Η ΕΠΙΡΡΟΗ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗ ΤΟΥ ΠΟΛΙΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ Η ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗ

Transcript

1 Η ΕΠΙΡΡΟΗ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗ ΤΟΥ ΠΟΛΙΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ Η ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗ Του Απόστολου Κωνσταντινίδη (από την διηµερίδα του Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης µε θέµα ιασύνδεση του Πανεπιστηµίου µε την Πράξη και την Παραγωγή ) Όπως η τεχνολογία της τυπογραφίας άλλαξε τον τρόπο εκπαίδευσης και κατ επέκταση τον τρόπο εργασίας του Μηχανικού πριν από πέντε αιώνες έτσι και σήµερα η τεχνολογία του λογισµικού αλλάζει τον τρόπο εκπαίδευσης και κατ επέκταση τον τρόπο εργασίας του Πολιτικού Μηχανικού. Σίγουρα και την εποχή κατά την οποία περνούσαν οι Μηχανικοί από την προφορική διδασκαλία και την διαισθητική µηχανική στην διδασκαλία µε βιβλία και στην εργασία µε γραπτά βοηθήµατα, υπήρχαν προβληµατισµοί και αντιδράσεις στον νέο για τότε- τυποποιηµένο τρόπο διδασκαλίας και εργασίας που περιόριζε την κρίση, την ανάγκη προσήλωσης του φοιτητή στην προσωπική καθοδήγηση του καθηγητή και περιόριζε όπως θα έλεγαν- την κρίση του Μηχανικού της πράξης µε την χρήση π.χ. πινάκων και τυποποιηµένων λύσεων. Και τότε, όπως και σήµερα, δίκιο είχαν -και έχουν- όλοι όσοι προβληµατίζονται για την νέα εποχή αλλά υπήρχε τότε όπως υπάρχει και σήµερα µία απόλυτη πραγµατικότητα τα πράγµατα προχωρούν και αλλάζουν, εµείς τι κάνουµε;. Και πάντοτε επίκεντρο ήταν η ΓΝΩΣΗ. Αυτό που άλλαζε ήταν ο τρόπος µετάδοσης και ο τρόπος χρήσης της γνώσης. Έτσι λοιπόν φτάνουµε στην σηµερινή εποχή όπου η παραγωγή, η βιοµηχανία, η πράξη, η πιάτσα χρειάζεται ανθρώπους που να έχουν 2 κύρια χαρακτηριστικά: 1 ον ) Να έχουν γνώση και 2 ον ) Να µπορούν να χρησιµοποιούν την γνώση µε τα µέσα της σηµερινής εποχής. Η επιρροή της Τεχνολογίας του Λογισµικού, σε συνδυασµό πάντοτε µε την τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών, είναι καταλυτική στον τοµέα του οµοστατικού Πολιτικού Μηχανικού και έχει αλλάξει ριζικά τον τρόπο εκπόνησης της Στατικής Μελέτης. Πριν από 30 χρόνια οι υπολογισµοί γινόντουσαν µε τον λογαριθµικό κανόνα και η µελέτη αποτυπωνόταν σε κόλλες χαρτιού και τα σχέδια σε διαφανή µε σινική µελέτη. Σήµερα οι υπολογισµοί γίνονται από ηλεκτρονικούς υπολογιστές µέσω λογισµικού, τα δεδοµένα και τα αποτελέσµατα τυπώνονται σε laser ή inkjet εκτυπωτές και τα σχέδια τυπώνονται σε πολλά αντίγραφα µέσω των plotters. 1

2 Σήµερα, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές µε τα εξελιγµένα προγράµµατα υποστηρίζουν πολύ σύνθετες µοντελοποιήσεις και πραγµατοποιούν στατικές και δυναµικές επιλύσεις µεγάλης ακρίβειας. Αυτές οι νέες δυνατότητες σίγουρα αποτελούν θετικές εξελίξεις για την επιστήµη του Μηχανικού, αλλά για τον ίδιο τον Μηχανικό, δηµιουργεί ένα µεγάλο χάσµα για δύο λόγους: 1 ον ) σε σχέση µε την εκπαίδευση που έχει πάρει στο Πολυτεχνείο π.χ. πριν από δέκα χρόνια και 2 ον ) σε σχέση µε την δυνατότητα που έχει σαν άνθρωπος να κατανοεί και να µπορεί να αξιολογεί τις τόσο σύνθετες µοντελοποιήσεις και τις τόσο πολύπλοκες επιλύσεις. Αν όµως ο Μηχανικός δεν έχει πλήρη επίγνωση των µοντελοποιήσεων του προγράµµατός του και δεν έχει την δυνατότητα αξιολόγησης των αποτελεσµάτων των επιλύσεών του, παύει να είναι κύριος της µελέτης της κατασκευής που έχει αναλάβει και αυτό έχει σοβαρότατες επιπτώσεις στον ίδιο, στην κατασκευή που µελετάει και τελικά- στον πελάτη του. Η π-systems είχε προβλέψει πριν από δέκα χρόνια, το σοβαρότατο αυτό πρόβληµα που δηµιουργεί η τεχνολογία -την οποία η ίδια µαζί µε τους άλλους συναφείς οίκους λογισµικού ανέπτυσσε- και είχε οραµατιστεί την λύση αυτού του προβλήµατος από την ίδια την τεχνολογία. Η λύση αυτή ήταν η ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ, δηλαδή η αναπαράσταση της φυσικής κατασκευής, των στατικών και δυναµικών µοντέλων και των αποτελεσµάτων των επιλύσεων, µέσω ρεαλιστικών εικόνων που δηµιουργεί ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, δεδοµένου ότι ο άνθρωπος µπορεί πολύ εύκολα να αξιολογεί εικόνες ενώ πολύ δύσκολα µπορεί να αξιολογεί τις χιλιάδες των αριθµών που εµπεριέχονται στην εικόνα. Είχαµε επίσης προβλέψει πριν από δέκα χρόνια ότι το πρόβληµα και ταυτόχρονα η ευκαιρία της τεχνολογίας είναι ίδια και για τους φοιτητές και για τους Μηχανικούς της πράξης οι οποίοι θα έπρεπε να επανεκπαιδευτούν µε την προηγµένη τεχνολογία στην νέα απαιτητική εποχή. Απόδειξη αυτού του γεγονότος ήταν η διακοπή της συγγραφής παραδοσιακών βιβλίων από τον γράφοντα, ο οποίος συγκέντρωσε όλη του την ενεργητικότητα στη συγγραφή νέου τύπου λογισµικού. Όλα αυτά τα χρόνια λοιπόν δουλέψαµε σκληρά και σήµερα είµαστε σε θέση να έχουµε το λογισµικό µε τον τίτλο StereoSTATIKA σαν προϊόν έτοιµο για χρήση τόσο από τους Μηχανικούς όσο και από τους φοιτητές. Παράδειγµα της εικονικής πραγµατικότητας µε λόγια είναι αδύνατο να δοθεί, γι αυτό παραθέτουµε µερικές εικόνες που και πάλι αποτελούν χιλιοστό της πραγµατικής δύναµής της. 2

3 Ο σκελετός του κτιρίου σε Εικονική µορφή. Ο σκελετός έχει χωριστεί σε τρίγωνα. Σε πραγµατικό χρόνο, 28 φορές το δευτερόλεπτο, υπολογίζονται οι συντεταγµένες των κορυφών των τριγώνων και προβάλλονται στην οθόνη δίνοντας την πραγµατική αίσθηση της κίνησης κατά το σεισµό. 3

4 Η δουλειά των Πολυτεχνείων και των Πανεπιστηµίων είναι να δηµιουργούν γνώση και να µεταφέρουν την γνώση στον φοιτητή αλλά και στον αναγκασµένο εκ των πραγµάτων Μηχανικό της πράξης να είναι πλέον, δια βίου σπουδαστής. Η δουλειά της π-systems είναι να αξιοποιεί την τεχνολογία και να φτιάχνει εργαλεία για να βοηθάει το έργο του Πανεπιστηµίου στην ενδιάµεση φάση µεταξύ της δηµιουργίας της γνώσης και της µετάδοσης της γνώσης. Για την δηµιουργία του StereoSTATIKA, του Λογισµικού που τόσο συνοπτικά σας δείξαµε, στο επιστηµονικό κοµµάτι της µοντελοποίησης και των επιλύσεων, αξιοποιήσαµε την γνώση και την ικανότητα των δύο µεγαλύτερων Πολυτεχνείων της Ελλάδος, του Μετσόβιου της Αθήνας και του Αριστοτέλειου της Θεσσαλονίκης. Το Μετσόβιο Πολυτεχνείο, µε τον τοµέα οµοστατικής των κατασκευών στα πλαίσια ερευνητικού προγράµµατος συγχρηµατοδοτούµενου από την Γ.Γ.Ε.Τ., ανέπτυξε και εξέλιξε του υπολογιστικούς αλγορίθµους των StereoSTATIKA. Το Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο, µε τον Εργαστήριο Εφαρµοσµένης Στατικής των κατασκευών στα πλαίσια ερευνητικού προγράµµατος χρηµατοδοτηµένου από τον Ο.Α.Σ.Π., ανέπτυξε και σχολίασε την µοντελοποίηση προτύπων παραδειγµάτων κτιρίων της πράξης. Την εργασία αυτή χρησιµοποιήσαµε για να ελέγξουµε και να βελτιώσουµε την µοντελοποίηση που γίνεται στα StereoSTATIKA. Ελπίζουµε ότι η τεχνολογία της Εικονικής Πραγµατικότητας, που αναπτύξαµε, να χρησιµοποιηθεί αυτούσια ή σαν υπόδειγµα, από τα Πολυτεχνεία όλης της χώρας προς όφελος των φοιτητών, των Μηχανικών της πράξης, των ιδιοκτητών νέοανεγειροµένων κτιρίων και εν τέλει της Εθνικής οικονοµίας. Ακολουθούν ενδεικτικές εικόνες που περιγράφουν συνοπτικά την φιλοσοφία και µερικές από τις δυνατότητες του προγράµµατος. 4

5 Ο Μηχανικός περιγράφει τον σκελετό στη φυσική του µορφή γραφικά ή µε συντεταγµένες και το αποτέλεσµα είναι 2D σχέδιο και 3D εικόνα ταυτόχρονα. Με αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται από λάθη κατά την εισαγωγή. Σε κάθε όροφο το πρόγραµµα ανιχνεύει την γεωµετρία και την συνέχεια των πλακών, επιλύει τις πλάκες, υποδεικνύοντας τα αναγκαία πάχη των πλακών. 5

6 Το πρόγραµµα υπολογίζει τις εντάσεις που εξασκούνται στο έδαφος και δηµιουργεί αυτόµατα τα θεµέλια ως κεντρικά πέδιλα ή ως πεδιλοδοκούς. Υπάρχει η δυνατότητα έκκεντρων πεδίλων και η δυνατότητα µικτής θεµελίωσης. Κείµενο: Ο δοµικός προσοµοιωτής 'χτίζει' τον εικονικό σκελετό, αυτόµατα και δηµιουργεί το δοµικό προσοµοίωµα µε τους κόµβους, τις ράβδους, τα διαφράγµατα και τα στερεά σώµατα. 6

7 Το χωρικό µοντέλο και το φορτιστικό προσοµοίωµα δηµιουργούνται αυτόµατα και ο Μηχανικός µπορεί να τα ελέγξει πολύ εύκολα. Το περιβάλλον της εικονικής πραγµατικότητας δίνει, σε πραγµατικό χρόνο, την συµπεριφορά του κτιρίου σε σεισµό 7

8 Οι περιβάλλουσες των ροπών δηµιουργούνται αυτόµατα σε όλο το σκελετό ή σε ένα τµήµα του π.χ. σε ένα πλαίσιο, µε τις τιµές ανά 0.20m ή ανά 0.10m κατά την επιθυµία του Μηχανικού. Σε κάθε δοµικό στοιχείο του σκελετού και µε πυκνότητα ανά 0.20 ή 0.10m, υπολογίζεται η ένταση σχεδιασµού και ο αναγκαίος οπλισµός σε cm2. 8

9 Το πρόγραµµα έχει όλες τις πληροφορίες της γεωµετρίας και του οπλισµού οπότε δηµιουργεί αυτόµατα τα σχέδια των ξυλοτύπων. Με την δυνατότητα του real-time zoom και της real-time εκτύπωσης σε απλό 3D ή σε στερεοσκοπικό 3D, οι εικόνες αυτές µπορούν να δοθούν στον εργολάβο για να εκτελέσει σωστά το σιδέρωµα. 9

10 Τα στοιχεία που έχουν πρόβληµα αντοχής επισηµαίνονται µε διαφορετικό χρώµα και έτσι γίνονται εύκολα αντιληπτά από τον Μηχανικό. Κείµενο: Το πρόγραµµα δηµιουργεί όλες τις τοµές αυτόµατα και ακαριαία τόσο σε 2D όσο και σε 3D. Στη συνέχεια ο Μηχανικός δίνει τις λογικές εντολές για την δηµιουργία των υψοµέτρων και των διαστάσεων στις τοµές. 10

11 Στο τεύχος της εκτύπωσης υπάρχουν όλα τα δεδοµένα και όλα τα αποτελέσµατα της µελέτης τόσο σε µορφή πινάκων όσο και σε µορφή εικόνων. Ο Μηχανικός µε απλές κινήσεις τοποθετεί τα σχέδιά του µέσα στο χαρτί. Πέραν των 2D ξυλοτύπων και τοµών της µελέτης, µπορεί να τοποθετήσει και τις 3D απόψεις της µελέτης, οποιαδήποτε άλλα σχέδια CAD ή εικόνες ή φωτογραφίες. 11