GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE Poštnina plačana pri pošti 1102 Ljubljana Gradbeni vestnik • GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE in MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE UDK-UDC 05:625; ISSN 0017-2774 Ljubljana, avgust 2005, letnik 54, str. 177-208 Izdajatelj: Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Karlovška 3,1000 Ljubljana, telefon/faks 01 422 4622 v sodelovanju z Matično sekcijo gradbenih inženirjev Inženirske zbornice Slovenije (MSG IZS), ob podpori Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani In Zavoda za gradbeništvo Slovenije Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkov • Uredništvo sprejema v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pomembne in zanimive za gradbeno stroko. • Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. • Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. Izdajateljski svet: ZDGITS: mog. Andrej Kerin izr. prof. dr. Matjaž Mikoš Jakob Presečnik MSG IZS: Gorazd Humar mag. Črtomir Remec doc. dr. Branko Zadnik FGG Ljubljana: doc. dr. Marijan Žura FG Maribor: Milan Kuhta ZAG: prof. dr. Miha Tomaževič Glavni in odgovorni urednik: prof. dr. Janez Duhovnik • Besedilo mora biti izpisano z znaki velikosti 12 pik z dvojnim presledkom med vrsticami. • Prispevki morajo imeti naslov, imena in priimke avtorjev ter besedilo prispevka. • Besedilo člankov mora obvezno imeti: naslov članka v slovenščini(velike črke); naslov članka v angleščini (velike črke); oznako ali je članek strokoven ali znanstven; nazive, imena in priimke avtorjev ter njihove naslove; naslov POVZETEK in povzetek v slovenščini; naslov SUMMARY, 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 bese­ dilo sklepa; naslov ZAHVALA in besedilo zahvale (neobvezno); naslov LITERATURA in seznam lite­ rature; naslov DODATEK in besedilo dodatka (neobvezno). Če je dodatkov več, so dodatki ozna­ čeni še z A, B, C, itn. Sodelavec pri MSG IZS: Jan Kristjan Juteršek Lektorica: Alenka Raič Blažič Lektorica angleških povzetkov: Darja Okorn • Poglavja in razdelki so lahko oštevilčeni. • Slike, preglednice in fotografije morajo biti omenjene v besedilu prispevka, oštevilčene in oprem­ ljene s podnapisi, ki pojasnjujejo njihovo vsebino. Vse slike in fotografije v elektronski obliki (slike v običajnih vektorskih grafičnih formatih, fotografije v formatih ,tif ali jpg visoke ločljivosti) morajo biti v posebnih datotekah, običajne fotografije pa priložene. • Enačbe morajo biti na desnem robu označene z zaporedno številko v okroglem oklepaju. Tajnica: Anka Holobar Oblikovalska zasnova: Mateja Goršič Tehnično urejanje, prelom in tisk: Kočevski tisk Naklada: 3000 izvodov Podatki o objavah v reviji so navedeni v bibliografskih bazah COBISS in ICONDA (The Int. Construction Database) ter na hltp://www.zveza-daits.si. Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 5500 SIT' za študente in upokojence 2200 SIT za družbe, ustanove in samostojne podjetnike 40.687,50 SIT za en izvod revije; za naročnike iz tujine 80 EUR. VcenijevštetDDV. • Kot decimalno ločilo je treba uporabiti vejico. • 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 označe­ na še z oznakami a, b, c, itn. • V poglavju LITERATURA so uporabljena in citirana dela opisana z naslednjimi podatki: priimek, ime prvega avtorja (lahko okrajšano), priimki in imena drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. • Način objave je opisan s podatki: kniiae: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; zborniki: naziv sestanka, organizator, kraj in datum sestanka, strani od do; raziskovalna poročila: vrsta poročila, naročnik, oznaka pogodbe: za druae vrste virov: kratek opis, npr. v zaseb­ nem pogovoru. • 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. Pri­ spevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS WORD in v 8. točki določenih grafičnih formatih. Poslovni račun ZDGITS pri NLB Ljubljana: 02017-0015398955 Uredništvo Vsebina • Contents Članki» Papers stran 1 7 8 prof. dr. Tomaž Tollazzi, univ. dipl. inž. grad., doc. dr. Tomaž Maher, univ. dipl. inž. grad., mag. Marko Renčelj, univ. dipl. inž. grad., Zvonko Zavašnik, univ. dipl. inž. prom. ANALIZA ZNAČILNOSTI KROŽNIH KRIŽIŠČ NA DRŽAVNEM CESTNEM OMREŽJU PERFORMANCE ANALYSES OF ROUNDABOUTS AT STATE ROAD NETWORK stran 1 8 4 doc. dr. Živa Kristl, univ. dipl. inž. arh., Luka Zabret, univ. dipl. inž. grad., prof. dr. Aleš Krainer, univ. dipl. inž. arh. KRAŠKI ZAZIDALNI VZORCI KOT FUNKCIJA OGREVANJA IN HLAJENJA STAVB KARSIC URBAN PATTERNS AS A FUNCTION OF HEATING AND COOLING OF BUILDINGS stran 1 9 0 asist. dr. Tomo Cerovšek, univ. dipl. inž. grad. INFORMACIJSKI MODELI ZGRADB IN STANDARDIZACIJA RAZVOJ IN UPORABA ISO STEP, CIS2 IN IFC BUILDING INFORMATION MODELS AND STANDARDIZATION DEVELOPMENT AND APPLICATIONS OF ISO STEP, CIS2, AND IFC Seminarji PRIPRAVLJALNI SEMINARJI IN IZPITNI ROKI ZA STROKOVNE IZPITE ZA GRADBENO STROKO V LETU 2 0 0 5 Koledar prireditev J. K. Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Slika na naslovnici: Krožno križišče v Velenju, foto Tomaž Tolazzi ANALIZA ZNAČILNOSTI KROŽNIH KRIŽIŠČ NA DRŽAVNEM CESTNEM OMREŽJU PERFORMANCE ANALYSES OF ROUNDABOUTS AT STATE ROAD NETWORK prof. dr. Tomaž Tollazzi, univ. dipl. inž. grad. Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Center za prometno tehniko in varnost v prometu, Smetanova 17,2000 Maribor doc. dr. Tomaž Maher, univ. dipl. inž. grad. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Prometno tehnični inštitut, Jamova 2 ,1000 Ljubljana mag. Marko Renčelj, univ. dipl. inž. grad. Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Center za prometno tehniko in varnost v prometu, Smetanovo 17,2000 Maribor Zvonko Zavašnik, univ. dipl. inž. prom. Ministrstvo za notranje zadeve, Štefanova 2,1000 Ljubljana Znanstveni članek UDK 656.1.05:625.739 Povzetek | S pričetkom »novega vala« krožnih križišč v Slovenji (v Ljubljani (Žale, Prule, Tomačevo), Mariboru (Pesnica), Kopru (pred stavbo Špedicije), Velenju, Gorici...) v začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja in začetni navdušenosti so se začela postavljati tudi prva vprašanja o upravičenosti njihove izvedbe, o dejanski učinkovito­ sti krožnih križišč v našem okolju in resnični ravni prometne varnosti, ki jo le-ta nudijo. Upravičenost takšne previdnosti na začetku procesa uvedbe krožnih križišč je bila razumljiva, saj so bila v tistem času, kljub posameznim primerom, novost v našem prostoru in nihče ni mogel zagotoviti, da se bodo tudi pri nas uveljavila tako kot so se v drugih državah. Do meseca decembra 2003 je bilo v Sloveniji zgrajenih 34 krožnih križišč na državnem in 48 krožnih križišč na občinskem in zasebnem (trgovski centri) omrežju. Krožna križišča na državnem cestnem omrežju so bila zgrajena v ali v bližini 28 mest po vsej Sloveniji. So različno velika, od največjih - premera 220 m (priključek na avtocesto), velikih - premera okoli 60 m, srednje velikih - premera okoli 40 m, do majhnih - premera do 30 m. V preteklosti sta bili že izvedeni dve raziskavi učinkovi­ tosti delovanja krožnih križišč v RS, vendar sta bili omejeni le na področje prometne varnosti, ne pa tudi na njihovo pretočnost, oblikovanje, ustreznost lokacije .... Zato je Direkcija RS za ceste razpisala raziskovalno nalogo razvojnega tipa, katere osnovni namen je bil ugotoviti, kakšen in kolikšen je dejanski učinek uvedbe krožnih križišč na državnih cestah v Republiki Sloveniji in kakšen je dosežek njihove uvedbe v našem prostoru predvsem s stališča pretočnosti in prometne varnosti ter podati usmeritve za prihodnost. Izvedba naloge je bila zaupana cestnim in prometnim strokovnjakom obeh slovenskih gradbenih fakultet, ki so od samega začetka aktivno vodili proces uvajanja krožnih križišč v RS. Obstoječe stanje je obdelano sistemsko in metodološko s stališča petih glavnih kriterijev - kazalnikov učinkovitosti delovanja krožnih križišč. Za potrebe metodologije so uvedeni tudi nekateri novi kazalniki, ki do sedaj še niso bili uporab­ ljani, podajajo pa realnejši vpogled v učinek delovanja krožnih križišč. Prispevek po­ daja kratko predstavitev navedene raziskave. Summary I With the beginning of the »new vave« of roundabouts in Slovenia (in Ljubljana (Žale, Prule, Tomačevo), in Maribor (Pesnica), in Koper (in front of the Špedicija building), in Velenje, in Gorica, etc.), in the early nineties of the last century and the initial enthusiasm, the first questions on the legitimacy of their implementing, the actual efficiency of these intersections in our environment, and the actual level of traffic safety that they offer started to arise. The legitimacy of this cautiousness at the beginning of implementation is understanding, because roundabouts were after all a novelty in our premises and no one could assure that they would be enforced here, in the same way as they had been in others countries. By December 2003,34 roundabouts in national and 48 roundabouts in municipal and private (shopping centers) network have been built in Slovenia. The roundabouts on the national road network are placed in or near 28 cities and are located all over Slovenia. They are of different sizes, from the largest - with 220 meters in diameter (highwayjunctions), large ones - with around 60 meters in dia­ meter, medium large ones - with around 40 meters in diameter, up to the small ones - with 30 meters in diameter. In the past, two researches on the efficiency of roundabouts in Slovenia were carried out, but they were limited on the area of traffic safety only. This is why the Slovenian Direction for Roads called a research assignment of a developmental type. Its main purpose was to find out what and how great is the actual effect of imple­ mentation of roundabout intersections on national roads in Slovenia, and what is the achievement of their implementation into our environment, regarding particulary the traf­ fic flow and the traffic safety, and to give the basic orientation for future. The road and traffic experts from both Slovenian civil engineering faculties, who have actively lead the process of roundabouts initiation in Republic of Slovenia from the very beginning, per­ form the project. The existing state was treated systematically and methodologically, con­ sidering five global criteria - the state indicators. For the methodology purposes some new indicators were implemented, never used before, but they gave a more real insight into the effect of the roundabout intersection's activity. The paper gives a short presenta­ tion of the stated project. 1 • UVOD Do meseca decembra 2003 je bilo v Sloveniji zgrajenih 34 krožnih križišč na državnem (slika 1) in 48 krožnih križišč na občinskem in zasebnem (trgovski centri) cestnem omrežju. Zgrajena so bila v ali v bližini 28 naselij po vsej Sloveniji. So različno velika, od največjih - premera 220 m (priključek na avtocesto), velikih - premera okoli 60 m, srednje velikih - premera okoli 40 m, do majhnih - premera do 30 m. V preteklosti sta že bili izvedeni dve raziskavi delovanja krožnih križišč, vendar sta bili ome­ jeni le na analizo prometne varnosti v nekate­ rih do takrat izvedenih krožnih križiščih. Leta 1999 in 2001 je bila na slovenskih policijskih upravah izvedena analiza prometnih nesreč in ugotovljeni so bili vzroki ter posledice teh prometnih nesreč. Ena izmed ugotovitev je bila, da seje na lokacijah, kjer so bila "klasič­ na" križišča rekonstruirana v krožna, v posa­ meznih primerih število prometnih nesreč zmanjšalo celo za 50 %, število poškodo­ vanih se je zmanjšalo kar za 75 %, občutno NA CESTNEM OMREŽJU AC - obstoječe AC - planirano državno cestno omrežje železnica enopasovno krožno križišče večpasovno krožno križišče Slika 1 • Krožna križišča na državnem cestnem omrežju manjše pa so bile tudi posledice teh nesreč (Tollazzi, 1997). Vendar sta prej omenjeni raziskavi obravna­ vali slovenska krožna križišča le s stališča prometne varnosti, ostali kriteriji (uporabljeni projektno-tehnični elementi, pretočnost, pri­ mernost lokacije ...) pa niso bili predmet obravnave. To pomeni, da krožna križišča v RS do sedaj še nikoli niso bila predmet celo­ vite, sistemsko in multidisciplinarno zastav­ ljene raziskave, ki bi podala realno oceno učinkovitosti njihovega delovanja. Zato je Direkcija RS za ceste (DRSC) raz­ pisala raziskovalno nalogo razvojnega tipa, katere osnovni namen je bil ugotoviti, kakšen in kolikšen je dejanski učinek uvedbe krožnih križišč na državnih cestah v Republiki Sloveniji in kakšen je dosežek njihove uvedbe v našem prostoru pred­ vsem s stališča pretočnosti in prometne varnosti. 2 • PRISTOP K OBRAVNAVI Zaradi potrebe po celoviti in sistemski obrav­ navi problematike delovanja krožnih križišč na državnem cestnem omrežju v RS je bil uporab­ ljen metodološki pristop, ki temelji na delno modificirani metodologiji, ki se v tujini (Brown, 1995) običajno uporablja pri analizi učinkovi­ tosti uvedb posameznih novosti (slika 2). Na podlagi v prvi fazi definiranega realnega stanja (definicija predmeta obravnave, identi­ fikacija, inventarizacija) je bila v drugi fazi izve­ dena terenska raziskava, v sklopu katere je bila izvedena preveritev pravilnosti podatkovne baze cestnih odsekov po šifrantu in bazi DRSC z realnim stanjem. Med drugim so bili izvedeni inventarizacija vseh krožnih križišč (z navedbo in opisom glavnih lastnosti krožnih križišč, kijih je možno ugotoviti na terenu samem (brez pro­ jektne dokumentacije), opazovanje situacij "skoraj nesreča" in fotodokumentacija. Zaradi časovnih omejitev naloge je bilo pred­ met detajlne obravnave le dvanajst krožnih križišč, ki predstavljajo posamezne skupine krožnih križišč. V nadaljevanju je bila izvedena preveritev uporabljenih projektno - tehničnih elementov krožnih križišč, preverjeno je bilo "projektirano - izvedeno" in "projektirano - predpisano" stanje, tj. usklajenost posameznega projekt­ nega elementa s predpisano vrednostjo (v teh­ nični specifikaciji) in usklajenost predvidenega elementa z dejansko izvedenim. V naslednji fazi je bila analizirana prepustna sposobnost krožnih križišč in izvedena primerjava predvidenega in realnega stanja. V tej fazi sta bili vpeljani dve novosti (Maher, 2000), ki sta se iz­ kazali za zelo učinkoviti. Gre za redukcijo števila števcev pri štetju prometa v krožnih križiščih, ki bo predstavljena v posebnem prispevku. Prometnovarnostnemu stanju v krožnih križiščih je bilo posvečeno največ pozornosti. Analizirani so bili podatki o prometnih nesrečah (ločeno za vsako krožno križišče posebej ter ločeno za skupino križišč enake velikosti), po angleški metodologiji je bilo izvedeno opazovanje situacij "skoraj nesreča" ("almost an accident") in anketiranje uporabnikov krožnih križišč. V drugem delu prometnovarnostne analize je bila izvedena še presoja prometne varnosti po drugih, relativnih kazalnikih. Uvedba relativnih kazalnikov pri določanju ravni prometne var­ nosti križišč je novost, ki jo bo naročnik raziskave verjetno sprejel za standard pri presoji upravičenosti izvedbe/rekonstrukcije nivojskih križišč v prihodnosti. Zadnja faza naloge (Tollazzi, 2004a) je predstav­ ljala poglavitno fazo, zaradi katere je naročnik nalogo sploh naročil. Ugotovljeno in strokovno utemeljeno je bilo, kje smo v preteklosti morebiti delali napake, kje smo bili premalo strokovno usposobljeni ali dosledni, kaj se nam zaradi tega dogaja v realnih razmerah in kaj bo potrebno spremeniti pri snovanju novih krožnih križišč. PREDLOG SPREMEMB Slika 2 • Uporabljena metodologija 3 • REZULTATI PROMETNOVARNOSTNE ANALIZE 3.1 Rezultati analize podatkov o prometnih nesrečah Eden od načinov ocenjevanja prometno- varnostnih razmer v krožnih križiščih je s pomočjo primerjave števila prometnih nesreč glede na območje in obdobje prometne ne­ sreče. V takem primeru je kazalnik prometno- varnostnih razmer skupno število prometnih nesreč za obravnavano območje, ki so se zgodile v različnih pogojih. Ugotovljeno je bilo, da se je v velikih dvopa- sovnih oziroma tripasovnih krožnih križiščih zgodilo največ prometnih nesreč (246), v srednje velikih dvopasovnih krožnih križiščih 83 prometnih nesreč, v srednje velikih eno- pasovnih krožnih križiščih 80 prometnih ne­ sreč, v malih enopasovnih krožnih križiščih pa najmanj prometnih nesreč (46) (Tollazzi, 2004b). 3.2 Rezultati analize po dodatnih kriterijih Prometne nesreče in njihove posledice so samo eden od kazalnikov ravni prometne varnosti krožnega križišča, navadno nerealen in zavaja­ joč. Zato so v analizi uporabljeni tudi drugi - re­ lativni - kazalniki ravni prometne varnosti, ki izhajajo iz uporabljenih projektno-tehničnih ele­ mentov (število voznih pasov v krožnem križišču, število pasov na uvozu, jakost promet­ nega toka, število krakov krožnega križišča...). V ta namen so uvedeni koeficienti prometne varnosti, ki so bili določeni na podlagi projekt­ no-tehničnih, prometno-tehničnih in drugih elementov, kar je samostojen prispevek in novost pri izvedbi takih analiz. Izdelovalci na­ loge nismo zasledili, da bi se do sedaj upo­ rabljal tak način določanja ravni prometne varnosti krožnih križišč. Koeficient prometne varnosti je kazalec ravni prometne varnosti glede na izbrani kriterij. Izbrani kriterij je lahko projektno-tehnični element (npr. število uvozov, število krakov, število pasov v krožnem vozišču ...) ali pa oprema križišča (npr. semaforizacija). Koeficient prometne varnosti je primerjalni argument za primerjavo skupnih ali navi­ dezno skupnih lastnosti različnih tipov nivoj­ skih križišč. Njegov pomen je prav v primerjavi navidezno skupnih lastnosti, saj je le na ta način možna primerjava. Če gre za medsebojno primerjavo dveh ena­ kih tipov nivojskih križišč (npr. dve klasični štirikraki nivojski križišči z različno prometno obremenitvijo), se uporabijo koeficienti, ki vse­ bujejo skupne lastnosti. Če gre za primerjavo dveh različnih tipov nivojskih križišč (npr. klasičnega štirikrakega križišča in štirikrakega krožnega križišča), pa je potrebno uporabiti navidezno skupne lastnosti. V tem primeru se uporabljajo koeficienti s skupnim imenoval­ cem, ki je lahko PLDP, število krakov križišča, število pasov na uvozu... V nadaljevanju navajamo koeficiente pro­ metne varnosti, ki so bili uporabljeni v nalogi: K, = K , š t .P N 1 P L D P 365 š t .P N 1 1 K, Ka P L D P š t.k ra k o v 365 š t .P N 1 1 P L D P š t .P P 365 š t .P N 1 1 " P L D P št.U P P 365 št. m rtv ih š t .P N š t. m rtv ih š t .N S r š t .P (H T P + L T P ) Vv 7 — š t .P N K, _ p o s le d ic e P N {m rtv i + H T P + L T P + B P ) š t .P N _ š t.P (H T P + L T P ) 1 5 “ P L D P 365 p o s le d ic e P N {m rtvi + H T P + L T P + B P ) 1 * 10 “ * . . = * „ = š t .P N 365 š t .P N š t .N S p o s le d ic e P N {m rtvi + H T P + L T P + B P ) š t .N S ( 1) kjer je: št. PN - število prometnih nesreč št. PP - število prometnih pasov št. UPP - število uvoznih prometnih pasov št. NS - število nevarnih situacij št. P - število poškodovanih HTP - hudo telesno poškodovani LTP - lahko telesno poškodovani BP - brez poškodb Določanje vrednosti koeficientov se izvede na podlagi stanja v obstoječih križiščih z enakimi lastnostmi. Vrednosti koeficientov se uporabi­ jo v funkciji: S P V ^ K , (2) kjer je: SPV - stopnja prometne varnosti Ki - vrednost i-tega koeficienta Vsota vseh koeficientov določenega križišča nam poda stopnjo prometne varnosti (SPV) tega križišča. V nalogi so uporabljeni koeficienti, ki izhaja­ jo iz projektno-tehničnih elementov, promet­ no-tehničnih elementov, jakosti prometnega toka in prometnih nesreč v obstoječih enakih križiščih. V nalogi je uporabljeno dvanajst koeficientov, v pričujočem prispevku pa za­ radi omejenega prostora prikazujemo le rezultate primerjave po enem od njih, po šte­ vilu prometnih nesreč na 10.000.000 vozil (slika 3). S pomočjo vrednotenja ravni prometne, varnosti s koeficienti prometne varnosti in njihovim seštevanjem (vsota vrednosti koefi- Slika 4 • Vsota koeficientov prometne varnosti analiziranih krožnih križišč cientov) je bilo ugotovljeno, da so v povprečju majhna enopasovna krožna križišča promet­ no najbolj varna. Nekoliko manj prometno var­ na so srednje velika dvopasovna krožna križišča, še nekoliko manj pa srednje velika enopasovna krožna križišča. Najmanj pro­ metno varna so velika dvopasovna oziroma tripasovna krožna križišča (slika 4). 3.3 Rezultati opazovanja situacij "skoraj nesreča" Ob opazovanju situacij "skoraj nesreča" sta bili ugotovljeni dve pomembni značilnosti: - razmerje "vozilo-pešec": vozniki na uvozu v krožno križišče vso pozornost posvečajo pri­ hajajočim vozilom v krožnem vozišču in pogosto spregledajo pešca na prehodu za pešce (še posebej, če pešec vozniku pri­ haja z desne), - razmerje "vozilo-vozilo": v Sloveniji izvajamo premajhna dvopasovna krožna križišča. Vozniki zato večinoma ne uporabljajo notra­ njega voznega pasu, saj jim je ob zapušča­ nju krožnega križišča otežen prehod na zunanji krožni vozni pas. Pri menjavi pasu v dvopasovnem krožnem vozišču (še posebej navzven) pogostokrat nastanejo nevarne situacije (nepričakovana zaviranja, izsiljeva­ nja prednosti, nepričakovani zastoji). 3.4 Rezultati analize anketiranja končnih uporabnikov »Razumevanje« krožnega križišča uporabni­ kov izredno vpliva na raven prometne varno­ sti. Prometno varnost v cestnem prometu lahko poenostavljeno opredelimo s pomočjo odziva udeležencev v prometu na inženirske rešitve, kako torej udeleženci v prometu razumejo in upoštevajo rešitve inženirjev. V sklopu analize prometne varnosti je bilo zato izvedeno tudi anketiranje udeležencev v prometu v nekaterih krožnih križiščih. Povzetek mnenja motoriziranih udeležencev, ki uporabljajo krožna križišča, je: - veliko anketiranih voznikov je menilo, da v avtošolah ni bilo dovolj poudarka na vožnji v krožnih križiščih, -š tev ilo voznikov, ki so se pri vožnji v krožnem križišču znašli v neprijetni situaciji, je v velikih dvopasovnih oziroma tripasovnih krožnih križiščih kar dvakrat večje od števila voznikov, ki vozijo skozi srednje velika dvo­ pasovna krožna križišča ter skozi majhna enopasovna krožna križišča, - po mnenju anketiranih voznikov so majh­ na enopasovna krožna križišča najbolj prometno varna, medtem ko so srednje velika dvopasovna krožna križišča neko­ liko manj ter velika dvopasovna oziroma tripasovna krožna križišča najmanj pro­ metno varna. Analiza rezultatov ankete pešcev in kolesarjev je pokazala, daje število pešcev in kolesarjev, ki so se že znašli v nevarni situaciji in se ne počutijo dovolj prometno varne v velikih in srednje velikih dvopasovnih krožnih križiščih, dosti večje od tistih, ki so se v taki situaciji znašli v majhnih in srednje velikih enopasov- nih krožnih križiščih. 4 • UGOTOVITVE ANALIZE PREPUSTNOSTI V okviru raziskovalne naloge je bila posebej obdelana tudi problematika prepustnosti ozi­ roma zmogljivosti obstoječih krožnih križišč. Ta problematika bo predmet obravnave posebnega prispevka, zato na tem mestu navajamo le kratek povzetek. Za analizo pre­ pustnosti slovenskih krožnih križišč je bilo zaradi objektivnosti uporabljeno več različnih metod (angleška, avstralska, nemška linear­ na in nemška s sprejemljivim razmakom). Skupna ugotovitev za analizirana krožna križišča je, da le-ta v Sloveniji uspešno servi­ sirajo obstoječe prometne zahteve. Izjema je le eno krožno križišče, pri katerem so zmog­ ljivosti uvozov močno presežene že danes. Večina krožnih križišč bo sposobna servisirati tudi bodoče prometne zahteve. Pri nekaterih analiziranih krožnih križiščih bo v prihodnosti prišlo do prekoračitve kapacitet uvozov, ven­ dar bo v posameznih primerih zmogljivost uvozov mogoče povečati z minimalnimi ukrepi (ustrezno preoblikovanje uvozov). 5 • PREDLOG SPREMEMB V zaključnem delu naloge je bil podan pred­ log sprememb za fazo izbire tipa križišča (opredelitve za krožno križišče ali ne), fazo izdelave projektne dokumentacije, fazo iz­ vedbe in fazo vzdrževanja. Kratke povzetke predlogov sprememb pri projektiranju poda­ jamo v nadaljevanju. Ugotovljeno je bilo, da smo se v preteklosti posluževali nekoliko premajhnih radijev uvoznih krivin, kar pa je povzročalo dvoje: bolj­ šo raven prometne varnosti nemotoriziranih udeležencev v prometu in slabše "polnjenje” krožnih križišč. Dejstvo je, da v zadnjih petih letih v nobenem od analiziranih krožnih križišč ni prišlo do prometne nesreče, v kateri bi pešec utrpel smrtne poškodbe, kar gre pri­ pisati (tudi) majhnim polmerom krivin na uvozih, ki so omogočali le majhne hitrosti na uvozih. Po drugi strani pa (pre)majhni radiji 182 Gradbeni vestnik • letnik 54 • avgust 2005 onemogočajo optimalno polnjenje krožnega križišča, povzročajo pa tudi nepričakovane prehode na notranji vozni pas v krožnem vozišču (zdrs). V Sloveniji še nimamo natančnega kriterija za upravičenost izvedbe podhodov za pešce in kolesarje v krožnih križiščih, kar povzroča neenotnost in »lokalno« tolmačenje nekaterih določil. Dejstvo je, da smo pri dimenzioniranju prvih krožnih križišč nekoliko precenili prepustno sposobnost le-teh. Zato bomo imeli v prihod­ nje pri nekaterih določene težave zaradi pre­ koračitve kapacitet uvozov. Ta problem bo možno rešiti z določenimi minimalnimi korek­ turnimi ukrepi. Vsa krožna križišča, ki so bila izvedena po izdaji slovenske tehnične speci­ fikacije za krožna križišča, teh problemov ne bodo deležna. Širini voznega pasu pred uvozom, širini uvoza in dolžini razširitve na uvozu v krožno križišče projektanti posvečajo premalo po­ zornosti. Pri nekaterih krožnih križiščih so uvozi preozki (zmanjšanje prepustnosti, težko manevriranje), razširitve pa minimalne ali pa jih sploh ni. Prej navedenemu bo pri revizijah projektne dokumentacije treba posvetiti več pozornosti. Premer krožnega križišča ima, v nasprotju s splošnim mnenjem, majhen vpliv na pre­ pustnost uvozov. Premer je deloma odvisen od lokacije krožnega križišča (prostorski kriterij) in mora zagotavljati ustrezno obliko­ vanje uvozov. Neizpodbitno dejstvo je, da v Sloveniji izvajamo premajhna dvopasovna krožna križišča. Voz­ niki zato večinoma ne uporabljajo notranjega voznega pasu, saj jim je otežen prehod na zunanji krožni vozni pas. Zaradi neuporabe notranjega krožnega voznega pasu dvopa- sovno krožno križišče ne more delovati s polno močjo oz. do prekoračitev kapacitete prihaja dosti prej, kot je načrtovano. V primeru dveh pasov v krožnem vozišču je zaradi praktične izkoriščenosti teoretično predvidene kapacitete pasov zato zelo priporočljivo uporabljati pre­ mer sredinskega otoka, kije večji od 30 m (kar zagotavlja potrebne dolžine za menjavo voznih pasov v krožnem vozišču med uvozi in izvozi). To velja tudi v primeru, če sta na uvozu v krožno križišče po dva uvozna pasova. 6 «SKLEP Z zaključkom obravnavane raziskave je Slo­ venija dobila realno sliko o tem, kakšen in kolikšen je dejanski učinek uvedbe krožnih križišč na državnih cestah in kakšen je dosežek njihove uvedbe v našem prostoru predvsem s stališča pretočnosti, prometne varnosti in sprejemljivosti s strani ude­ ležencev v prometu. Obravnavana raziskava pomeni bistven pri­ spevek procesu uvedbe krožnih križišč v našem prostoru za preteklo obdobje, še bolj pa za prihodnost. S tem se je tudi Slovenija priključila državam, ki imajo izvedene raziskave stega področja in ki so seznanjene s pomanjkljivostmi in ne­ dorečenostmi na začetku uvedbe krožnih križišč, z dejanskim stanjem danes in s tem, kaj lahko na področju krožnih križišč pričaku­ jemo v prihodnosti. 7 • LITERATURA Brown, M., The Design of Roundabouts, Transport Research Laboratory, HMSO, str. 136-174,1995. Maher, I , Kapaciteta krožnih križišč v Sloveniji, 5. slovenski kongres o cestah in prometu, Družba za raziskave v cestni in prometni stroki Slovenije, Ljubljana, Bled, 25.-27. oktobra 2000, str. 234-241,2000. Tollazzi, T„ Zajc, L., Prometna varnost v slovenskih krožnih križiščih, Prometna varnost, prometna signalizacija in oprema cest, zbornik 2. bienal­ nega strokovnega simpozija, Družba za raziskave v cestni in prometni stroki Slovenije, Ljubljana, Ajdovščina, 2. oktobra 1997, str. 33-40,1997. Tollazzi, I , Maher, I , Renčelj, M., Habjanič, S., Lakovič, S., Zajc, L., Smolej B„ Raziskava uvajanja učinkovitosti izboljšav na nivojskih križiščih cest (učinek izvedbe krožnih križišč v Republiki Sloveniji), razvojno raziskovalni projekt, končno poročilo (naročnik Republika Slovenija, Ministrstvo za promet, Direkcija RS za ceste), Fakulteta za gradbeništvo, Center za prometno tehniko in varnost v prometu, Maribor, 2004a. Tollazzi, T„ Maher, I , Zajc, L, Ocjena učinkovitosti djelovanja kružnih raskrižja na državnoj cestovnoj mreži, Suvremeni promet, Hrvatsko znan­ stveno društvo za promet, I. 24, št. 3 /4 , str. 2 8 4 -2 8 8 ,2004b. KRAŠKI ZAZIDALNI VZORCI KOT FUNKCIJA OGREVANJA IN HLAJENJA STAVB KARST URBAN PATTERNS AS A FUNCTION OF HEATING AND COOLING OF BUILDINGS y doc. dr. Živa Kristl, univ. dipl. inž. arh., znanstveni članek Luka Zabret, univ. dipl. inž. grad., u d k "728.6 "Kras":699.86:68i.3.06 prof. dr. Aleš Krainer, univ. dipl. inž. arh. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Jamova cesta 2 ,1000 Ljubljana, Slovenjia zkristl@fgg.uni-lj.si Povzetek | V grajenem okolju je dostop do sonca pomemben zaradi kakovosti bi­ valnega okolja in zaradi energijskih vplivov na stavbo. Dokaze za to trditev najdemo v številnih zgodovinskih zgledih in v avtohtoni gradnji. V Sloveniji najdemo vzorčne primere take arhitekture na Krasu. V članku smo preučili kraški naselji Kobjeglava in Štanjel. Študi­ rali smo dispozicije stavb glede na ogrevanje in hlajenje. Za oceno osončenja smo upo­ rabili metodo sončnega ovoja (sončne piramide). Izrise smo izvedli z novim računalni­ škim orodjem, ki smo ga razvili na Katedri za stavbe in konstrukcijske elemente Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani (UL FGG KSKE). Med raziskavo smo ugotovili, da je v obravnavanih primerih pomemben oblikovalski dejavnik naselij veter, ki vpliva na izvorno izbiro lokacije in urbanistično zasnovo prostora. Za zajem zimskega sonca je upoštevan 15° sončni vpadni kot, če to dopuščajo topografija, prostorska in socialna oganizacija. Poleti stavbne dispozicije nudijo le delno medsebojno senčenje. Dodatno so za senčenje uporabljene pergole. Zaščita pred pregrevanjem je zagotovljena tudi s sestavo stavbnega ovoja in predvsem z naravnim zračenjem. Summary | In built environment assured access to sun is important because of the quality of life and because of the energy benefits. We can find a great number of historical precedents respecting this issue. In Slovenia, traditional settlements of the Karst are a model example. In this paper, we investigated the Karst settlement of Kobjeglava and Štanjel. We studied the disposition of buildings in respect to heating and cooling. We used the solar volume method for assessing the urban plan and estimating the solar access. The investigation was carried out with the newly developed computer tool, which was developed by the Chair for Buildings and Constructional Complexes at the Faculty of Civil Engineering, University of Ljubljana (UL FGG KSKE). In the course of our research, we found out that in the treated cases the original influential factor of shaping settlements are different winds. As far as the topography, space and social organization allow it, the 15° incidence angle is used to enable solar heating during winter. The building dispositions do not offer much shading during summer. In front of residential parts pergolas are used. Protection against heat is also provided by the structure of the building envelope and be­ fore all, by natural ventilation. 1 • UVOD Sonce bistveno vpliva na oblikovanje stavb. Ta preprosta resnica se odraža v arhitekturi celotnega Sredozemlja tako na ravni stavbe kot na ravni urbanističnega oblikovanja pro­ stora. Starodavna mesta Sredozemlja so bila oblikovana na podlagi upoštevanja sončne poti. Pravica do osončenja je našla svoje mesto tudi v rimskem pravu. Da bi kar najbolje izkoristili dane razmere, mora urbanistično načrtovanje omogočiti dostop do sonca takrat, ko ga potrebujemo in senčiti v tistem času, ko je to moteče. V Sloveniji so kraška naselja vzorčni primer takšnega odnosa do razmer v okolju. Kras leži v jugozahodnem delu Slovenije (slika 1). Submediteransko podnebje sprem­ ljajo hladne zime z močnimi severovzhodnimi vetrovi (burjo) in vroča poletja. Morfologijo kraških naselij in stavb opredeljujejo različni vplivi. Med najpomembnejšimi so bili: - podnebne razmere (hladen zimski veter in vroča poletja), - obramba virov (zaščita pičlih zalog vode in pridelkov), -soc ia lne strukture (lastništvo zemlje in nasledstvo), - sociološki vplivi (zasebnost in stiki). Arhitektura tega območja odraža dane raz­ mere na ravni dispozicije objektov na lokaciji in na ravni stavbe. Na Krasu se pojavljata dve osnovni obliki zazidave, ki izhajata predvsem iz geomorfološke strukture terena in lege naselja. Naselja, ki so se razvila na prisojnih pobočjih, so navadno pozidana vzdolž plast­ nic terena. Stavbni nizi potekajo od zahoda proti vzhodu in tako uspešno izkoriščajo pred­ nosti južne orientacije in strnjene pozidave. S pomočjo opisane dispozicije je mogoče doseči relativno dolgo trajanje osončenja, obenem pa ustvariti ovire proti severovzhod­ nemu vetru, burji. Primer takega naselja je Štanjel (slika 2). Drugi tip zazidave najdemo na ravnem terenu. Stavbe, ki pripadajo enemu gospodarstvu (družini), so nanizane okoli zaprtega dvorišča in tvorijo samostojno enoto. Enote nato sestavljajo nize, ki, podobno kot v primeru Štanjela, usvarjijo bariere proti neprijetnemu severovzhodnemu vetru. Primer takega naselja je Kobjeglava. V predhodnih raziskavah smo ugotovili, da je 15° vpadni kot sonca najnižji še uporaben kot na naši geografski širini, če želimo imeti enako­ merno razporejeno osončenje skozi vse leto (Kristl, Krainer, 2004). Tudi v obravnavanih primerih smo pričakovali, da bo kot projektni kot za načrtovanje razmakov med stavbami in zajem osončenja pozimi uporabljen vpadni kot sonca 15°. Ta vpadni kot se pojavi 21. de­ cembra, ko je sonce najniže v letu, približno ob 10. in ob 14, uri. To pomeni, da lahko pozi­ mi računamo na najmanj 4 ure osončenja dnevno. Osončenje smo preverjali pozimi v dveh časovnih intervalih, med 10. in 14. uro ter med 11. in 13. uro. V poletnih mesecih, ko se zaradi dolgotrajnega sončnega obsevanja stavbnega ovoja pojavi možnost popoldan­ skega pregrevanja, smo simulirali vplive med­ sebojnega senčenja stavb in položaje dodatnih sistemov nadzora razmer v bivalnem okolju v kritičnih časovnih intervalih. 2 • METODA ZA PREVERJANJE IN OPIS RAČUNALNIŠKEGA ORODJA Za izračun in oceno trajanja osončenja smo uporabili metodo sončne piramide, k ije uvel­ javljen način ugotavljanja maksimalnega zazidljivega volumna na določeni lokaciji. V bioklimatski arhitekturi je izhodišče za izra­ bo zemljišča in gostoto pozidave izkorišča­ nje podnebnih razmer. Zato je potrebno upo­ števati dnevne in sezonske spremembe sončnega sevanja in njegove vplive na porabo energije. Če želimo ogrevati objekte, moramo omogočiti zajem sončne energije na tistem delu stavbnega ovoja, kjer ga lahko sprejmemo. Med ogrevalno sezono vegeta­ cija ali sosednji objekti ne smejo senčiti tistih površin, ki so potencialno namenjene zajemu sončne energije. Prav tako moramo paziti, da dostopa do sonca ne oviramo sosedom. Za­ snova ulic, oblika in velikost lokacij igrajo pri tem veliko vlogo. Metoda sončne piramide določi največji možni volumen, ki ga lahko zgradimo na določeni lokaciji, ne da bi povzročili bistveno senčenje sosednjih zemljišč ali objektov. Ker so sence ob nizkih vpadnih kotih daljše, sončno piramido konstruiramo za zimsko sonce. Upoštevamo najnižji še uporaben vpadni kot sonca, ki je na naši geografski širini 15°. Vrh piramide je vrh vertikalnega ste­ bra - gnomona, ki ga postavimo na južni rob parcele. Severna vogala piramide določimo glede na sence, ki ju povzroči gnomon, ko je sonce na najnižji izbrani poziciji. Južni rob pi­ ramide je določen z vzporedno projekcijo se­ vernega roba skozi podnožje gnomona. Re­ zultat je namišljen volumen piramide, ki določa maksimalen zazidljiv volumen na dani lokaciji. Ta v izbranih časovnih intervalih ne bo povzročal sence preko parcelnih mej. Sončno piramido lahko začnemo ožiti pri tleh ali pa jo za določeno višino dvignemo nad teren. Primerjave lokacij smo izvedli z novim raču­ nalniškim orodjem, ki smo ga razvili na KSKE. Program generira 3D modele sončnih piramid in je zasnovan kot nadgradnja CAD programa. Osnovni podatki za izračun piramide so geo­ grafska širina, oblika parcele in izbrani časovni interval osončenja. Vhodni podatki so lahko poljubni, tudi dimenzije lokacije niso omejene. Obliko parcele podamo kot poligon, trenutno je število vogalov omejeno na 6. Teren lahko pada v katerokoli smer, s tem da nagib terena ni omejen, razen v enem primeru: največji na­ gib proti severu ne sme biti večji kot vpadni kot sončnih žarkov. S to omejitvijo se izognemo teoretično neskončni senci. Izhodišče za formiranje sončne piramide je sončno sevanje, ki vpade na teren pod Slika 3 • Osnovna telesa pri modeliranju sončne ovojnice (2 vpadna kota sonca, ki ju definira urni interval in višina objekta) določenim kotom. Za lažje razumevanje si predstavljamo, da vpadni žarki tvorijo geo­ metrijsko telo, ki ima za osnovo obliko parcele (Slika 3). Presek dveh takih teles (na primer za vpadlo sevanje dopoldan in popol­ dan) določa osnovno sončno piramido. Tretje telo je postavljeno vertikalno na lokaci­ jo. Višina tega telesa določa obliko končne piramide. Če je višina tretjega telesa nižja od preseka prvih dveh, je rezultat preseka vseh teles prirezana ovojnica na višini tretjega telesa (slika 4) V nasprotnem primeru se formira celotna sončna ovojnica. S pomočjo tretjega telesa piramido lahko »režemo« na poljubnih višinah (npr. po metrih ali etažah). Rezultat opisanega postopka je geometrij­ sko telo, ki pri izbranih sončnih parametrih Slika 4 • Rezultat prereza vseh 3 teles: na sliki je prikazana prirezana sončna piramida, ki definira največji zazidljiv volumen na tej lokaciji za objekt višine H. Vsi objekti znotraj volumna v izbranem časovnem intervalu ne bodo senčili okolice; pogled s severovzhoda ne senči površine zunaj svoje osnovne ploskve. Sončna piramida lahko stoji na terenu ali pa je za izbrano dimenzijo dvignjena nad teren. Tako lahko simuliramo gosto pozidana urba­ na okolja, kjer ima določeno število etaž v spodnjem nivoju drugačne zahteve glede osončenja kot na primer zgornje etaže (na­ vadno javni program v pritličju in stanovanja v nadstropjih). Program omogoča tudi opcijo, pri kateri sončno piramido podaljšamo preko parcelnih mej. Na ta način lahko pridobimo podatke o vplivnem območju analizirane stavbne dispozicije ali vpadnih kotov sončnih žarkov (slika 5). V nadaljnjih korakih lahko na lokacijo dodamo poljubno število objektov, ki imajo različne oblike in naklone streh. Grafični del rezultatov se zapiše v obliki bmp ali dwg datoteke, ki jo lahko naprej obdelujemo s CAD ali podobnimi programskimi orodji. Numerični del rezultatov prikaže podatke o geometriji sončne piramide in največjem možnem volumnu, ki ga lahko pozidamo na določeni lokaciji. Slika 5 • Sončna piramida, dvignjena nad teren in naznačeno podaljšanje sončne piramide, ki definira njeno vplivno območje; pogled s severozahoda 3 • REZULTATI IN ANALIZA stavba je izpostavljena osončenju med 11. in 13. uro. To situacijo lahko opazujemo na sliki 8. Simulacije smo izvedli na primerih dveh tipič­ nih kraških naselij z različnimi zazidalnimi vzorci, Štanjela in Kobjeglave. S pomočjo simulacij smo opazovali dve značilni situaciji med letom, ko osončenje bistveno vpliva na toplotne razmere v objektu: • zimsko osončenje med 10. in 14. uro in med 11. in 13. uro (sončni pritoki so zaželeni zaradi ogrevanja), • poletno osončenje (med 10. in 14. uro, koje obsevanje najmočnejše, in med 14. in 18. uro, ko lahko pride do pregrevanja objekta). 3.1 Kobjeglava Naselje Kobjeglava leži na ravnini južno od Štanjela. Kljub izbiri terena, ki ne postavlja omejitev, objekti tvorijo tipične kraške vzorce pozidave v obliki dvorišč. Vsako jedro pripada enemu gospodinjstvu, ki se včasih poveča z družinskimi člani naslednje generacije. Stano­ vanjske stavbe so locirane na severnem robu jedra. Z redkimi odprtinami v severni steni ali popolnoma brez njih se odpirajo na dvorišče in obenem ustvarijo bariero proti burji (slika 6). V podaljšku se okoli dvorišča nizajo gosp­ odarska poslopja. Analizirali smo tri tipična dvorišča Gedra), sestavljena iz nizov stavb, ki so delno stanovanjske in delno gospodarske (slika 7). 3.1.1 Jedro št. 1 Opazovali smo osončenje objektov na se­ vernem robu jedra. Pozimi je med 10. in 14. uro osončeno samo nadstropje. Celotna Slika 8 * Jedro št. 1, izometrični pogled z jugozahoda: primer sončne piramide 21. decembra med 10. in 14. uro. Na sliki je prikazana lokacija s pripadajočimi stavbami. Na sliki je lepo vidno, da je osončen samo zgornji del severno pozicioniranih objektov Slika 6 • Kobjeglava, Franciscejski kataster, 19. st. s prevladujočimi smermi zimskega in poletnega vetra Slika 7 • Detajl načrta Kobjeglave, Franciscejski kataster. Analizirana jedra so obkrožena in označena s številko, s prevladujočimi smermi zimskega in poletnega vetra Ce opazujemo urbanistično zasnovo naselja, vidimo, da so dvorišča proti zahodu večinoma nezazidana. Razlog za tako oblikovano zazi­ davo je zajem jugozahodnega vetra (narečno morjaka), ki piha v poletnih popoldnevih in hladi objekte (slika 9). Tako zasnovo srečamo tudi v primeru Jedra 1. V poletnem obdobju sosednje stavbe (posebno tiste, ki so pozi- cionirane na zahodni strani dvorišča) ne nudi­ jo senčenja vzhodno in severno ležečim ob­ jektom. Za senčenje pritličja stanovanjskega objekta čez opoldan je uporabljena pergola. Zaščito pred pregrevanjem nudi tudi struktura stavbnega ovoja iz masivnega kamna, ki akumulira odvečno toploto. Slika 9 • Jedro št. 1, izometrični pogled z jugozahoda: primer sončne piramide 21. junija med 15. in 18. uro. V tem primeru je sonča piramida asimetrič­ na, saj upošteva le popodansko osončenje. Sence stavb so znotraj volumna piramide, ne dosežejo vzhodno in južno ležečih objektov. Zato je dodatno senčenje zagotov­ ljeno s pomočjo pergol (označene na sliki). Dvorišče se odpira proti zahodu, da izkoristi hladilen učinek popoldanskega jugozahodnika 3.1.2 Jedro št. 2 Jedro št. 2 je najmanjše od obravnavanih primerov. Tudi tu se pojavi vzorec zaprte zazi­ dave proti severovzhodu, ki tvori aerodi­ namičen klin proti burji, južno orientirane stanovanjske objekte in odpiranje dvorišča proti zahodu. Na simulaciji lahko opazuje­ mo sončno piramido, ki predstavlja poletno popoldansko sonce v območju dvorišča (med 15. in 18. uro). Pergola zagotovi senčenje pritličja. Tudi v tem primeru je uporabljen učinek vetra morjaka za hlajenje (sliki 10 in 11). Slika 10 «Jedro št. 2, izometrični pogled z jugozuhoda: primer sončne piramide 21. junija med 15. in 18. uro. Ker so dimenzije jedra majhne, je v tem primeru vsaj delno zagotovljeno medsebojno senčenje objektov poleti. Na aksonometrični predstavitvi vidimo, da zahodno locirani objekti močno izstopajo iz volumna piramide (označeno na sliki). Podobno je tudi na južnem obodu jedra Slika 11 »Jedro št. 2, tloris: primer sončne piramide 21. junija med 15. in 18. uro. Jugozahodni veter piha v poletnih popoldnevih in hladi stavbe 3.1.3 Jedro št. 3 To jedro predstavlja severno mejo naselja, kar se odraža v postavitvi objektov, ki popolnoma zapirajo dvorišče in s tem proti severu in severovzhodu zavarujejo celotno naselje. Simulacije so pokazale, da so med izbranim zimskim obdobjem objekti znotraj sončne piramide, kar dokazuje, da ne senčijo stano­ vanjskih objektov. Pozimi so stanovanjski ob­ jekti osončeni vsaj dve uri okoli poldneva. Nadstropje prejme več osončenja, štiri ure okoli poldneva (slika 12). Poletna popoldanska sončna piramida po­ kaže, da so tudi v tem obdobju objekti znotraj navideznega volumna. To pomeni, da se v tem času objekti medsebojno ne senčijo. Za senčenje je poskrbljeno lokalno, s pergolo (slika 13). Jedro je zopet odprto proti zahodu, da zajamejugozahodni veter. Zazidalna zasnova Kobjeglave jasno doka­ zuje, daje glavni vplivni dejavnik oblikovanja zazidave veter. Stavbe tvorijo tipične kraške Slika 12 • Jedro št. 3, izometrični pogled z jugozahoda: primer sončne piramide 21. decembra med 11. in 13. uro. Na sliki lahko opazujemo južno pozicionirane objekte, ki samo na zahodnem robu jedra izstopajo in volumna sončne piramide. To pomeni, da bodo severno locirani objekti v celoti osončeni vsaj dve uri dnevno med celotnim zimskim obdobjem zazidalne vzorce, formirane iz zaprtih dvorišč, ki se zapirajo proti severovzhodu in odpirajo proti jugozahodu. Aerodinamična klinasta oblika, ki jo tvorijo stavbe okoli dvorišč, omili vpliv burje. Dvorišča se pravi­ loma odpirajo proti jugozahodu, od koder piha hladen poletni morjak. Zaradi zajema vetra dvorišča proti zahodu praviloma osta­ nejo nepozidana. V popoldanskem času poleti torej ne moremo računati na stavbe, ki bi osenčile dvorišče z zahodne strani in pre­ prečile popoldansko sončno obsevanje. Pri tehtanju učinkov hlajenja so na podlagi iz­ kušenj pripisali morjaku več prednosti kot medsebojnemu senčenju objektov. Senčenje stanovanjskih delov je zagotovljeno s pergo­ lami. Slika 13 «Jedro št. 3, izometrični pogled z jugozahoda: primer sončne piramide 21. junija med 15. in 18. uro. V poletnem času so popoldan zahodno pozicionirani objekti znotraj volumna piramide. To pomeni, da njihove sence v analiziranih časovnih intervalih ne dosežejo severno in vzhodno pozicioniranih objektov 3.2 Štanjel Zanimiva arhitekturna in urbanistična rešitev ter dominantna lega na vzpetini dajejo temu naselju poseben pomen med naselji na Krasu. Graditelji so do skrajnosti izrabili možnosti prisojnega terena, linijske zazidave in nivojskih razlik terena. Stavbni nizi pote­ kajo vzdolž prisojne strani vzpetine in uporabljajo njen vrh kot zaščito pred burjo, obenem pa na ta način izrabijo prednosti južne orientacije. Terasasta struktura zazi­ dave omogoča gosto pozidavo. Naselje se je širilo vzdolž pobočja od idealne jugo­ zahodne pozicije proti jugu in jugovzhodu ter zahodu, kjer je že izpostavljeno vetru (slika 14). Analizirali smo dva zazidalna vzorca, sestavljena iz nizov stavb, ki ležijo na prisojni strani vzpetine. Orientaciji sta različni, ena je ugodnejša jugozahodna, od koder je naselje začelo rasti, in druga jugovzhodna, kjer se že delno čuti vpliv burje. 3.2.1 Lokacija 1 Analizirani del naselja ima linijsko zazidavo pozicionirano na 10° nagnjenem terenu. Orientacija jejugovzhodna. Teren v nagibu in dispozicija prostorov znotraj stavbe z go­ spodarskim delom v pritličju in stano­ vanjskim delom v nadstropju omogočata gosto zazidavo. Analiza pokaže, da pozimi etaže v pritličju senči prednji niz stavb Stanovanjski deli v prvi etaži so osončeni vsaj 4 ure med zimskimi meseci. V poletnem obdobju dispozicija stavb omogoča delno medsebojno senčenje objektov. Popoldne so prisojno orientirane fasade objektov že v območju nasevnih senc, zadnjo fasado pa jim delno senči linija objektov za njimi (slika 15). 3.2.2 Lokacija 2 Lokacija 2 ima najugodnejšo pozicijo, kije bila zazidana najprej. Teren v nagibu 10° pada proti jugozahodu. Skrajna linija objek­ tov proti severu ima v tem delu pretežno go­ spodarski značaj in zagotavlja skupaj z vrhom vzpetine zaščito pred burjo. Teren v nagibu in dispozicija prostorov znotraj stavbe tudi v tem primeru omogočata gosto zazidavo. Analiza pokaže, da so pozimi etaže v pritličju osenčene s prednjo vrsto stavb. Stanovanjski deli v vrhnjih etažah so pozimi osončeni vsaj 4 ure (slika 16). Poleti lega in orientacija objektov ne omogočata prezračevanja z jugozahoda ins tem zagotavljanja hlajenja kot v Kobjeglavi. Simulacije, ki so bile narejene za dan 21. junija med 14. in 17. uro, pokažejo, da se objekti medsebojno le delno senčijo ali pa se sploh ne senčijo. Slika 14 • Štanjel, temeljni topografski načrt 5, Geodetska uprava Republike Slovenije, obdelovana dela sta označena s krogom Slika 15* Izometrični pogled zjugozahoda na lokaciji 1: osončenje na dan Slika 16 «Izometrični pogled z jugozahoda in tloris, osončenje na dan 21. decembra med 10. in 14. uro in 21. junija med 14. in 17. 21. junija med 14. in 17. uro; lokacija 2, teren pada proti uro, teren pada proti jugovzhodu za 10°, sončna ovojnica je jugozahodu za 10°, sončna ovojnica je generirana na terenu dvignjena za eno etažo. 4 • SKLEP V urbanističnem načrtovanju je eno od naj­ pomembnejših izhodišč upoštevanje poti sonca. Osončenje je pomembno zaradi bi­ valnih razmer v prostorih, zaradi dnevnega osvetljevanja in zaradi toplotnih pritokov, ki lahko zmanjšajo porabo drugih virov energije. V avtohtoni arhitekturi in zgodovinsko gle­ dano lahko najdemo veliko primerov spošto­ vanja teh izhodišč na ravni stavbe in na ravni oblikovanja urbanega prostora. V Sloveniji so najizrazitejši primeri bioklimatskega načrto­ vanja nastali na Krasu. Na Krasu se pojavita dva tipična vzorca za­ zidave: linijski in dvoriščni. Analizirali smo naselje Štanjel, ki je predstavnik prvega tipa, in naselje Kobjeglava, ki je predstavnik dru­ gega tipa. Metoda, ki smo jo uporabili za analizo situacij, se imenuje metoda sončne piramide (sončne ovojnice). S to metodo določimo največji možen volumen, ki ga lahko zgradimo na določeni lokaciji ob tem, da sence v okviru določenega časa ne padejo iz tlorisnega gabarita te lokacije. Tako tudi stavbe, zgrajene znotraj te piramide, ne bodo senčile sosednjega zemljišča ali objektov. Metodo smo uporabili pri simuliranju med­ sebojnega senčenja objektov v zimskem in poletnem času. Simulacije za zimsko sezono so potekale v skladu s predvidevanjem, da je pri oblikovanju naselij upoštevan vpadni kot 15°. Zazidava je oblikovana tako, daje pozimi zagotovljeno osončenje bivalnih prostorov vsaj 2 uri dnevno, v določenih primerih pa se to trajanje podaljša na 4 ure. Za poletno ob­ dobje smo ugotovili, da bi morali biti objekti znatno višji, če bi želeli zagotoviti medsebojno senčenje sredi dneva. Med poletnimi popol­ dnevi sončni žarki vpadajo na lokacijo z jugo- zahoda-zahoda, elevacije pa so še vedno relativno visoke. V večini analiziranih lokacij na zahodu sploh ni bilo objektov, tako da v tem primeru ne moremo govoriti o možnosti medsebojnega senčenja objektov. Če bi kljub temu želeli zagotavljati poletno senčenje, bi morali biti objekti bistveno višji, kot so dejan­ sko. Ugotovimo lahko, da so v vseh primerih izrecno upoštevane topografske in klimatske razmere na lokaciji, predvsem smeri in moč vetra, tako v zimskem kot v poletnem obdob­ ju. V tesnem prepletu arhitekturnih in urbani­ stičnih rešitev se ustvari sinergični učinek optimalnega odziva zazidave in stavbe v danih razmerah. Simulacije so dokazale, da novo programsko orodje nudi dobro oporo pri analiziranju obstoječih zasnov in bi ga s pridom lahko izkoristili tudi pri snovanju novih zazidav. Ker deluje kot nadgradnja CAD programa, ga lahko uporabimo kot možnost dodatne infor­ macije pri projektiranju (izračun največjega zazidljivega volumna na določeni lokaciji in njegova pozicija). Z uporabo presekov sončne piramide in objektov je grafični rezul­ tat še toliko bolj razumljiv, posebno v pri­ merih, ko stavba predre piramido. Delo ^ programom seje pokazalo kot hitro in eno­ stavno, tako da je bilo v kratkem času mogoče izdelati veliko število variant. Rezul­ tate smo predstavili v obliki dvo- in tridimen­ zionalnih izrisov, ki jih lahko rotiramo. Pomembno je dejstvo, da grafični del rezul­ tata ni popačen kot v primeru klasičnih orodij za računanje trajanja osončenja, na primer cilindrične projekcije, zato je z lahkoto čitljiv tudi nestrokovnjaku. Prednost programa je tudi način zapisa rezultatov, ki je kompa­ tibilen z drugimi programskimi orodji in jih zato lahko prenašamo in nadalje obde­ lujemo. 5 • LITERATURA Krainer, A., Vernacular Buildings in Slovenia, TEMPUS JEP - 1802, EC, 1993. Kristl, Ž„ Krainer, A., Energy Evaluation of Urban Structure and Dimensioning of Building Site Using Iso-shadow Method, Solar Energy, Vol. 70, No. 1, str. 23 -34 ,2000 . Kristl, Ž., Krainer, A., Use of Solar Volume in Design of Site Layout, Zbornik 14. International Sonnenforum, Muenchen, str. 280-286,2004. Zabret, L. Sončna ovojnica, Diplomska naloga UL, FGG, 2005. INFORMACIJSKI MODELI ZGRADB IN STANDARDIZACIJA RAZVOJ IN UPORABA ISO STEP, CIS2 IN IFC BUILDING INFORMATION MODELS AND STANDARDIZATION DEVELOPMENT AND APPLICATIONS OF ISO STEP, CIS2, AND IFC asist. dr. Tomo Cerovšek, univ. dipl. inž. grad. Znanstveni članek Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo UDK 624:007,52:006 Inštitut za konstrukcije, potresno inženirstvo in računalništvo, Katedra za gradbeno informatiko Jamova 2,1000 Ljubljana Tomo.Cerovsek@fgg.uni-lj.si Povzetek I Prispevek obravnava razvoj standardov za izmenjavo podatkov v okviru gradbenih projektov - informacijske modele zgradb. Cilj tovrstne standardizacije je izde­ lati takšno shemo za informacijske modele zgradb, ki bo omogočila računalniško pod­ prto izmenjavo informacij o različnih gradbenih objektih skozi njihov celoten življenjski cikel (od zasnove, projektiranja, gradnje, vzdrževanja do odstranitve). Geometrija zgradbe sicer predstavlja osnovo za inženirsko komunikacijo o zgradbi, vendar je to le majhen del informacij, kijih potrebujemo za uspešno izvedbo projekta. Te informacije so sedaj na voljo v projektni dokumentaciji v obliki tehničnih poročil, načrtov arhitekture, gradbenih konstrukcij, elektro in strojnih inštalacij, popisov, elaboratov, itd. Vsakega izmed teh delov lahko razumemo kot pogled na zgradbo ali kot model zgradbe, ki rabi določenemu namenu. Informacijski model zgradbe pa naj bi združil vse modele v en sam digitalni model. Ta model (lahko si ga predstavljamo kot datoteko) bi znali uporabljati vsi programi, s katerimi projektanti izdelujejo načrte in izračune (npr. programi za risanje, za statično analizo, prezračevalne naprave, itd.). Med in po končanem projektiranju bi lahko informacijski model zgradbe oddali v digitalni obliki naročniku, upravni enoti in nenazad­ nje lastnikom za učinkovito uporabo in vzdrževanje. Tak model naj bi vseboval vse po­ datke o zgradbi in iz njega bi lahko natisnili tudi sestavne dele projektne dokumentacije. V prispevku je podan pregled standardizacijskih aktivnosti, shem za informacijske mo­ dele zgradb, nekaterih aplikacij, kritika omejitev in smernic razvoja. Summary I The paper deals with standardization efforts for the data exchange within construction projects - building information models. The main goal of such stan­ dardization is to develop a conceptual scheme for building information models that will enable computer supported exchange of information through the whole building life cycle (from inception, design, construction, operation, maintenance to demolition). Building geometry is one of the most fundamental information about the building, but it represents only a small portion of information needed for successful completion of building project. This information is now available in project documentation in the form of technical reports, architectural layouts, structural design, HVAC design, calculations, bill of ma- terials, etc. Each of those parts can be understood as one view or a model of the building that serves to a specific purpose. The aim of the building information model isto merge all those models into a single digital model. This model (we can take it as a file) could be used with all software programs that AEC practitioners use for their professional work (i.e. CAD, drafting tools, structural analysis, HVAC design, etc.). During or after completed design evolved building information model could be used by contractors, statutory bodies, and owners for better maintenance, because such a model contains all informa­ tion about building. The paper gives an overview of standardization activities, developed conceptual schemes for building information models, some applications, software pro­ grams, critique of developments and future trends. 1 • UVOD Upravljanje s procesi in produkti je eno iz­ med najdražjih in slabše raziskanih področij. Uspešnost inženirskega podjetja je v veliki meri odvisna od tega, kako uspešno upravlja s svojimi informacijami - kako spremlja nji­ hovo nastajaje ter kakšne so pri tem možnosti za izmenjavo in komunikacijo (Goldstein, 1998). To velja prav za vse aktivnosti pri reali­ zaciji gradbenega projekta. Pri tem ima lahko uporaba računalnikov bistveno prednost. Pri razvoju in uporabi prvih računalniških sistemov je šlo predvsem za prenos obsto­ ječih načinov dela na delo z računalnikom. Prvi CAD sistem SketchPad iz leta 1963 je omogočil risanje na ekran namesto na papir in CAD sistemi so postali učinkoviti šele tedaj, ko je bilo mogoče vnašati koordinate. Pri računsko zahtevnih operacijah je bila uvedba računalnika seveda takoj učinkovita - na primer pri MKE analizi konstrukcij. Čeprav je bil CAD izumljen že v začetku 60-ih, se uveljavi šele 20 let kasneje, ko se na trgu pojavi podjetje Autodesk z vizijo: »Izdelati pro­ gram za risanje z računalnikom, ki bo stal 1000 ameriških dolarjev«. Cena računalniške­ ga posnemanja risanja je bila pred tem za obi­ čajne uporabnike nesprejemljiva, vprašljiva pa je bila tudi učinkovitost. Z razvojem osebnih računalnikov so postali CAD sistemi še dostop­ nejši in boljši. Konec 80-ih se v CAD vgradijo 3D modeli, programi se izpopolnjujejo in leta 85 Autodesk postane vodilni na trgu CAD opreme z izrednimi dobički. Med glavne razloge za pospešeno uporabo CAD sistemov sodijo: možnost ponovne uporabe že izdelanih risb, velika natančnost, hitrejša izdelava, izmenjava, reprodukcija itd. CAD sistem predstavlja osnovo za nadaljnji razvoj gradbene informa­ tike in še posebej za produktno modeliranje. Na podlagii prvih izdelanih CAD sistemov se začne razvoj produktnega modeliranja ob koncu sedemdesetih in v začeteku osemde­ setih let, pri nas se predstavijo v devetdesetih (Turk, 1992). Leta 1979 Bijl prvič predstavi integrirani CAAD sistem (Bjčrk, 1989) in leta 1981 Yaski izdela konsistentno zbirko za integriran CAAD sistem, kot navaja vir (Kalay, 1998). Produktno modeliranje doživi razmah v preteklem desetletju, aplikacij pa je v grad­ beništvu še vedno malo. Čeprav je preteklo več kot 20 let, popularizacija produktov še ni stekla, razvoj dogodkov v zadnjih letih pa kaže pozitivne spremembe. Informacijske modele zgradb in standard IFC smo predstavili tudi leta 2002 (Cerovšek idr., 2002), vendar je v Sloveniji uporaba še vedno neznatna. Za po­ spešeno uvajanje informacijskih modelov zgradbje potrebno: • Zagotoviti osnovne pogoje in motivacijo. Po­ tencialne uporabnike je potrebno seznaniti z bistvenimi pojmi in standardi, ki predstav­ ljajo temelj za pospešeno rabo. Ta prispe­ vek ima tudi ta namen. Več lahko stori tudi izobraževanje in predstavitev možnosti upo­ rabe: možnosti uporabe digitalnega modela pri elektronski izmenjavi podatkov, učin­ kovitejše delo, avtomatska uporaba v pro­ izvodnji itd. • Spremeniti način dela. Podobno kot pri uvajanju CAD sistemov, kjer je šlo najprej za posnemanje risanja in šele nato za učin­ kovitejše risanje z novim orodjem, bo potrebno storiti še korak dlje. Pri 2D risanju se ideja v 3D nariše v 2D, pri informacijskih modelih zgradb pa delamo kar v 3D, geo­ metrijskemu modelu pa lahko pripišemo še druge podatke, ki so povezani s procesi ali zgradbo. 1.1 Osnovni pojmi Podatek in informacija. Ko postane inter­ pretacija podatka nedvoumna, jo lahko ime­ nujemo popolna informacija. Za učinkovito komuniciranje bi bilo zaželeno, če bi vedeli: »Kaj vse moramo povedati o podatku, da bo pravilno interpretiran?«. Takšni opisi so ključ­ nega pomena pri digitalnem zapisu podatkov in še posebej za računalniško izmenjavo podatkov. Pri določanju strukture informacij gre za modeliranje informacij. Modeliranje informacij (angl. Information modelling) se v okviru zasnove informa­ cijskih sistemov pogosto pojmuje kot širši pojem, ki obravnava tako procese kot struk­ turo informacij, ki se pojavijo med komu­ nikacijo v procesih. Začetke informacijskega modeliranja predstavlja podatkovno struk­ turiran pristop v začetku 70-ih, ko se razvi­ jalci prvič osredotočijo na strukturo vhodnih in izhodnih podatkov računalniških progra­ mov. V literaturi se za strukturni del informa­ cijskega modeliranja uporablja izraz podat­ kovno modeliranje (angl. Data modeling). Glede na to, da ISO standardi ločijo mo­ deliranje aktivnosti oz. opise procesov in informacijsko modeliranje, bomo uporabljali slednjega zgolj v smislu struktur informacij. Potrebno je ločiti modeliranje - kot proces izdelave modela in model - kot rezultat pro­ cesa, ki prikazuje neko poenostavitev. • Konceptualno modeliranje: se ukvarja s pro­ blemom, kako sistematično opisati koncepte. • Shema ali konceptualni model: je rezultat konceptualnega modeliranja in ga lahko imenujemo kar shema. Produktno modeliranje Opis informacij produkta, rezultat produktnega modeliranja je produktni model in če gre za opis produkta gradbenega projekta - stavb ali inženirskih zgradb - ga imenujemo kar informacijski model zgradb. Produktni modeli ne obrav­ navajo samo modelov, ampak tudi načine njihove uporabe: v računalniških aplikacijah, za fizičen digitalni zapis, za izmenjavo po­ datkov itd. V gradbeništvu torej govorimo o informacij­ skem modeliranju zgradb in o informacijskih K o n cep tu a ln i m o d e l a li s h e m a in fo rm a c ijs k e g a m o d e la zg rad b K o n kreten in fo rm a c ijs k i m o d e l zg rad b K akšen je cilj? Standardizirati opis in zapis za izmenjavo informacij o gradbenih objektih v računalniških okoljih. (izmenjava podatkov med programi) Dokumentirati vse potrebne informacije za uspešno izvedbo projekta na standarden način v digitalni obliki. (digitalni opis zgradbe - primer: vzdrževanje) K om u je n am en je n ? Vsem udeleženim v gradbenih projektih. (arhitektom, konstruktorjem, strojnim inženirjem,...) Vsem udeleženim konkretnega projekta. (točno določen investitor, arhitekt, konstruktor,...) K akšno je p o d ro čje up o rab e? Pokriva lahko domene različnih področij (arhitektura, gradbeništvo, komunala) Odvisen od pripadajoče sheme in orodij. (pogojeno zgolj s shemo) Kaj je p re d m e t op isa? Gradbeni objekti (stavbe in inženirski zgradbe) ter njihovi deli. (montažne stavbe, jeklene konstrukcije) Točno določen gradbeni objekt in modeli tega objekta, potrebni za realizacijo projekta ter (konkretna stanovanjska stavbo, most) Kaj v s eb u je? Koncepte - vrste in strukturo informacij kvalitativne karakteristike in kakšne so relacije. Koncepti se določijo na podlagi predmeta opisa. (vrste prerezov stebra) Določajo kvantitativne podatke in relacije. Ker se za opis uporablja shema, morajo biti v shemi predvideni ustrezni koncepti. (steber x: višina: 5 0 cm, širina: 30 cm) Kdo g a izd e la? Strokovnjaki za podatkovno modeliranje s poglobljenim znanjem iz gradbene stroke in tehnike modeliranja (gradbeni informatiki) Inženirji - strokovnjaki uporabljajo strukturirane vzorce konceptualnega modela za opis točno določene zgradbe (arhitekti, inženirji) S čim s e izd e la? Orodja za podatkovno modeliranje (EDM modeler, UML orodja) Programi za inženirsko delo (Revit, SAP2000) Kdo ko o rd in ira izd e lav o ? Mednarodna organizacije (npr ISO, ISA, SCI) Gradbena podjetja: projektivni biroji, itd. (npr odgovorni projektant) Kdo o d g o v a rja za praviln ost? Odgovornost ni opredeljena (podobno kot p ri programskih orodjih) Gradbena podjetja oz. odgovorni projektanti (zakon opredeljuje odgovornost) Č ig a v a je la s t in dostop? Organizacija, ki jo razvija shema pa je običajno prosto dostopna. Lastništvo ni določeno. Informacijski modeli običajno niso prosto dostopni Preglednica 1 • Shema in konkreten informacijski model zgradb modelih zgradb - izraz se ujema s terminom BIM (angl. Building Information Model), ki se je uveljavil v angleško govorečem svetu (Autodesk in Bentley uporabljata izraz BIM, Graphisoft - Archicad pa Virtualna Stavba). Aktivnosti, povezane z izdelavo in uporabo informacijskih modelov zgradb, lahko strne­ mo v tri vrste: 1. Izdelava sheme za informacijske modele zgradb, 2. Uporaba sheme za informacijske modele zgradb pri informacijskem modeliranju zgradb 3. Uporaba sheme za informacijske modele zgradb za izmenjavo podatkov. Preglednica 1 podrobneje opredeljujeje raz­ liko med shemo in informacijskim modelom zgradbe. Za konceptualni model informacijskih modelov zgradb bomo uporabljali kar izraz shemainfor- macijskih modelov zgradb, za konkreten infor­ macijski model zgradb pa samo informacijski model zgradb. Shemo si lahko predstavljamo kot vprašanja praznega formularja za informa­ cije o stavbi - to je brez konkretnih podatkov. Na podlagi ene sheme se izdela več informacij­ skih modelov zgradb (analogija z izpolnjenim vprašalnikom). En sam informacijski model zgradbe vsebuje podatke o natančno določeni stavbi inje v digitalni obliki kot: • datoteka, ki jo beremo sekvečno, aii • zbirka podatkov, ki se lahko uporablja so­ časno - več uporabnikov a li/in programov hkrati. Informacijski model zgradbe lahko izdelamo ali spremenimo z: • Informacijskim modelirnikom zgradb: To je program podoben AutoCAD-u, vendar ne operira s črtami in geometrijskimi gradniki, ampak s stenami, okni, vrati, nosilci, stebri, itd. in odnosi med njimi. Primeri informa­ cijskih modelirnikov zgradb so Graphisoft ArchiCAD, Revit, Bentley Triforma. • S pretvornikom inženirskega programa: Razni inženirski programi znajo brati in pisati v informacijski model zgradb. Na primer SAP2000 lahko prebere podatke iz informacijskega modela zgradb in vanj tudi piše. Na podlagi končnice datoteke (stp, ifc,) in tekstovne oblike, ki jo lahko izvozimo/uvo- zimo iz programa, vemo, da gre za informacij­ skih model zgradb. Pomembno je poudariti, da lahko pretvorniki kot tudi informacijski modelirniki podpirajo različne sheme. 1.2 Metoda Metodološki pristopi, na podlagi katerih lahko izdelamo informacijski model, so odvisni od izbrane paradigme (glej poglavje 3). Izdelana metoda nudi popoln pristop, kot ga prikazuje slika 1. Kakovostni viri informacij, na podlagi Slika 1 «Vsebina metode (IDEF, 1998) katerih lahko pridobimo znanje za izdelavo informacijskih modelov zgradb, so: • Pregled teoretičnih osnov, standardov, pred­ pisov in pravilnikov ter gradbeniških klasi­ fikacij. Pri informacijskem modeliranju gre v bistvu za napredno klasifikacijo in našteti viri so že izdelane klasifikacije na različnih nivojih. • Analiza procesov in intervjuji s strokovnjaki. Na podlagi analize procesov lahko dolo­ čimo tiste informacije, ki so potrebne za komunikacijo. Glede na to, da je končni cilj izdelave informacijskega modela izboljšana komunikacija, so te informacije ključnega pomena za izdelavo sheme. Intervjuji s strokovnjaki, ki najbolje poznajo svoje potrebe, predstavljajo prav tako zelo pomemben vir. • Analiza obrazcev. Obrazci, ki se uporabljajo med temeljnimi procesi, so običajen vir pri snovanju zbirk podatkov. Zaradi načina inženirskega dela vsebine modela zgradb ne moremo vidneje izboljšati. • Analiza projektne dokumentacije. Projektna dokumentacija ima ključni pomen in pred­ stavlja vse potrebne informacije v okviru projekta, ki bi ga moral vsebovati tudi model zgradb. • Grafične predstavitve. Načrti nudijo nepre­ cenljiv vir informacij - določajo glavni vir načina komuniciranja - morali bi rabiti kot osnova za izdelavo slehernega modela zgradb. • Besedila. Pomemben vir informacij za mo­ del zgradb se nahaja vtehničnih poročilih in drugi spremljajoči dokumentaciji. Predvsem za strojno obdelavo podatkov so besedila še najbolj primerna. Zanimivo je, da snovalci shem ne omenjajo poglobljene analize večine navedenih virov informacij. Pri pregledu literature na primer nismo zasledili števila klasifikacij, tehničnih poročil ali projektnih dokumentacij, ki so bile analizirane pred ali med izdelavo določenega modela zgradb. V najboljšem primeru modeli zgradb omogočajo uporabo klasifikacijskih sistemov, kar poznamo že v osemdesetih letih pri GARM, kot tudi pri IFC. 1.3 Struktura članka V prispevku je predstavljena standardizacija shem informacijskih modelov zgradb. Poleg vzrokov za razvoj in zgodovinskega ozadja podajamo odgovor na vprašanje: "Kaj so standardi pri informacijskem modeliranju zgradb in kako se uporabljajo?" Članek je razdeljen na tri glavne dele, ki podajajo odgovor s podrobnim pregledom nad: (1) organizacijami, ki razvijajo standarde in (2) standardnim načinom opisa modelov zgradb in že izdelanimi standardiziranimi informacijskimi modeli zgradb (preglednica 2) ter (3 ) analizo stanja in smernicami raz­ voja. 2 . P o g lav je : S ta n d a rd iza c ijs k e o rg a n iza c ije 3 . P o g lav je : In fo rm a c ijs k i m o d e li zg rad b Raziskovalne institucije in projekti GARM, BBCM, RATAS, COMBINE, ToCEE ISO International Organization for Standardization ISO-STEP (ISO 10303) IAI International Aliance for Interoperability IFC uporablja ISO - STEP - splošna shema SCI The Steel Construction Instittue CIS2 uporablja ISO - STEP - jeklene konstrukcije Preglednica 2 • Pregled vsebine in standardizacije 2 • STANDARDIZACIJSKI OKVIRI Začetki produktnega modeliranja so bili pre­ puščeni raziskovalnim institucijam. Do teh rezultatov pogosto ni bilo mogoče priti, jih povezati, ponovno uporabiti ali integrirati s sorodnimi rešitvami. Iz tega je sledilo spoznanje, da je napredek mogoč zgolj s standardizacijo. Na razvoj standardov bistveno vpliva organizacija institucije, pod okriljem katere standard nastaja. Za razvoj in­ formacijskih modelov zgradb je pomembna standardizacija informacijskega modeliranja v okviru organizacije ISO, ki vključuje razvoj jezika EXPRESS (osnovo številnih raziskav in razvojnih projektov) ter širše standard STEP, ki naslavlja produktno modeliranje v širšem smislu. 2.1 Organizacija ISO ISO (angl. International Organization tor Standardization - www.iso.org) je mednarod­ na organizacija, ki deluje od leta 1949 in skrbi za koordinacijo in poenotenje industrijskih standardov. Vključuje nacionalna standar- dizacijska telesa, kot so: nemški DIN, ameriški ANSI, francoski ANFOR, angleški BIS, sloven­ ski SIST itd. 2.1.1 Organizacijska struktura ISO Na sliki 2 prikazano organizacijsko strukturo ISO sestavljajo številne tehnične komisije TC (angl. Technical Committee). Vsaka komisija TC je razdeljena na več vodstvenih komisij SC (angl. Steering Committee), v okviru katerih deluje več delovnih skupin WG (angl. Work Groups). Delo WG običajno usklajujejo tri do­ datne skupine: za projektni menedžment PMAG (angl. Project Management and Advi­ sory Group), za strateško planiranje SPAG (angl. Strategic Planning and Advisory Group) ter uredniška komisija, ki ureja publikacije standardov s področja delovanja SC. Razvoj tehnologij produktnega modeliranja sodi v širši sklop aktivnosti, ki potekajo v okviru tehnične komisije z oznako TC184 - Sistemi za industrijsko avtomatizacijo in integracijo (angl. Industrial Automation Systems and Integration), znotraj katere deluje SC4 - Industrijski podatki in globalni programski jeziki za proizvodnp (angl. Industrial Data and Global Manufacturing Programming Languages), ki vodi aktivnosti s področja standarda STEP. 2.1.2 Razvoj standardov ISO Razvoj vsakega standarda poteka po strogo opredeljenem vrstnem redu, ki ga tvori šest faz: (1) faza izdelave predloga, (2) priprav­ ljalna faza, (3) komisijska faza, (4) poizve­ dovalna faza, (5) faza odobritve in (6) faza publikacije. V kateri fazi je posamezen stan­ dard, opredeljujejo statusne kratice. Na primer, osnutek mednarodnega standarda DIS (angl. Draft Internetional Standard) sodi v četrto fazo, mednarodni standard IS (angl. International Standard) v zadnjo itd. Podrob­ nosti so na internetni strani ISO (ISO, 2002). Vsi deli standarda STEP imajo naslednjo oznako: • ISO 10303 - XXX; kjer je XXX del standarda označen s števkami od 1 do 5XX. Standar­ di, ki sodijo v soroden kontekst, imajo vsaj prvo števko običajno enako. 2.2 IAI - International Aliance tor Interoperability IAI (www.iai-international.org) je neprofitno industrijsko združenje, kije med prvimi v AEC industriji spoznalo pomen necelovitih rešitev, čeprav se IFC v osnovi oklepa »centralizirane paradigme«. Kot je razvidno iz imena (angl. interoperability), je glavni cilj modela zagoto­ vitev skladnosti med AEC/FM aplikacijami različnih proizvajalcev. V prihodnje naj bi se IAI organizacija imenovala BuildSmart(Gradi pametno). Članstvoje odprto za vsa podjetja, ki delujejo na področju AEC/FM industrije in se istovetijo z vizijo IAI. Vizija je usmerjena k izboljšanju komunikacije, produktivnosti, iz­ vedbenih rokov, stroškov in kakovosti skozi celoten življenjski cikel gradbenega projekta za področje stavb. IAI želi zagotoviti informa­ cijske temelje, ki bi omogočali izboljšanje procesov in izmenjavo informacij v procesu graditve. Cilj delovanja IAI je izdelava modela zgradb IFC na podlagi skupnega »global­ nega« znanja o gradbeništvu in upravljanju z zgradbami. IAI želi z IFC definirati potrebne informacije za opis stvarnih in abstraktnih pojavov v gradbeništvu. Med stvarne pojave sodijo »otipljive stvari«, kot so vrata, okna, zidovi itd., med abstraktne pa koncepti, kot so proces projektiranja, prostorih organizacija. 2.2.1 Organizacijska struktura IAI Organizacija IAI temelji na treh osnovnih nivo­ jih koordinacije in sodelovanja: • Koordinacija glede na geografski položaj članic združenja; • Koordinacija glede na aplikacije modela zgradb na različne domene; • Mednarodna koordinacija, ki usklajuje celo­ ten razvoj modela zgradb IFC. Osnovna je razdelitev po poglavjih in organi­ zacijah. Poglavje je neodvisno podzdruženje IAI, ki običajno pokriva zaključeno geograf- sko-državno področje ali jezikovno skupino. Poglavij je trenutno devet, od tega sedem geo­ grafskih: avstralo-azijsko, japonsko, korejsko, nordijsko, severno-ameriško, singapursko in Združeno kraljestvo ter dve jezikovni: fran­ cosko govoreče in nemško govoreče. Član­ stvo je razpršeno po 20 državah in vključuje več kot 600 članic. Čeprav je IAI neprofitna organizacija, je članstvo pogojeno z neza­ nemarljivo članarino, ki jo odmerja vsako poglavje zase. Članarina je vir financiranja za organizacijo sestankov, plačilo tehničnih storitev, morebitnih zunanjih konzultantov, del sredstev pa se steka tudi k mednarodni organizaciji IAI. Članstvo na drugi strani omejuje izredno hierarhično urejena organiza­ cijska struktura, ki v praksi ne vzpodbuja preti­ ranega dialoga in vzpostavlja »domicilno« vlo­ go izbranih posameznikov ali/in organizacij. Domene. Domena predstavlja ožje strokovno področje AEC stroke, aplicirane na različne faze gradbenega projekta, na primer: analiza konstrukcij, arhitekturna zasnova, elektro- inštalacije itd. (slika 3). Vsako poglavje orga­ nizira aktivnosti po izbranih domenah, za katere določi domenske komisije. Izbira do­ men je odvisna zgolj od razvojnega interesa članic poglavja, tako da niso vse domene prisotne v vseh poglavjih. Domensko komisijo običajno vodi priznani strokovnjak za to do­ meno. Delo domenske komisije je osredo­ točeno na razvoj (pogosto zgolj na razširitev) modela zgradb IFC za področje domene. Do­ menska komisija vključuje računalniške stro- Slika 3 • Organizacija IAI poglavij in koordinacija razvoja modela IFC po domenah 1C - Mednarodni svet ITM - Mednarodni tehnični menedžment säg s-O 1s- USG - Skupina za podporo uporabnikom USM - Skupina za podporo modelom P M P r o d u k tn i m e n e d ž e r TAG - Tehnična svetovalna skupina ISG - Skupina za podporo implementaciji . Zahteve M " ™ Produkti, mmm sc= 1 t ‘5 ■S.2 N kovnjake, proizvajalce programske opreme, tehnične eksperte in člane drugih domenskih komisij. Takšna sestava komisij zagotavlja potreben konsenz različnih pogledov na model, ki se še dodatno usklajuje na med- domenskih sestankih. Rešitve, ki se izdelajo v okviru poglavij in domenskih komisij, se na­ dalje usklajujejo z mednarodno organizacijo IAI, preden se integrirajo v model zgradb IFC. 2.2.2 Mednarodni razvoj v okviru IAI Mednarodna organizacija predstavlja ključ za uspeh tako obširno zasnovanega standarda, kot je standard za izmenjavo podatkov IFC (slika 4). Vsako poglavje ima po enega pred­ stavnika v Mednarodnem svetu IAI, ki se se­ stane dvakrat letno. 1C - Mednarodni svet (angl. International Council) deluje kot izvršilni organ IAI, ki ga sestavljajo po dva člana vsakega poglavja (predsednik poglavja + še en član). • EXCOM - Mednarodni izvršilni odbor (angl. International Executive Committee) koordi­ nira vse mednarodne poslovne aktivnosti in finance IAI ter jih usklajuje na sestankih z mednarodnim svetom. Člani EXCOM so: mednarodni poslovni menedžer, predsed­ nik ITM, IFC produktni menedžerji in drugi člani, kijih izvoli mednarodni svet. Predsed­ nik 1C je hkrati tudi predsednik EXCOM. ITM - Mednarodni tehnični menedžment (angl. International Technical Management) koordinira mednarodne aktivnosti, pregleduje in odobrava predloge projektov in preverja dejanske finančne možnosti za izvajanje pro­ jektov. Člani skupine ITM so tehnični koordina­ torji, vodje podpornih skupin in produktni menedžerji za posamezne izdaje modela zgradb IFC. ITM predstavlja najvišji organ za tehnično odločanje in upravljanje s projekti v okviru IFC. Naloge ITM obsegajo: razvoj, ob­ javo in promocijo IFC, določanje časovnih okvirov razvoja standardov, koordinacija raz­ voja in skupin, zagotavljanje kakovosti in vzdrževanje internet strani. Poleg tega ITM odreja naloge za posamezne skupine za pod­ poro: • USG - Skupina za podporo uporabnikom (angl. User support group) zagotavlja pod­ poro IAI članom pri razvojnih projektih IFC. Podpora USG vključuje: tehnično svetovanje pri modeliranju in pripravo navodil za izde­ lavo kakovostnih modelov, ki se lahko in­ tegrirajo v naslednje izdaje IFC. USG skrbi za izboljšanje metodologije razvoja modelov IFC in koordinira demonstracijske projekte, ki prikazujejo nove načine uporabe IFC-jev. • MSG - Skupino za podporo modelom (angl. Model Support group) sestavljajo izvedenci za modeliranje. Glavna naloga MSG je inte­ gracija modela zgradb IFC in spremljajoče dokumentacije. Delo skupine je tesno pove­ zano z delom skupine za implementacijo (ISG). • ISG - Skupina za podporo pri implementa­ ciji (angl. Implementation Support group) skrbi za zagotavljanje kakovosti in vzdržuje ustrezen nivo implementacije modelov IFC. ISG preverja koncepte in skrbi za ustrezno dokumentacijo z jasnimi navodili za iz­ vajalce implementacij IFC v programskih orodij in njihovega programa certificiranja ter koordinacijo demonstracij. • TAG - Skupina za tehnično svetovanje (angl. Technical Advisory Group) vključuje vodilne strokovnjake iz industrije in aka­ demskih krogov z vidnejšimi prispevki pri raziskovanju, razvoju in implementacijah. TAG podaja smernice, predlaga nove teh­ nologije, vzpodbuja uveljavljanje IFC-jev na akademskem nivoju. 2.3 Steel Construction Institute Cilj inštituta SCI (www.steel-sci.org) je razvoj in promocija učinkovite rabe jekla v gradbeni industriji. SCI je neodvisna organizacija, ki se financira iz članarin posameznikov ter podjetij in je v svetovnem merilu ena izmed največjih raziskovalnih in tehničnih organizacij, ki pro­ movirajo in podpirajo uporabo jekla v grad­ beni industriji. Profesionalne strukture vključu­ jejo več kot 40 ekspertov različnih strokovnih področij od arhitektov, inženirjev do strokov­ njakov za informacijsko tehnologijo. Rezultati raziskav SCI so na voljo članstvu preko sve­ tovalne službe, digitalnega spletnega arhiva Steelbiz ('http://www.steelbiz.ora/T lastnih publikacij in izobraževanja. Aktivnost svetovalne službe vključuje (1) brez­ plačno tehnično svetovanje za podjetja, (2) konzultantske storitve za specifične pro­ bleme, kot so vibracije podov, akustika, požarna odpornost, zahtevne nelinerane ana­ lize, razvoj prefabriciranih produktov ter (3) podporo pri uvajanju evrokoda 3 za področje jeklenih konstrukcij. 2.3.1 Organizacijska struktura (slika 5) Aktivnosti SCI vodi svet SCI, ki ga sestavljajo člani SCI, predsednik SCI z aktivnejšo vlogo, profesionalni direktor pa opravlja dnevna opravila. Svet SCI je formalno vodstvo inštituta in vključuje 26 stalnih in 2 pridružena člana, ki prihajajo iz podjetij, ki so člani SCI. Svet se sklicuje dvakrat letno in odloča o strateških odločitvah ter drugih omejitvah. Večino pro­ jektov se izvede pod vodstom izvršnega od­ bora. Izvršni odbor se sestaja štirikrat letno in opravlja vlogo upravnega odbora in izbira ter posreduje zanimive predloge svetu SCI. 2.3.2 Razvoj standardov v okviru SCI SCI vpliva na razvoj standardov s sodelova­ njem pri raziskovalnih projektih, eksperti SCI posredujejo mnenja in so neposredno vklju­ čeni v razvoj standardov, posebno vlogo pa imajo predvsem pri uvajanju in distribuciji standardov. Uporabo standardov pospešujejo z organizacijo izobraževanj in z objavo pri­ ročnikov in navodil za uporabo standardov. Za razvoj informacijskih modelov zgradb je pomembna predvsem praktična podpora projektu s strani SCI in distribucija dokumen­ tacije. 3 • STANDARDI ZA INFORMACIJSKE MODELE ZGRADB Poglavje vključuje pregled poenotenja zapisa zgolj geometrije - IGES (angl. Initial Graphics Exchange Specification), semantičnih opisov PDES/STEP (angl. Product Data Exchange - leta 1988), nekaterih rezultatov raziskovalnih projektov, kot je RATAS (Björk, 1995) in upo­ rabnih standardov IFC in CIS2. 3.1 Zgodovina razvoja in povezave med standardi Geometrija produkta - bodisi geometrija stavbe, letala ali industrijskega izdelka - pred­ stavlja temelj za inženirsko komunikacijo pri načrtovanju in tudi širše - pri celotnem življenjskem ciklu produkta. Zato je razumljivo, da je bila najprej identificirana potreba po standardnem zapisu geometrije - zapisu, ki ga »razume« več računalniških orodij. Zgodnji začetki standardov za računalniški zapis po­ datkov o geometriji - v takrat še »neglobal- nem« svetu - so potekali na nacionalnih nivo­ jih in šele kasneje se uveljavijo standardne specifikacije na mednarodnem nivoju. Na angleško-govorečem področju se že v začetku sedemdesetih začnejo aktivnosti z vidnejšimi rezultati: leta 1977 v Združenem kraljestvu zasnujejo AECMA (angl. European Association of Aerospace Industries) stan­ dard za izmenjavo podatkov geometrijskih ploskev, v letu 1978 v ZDA teče projekt ICAM v povezavi z ANSI (angl. American National Standards Institute) komisijo Y 14.26, ki izdela napreden matematični model za izmenjavo podatkov o geometriji. Temu sledi objava standarda IGES (angl. Initial Graphics Ex­ change Specification), ki tri leta zatem po­ stane ameriški standard. Ker IGES ni zadoščal vsem potrebam, Francozi in Nemci nadalju­ jejo z razvojem in v letih 1982,1986 objavijo dva standarda: SET (fr. Standard d'Echange et de Transfert) za potrebe avtomobilske in letal­ ske industrije, ki naj bi nadomestil IGES ter VDA (nem. Verband Der Automobilindustrie E.V.), ki zgolj dopolnjuje IGES za potrebe nem­ ške avtomobilske industrije z zapisi podatkov o ukrivljenih ploskvah in prostorskih krivuljah, prav tako nemški je tudi CAD*I. Poleg številnih standardov, tudi s področja računalniške opreme in elektronike, je pomembno vzpod­ budo prispevala proizvodna industrija, na primer CAM-I (angl. Computer-Aided Manu­ facturing - International), ki leta 1982 objavi poskusni mejni model XBF (angl. Experimen­ tal Boundary File). Slika 6 podaja pregled medsebojnih vplivov »zapisov geometrije« in STEP-om. Za razliko od zgoraj navedenih aktivnosti - osredotočenih zgolj na zapis geometrijskih entitet - se s časom izpostavlja potreba po opisu pomena geometrije in načinu izme­ njave zapisov. Pomemben miselni preskok predstavlja metodologija ANSI/SPARC, ki prvič metodološko loči opis podatkov in nji­ hovo uporabo oz. računalniške tehnologije. ANSI/SPARC uvede takoimenovano troslojno arhitekturo (Turk, 1992) (preglednica 3). Metodologija ANSI/SPARC je bila tudi osnova programa ICAM, katerega izsledki so bili odločilnega pomena za metodologijo STEP. Kljub temu, da so v središču pozornosti še vedno podatki o geometriji, je bistven napre­ dek k celovitejšemu opisu produkta: • Vmesnik za izmenjavo podatkov o produktu PDDI (angl. Product Definition Data Inter­ face) se osredotoči na standardizacijo izmenjave in deljenje (angl. sharing) po­ datkov o produktnem modelu, in to zgolj med računalniškimi aplikacijami brez posredovanja človeka. Prvič se učinkovito loči opis podatkov in podatki za izmenjavo - v obliki datoteke na digitalnem mediju. V ta namen so v okviru PDDI razvili jezik za modeliranje informacij in nevtralni format za zapis. • Formuliranih je več formalnih metod za modeliranje informacij (npr. IDEF1X). • Integriran program za letalsko industrijo IPAD (angl. Integrated Programs for Aerospace- vehicle Design) z glavnim poudarkom na geometriji prvič demonstrira uporabo mode­ liranja informacij za integracijo sistemov. Osnovo - za v nadaljevanju predstavljene aplikacijske protokole STEP - predstavlja pro­ gram CALS (Computer-Aided Acquisition and Lifecycle Support), ki ga je financiralo Mini­ strstvo za obrambo UoD (angl. U.S. Depart­ ment of Defense). CALS razvija specifikacije za ozko specializirane dele IGES, vendar rezul­ tati niso bili zadovoljivi. Za uspešno imple­ mentacijo so potrebna dodatna navodila za preslikavo med CAD in specifikacijo. V letu 1984 se identificirajo nove zahteve, ki govore v prid nadaljnjemu razvoju širše za­ snovanih standardov za izmenjavo podatkov o produktih (Goldstein, 1998): • Globalna blagovna izmenjava, • Vse bolj kompleksni produkti, • Uporaba večnamenskih orodij, • Odvisnost od dobaviteljev v vseh fazah raz­ voja produkta, STEP arhitektura ANSI/SPARC Opis Aplikacijski sloj Zunanja shema Določa en pogled na podatke s stališča določene uporabe oz. aplikacije ali skupine uporabnikov. Logični sloj Konceptualna shema Določa podatke s stališča snovalca sistema neodvisno od uporabnikov in načina shranjevanja podatkov. Fizični sloj Interna shema Določa organizacijo podatkov, shranjevanje in manipulacije v okviru aplikacije. Preglednica 3 • Standard STEP lahko razvrstimo v tri plasti, ki ustrezajo ANSI/SPARC shemi [1979] ZDA [1982] FR [1986] DE Programa ICAM SET VDA standard [1970-1981] UK& ZDA AECM A & ANSI Y14.26 [1982-1987] ZC PDDI IA [1989-1991] STEP re-organizacija n )):))))))) )) mrh xn ni) d »i ) ) d ) )) ) ) ) ) ) ) ) ) 71 72 73 1970 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 95 96 97 98 99 00 01 02 2002 [1973 -1984] ZDA IP A ) - Boing [1984-1985] PDES (ZDA) STEP (EU) — [1988] STEP predstandard ISO [1994] STEP prva izdaja ISO [1978] ZDA [1981] ZDA [1983] ZDA Matem. model geometrije IGES 1.0 XBF ANSI Y14.36 ANSI standard CAM-I Slika 7 • Zgodovina razvoja standarda STEP - ISO 10303 • Spremljanje produkta skozi celoten življenj­ ski cikel. Uspešni rezultati PDDI in nekaterih drugih, tudi evropskih projektov, so bili povod za nadaljnje aktivnosti. Leta 1984 se sestane komisija za IGES, ki želi opredeliti vizijo naslednje gene­ racije standarda IGES. Kot odgovor nastane specifikacija za izmenjavo podatkov o pro­ duktu PDES (angl. Product Data Exchange Specification), ki se kasneje združi s sorodno evropsko iniciativo STEP v okviru organizacije ISO in nastane ISO STEP. 3.2 ISO STEP Na razvoj standarda so imeli odločilen vpliv nekateri standardi, ki so se razvijali vzporedno ali pred STEP-om (slika 7). Čeprav je STEP mednarodna iniciativa, so bile osnove pogosto izdelane na nacionalnih nivojih. Nekatera dejst­ va so bila navedena že v uvodu 3. poglavja. Pomembno je, da jasno opredelimo, s kakš­ nimi cilji je potekal razvoj. Zgodovinski razvoj STEP-a je povezan z naslednjimi vprašanji: • Kako zapisati geometrijo (v digitalnem for­ matu)? • Kako opisati pomen geometrijskih elemen­ tov in drugih informacij o produktu? • Kako uporabiti izdelane opise kot osnovo za komunikacijo in izmenjavo? Metodologija standarda STEP temelji na dveh bistvenih konceptih: 1. Opis zahtev po informacijah. 2. Določitev načina za izmenjavo podatkov digitalnega modela produkta. 3.2.1 Metodologija STEP Metodologija STEP temelji na Aplikacijskih protokolih AP (angl. Application Protocols), ki opisujejo strukturo informacij, ki so potrebne za izmenjavo (slika 8). AP so formalni doku­ menti, ki opisujejo uporabo STEP-a v okviru domene ali strokovnega področja. Vsak AP vsebuje procesni model, kjer so opisane aktiv­ nosti, referenčni aplikacijski model - koncep­ tualni model-shemo in aplikacijsko integrirani model. 1. AAM: Aplikacijski aktivnostni model AAM (angl. Application Activity Model) je prikaz informacijskih tokov aplikacije. Uporabijo se lahko tehnike modeliranja procesov. Na podlagi aplikacijskih protokolov identificira­ mo potrebne informacije, ki jih podrobneje opredelimo s tehnikami za modeliranje informacij. 2. ARM: Aplikacijski referenčni model ARM (angl. Application Reference Model) je prikaz produktnega modela, ki rabi kot refe­ renca pri implementaciji produktnega mo­ dela. Modeli ARM prikazujejo elemente produktnega modela in z njimi povezanega znanja v smislu medsebojnih odnosov, možnih atributov in podobno. Glede na to, da so modeli ARM predstavljeni v grafični obliki, niso primerni za implementacijo. Za implementacijo je potreben vmesni zapis, ki ga je možno enostavneje računalniško interpretirati, razumljiv pa mora biti tudi za človeka. 3. AIM: Aplikacijsko interpretirani model AIM (angl. Application Interpreted Model) je opis produktnega modela za poljubno implementacijo. Ti opisi so tekstovni in morajo biti dovolj izrazni za opis modelov ARM - za te opise so primerni leksični je­ ziki1. Eden izmed takih jezikov je tudi EXPRESS. STEP nudi več rešitev za izmenjavo podatkov o digitalnem produktnem modelu. Vsi načini izmenjave potekajo na podlagi EXPRESS sheme. Fizična implementacija je podrobneje 1 leksičen jezik: sinonim za formalni jezik, ki omogoča uporabo besed in matematičnih izrazov. »Leksičen« lahko razumemo kot »izrazen«. predstavljena v (Cerovšek, 2003}. S koncep­ tualnega vidika STEP predvideva štiri različne stopnje izmenjave: 1. Datotečna izmenjava. Edina zahteva, ki ji mora zadostiti računalniški program je iz­ pisovanje in branje podatkov skladno z EXPRESS shemo. Kaj program dela s po­ datki in na kakšen način jih interno obrav­ nava, je nepomembno. S tem načinom si lahko programi zgolj izmenjujejo digitalni produktni model: izhodne podatke enega programa lahko prebere drug program. 2. Aktivna izmenjava. Poleg zahtev za prvo stopnjo (datotečno izmenjavo) mora biti aplikacija narejena tako, da zna manipulirati s podatki na podlagi EXPRESS sheme. Na tem nivoju lahko poljubni aplikaciji komunici­ rata med seboj z datotekami za izmenjavo. Standardni API (angl. Application Program­ ming Protocol) za tovorstno izmenjavo je SDAI (Standard Data Access Interface). 3. Zbirka podatkov. Poleg funkcionalnosti iz prvih dveh nivojev implementacije mora biti aplikacija sposobna operirati s podat­ ki, ki so shranjeni v zbirki podatkov. Pri tem se pojavlja težava, kako shraniti strukturirane podatke informacijskega modela EXPRESS v zbirko podatkov. Na tem nivoju zbirke ne preverjajo vseh pravil, ki so zapisana v EXPRESS shemi. Generič­ ni programski aplikacijski protokol, ki omogoča zapis primerkov gradnikov poljubne EXPRESS sheme v zbirko podat­ kov. Do sedaj so bili standardizirani vmes­ niki SDAI za več programskih jezikov, kot so C++, C in Java. 4. Zbirka znanja. Četrti, najvišji nivo imple­ mentacije vključuje funkcionalnosti vseh nižjih nivojev, poleg tega pa mora biti zbir­ ka znanja izdelana tako, da: (1) v popol­ nosti upošteva omejitve in pravila, ki so za­ pisana v EXPRESS shemi, (2) vključuje mehanizme sklepanja. Za ta namen je potrebno znanje zapisati in poskrbeti za ustrezno predstavitev. Zato se lahko upo­ rabljajo različni načini predstavitve znanja, kot so okviri, semantične mreže, predikatna logika, veriženje naprej in nazaj itd. Prvi in drugi nivo implementacije sta zelo pogosta, v zadnjem obdobju je že veliko aplikacij na tretjem nivoju, medtem ko imple­ mentacij na četrtem nivoju z zbirkami znanj skoraj ni, razen redkih prototipov. 3.2.2 Deli standarda STEP Standard STEP je sestavljen iz več delov, ki so prikazani v preglednici 4. Glavni deli stan­ darda so: Metode za opis. Podrobnosti o metodah za opis so bile predstavljene v uvodnih razdelkih tega poglavja s poudarkom na informacij­ skem modeliranju - EXPRESS. Integrirani viri (IR). Ob razvoju standarda STEP so se razvijali tudi vedno novi aplika­ cijski protokoli. Pri tem seje vsebina informa­ cijskih modelov oz. shem AP pričela podva­ jati. Vsak AP namreč ne opisuje samo sebi lastnih informacij, ki jih v drugih AP ni. Ne­ smiselno bi tudi bilo že opisane koncepte opi­ sati znova (na primer geometrijo). Različni načini opisov - različne sheme - pa tudi otežujejo računalniško izmenjavo. Iz nave­ denih razlogov je bilo nujno potrebno skupne koncepte v okviru STEP-a »standardizirati«. Integrirani viri IR (Integrated Resources) zdru­ žujejo tiste definicije informacij, ki se pogosto pojavljajo v AP. IR so se postopno dopolnjevali, ob praktični uporabi pa so se odpravljale pomanjkljivosti. Integrirani viri predstavljajo preverjeno osnovo za izdelavo vseh novih AP. STEP loči dva tipa virov glede na to, ali so ve­ zani na določene tipe aplikacij (domene) ali ne: • Integrirani generični viri, ki so skupni AP ne glede na domeno, ki jo AP naslavlja Metode za opis 1 IS Pregled in osnovni principi 11 IS EXPRESS priročnik z navodili 12 IS EXPRESS - 1 priročnik z navodili 14 CD EXPRESS - X priročnik z navodili Metode za implementacijo 21 IS Kodiranje prostega besedila strukture za izmenjavo ~72 IS Standardni vmesnik za dostop do podatkov (SDAI) 23 IS Vez med C++ in SDAI 24 FDIS Vez med C in SDAI 25 AWI Vez med EXPRESS vOMGXMI 27 IS Vez med Java™ in SDAI z Intemet/lntranet razširitvami 28 CD XML prikaz podatkov na osnovi EXPRESS-a 29 CD Poenostavjena vez Java™ in SDAI z Intemet/lntranet razširitvami Metodologija in ogrodje za preverjanje ustreznosti 31 IS Splošni koncepti 32 IS Zahteve za preizkuševalne laboratorije in stranke 34 IS Abstraktne metode za preizkušanje implementacij aplikacijskih protokolov AP ~35~ CD Abstraktne metode za preizkušanje implementacij standardnega vmesnika za dostop do podatkov SDAI Integrirani generični viri 41 IS Temelji opisa produkta in podpore 42 IS Geometrijska in topološka predstavitev 43 IS Strukture prikaza 44 IS Konfiguracija strukture produkta 45 IS Materiali 46 IS Vizualne predstavitve 47 IS Tolerance variacij oblik 49 IS Procesne strukture in lastnosti 50 DIS Matematični konstruktorji 51 CD Matematični opis Integrirani aplikacijski viri 101 IS Tehnično risanje 104 IS Analiza po metodi končnih elementov 105 IS Kinematika 107 CD Definicija relacij pri analizi po metodi končnih elementov 108 WD Prametrizacija in omejitve za eksplicitno produktno modeliranje 10 j AWI STEP montažni model produktov Aplikacijski protokoli 201 IS Eksplicitno tehnično risanje 202 IS Asociativno tehnični risanje 203 IS Konfiguracijsko vodeno načrtovanje 204 DIS Strojno načrtovanje z uporabo mejnega prikaza 207 IS Načrtovanje in oblikovanje matric za razrez pločevin 209 FDIS Analiza kompozitnih in kovinskih konstrukcij ter načrtovanje 210 IS Načrtovanje elekronske montaže, spojevanja in paketiranja 212 IS Elektrotehnično načrtovanje in inštalacije 214 IS Bistveni podatki procesa strojnega načrtovanja v avtom.industriji 216 CD Oblike ladijskih kalupov 221 CD Funkcionalni podatki in shematski prikaz procesnih obratov 224 IS Definicija produkta za proizvodnjo 225 IS Elementi zgradb z eksplicitnim prikazom oblik 226 WD Mehanski sistemi plovil 227 IS Prostorska konfiguracija obrata232 DIS Paketiranje tehničnih podatkov-osnovne informacije in izmenjava 233 WD Predstavitev podatkov za sistemsko inženirstvo 234 AWI Dnevniki, zapisi in sporočila o plovilu v obratovanju 235 WD Informacije o materialih za načrtovanje in verifikacijo produktov 236 WD Produktni in projektni podatki notranje opreme Preglednica 4 • Sestava standarda STEP (Lfsoft) \Aplikacijsko interpretirani gradniki 501 IS Robovni žični model 502 IS Lupinski žični model 503 IS Geometrijsko omejen 2D žični model 504 IS Razlaga tehničnega risanja 505 IS Struktura risbe in administracija 506 IS Elementi tehničnega risanja 507 IS Geometrijsko omejene površine 508 IS Ne-mnogovrstne površine 509 IS Mnogovrstne površine 510 IS Geometrijsko omejen žični model 511 IS Topološko omejene površine 512 IS Podroben mejni prikaz 513 IS Elementarni mejni prikaz 514 jS Podroben mejni prikaz 515 is Konstruktivna geometrija trdnih teles 517 IS Geometrijske predstavitve strojnih načrtov 518 DIS Zasenčeni prikazi strojnih načrtov 519 IS Geometrijske tolerance 520 IS Asociativni načrtovalski elementi Projekt - katalog delov IS0 13584 je vrsta mednarodnih standardov za računalniško predstavitev in izmenjavo katalogov delov. Glavni cilj je zagotovitev neodvisnosti predstavitve kataloga od aplikacij, ki jih uporabljajo. Ti standardi ne govorijo samo o izmenjavi katalogov, ampak podajajo tudi konkretne načine za implementacijo in razpolaganje s knjižnicami._______________________ \Konceptualni opisi I 1 I IS [Pregled in osnovni principi Logični viri 20 IS Logični model izrazov 24 DIS Logični model katalogov dobaviteljev 25 CD Logični model katalogov dobaviteljev z agregatnimi vrednostmi in eksplicitno vsebino ~26~ IS Identifikacija dobaviteljev informacij llmplementacijski viri I 31 I IS Geometrijski programski vmesnik Metodologija za opis I 42 I IS Metodologija za strukturiranje družin delov Protokol za izmenjavo pogledov 101 DIS Protokol za izmenjavo geometrijskih pogledov s parametričnim programom 1Ö2 CD Protokol za izmenjavo pogledov z ustrezno specifikacijo ISO 10303 Legenda: | X X | ' Sklop v kate rega sod ijo posa m ezn i d e li s tandarda X {Številka de la (Part) s tandarda ISO 10303 Statusne oznake posameznih delov standarda AWI Approved Work Item /O d o b re n p red m et obravnave WD Working document / D e lovn i dokum ent CD Comittee document / D okum ent de lovne skup ine DIS Draft International standard /O s n u te k m ednarodnega standarda F D IS Final Draft International standard / Končn i osnu tek m ednarodnega standarda IS International standard / M ednarodn i s tandard Slika 9 • Uporaba jezika EXPRESS in STEP fizičnih datotek SCHEMA PRIMER; zasuki - LIST (0:6) OF BOOLEAN; stevilka_elementa oznaka_elementa konstantnih_dimenz'i j sprostitve END ENTITY; INTEGER; OPTIONAL STRING; LOGICAL; pomiki_in_zasuki; ENTITY steber SUBTYPE OF(element_okvira); tip_stebra : vertikalni_element; END_ENTITY; ENTITY greda SUBTYPE OF(element_okvira); tip_grede : horizonta!ni_element; END_ENTITY; ENTITY horizontalni_element; END_ENTITY; ENTITY vertikalni_element; END_ENTITY; END SCHEMA; Slika 10 • Preslikava med EXPRESS-6 in EXPRESS je enolična (obratna ni) ^ krožeč označuje smer odnosa (definicija B je vsebovana v definiciji A) 1 f f __A_ primerki definicij A odnos ■ ° V oznake odnosov B i U p W primerki definicij B sh e m a sh e m a m O V N I T I P 1 ! iz b irn i tip I i n a š te v n i j ip i 1 ! n a š t e v n i j ip ! ! ! ! iz b i r n i j ip ! p o im e n o v a n j ip ! ! p o im e n o v a n t i p ! L en ite ta en ite ta j • Integrirani aplikacijski viri, ki so skupni vsem AP za neko področje Integrirani generični viri imajo oznako ISO 10303-4X, aplikacijski pa ISO 10303-10X. Aplikacijsko integrirani gradniki (A IC) (angl. Application Integrated Constructs) so segmenti definicij, s katerimi lahko raz­ polaga več aplikacijskih protokolov. Upo­ raba AIC je omejena s tem, da jih ni do­ voljeno spreminjati, temveč se morajo uporabiti kot končno določene samostojne enote. AIC so predvideni za uporabo pri zasnovi ARM. Metode za implementacijo. Po zgledu ANSI/ SPARC arhitekture je logična predstavitev ločena od fizične. Osnova za vse implemen­ tacije v okviru standarda STEP je določena z logično predstavitvijo - EXPRESS shemo. STEP definira dva osnovna načina imple­ mentacije: • STEP fizična datoteka SPF (angl. STEP Phy­ sical File) in kako fizično zapisati podatke, ki jih določa EXPRESS shema • Standardni vmesnik za dostop do podatkov SDAI (angl. Standard Data Access Inter­ face) generični programski aplikacijski pro­ tokol, ki omogoča zapis primerkov gradni­ kov poljubne sheme v zbirko. 3.2.3 Metode za opis: jezik EXPRESS Bistvo metode za opis predstavlja diagram na sliki 9. Jezik EXPRESS se uporabi za izde­ lavo modela - določitev sheme. Standard EXPRESS del 21 nato določa tudi, kako je vi­ deti datoteka na podlagi sheme - to je STEP fizična datoteka. Ko uporabnik določi struk­ turo podatkov - shemo, določi tudi format. EXPRESS je jezik za modeliranje informacij, ki omogoča dve predstavitvi: (1) tekstovni za­ pis in (2) grafično predstavitev EXPRESS-G, ki shematično prikazuje gradnike jezika EXPRESS in njihove medsebojne odnose (sli­ ka 10). Pri izdelavi se ponavadi uporablja grafična oblika, ki pa žal ne omogoča prikaza vseh gradnikov. Gradniki, kijih ni mogoče pri­ kazati v grafični obliki, so: pravila, funkcije, procedure, omejitve in implicitni atributi, ki jih definiramo s stavkom DERIVE. Za razumevanje podajmo nekaj osnov grafične notacije jezika EXPRESS-G, ki vsebuje tri vrste simbolov (slika 11): • Definicije: Grafični simboli, ki označujejo deklaracije shem, osnovne podatkovne tipe in poimenovane podatkovne tipe. • Odnosi: Grafični simboli, ki opisujejo odnose med definicijami. • Sestavi: Grafični simboli, ki omogočajo pri­ kaz diagrama EXPRESS-G na več straneh. a) osnovni entitetni diagram b) entitetni diagram z atributi c) entitetni diagram s tipi d) popolni entitetni diagram Slika 12 • Vrste entitetnih diagramov EXPRESS-G Geometrijske predstavitve STEP del 42 Topološke predstavitve - to č k a -skup ina povezanih točk - r o b - p o t -z a n k a - meja ploskve - ploskev -ro b n i model lupine - žični model lupine Geometrija - to č k a -v e k to r -s m e r - krivulja - ploskev L kartezijski operator Geometrijski model —trdni model -b lo k - krogla “ torus - v a l j - stožec -zagozda - luplnski model — ploskovni model — lupinski žični model — robni žični model -geom etrijska zbirka L boolean rezultat Slika 13 • Geometrijske predstavitve v okviru ISO STEP ‘geometricjepresentationjtem L _______ _____________________ placement point ‘ direction curve surface ‘vector *cartesian_transformation_operator Slika 14 •Geometrijski elementi Iz slike je razvidno, da osnovnih tipov ni mogoče razgraditi in so lahko zgolj vsebovani v definicijah ostalih gradnikov jezika EX­ PRESS. Glede na to, kateri gradniki so uporab­ ljeni v EXPRESS-G diagramu, so lahko dia­ grami popolni ali delni. Ločimo diagrame na nivoju shem, ki kaže odnose med shemami in diagrame na nivoju entitet (slika 12). Kot je bilo omenjeno že v uvodnem delu poglavja o EXPRESS, je vse od leta 1994 v pripravi sprememba standarda. Glavne spre­ membe, ki jih prinaša nova verzija jezika EX- PRESS2, so vezane predvsem na nove potrebe, kijih pogojujejo uporabniki STEP me­ todologije. Na primer, parametrično mode­ liranje, katalogi delov, upravljanje v proizvod­ nji in nove aplikacije vmesnika SDAI. V oktobru leta 2002 je bila organizirana delav­ nica na temo EXPRESS2, na kateri naj bi se določile smernice v smeri standardizacije sprememb, in glede na to, da je bila že vzpo­ stavljena komunikacija med komisijo za EX­ PRESS in OMG, ki vodi razvoj OCL, so mogoči tudi premiki v smeri OCL. Vendar glede na dolgo zgodovino metodologije STEP in števil­ nih implementacij na podlagi EXPRESS, v bližnji prihodnosti ni pričakovati prevlade je­ zika OCL. 3.2.4 Geometrijske predstavitve in geometrijski modeli Geometrijske predstavitve sodijo med in­ tegrirane vire standarda STEP. To je tiste dele standarda, ki se uporabljajo splošno, neodvis­ no od aplikacije produktnega modela. Brez geometrije v inženirskih strokah ne gre. Zato sodi STEP del 42 med najpomembnejše in­ tegrirane vire. Glavne geometrijske sheme so: • geometry_schema določa načine geome­ trijskih predstavitev • topology_schema določa uporabo topo- loških predstavitev • geometric_model_schema določa pred­ stavitev geometrijskih modelov Geometrijske predstavitve (slika 13) vključuje­ jo definicije osnovnih geometrijskih entitet, kot so točka, krog, pravokotnik, poligon, krivulje in ploskve. Sheme vseh treh modelov so prika­ zane na slikah 14 do 17. Popolnejši entitetni diagram, ki vključuje vse ključne informacijske strukture za definicijo krivulj, je podan na sliki 15. Zelo pomemben del predstavljajo predvsem topološke predstavitve. Topologija je veda, ki se ukvarja z invariantnimi preslikavami (SSKJ). Geometrijski model je posebej pomemben za CSG (angl. Constructive Solid Graphic). Slika 15 • Geometrijska shema (STEP, del 42 ) *oriented_edge edge_curve vertex_point face_surface D— topologicaljepresentationjtem edge ‘ subface ’ oriented face vertex shell ‘ tace face outer bourn face bound connectededgeset loop vertexJoop polyjoop r C ‘ edgejoop ‘ path - c *oriented_path -c *open_path ‘ wire shell connected face set closed shell -C 1 open_shell ■ C * ori ented_open_shell ‘ oriented closed shell 3* 3.2.5 STEP AP 225 STEP del 225 Elementi zgradb z eksplicitnim prikazom oblik je praktično edini »veljavni« uradni del standarda STEP, ki je povezan z gradbeništvom. Potem ko seje končalo delo v okviru integriranih aplikacijskih virih za grad­ beništvo, to je del 106, ki bo predstavljen v nadaljevanju, je ostal zgolj pričujoči del stan­ darda 225. STEP del 225 daje poudarek iz­ menjavi podatkov zgolj o geometriji, kjer so uporabljane zgoraj prikazane geometrijske sheme. Več o neposrednih aplikacijah meto­ dologije step v gradbeništvu je v (Haas, 2000 ) . 3.3 Referenčni informacijski modeli zgradb Na razvoj standardnih modelov Modeli zgradb se pogosto delijo na aspektne in ogradne (Björk, 1995; Eastman, 1999) ali na referenčne in tipne modele (Luiten, 1993). Pri prvi razvrstitvi so vključeni tako aspektni -(CIMSTEEL) kot tudi ogradni modeli (RATAS in BOOM). V pregledu niso vključeni nekateri splošni referenčni modeli, kot so GenCOM, BPM in IRMA. 3.3.1 Ratas Model zgradb Ratas je bil razvit na VTT, pri implementaciji so uporabili relacijske podat­ kovne zbirke. Ratas velja za enega izmed pomembnejših prispevkov k informacijskemu modeliranju zgradb. Ratas je bil izdelan v obdobju, ko so se že dodobra izoblikovale potrebe, ki bi jim moral zadostiti model zgradb. Ker ni prišlo do prak­ tične uporabe, temveč gre bolj za teoretično delo z nekaterimi omejenimi prototipnimi rešitvami, so značilni široko zasnovani modeli zgradb (Björk, 1995) (preglednica 5). RATAS identificira pet zahtev za model zgradb: Zagotoviti izčrpnost. Model zgradb mora vse­ bovati vse informacije, ki so potrebne za grad­ njo in vzdrževanje stavbe. Pokriti vse faze gradbenega projekta. Model mora biti zasnovan tako, da ga bodo lahko uporabljali vsi udeleženci v gradbenem pro­ jektu v vseh fazah. Izločiti nepotrebne informacije. Vsaka enota informacije naj bo predstavljena samo enkrat, brez podvajanja in drugih nepotrebnosti. Omogočiti izpis podatkov v različnih formatih. Model mora omogočiti izpis podatkov v raz­ lične formate in predstavitve. Zagotoviti neodvisnost od programske in strojne opreme. Model mora biti zasnovan kot logična struktura, ki dovoljuje implementacijo na raznovrstni strojni in programski opremi. Za razvoj produktnega modeliranja v gradbe­ ništvu je morda pomembnejša analiza primernosti pristopov kot pa sam model zgradb Ratas. Modele se deli tudi na referenčne modele, aspektne modele, pogledne modele, aplikacij­ ske protokole, osrednje modele in ogradne modele. Podobno razdelitev podaja tudi Bjork. Razširjena shema Ratas opisuje gradbišče z entiteto lokacija - in - stavba, katere primerek vsebuje eno lokacijo in več stavb. Nadalje vsako stavbo sestavljata vsaj dva sistema: si­ stem stavbe, ki vključuje vsaj en podsistem. Podsistem pa vključuje entitete na nivoju delov: del stavbe, stik ali prostor. 3.3.2 BCCM Razvoj modela zgradb BCCM (angl. Building Core Construction Model) je potekal v okviru standarda STEP del 106, vendarje bil nadalj­ nji razvoj konec devetdesetih ustavljen, s či­ mer je bil del 106 iz STEP-a tudi črtan. Kljub temu je bil prispevek BCCM zelo pomemben za nadaljnji razvoj produktnih modelov, pred­ vsem za model zgradb IFC, kije predstavljen v sklepnem delu tega poglavja. Za razliko od STEP aplikacijskih protokolov, ki običajno naslavljajo aplikacijo produktnega modela na neko ozko področje, je BCCM skušal preseči ozko specializirane aplikacijske protokole in zasnovati ogrodje za izmenjavo podatkov v obliki celovitega modela zgradb BCCM. Osnovna shema BCCM modela na sliki 19 pri­ kazuje glavne entiete za opis produktnega modela zgradbe, kije lahko kompleks, stavba, element ali sestav elementov. Ti so med seboj povezani in lahko vključujejo različne sestave. Model ni bil nikoli implementiran, zato njegove uporabne vrednosti ni mogoče opredeliti. V splošnem je bil celoten model zastavljen na zelo splošnem nivoju. Delo na modelu BCCM je bilo prekinjeno, razvoj pa seje nadaljeval v okviru modela zgradb IFC. BCCM ni bil nikoli implementiran, zato učinkovitosti rešitev ni mogoče ovrednotiti. 3.3.3 COMBINE Rezultat projekta COMBINE, ki se je pričel leta 1992, je bil centralni model za iz­ menjavo podatkov, imenovan integrirani centralni podatkovni model IDM (angl. Inte­ grated Data Model). IDM je bil definiran na podlagi funkcionalnosti orodij, k ijih inženirji (imenujejo jih akterji) uporabljajo pri na­ črtovanju. Kot osnovo za razvoj podatkov­ nega modela IDM so izbrali nekaj tipičnih orodij, ki jih imenujejo prototipi inženirskih orodij DTP (angl. Design Tool Prototype). V prvi fazi COMBINE I so izbrali šest orodij za izračun energetskega ovoja stavbe, v drugi fazi pa so seznam orodij dopolnili še z dru­ gimi inženirskimi orodji. V drugi fazi so se osredotočili predvsem na izmenjavo geometrijskih podatkov, ki jih uporab­ niki ustvarijo z običajnimi programskimi orodji (Augenbroe, 1994), (Luckley, 1994). COMBINE II (leta 1992) opusti uporabo ASCII datotek in se osredotoči na izmenjavo podatkov na podlagi 0 0 zbirke podatkov. V nadaljevanju projekta sredi devetdesetih prejšnjega stoletja se osredotočijo na izde­ lavo generičnega produktnega modela. 3.4 IFC - splošna shema informacijskih modelov zgradb Trenutna verzija standarda IFC je 2x edition 2, hkrati pa je IFC 2x v proceduri za javno dostopno specifikacijo ISO PAS 16739. Za­ snova arhitekture modela zgradb IFC temelji na izbranih principih, ki določajo njegovo organizacijo in strukturo s sledečimi cilji (AIA, 2000): Slo] Informacijske strukture Predlagani modeli Modeliranje informacij Entitete, atributi, pravila, metode, generalizacija-specializacija Relacijski podatkovni model ER model Objektni model Okvirji Generični opisi produktov Agregacija, dekompozicija, tipi, verzije oblike STEP, EDM, GARM, OOCAD Osrednji model zgradbe Generične informacije, ki so skupne večini udeležencev RATAS Aspektni model Informacijske strukture COMBINE, CIMSTEEL Aplikacijski model Konceptualna shema aplikacije - Preglednica 5 • Ogrodje za ravzoj modelov zgradb (Björk, 1995) entiteta_modela_zgradbe 1 (INV) pod_sestavi FOR elementi_sestava S[1:?J kompleks stavba element sestav_elementov O I c r “ ö - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - TTT j ! ! elementi S[1:?J j j elementi.sestava S[1:?]\ ; stavbe S[1:?J | (INV) sestavi_elementov FOR elementi_sestava S[1:?] klet etaža blok predel krilo ____ ____ __________ ____ ____ ____ ____ ____ ____ prizidek Slika 19 • BCCM: definicija entitet gradbenega objekta • Zagotoviti modularno strukturo zasnove modela; • Zagotoviti ogrodje za izmenjavo informacij med strokami v AEC/FM industriji; • Olajšati vzdrževanje in nadaljnji razvoj mo­ dela; • Omogočiti ponovno uporabo komponent modela pri modeliranju; • Omogočiti avtorjem programske opreme uporabo že izdelanih komponent; • Skrbeti za združljivost med različnimi ver­ zijami modelov. Glede na to, kaj so bistvene zaključene enote informacij, kako so te enote razvrščene in kakšen je odnos med njimi, lahko krajše opišemo model IFC s (slika 20): • Skupinami podshem. Model je sestavljen iz shem, ki opisujejo sorodne informacije. • Sloji. Sheme se nahajajo v slojih (od spodaj navzgor): sloj virov, osrednji sloj, sloj sklad­ nosti in domenski sloj. • Princip gravitacije. Princip gravitacije ozna­ čuje odnos med shemami. Razred sleherne sheme se lahko sklicuje na razrede druge sheme le v smeri gravitacije2. 3.4.1 Razčlemba modela Sloj virov. Sloj virov vključuje vire, ki so neod­ visni od aplikacije modela. Mednje sodijo po­ datki o merah, enotah, načinu zapisa, topologiji, geometriji itd. Entitete, ki so za­ pisane v sloju virov, so pogosto povzete po definicijah, ki so bile izdelane že v STEP. Tako je na primer privzeta skoraj celotna topološka shema in geometrijska shema, izmed razisko­ valnih modelov ima največji vpliv BCCM, od koder prihaja veliko konceptov, le da IFC upo­ rablja svojo konvencijo o poimenovanju. Osrednji sloj. Osrednji sloj tvorita jedro in raz­ širitve jedra. V jedru se nahajajo vsi osnovni koncepti, kijih vključuje tekoča izdaja IFC-jev. Jedro pa predstavlja vzorec, po katerem se razvijajo domenski modeli. Jedro vsebuje kon­ cepte, ki so skupni vsem entitetam, ki opisuje­ jo zgradbo. Definicije osrednjega sloja lahko uporabimo pri različnih domenskih modelih v izvirni ali modificirani obliki. Na ta način so posamezni domenski modeli usklajeni do take mere, da jih je mogoče med seboj pove­ zovati. Koncepti, definirani v osrednjem sloju, tudi zagotavaljajo ustrezno mero združljivosti. Sloj skladnosti. Sloj skladnosti vključuje skup­ ne koncepte IFC, ki omogočajo izmenjavo med različnimi domenami oziroma strokami, karje bistvo modela IFC. Domenski sloj. IFC je z nenehnim razvojem in novimi implementacijami deležen nenehnih izboljšav. S tem so se izoblikovali ključni struk­ turni modeli, ki vključujejo naslednje kon­ cepte: koncept objekta, koncept odnosov, koncept definicije lastnosti, koncept produkta, koncept procesa, vira, akterja, projekta, sku­ pine, definicije itd. 3.4.2 Aplikacije in razvoj modela zgradbe IFC Proces implementacije novih aplikacij modela zgradb je podrobno predpisan in vključuje sam postopek nadgradnje modela do testi­ ranja ustreznosti. V okviru razvoja tretje izdaje modela zgradbe IFC poteka več projektov, ki razširjajo uporabo modela zgradbe IFC (IAI). 2 pri dnu (shemi virov) naj ne bi bilo sklicevanj med she­ mami. To naj bi zagotavljalo neodvisnost slehernega vira. D e lje n i D e lje n i D e lje n i | | f D e lje n i D e lje n i e le m e n ti p ro s to rs k i e le m e n t i u p ra v lja v s k i fu n k c ijs k i s e rv is o v o b je k ta e le m e n t i z g ra d b e j , e le m e n t i e le m e n t i s ta v b e I Arhitektura: skrajšana obtika [ j Deli, vključeni v platformo 2x ( f / j Predvideni deli za fkatformo Deli, ki so iz platforme 2x izločeni Slika 21 • Celotna arhitektura modela IFC 2x Ozn. Trajanje Naslov projekta Uporaba (BS-7) 1998/01-2002/04 Preverjanje ustreznosti delovanja HVAC sistemov HVAC - Preverjanje ustreznosti strojnih prezračevalnih, elektro in drugih napeljav. (BS-8) 2001/06-2002/06 HVAC modeliranje in simulacija HVAC - Strojne prezračevalne in elektro in druge napeljave. (BS-9) 2002/01-2002/12 Omrežje IFC: IFC za kabelska omrežja v stavbah HVAC - Strojne prezračevalne in elektro in druge napeljave IFC in razširitve za določite napeljave kabelskega omrežja. (E U ) 2002/04-2003/03 Električne inštalacije v stavbah HVAC - Strojne prezračevalne in elektro in druge napeljave s potrebnimi kalkulacijami, ki izhajajo iz arhitekture. (CI-2) 2002/01- Mostovi Opis geometrijskih in drugih podatkov, potrebnih za vzdrževanje mostov. (CS-4) 2001/05-2003/03 Podpora za preverjanje ustreznosti s standardi Avtomatsko preverjanje ustreznosti stavbe z predpisi. (FM-1) 2001/05- Inženirsko vzdrževanje CAM M - (Computer Aided Maintenance Management) zmanjšati tveganja z upravljanjem vzdrževanju konstrukcij. (FM-8) 2001/03-2003/03 Stroški, poročila in finance pri upravljanju zgradbe Upravljanje zgradbe v življenjskem ciklom zgradbe s poudarkom na stroškovni analizi, vzdrževanju in analizi stroškov obratovanja. (PM-3) 2001/01-2002/06 Izbira materialov, specifikacije in vzdrževanje Standardizirati opis materialov in gradbenih polizdelkov zo IFC. (ST-1) 2001/10-2001/10 Jeklene konstrukcije Jeklene konstrukcije. Razvoj temelji na CIMsteel integracijskih standardih. (ST-2) 1997/01-2002/09 AB konstrukcije Izboljšati sodelovanje pri procesu zasnove AB konstrukciji in podpora odločanju pri izbiri oblik AB elementov in podobno. (ST-3) 2001/01-2003/01 Montažne konstrukcije Standardizacija opisov prefabriciranih elementov. (ST-4) 2001/08-2002/06 Modeli za analizo konstrukcij Poudarek na koordinaciji in integraciji aktivnosti med projektiranjem konstrukcij. (XM-4) 2001/04-2003/04 Razširitev IFC za tehnično risanje 2D/3D objekti s predoločenimi atributi in simboličnimi prikazi. Preglednica 6 • Pregled aplikacijskih projektov za razširitev modela zgradbe IFC Analiza nekaterih razvojnih projektov je po­ dana v preglednici 6. Na podlagi razvoja pro­ jektov lahko predvidevamo tudi razširitev upo­ rabnosti modela IFC. 3.5 CIS2 - shema informacijskih modelov jeklenih zgradb Standard CIS jer rezultat projekta CIMsteel iz programa Eureka CIMsteel in predhodnik STEP aplikacijskega protokola AP230. Distribucija in podpora razvoju modela zgradb CIMsteel teče pod okriljem mednarodnega inštituta za jekle­ ne konstrukcija predstavljenem v poglavju 2.3. Prva verzija modela zgradb je izšla sredi devet­ desetih, zadnja pa pred dvema letoma. Za raz­ liko od drugih modelov se CIMSteel osredotoči zgolj na jeklene konstrukcije. 3.5.1 Logični produktni model Model je korektno izdelan in ustrezno doku­ mentiran. Temelji na tako imenovanem lo­ gičnem produktnem modelu (LPM) (Watson, 1994), ki vključuje vse ključne informacije od zasnove do izvedbe jeklenih konstrukcij. Od modela CIMsteel si lahko največ obetajo kon- strukterji, ki bodo hitreje izdelali projektno dokumentacijo, saj se podatki med fazami enostavno izmenjujejo. 3.5.2 Procesni model CIMsteel Posebnost modela zgradb CIMSteel je jasna določitev AAM, ki je prikazan na sliki 22. Na podlagi AAM so identificirani štirje poglavitni protokoli za izmenjavo podatkov DEP (angl. Design Exchange Protocol). Skladno z meto­ dologijo STEP je razvoj modela zgradb osno­ van na podrobnem procesnem modelu, ki dokumentira aktivnosti pri projektiranju jek­ lenih konstrukcij. 3.5.3 Protokoli za izmenjavo podatkov Na podlagi procesnega modela so bile identi­ ficirane bistvene potrebe po informacijah, ki so opisane v štirih protokolih za izmenjavo po­ datkov DEP (angl. Design Exchange Protocol): • DEPl: Opis matematičnega modela kon­ strukcije, obtežbe in rezultatov statične ana­ lize. • DEP2: Opis dimenzioniranih elementov. Če so potrebne spremembe dimenzij elemen­ tov takšne, da zahtevajo ponovno statično analizo konstrukcije, se zapis lahko uporabi za ponovno analizo. • DEP3: Opis dimenzioniranih stikov. Če stikov ni mogoče izvesti zaradi neprimernih di­ menzij elementov, se te informacije upora­ bijo kot vhodni podatki za ponovno dimen­ zioniranje. • DEP4: Opis dimenzioniranih elementov in stikov se uporabi za izdelavo delavniških načrtov. Če se pri tem pokažejo nepravilno­ sti, se te informacije zapišejo in jih lahko uporabimo pri predhodnih aktivnostih (ana­ lizi konstrukcije, dimenzioniranju elementov in pri izdelavi delavniških načrtov). Vsak DEPje skupina shem, ki določajo, kako je potrebno podatke strukturirati. Program, ki razume vhodne podatke na podlagi shem, lahko uporabi rezultate kateregakoli progra­ ma za račun jeklenih konstrukcij. Na primer, če je to program za dimenzioniranje, lahko elemente dimenzioniramo na podlagi rezulta­ tov kateregakoli programa za statično ana­ lizo. Seveda morajo biti rezultati tudi izpisani v skladu z definiranimi shemami. Sheme mo­ dela zgradb CIMSteel so podrobno doku­ mentirane na ca. 600 straneh, zato podrob­ nejša razlaga konceptov presega okvire tega prispevka. Zgolj za občutek opisujemo vzorčno EXPRESS-G shemo (slika 23), ki pri­ kazuje informacijski model za rezultate analiz jeklenih okvirnih konstrukcij. Shema natančno določa, kako so urejeni rezultati, da bo mogoče nedvoumno inter­ pretirati vsak podatek, ki je povezan s kon­ strukcijo: konstrukcija je modelirana z elementi, konec elementa je definiran z dvema vozliščema, rezultati pa so predstav­ ljeni za dva tipična primera: na koncu ele­ menta in po elementu, vsi rezultati pa so odvisni od obtežnega primera. Obtežni pri­ mer se pri tem določi na podlagi ločene sheme. Praktična uporaba modela zgradb CIMsteel je korak bliže k računalniško in­ tegrirani proizvodnji CIM (angl. Computer Integrated Manufacturing), saj že obstajajo aplikacije metodologije STEP, ki uporabljajo tako zapisane podatke direktno kot vhodni podatek za stroje za končno obdelavo ele­ mentov konstrukcije. Slika 22 • Procesni model CIMsteel z identifikacijo protokolov za izmenjavo podatkov (DEP) projekt > (INV) obsega S [1 :? ] ,inv_konstJe_m ode lirana_z konstrukcija (INV) kons tJe_m ode lirana_z S[0:?] *in v jm a ‘ inv_zdruzujer(INV) im a S[2:2] (INV) združu je S[0:?] element konec_elementa vozlišče in v_sod!_k (INV) so d i_ k S[0:?] in v _ s o d i_ k jk e (INV) sod i_k_rke S [0:?] (ABS) rezultati_za_element *sila_v_elementu ‘ pomikLelementa (INV) doloca_rze S [0:?] analiza t : (ABS) rezultati konca_elementa *sile_konca_elementa *pomiki_konca_elementa inv_daje_rke (INV) daje_rke S[0:?] inv_doloca_rke (INV) d o lo c a jk e S[0:?] inv_doloca_rzv inv_daje_rze (INV) doloca_ rzv S[0:?] (INV) da)e_rze S[0:?] inv_sodi_k_rzv (INV) sod i_k_rzv S [0:?] (ABS) rezultati_za_vozlisca *reakcije_podpor *pomiki_vozlisc ~ |(INV) daje_rzv S[0:?] obtezna_kombinacija p - 1 -------------- n ------------- Slika 23 • CIMsteel entitetna shema z atributi za prikaz rezultatov analize 4 -SKLEPI 4.1 Omejitve trenutne standardizacije Kritike informacijskih modelov zgradb so pogoste (Eastman, 1998), (Tolman, 1999), (Turk, 2001), (Cerovšek, 2003). Bistvene omejitve pri razvoju standardov za informa­ cijske modele zgradb so: • Postopnost razvoja. Postopen razvoj je edini sprejemljiv pristop. Pri tem ostaja problem: »Kaj storiti s podatki, za katere ni predvi­ dena ustrezna struktura«. Orodja ponavadi omogočajo dosti več od sheme IFC. IFC rešuje ta problem s "proxy" strukturami, vendar takšna rešitev le premošča pomanj­ kljivosti. Sočasnost s tem ni zagotovljena, saj mora biti celotna struktura v tem primeru znana. • Prenos v prakso. Težave z uporabo modelov v praksi so bile identificirane (Werner, 1994), vendar se sami uporabi ne posveča dovolj pozornosti. V praksi se zato raje odločajo za uporabo orodij specifičnega proizvajalca, nekatera velika podjetja, pred­ vsem na Japonskem, pa so sposobna proizvajalce prisiliti k izdelavi ustreznih orodij. Pri uporabi v praksi je vprašljiva traj­ nost formata: združljivost za nazaj in naprej. V praksi želijo predvsem boljše in hitreje izdelane načrte. Prav tako je potrebno izoli­ rati informacije, ki so v modelu že prisotne. Uporaba enega samega - centralnega modela predvideva intenzivno izmenjavo med skoraj vsemi udeleženimi, kar se zgodi le izjemoma. Poskusi z izdelavo metamo- delov niso bili uspešni. • Omejitve pri izmenjavi informacijskih mode­ lov zgradb. Eastman navaja naslednje ome­ jitve: (1) Trenutne možnosti za izmenjavo omogočajo pretok podatkov med aplikaci­ jami le tako, da se rezultat ene aplikacije lahko uporabi kot vhodni podatek za drugo. Ob tem podatki niso shranjeni v podatkov­ nem skladišču, ki bi aplikacijam omogočalo dodajanje, spreminjanje in brisanje podat­ kov. Prav tako ni mehanizmov, s katerimi bi lahko združili rezultate več aplikacij v en sam vhodni podatek za tretjo aplikacijo. (2) Iz­ menjava temelji na tem, da pošiljatelj pripravi podatke za prejemnika, pri tem pošilja­ telj določi, katere podatke bo prejemnik potreboval. Prejemnik pretoka informacij ne more nadzorovati in izbrati samo tistih po­ datkov, ki jih res potrebuje, kot lahko to stori na primer pri papirni izmenjavi. (3) Podatki, shranjeni v modelu zgradb, predstavljajo le del potrebnih informacij za razvoj drugega modela. Na primer, če naročimo energet­ skemu svetovalcu izvrednotenje porabe ener­ gije in osončenja, potrebujemo podatke o okolici, vremenskih razmerah itd. Te modele združimo skupaj z modelom stavbe in dolo­ čimo nov model. Na podlagi tega dejstva lahko sklepamo, da model stavbe predstav­ lja le enega izmed potrebnih modelov pri številnih analizah projekta. (4) Trenutne možnosti za izmenjavo se naslanjajo na en sam, nevtralni model za opis informacij o stavbi. Številni primeri v praksi pa opravi­ čujejo uporabo več vzporednih, a razčle­ njenih modelov. Projektanti rezultatov v tem primeru ne morejo uskladiti zaradi tehničnih in strokovnih razlogov. V do sedaj razvitih modelih morajo biti vsi podatki, ki jih potre­ buje aplikacija, že pripravljeni s predhodnimi. (5) Izmenjava podatkov je vgrajena v splo­ šen potek dela. Ker so opravila med seboj odvisna, je potrebno identificirati opravila in aplikacije pri medsebojni izmenjavi podat­ kov. Eastman poudarja, daje Combine redek primer raziskovalnega projekta, ki se osredo­ toča na mnogovrstne načine izmenjave. S tem ostaja sovisnost med podatki in proce­ som neraziskano področje. 4.2 Trenutna podpora standardom Na popularnost informacijskih modelov zgradb vpliva predvsem podpora izdelovalcev programske opreme, Autodesk opredeljuje rešitve, ki temeljijo na informacijskem modeliranju zgradb, s tremi bistveni karakteristikami: • Izdelava in operiranje na digitalnih zbirkah podatkov za sodelovanje. Pr oiz va jale c Ap lik ac ija # ! E5 .■fcr S Int eri er Ä Ö osc Ele ktr ote hn iko HV AC -In šta lac ije i aT *o ■ g l •J5. aT cL g =3 en Up rav lja nje st av b ( FM ) oaE: Autodesk Architectural Desktop CAD/Arhitektura X Bentley Systems Microstation TriForma CAD / Arhitektura X BCA Singapore IBP/IBS Avtomatsko preverjanje skladnosti s predpisi X X Data Design System Electro Partner, HVAC Partner, Construction Partner Lesene konstrukcije, instalacije, etc. X X X X X Fujitsu Limited Personal BLD CAD/Arhitektura X Graphisoft R&D ArchiCAD CAD/Arhitektura X HAN Datoport EliteNT Architektur CAD/Arhitekturo X IAIFS Claire Project Pregledovalnik X X X ideYAPI Ltd. ideCAD/IDS CAD/ Arhitektura X X KAJIMA Arc DB-CAD D/W CAD/Arhitektura; izmere - popis količin, kop X X X Lawrence Berkeley National Laboratory BSCIientfor EnergyPlus CAD/Arhitektura; Ovoj stavbe X X Microsoft Corporation VISIO Professional CAD / Arhitektura; Opremo, etc. X X X X X NEC Corporation NcadArc CAD/Arhitektura X Nemetschek AG ALLPLAN 2003; AEC.FM CAD / Arhitektura; Konstrukcije, napeljave, upravljanje s stavbami X X X X OlofGranlund Oy RIUSKA, BSPro Simulacije, upravljanje s stavbami X X X PNL COMcheck-EZ MECcheck Preverjanjue skladnosti s predpisi Skanska Facets Operativno planiranje, stroški X X Solibri Inc. Solibri Model Checker (SMC) Preverjanje modela X X Sumitomo Cement Computer Systems CO., Ltd. Estimate-Core/Sigma Win/ADT import Kalkulacije X X Timberline Software Precision Estimating CAD Suite Integracija arhitektonske zasnove konstrukcije, popisi dei, izmerami, količinami X X "K" Line Systems, Ltd. IFC to VRML Converter VRML pretvornik X Vizelia Facility OnLine Upravljanje z zgradbami preko spleta X X YIT COVE Operativno planiranje, stroški X Produkti, testne verzije, prototipi Acfive3D-LAB Active3D-Built Platforma za sodelovanuje X X X X X X X Booad bocad 3D Jeklene, lesene in steklene konstrukcije X X X Cimware TiPOS-plus 4.0 Planiranje X X CHUDEN Computer service Co., Ltd. Inazumo Apollo Arhitektura in elektronapeljave X X CSTB QualiSTEP, IFCtoVRML, EVE, Material Databases Virtualna platforma, pretvornik iz IFC v VRML, SDAI implementacija X X X Fukui Computet ine. ARCHITREND 21 CAD/Arhitektura Informatix Inc. MicroGDS CAD/Arhitektura Kanemotsu Electronics Ltd. Goudi-ADT CAD/Arhitektura X Kozo Keikaku Engeneering Inc. adpack series Arhitektura, račun konstrukcij X X Mensch und Maschine M&MroCAD HVAC X X Muigg Computer ACADmep Arhitektura X Muigg Computer ActivelFC ActiveX komponenta za branje in pisanje IFC datotek X X X X X X X X SOFiSTiK AG SOFISTIK Arhitektura in račun konstrukcij X X Syspro Corporation TriModelerll HVAC X Union System Inc. Super Build/SSl Analiza konstrukcij X U.S. Army Engineer Research and Development Center Building Composer Arhitekturni program in razporeditev prostorov s povezavo na kriterije specifičnih strank X YKK Architectural Products Inc. Building Material Contents Pridobitev informacij X Orodja za delo z informacijskimi modeli zgradb IFC EUROSTEP IFC Toolbox Dostop, branje in pisanje v IFC fizične datoteke STEP 21 and XML X X X X X X X X Jotne EPM Technology EXPRESS Data Manager SDK, SDAI, P21, C, C++, Java, Čorba, XML, Web servers, SOAP X X X X X X X X FZK IfcObjectCounter Preverjanje skladnosti IFC informacijskih modelov zgradb z IFC shemo X X X X X X X X PDTec GmbH IFC Toolbox Dostop, branje in pisanje v IFC fizične datoteke STEP 21 andXML X X X X X X X X University of Karlsruhe Validator Arhive IFC datotek X X X X X X X X SecomCo.Ltd. IFCsvr ActiveX Component Dostop, branje in pisanje v IFC fizične datoteke STEP 21 and XML X X X X X X X X Preglednica 7 • Programska oprema, ki uporablja standarde ISO STEP in IFC • Upravljanje s spremembami prek digitalnih zbirk podatkov, tako da so spremembe v vseh zbirkah podatkov. • Zajem in ohranjanje informacij za ponovno rabo drugih specifičnih aplikacij. Apliciranje informacijskega modeliranja zgradb se kaže v večji kakovosti dela in produktivnosti podjetja. Da Autodesk načrtuje razvoj za podporo informacijskim modelom zgradb priča razvoj programa Revit, ki bo po že začetem testiranju, podpiral shemo IFC. Za gradbenike pa je še posebno zanimiv razvoj programa Structural Revit, ki omogoča razvoj matematičnih modelov neodvisno od pro­ grama za račun konstrukcije. Pozitiven odnos kaže tudi podjetje Bentley systems, ki vidi raz­ voj informacijskega modeliranja v smislu »Instrument panel« za projekt, ki se odziva v dejanskem času in ima naslednje karakte­ ristike: • Pogled na uporabnikove potrebe z razšir­ jenim kontekstom za delo. • Vnos/dostop/ analiza informacij v dejan­ skem času ter sinhronizacija podatkov. • Varno in učinkovito okolje za sodelovanje. Trenutna podpora dvema podrobneje pred­ stavljenima standardoma: IFC in CIS2 je podana v preglednicah 7 in 8. IFC nudi podporo več domenam, ki so omenjene v poglavju 3.4. Za tiste, ki se ukvarjajo z jekle­ nimi konstrukcijami, pa bo zanimiva pred­ vsem preglednica 8. 4.3 Smernice razvoja in uporabe Uporaba produktnih modelov je bila do sedaj mišljena predvsem za izmenjavo podatkov med sodelujočimi v gradbenem projektu in ne kot osnova, na kateri bi lahko temeljile storitve. Modeli zgradb niso bili zasnovani na način, ki omogoča uporabo novih možnosti, kijih nudijo spletne storitve in ki lahko spodbudijo nadaljnji razvoj produktnih modelov na načine, kot je razvoj programske opreme za produktne mo­ dele za posamezne faze projekta v povezavi z naprednimi storitvami, kot je simulacija faz projekta in vzdrževanje ter povezovanje z infor­ macijskimi portali, kot so npr. katalogi proizva­ jalcev, gradbenih izdelkov in polizdelkov. Za splošno uveljavitev informacijskih modelov v praksi je pomembno: • poiskati načine za motiviranje uporabnikov za uporabo informacijskih modelov zgradb: odpravljanje nepotrebnih in dolgotrajnih opravil, • omogočiti bolj enostavno, hitrejšo in boljšo izdelavo risb, • razviti take modele, ki ne bodo zahtevali od uporabnikov podajanja nepotrebnih infor­ macij - to je informacij, ki jih za svoje delo oz. za svoj model sploh ne potrebujejo, • zagotoviti trajnost formata: združljivost za nazaj in naprej - dokumentacijo je potrebno hraniti 10 let in več, • prikazati je potrebno praktične načine uporabe in prihranke z uporabo naprednih metod, kot je 4D (poleg geometrije še čas izvedbe) in nD načrtovanje ali uporaba modela, kot pri modelu CIS2 pri fazah projektiranja in izdelave jeklenih konstrukcij, • spodbujanje uporabe v praksi - investitorji bi se morali zavedati potenciala uporabe informacijskih modelov zgradb, • postopna uporaba - arhitekti, inženirji in drugi udeleženi v gradbenem projektu bi se morali uporabe lotiti postopno - za spe­ cifično ciljno izmenjavo podatkov, poten­ cialna uporaba modela ponavadi presega smiselno uporabo v praksi. Osnovni pogoj za začetek uporabe pa je spre­ menjen način razmišljanja in dostopnost orodij: • Prehod iz 2D na 3+D je pri uporabi stan­ dardov pomemben. Redki so poskusi prehoda med geometrijskimi in produktni­ mi modeli, kot je predstavljen v (Liebich, 1994). Vendar takšni načini niso preveč uspešni, ker ohranjajo star način dela. Potrebno je namreč spremeniti način razmišljanja in izdelave projektne doku­ mentacije. Zaradi načina dokumentiranja arhitektonskih, konstruktivnih in drugih rešitev projektanti namreč tridimenzio­ nalne rešitve »prevedejo« v tlorise in narise, pri gradbenikih gre še za poenostavitve z matematičnim modelom - informacij­ sko modeliranje zgradb pa omogoča izdelavo modela kar v treh dimenzijah, poleg pa je mogoče dodati še informacije, ki jih do sedaj uporabniki niso opisovali v modelu. • Dostopnost orodij za informacijsko mode­ liranje in tudi pretvornikov. Pri tem imajo vodilno vlogo predvsem proizvajalci pro­ gramske opreme in njihovi distributerji. Izvoz podatkov iz aplikacij Uvoz podatkov v aplikacije Fr am e W or ks P ius a i 55 Q<22 eoa. t:a E SD S/ 2 St ru ctu ra l T rit or ma IS § o'oO CM C La in Fa bT ro l M RP +aCO RA M St ru ctu ra l S ys tem Üir I X I ci= ® m e 1 # Ro bo t a s QL St ru CA D GT St ru dl £3CO «k m at RI SA FIo or Frameworks Plus X X X X X X X X Smart Plant3D/ Structural SDS/2 X X X X X X X X Structural Triforma X X X X X X Sap 2000/ETABS X X X X X X FabTrol MRP 3D+ X X X X X RAM Structural System X X X X X X TeklaStructures (Former Xsteel) X X X X X X X X Robot X X X X X X X RCAD X X X X X X X X StruCAD X X X X X X GTStrudl X X X X X X RISA-3D RISAFIoor Preglednica 8 • Pregled C IS /2 uvoz in izvoz modela med aplikacijami (Cis/2@GT) 5 • LITERATURA Augenbroe, G., An overview of the COMBINE project, v: Scherer, R„ (ur.), First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, Dresden, 5-7. oktober 1994, Balkema, str. 547-555,1994. Björk, B-C., Hannu, R, Building Product Modelling Using Relational Databases, Hypermedia Software and CAD Systems, Microcomputers in Civil Engineering, letnik 6, št. 4, str. 267-279, Elsevier Science, 1989. Björk, B.-C., Requirements and information structures for building product data modeiss, Ph.D., VTT, Tehnical Research Center of Finland, 1995. Cerovšek, T., Turk, Ž., Duhovnik, J., Informacijski modeli zgradb, v: Saje, F., Lopatič, J., (ur.), Zbornik 24. zborovanja gradbenih konstruktorjev Slovenije, Bled, 14-15. november 2002., Ljubljana: Slovensko društvo gradbenih konstruktorjev, str. 311-318,2002. Cerovšek, T., Distribuirana računalniško integrirana gradnja pri pogojih necelovitosti, doktorska disertacija, Ljubljana: (T. Cerovšek), str. 308,2003. Eastman, C. M. Building product models: computer envi-ronments supporting design and construction, CRC Press, Boca-Raton, FL, str. 411,1999. Flood, R. L, Jackson, M. C„ Creative problem solving: total systems intervention, John Wiley & Sons, str. 250,1991. Gielingh, W., General AEC Reference Model (GARM), an aid for the intergration of applicationsspecific data models, v: P. Christiansson and H. Karlsson (ur.) "Conceptual Modelling of Buildings", CIB Publication 126, Swedish Building Center, Solna, Sweden, 1998. Goldstein, B. L. M., Kemmerer, S. J. A, Parks, C. H„ Brief History of Early Product Data Exchange Standards, National Institute of Standards and Technology NISTIR 6221. http://www.nist.aov/msidlibrarv/doc/proddata.Ddf. 1998. Haas, W. R„ STEP and its application in the construction industry. Vv: GONQALVES, R. (ur.), STEIGER-GARQAO, A. (ur.), SCHERER, R. (ur.). Third European Conference on Product and Process Modelling in the Building and Related Industries ECPPM, Lisbon, Portugal, 25 -27 September 2000. Product and process modelling in building and construction, Proceedings of the third European conference on product and process modelling in the building and related industries, Lisbon/Portugal/25-27 September 2000. Rotterdam; Brookfield: A. A. Balkema, str. '25-33, 2000 . IAI - International Aliance for Interoperability, www.iai-international.ora/. 1998. IAI - International Alliance for Interoperability. IFC2x Final Specification, Internet stran: http://www.iai-international.ora, 2000. IDEF. http://www.idef.com. 1998. ISO, International organization for Standardization.. http://www.iso.ch. 2002 Kalay, Y. E., Khemlani, L, JinWon, C., An integrated model to support distributed collaborative design of buildings. Automation in Construction, vcl. 7, št. 2 -3 , Elsevier Science, str. 177-188., 1998. Liebich, I , Wix, J., Highlights of the Development Process of Industry Foundation Classes. V: AMOR, R. (ur.). Product and process modelling in the building industry, Proceedings of ECPPM '98 - the second European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, BRE, UK, 19-21 October 1998. Garston: Building Research Establishment, ilustr., str. 327-335 ,1998 Luckley, S. R., Rombouts, W., The COMBINE Data Exchange System. V: SCHERER, Raimar (ur.). First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, Proceedings of the first European conference on product and process modelling in the building industry, Dresden/Germany/, 5 -7 October 1994. Rotterdam; Brookfield: A.A. Balkema, str. '567-575,1994. Luiten, B. Froese, T.M, Björk, B.-C, Cooper, G., Junge, R., Karstila, K. Oxman, R„ An Information Reference Model For Architecture, Engineering, And Construction .http://www.civil.ubc.ca/~tfroese/pubs/lui93a_irma/lui93a_abstract.htm l, 1993. SCI - The Steel Construction Institute. CIMsteel Integration Standards - CIS/2, Internet stran: http://www.cis2.ora/. 2005. Tolman, E, Poyet, P, The ATLAS models. V: SCHERER, Raimar (ur.). First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, Proceedings of the first European conference on product and process modelling in the building industry, Dresden/Germany/, 5 -7 October 1994. Rotterdam; Brookfield: A.A. Balkema, str. 473-481,1994. Tolman, F.P., Product modeling standards for the building and construction industry: past, present and future. Automation in Construction, Elsevier Science, vol. 8, št. 3, str. 227-235,1999. Turk, Ž., Okolje za računalniško integrirano projektiranje gradbenih konstrukcij. Doktorska disertacija. Univerza v Ljubljani, FGG. Ljubljana. 1992. Turk, L, Phenomenologial foundations of conceptual product modelling in architecture, engineering and construction. Artificial Intelligence in Engineering, 15(2): 83-92, 2001. Watson, A., Crowley, A., CIMSTEEL integration standards. V: SCHERER, Raimar (ur.). First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, Proceedings of the first European conference on product and process modelling in the building industry, Dresden/ Germany/, 5 -7 October 1994. Rotterdam; Brookfield: A. A. Balkema, cop. 1994, str., '503-511, ilustr. Werner, H„ Kowalczyk, W., Representation of product data models that evolve during the design process. V: SCHERER, Raimar (ur.). First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, Proceedings of the first European conference on product and process modelling in the building industry, Dresden/Germany/, 5 -7 October 1994. Rotterdam; Brookfield: A. A. Balkema, str. 83-91,1994. Wix, J., Liebich, I , Industry Foundation Classes Some Business Questions Examined. V: AMOR, R. (ur.). Product and process modelling in the building industry, Proceedings of ECPPM '98 - the second European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry, BRE, UK, 19-21 October 1998. Garston: Building Research Establishment, str. 553-561,1998. KOLEDAR PRIREDITEV 14.9. - 16.9.2005 ■ IABSE Annual Meetings andlABSE Symposium Structures and Extreme Events Lisbona, Portugalska www.iabse.ethz.ch/index.php iabs.lisbon2005@lnec.pt 19.9. - 22.9.2005 ■ 6th International Symposium on Cable Dynamcs Charleston, ZDA www.conf-aim.skynet.be/cable info@aim.skynet.be 1 9 .9 .-2 6 .9 .2005 ■ The International Symposium of High CFRDs Yichang, Kitajska yssdchen@tom.com yssdchen@msn.com 26.10. - 28.10.2005 ■ EVACES - Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures Bordeaux, Francrja bourgain@mail.enpc.fr 27.10. 28.10 2005 ■ 27. zborovanje gradbenih konstruktorjev SlovenijeBled, Slovenija jlopatic@fgg.uni-lj.si 27.10. - 28.10.2005 ■ The 2004 Forum on Hydropower Supply, Security and Sustainability Gatineau, Kanada collug@videotron.ca 5.11. - 10.11.2005 ■ 12th World Congress on ITSSan Francisco, ZDA www.itsworldcongress.org ntpsales@ntpshow.com 15.11. - 16.11.2005 ■ Bridge EngineeringRotterdam, Nizozemska www.bridgeneering.com info@briskevents.nl 12.12. - 15.12.2005 ■ Gulf TrafficDubaj, Združeni Arabski Emirati www.gulftraffic.com davyd.farrell@iirme.com 8.3. - 9.3.2006 ■ Road Expo IrelandDublin, Irska www.road-exo.com roadexpo@fav-huse.com 12.3. - 15.3.2006 ■ Roadex 2006Abu Dhabi, Združeni Arabski Emirati www.roadex-uae.ae roadex@gec.ae 22.3. - 25.3.2006 ■ Holz-Handwerk 2004Nürnberg, Nemčija www.nuernbergmesse.de 21.5. - 24.5.2006 ■ International conference on BRIDGESDubrovnik, Hrvaška secon@grad.hr 4.7. - 7.7.2006 ■ Infrastructure Facilities Asia 2006Singapur www.infrastructure-asia.com enquiry@hqinterfama.com 6.8. -10 .8 .2 006 ■ WCTE 2006World Conference on Timber Portland, Oregon, ZDA www.alexschreyer.de/eng/w_conf.htm jamie.legoe@oregonstate.edu 2 9 .8 .-1 .9 .2 0 0 6 ■ 12th European Conference on Composite Materials Biarritz, Francija www.paginas.fe.up.pt/ECCM12/ eccml2@lcts.u-bordeauxl.fr 22.11. - 25.11.2005 ■ 12th World Water CongressNew Delhi, Indija www.cbip.org cbip@cbip.prg 6.12. - 7.12.2005 ■ Road Expo LondonLondon, Anglija www.road-expo.com roadexpo@fav-house.com 11.12. - 14.12.2005 ■ International Conference on Science and Technology of Composite Buenos Aires, Argentina www.comat.fi.mdp.edu.ar comat@fi.mdp.edu.ar 13.9. - 15.9.2006 ■ lABSE Symposium onResponding to Tomorrow's Challenges in Structural Engineering Budimpešta, Madžarska www.iabse.hu iabse@asszisztencia.hu Rubriko ureja • Jan Kristjan Juteršek, ki sprejema predloge za objavo na e-naslov: msg@izs.si