A tartószerkezet tervezésének problémái a XXI. század elején

2002.06.06 10:55

 

Problémaelemzés a PLAN 31 Mérnök Kft. tevékenysége alapján

A XX. század utolsó évtizedében a nagy változások alapjaiban megváltoztatták a tartószerkezet tervezés menetét. Néhány évtizede a tartószerkezet tervezés elsősorban statikai tervezési feladatot jelentett. Az információ technikában bekövetkezett változás az egész világon nagy társadalmi változásokat hozott magával. Ez Magyarországon egybeesett egy politikai rendszerváltással és az EU csatlakozás előkészületeivel.

Ezek a változások a tartószerkezet tervezésre is kihatással vannak. A hatás annál erőteljesebb, minél inkább iparosított egy tartószerkezet megvalósítása és minél inkább nemzetközi a környezet, amelyben megvalósul.

A PLAN 31 Mérnök Kft. tevékenysége éppen olyan tartószerkezetek tervezésére irányul, ahol a fent leírt változások hatása erősen érvényesül.

 

1. A tartószerkezet tervezővel szemben támasztott igények a századfordulón

A szocialista tervgazdaságban a nagyvállalati gondolkodás az egyes szakterületek jelentős szétbontását eredményezte. A tartószerkezet tervezés döntően csak a statikai működés tervezésére korlátozódott. Különálló terület volt a megvalósítás, azaz a kivitelezés, költségvetés kiírás, árkalkuláció, technológiai tervezés, és így tovább.

Ennek megfelelően alakult az oktatás, szabályozás. A tartószerkezet megvalósítása alapvetően helyhez kötött, kevés ismétlődéssel, ebben lényegesen különbözik más ipari termékektől. Az iparosítás fokozódásával (iparosítás foka a közvetlenül be nem épülő költségek aránya az összköltségekhez, ez minél nagyobb, annál inkább a gépek, berendezések, gyártóeszközök határozzák meg a terméket) a tartószerkezet megvalósítása is egyre inkább a beépítés helyétől független helyen történik. Acélszerkezetek esetében alkalmasint több ezer km, vasbeton tartó szerkezeti elemek esetében is több száz, alkalmasint akár 1000 km távolságban is készülhet a szerkezeti elem.

Az ipari sorozattermékeknél már megszokottá vált, hogy országhatároktól független a termelés, egy-egy végtermékbe sok országban gyártott szerkezeti elemek épülnek be (egyáltalán nem tudjuk, hogy pl. autóinkban hány országban gyártott alkatrész van beépítve).

Az iparosítás magasabb fokán már nem válhat szét a tervezés és kivitelezés. Erre addig volt lehetőség, amikor alig változtak a kiviteli technológiák. A tartószerkezet tervezés legnagyobb hányadát a statikai számítások tették ki, mely számításokat ma másodpercek alatt elvégzik a számítógépek. A rajzolási munka is termelékenyebbé vált, hála az információ technika fejlődésének. A tartószerkezet tervezés nagyobb hányada ma már az egyes változatok költségelemzése, technológiai tervezése, alkalmasint a gyártó eszközök irányításának integrálása a tervezésbe. Egyáltalán egyre kevésbé lehet szétválasztani a tervezési tevékenységet az irányítási tevékenységtől. A legmagasabb fokon, az automatizált termelésnél a tervezés és irányítás egyetlen szoftver (pl. elemes födémek födémpallóinak automatizált gyártása).

A magyar építőipar technológiai színvonala ma még távol áll a legfejlettebb nyugati (vagy keleti? pl. Japánt tekintve) színvonaltól. Különösen a japán építőipar ért el kimagasló eredményeket a robotizált építésben. A vasbeton elemgyártás - a régi magyar hagyományokra épülve - az egyik olyan területe a tartószerkezet építésnek, ahol már nem olyan jelentős a lemaradás, sőt alkalmasint élvonalbeli teljesítések is előfordulnak. Ily módon a tartószerkezet tervezésében bekövetkezett változások egyik legjobb reprezentálása éppen a vasbeton elemgyártás.

A nagy fesztávolságú térlefedések esetében - gyártócsarnokok, raktárak, áruházak 25-35 m fesztáv tartományai - már nem lehet egy-egy konkrét épületben gondolkodni. A probléma már a tervgazdálkodásban is jelentkezett. Akkor a tipizálás majd rendszertervezés jelentették a megoldást. A 18 és 24 m fesztávolságú dongahéjak, rácsos tartók II és I elemek mutatják a fejlesztési lépcsőket. Ezen szerkezeti elemek kialakításánál még a nemzeti határokon belüli gondolkodás volt a jellemző.

 

1. Az 1950-1970 években a vasbeton rácsos tartók jellemzőek voltak Magyarországon. Konkurens vasbeton szerkezetek a vasbeton héjjak voltak. A vasbeton rácsos tartók családjából a legkiemelkedőbb a Dr. Lőke Endre (Iparterv) által tervezett 30 m fesztávolságú tartó volt. 5 db előre gyártott elemből a helyszínen építették össze és húzták be a feszítő kábeleket.

2. A BVM forgalomba hozta a típus vasbeton rácsos tartókat, 12, 18, és 24 m fesztávolságokra. Ezek közül különösen a 12 m fesztávolsággal épült meg a sok csarnok, a 24 m csak ritkán fordult elő.

3. Iparterv - 31. sz. ÁÉV fejlesztés volt a házgyárak 18 m tartói, több elemből készítve utófeszítéssel.

4. Korszakváltást jelentett a TT 18 tetőelemek megjelenése 1967-ben. Mintegy 15 éven keresztül meghatározók voltak ezek a típuselemek a magyarországi csarnoképítésben, mintegy 1,5-2,0 millió m² csarnok épült fel TT 18 elemekkel.

5. A TT 18 tető elem gyártás sikere alapján kerültek forgalomba 1970-től a T 24 tetőelemek. Ezen elemekkel is felépült cca. 800 ezer m² csarnok.

6. Az Olaszországból vásárolt licenc alapján a 31. sz. ÁÉV forgalomba hozta Y elemeit. Ezeknél már szakítottak a típus szemlélettel. Olaszországban nagy sikernek örvendtek ezek az elemek, Magyarországon csak 8 épület készült ezen elemekkel, miután nem illeszkedtek a magyar építési kultúrába. A gyártástechnológiai újdonságok miatt azonban ezen elemek gyártása is korszakváltást eredményezett.

7. Az első könnyű héjhalású csarnok az orosházi Float üveggyár már a politikai rendszerváltás előszelét jelentette a magyar vasbeton tartószerkezeteknél, mivel az import liberalizálás lehetővé tette a könnyű héjhalásokat.

8. Az egyre fokozódó igény a nagy fesztávolságokra eredményezte az új típus bevezetését. A nagy fesztávolság miatt az időközben elterjedt T keresztmetszet helyett váltani kellett I keresztmetszetre.

9. A németországi Alsdorf-ba és bulgáriai Szófiába a 36 m fesztávolságú gerendák EC2 szerinti számítása Budapesten készült (PLAN 31), a határok nélküli európa jegyében.

10. Az I keresztmetszetű főtartók 1989 óta (orosházi Float üveggyár) számos változatban készültek, az 1989-es forma variációiban. Hasonló keresztmetszetekkel dolgozott a BVM-TIP rendszer, később a Ferrobeton, VSTR Bp. 31, Unibeck, Strong, stb.

11. A párhuzamos övű gerendákra is egyre nagyobb igény terméke az újabb ASA-PLAN 31 gerendacsalád.

 

A felsorolt példák esetében a statikai tervezés elválaszthatatlan volt a gyártástechnológia tervezésétől.

Az 1960-85 közötti években a feszített tartók számítása, méretezése még olyan nagy kézi számítási munkát jelentett, hogy ez a tervezési munka csak nagyobb szériák mellett térült meg. Ezért is volt nagy jelentősége a tipizálásnak.

A feszítés kezdetben a Freissynet sajtókkal, később a Max Paul sajtókkal alapos gyártástechnológiai tervezést követelt. A szállítás, szerelés tervezése szintén a tervezési munka része volt, alkalmasint nehezebb feladatként, mint magának a tartó szerkezeti elemnek a statikai méretezése.

Az Y elem tervezésekor, méretezésekor 1985-ben már segítséget jelentett a HP 41C programozható kalkulátor, így lehetővé vált a tetszőleges fesztávolsághoz igazítás viszonylag rövid idő alatt.

1986-tól a Commodore és hasonló első számítógépek fokozatos áttérést hoztak a gépi számításokra. A számítási munka fokozatosan rövidült, de a méretezési programokat a tervezők még maguk írták.

1993-tól az EC2 szerinti méretezés már a nemzetközi együttdolgozást is lehetővé tette. Jelentősebb áttörést a PLAN 31 feszített gerenda tervezéseinél az abacus FETT programjának átvétele hozott. A számítási munka, beleértve a stabilitási vizsgálatokat is, a korábbinak töredékére esett. A tervezési munkában már nem a számítások jelentik a fő területet.

Különvált a program (szoftver) írás és alkalmazás. Lehetővé vált sok variáció futtatása, a tervezési munka egyik legnehezebb része az egyes variációk értékelése, az ár és teljesítés összevetése. Előtérbe kerültek a használati határállapotok elemzése (a teherbírási határállapot gombnyomásra biztosított volt).

 

2. A politikai rendszerváltás hatása a tartószerkezetek tervezésére

Kezdetben, 1989-ben még alig ismertük fel, hogy a politikai rendszerváltás a tartószerkezet tervezésre milyen változásokat hoz.

Az 1970 évi első Model Code megjelenése, majd ennek 1978 évi javított változata még nem jelentett lényeges változást a KGST szabványokra alapult méretezésekben. A beton szabvány 1981 évi változtatása volt az első jele az egységesítési törekvéseknek.

1989-től a külföldi építtetők megjelenése már problémákat okozott. Nyilvánvalóvá vált, hogy Nyugat-Európában magasabbak a tartószerkezetekkel szembeni elvárások, különösen a használati határállapotok vonatkozásában, de a tartószerkezetekkel szemben támasztott biztonsági színvonalnál is.

Az EU 1988-ban megjelent, építési termékek határok nélküli szabad forgalmát előkészítő direktívája 1991-ben magyarul is megjelent, de az akkori építési dokumentúra idején alig jelentett kihatást a magyar tartószerkezetekre.

A direktívának megfelelően az EU-ban felgyorsult az egységes méretezési szabványok kidolgozása, így 1991-től folyamatosan jelentek meg az ENV méretezési szabványok. Az EU országaiban hamar felismerték ennek jelentőségét, így 1992-től sorra megengedték a NAD-ok kíséretében az új szabványok alkalmazását, elsősorban kísérleti jelleggel. Az építési termékek piacán - és a statikai tervezést is ilyen építési terméknek tekintve - előtérbe került az export képesség. Különösen azokban az országokban, amelyek gazdasága erősen export orientált ­Németország, Ausztria, Hollandia, Finnország - rendkívüli erőfeszítéseket tettek, hogy a nemzeti szabványokról az EU szabványokra átállás minél előbb megtörténjen.

Annak ellenére, hogy éppen a tartószerkezetek területén nem várt nehézségekbe ütközött az EU szabványok véglegesítése, az oktatás 1995-96-tól minden EU tagállamban átállt az új szabályok bázisára.

Magyarországon az átállást több tényező is nehezíti. Magyarország még 2001-ben sem volt CEN tag. A statikus társadalom nagyon megosztott az EN méretezési szabványokat illetően.

Még 2001-ben is többségben voltak azok, akik a nemzeti szabványok védelmébe burkolódzva szeretnék piaci pozícióikat tartani. A NAD-ok kidolgozása is csak nagyon késve, 2000-ben kezdődött el, mire talán 2002-ben megjelennek, már gyakorlatilag elavultnak tekinthetők, hiszen időközben sorra jelennek meg az újabb pr EN méretezési szabványok (kvázi végleges fogalmazások).

Az egységes EN méretezési szabványok megalkotásának elhúzódása miatt több EU országban átmenetileg új nemzeti szabványokat alkottak, de már Eurocode bázison (mint pl. DIN 1045 új vagy ÖNORM 4700 család). A lényeg az, hogy jelentős az EU-n belül a tartószerkezetek méretezésére és kivitelezésére vonatkozó egységesítés.

A volt KGST országok EU szabványokra történő átállásában nagyok a különbségek. Legelőrehaladottabb Csehországban (év vele együtt Szlovákiában), Csehország már több éve CEN tag. A PLAN 31 Mérnök Kft. szomorú tapasztalata (lásd! később) az, hogy Magyarország az utolsók között kullog a tartószerkezetek méretezésének EU szabványokra állításával.

A PLAN 31 Mérnök Kft. viszonylag hamar, 1993-ban már átállt az Eurocode-ok szerinti méretezésre (szigorúan ügyelve, hogy a törvényes előírásoknak megfelelően az MSZ szerinti igazolások is megtörténjenek). Az ADA körmendi gyárának vasbeton váza volt az első így méretezett vasbeton tartószerkezet. 1994-től a METRO áruházak tervezésének sorozata kezdetben Magyarországon, majd Romániában, Bulgáriában, Oroszországban, Horvátországban a határok nélküli új világ előképei, egyben az egységes EU méretezési szabványok nemzetközi alkalmazásának példái. Így hatott ki a politikai rendszerváltás a tartószerkezetek méretezésére. Időközben rendszeressé váltak a vasbeton tartószerkezeti elemek export-importja, ahol más ipari termékekhez hasonlóan már nehezen határozható meg, mely országok termékei épültek be az egyes szerkezeti elemekbe (pl. tervek, méretre szabott, hajlított betonacél Magyarországról, egyéb szerelvények Ausztriából, Németországból, betonfolyósító Ausztriából, beton Romániából, beépítés Magyarországon vagy Romániában, és így tovább).

 

3. A technológiai fejlesztések hatása

A XX. század vége a vasbeton építés területén is forradalmi változásokat hozott. Ezek közül is kiemelkedik a korszakváltás a betonok területén. Mintegy 10 év alatt az alkalmazott betonszilárdságok cca. 50%-kal növekedtek. A betonkeverék készítésének kiegészítő anyagai, folyósítók, plasztifikálók indították el a rohamos fejlődést. Szinte nem várt módon és mértékben lehetővé vált a víz/cement tényező drasztikus csökkentése. A mikroszilika alkalmazásával nem várt eredmények születtek. A kutatások nemzetközivé válása gyorsította a folyamatokat. Ma a nagyteljesítményű betonok megjelenésének összes kihatását még fel sem tudjuk mérni. Az öntömörödő betonok új megvilágításba helyezik a tömörítési (vibrálási) eljárásokat.

Igazából még csak a kezdetén vagyunk a fejlesztési eredmények alkalmazásának, de a vasbeton elemgyártás területén a C40/50 beton alkalmazása ma már természetes. Egyre többször találkozhatunk C50/60 betonnal is (eltekintve az üreges födémelemek extruder eljárással készülő magas betonszilárdságaitól).

Miután a magasabb betonszilárdságok alkalmazása többnyire jelentős gazdasági előnyökkel jár (különösen előregyártott vasbeton termékek esetében a magasabb betonszilárdság önsúlycsökkentő kihatásai bőven kompenzálják a drágább magasabb szilárdságú betonok árát). Az üzemek alapvető érdekévé vált betontechnológiájuk fejlesztése, magasabb szilárdságú betonok alkalmazása.

Az oktatási, tervezési gyakorlat nem tudott lépést tartani a betontechnológia fejlődésével. A magasabb szilárdságok új tervezői megfontolásokat követelnek. Előtérbe helyeződnek a konstruálási szempontok, hiszen miközben az alkalmazható betonszilárdságok nőttek, a betonacélok (eltekintve a B 60.40 helyetti B 60.50 betonacél általánossá válását) szilárdsága nem nőtt számottevően. Fokozódott viszont a kényszer a feszített vasbeton szélesebb körű alkalmazására, mivel a magasabb betonszilárdságok főleg a feszített szerkezeteknek kedveznek.

Megjelentek a szálbetonok, vasalásokat helyettesítő újabb anyagok.

Az automata kengyelhajlító gépek megjelenése, egyre nagyobb teljesítményük a vasszerelés kialakítását forradalmasította. A betonacélok hajlítása visszaszorult az 5-16 mm átmérő tartományra, míg a Æ20, Æ25, Æ28 betonacélokat egyre ritkábban hajlítják. Az egyenes végződésű betonacélok lehorgonyzása került előtérbe (a magasabb betonszilárdságok alkalmazása önmagában is megkérdőjelezi sok esetben a kampók, hajlítások értelmét).

Egy mai vasbeton szerkezet vasalási konstrukciója alig hasonlít a 20-30 évvel ezelőttire. Fokozatosan növekszik a hegesztett betonacél hálók alkalmazása, mivel ezeket is robotok állítják elő. A Æ5-Æ14 tartományban fokozódik a tekercsben szállított, ezek között is főleg a hidegen bordázott betonacélok aránya, mivel az automata hajlító gépek ezt tudják termelékenyen feldolgozni.

Ezeket a hajlítógépeket már a statikai terv (CD-ROM) vezérli, így a terv egyben a termelésirányítás része.

A tekercsben szállított betonacél feldolgozása új szabályozási problémákat is jelent, hiszen a feldolgozás során is változik a betonacél mechanikai tulajdonsága.

Az egyengető-vágó-hajlító gép ily módon a betonacélnak mint anyagnak gyártási folyamatához is tartozik.

A tervezés ekkor már nem vonatkoztatható el a gyártási technológiáktól. Nem véletlen, hogy az előregyártott vasbeton szerkezeti elemeket a gyártó üzemek tervezik (gyártmányterv, vasalási terv), vagy terveztetik gyártási technológiájukhoz illeszthetően.

 

4. Az információtechnológiai robbanás hatása a tartószerkezetek tervezésére

Kezdetben, a 80-as, részben a 90-es években a számítógépek a statikai számítások végzését segítették, a logarléc majd zsebkalkulátorok felváltásaképpen. Ekkor a statikai tervezés még a kézi számításhoz kialakított módszereket követte.

A végeselem módszer kiszorított sok korábbi számítási módszert (pl. a Cross módszer ma már teljesen feledésbe kerülhetett). Éppen a végeselem módszer alkalmazása helyezte előtérbe a vasbetonszerkezetek eltérő viselkedését más homogén rugalmas anyagú, mint pl. acél szerkezetekhez képest.

A vasbeton szerkezeteink húzott övei előbb-utóbb megrepednek. A berepedt állapotok figyelembevétele kézi számítási módszereknél csak jelentős közelítésekkel történhetett. Innen származott az igénybevételek meghatározásának és a méretezéseknek szétválása a mérnöki tervezésben (igénybevételek meghatározása végeselem módszerrel, majd ezután a méretezés).

Az igénybevételekre azonban jelentős kihatással van a vasbeton szerkezetbe helyezett betonacél mennyisége, a szerkezet repedezettségi állapota. Az újabb számítási programokban már nem válik szét az igénybevétel meghatározás és méretezés, hanem sokmillió számítási művelet elvégzésével a méretezési programok fokozatos iterációkkal oldják meg a szerkezet méretezését. A statikus tervező már nem is tudja pontosan, milyen és mennyi számítási műveletet hajt végre, egy-egy méretezési program, a szoftverkészítés és alkalmazás szétválik.

A szabványok egységesítésének köszönhetően a tervezési szoftverek nemzetközivé váltak. Jelentős koncentrációk mennek végbe a szoftvercégeknél. Egy-egy új program egyre komfortosabb megoldást ad, és egyre nagyobb költségek terhelik a fejlesztést. A szerkezettervezőnek mint a termelő iparágakban, meg kell vásárolnia a drága termelőeszközöket (a hardveren kívül a szoftvert), melyek csak akkor térülnek meg, ha biztosított a sokszori alkalmazásuk. Ily módon a tervezési tevékenységben is egyre nagyobb szerepet játszanak a rendelkezésre álló eszközök, hasonlóan más iparágakhoz.

 

Az IT fejlődésének kihatása a tervezés-termelés kapcsolatára

Az építőiparban, a tervezés és termelés különállásának megfelelően kezdetben egymástól függetlenek voltak az IT alkalmazásai a tervezésben és termelésben.

A tervezés kezdetben független szoftvereket használt a statikai számításokhoz, rajzoláshoz, esetleg a költségvetés kiíráshoz.

A termelés is használt szoftvereket az irodai adminisztráción, könyvelésen túl az építés-szervezéshez, árképzéshez, stb.

A termelés iparosítása, a rövid határidők, a termelések nemzetközivé válása az építőipart sem kerülte el.

Az első integrált szoftverek, melyekben a tervezés és termelésirányítás együtt volt, éppen a tartószerkezetek területén jelent meg. Először az acélszerkezetek tervezése, gyártása területén, majd a vasbeton előregyártott szerkezetek területén. Az egyik ilyen Magyarországon is ismert szoftver a Nemetschek cég All Ready-je (Wienerberger Ócsa elemes födémek). A zsaluzópanelok robotizált gyártása úgy vált lehetővé, hogy a tervdokumentáció egyben a termelésirányítás is. Ily módon már nem kellenek az elemgyártásban sem a nagy szériák, a robotoknak minden elem új elem, akkor is, ha sokadszor ismétlődnek.

Újabban minden területen kívánalom az egyes részterületre vonatkozó szoftverek összekapcsolhatósága, ily módon nagyon sok párhuzamos munkavégzés elkerülhető. Éppen az integrált programok iránti igény kényszerítette ki a 3 dimenzióban gondolkodást. Ahhoz, hogy a tervek azonnal a mennyiségeket is megadják, szükséges a 3D. Így aztán például egy betonterítő kocsi pontosan tudja, hova mennyi betont kell terítenie, mivel az "agyában" a teljes elem benne van.

Egyelőregyártott vasbeton szerkezet tervezése kapcsán nyomon követhetjük, miben is áll a mai tartószerkezet tervezés (függetlenül attól, melyik művelet melyik cégnél, szervezeti egységnél, melyik országban történik).

 

4.1 Akvizíció: a szereplők felvezetése, nevek, címek, elérhetőségek, telefon, fax, E-mail, átviteli módok (ki milyen rendszerekkel dolgozik)

4.2 Ajánlatadás:

A termelő-megvalósító céggel közösen készíthető. Elvileg egy tervező szervezet, pl. tanácsadó mérnök is rendelkezhetne olyan széleslátással, hogy magabiztosan az építtető részére legkedvezőbb szerkezetet kiválassza. A valóságban azonban ez csak elvi lehetőség marad, hiszen a legkiválóbb tervező sem ismerheti az egyes üzemek lehetőségeit, árait, piaci stratégiáját, leterheltségét. Ily módon egyre inkább előtérbe kerül a követelmények exakt megfogalmazása

• számításba jöhető pillérosztások (sok esetben az építtető maga sem tudja, mi lenne számára a legkedvezőbb)

• belmagasság

• teherbírási követelmények (terhelések karakterisztikus értékei, kvázi állandó teherhányad)

• használati határállapotok követelményei (lehajlás, korrózióvédelem, tűzállóságépítés átfutási ideje, építés ideje.

Sok épület esetében egyaránt számításba jöhet acél szerkezet, vasbeton szerkezet, faszerkezet, de lehet az építtetőnek kizárólagos igénye egyik vagy másik szerkezettípusra.

Ha pl. a vasbeton elemgyártók készítik az ajánlatot, figyelemmel kell lenniük sablonparkukra, feszítési lehetőségeikre, technológiai adottságaikra.

Az ajánlati tervdokumentáció és ajánlati ár elkészítése, az ajánlatadás ráfordítása sokkal nagyobb, mint egy engedélyezési tervdokumentáció tartószerkezetre vonatkozó részének elkészítése. Érthető, ha az engedélyezési statikát úgy tekintik manapság, mint az építési bürokrácia maradványát, aminek a gyakorlatban már semmi értelme nem maradt (miközben ezt nézik a hivatalnokok szigorú tekintettel, volt e tervezői jogosultsága az engedélyezési statika készítőjének). A valóságban talán 10 %-ban sem valósult meg az előregyártott vasbeton csarnokok esetében az, amiről az engedélyezési statika szólt.

Az pedig "magyar találmány", hogy egy engedélyezési statikának azt kell igazolni, a "keresztmetszet bevasalható" (amit sok diplomaterv előtanulmányában is olvashatunk, a rendszerváltás előtti idők szocialista szégyenfoltja). A mai számítógépes háttérrel már középfokú végzettséggel is lehet találni olyan méreteket, melyek bevasalhatók. A statikai tervezés nehézsége ma már nem az ellenőrzés, hanem az optimális szerkezeti megoldás megtalálása (teljesítő képesség - ár - építési idő - fenntartás, üzemelés optimumát keressük).

Ily módon előfordulhat, hogy miközben 15 m fesztávolság a minimális követelmény, az optimumot a 30 m fesztávolság adja, az üzemelési költségeket is figyelembe véve (a szerkezet élettartama a valóságban jelenleg Magyarországon rövidebb, mint a tervezett 50 év, mivel az épületszerkezetek erkölcsi avulása jóval gyorsabb a fizikai avulásnál).

Az információtechnika fejlődése adta a lehetőséget, hogy a vállalkozók egyre rövidebb idők alatt tudják ajánlataikat kidolgozni, elsősorban adatbázisaikra támaszkodva.

Az ajánlati anyag elkészítésekor a statikai tervezésnek és vállalkozói árképzésnek, vállalkozás előkészítésnek kell szorosan együttműködni, azaz szétválaszthatatlanok a tevékenységek.

A vállalkozónak a konkrét épületektől függetlenül kell kialakítaniuk ajánlati struktúrájukat és a meglévő "árukínálat" (mely árukínálat adott esetben tervgyűjtemény, szoftver) alapján tud a konkrét épület megvalósítására ajánlatot adni. Éppen emiatt felértékelődik a várható piaci kereslet tanulmányozása, a több évre előre tervezés (amit egy "csak" statikus tervező helyzeténél fogva nem is tud megtenni).

 

4.3 Kiviteli tervezés

A kiviteli tervezés az ajánlati dokumentációra épül, a terveztetés egyre gyakrabban a vállalkozó hatásköre.

Sok esetben a vállalkozás az épület megvalósításának csak egy részére vonatkozik (pl. tartószerkezet). Ilyenkor az egyes szakágak tevékenységének összehangolása okozza a legnagyobb problémát.

Sok esetben még a tartószerkezet megvalósítása is több kézben van. Az egyes tartószerkezeti részek különálló megvalósítása során elengedhetetlen a kommunikáció egységes szabályozása.

A szabványok nemzetektől független európai egységesítésének éppen az a legfőbb célja, hogy ezek kapcsolhatósága biztosított legyen. Az egységes jelölések, fogalmak játszák itt a főszerepet, a méretezési "főzőreceptek"-nek már koránt sincs akkora jelentőségük, mint korábban, mivel a gyakorlati tervezés a számítógépekre írt szoftverek (mint az újkori főzőreceptek) alkalmazására épül.

Gyakorlati esetet a függelékben mutatunk be.

 

4.4 Megvalósítás

A megvalósítás ma már általában a tervezéssel párhuzamosan történik, adott esetben az egyik nap kiadott terv alapján, másnap már gyártanak. Ma már megvalósítható, hogy Budapestről vezényeljünk valamely robotot (pl. kengyelhajlítás), amely egy másik városban működik.

Ilyenkor a tervezés és termelésirányítás már azonos tevékenység.

A megvalósítás során az egyik legfontosabb feladat a ténylegesen elért eredmények rögzítése lenne (elért méretpontosság, tényleges betonszilárdság, betontakarás, tényleges ráfordítás), hogy az így kapott adatok a későbbi szerkezetek ajánlatadásához, tervezéséhez szolgáltassanak adatot (ahogy ez más ipari termelő ágazatokban természetes).

Sajnos, a tények bemérése Magyarországon alig működik, többek között éppen a tervező és termelő tevékenység különállása miatt.

Könnyen felismerhető, hogy ezen a területen az információtechnika lehetőségeit kihasználva még nagy feladatokat kell megoldani.

 

4.5 Megvalósulási dokumentáció, utókalkuláció

A megvalósulási dokumentációra az építtetőnek a későbbi zavartalan üzemeléshez, a vállalkozónak az utókalkulációval együtt a további stratégiai döntéseihez van nagy szüksége. A leírt szerkezetépítési folyamatok egységes szoftverbe foglalására az utóbbi években nagy erőfeszítések történtek és történnek. Az egyik ilyen szoftver, a Rivera leírása a függelékben található.

 

5. Oktatás

Az eddig leírtakból következőleg, a tartószerkezetekkel kapcsolatos oktatás is nagy kihívás előtt áll. A korábbi oktatási anyagok az utóbbi 10 év alatt is sokat változtak, de a műszaki élet gyors fejlődésével, az információtechnika rohamos előretörésével aligha tud lépést tartani. Itt csak a legnagyobb mértékű nemzetközi összefogás segíthet. A tankönyvek, jegyzetek néhány év alatt elévülnek. Az egységes európai szabványosítás megteremti az alapot ahhoz, hogy a nemzeti államoktól függetlenné váljanak az oktatási anyagok, egyetlen probléma a nyelvi nehézségek leküzdése marad. Itt máris hallatlan előnyöket élveznek a nagyszámú nemzetek, különösen az angol nyelvterületűek.

Nekünk magyaroknak éppen elég gondot jelent a magyarra fordítás, kár ezeket az anyagokat még magyar specialitásokkal is fűszerezni. Az oktatásban meg kell szűnnie az egyes szaktekintélyek "iskoláinak", hasonlóan a közgazdasághoz vagy orvostudományokhoz. Ahogy egy orvos viszonylag hamar országot tud váltani, ugyanilyen képességekkel kell rendelkezniük a mérnököknek is. Az oktatási anyagba be kell vonni az európai országok gyakorlatát. A mai magyar méretezési eljárások lényegesen különböznek az európai gyakorlattól (pl. méretezési diagramok használata Magyarországon ismeretlen, a Model Code ill. Eurocode EU alkalmazói használják).

Arra kell felkészülni, hogy egyre inkább a nemzetközileg is elismert szoftverek fogják a statikai tervezés hátterét adni. Egyre inkább szükségessé válik az idegen nyelvű szakkönyvek magyarra fordítása (amíg az angol és más nyelvek ismerete nem válik általánossá).

 

6. A leírt elvek alkalmazása a gyakorlatban

A PLAN 31 Mérnök Kft. tevékenysége.

A PLAN 31 Mérnök Kft. tervezési tevékenysége 1992-ben a Philips székesfehérvári üzemének tartószerkezet tervezésével kezdődött. A tevékenység alapjául szolgált a 31. sz. ÁÉV-nél folytatott gyártmányfejlesztés, szerkezettervezés. A 31. sz. ÁÉV már 1970 óta úttörő volt azzal, hogy dr. Lőke Endre vezetésével önálló Gyártmánytervező Csoportot működtetett. Az akkori főmérnök, Watzek Miklós és dr. Mokk László irányításával megvalósulhatott a szerkezettervezés és megvalósítás integrációja.

Dr. Mokk László és dr. Lőke Endre elveit jól tükrözi az 1970-ben megjelent könyvük (sajnos, csak németül) a vasbeton előregyártásról.

Az 1992-es rendszerváltozás utáni 31 sz. ÁÉV utóélet testesült meg a PLAN 31 Mérnök Kft. tevékenységében érthetően a 31. ÁÉV haladó hagyományait követve.

A Philips üzem tervezésekor az osztrák építész irodával (Heffermann) való együttműködés már az EU-val való együttgondolkodást jelentette. Az akkor még a privatizációval küszködő magyar építőipar eléggé le volt maradva az új kihívások teljesítésétől. Az ASA Építőipari Kft. mint gyártó-kivitelező (szintén 31. ÁÉV utód) teljesíteni tudta a nyugati szintű elvárásokat, leginkább hódmezővásárhelyi előre gyártó üzemének köszönhetően (egy orosházi Float üveggyár és egy esztergomi Suzuki autógyári üzem megvalósítása után).

A Philips székesfehérvári üzem mintegy mércévé is vált, nyilvánvaló volt, hogy főleg a vasbeton előregyártás területén csak a nyugati befektetőkre lehet számítani (1992-ben még "eltemetett" volt a hazai vasbeton előregyártás, köszönhetően a szocialista jelképpé vált és elitélt paneltömegnek).

Az ADA bútorgyár 1993-as EC2 szerinti tervezését még a kényszer szülte, mivel az osztrák statikus tervezővel kellett együttműködni. Grazban az egyetemen már ekkor EC2 szerint oktattak, így dr. Rock, az osztrák statikus szívesen vette a nemzeti szabványok elvetését. Meg kell jegyezni, hogy a PLAN 31 (ill. elődje) ekkor már több mint 20 éve készült a változásra, dr. Lőke Endre lelkes híve volt az egységesített szabványoknak (lásd Magyar Építőipar 1971 dr. Lőke cikk).

Az építőipari dekonjuktúrából az első jelentős kilépés az első két METRO áruház szerkezetépítésének megnyerése volt (1993 december), köszönhetően a már említett referenciáknak.

A 2×8000 m² METRO áruház szerkezetépítése 1993 dec. 15-i megbízással 1994 márc. 31 határidőre az akkori időkben igen magas színvonalú teljesítésnek számított, amiből már szinte nem is volt visszaút. Eljegyeztük magunkat az EC2 szerinti tervezéssel, miután egy tervezőirodán belül aligha lehet értelmesen kétféle szabványrendszer szerint dolgozni.

A további szerkezetek tervezéséhez megbízóként csatlakozott a VSTR Bp. 31 Vasbetongyártó Kft. (az akkori Michelfeit áruház a Róbert Károly körúton az egyik ilyen nevezetes épület, ma KIKA), mint a másik 31. sz. ÁÉV utód és a Watzek-Mokk-Lőke szellemiség folytatója.

Az építési konjuktúra kezdett beindulni, ily módon 1995-től sorra tervezhettük az áruházak, üzemek, raktárak vasbeton vázait, többnyire nyugati építtetőknek (német, osztrák, angol, francia, svéd, japán, stb. építtetők). Ezen épületszerkezetek esetében fontos volt, hogy nem estek a közbeszerzések körébe. A magánépíttető jobban félti a befektetett tőkéjét, szívesebben vették a magasabb biztonsági szintet, nagyobb megbízhatóságot garantáló EC2 szerinti tervezést.

Miután a magyar előírások csak az MSZ szerinti teljesítésigazolást írják elő, az EC2 szerint tervezett szerkezetekről könnyű volt kimutatni az MSZ követelmények teljesítését. További előrelépést, az országhatárok átlépését ismét a külső kényszer hozta. A METRO áruházlánc a romániai terjeszkedéskor már Bukarestben is szerette volna az ASA-PLAN 31 segítségét (mai egyik munkatársunk, Karkiss Balázs diplomaterve éppen a METRO Bukarest áruház vasbetonszerkezetének tervezése volt), de az erős román acél lobbi ezt akkor még megakadályozta. A METRO lánc számára szomorú eredmény az volt, hogy cca. háromszorosába került az acélszerkezet építése Bukarestben, mint a hasonlók Magyarországon. Amikor sor került a harmadik METRO áruház építésére Romániában Temesváron, újabb próbálkozást tett a METRO a vasbeton szerkezetre. Látván a földrajzi közelséget Hódmezővásárhely-Temesvár között, közösen tettük meg erőfeszítéseinket a vasbeton tartószerkezet elfogadtatására. A romániai földrengés veszély nehezítette a dolgunkat. Segítségünkre volt viszont a temesvári INCERT (mint magyar ÉMI) vezetője dr. Bob professzor, mint az Eurocode szabványok romániai bevezetésének fő pártolója (8 kötetes Eurocode ismertető könyvük románul és angolul éppen ekkor, 1986-ban jelent meg). Tanácsadónk volt még a bukaresti egyetemről dr. Crainik professzor.

A siker nem maradt el, az ASA Építőipari Kft. ill. hódmezővásárhelyi üzeme ismét erőn felül teljesített, ily módon kezdetét vette a PLAN 31 Mérnök kft. és az ASA Építőipari Kft. külföldi tevékenysége. Természetesen ekkor még számunkra is újdonság volt a magyar építőipar külföldi szereplése (a 31. sz. ÁÉV ugyan a 70-es években felépített Magdeburgban egy porcelángyárat, Dingolfingben egy acélszerkezetet a BMW-nek, a Szovjetunióban egy üzemet, több hűtőházat, de az már nagyon régnek számított 20 év múlva).

A temesvári majd brassói METRO áruház szerkezetépítését a METRO áruházlánc bulgáriai terjeszkedése követte. Mivel Bulgáriába (Szófia és Plovdív volt az első között) már nem lehetett gazdaságosan Magyarországról szállítani vasbeton szerkezeteket, itt egy knoe-how eladással oldottuk meg a feladatot. A szófiai Mix Szófia vállalat jó partnernek bizonyult. Ez a vállalat hamar felismerte a nagy lehetőséget az európai vasbeton szerkezetépítési kultúra átvételére (Bulgáriában 1987-ben még éppen csak hogy elindult a rendszerváltás). Ugyanolyan kreativitással, az újhoz való vonzódással találkoztunk, mint ami a mi tevékenységünket is jellemezte. A bulgár dolgozók hódmezővásárhelyi betanítása után az ASA dolgozók tanították be Szófiában a bolgár dolgozókat. Az első áruházak szerkezetét még a PLAN 31 Mérnök Kft. tervezte (a romániai és bulgáriai áruházak esetében a korábbi magyarországi l0×20 m pillérállás 14×21 m-re módosult). Bár Bulgáriában is zöld utat kapott az EC2 szerinti tervezés (azóta is minden volt KGST országban tapasztaljuk, jóval nagyobb az igyekezet az Eurocode-okra történő átállásra, mint Magyarországon), de nyilvánvalóvá vált, állandó tervező partnereket kell keresni. Így hoztuk létre 1988-ban a PLAN 31 Bulgária vállalatot, majd miután Romániában is hírünk ment a METRO áruházi szerkezetek láttán, 1989­-ben a PLAN 31 Románia vállalatot. Időközben az ASA Építőipari Kft. megvett Tordán egy előregyártó üzemet, mert látszott, Romániába elindultak a nyugati befektetők. Korábbi magyarországi építtetőink szinte elvárták a segítségünket, mint akik biztosan jól eligazodnak Romániában. Így az első Tordán gyártott vasbeton szerkezet a kolozsvári Rondó hullámpapírgyár szerkezete volt, részben a hódmezővásárhelyi üzemből is kiszállítva szerkezeti elemeket.

A bizonyos fokig váratlan külföldi terjeszkedés új megvilágításba helyezte az egész építőipari szerkezetépítésünket. Az EU 1988 évi direktíváiban foglaltak így váltak mindennapi életünk valóságává.

Ma már igen hosszú volna felsorolni a PLAN 31 Románia és Bulgária tervezéseit, az ASA Const. Ro szerkezetépítéseit.

Az oroszországi METRO áruházlánc szerkezetépítéséről már lemondtunk, örömmel vettük, hogy

a bolgár Mix Sofia vett meg üzemet Moszkva mellett. A bulgároknak sokkal kisebbek a nyelvi nehézségeik. A tervezést a PLAN 31 Bg végezte, természetesen EC2 bázison, az általunk átadott módszerek szerint, 2000-ben.

A horvátországi zágrábi első METRO áruház előregyártott szerkezetét is közösen a PLAN 31 H és PLAN 31 Bg tervezte.

 

Tanulságok, problémák, hogyan tovább

 

Tervezés

Az Eurocode-ok megteremtették a legfontosabb feltételét a határok nélküli tervezésnek. Minden nyelvi nehézségnél nehezebben átléphető korlátokat okoznak a nemzeti szabványok, mert közös jelölési rendszerek, fogalmi meghatározások nélkül nem lehet több tervezőnek együtt dolgozni. Kezdetben az elektronikus kommunikáció is okozott némi nehézséget. A Nemetschek Allplot és az AutoCad közötti kommunikáció volt az egyik ilyen nehézség.

Kezdetben csak a fax forgalom működött akadálymentesen, mára ezek a problémák megoldódtak. Mindegyik leányvállalatnál működtetnek Allplot és AutoCad programokat, amit a kényszerűség szült. Sajnálatos, hogy a rajzoló programok egységesítése még nem valósult meg. Az egyik oldalon örülhetünk a versenynek, a másik oldalon viszont szenvedői vagyunk az eltérő rendszereknek (mint a méretezésnél az eltérő nemzeti szabványok esetében).

A rajzok, dokumentációk jelölés rendszerét, formai megjelentetését mindkét leányvállalatunk átvette. Az általunk kifejlesztett formanyelv a gyártási, szerelési igényekhez igazodik. Legfőbb követelmény, hogy olyan gyorsan, amint csak lehet, egyértelműsítsük az azonosítókat:

• épület megnevezés

• pillértengelyek számozása, megnevezése

• vb. elemek pozicionálása.

Amikor egy épület szerkezet tervezésén többen, olykor sok száz km távolságban dolgoznak, akkor az ilyen egyértelműsítéseknek alapvető a jelentőségük (és természetesen át kell hágni a szerencsére nem kötelező nemzeti szabályozásokat, hiszen nem lehet rajzokra vonatkozó magyar, román, bulgár stb. szabvány).

Később a pozíciószám alapján készülnek pl. a 4500 jelű gerenda esetében:

• statikai számításban a jelölés

• terhek átvitelekor a jelölés (V₄₅₀₀ a 4500 jelű gerendáról átvett teher)

• rajzszámok (a 4500 jelű gerenda a 4500 jelű terven található)

• árkalkuláció (4500 jelű gerenda kalkulációja)

• szállítási diszpozíciók

• szerelési tervek

• ISO 9002 minősítések.

Így pl. a Rondó Kolozsvár 4500 alatt megtalálható minden, ezen gerendára vonatkozó információ, függetlenül attól, melyik munkafázis hol készült (Budapesten, Hódmezővásárhelyen, Kolozsváron, Tordán, stb.).

Változtatások esetén (mert ez természetesen elkerülhetetlen) jönnek a változtatási indexek 4500/ A; 4500/B; stb.

Ez természetesen egyszerűnek tűnik így, leírva, a valóság ennél bonyolultabb és még a mai napig nem sikerült a végleges megoldást megtalálni (ha egyáltalán beszélhetünk végleges megoldásról, hiszen mindig nagyobb és még nagyobb rendszerekhez kell igazodnunk, lásd! pl. a nemrég megjelent EU építőipari kódrendszert). Az újabban piacra került építőipari management szoftverek alkalmazásával éppen jelenleg küszködünk.

A megoldást éppen a team munka nehezíti. A mindenki mindent láthasson és a felhatalmazási hierarchia szerint változtathasson elvet kell követnünk. Egy-egy tartószerkezet megvalósításában már jelenleg is 10-20 számítógépes munkahely vesz részt (a többi megvalósító legalább már nem nyúl bele a dokumentumokba). A legnagyobb gondot még ma is a társ szakágak okozzák, építész tervezés, épületgépészet tervezése. Miután az épületszerkezetek fokozatos tervszolgáltatásokkal készülnek, a végleges tervdokumentáció sok esetben a szerkezet elkészülte után áll elő (alkalmasint utólagos áttörések átfúrása is módosíthatja a tartószerkezet tervét).

Kezdetben sok gondunk volt a folyamatos tervjegyzék készítésével. Tervezőink ahhoz voltak hozzászokva, hogy egy tervező, egy-két szerkesztő-rajzoló készítette a tartószerkezet tervdokumentációját, egy szobában vagy szomszédos szobákban. A tervdokumentáció elkészülte után készülhetett a tervjegyzék, tervszámozás. A jelenlegi, sokszor a határokon is átívelő tervezői csapatmunkánál az első teendő a tervjegyzékbe vétel, mint az újszülöttnél a karszalag.

Újabb gondot okoz, amikor a saját rendszerünkre egy másik rendszert kell kapcsolni. A romániai, horvátországi METRO áruházakhoz a dunaújvárosi Ferrobeton Kft. szállította az üreges födémelemeket. A Ferrobeton az 1980-ban a svéd Strangbeton cégtől vásárolt BVM-­TYO néven ismerté vált rendszert vette át. Ez a rendszer egy alaposan átgondolt, 1980-ban nagy újdonságnak számító rendszerelvű gyártásra és az ahhoz kapcsolódó rendszerre épül. A két rendszer együttes alkalmazása természetesen újabb problémákat vet fel (más esetekben is előfordul, hogy az üzemek egymásnak segítenek a józan termelési kooperáció jegyében).

A PLAN 31 Mérnök Kft. életében újabb kihívást jelentett az ASIA Center statikai tervezése.

Itt az épület rendkívüli mérete és bonyolultsága miatt különösen sok tervező csapatnak kellett együtt működnie.

A tervezés rendjét, szabályait az osztrák építész iroda alkotta meg. Az osztrák statikus partnerünk pozícionálta az egyes szerkezeti elemeket. Erről részletes beszámoló található a Vasbetonépítés Című újság 2002 második számában.

 

Budapest, 2002.

Polgár László

ügyvezető igazgató