelavo teksta z razpoznavanjem vse­ bine in (3) razpoznavanje konceptov pod nadzorom inženirja znanja. Slednji posre­ duje primere, program pa skuša iden tifi­ c ira ti a tribute, ki do loča jo posamezne koncepte [Jackson, 1999], Več inform a­ c ij o strojnem učenju podaja pregledno delo Jain [1999] s teoretičnim i osnovami. Konec osemdesetih in v začetku devetde­ setih se pojavi za gradbeno stroko vrsta še posebej zanim ivih konceptov. Naj zač­ nemo s tablo, ki je b liž ja načinu dela v gradbeništvu, kjer se od loč itve ne spre jem ajo v izo lac iji, ampak je za to vedno potrebna določena mera soglasja med udeleženim i eksperti. Tabla ilu s tr i­ ra način dela na problem u, kjer več ek­ spertov posameznih strok z raz ličn im i pogledi skuša izdelati prim erno rešitev (analogija: tabla s predstavljenim proble­ mom, pred katero so eksperti z nalogo, da problem rešijo ). Pomembna prednost koncepta table je predvsem v tem, da lahko obdelu je problem na osnovi zbirk znanj z raz ličn im i strokovnim i pog led i (arh itektonski, s tro jn i, konstrukterski, izvedbeni itd.) in n ivo ji znanj (vk ljučno z »zdravo pometjo«). Ob tem je seveda potrebno zagotoviti prim erno koord ina­ c ijo in kom unikacijo posameznih kom po­ nent table, kar je pogosto zelo zahtevno. Naslednja zanim iva alternativa tra d ic io ­ naln im ES je koncept ES kritika [S te in - mann, 1998]. Posebnost načina dela z ES kritikom je, da uporabnik ne posreduje samo vhodne podatke, ampak tudi reš it­ ve. ES kritik torej ne izdela rešitve sam o­ stojno, njegova naloga je zgolj ocena re­ šitve. ES te vrste lahko služijo kot recen­ zenti pri izdelanih delih projektov. S tem lahko projektanta pravočasno opozorijo na nepredvidene težave ali nepopolne rešitve (včasih tudi banalne), predvsem na tiste, ki lahko znatno ogrozijo varnost, povečajo stroške ali čas izvedbe. K ritik torej daje projektantu popolno svobodo, kar je bistvena prednost, glavna slabost pa je, da je potrebno rešitev celovito in­ terpre tira ti na način, kot ga zahteva ES (običa jno je v precejšn ji meri avtom ati­ zirano, vendar je zelo odvisno od proble­ ma). Posebna vrsta ES, ki združujejo več metod reševanja problem ov, podsistem za učenje ali s istem kritik , se im enuje tudi h ibridn i sistem. Skozi ves razvoj ES se poskuša poiskati rešitev za skupino sorodnih problem ov. Takšne ES imenujem o generični ES. Do n jih lahko pridem o na dva načina: (1) s predelavo delu jočih, že im plem entiranih ES s tem, da postanejo neodvisni od do­ mene ali (2) s programi, ki jih lahko upo­ rabljamo skupaj z jeziki umetne in te ligen­ ce in nam avtomatično generira jo kodo. Rezultat takšnih predelav v generične ES so tudi številne komercialne lupine. 3.2 DOPOLNILNI IN ALTERNATIVNI SISTEMI ES Sistem i, ki so zelo blizu ES, so sistemi za podporo pri odločanju - DSS (angl. Decis ion Support Systems), nam enjeni sistem atičnem u in poenostavljenem u načinu iskanja kakovostne od loč itve . S tem odprav lja jo nekatere težave pri od ločan ju , ki so posledica vzrokov, kot so: ve liko število dejavnikov, ki vp liva jo na odločitev, zahtevno in pogosto nepo­ polno poznavanje odločitvenega proble­ ma in c ilje v odločitve, obstoj več skupin odločevalcev z nasprotujočim i si c il j i in druge ovire za izvedbo odločitvenega pro­ cesa. Poseben prim er predstavlja jo večparametrični odločitveni modeli [Bohanec in Rajkovič, 1999], Večpara- metrsko odločan je tem elji na razgradnji odločitvenega problema na manjše pod- probleme. Variante razgradimo na posa­ mezne parametre (kriterije, atribute) in jih ločeno ocen im o glede na vsak parame­ ter. Končno oceno variante dobim o z do­ ločen im postopkom združevanja. Tako izpeljana vrednost je potem osnova za izbor najustreznejše variante. Zanim ivo kom binacijo med učen jem in reševanjem problem ov predstavlja jo s i­ stemi pod imenom “ sklepanje na osnovi prim erov” - CBR (angl. Case Based Re­ asoning). Znanje je v tem primeru pred­ stavljeno v ob lik i rešenih primerov, ki se lahko ap lic ira jo na dani problem . Osno­ vna ideja s istem ov CBR tem e lji na de j­ stvu, da je mnogo lažje uporab lja ti teh­ nike in koncepte, ki de lu je jo enostavno, namesto da bi se razvijali in nenehno do­ poln jevali sistem i z modeli a li načrti re- T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu ševanja problem ov, ki težijo k ce lovitosti. Struktura zapisov prim erov pri s istem ih CBR žal pogosto ne pove dovolj, kakšna je b ila pot do rešitve, ki jo želimo upora­ b iti. Zato je potrebno posvetiti posebno pozornost zapisu na način, ki bo tem bolj pouč il uporabnika o kontekstu in naravi problem a. Podobno je z nevronskim i mrežami in genetski a lgoritm i. Vse pogo­ steje pa se om enja tudi pom em bnost »Data m in ing« metod (slo. rudarjenja po podatkih) kot načina obdelovanja poda­ tkov in iskanja vzorcev. Pregled alterna­ tivn ih metod je slovenski gradbeni stroki predstavil Kompare [1996 ], Pri im p le ­ m entaciji ES se je sredi devetdesetih izo­ b likova la posebna veja, ki obravnava zajem in odkrivanje znanja - KADS (angl. Knowledge A cgu is ition and D iscovery Systems). Pregledna predstavitev z ana­ lizo m odeliran ja različnih stopenj znanja je podana v [Menzies, 1995], 3.3 IM PLEM ENTACIJA ES Članek Svetovne perspektive in trendi ES [L iebow itz, 1997], ki tem e lji na analizi treh svetovnih kongresov o ES v letih 1991, 1994 in 1996, op isu je globalne trende v razvoju ES z glavnim zaključkom: »Na podlagi zbranih podatkov se dozde­ va, da je trg ES zdrav, vendar se krepi počasi.« V pregledu podaja ap likacije ES na različna področja (slika 5), kjer je za­ n im iv podatek, da je kar 45 odstotkov prikazanih ES ap lic iran ih na področja, med katera lahko uvrstim o tudi gradbe­ ništvo (transport, okoljevarstvo in ener­ gija, inženirstvo in proizvodnja). Prvi svetovni kongres predstavlja preho­ dno obdobje, povezano s konvencional­ n im i tehno log ijam i. S tem se predsta­ vljene rešitve pogosto osredotočijo na in ­ tegracijo z novim i tehno log ijam i, kot so ekspertni sistem i. Že tedaj so bile pred­ stavljen i p ristop i, kot so CBR, objektno orientiran i pris top i, nevronske mreže, »fuzzy logika« itd . Kot ozko grlo pri razvoju se id e n tific ira jo težave s kom ­ pleksnostjo in om ejen im znanjem. Zato predlaga razvoj m etod za avtom atičen zajem znanja in strojnega učenja. Z dru­ gim kongresom leta 94 je viden svetovni napredek v uporabi in te ligen tn ih s is te ­ mov, s istem i za uprav ljan je z znanjem, »fuzzy logiko«, izstopajo ES za nadzoro­ vanje in krm iljen je v dejanskem času. S tre tjim svetovnim kongresom se daje če­ dalje več ji poudarek m e todo log iji za razvoj ES. Stalnico predstavlja jo : d is tr i­ buirani ES (4 %), »fuzzy« ES (16 %), zajem znanja (6 %), stro jno učenje (4 %) in nevronske mreže (4 %), m u ltim edijsk i ES (4 %). Viden je občuten porast v razvoju m etodologij za izdelavo ekspert­ nih s istem ov (iz 3 % na 14 %), zmerno povečanje je vidno tudi v področjih : teo­ rija kaosa (iz 0 % na 4 %), in te ligen tn i agenti (iz 1 % na 5 %), genetski a lgo rit­ mi (iz 1 % na 5 %), hibridni sistemi (iz 1 % na 4 %), zmanjša pa se uporaba proba- b ilis tičn ih metod. S svetovnim kongre­ som leta 98 (četrti) in dogajanjem za tem ostaja »znanje« s sp rem lja joč im i m eto­ dami še vedno jedro raziskovanja . 4 .ZNAČILNOSTI ES V GRADBENIŠTVU Osnovni namen ES v gradbeništvu je avtomatizirana pomoč pri delu inženirja. Inženirsko delo vk ljuču je vrsto procesov, ki so [B joerk, 1999] razčlenjeni v dva medsebojno odvisna tipa procesov: infor­ macijske in materialne procese. Informa­ c ijsk i procesi pogosto podpira jo mate­ rialne in za razliko od s ledn jih ne operi­ rajo z m ateria ln im i sredstvi oziroma do­ brinam i. Primeri in form acijsk ih procesov so načrtovanje, p laniranje in nadzoro­ vanje, značiln i m ateria ln i procesi pa se običajno nanašajo na fiz ična opravila, kot so: izkop gradbene jame, opaženje, arm i­ ranje, betoniranje in podobno. ES torej sod ijo v in fo rm acijsk i del procesov in lahko opravlja jo različna opravila po fa­ zah. Delo pri tem poteka po fazah od pre- d inves tic ijsk ih štud ij, arhitektonske za­ snove, načrtovanja, vse do gradnje in uporabe objekta. Na primer: ES na sliki 6 IBDE - integrirano okolje za načrtovanje objektov (angl. Integrated Bu ild ing Desi­ gn Environment) služi tako pri predinve- s tic ijsk ih študijah, arhitektonski zasnovi, zasnovi konstrukcije, ovrednotenju stro­ škov in načrta gradnje (več v Dodatku A). Slika 6: Shema ekspertnega sistema IBDE (Integrated Building Design Environment). Opis v dodatku ASlika 5: Pregled aplikacij ES na posamezne domene (Liebowitz, 1987) T. CEROVŠEK: Raziskave Skupni im enovalec vsem procesom , ki po teka jo po posameznih fazah je: (1) uporaba raz ličn ih nivojev in vrst s troko­ vnega in splošnega znanja, (2) procesi so med sebo j odvisni in (3) za konsistentno rešitev je potrebna velika mera kom unika­ cije in koord inacije (integracija). Neodvi­ sno od načina dela pa je potrebno zado­ stiti zahtevam iz predpisov in standardov. N asledn ja podpoglavja obravnavajo nekatera vprašanja, povezana z navede­ nim i de jstv i: katere so vrste znanj in po­ datkov, kakšni so možni načini uporabe predpisov v ES in kako integrirati kom po­ nente ES. 4.1 VRSTE ZN AN J IN PODATKOV Uporabnost na znanje oprtih sistem ov je m očno odvisna od značilnih vrst znanj o p rob lem ih , ki jih želim o obdela ti. Ker predstavlja znanje konkurenčno prednost na trgu, je pomembno razm isliti o » last­ n ištvu« znanja in sploh o možnostih za­ pisa v kontekstu gradbenega projekta kot produkta načrtovanja in bistva delovanja inžen irja . Znanje o načrtovanju, s lika (7 .a), lahko razde lim o na [Tom m elien, 1997 ]: (1) sp lošno - globalno, (2) vezano na indu- s trjo , (3) vezano na podjetje in (4) posa­ meznika. Pri nalogah, ki vk ljuču je jo vse š tiri segmente, se pojavi vprašanje, a li je sp loh mogoče pričakovati sode lovanje štev iln ih ekspertov raz ličn ih področ ij. Podjetja in posamezniki zagotovo niso pripravljen i deliti svojih izkušenj in ino­ vativnih metod z drugim i, čeprav bi b ilo možno večji del pravil zapisati. Tako je za podjetje sm iselno le, da poskrbi za lasten sistem za upravljanje z znanjem in vzpod­ budi sodelavce k aktivnem sodelovanju. S tem si lahko zagotovi, da znanje posa­ meznikov ostane v podjetju . Ker je razvoj in vzdrževanje takšnih sistemov drago in dolgotrajno, se zanje ne odločajo. Poleg tega tudi način zapisa znanja v kontekstu projekta in načrtovanja ni univerzalno izdelan. Zapisi znanja v oblikah kot na s lik i 7.b so sicer za določene primere uporabni, vendar nastane ob tem vrsta drugih težav. Poleg eksplic itnega znanja je v gradbeni stroki ve liko znanja, ki ga ne moremo tako enostavno opisati oz. for­ m ulira ti (angl. tacit knowledge). Številne raziskave na področju upravljan ja z znanjem so v teku in bodo zagotovo pred­ met raziskovanja. S tem ko postaja ana­ liza kom unikacij sode lu joč ih prek in ter­ neta enostavnejša, je pričakovati tudi bolj učinkovite rešitve. 4.2 UPORABA PREDPISOV V ES Predpisi vsebuje jo združeno znanje in izkušnje strokovnjakov tako iz industrije kot tudi iz akademskih krogov. Zato pre­ segajo okvire navodil in zahtev ter so po naravi enakovredni drugim znanjem. Gla­ splošno znanje o načrtovanju industrijsko znanje o načrtovanju znanje podjetja o načrtovanju individualno znanje o načrtovanju specifični projektni pare met& Slika 7: Ca) univerzum znanja o načrtovanju CFenves) in Cb) zapis znanja "pro­ totype refinement" [Gero) in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu vna razlika je v tem, da lahko s pom očjo drugih, pogosto neobvezujočih vrst znanj, izdelamo inovativne rešitve, razvijem o nove koncepte, zmanjšamo stroške itd., medtem ko je uporaba predpisov obvez­ na (zaradi zagotavljanja kakovosti, varno­ sti itd.) in ne prispeva bistveno h kreati­ vnemu delu, prej nasprotno. Poleg tega so predpisi zelo obsežni, se pogosto sprem in ja jo in n iko li n im ajo končne oblike. S tem se soočata dve glavni sku­ pini z različn im i zahtevami in pogledi: (1) delovna telesa, ki p rip rav lja jo in o b ja ­ v lja jo standarde, ter (2) uporabniki stan­ dardov. Večina raziskav s področja kom ­ pjuterizacije predpisov je bilo namenjeno enostavnejši ali avtomatizirani uporabi za uporabnike. Obširen bibliografski pregled področja »elektronskih predpisov« najde­ te na internetnih straneh [NRC, 1994] ka­ nadskega inštituta NRC, ki se s to proble­ m atiko sistem atično ukvarja daljše ob­ dobje, svoje rešitve pa tudi uspešno trži. Pri pripravi elektronskih predpisov za upo­ rabnike ne gre samo za to, da so ti na v vo ljo v priročnejši elektronski ob lik i. V kontekstu ES lahko om ogočijo enovito in­ terpretacijo zahtev, s čim er se odpravi možnost napačnih individualnih tolmačenj v standardih zapisanih pravil. Razvoj ES je bil pri tem pogojen z razpoložljivo IT: spr­ va so se pravila, načini računa in druge zahteve algoritm ično vgrajevali v progra­ me za račun konstrukcij, kot je EAVEK ali SAR naslednji nivo predstavlja zapis v ob lik i od ločitvenih tabel [Fenves, 1969, Duhovnik, 1986, Berkopec, 1988], pro­ dukcijskih pravil, objektno orientiranega zapisa [Žlajpah, 1992], hipertekstna in plastna predstavitev [Turk, 1992] a li na prim er nevronske mreže [Peruš 1992], Prvo poglobljeno analizo struktur predpi­ sa sta podala Harris in W right leta 1981 (Slika 8.a) [de Ward, 1992, Turk, 1992], Ob splošni uporabi interneta se je pozor­ nost preusm erila na nove m ožnosti za objavo predpisov, ki lahko om ogočajo hitre jš i način objavljanja takoj po po trd i­ tvi vsebin ustreznih organov [Cerovšek in Turk, 1998 ], V p rihodn je bi b il sm ise ln razvoj predpisov in ES, ki bi jih b ilo m o­ goče uporab lja ti preko interneta, saj že T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu Slika 8: ta) struktura predpisa (Harris in Wright) in (b) struktura objektov za zajem predpisov (Garret) obstaja primeren način, ki bi lahko združil številne navedene pristope: XML. Pri XML im p lem en tac iji se lahko uporabi Garre- tova objektno orientirana modularna in sprem enljiva predstavitev predpisov (slika 8.b), ki je podrobno opisana v d i­ sertaciji [Žlajpah, 1992] kjer so podane Garretove sheme z ilustrativno aplikacijo na domače standarde. Naj izpostavim o zgolj nekaj očitn ih pre­ dnosti tehno log ije XML: (1) vsebina je ločena od oblike, kar omogoča, da se isti izvor uporabi za tisk, objavo na internetu itd., (2) isti zapis je razum ljiv za človeka in stroj, (3) jezik je dovolj bogat za zapis kom pleksnih podatkov, kot so enačbe- MathML, vektorske slike-SVG itd., (4) omo­ goča navzkrižno sklicevanje in (5) je še posebej primeren za delovne skupine, ki standarde priprav lja jo v več jezikih. Za­ pis XML je možno uporabiti tudi kot vir, iz katerega je lahko izdelati zbirko znanje za uporabo v ES [Left, 2001], 4.3 INTEGRACIJA ES Obstoječi ES običa jno pokrivajo ozko specia liz irano področje. Na ta način se avtom atiz ira jo posamezni deli inžen irs­ kega dela in s tem tvorijo otoke avtoma­ tizacije. Postavlja se vprašanje, kako po­ samezna avtomatizirana opravila med seboj in tegrira ti. Zahteve in možne reš i­ tve, povezane z računalniško integriranim pro jektiran jem je v svojem delu podal Turk [1992], Problematiki integracije ES je b ila posvečena tudi posebna izdaja ASCE m onografije [Tom m elien, 1997], kjer je izpostavljenih pet možnih stopenj in tegracije : (1) podatkovna integracija, (2) integracija preko funkcionalnih meha­ nizmov orodij, (3) nadzorno upravljavska in tegracija , (4) procesna in teg racija in (5) tem eljna in tegracija . V iš ji n ivo ji in ­ tegracije, ki so kom binacija zgoraj nave­ denih načinov, presegajo okvire enosta­ vne kom unikacije med orod ji, kjer gre zgolj za avtomatiziran prenos izhodnih podatkov enega orodja v vhodne podatke za določeno opravilo drugega orodja. Po­ sebnost tovrstnih in tegracij je, da zago­ tavlja jo mehanizme, ki om ogočajo in te­ g rac ijo na način, da podvajanje bodisi funkciona lnosti o rod ij a li zapisa poda­ tkov, s katerimi operira jo, ni potrebno. (1) Podatkovna in tegracija . Pri podatkov ni in teg rac iji je zanim iv koncept ko­ munikacijske kode, ki se za razliko od predstavitvene kode uporab lja za za­ pis podatkov ali znanja zgolj za izmen­ javo. Pri predstavitveni kodi gre pred­ vsem za uč inkov ito im p lem en tac ijo posameznih m ehanizm ov sklepnika. Podatkovno in teg rac ijo lahko dose­ žemo z uporabo industrijsk ih produk tn ih modelov [Tolman, 1999], kot so IGES, PDES, STEP in v zadnjih le tih tudi standard IFC (Industrial Founda­ tion Classes). Ti poenoteni zapisi žal niso prinesli pričakovanih rezultatov, zato je koncept kom unikacijske kode bolj zanimiv. Za učinkovito podatkov­ no integracijo je pomembna tudi vmes­ na izmenjava podatkov. Pri tem gre za ohranjanje začasnega zapisa podat­ kov, ki nastanejo kot vmesni rezultat kakega opravila, vendar niso predstav­ ljen i kot končni rezulta ti. Ta vm esni rezultat pa je morda potreben kot vhod­ ni podatek kakega drugega opravila. Pri obravnavanju celotne problematike je treba zagotoviti, da se isti podatki ne podvaja jo, da se v procesu sk le ­ panja uporabljajo konsistentna de jst­ va in da poteka nenehna s inhron iza­ cija dejstev med komponentami inte­ griranega sistema. (2) Integracija preko funkcionalnih meha­ nizmov orodij. Podvajanje posameznih funkcij programov je nezaželeno tako pri samem programiranju kot kasneje pri vzdrževanju. Takšnemu podvajanju se običajno izognemo z uporabo pro­ cedur, ob jektn ih tehno log ij, vnaprej priprav ljen ih knjižnic, v zadnjem ob­ dobju pa je bilo veliko pozornosti pos­ večene distribuiranim okoljem (DCOM, ČORBA itd.). Z dobro defin iranim i API (app lica tion program m ing interface) se programersko delo znatno poenos­ tavi. Integrirani, na znanje oprti s iste­ mi, lahko tako uporabljajo skupne m e­ hanizme, ki so zapisani v o b lik i pra­ v il ali z uporabo objektne tehno log ije . Za razliko od podatkovne in tegracije v tem primeru ne gre za zapis podatkov na enoten način in v ce lo ti z nam e­ nom, da lahko isti izvor uporablja več orodij. Glavni poudarek je v izm enja­ vi podatkov med posameznim i deli T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu a li funkcijam i komponent znotraj in ­ tegriranega okolja. (3) Nadzorno upravljavska in tegracija . S tem načinom se omogoči koordinacija in komunikacija med opravili posamez­ nih orod ij. Tovrstna integracija je za­ snovana na natančnem opisu opravil: o vhodnih in izhodnih podatkih ter o načinu delovanja vsakega funkcional­ nega mehanizma znotraj sleherne kom­ ponente sistema. Glede na zaloge ukre­ pov in njihove komplementarne upo­ rabe, ki op isu je jo pogoje za funkcio­ n iranje komponente v sm islu potreb­ nih mehanizmov drugih orodij, se vzpos­ tavi osnova za in tegracijo . Ob tem se snovalci sistema odločijo o načinu shran­ jevanja bodisi za centralizirano ali d is­ tribuirano arhitekturo. Na podlagi znan­ ja iz zgoraj omenjenega opisa opravil lahko določim o tok podatkov. Za enos­ tavne primere, ko so vhodni in izhod­ ni podatki poznani in so hkrati po na­ ravi reševanja problemov izolirani od ostalih postopkov, je določanje sosled­ ja opravil dokaj triv ia lno. V kom pleks­ ne jš ih medsebojno odvisnih nalogah pa se moramo zateči k bo lj m etodo­ loškim pristopom . (4) Procesna in tegracija . A rh itekture, ki podpirajo tovrstno integracijo, ob iča j­ no naslavljajo določeno domeno in na­ ravo podatkov in ne mehanizmov sa­ mih. Pri procesni integraciji poznamo dva načina integracije: horizontalno in vertikalno. Pri horizontalni in tegraciji gre za izmenjavo podatkov na istem n i­ voju abstrakcije, medtem ko vertika l­ na integracija integrira med seboj raz­ lične nivoje abstrakcije. Primer oko l­ ja, ki ima horizontalni značaj, je na p ri­ mer povezava med sistemom za dimen­ zioniranje nosilnih elementov in konst­ ruiranjem armature. Primer vertikalne in tegracije pa se običajno nanaša na povezave med opravili, ki so povsem različne narave, na prim er d inam ič - na analiza in konstruiranje armature. V e rtika ln a in te g ra c ija to re j poteka med različn im i nalogami znotraj d is ­ c ip line ali med d isc ip linam i. (5 )Platformska in teg rac ija . In teg ra c ija na podlagi enotne osnove je v pre jš­ njem obdobju (brez globalnega omrež­ ja) vključevala poleg poenotenja komu­ nikacijskih in podatkovnih protokolov tudi poenotenje in form acijsko - ko­ m unikacijske in frastrukture. S lednja om ejitev je z razvojem interneta pos­ tala lažje obvladljiva. Internet je dos­ topen takorekoč vsem, prav tako so se uveljavili splošno uporabljeni pro­ to ko li, kot so TCP/IP Razvoj o rod ij za inženirsko delo v zadnjem času te­ m e lji na in tegraciji inženirskih inter­ netnih servisov, ki om ogočajo sode­ lovanje prek internetne infrastrukture. Čeprav osnovna ideja ni aplicirana za p rim er ekspertn ih sistem ov, bi b ilo mogoče uporabiti enak koncept sku­ paj s posebnostm i, ki jih delo z ES zahteva. 5. GRADBENI EKSPERTNI SISTEMI Pregled uporabe ES v gradbeništvu je v tem poglavju razdeljen na dva dela. Prvi del se osredotoči na učenje, ki je pona­ vadi iz analiz uporabe ES izvzeto, v d ru ­ gem delu pa so podani: reference na nekatere že obstoječe obsežne preglede, ko je na s lik i 9, kratki opisi izbranih ES in raziskovalnih projektov, katerih rezul­ tat je b il neposredno vezan na ES. 5.1 ES IN UČENJE V povezavi z ES in učenjem m is lim o, da je potrebno izpostaviti dve k ljučn i vpra­ šanji: »Kakšne so težave, posebnosti itd. povezane s poučevanjem ES? « i n »Kako se lahko ES sistemi uporabljajo pri pouče­ vanju gradbeništva«. Dolgoletne osebne izkušnje s pouče­ vanjem ES je podal Liebow itz [1998 ] s podrobnim opisom celotnega tečaja. Jedro prispevka je strn il v šest korakov pri im plem entaciji prototipov ES z opisi težav in ko ris tn im i nasveti. Podajamo kratek povzetek kot ilustrativen oris dela snoval­ ca ES: (1) Izbira problema. P riporočljivo je, da je snovalec ES dobro seznanjen s proble­ mom oz. domeno, kar močno zm anj­ ša čas izdelave prototipa. Če je le m o­ goče, naj se ES ap lic ira na kakšno ne­ prije tno opravilo, ki ni preveč triv ia l no. Slednje naj izbere zgolj za izdela vo prvega prototipa (za občutek). Po­ iskati je potrebno eksperta, ki bo p ri­ pravljen sodelovati. Pomembno je, da se zastavijo realni c il j i (om ejeno št. prav il, enostaven uporabniški vm es­ nik itd .). Že zelo zgodaj se mora izde­ lati de lu joč pro to tip na osnovi prvih zapisov znanja. (2) Zajem znanja. Čeprav naj bi b il sno- 1 Politika Ekonomija Kultura Raziskave Slika 9: Informacijski tokovi med opravili in subjekti kot osnova za pregled aplikacij ES [Reich, 1995] T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu valeč seznanjen s področjem , ki ga želi obdelati z ES, je nujno potrebno, da se v proces vk ljuč i ekspert, ki je »zunanja oseba«. Na ta način je stan­ je b liž je dejanskemu procesu izdela­ ve, snovalec pa je sposoben zastav­ lja ti primerna vprašanja. Po prvih raz­ pravah z ekspertom mora snovalec vedati, ali je pridobil pravega eksper­ ta, a li je dom ena prim erno izbrana in a li je sposoben razumeti odgovo­ re in zastavljati vprašanja. Pripraviti je potrebno sistematičen način izpra­ ševanja ter, ko je le mogoče, prika zati ekspertu delovanje sistema na os­ novi znanja, ki ga je že posredoval. Ob tem, ko snovalec dela kot inženir znanja, naj bo opremljen z literaturo in če ekspert dovoli, naj ga posname, saj si ni mogoče vedno vsega zapisati ali zapom niti. (3) Predstavitev znanja. Predstavitev znan­ ja naj odraža način razm išljanja eks­ perta (če vsebine posreduje v ob lik i »če je - potem...«: uporabimo pro­ dukcijska pravila, če podaja vsebine bo lj op isno: uporab im o sem antične mreže ali okvire). K p robab ilis tične- mu zapisu se naj pristopi samo, če je to res nujno potrebno (ne zato, ker eks­ pertna lupina to omogoča). Izbira na­ čina sklepanja naj bo pogojena z na­ činom razmišljanja eksperta (če je po­ gojeno s podatki: veriženje naprej, če se teži k c ilju : veriženje nazaj). (4) Kodiranje znanja. Kljub temu da so za potrebe študija na vo ljo natanko do­ ločene lup ine , je potrebno izde la ti seznam m inim aln ih zahtev, ki jih m o­ ra lup ina izpoln jevati. Znanje je pa­ m etno u red iti m odularno, podobno kot se upo ra b lja jo procedure v pro gram iran ju , s tem je ES lažje dopo l­ njevati in vzdrževati. Posvečanje pre­ tirane pozornosti uporabniškemu vmes­ niku nima smisla, pomembno je vgra­ jeno znanje, ki se naj vgrajuje in tes­ tira iterativno - z m ajhnim i koraki. (5) Preverjanje in ovrednotenje znanja. Pre­ veriti se mora konsistentnost vgra je­ nega znanja in logike z uporabo p ri­ merov različnih težavnostnih stopenj. Če obstajajo že rešeni dokumentirani prim eri, lahko z n jim i prim erjam o re­ šitev ES, delovanje sistema naj pre­ verijo eksperti, ki niso sodelovali pri snovanju. (6) Implementacija in vzdrževanje. Čeprav gre za prototip, je potrebno sistem pre­ veriti na nekaj testnih uporabnikih, ga dokum entirati in priprav iti načrt vzdr­ ževanja (izbira in poučevanje vzdrže­ valcev). ES lahko uporab ljam o za izobraževanje začetnikov in om ogočajo standardizacijo postopkov in zahtev [Duhovnik, 1989]. Z uporabo metod sklepanja, kot je veriženje naprej in nazaj, pri danem problemu po­ iščemo značilne napake in težave študen­ tov. Že v začetku 90. [re fe re nca ... anum - ba] se skušajo ES uporab iti kot osebni asistenti pri poučevanju študentov. Taki sistem i se im enuje jo ITS. 5.2 APLIKACIJE ES IN RAZISKOVALNI PROJEKTI V splošni literaturi so prim eri gradbenih ES zelo redki. Med izjem e sodi SACON [Bennett et al, 1970], ki ga predstavijo v končni oblik i leta 1978 in ga lahko najde­ mo na štev iln ih seznamih pom em bnih dosežkov v zgodovini ES. SACON najde­ mo tudi že v uvodu omenjenem pregledu [Duhovnik, 1989], ki podaja opise do te­ daj razvitih dom ačih in tu jih ES v grad­ beništvu. Pogosti so tudi spec ia liz iran i pregledi: za področ je potresnega inženirstva [Peruš, 1994 ], zelo popolno je obdelano področje m ostov [Reich, 1995], kjer je navedeno okoli 70 sis te­ mov in urejenih v skladu s s liko 9, Po­ dobno je Monah [1993] zbral podatke o 40 ES za operativno gradbeništvo, 65 okoljevarstvenih ES [Hushon, 1990] itd. (več virov na in ternetn i s trani). V na­ da ljevanju je izbranih nekaj projektov, povezanih z ES in drugih ES predvsem za stavbe po tip ičn ih področjih (več na iter- netu). Primer kompleksnega integrirane­ ga sistema je podan v dodatku A. Zaradi celovitosti posameznih komponent ne bi b ilo sm iselno ločevati. Najobsežnejši program, ki je spodbudil uporabo ES, v evropskem in verjetno tudi v svetovnem m erilu , je prav gotovo ESPRIT v devetdesetih le tih [ESPRIT, 1993], Zanj podajamo nekaj ilustrativnih podatkov. Program je priče l teči konec 80. in z n jim so bile povezane dokaj ve­ like investic ije , saj je sofinanciranje po­ tekalo od 18 mesecev do 5 let (natanč­ nih podatkov o številu človek/m esec ni). Povprečno tra janje projektov, katerih rezultat so ES (nekaj deset projektov), znaša 3 leta, zadnji projekti pa so stekli koncu 90. V nadaljevanju so ti projekti označeni z oznako (€), ki j i sledi akronim projekta z ve lik im i črkam i. ES razviti v okviru pro jektov programa ESPRIT vk ljuču je številna področja gradbeništva, kar bi zadostovalo za sam osto jno pu­ b likac ijo . Čeprav je običa jno, da ES vk lju ču je jo znanje s predpisov, je prav, da izposta­ vim o tis te, ki neposredno naslav lja jo to problem atiko: (€) NOMOS - Knowledge Acquisition for Normative Reasoning Sy­ stems, ki se ukvarja z zajemom znanja in form alizacijo normativov in (€) AUTOCO­ DE (Inte lligent System for Autom atic Pro­ cessing of Design Codes of Practice), ki om ogoča preverjanje skladnosti rezulta­ tov analize po MKE s standardom EURO- CODE ne glede na domeno (uporabi se lahko v gradbeništvu, stro jn ištvu itd .). Na področju gradbeništva so zelo pogo­ sti pro jekti, ki » in tegrira jo«: CAD s is te ­ me, programe za račun konstrukcij, ES in produktne modele. Med večje projekte sorodnih pristopov sod ijo na prim er (€) COMBINE, ki se je osredotočal na in te ­ g rac ijo že obsto ječ ih orod ij in ne na razvoj novih, (€) COMBI - Com puter-In­ tegrated O bject-O riented Model for the Bu ild ing Industry, kjer so skušali doseči in tegracijo več ES z uporabo kom unika­ cijskega centra v oblik i produktnega m o­ dela in (€) A T L A S -Architecture, m etho- T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu dology and Tools for com puter integrated Large Scale Engineering), kjer so upora­ b ili produktni model STEP kot osnovo za na znanje oprt sistem. ES IPEXCAD - In­ tegrated Prototype based Expert CAD en­ v ironm ent. ES je namenjen preverjanju skladnosti s predpisi na osnovi CAD risb. Izmenjava podatkov poteka preko vm e­ snika med CAD grafičn im okoljem in na znanje oprtim sistemom. Odlika sistema je m odula rnost in neodvisnost posamez­ nih kom ponent: sam ekspertni sistem, zapis znanja o dom eni in CAD okolje. Tako se lahko katerakoli komponenta za­ menja, treba pa je priprav iti grafični in ­ terpre ter in interpreter znanja. Prikaz je izdelan za prim er stopnišč. Medtem ko projekt (€) ATLAS ni osredo­ točen na natančno določeno fazo, je pri (€) COMBI poudarek na fazi zasnove. Po­ dobno ve lja za (€) PATRICIA - Proving and Testab ility for R e liab ility Im prove­ ment of Complex Integrated Architectures kot po-m oč pri arhitektonskih zasnovah. ICADS - In te lligen t Com puter Assisted Design System. Okolje omogoča pomoč pri snovanju shem atičn ih zasnov kon­ s tru kc ij. S istem uporab lja kom ercialno CAD produkcijsko okolje, ki ga d o p o l­ n ju je geom etrijsk i interpreter. Interpreter poskrb i za arhitektonsko in te rp re tac ijo geom etrijsk ih likov na risb i, ki jih nato obdelu je sistem šestih ES zintegriranih v EDA - Expert Design Advisor (ekspertni svetovalec za načrtovanje). Komponente sistema EDA nadzorujejo proces načrto­ vanja in ovrednotijo izdelane rešitve v skladu z zahtevami iz predpisov, tako da del sistema EDA avtomatsko generira vre­ dnosti različnih parametrov. Šest ES po­ kriva naslednja področja: osončenje, zvočno izo lacijo , izbiro konstrukcijskega sistem a, te rm ičn i odziv stavbe, oceno stroškov, dostopnost za invalide. Koordi­ nacijsk i sistem table poskrbi za izbiro ustreznih parametrov, ki jih p rip rav ijo ekspertni sistem i posameznih domen, in nadzoruje celotno delovanje sistema. S področja potresnega inženirstva: ESAS - Earthqake Safety Assessment System omogoča oceno zasnove konstrukcije po več standardih, kontrolo rezultatov dina­ mične analize ter kontrolo sil in pomikov. Sistem se lahko uporablja za d iagnosti­ c iranje in pro jektiran je [Peruš, 1994], Zanim iv je še sistem, ki bi ga lahko izde­ la li iz domače m u ltim edijske zbirke po­ tresnih porušitev EASY. To je ES SEIBR, ki je zasnovan na znanju o potresni odpor­ nosti konstrukcij, teo riji verjetnosti, »fuz­ zy« logiki in raznih zbirk podatkov. Sistem omogoča oceno potresne varnosti AB in drugih konstrukcij ter interpretacijo rezul­ tatov. Poleg indeksa odpornosti do loč i tudi možne porušne mehanizme, ki jih in terpretira z uporabo zbirke potresnih porušitev. Glavna vhodna podatka sta opis konstrukcije in pričakovan potres. Uporablja se lahko kot sistem za oceno potresne varnosti pri procesu načrto­ vanja, pomaga pri načrtovanju ojačitev in pri pedagoškem procesu. Projektiranje armature v nosilcu - Proto­ tip ES om ogoča pro jektiran je armature nosilca. Sistem om ogoča do loč itev položaja in dim enzij armature po prerezu in vzdolž nosilca. M odelira ti je mogoče tudi stike posameznih elementov in upo­ rabiti več vrst predpisov. S istem je za­ snovan odprto in ga je možno povezati z drugim i programi in CAD okolji [Žlajpah, 1992], V okviru (€) COMBI je bil prav tako razvit ES RC-XPS za dim enzioniranje ar­ m a tu re . Za področja jeklen ih konstrukcij: FST- EXPERT je na znanje oprt sistem za načr­ tovanje jeklen ih konstrukcijsk ih stikov. Opravila, ki jih sistem omogoča, so: iz­ bira prim ernih tipov stikov, do loč itev k ljučn ih parametrov stika in izbira s m i­ selnega matematičnega modela za račun stika. Gre za raziskovalni prototip , ki so ga razvili na Finskem. ESA Prima Win - Engineering Structural Analysis on W in­ dows. Gre za enega redkih kom ercialnih programov za analizo konstrukcij z vgra­ jenim ekspertnim sistemom. Osnovo pro­ grama predstavlja program za 3D s ta tič ­ no analizo z vgrajeno teorijo drugega reda in geom etrijsko nelinearnostjo. Program ima vgrajenih vrsto nacionalnih p redp i­ sov, izmenjava pa poteka preko podatko­ vne in teg racije na podlagi zapisa ISO- STEP Podobno kot FST-EXPERT je sistem namenjen izbiri in dim enzioniranju jek le ­ nih stikov (togih, členkastih pa ličn ih in varjenih) konstrukcije po EC3. Nivo avto­ m atizacije lahko izbira uporabnik sam: (1) ročno izbere vse parametre in p ro ­ gram preveri ustreznost, (2) predlaga re­ šitve na osnovi p re jšn jih dim enzioniranj in predlog, shranjenih v zbirki podatkov a li (3) program sam ostojno izbere reš i­ tev in po korakih dokum entira in ovred­ noti rešitve. AURORA-STACOR - je ES za do ločan je korozivne o b ču tljivo s ti kon­ strukcij. Ocena je podana v ob lik i ve rje t­ nosti korozivnih poškodb na podlagi znanja skupine ekspertov, znanstveno potrjen ih objav in analiz eksperim enta l­ nih podatkov ter podatkov o primeru ( lo ­ kaciji, izpostavljenost obravnavanih jek­ lenih e lem entov). Uporaba sistem a zmanjša stroške vzdrževanja jeklen ih konstrukcij. CUFAD + - Com pression and U p lift Foundation Analysis and Design, kjer oznaka + označuje vgrajen na znanje oprt s istem za izbiro vhodnih podatkov. Pri izdelavi sistem a so se osredotoč ili na pripravo orodja, ki bo znalo inte ligentno svetovati pri izbiri k ljučn ih parametrov za tem e ljen je konstrukcij. Svetovalec se lahko tako aktiv ira na željo uporabnika sistema in kvalitativno interpretira izbra­ ne parametre. Sistem je bil ap lic iran za tem e ljen je e lek tričn ih - da ljnovodov. U porab lja jo ga pri uvajanju inžen irjev z manj prakse pri tem eljen ju tovrstn ih inženirskih objektov. V okviru (€) COMBI je bil razvit GCFD-XPS za klasifikacijo tal, geotehnično analizo in zasnovo te ­ m eljen ja. Na področju operativnega gradbeništva (€) BIPMS - B u ild ing Industry Project M anagement System, ki je namenjen koord in iran ju aktivnosti udeležencev v gradbenem projektu ter (€) CONSTRUCT - Computer-Aided Knowledge Enginee­ ring for Construction Tasks, ki vk ljuču je ES druge generacije za izdelavo te rm in ­ skih planov, plana gradnja ter načrto ­ vanja. CMIX - je ES za določanje beton- T. CEROVSEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu skih m ešanic na podlagi predpisov, po­ datkov in modelov. Na podlagi e m p ir ič ­ nih podatkov in osnovnega znanja o ma­ teria lih sistem predlaga optimalno beton­ sko m ešanico, podobno CONCRETE MIX DESIGNER om ogoča ovrednotenje last­ nosti na osnovi poskusnih mešanic, CONCEX je na znanje oprt sistem za za­ gotavljanje kakovosti betona pri gradnji, CONTEC om ogoča d iagnostic iran je in negovanje betonskih konstrukcij. DUR- CON daje predloge za pripravo betonske mešanice pri izrednih pogojih, ESCON je namenjen m odeliran ju tehnologije beto­ na, SLABFORM pa na prim er om ogoča izbiro najprim erne jšega načina izvedbe. S področja prometa bi om enili pristop, ki je b il zelo pogost in med drugim im p le ­ mentiran pri projektu (€) PATRIC - Pa­ ra lle l Pe tri-N et S im ula tions tor Tratfic Control in Conurbations), v okviru kate­ rega se izdela sistem za kontrolo prom e­ ta, ki ga tvorita: (1) ES za določitev ope­ rativn ih in strateških od ločitev v sm islu zm anjšanja časovnih zaostankov in onesnaženja ter (2) GIS sistem za vizua­ lizacijo vhodnih in izhodnih podatkov. 6. SKLEP M ožnosti, ki jih nudijo ekspertni sistem i, niso povsem izkoriščene, čeprav je inte­ res v raziskovanju občutno m anjši kot pred le ti. Bistvene prednosti, kot so dvig kakovosti dela, skrajšanje časa in znižanje stroškov izdelave [Žlajpah, 1992 ], š tevilne možnosti pri učen ju in beleženju znanja, se ne morejo ude jan i- ti, saj izdelani prototip i pogosto niso b ili praktično n ikom ur na vo ljo , razen razvija lcem . Res je tud i, da postanejo izredno učinkoviti pri specifičnih proble­ mih, pri tem pa je pomembno, da je tak­ šnih nep rije tn ih problem ov dovo lj, kar zagotavlja prim erno m otivac ijo za sno­ vanje ES. Značilni problem i za gradbene ES so povezani z integracijo, znanjem in p redp is i. Iz pregleda im p lem entac ij je b ilo v okviru integracije ES mogoče zaz­ nati tudi silne napore, povezane z izdelavo g ra fičn ih interpreterjev. Ti poskrb ijo za interpretacijo geom etrije (npr: da je sku­ pina črt stena ali nosilec). Vsak snovalec je običajno razvijal svoj interpeter, da je lahko ES geom etrijske podatke razumel. Žal tudi produktni m odeli niso bistveno prispevali k izboljšanju stanja. Priložnost vid im o v razvoju sodobnih param etričnih m odelirn ikov (Revit, Architectura l Desk­ top), kjer so številne zakonitosti med konstrukcijskim i e lem enti že param etrič­ no definirane in jih bo enstavneje nadgra­ d iti z ES. V razvoju pa je tudi nova ver­ zija produktnega modela IFC, ki bo om o­ gočal direktno preverjanje sk ladnosti s predpisi. Navzlic nenehnemu razvoju metod pri ES je še vedno potrebna velika mera p rila ­ gojenega, dolgotrajnega dela, ob tem pa se je potrebno vedno znova sooč iti s težavami z zapisom in fo rm u lac ijo znanja. Nekatere težave, povezane z znanjem v gradbeništvu, so naslednje: pogosta im ­ provizacija, ve liko š tev ilo sp lošn ih de j­ stev, težko opredeljiva in tu itivna načela in izkustvena znanja, in te rd isc ip lina rnos t delovanja inženirskega dela, ve liko šte­ v ilo sode lu joč ih, lastništvo, obseg in raz­ pršenost znanj. Ob tem so prisotne še številne tehnične, časovne in ekonomske ovire, nedostopna orodja ter dokaj zahte­ ven proces načrtovanja in im plem entacije ES. Sm iseln je tud i razm islek o uporabi a lte rnativn ih sistem ov, kot so CBR, ne­ vronske mreže, genetski a lgo ritm i ali na prim er »data m in ing« in »text m in ing«. Avtomatska stro jna obdelava projektne dokum entacije, predpisov in drugih do­ kumentov ali em p ir ičn ih rezultatov bo prav gotovo še p rid o b ila veljavo, saj se ko lič ina ob učinkovitih nam iznih orod ij nenehno veča. Rezultate teh analiz pa bo mogoče tudi zapisati v ob lik i ES. Za podjetja , ki razm iš lja jo o tem, da bi b ilo dobro zapisati znanje podjetja in za­ poslenih posameznikov, je p rip o ro č ljiv pristop po korakih. Začnejo lahko z eno­ stavnim i sistem i, kot sta na prim er Hel- pDesk ali FAQ (pogosto zastavljena vpra­ šanja), ju postopoma nadgradijo s siste­ mom za upravljanje znanja, ki lahko po­ stane in te ligen tn i s istem . S tem ko bo zbirka znanja dovolj velika, bo tudi znanja lažje prim erno povezati in izdelati ES. Predlagamo, da za to uporab ijo intranet na n ivo ju organizacije ali ekstraneta na nivoju sode lu joč ih pri projektu. Prednost je v tem, da so lahko že prvi rezultati zajema znanja takoj uporabni (npr. pri enostavnem HelpDesk-u), sodeluje lahko širok krog ljud i, ki bodo na interaktiven način zastavlja li dobra vprašanja (v če­ mer so računalniki še vedno š ibki), stro­ kovnjaki pa naj odgovore posreduje jo v zbirko znanja in ne direktno posamez­ nikom , za kar naj bodo še posebej na­ grajeni. Podjetju se bo zagotovo obresto­ valo. Z razvojem dela prek interneta hpo moči tudi stro jno analizirati a k t iv n o s t i^ projektnih skupinah, kar lahko predstavlja 1 nove aplikacije za ES. Naslednja pom emb- V na vloga interneta je možnost d is tribuc ije I ES. Uporabniki lahko uporablja jo ES po- > skusno in plačniško, ne da bi avtor m o­ ral skrbeti za d is tr ib u c ijo , inšta lac ije in zaščito, pri tem lahko izve, kako se sistem uporab lja in dobi odziv uporabnikov. Pomen odziva uporabnikov predstavlja namreč enega ključnih kriterijev za izbo lj­ šave ES [Peruš, 1994], Pri izdelavi inter­ netnih aplikacij je bila izpostavljena v lo ­ ga zapisa XML, ki omogoča kom binacijo raz ličn ih že uporab ljen ih , preizkušenih metod tako na področju predpisov kot tudi projektne dokumentacije, uporabi pa se ga lahko tudi pri in tegraciji in kom u­ n ikac iji. Skupaj s pregledom in zaključki podani­ mi v tem prispevku, je bila izdelana tudi internetna zbirka podatkov s š tev iln im i v iri (dodatek B), v izdelavi pa je tudi te- zaver o ES (dodatek C). T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu L IT E R A T U R A Bennett, J. S., Creary, L, Englem ore, R., M e losh, R . , SACON: a know ledge-based consu ltan t fo r s truc tu ra l analys is . Tech­ nical Report STAN-CS-78-699, S tanford U n iversity, 1970. B joerk, B-C, In form ation techno logy in C onstruction : dom ain d e fin it io n and research issues, V: C.J. Anum ba, editor, Com­ puter-Integrated design in Construction, vo l. 1, št. 1, str. 3 -1 6 . SETO, London, United K ingdom , 1999. Bohanec, M ., R a jkov ič , V ečparam etrsk i o d lo č itv e n i m o d e li. Elektronski vir: http://www-ai.ijs.si/MarkoBohanec/org95/index.html, 1995. Cerovšek, T., Turk, Ž., Nove m ožnosti za objavo predpisov, V: SAJE, Franc (ur.), LOPATIČ, Jože (u r.). Zbornik20. zboro­ vanja gradbenih konstruktorjev Slovenije, Bled, 15.-16. oktober 1998. L jub ljana : S lovensko društvo gradbenih kons truk­ to r je v , str. 1 4 1 -1 4 8 , graf. Prikazi, 1998. D uhovnik, J., Ekspertni s is tem i za p ro jek tiran je gradbenih kons tru kc ij. V: DUHOVNIK, Janez (u r.). Računalniško projekti­ ranje (CAD) gradbenih konstrukcij: zbornik 3. seminarja, Ljubljana, maj 1986. L jub ljana : Fakulte ta za arh itekturo , g radbe­ n ištvo in geodez ijo , Oddelek za g radben iš tvo in geodez ijo , In š titu t za kons trukc ije , potresno inžen irs tvo in računa ln iš tvo , str. 3 -1 2 , ilus tr., 1986. Duhovnik, J., Berkopec, A., Tehniški p redp is i kot ekspertn i s is tem . V: DUHOVNIK, Janez (u r.). Računalnik v gradbenem inženirstvu : zbornik 4. seminarja, Ljubljana, april 1988. Ljubljana-. Fakulteta za a rh itektu ro , g radben iš tvo in geodez ijo , Oddelek za gradbeniš tvo in geodez ijo , In š titu t za kons trukc ije , potresno inžen irs tvo in računa ln iš tvo , str. 2 2 -2 8 , ilu s tr., 1988. Duhovnik, J., Ekspertni s is tem i v g radben iš tvu . Gradbeni, vestnik, let. 38, št. 9 /1 0 , str. 2 5 6 -2 6 1 ,1 9 8 9 . ESPRIT Programm e, Project Synopses and Inform ation Services. IT Programm e Inform ation Desk (ESPRIT). European C om ­ m iss ion . DG III, h ttp ://w w w .n e w ca s tle .re se a rch .e c .o rg /e sp -s yn /in d e x .h tm l. 1993 -. Feigenbaum , E. A., M cC orduck, P, and N ii, H. P, The Rise of the Expert Com pany, New York, 1988: T im es Books, 1988. Feigenbaum, E. A., Expert System s: P rinc ip les and Practice. The Encyclopedia of Computer Science and Engineering, 1992. Fenves, S.J., Gaylord, E. H., Goel, S. K., D ecis ion table fo rm u la tio n of 1969 AISC sp e c ifica tio n , C iv il Engineering S tud ies SRS 374, U n ivers ity of Illin o is , Urbana, 1969. G iarratano, J „ R iley, G., Expert System s: P rinc ip le s and prog ram m ing , PWS p u b lish in g com pany, London, str. 5 7 9 ,1 9 9 8 . Hushon, J .M ., “ Overview of Environm enta l Expert S ys tem s,” Hushon, J .M ., ed., P roceedings of the S ym posium on Expert System s fo r Environm enta l A p p lica tio n s , Am erican C hem ica l Socie ty , W ashington, D .C . , pp. 1 -2 4 ,1 9 9 0 . Jackson, P, Expert System s, A d ison W esley, str. 542., 1999. Jain, S. Osherson, D., Royer, J .S ., Sharma, A., System s that learn: An in troduc tion to Learning Theory, The MIT Press, Cam bridge, M essachusetts, London England, str. 3 0 1 ,1 9 9 9 . Kalay, Y.E., Khem lani, L , J inW on, C., An in tegrated m odel to su p p o rt d is tr ib u te d co llabo ra tive design o f b u ild in g s , Auto­ mation in Construction, E lsevier Sc ience , vo l. 7, št. 2 -3 , str. 1 7 7 -1 8 8 ,1 9 9 8 . Kim, K. Han, L, M a in ta in ing case-based reasoning system s using a genetic a lg o rith m s approach, Expert System s w ith A p p lica tions , Vo lum e 21, Issue 3, str. 1 3 9 -1 4 5 , October 2001. Kompare, B., A r tif ic ia l In te lligence : A Va luab le Tool for Data M in in g and M achine C ons truc tion o f M ode ls . V: DUHOVNIK, Janez (u r.). Računalnik v gradbenem inženirstvu: zbornik 8. seminarja, Ljubljana, junij 1996. L jub ljana : Fakulteta za a rh i­ tekturo, gradben iš tvo in geodez ijo , Oddelek za gradben iš tvo in geodez ijo , In š titu t za kons tru kc ije , potresno inžen irs tvo in računaln iš tvo, str. 11 -2 1 , ilu s tr., 1996. Krainer, A. Ekspertni s is tem - p ro jek tiran je ovo ja zgradbe. V: DUHOVNIK, Janez (ur.). R ačunaln ik v gradbenem inžen irs tvu : zborn ik 6. sem inarja , L jub ljana , ap ril 1992. L jub ljana : Fakulte ta za arh itekturo , g radben iš tvo in geodez ijo , O ddelek za gradbeništvo in geodez ijo , In š titu t za kons trukc ije , potresno inžen irs tvo in računa ln iš tvo , str. 3 2 1 -3 2 7 ,1 9 9 2 . Left, L. L., “ R u le -P rocessing in the Legal XM L C ontext,” P roceed ings of the ICAIL-2001 W orkshop: Legal Know ledge Sy­ stem s in A c tion : P ractica l AI in Today’s Law O ffice ” s tr 2 7 -3 0 , St. Louis, M ay 21, 2001 . Liebow itz, J. W orldw ide Perspectives and Trends in Expert System s: An Ana lys is Based on the Three W orld Congresses on Expert System s. A! Magazine 1 8 (2 ), str. 1 1 5 -1 1 9 ,1 9 9 7 . Mohan, S., “ Expert System A p p lica tio n s in C onstruction M anagem ent and E ng ine e ring ", Journal of Construction Engine­ ering and Management, Vol. 116, No. 1, M arch, 1990 Neap, H.S., Čelik, T , A know ledge-based system fo r de te rm ina tion of m arginal va lue of b u ild in g p ro jects , Expert Systems with Applications, Volume 21, Issue 3, str. 119-129, October 2001. T. CEROVSEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu NRC, Pathfinder: ELECTRONIC CODES, h ttp ://w w w .n rc .c a /irc /lib ra ry /p f0 9 .h tm l. 1994. Perus, L, Na znanje oprt s istem za oceno potresne varnosti a rm iranobe tonsk ih kons trukc ij v is o k o g ra d n je : doktorska d i­ se rta c ija . L jub ljana : [I. Peruš] 1 zv. ( lo č . pag.), ilu s tr., tabe le , 1994. Reich, Y, A rtif ic ia l In te lligence in B ridge Engineering: Towards M a tch ing P ractica l Needs w ith Technology. Special issue Microcomputers in Civil Engineering on Bridge Engineering, str. 2 5 ,1 9 9 5 . S te inm ann, A, “ Know ledge-Based Expert System s: C ritiq u in g versus Conventional A pproaches” International Journal of Expert Systems with Applications 4 3 3 -4 4 1 ,1 9 9 8 . Tom m ele in , I. D., Expert system s fo r c iv il eng ineers: In tegra tion issues, ASCE, str. 247 iius tr, 1997. Turk, Ž., O kolje za računaln iško in teg rirano p ro jektiran je k o n s tru k c i j : doktorska d ise rtac ija . L jub ljana : [Ž. Turk], 176 f., ilu s tr., 1992. Tolm an, F.P, P roduct m ode ling standards fo r the b u ild in g and cons tru c tion industry: past, present and future. Automa­ tion in Construction, E lsevier S c ience , vo l. 8, št. 3, str. 2 2 7 -2 3 5 ,1 9 9 9 . W aterm an, D.A., A gu ide to Expert system s, Ad ison W esley, str. 4 1 9 ,1 9 8 6 . de W ard, M ., C om puter aided con fo rm ance checking : doktorska d ise rtac ija . Technische ü n iv e rs ite it Delft. 1992. Zadeh, L.A., “ M aking com puters th in k like p e o p le ,” I.E.E.E. S pectrum , 8 /1 9 8 4 , str. 2 6 -3 2 ,1 9 8 4 . Ž la jpah , D., Ekspertni s is tem za p ro jek tiran je a rm a tu re : dokto rska d ise rtac ija . L jub ljana : [D. Ž la jpah ], XII, 166 f., ilustr., 1992. Žura, M., Ekspertni sistem za vrednotenje in vzdrževanje cest. V: DUHOVNIK, Janez (ur.). Računalnik v gradbenem inženirstvu : zbornik 5. seminarja, Ljubljana, april 1990. L jub ljana : Fakulte ta za arh itekturo , gradben iš tvo in geodez ijo , O ddelek za g radben iš tvo in geodez ijo , In š titu t za kons trukc ije , potresno inžen irs tvo in računa ln iš tvo , 1990, str. 4 6 -5 3 , ilus tr., 1990. DODATEK A: PRIMER INTEGRIRANEGA KOMPLEKSNEGA ES ZA STAVBE IB D E - Integrated Building Design Environment. Integrirano okolje za načrtovanje stavb so zasnovali na oddelkih za arhitekturo in gradbeništvo na Carnegie Mellon University, Pensilvanija, ZDA. Podan je opis glavnih komponent, ki tvo rijo ogrodje sistema: • ARCHPLAN je ekspertni s istem , ki na osnovi generičnega prototipa izdela arhitektonsko zasnovo za tip ičn i prim er funkcio­ nalnega tipa zgradbe. S pom očjo vgrajenega hevrističnega znanja m odific ira izhodiščno zasnovo glede na specifične zahte­ ve projekta. M odifikacija poteka v odvisnosti od treh m edseboj­ no povezanih modulov, imenovanih SCM (Site, Location, Mas­ sing). Morebitna neskladja, ki lahko nastanejo kot produkt avto­ matske obdelave m odulov z raz ličn im i aspekti, pa rešuje pose­ ben funkcijsk i m odul. Ta modul tudi poskrbi za 3D grafično pre­ dstavitev izdelanih rešitev. Poseben modul prav tako poskrbi za predlog cirku lac ije na osnovi izbranih vertikalnih in horizontal­ nih elementov. • • CORE generira razporeditev posameznih prostorov znotraj stavbe (stopnišča, dvigala, hodnike, toaletne prostore). Upora­ b lja sistem LOOS, ki omogoča konfiguriranje razporeditve pro­ storov za različne domene. LOOS je sestavljen iz: (1) genera­ to rja razporeditev, ki je neodvisen od domene, (2) modula za preverjanje ustreznosti rešitve z vgra jen im znanjem o domeni (izdela tudi testne rezultate) in (3) kontrolnega modula, ki ura­ vnava celoten proces na osnovi testnih rezultatov. CORE začne delo pri dvigalih, ki jim do loči na jbolj primeren položaj, in nato prične z generiranjem možnih razporeditev. • STRYPES je na znanje oprt sistem za konfiguriran je kon­ strukcijskega sistema. Izdelan je na podlagi znanja, p ridob ljene­ ga med izdelavo ekspertnega sistema HI-RISE. Načrtovanje te­ m e lji na dekom poziciji in om ejitvah. Vgrajeno znanje vsebuje različne konstrukcijske sisteme in komponente, ki om ogočajo izdelavo več alternativ. Na osnovi om ejitev se izločajo tiste re­ šitve, ki ne ustrezajo zahtevam na različnih nivojih abstrakcije. Rezultat sistem a STRYPES so možni konstrukcijski s istem i za prenos vertika lne in horizontalne obtežbe (prostorske kon­ strukcije , zavetrovani okviri, zidovi itd.). • STANLAY opravlja dve glavni oprav ili v fazi zasnove kon­ strukc ije : (1) razporeditev konstrukcijsk ih e lem entov in (2) prib ližna analiza konstrukcijskega sistema. Vhodne podatke pripravi sistem STRYPES. Razporeditev konstrukcijskih elem en­ tov omogoča lociranje konstrukcijskega sistema za prenos ver­ tikalne in horizontalne obtežbe. Konstrukcijski elementi za pre­ nos horizontalne obtežbe vk lju ču je jo tudi opis 2D ve rtika ln ih konstruktivnih elementov (npr: stene, okv irji) in n jihov tlo risn i položaj. Na osnovi razporeditve in položaja konstruktivnih e le ­ mentov se nato določi d is tribuc ija obtežbe na posamezne kom ­ ponente, v sklepni fazi se nato do loč ijo še vplivi obtežbe z upo­ rabo prib ližn ih metod. • FOOTER je ekspertni sistem , ki omogoča izdelavo zasnove tem eljen ja . Načrtovanje tem eljen ja je razdeljeno v nasledn ja T. CEROVŠEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu opravila: kategorizacija objekta, kategorizacija terena in do loč i­ tev načina tem eljenja. Rezultat zasnove tem eljenja je kombina­ cija raznih načinov tem eljen ja (pasovno, točkovno itd.). • SPEX je na znanje oprt sistem , ki om ogoča prelim inarno analizo konstrukcijskih elementov za konstrukcijski sistem, do­ ločen že z ekspertnim sistemom STANLAY. SPEX uporablja he- v r is tič n i način dela, pri čem er uporab lja tri vrste znanj: (1) znanje iz predpisov, (2) teoretično znanje o konstrukcijah, ma­ te ria lih in geom etrijsk ih odvisnosti ter (3) spec ifično znanje do ločenega konstruktorja. • CONSTRUCTION PLANEX je na znanje oprt sistem za do loč i­ tev b is tven ih parametrov pri načrtovanju plana gradnje (stro­ ški, v iri, term inski plan, itd ). Delo sistema se prične pri razgra­ dnji zasnove konstrukcije in tem eljen ja na aktivnosti za posa­ mezne elemente (opaženje, arm iranje, betoniranje itd.), kasneje se te aktivnosti združijo v glavne faze gradnje v projektu (te ­ m e ljen je , tem eljna plošča itd .). V naslednji fazi pa sistem p ri­ pravi p red loge o načinu izvedbe za posamezne dele stavbe. D o ločiti pa je možno tudi potrebno število delavcev in opreme ter p rip rav iti oceno stroškov in term inski plan. CONSTRUCTION CRITIC je ekspertni sistem za oceno primernosti tlo risn ih rešitev v zgodnjih fazah projektiranja, in sicer takoj za tem, ko je izdelana zasnova tlo risa in po koncu pre lim inarn ih izračunov. Namen postopka je preveriti modularnost in unifor­ mnost izdelanih tlo risn ih zasnov. DODATEK B : INTERNETNA STRAN: EKSPERTNI SISTEMI Internetna stran ES je na www naslovu: h ttp ://30 le t.ikp iz-co m / es. Stran se še dopoln je je in trenutno vsebuje okoli 200 pove­ zav. Ker se pogosto zgodi, da že ob javljen i v ir avtorji umaknejo, se lahko izdela tudi kopija na našem strežniku. Viri ES: obrazec za vnos novega vira UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Institut za konsttukd le. potresno Inženirstvo In računalništvo IKP ift: EKSPERTNI SISTEMI: BtskaJ po T in vita Podkatagorlja (v e t) razvrsti: po š tev ilu , po številu nazaj, a-z. po pradnastavltv l. 1 O S N O V E <141 2. TEČAJI (20i3 tmpSiLm 4 UŽEj(!SEj5j 5 ORODJA <8i 6 RAZISKOVALNI PROJEKTI .(3) 7 BIBLIOGRAFIJA (50> (60 in 3 podkategorij) 8 KONSTRUKCIJE m (17 in 2 podkategorij) A a ^ Local intranet Viri ES: pregled virov po kategorijah I Viri ES: osnovna stran Viri ES: pregled podkategorij bibliografij T. CEROVSEK: Raziskave in uporaba ekspertnih sistemov v gradbeništvu UNIVERZA. V LJUBLJANI F aku lte ta z a g radben iš tvo in g e o d e z ijo inštitut za konstrukcije. potresno inženirstvo In računalništvo IKPIR: APLIKACIJE: B iskaj po k ljučn ih besedah v polju jpo ljth j tipM ate iia la . tipObjekta. tipO piavila Označite besede, ki vas zanimajo in pritisnite na gumb ‘ IŠČI* na koncu strani Najprej se bodo izpisali zapisi, ki ustrezajo največ ključnim besedam Če pritisnete na posamezdne besede, se bodo izpisali samo zapisi, ki ustrezajo tej besedi. Za dp m ateria la Za vrsto objekta Opravlja opravila: f“ Beton F? Mostovi r Kfioliflunianje T Beton/iekio f Stavbe P Diaanosliciranie P Jeklo F" Geotebnični obiekti r Instruiranje r Kompozit T Hidrotehničm obiekti r Interpretiranje I- Les r Drugi inZinerski.objekti r Nadzorovanjef Zidovina p IMečrtovgpje r~ Zemliina P Infrastruktura r Naggyedoyanje p Odpravljanje, napak r Regulirani«? □ E D . Aplikacije ES: možnost iskanja po uporabljenih kategorijah I UNIVERZA V LJUBLJANI F aku lte ta z a g rad b en iš tv o in g eo d ez ijoInstitut za konstrukcije, potiesno inženiistvo in lacunalnrstvo IKPIR: APLIKACIJE: Rezultat iskanja Kaj naj i š č e m : ___________________________________________ ["Jeklo" 'Mostovi* ■Diagnosticiranje" “Načrtovanje" “Odpravljanje napak" Išžij I Zadetki 1 do 11 od 11 ‘° ’ FST-EXPERT - . je na znanje oprt sistem za načrtovanje jeklenih konstrukcijskih stikov Opravila, k ijih sistem omogoča so sledeča izbira primernih tipov stikov, določitev ključnih parametrov sidra in izbira smiselnega matematičnega modela za račun stika. Gre za raziskovalni prototip, ki so ga razvili na finskem. SIBR - . je ES sistem zasnovan na znanju o potresni odpornosti konstrukcij, teorijo veijetnosti. fuzzy logiki in raznih zbirk podatkov. Sistem omogoča oceno potresne varnosti AB in drugih konstrukcij ter interpretacijo rezultatov. Poleg mdexa odpornosti, določi tudi možne porušite mehanizme, ki jih interpretira z uporabo zbirke potresnih porušitev. Glavna vhodna podatka sta opis konstrukcije in pričakovan potres. Uporablja se lahko kot sistem za oceno potresne varnosti pn procesu načrtovanja, pomaga pri načrtovanju ojačitev in pii pedagoškem procesu. « || |1 local intranet j Aplikacije ES: rezultat iskanja >— — V tiinŠnjEia UNIVERZA V LJUBLJANI F aku lte ta z a g radben iš tvo in g eo d e z ijo Inštitut za konstrukcije, potiesno inženirstvo in računalništvo I IKPIR: APLIKACIJE: FST-EXPERT I Kratko ime FST-EXPERT Avtor(jh: Juha Hwyrinen Opis: je na znanje oprt sistem za načrtovale jeklenih konstrukcijskih stikov. Opravila, ki jih sistem omogoča so sledeča: izbira primernih tipov stikov, določitev ključnih parametrov stika in izbira smiselnega matematičnega modela za račun stika Gre za raziskovalni prototip, ki so ga razvili na finskem Za tip Jeklo m ateria la Za vrsto Stavbe objekta Opravlja Konfiauriranie opravila: NaČrtovame Na Altavista | Google iskalnikih Vpisal 127.0.0.1 2001/1004 15:4? I A i > Q Mit ► Nž® © ] Done £§£ Local intranet -d Mam navodil I Pokaži priročnik Kratko im #:p Polno ime:[~ Avtor Organizacija"!“ Desciipli«n::[~ O pkrj zl ~3 URL:|-------------------------------------------------------------- Za tip inateiiaJa:Če je ES izdelan za specifičen material ga izberite F” 8«t»n r j«Mo r Im r Zemljin« r a*tomčni ob|«rti F" InttaftnMuu T Hulratolmični obW»*ani* F” Reguliranj« f- Dugnas»c«*f>i« F” Načrtovanj* F* Napovedovanj* :“ L-r . n instruiranja f napak F" Interpretiranj« (UŠ Ločni iribronet zJ Aplikacije ES: obrazec za vnos novega ES DODATEK C: TEZAVER ES Tezaver, ki je še v pripravi, tem elji na pojmovniku izrazov, ki se pogosto uporablja jo. Na s lik i je prikazan uporabniški vm esnik za pripravo, v bodoče pa bo izdelana tudi internetna aplikacija. Trenutno je zbranih nekaj manj kot 200 pojmov, ki pa še niso vsi prevedeni oziroma pojasnjeni v slovenščini. Tezaver ES: uporabniški vmesnik za vnos gesel in vzposta­ vljanje tezavrskih relacij Aplikacije ES: prikaz zapisa L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev ČLENITEV NAMENSKE FUNKCIJE PRI OPTIMIZACIJI JEKLENIH OKVIRJEV FORMULATION OF OBJECTIVE FUNCTION AT THE OPTIMIZATION OF STEEL FRAMES ZNANSTVENI ČLANEK UDK 624.014.2 : 519.G8 LUKA PAVLOVČIČ P O V Z E T E K Na K a te d ri za m e ta lne k o n s tru k c ije F a k u lte te za gradbeništvo in geodezijo je bil razvit računalniški program za optimalno projektiranje jeklenih okvirjev, ki za namensko funkcijo poenostavljeno privzema volumen konstrukcije. Za korektno oceno stroškov pa je vsekakor potrebno upoštevati tudi sam postopek izdelave jeklenih okvirjev. Pričujoči prispevek predstavlja razširjeno varianto namenske funkcije, ki čim bolj natančno upoštva realne stroške izdelave. Naslanja se na razpoložljive podatke o proizvodnih procesih. Stroški se tako ocenjujejo kot materialni stroški te r stroški porabljenega časa za proizvodne procese pri izdelavi varjenih elementov in stikov. Tem so p riš te ti še stroški transporta in montaže na nivoju celotne konstrukcije. S U M M A R Y A t the Chair fo r Metal S tru c tu re s a t the Faculty of Civil and Geodetic Engineering a com puter program for optimal design of steel frames was developed. Its objective function is simply represented by the volume of the s truc tu re . For the real estim ation of the cost of a s tru c tu re it is necessary to include the whole process of fabrication of steel frame. This paper presents the expanded version of the objective function w ith the ambition to estim ate real fabrication costs as accurately as possible. Its form is based on the availability of data on included fabrication processes. The cost of the s tru c tu re can be calculated from material costs and fabrication tim e costs, both spent fo r the production of welded elements and all joints, w ith the addition of the transporta tion and erection costs fo r the whole s truc tu re . A vto r: Luka Pavlovčič univ. dipl. inž. grad., mladi raziskovalec, Faku lte ta za g radben iš tvo in geodezijo, Katedra za m eta lne konstrukcije , Jamova 2, 1 0 0 0 Ljubljana UVOD Projektiranje jeklenih konstrukcij je zahteven proces, kjer m o­ ramo na eni strani zagotoviti varnost konstrukcije, kot je do loče­ no v veljavnih predpisih, po drugi strani pa morajo b iti sprojek- tirane konstrukcije ekonomsko op rav ič ljive . Da bi v č im večji meri zadostili ekonomskemu v id iku , je potrebna izkušenost projektanta in večja poraba časa za iteracijsko popravljanje iz­ branih dimenzij elementov, kar je v praksi večkrat neu resn ič lji­ vo. Zato nalogo projektiranja konstrukcij zlahka prepoznamo kot op tim izac ijsk i problem , kjer pri danih pogo jih varnosti kon­ strukc ije iščemo najcenejšo rešitev. L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev O ptim izacijsk i problem lahko na splošno matem atično de fin i­ ramo takole: m in im um : f ( x ) pri pogo jih : g j ( x ) < O m i = l,...,m hi ( x ) = O za / = 1 ...... Funkcijo f ( x ) im enujem o namenska funkcija. Funkcije gt( x ) p redstavlja jo pogojne neenačbe, funkcije ht( x ) so pogojne enačbe, oboje skupaj pa im enujem o vezi. Vektor x iz množice možnih reš itevX predstavlja neznanke optim izacijskega problema. Naloga matematičnega program iranja je poiskati tak vektor x , ki bo m in im iz ira l namensko funkcijo / ( x ), obenem pa bo zadostil vsem pogojem oziroma vezem. Na Katedri za metalne konstrukcije Fakultete za gradbeništvo in geodezijo v L jub ljan i je dr. Aleš Krajnc za svojo doktorsko d i­ sertac ijo [Krajnc, 1998] izdelal računalniški program za opti­ malno projektiranje jeklenih okvirjev. Program obravnava ravnin­ ske okvirje s prostorskim obnašanjem elementov (uklon iz rav­ nine, bočna zvrnitev elementov). Vsi elementi so dvojnosim e- tričn i varjeni I p ro fili. O dločujoči prerezi nosilcev so sem ikom - paktni, ostali lahko tudi vitki, pri analizi konstrukcije pa je upo­ števana elastična teorija drugega reda. Program optim ira dim en­ zije posameznih elementov, in sicer na dva neodvisna načina: • z m atem atičn im programiranjem z m odific irano SUMT me­ todo (Sequential Unconstrained Minimization Technique), ki reši p rob lem z zaporednim reševanjem več brezpogojnih programov. • hevris tičn i pristop z genetskim i a lgoritm i, katerih značilnost je iskanje “ skora j" optimalne rešitve počasi, potrpežljivo in zanesljivo. Neznanke optim izacijskega problem a so dim enzije vseh preč­ nih prerezov konstrukcije, torej po štiri neznanke za dvo jnos i- m etričn i I prerez: višina in širina prereza ter debelina pasnice in s to jine . Vezi so v ob lik i pogojn ih neenačb in zajemajo vse računske kontrole po ENV 1993-1-1 na nivoju prečnega prere­ za, posameznega elementa in celotne konstrukcije. Namenska funkcija je definirana kot volumen konstrukcije, kar pomeni, da program poišče take dim enzije elementov, da bo im ela kon­ strukc ija najm anjši volumen, tj., da bo, pri uporabljenem ma­ teria lu enake gostote, konstrukcija najlažja: ne m in im um : t (x ) = \ ( x ) = ' ^ \ i(x ) i= l kjer je ne število elementov. NAMEN ČLENITVE NAMENSKE FUNKCIJE Seveda je namenska funkcija v programu za optim alno projek­ tiran je jeklenih okvirjev nedodelana, saj vemo, da najlažja kon­ strukcija še ne zagotavlja, da je izvedba te konstrukcije najce­ nejša. Pri varjenih I p rofilih predstavlja pomemben prispevek k stroškom razrez pločevin, č iščenje pločevin, sestava pločevin, n jihovo varjenje, ravnanje in barvanje n o s ilca ,... Prav tako ni zanemarljiva cena izdelave stikov in je posredno odvisna od d i­ menzij stikovanih elementov. Veliki so tudi sami stroški tran­ sporta v delavnici izdelanih elementov do gradbišča in stroški sestave celotne konstrukcije, torej montaže. Ti stroški so že težje op rede ljiv i in tudi n jihova neposredna odvisnost od dim enzij prerezov elementov je manjša. Zahteva po korektni oceni vseh stroškov in s tem v zvezi želja po nastavitvi realnejšega problema optim izacije jeklenih okvi­ rjev odpira torej novo nalogo: natančneje oprede liti namensko funkcijo . To pomeni, da je potrebno preprosto obliko namen­ ske funkcije , ki izraža le volumen konstrukcije, razširiti na dejan­ ske stroške, v katere so poleg stroškov jekla vključeni tudi ostali procesi izdelave elementov, stikov in celotne konstrukcije. Pri tem je pomembno posamezne prispevke defin irati tako, da so sm iselno funkcijsko odvisni od neznank optim izacijskega pro­ blema, torej od dimenzij vseh prerezov. Zato bo dobra d o lo č i­ tev namenske funkcije na koncu ne samo čim realneje ovred­ no tila stroške konstrukcije, temveč bo nudila možnost ocen i­ tve, kateri prispevki so z zornega kota optim izacije najpom em ­ bnejši. Ugotovilo se bo lahko torej, kakšen vp liv ima sprememba dim enzij prerezov na posamezne procese izdelave jeklene kon­ strukc ije . OBLIKE NAMENSKIH FUNKCIJ ZA JEKLENE KONSTRUKCIJE Ker se optim izacijski problem rešuje matematično, je potrebno tako vezi kot namensko funkcijo zapisati v analitičn i ob lik i in za veliko metod reševanja se zahteva zveznost funkcij in če se da, čim preprostejša odvisnost od neznank problema. Pri preprosti in pregledni odvisnosti se pri posameznih stroškovnih prispe­ vkih osnovne geom etrijske karakteristike (površina prereza, obseg prereza, dolžina in volumen elementa, itd.) množi z do­ ločenim koeficientom. Tako jasno opredelitev namenske funkcije je v svoji doktorski d isertac iji [Kravanja, 1996] uporabil tudi dr. Stojan Kravanja. V računskem prim eru op tim iran ja tab lastih zapornic hidrotehnike je upošteval naslednje člene namenske funkcije : • m ateria ln i stroški: c -p-V • stroški rezanja pločevine: CCU, 'LM • stroški varjenja: c ,-L ..1 1 weld weld L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev • stroški protikorozijske zaščite: c ■S • transportn i stroški: c -p-V Neznane geom etrijske karakteristike so naslednje: V-v o lu m e n kons trukc ije , S - protikorozijsko zaščitena površina kon­ strukcije , i cM/— dolžina rezanih robov pločevin ter Lweld-d o lž in a zvarov. Cena preglednosti take namenske funkcije je njena pavšalnost. Na ceno posameznega procesa vpliva namreč več parametrov in v prim eru rezanja in varjenja pločevin ima določen vp liv de­ belina p ločev in , kar je v našem prim eru op tim iran ja jeklenih okvirjev neznana spremenljivka. Omenjena namenska funkcija je seveda prilago jena optim iran ju tab lastih zapornic, torej za spe c ifičn i primer, za katerega se določene sprem enljivke in parametre lahko fiksira - znana je na prim er približna debelina in vrsta zvarov. Z ocen jevanjem stroškov varjenih jeklen ih konstrukcij se ukvarjata tudi K. Jarrnai in J. Farkas. V članku [Järmai, 1999] predstavljata njuno različico namenske funkcije, ki je kom plek­ snejša in obravnava več parametrov. Zanim iva je tud i zaradi delitve namenske funkcije na materialne stroške (Kj in stro­ ške proizvodnje (K ): K = K m+ K f = k , p V + kf j:T , i=l kjer sta km in A stroškovna faktorja, T. pa predstavljajo proizvo­ dne čase oz. normative za naslednje proizvodne procese: • varjen je: T1 - čas za pripravo, stikovanje in točkanje • T2 - čas za varjenje • T3 - čas dodatnih opravil (menjava elektrod, čiščenje ž lin d re ,...) • ravnanje pločevin - T4 • priprava, čiščenje površin - T5 • barvanje - Ts • rezanje in brušenje robov - T7 Pri varjenju je upoštevan faktor zahtevnosti konstrukcije, teh­ nologija varjenja, vrsta zvara, Tt je v odvisnosti od V F , pri T2 in T} pa od dolžine in debeline zvara ( L j n aj-5). Pri ravnanju pločevin so zajeti faktor zahtevnosti, debelina in površina p loče­ vine. Priprava površin in barvanje sta odvisna od parametra zahtevnosti in obdelovane površine ter rezanje od dolžine reza­ nega roba (L) in od debeline pločevin (t*, kjer je n e [0.25,0.5] odvisen od tehno log ije rezanja). V idim o, da je Järm aijeva in Farkasova varianta namenske funkcije dobro razdelana, da je vzpostavljena odvisnost od b i­ stvenih geom etrijsk ih karakteristik in so upoštevani b istveni proizvodni procesi na n ivo ju elem enta a li obdelovanega dela konstrukcije. Za prim er ocenjevanja celotnega jeklenega okvir­ ja lahko pogrešamo prispevek k stroškom na nivoju konstrukcije (transport, montaža) in cenitev stikovanja elementov v v ijačeni izvedbi. Postavlja se tudi vprašanje, kje so zajeti dodatni mate­ ria ln i stroški (npr. barve, porabe varilne žice, itd .), če je p r i­ spevek vseh proizvodnih procesov preveden le na porabo proizvodnega časa. Poleg tega so določeni parametri ocenjevani precej pavšalno (recim o faktor zahtevnosti je lahko 1, 2 ali 3) in bi to lahko pri neki analizi dejanske konstrukcije povzročalo določene nejasnosti. Zaradi povedanega bi b ilo za naš pose­ ben prim er optim iranja jeklenih okvirjev sm iselno sestaviti novo namensko funkcijo, ki bi izhajala iz č im bolj konkretnih postavk. NOV PREDLOG NAMENSKE FUNKCIJE Ob že lji sam ostojnega snovanja namenske funkcije že takoj naletim o na težave z zbiranjem realnih podatkov za obravnava­ ne proizvodne procese. V praksi ocen ju je jo posamezne stroške zelo p rib ližno , recim o porabo barve ocen ijo kar na težo kon­ strukcije , prav tako do loč ijo porabo vijakov pri vijačeni izvedbi konstrukcije kot ustrezni delež celotnega volumna konstrukcije. Tako ocenjevanje na oko nas pri matematični nastavitvi proble­ ma optim izacije seveda ne more zanimati. Izkaže se, da je na­ tančnejši p rincip ocenjevanja možen preko tabeliranih norm a­ tivov, tore j časa, potrebnega za proizvodni proces kot sta se problem a lotila že Jarrnai in Farkas. Najobsežnejša in s tem tudi m edsebojno prim erljiva zbirka tabel normativov in napotkov za ocen jevanje proizvodnega časa raz ličn ih tehno log ij varjen ja, rezanja in sestave pločevin obstaja v priročniku Andreja Polaj­ narja [Polajnar, 1991] in prav ta sistem ocenjevanja narekuje predlagano ob liko namenske funkcije . Koncept do loč itve stroškov preko vrednotenja proizvodnega časa, sm iselno dopoln im o še s cenitv ijo porabljenih m ateria l­ nih sredstev. Poleg same porabe jekla upoštevamo še stroške vijakov, porab ljeno barvo, porabo varilne žice ali e lektrod, v prim eru MIG-MAG varjenja porabo plina, upoštevamo lahko tudi uporabo električne energije itn. Tudi nekatere materialne pora­ be so lepo tabelirane v odvisnosti od naših neznank problema, v splošnem pa se na tem delu zatakne, saj je v Polajnarjevem priročniku navedba m ateria ln ih porab pom anjkljiva. Poleg vseh prizvodnih procesov izdelave jeklenih konstrukcij, ki sta jih obravnavala že Jämai in Farkas, je v namenski funkciji potrebno dodati še člen za ocenjevanje stroškov za stike, v ka­ terem je poleg omenjenega navedeno tudi vrtanje pločevin in stroški za vijake ter prispevek transportnih in montažnih s tro ­ škov. Namenska funkcija bi tako dobila naslednjo obliko: F = S = k r V + S .[S . . ]+ S [S .] +celotni m el n e lL varjenje-1 n e lL rezanje-1 S .[S . .. ] +S ,[S . , ]+ S ,[Sk .]n e lL prip.povrsineJ n e lL ravnanje elementovJ n e lL barvanje-1 L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev stiki transport ^ montaža ’ kjer predstavlja snd[...] vsoto prispevkov po vseh elementih konstrukcije . Določanje raznih parametrov proizvodnih procesov je olajšano s poznavanjem okoliščin proizvodnje za specifične potrebe. Tako vemo, da varjene profile izdelamo v delavnici, kjer so pogoji pre­ dv id ljiv i in je delo enostavnejše kot pri montaži sami. Prav tako se nam estitev potrebnih dodatnih pločevin v stikih opravi že v delavnic i, zato se pri montaži elemente samo stika: bodisi pre­ prosto vijačeno bodisi se varijo na mestu samem. Tudi dodatni popravki premazov in zaščita konstrukcije je stvar prispevka montaže. varjen ju elem entov in o jač itven ih pločevin uporabim o kotne zvare, čelne pločevine pa naj se privari s če ln im i zvari. Poleg vrednotenja normativov za varjenje upoštevamo še materialne stroške varjenja in pri e lem entih prispevek porabe časa za stikanje pločevin in njihovo točkanje. Člen namenske funkcije za varjenje bi imel naslednjo obliko: varjenje var ' var zv ' ' i m,var,i var,v zv sest sest Prva dva člena sta v p rincipu merjena na enoto dolžine zvara. Toda stroške porabljenega časa za varjenje razdelamo natančneje: k (T l ) = k [ f T (a ) l + T . . Jva r ' var zv/ var L J var v ' zv ' zv dodat.J STROŠKI JEKLA ELEMENTOV KONSTRUKCIJE Ti stroški so zajeti v prvem členu, kjer je km materialni strošk­ ovni koefic ient za kilogram jekla, r j e gostota jekla, pod Vel pa štejem o volum en vseh elementov v konstrukciji. Stroške jekla dodatnih pločevi v stikih prištejem o k stroškom za stike. STROŠKI VARJENJA V našem primeru se v delavnici vari elemente - zvar med pa- sn ico in s to jino , ojačitvene p ločevine stebrov v stik ih in na prečke se pri določenih stikih privari še čelno pločevino. Stro­ ške varjen ja pri stikanju e lem entov v prim eru varjenih p rik lju čkov prište jem o okvirno kar k stroškom montaže. Pri in tu dodatni člen TJodat, ki predstavlja časovni prib itek, ki ni vezan na enoto dolžine zvara in bi lahko zajemal npr. p rip rav lja l­ no zaključni čas, čas označevanja zvarov, nastavitve parame­ trov, itd., kvari preglednost izraza. Tv predstavlja osnovni va ril­ ni čas enega metra zvara, ki je podan v odvisnosti od debeline zvara a_r , s tem pa posredno od debeline pločevine d r kar je neznanka problema (,azv = k_r d , kjer je k_r predpisan koefi­ cient). V literaturi je odvisnost podana tabelarično, vendar jo zaradi želene zvezne odvisnosti aproksim iram o s kvadratno parabolo (T =Aa 2 + B a + C) in s tem tudi razširimo velja- vno področje. Vnos podatkov v računalniški program se tako zjedri na tri parametre (A, B, C), dlakocepska natančnost pa ne bi b ila na mestu, saj je samo ocenjevanje stroškov zaradi na­ rave problem a okvirno. Izraz r je defin iran s tehno log ijo varjenja, vrsto zvara (kotni, če ln i,..".), kakih dodatnih dejavnikov (ročno ali stro jno v a r je n je ,...) in žal tudi z izbiro ustrezne ta- CÜ> N CO ■o 120 100 - Ročno v zaščiti C02 (Polajnar) - Ročno v zaščiti C02 (Podjetje) Ročno obločno - elektrode CM-7 (Polajnar) Avtomatsko pod praškom (Polajnar) -Aproksimacija - C02 (Polajnar) Aproksimacija - C02 (Podjetje) Aproksimacija - obločno Aproksimacija - pod praškom v = 0.2456x" - 0.4351X - 10 15 azv [mm] Slika 1: V arjen je ko tn ih zvarov L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev bele. Na sliki 1 so upodobljeni časi r za kotne zvare pri različ­ nih tehno log ijah varjenja po Polajnerjevem priročniku, zraven pa je dodan diagram po obračunski tabe li, ki jo uporablja jo v enem od slovenskih pod je tij. Po te j tabeli so opazni približno dvakrat povečani časi, kar lahko prip išem o pavšalno prištetim časom priprave in č iščenja zvarov, označevanja ter ostalih pom ožnih časov. Problem je tako lahko v nedosledno defin ira­ nih tabelah in opisih vključenih opravil.Na sliki 7 so vidne apro­ ks im acije diagramov s kvadratnim i parabolam i. Korekcijsk i faktor f var lahko zajema povečanje časov zaradi p rek in jenosti a li kratkih zvarov, č iščen ja zvarov, položaja varjenja (v delavnici upoštevamo kar varjenje od zgoraj na ho­ rizontalni ravnini), itn. Dolžina zvara je pri varjenju elementov enaka l = 4L. Parameter k je stroškovni koeficient norm ati- va za varjenje, torej vrednotenje za varjenje porabljenega časa. Drugi člen v izrazu za stroške varjen ja predstavlja materialne stroške varjenja, v kar se lahko vk ljuč i poraba varilne žice ali elektrod, poraba zaščitnega plina, poraba električne energ ije ,... Različne porabe M mr. na meter zvara so zopet odvisne od de­ beline zvara in jih ponovno aproksim iram o s kvadratnimi para­ bolam i. Na sliki 2 je prikazana prim erjava porabe žice pri varjenju kotnih zvarov v zaščiti C02 po Polajnarjevem priročniku in obračunski preglednici, dob ljen i v enem od slovenskih po­ d je tij. Zopet so opazna manjša odstopanja diagramov podob­ nih oblik, kar nas preseneti, saj naj različni dejavniki ne bi imeli vpliva na porabo žic. Materialni stroškovni faktorji k . so se- veda za vsak predmet porabe različn i. obračanje elementa, snemanje in odstranitev varjenega elem en­ ta) in čas, potreben za predhodno točkanje pločevin: T = T , , ( rV , ) + T A +T , . .sest ploc ' e l ' točk zv tock.prip V Polajnarjevem priročniku so časi m anipu lac ije s p ločevina­ mi zgledno tabelirani in so odvisni od teže pločevin, od n jiho ­ ve dolžine, od tehno log ije varjenja in še od nekaterih drugih dejavnikov. Na sliki 3 je prikazan potrebni čas T pri avtomat­ skem varjenju pod praškom z uporabo dvigala, in s icer za tri dolžine pločevin. Glede na povprečno dolžino elementov kon­ strukcije se izbere ustrezni diagram s kvadratno aproksim acijo. Ker so aproksimacije tu konkavne, je potrebno paziti, da pri zelo težkih elementih ne pride do padanja krivulje, kar bi lahko “ zmo­ t i lo ” op tim izacijsk i proces. Pri točkanju p ločevin se izkaže, da so časi Tiočk za točkanje tekočega metra zvara kratki, tako da kom plic iran je z odvisno­ stjo od debeline zvara ni umestno in se zato a ,v izbere vnaprej. Možno je tudi upoštevati pomožni čas točkanja Tioek za na­ stavitev parametrov točkanja, za čiščenje šob, za označevanje, itd., kar se pač ne veže na dolžino zvara. STROŠKI REZANJA PLOČEVIN Razrezati je potrebno tako pločevine elementov kot vse dodat­ ne pločevine v stikih . Izraz za oceno stroškov rezanja je analo­ gen tistem u za varjenje: Normativ sestavljanja pločevin za varjenje lahko razdelimo na čas, potreben za m an ipu lac ijo p ločevin (postavitev p ločevin , S . =k (T l .) + (s.k M ) l .+ k ,T ,1 r J r \r r i rezanje re z ' rez rob' ' i m,rez,i rez,i' rob man.pl. man.pl Slika 2: Poraba žice pri va rje n ju ko tn ih zvarov v z a š č it i CO, L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev Stroški samega procesa rezanja se še de lijo : k T l . = k [ f T (d .) I . + T. , ],rez rez rob rez J rez r p r rob dodat,rez. kjer je stroškovni ko e fic ie n t,/re, korekcijski faktor rezanja, ki lahko zajema vrsto gorljivega sredstva, čistoče kisika, pozicije rezanja, itd., r ^ ^ p a dodatni časovni pribitek, ki ni vezan na enoto dolžine rezanega roba (menjava diz, nastavitev gorilnika, prižiganje plamena, označevanje predm eta ,...). Osnovni čas re­ zanja je zajet v r in je v tabelah odvisen od debeline rezane ploče­ vine d in določen s tehnologijo rezanja. V Polajnarjevem priroč­ niku je obdelano plamensko rezanje: strojno ali ročno rezanje, z raz ličn im m i zmesmi na različnih tip ih rezalnikov. Na sliki 4 so prikazani trije tip i ročnega plamenskega rezanja po Polajnarju. Dolžina rezanega roba / rokbi pri rezanju pločevin za elemente lahko reducira li z lrob - krob L + 2š, kjer je š š irina pločevin, dolžina L pa je množena z izbranim koeficientom razreza krob<= [1,2], k jer bi vrednost 1 pomenila, da pri razrezu pločevine v ožje kose z enim rezom obdelamo robova sosednjih pločevin in 2 za rezanje vsake pločevine po celotnem obodu. Materialni stroški rezanja zajemajo npr. porabo rezalne zmesi ali porabo električne energije, pri čemer je poraba na tekoči me­ ter roba M . funkcijsko odvisna od debeline pločevine d Pri stroških manipulacije s pločevinami je čas za postavitev in snemanje rezane plošče T , odvisen od teže in dolžine p lo - šče in se zato podaja podobno kot r pri sestavi pločevin za varjenje (slika 3). STROŠKI PRIPRAVE POVRŠINE ELEMENTOV Sem spadajo vsi stroški č iščenja, peskanja, itd., s č im er se pripravi površina za barvanje. Naravno bi se stroški ocenejeva- li na enoto čiščene pločevine, kot sta predpostavila že Farkas in Järmai, toda v praksi se površina pločevin večinoma pripra­ vi s peskanjem, tako da se razrezane pločevine po tekočem traku pošlje jo skozi avtomatsko peskalno komoro. Zato naj se stroš­ ki raje ocen ju je jo na enoto dolžine pločevine, dodatno pa naj se v grobem upošteva še širina: prip.površine prip.pov prip.pov pl Stroškovni koeficient k . lahko v vrednotenje porabljenega časa všteje še energetske stroške, am ortizacijske stroške, stro­ ške obrabe in izrabe peskalnih zrnc,... Porabo časa za peskanje lahko definiramo z T . =k j „ k je r je r , čas pes-kanja na enoto dolžine pločevine v sm islu kapacitete oz. h itrosti pe- skalnika, korekcijski koeficient k k pa ta čas za ozke pločevine zmanjšuje. Če je širina peskalnika oz. tekočega traku Bpesk precej širša od širine p ločevine b , potem lahko predstavlja kvocient 1/k t celoštevilski del deljenja B ,/b Bistveni del stroškov peskanja predstavlja priprava površin do lg ih pločevin za elemente, tako da prispevek kratkih dodat­ nih pločevin v stikih zanemarimo. ♦— Dolžina elementa do 6 m Dolžina elementa do 8 m Dolžina elementa do 10 m Aproksimacija - do 6 m Aproksimacija - do 8 m Aproksimacija - do 10 m 200 400 600 1400800 1000 1200 Masa proizvoda [kg] Slika 3: Časi se s ta ve p ločevin za a v to m a ts k o varjen je z dvigalom 1600 1800 L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev STROŠKI RAVNANJA ELEMENTOV Za razliko od Farkasovega in Järmaijevega ocenjevanja stroškov ravnanja posameznih pločevin se v praksi ravnajo predvsem ce lo tn i že zvarjeni nos ilc i, zato poizkusim o ocen iti ravnanje celotnega elementa. S . , = k T (d , ) L ,ravnanje elementov rav rav ' pl.min/ el Predpostavim o linearno odvisnost od dolžine elementa Lel in verjetno obratno odvisnost od debeline najtanjše pločevine dm.= min(d .. , d . ), saj tanjše, kot so pločevine, bolj se no- s ilc i ob varjenju kriv ijo. Zaradi pomanjkanja pravih podatkov v literaturi, bo v nadaljnjem potrebno ta prispevek še raziskati in dodelati. STROŠKI BARVANJA Barvanje elementov in stikov poleg lepšega videza konstrukcijo tudi protikorozijsko zaščiti. Zopet lahko ocenim o stroške pora­ bljenega časa ter materialne stroške, in to na enoto dvostran­ ske površine pločevin 2Apl: S, = (k . Tk + k . M k )2A ,barvanje barv barv m,barve barve' pl Pri stroških procesa barvanja s stroškovnim koeficientom kbarv množimo časovni normativ barvanja na enoto dolžine T. = k .. T. , kjer je T. potrebni čas enega nanosa predpisane debeline in je ^ k o r e k c i j s k i koe fic ien t debeline nanosa, ki upošteva končno debelino premaza. Tudi pri materialnih stroških barvanja se poraba barve na enoto površine Mbarve lahko oceni preko porabe za določeno debelino nanosa M. : M. = L UM Ub,nanos barve aeb b,nanos STROŠKI STIKOV Ocenjevanje stroškov za stike je kom pleksnejše, saj izdelava stikov vk ljuču je obdelavo dodatnih pločevin, torej dodatno po­ rabo jekla in prispevek od loču joč ih proizvodnih procesov na pločevinah ter hkrati izvedbo stikovanja samega. Pri obdelavi dodatnih pločevin upoštevamo stroške varjenja, rezanja in bar­ vanja. Pri jeklenih konstrukcijah poznamo celo vrsto izvedb členkastih, delno tog ih in tog ih stikov. Vsaki od izvedb bi b ilo potrebno ocenjevanje stroškov posebej prilagoditi, kar napeljuje na razvr­ ščanje stikov po tip ih . Obravnavajmo dve vrsti togih stikov: • Stik A: varjeni tog i s tik prečke na steber. Za togost so po t­ rebne štiri ojačitvene pločevine v stebru, katerih skupna ši rina in debelina se ujema s širino in debelino pasnic prečke, dolžina pa je enaka viš in i sto jine stebra. Vse so delavniško obrezane, privarjene na sto jino in pasnici stebra ter pobar­ vane. Čelna pločevina ni potrebna, saj se prečka privari na pasnico stebra na sami montaži (če ln i zvar). Slednji stroški pa se že uvrščajo k stroškom montaže, zato se v sklopu stikov ne upoštevajo. • Stik B: v ijačenj togi stik prečke na steber. Tudi tu so iden­ tično stiku A predvidene štiri ojačitvene pločevine v stebru. 01 E raU)01>oojeS inn•o ra NOa. 16 14 12 10 8 6 4 2 *< II p ^ __ 2 + 0.0167x + 4.0034/ y = -0.0001 X2 + C,0824x + 1.5635 i r y = -5E-05X2 + 0.0489X+ 1.716 ■■-♦■■--Zmes kisika in praška, rezalnik tipa RKF —• —Zmes acetilen-kisik, rezalnik tipa KR 48 in KR 51 —A— Zmes acetilen-kisik, rezalnik tipa UR in RR --------Aproksimacija: kisik-prašek, RKF --------Aproksimacija: acetilen-kisik, KR 48 in KR 51 --------------- 1-----------------------------1---------------------------- 50 100 150 dp, [mm] Slika 4: Plam ensko ro čn o rezanje 200 250 L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev V de lavn ic i se na prečko s če ln im zvarom privari čelna p lo ­ čevina debeline premera vijakov (d. = dvi), širine prečke (b(p = bp) in v iš ine h.p = hpr + 4(2do), kjer je do premer luknje. Okoli vsake pasnice so predvideni štirje vijaki (sku­ paj torej nvij = 8 na stik), ki se jih preprosto zdimenzionira na polno nosilnost prečke: volum en vseh ojačitvenih pločevin v stebrih, pri stikih tipa B pa še volum en vseh čelnih pločevin. Stroški varjenja stikov: S . =k (T l ) + (S.kvarjenje var ' var zv. sv ' ' > M ,)l ,m,var,i var,V zv.st Ft.Rd >Ft = W , frr el, pr J y Jh -f y 'm kjer je F tRdnatezna nosilnost vijaka, F f natezna sila na en vijak, e lastičn i odpornostn i m om ent prečke, / meja p lastičnost jekla, hT razdalja med težiščema pasnic prečke oz. skupin štirih vijakov (hT = hpr - d ) in m aterialni varnostni faktor. Pri zahtevani natezni nosilnosti vijaka FtRd lahko po priročniku za projektiranje jeklenih konstrukcij po ENV 1993-1-1 D. Bega [Beg, 1999] v odvisnosti od izbrane kvalite te v ijakov izračunamo potrebno debelino vijaka dv... Na sliki 5 so prikazani diagram i odvisnosti debeline vijaka od natezne trdnosti in njihove aproksimacije s kvadratnimi pa­ rabo lam i. Premer luknje se lahko izračuna poenostavljeno kar za vse vijake enako (kot pri M16 — M24): do = dvj. + 0.2 cm. Luknjanje (2 *8 lukenj na stik - čelna p ločevina in pasnica stebra) se izvede v delavnici, privijanje vijakov pa je del mon­ taže. Stroški varjen ja se ocen ju je jo podobno kot pri e lem en tih , s tem da sestavljanje tu ne pride v poštev in so čelne pločevine privarjene na prečke s če ln im i zvari in ne kotn im i kot povsod drugod. Dolžina zvara ( lzvj pri stik ih nastopi kot neznanka op­ tim iza c ijske g a problem a. Pri o jač itven ih p ločev inah je l zvsloj=2(ho.+2bo.), pri va rjen ju čelne p ločev ine pa / , .= h +2b . Ker so ti zvari pravilom a kratki, se lahko z do- ločen im faktorjem poveča va riln i čas. Stroški rezanja p ločevin pri stik ih : 5 = k (T l . + S.k M . I .rez.robov rez ' rez rob.sv ' i m,rez,i rez,v rob.st Ker so p ločev ine lahke, zanem arim o člen za m a n ip u la c ijo p ločevin . Rezani rob posamezne pločevine l robsipredstavlja kar n jen obod. Stroški barvanja: Stroški dodatne porabe iekla: k p V ....m ' stiki Upoštevana je dodatna poraba jekla, in s ice r je v v vštet ^'barvanje , T, + k , M ,barv barv m,barve barve■J2Apl. st Barvanje se upošteva enako kot pri e lem entih in je 2 A dvo­ stranska površina p ločevin . Ej j ■D >O TO >k_ CD E ID 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 O y = -2E-C S ' ivCMXm____ 0.8281 y = - 1 f-05)?+ Ö.0119> + 0.8278 J . = -7E-06X2 + CNh-CM00Ö+XO)oo' y = -3E-05x2 + ).0179x + 0.827 y = -4E-06x2 + O.CI072x + 0.8276 - ♦ ■■■ kvaliteta 4,6, 4.8 —■—kvaliteta 5.6, 5.8 — * r ~ kvaliteta 6.8 —♦—kvaliteta 8.8 — kvaliteta 10.9 -------------Aproksimacija - 4.6, 4.8 -------------Aproksimacija - 5.6, 5.8 Aproksimacija - 6.8 Aproksimacija - 8.8 Aproksimacija - 10.9 - f 100 200 500300 400 FtRd [kN] Slika 5: Debelina vijakov v o d v is n o s ti od natezne t rd n o s t i 600 700 L. PAVLOVČIČ: Členitev namenske funkcije pri optimizaciji jeklenih okvirjev Stroški luknjanja pločevin: luknjanje luk luk pl Luknjanje oz. kar vrtanje pločevin je proces, ki ga je potrebno na novo oprede liti. Smiselna je linearna odvisnost od debeline vr­ tane p ločevine d . Vrtalni normativ lahko definiramo z obratno odvisnostjo od vrtalne hitrosti vm , ki je odvisna od premera sve­ dra ds in od specifičnega vrtalnika: Tlul = snpl[n lukf j v j d j ] . Število lukenj za eno pločevino p rik ljučka je v našem primeru nluk = 8, / (J e korekcijski faktor (nastavitve parametrov vrtanja, čiščenje, brušenje lu ke n j,...), pa stroš-kovni koeficient vr­ tanja. Stroški vijakov na stik: S .... = k (d ..) n .. v ija k i m ,v ij ' vij ' v ij Stroški vijakov pri vijačenem stiku zajemajo le materialne stro­ ške v ijakov (cena vijakov), stroški stikanja elementov in vijačen ja pa so del montaže. Stroškovni koeficient km je se­ veda funkcijsko odvisen od debeline vijakov določene kvalitete (aproksim acija s kvadratno parabolo). Število vijakov na stik je n .. = 8. VIJ STROŠKI TRANSPORTA Stroški transporta so težko ocen ljiv i in nanje vp liva več para­ metrov. Vendar se jih v osnovi zdi na jsm iselneje vrednotiti v odvisnosti od mase celotne konstrukcije ( rV celotJ , pri tem pa se zavedamo, da vp liv ob like in ve likos ti profilov, debeline pločevin (tanke pločevine so obču tljive jše na zvijanje in poško­ dbe) pri ceni transporta zanemarimo: transport transp celotni V stroškovnem faktorju ktrans lahko zajamemo vrsto prevoza, oddaljenost gradbišča od proizvodnje, razpon e lem entov,... STROŠKI MONTAŽE Tudi montaža predstavlja težko opredeljiv del stroškov. V grobem ga zopet ocenimo glede na celotno maso konstrukcije rV celom: S , = k , . rVmontaža montaža celotni Tu bi stroškovni koeficient k . moral upoštevati višino in za- htevnost konstrukcije, način izvedbe stikov (vijačenj ali varjeni), dolžino elementov, uporab ljeno tehno log ijo gradnje in meha­ nizacijo na gradbišču, itd. SKLEP Predlagana oblika namenske funkcije je odprta: katerikoli do­ daten podatek ali parameter pomemben za ocenjevanje stroškov proizvodnje bi lahko namensko funkcijo nekoliko sprem enil. V primeru obravnavanja nadaljn jih tipov priključkov bi se izraz za stroške stikov tem novim tipom prilagod il. Če bi želeli obrav­ navati tudi preklopne stike, bi se po komponentah in proizvod­ nih procesih ocenilo stroške analogno stikom tipa A in B. Toda osnovna ideja ostaja, torej ocenjevanje stroškov glede na nor­ mative proizvodnih procesov z n jihovim i m ateria ln im i stroški - na nivoju elementov in stikov, tem stroškom pa se prište je še prispevek transporta in montaže na nivoju celotne konstrukcije. i L IT E R A T U R A Beg, D., Projektiranje jeklenih konstrukcij po evropskem predstandardu ENV 1993-1 -1 , Fakulteta za gradbeništvo in geode­ z ijo , Univerza v L jubljan i, 1999. Jarmai, K., Farkas, J., Cost ca lcu lation and optim isation of welded steel structdres, Journal of Constructional Steel Rese­ arch, 50, 115 - 135, 1999. Krajnc, A., Optimalno projektiranje jeklenih okvirjev, Doktorska disertacija, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Univer­ za v L jub ljan i, 1998. Kravanja, S., Sočasno optim iran je topo log ije in parametrov konstrukcije, Doktorska d isertacija , Fakulteta za gradbeništvo, Univerza v Mariboru, 1996. Polajnar, A., Priročnik za načrtovanje in vodenje proizvodnje, Tehniška fakulteta, Univerza v Mariboru, 1991. J. PEROVIČ - MAROLT: Gradbeni proizvodi za enotni trg : pričakovanja in stvarnost POROČILA Z ZNANSTVENIH IN STROKOVNIH SREČANJ GRADBENI PROIZVODI ZA ENOTNI TRG: PRIČAKOVANJA CONSTRUCTION PRODUCTS FOR THE SINGLE MARKET: EXPECTATIONS AND REALITY UDK 006.8(4) : 338.45 : 69 Konferenca s tem naslovom je potekala 4. in 5. decembra 2001 v Bruslju. Trajala je dva dni in je imela štiri glavne teme: - d ire k t iv a o g radbe n ih p ro izvo d ih v očeh sode lu joč ih , - znak CE na podlagi tehničn ih sp e c i­ fik a c ij, - izvajanje in uve ljav ljan je direktive o gradbenih proizvodih v nacionalnih sis­ tem ih ter - pogled v prihodnost. D irektiva o gradbenih proizvodih je bila tretja direktiva tako imenovanega novega pristopa, nove poti držav članic Evropske un ije , ki so soglašale, da bodo s led ile poenotenju notranjega trga. Namesto podrobne tehnične harmonizacije je novi p ris top op rede lil jasen pravni okvir, ki tem e lji na bistvenih zahtevah, ki na kon­ cu zagotavlja jo visoko stopnjo varovanja skupnih interesov. Namen d irektive je zelo jasen: zagotoviti primeren pravni okvir za delovanje notranjega trga grad­ benih proizvodov, ne da bi se s tem zm anjšale obstoječe upravičene stopnje varnosti v državah članicah. Kot je dobro znano, se ta direktiva v nekaterih pom em ­ bnih pogledih razlikuje od drugih d irek­ tiv »novega pristopa«: najpom em bnejši je gotovo ta, da se bistvene zahteve, do­ ločene v d irektiv i, ne nanašajo na grad­ bene proizvode, tem več na gradbeni objekt, v katerega bodo ti proizvodi vgrajeni. V primeru direktive o gradbenih proizvodih zato proizvod ne more nepo­ sredno izpolnjevati bistvenih zahtev in je izpolnitev tehničnih spec ifikac ij (standar­ dov ali evropskih tehn ičn ih sog las ij) le pot do p ridob itve znaka CE, ki po trju je skladnost z zahtevami direktive. Vloga CEN in Evropske organizacije za tehnična soglasja (European Organization for Technical Approvals - EOTA) je po­ temtakem bistvena in razpo ložljivost standardov ali evropskih tehničnih sogla­ s ij je v tem prim eru pogoj za polno vpeljavo direktive. Prvi harm onizirani standard - EN 197-1 :2000, Cement - 1 . del: Sestava, zahteve in m erila skladnos­ ti, ki »pokriva« ve lik del trga pomembnih proizvodov, je bil potrjen v aprilu 2001, do konca leta 2001 jih je bilo že 50. Zasnova in obravnava prip rav ljen ih tem konference sta b ili zelo široki, sklepe raz­ prave, ki povzemajo dogajanje na tem področju, pa lahko združimo v tri poglav­ ja, kot sledi. JANJA PEROVIČ - MAROLT DOSEŽKI Dvanajst let od objave Direktive o grad­ benih proizvodih je b ilo potrebnih, da so vsi udeleženci procesa graditve iz držav članic izpopoln ili svoje razumevanje d i­ rektive. To je postavilo tem elje za razvoj enotnega trga za gradbeništvo. Trden pra­ vni okvir za sprejem direktive je sedaj tu. Precejšen paket harmoniziranih evropskih standardov (imenovanih tudi standardi za proizvode) in preskusnih metod je že p ri­ pravljen ali pa bo kmalu. Tudi pom em b­ no število prostovoljn ih evropskih stan­ dardov je že izdano. Malo verjetno je, da bi b ilo to storjeno brez gonilne sile direk­ tive o gradbenih proizvodih. Izdelane so tudi že številne sm ernice za evropska tehnična soglasja, na n jihovi podlagi se podelju je znak CE. Prav tako narašča štev ilo evropskih tehn ičn ih so­ g las ij (European Technical Approvals - ETA), za katere ni izdelanih sm ernic. Re­ alno se pričakuje, da bosta za nekatere proizvode kmalu potrebna le en preskus in en certifikat, ki bo priznan in veljaven v vseh državah članicah evropskega gos­ podarskega prostora. Evropski požarni preskus in k las ifikac ija Avtorica : Janja Perovic-Marolt, univ. dipl. inž. gnadb., koordinator projektov, SIST Slovenski inš titu t za standardizacijo, Šmartinska 140, 1000 Ljubljana, e-pošta: janja.perovic-marolt@sist.si J. PEROVIČ - MAROLT: Gradbeni proizvodi za enotni trg : pričakovanja in stvarnost proizvodov, ki bosta nadom estila ob­ s to ječe nacionalne sisteme, sta skoraj gotova. Evrokodi - evropski standardi za raču­ nanje kons trukcij - so na vo ljo v ob lik i predstandardov (ENV), predlogi za evro- kode kot standarde pa so že v pripravi. Države č lan ice p rilaga ja jo nacionalne predpise, da jih bodo lahko upoštevale. Številni laboratoriji, certifikacijski in kon­ tro ln i organi so b ili priglašeni pri Evrops­ ki kom is iji, da bi lahko izvajali postopke potrjevanja skladnosti. Začela se je tudi koord inacija njihove aktivnosti za zago­ tavljan je skladne uporabe direktive. Države član ice so začele pregledovati nacionalne predpise, da bi jih p rilagod i­ le proizvodom, označenim z znakom CE. Na internetu je na voljo že vrsta inform a­ c ij s tega področja. PROBLEMI Proizvajalci gradbenih proizvodov žal še vedno premalo poznajo direktivo o grad­ benih proizvodih in posledice znaka CE. Zamude pri izdajanju evropskih tehničnih specifikacij (tako standardov kot tudi teh­ ničnih so g la s ij) so odločno predolge. Pomanjkanje evropskih standardov prve generacije bo v b ližn ji prihodnosti zahte­ valo dokončanje baze druge generacije standardov. Vedeti je treba, da znak CE zagotavlja le mesto na trgu. Da pa bi se proizvod lahko uporabljal, zahtevajo tehnične specifika­ cije kot del sistema označevanja z znakom CE predvsem in fo rm acije za vgraditev ozirom a uporabo. Ta in fo rm a­ cija je potrebna za povezavo med ob­ našanjem proizvodov in predpisi za gra­ ditev objektov. Marsikateri veji industrije in nekaterim državam članicam se poleg znaka CE še vedno zdi potreben tudi pro­ stovoljn i znak kakovosti. Znak CE bo povzročil tekmo le na podla­ gi cene, kar bo po mnenju nekaterih lahko pripelja lo do znižanja kakovosti proizvo­ dov. Proizvodi, ki jih obsto ječi standar­ de za proizvode ali evropska tehnična soglasja ne obravnavajo, pa bodo im eli težave pri hitrem pridobivanju znaka CE, ki bo na ta način oviral uvajanje novosti. Mnogi standardi v splošnem ohranjajo ustaljene sestavne dele, vendar je treba zaradi hitrejšega uvajanja novosti priprav­ lja ti standarde na pod lag i obnašanja proizvodov. Pet držav članic še ni vzpostavilo obvez­ nega CE-označevanja, kar vodi k zmedi in deformacijam trga. Seveda je to bolj prav­ no vprašanje kot resničen problem , saj morajo biti domala vsi proizvodi označeni z znakom CE, kakor hitro je to mogoče. Posamezne države član ice opažajo, da označevanje z znakom CE ni skladno z naciona ln im i potrebami in skušajo najti poti za uvajanje dodatnih zahtev. Da bi dosegli dosledno vpeljavo d irekti­ ve, morajo priglašeni organi sodelovati v posvetovalni skupini in ustrezni sektorski skupini. Majhnim in srednje ve lik im podjetjem je verjetno mnogo težje izpo ln iti zahteve za znak CE kot ve lik im , zlasti ker si velika lahko privoščijo sodelovanje pri razvoju tehn ičn ih spec ifikac ij. To pa resnično vzbuja skrb, saj so majhna in srednja pod je tja poznana kot inovativnejša od velik ih . Evropa potrebuje tudi usklajene metode za računanje toplo tnega in akustičnega obnašanja stavb. Prav tako je treba v državah članicah zagotoviti dosleden tržni nadzor. NADALJNJE AKTIVNOSTI C ilj aktivnosti je ustvariti učinkovito in kakovostno gradbeno industrijo za prihod­ nje generacije. Vsi, ki sode lu je jo v tem procesu, morajo prepoznati in sprejeti odgovornost za svojo v logo pri tem. Nikakor ni koristno grajati drugih zaradi prepočasnega napredka. Industrija mora b iti manj zaščitniška, pri tem pa je treba upoštevati, da bo v prihodnosti zdrav in sposoben gradbeni sektor zagotovil najboljše možnosti na trgu. Pripravo evropskih tehničnih specifikacij je treba pospešiti. Čeprav je ta problem prisoten že vrsto let in je b ilo sprejetih že mnogo odločitev, pa so rezultati skrom ­ ni in niso izpo ln ili pričakovanj. Vsi vp le ­ teni: CEN, nacionalni organi za standar­ de, Evropska oganizacija za tehnična so­ g lasja in nacionalni organi za tehnična soglas ja morajo privzeti čvrsto po litiko menedžmenta in vzpostaviti nagrajevanje pri doseganju c ilje v ter sankcije pri za­ mudah. V iri Evropske kom isije za gradbeništvo se morajo povečati. Ne moremo pričakova­ ti, da bo sedanja majhna ekipa izpoln ila zahteve sektorja, ki v Evropski un iji ustvarja 9 % bruto družbenega proizvoda. Praktična implementacija Direktive o grad­ benih proizvodih, kot je znak CE, postaja realnost in ta bo tej ekipi sčasoma posta­ vila veliko zahtev, kar bo še otežilo njeno delo. Povečati je treba p rom ocijo na ravni držav, tako da bodo države članice ja m č i­ le, da se vsi, ki sodeluje jo v procesu gra­ ditve, zavedajo prihoda znaka CE in njegovih posledic. Zaskrbljenost v zvezi z m ajhnim i in sre­ dn jim i pod je tji je upravičena in Evropska kom is ija mora zagotoviti preverjanje učinka znaka CE na taka podjetja. Evrops­ ka kom is ija mora nujno priprav iti navo­ d ila o tem, kaj je in kaj ni dovoljeno pri znakih kakovosti (nacionaln ih ali evrop­ skih). K ljub začetnim težavam, ki so trajale več kot deset let, se priprava in izdaja stan­ dardov na tem zelo specifičnem in kom ­ pleksnem področju pospešujeta. Lahko upamo, da bo k že izdanim harm onizira- nim standardom letos dodanih še veliko novih, kar bo pripom oglo k poenotenju trga tudi na tem področju. • • S I S T SLOVENSKI INŠTITUT ZA STANDARDIZACIJO informacijska točka tel. 01/478 30 68 faks. 01/478 30 98 e-pošta info@sist.si Slovenski inštitut za standardizacijo Prodaja Šmartinska c. 140 1000 Ljubljana prodaja tel. 01/478 30 63 faks. 01/478 30 97 e-pošta prodaja@sist.si SIST CD-ROM: Slovenska standardizacija na področju gradbeništva SIST CD-ROM Slovenska standardizacija na področju gradbeništva obsega: o osnovne podatke o Slovenskem inštitutu za standardizacijo o pomembne podatke o delu slovenske nacionalne standardizacije na področju gradbeništva o kompletni spisek vseh veljavnih in razveljavljenih standardov na področju gradbeništva Spisek sestavljata pregled slovenskih standardov in pregled predlogov slovenskih standardov. Glavno poglavje v vsakem delu predstavlja seznam po področjih, ki omogoča izbiro dokumentov po vsebinskih področjih in podaja vse njihove podatke. Kazalo področij temelji na mednarodni klasifikaciji za standarde (International Classification for Standards, ICS) in usmerja na oba dela kataloga. Spisek je oblikovan v ADOBE ACROBAT .pdf formatu. NAROČILNICA Naročam S IST C D -R O M /G R A D B 2/2002 elektronska izdaja po ceni 4000 SIT __ izvodov Z naročilom tudi sprejemam določila o zaščiti avtorskih pravic, ki jih ima na SIST CD-ROM/GRADB Slovenski inštitut za standardizacijo. Dovoljena je uporaba po Zakonu o avtorski in sorodnih pravicah in v skladu z naslednjimi določili: a) CD-ROM/GRADB se sme naložiti in uporabljati na osebnih računalnikih in omrežjih, ki so izključno v lasti in pod nadzorom naročnika, uporaba pa ne zajema morebitnih povezanih organizacij. b) Naročnik nima pravice do nalaganja ali pošiljanja CD-ROM/GRADB vjavno dostopno omrežje, ga razmnoževati za prodajo in distribucijo, dajati pravice uporabe, dajati v najem ali v zakup. c) Naročnik CD-ROM/GRADB ne sme spreminjati, iz njega odstraniti oznak izdajatelja, lahko pa ga uporablja kot podporo za dokumentacijo, povezano z njegovim delom. Naročnik (pri organizacijah odgovorna oseba) Organizacija Naslov Davčna številka Datum Podpis (pri organizacijah tudi žig) PRIPRAVLJALNI SEMINARJI ZA STROKOVNI IZPIT V GRADBENIŠTVU, ARHITEKTURI IN KRAJINSKI ARHITEKTURI V LETU 2002 MESEC SEMINAR IZPITI GRADBENIKI ARHITEKTI KRAJINARJI Maj 13.-17. pisni: 18.5. ustni: 27. -30.5. Junij pisni: 1.6. ustni: 10. -14.6. September 23.-27. Oktober 21.-25. pisni: 26.10. November 18.-22. ustni:4. -7.11. pisni: 23.11. pisni: 9.11. ustni: 18. -21.11. December 16.-20. ustni: 2 - 5.12. A. PRIPRAVLJALNE SEMINARJE organizira Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Karlovška 3, 1000 Ljubljana (telefon/fax: 01 /422-46-22), E-mail: gradb.zveza@siol.net Seminar za GRADBENIKE poteka 5 dni (46 ur) in pripravlja kandidate za splošni in posebni del strokovnega izpita, Cena seminarja znaša 90.000,00 SIT z DDV. Seminar za ARHITEKTE IN KRAJINSKE ARHITEKTE poteka (prve) 3 dni in jih pripravlja za splošni del strokovnega izpita. Cena seminarja je 45.600,00 SIT z DDV. K seminarju vabimo tudi kandidate, ki so že opravili strokovni izpit po določeni stopnji izobrazbe, pa so si pridobili višjo in morajo opravljati dopolnilni strokovni izpit. Ponujamo jim predavanje iz področja "Investicijski procesi in vodenje projektov”. Cena predavanja in literature je 12.600,00 SIT z DDV. Seminar ni obvezen! Izvedba seminarja je odvisna od števila prijav (najmanj 20 kandidatov). Udeleženca prijavi k seminarju plačnik (podjetje, družba, ustanova, sam udeleženec ...). Prijavo v obliki dopisa je potrebno poslati organizatorju najkasneje 20 dni pred pričetkom določenega seminarja. Prijava mora vsebovati: priimek, ime, poklic (zadnja pridobljena izobrazba), in naslov prijavljenega kandidata ter naslov in davčno številko plačnika. Samoplačnik mora k prijavi priložiti kopijo dokazila o plačilu. Poslovni račun ZDGITS je 02017-0015398955; davčna številka 79748767. B. STROKOVNI IZPITI potekajo pri Inženirski zbornici Slovenije (IZS), Dunajska 104, 1000 Ljubljana. Informacije je mogoče dobiti pri Ge. Terezi Rebernik od 10.00 do 12.00 ure, po telefonu 01 / 568-52-76.