ir.J.H.PestmanAdviesbureau voor Bouwtechniek BV,ArnhemComputergebruik ophetingenieursbureauInleidingMet de snelle toename van de mogelijkheden op het gebied van computers en de bijbehoren-de randapparatuur neemt ook op ingenieursbureaus de mate van automatisering snel toe. Deaanschaf vanden meer of minder grote computer behoort, door de relatief snelle prijsdaling,veel meer dan een aantal jaren geleden tot de mogelijkheden. De aanschaf van de benodigdeprogrammatuur is daarentegen minder gemakkelijk, doordat de leveranciers van de hardwa-re veelal algemeen bruikbare, niet-vakgerichte programmatuur leveren. Nog moeilijker is hetalle mogelijkheden die apparatuur en programmatuur bieden, volledig te benutten.Doordat de computer een groot deel van het cijfermatige werk uit handen neemt, zal nogsterker dan voorheen een beroep moeten worden gedaan op de intelligentie en deskundig-heid van de mensen, die de computer bij de uitoefening van hun vak gebruiken.Algemene aspectenHardwareDe aanschaf van een computeren de bijbehorende randapparatuur vereist een zeer grondigebestudering van de mogelijkheden, omdat een eenmaal genomen beslissing vaak vergaandeen langdurige consequenties heeft. Een computer van een bepaald merk kan meestal welworden uitgebreid of dooreen grotere worden vervangen. Verandering van merk is een veelzwaarder wegende beslissing, omdat dit belangrijke consequenties heeft voor de gebruikteprogrammatuur, die in de meeste gevallen aan de nieuwe computer zal moeten wordenaangepast.Tot voor kort werd het gebruik van een eigen computer in verband met de relatief hogeaanschafkosten nog voor een deel bepaald door de grootte van het bureau, een factor diemede bepalend is voor de beschikbare middelen. Nu is voor veel bureau's de tijd gekomenvoor aanschaf van een eigen micro- of minicomputer.De grotere bureau's gebruiken in het algemeen grotere configuraties, waarbij een centralecomputer wordt gebruikt met in het bureau verspreid staande terminals. Een verdergaande1Werkstation voor computergesteundtekenenCement XXXV (1983) n r. 10 6342a-bGeplotte in- en uitvoer van eenraamwerkberekeninga constructieschema met belastingenb constructieschema met maximum enminimum momentenlijnenontwikkeling is het gebruik van een centrale computer met daarop aangesloten kleinereeenheden met een meer of minder grote eigen intelligentie, waardoor de centrale computerwordt ontlast.SoftwareDe gebruiksmogelijkheden van de computer worden in belangrijke mate bepaald door desoftware, die voor de betreffende computer beschikbaar is. Voor zover deze software moetworden aangekocht is men afhankelijk van de computerleverancier, softwarebureau's ofgebruikers van soortgelijke programmatuur. De bedrijven, die in de loop der jaren zelfprogrammatuur hebben ontwikkeld, zijn daarbij in een belangrijk gunstiger positie, ook alheeft deze ontwikkeling vaak grote investeringen gevraagd en kan soortgelijke programma-tuur nu voor relatief lage prijzen worden gekocht.Belangrijke' voordelen van zelf ontwikkelde programmatuur zijn, dat het bedrijf veel minderafhankelijk is en dat de software naar eigen inzichten kan worden opgezet, uitgebreid enaangepast, hetgeen een meer flexibele situatie oplevert. Bijkomend voordeel is, dat zichbinnen het bureau mensen ontwikkelen met een uitgebreide kennis van de mogelijkhedenvan zowel de apparatuur als de programmatuur, waardoor het bureau, uit het oogpunt vanautomatisering, op een hoger niveau wordt gebracht.Het begrip CADDe ontwikkeling van het elektronisch tekenen heeft tot gevolg, dat het onderwerp ComputerAided Design (CAD) of computergesteund ontwerpen veel aandacht trekt. Bij de huidigestand van zaken moet onder computergesteund ontwerpen worden verstaan een ontwerp-proces, waarbij het ontwerp met behulp van de computer op de meest relevante aspectenwordt getoetst. De gegevens die hierbij worden verkregen, bieden de mogelijkheid om,eventueel weer met behulp van de computer, het ontwerpproces meer gefundeerd uit tevoeren en om meer gericht tot alternatieve oplossingen te komen.Maar vakkennis en creativiteit blijven vereist om een optimaal ontwerp te bereiken, vooral indie gevallen waarbij een ontwerp tot stand komt in een samenwerking tussen verschillendedisciplines. Computergesteund ontwerpen vereist een hogere mate van samenwerking tus-sen de betrokken disciplines dan nu in het algemeen het geval is.3Perspectivisch geplotte invoer voor deberekening van een ruimtelijk vakwerkCement XXXV (1983) nr. 10 6354a-bGeplotte in- en uitvoer van de berekeningvan een wandconstructiea constructieschema met indeling inelementenb hoofddrukspanningen in richting engrootteConstrueren met behulp van de computerOntwikkelingenDe generatie die het vak van ontwerpen of construeren uitvoerde met behulp van rekenschuifen handmatig aangedreven rekenmachines wordt langzamerhand opgevolgd door een jon-gere generatie, opgegroeid met calculators en computers. De rekenschuif is vooreen belang-rijk deel vervangen door de calculator, een stuk gereedschap dat door de mogelijkheidprogrammamodules aan te sluiten, steeds meer mogelijkheden biedt voor het uitvoeren vandetailberekeningen.Niet alleen de apparatuur, maar ook de rekenmethodieken zijn veranderd. Met de handuitgevoerde Cross-berekeningen en tijdrovende toepassingen van differentierekening e.d.zijn vervangen door computerberekeningen. Waar vroeger een toevlucht werd gezocht inmodelonderzoek, wordt nu in de meeste gevallen een computerprogramma gebaseerd op deeindige-elementenmethode toegepast.ProgrammatuurVoor een ingenieursbureau, werkzaam op hei gebied van de civiele techniek, bestaat de kernvan de in gebruik zijnde programmatuur voor het uitvoeren van constructieberekeningen inhet algemeen uit programma's voor de berekening van vlakke en ruimtelijke staaf- enraamwerken, wand- en plaatconstructies en combinaties daarvan. Een belangrijk aspecthierbij is de mogelijkheid om tweede-orde effecten en fysische niet-lineariteit in rekening tebrengen. Voor de berekening van wand- en plaatconstructies wordt gebruik gemaakt van deeindige-elementenmethode.Berekening van ruimtelijke constructies, zoals schalen, grondlichamen, dammen e.d. vormteen meer specialistisch onderdeel van het vakgebied, maar ook hiervoor is programmatuurbeschikbaar, waarbij gebruik wordt gemaakt van vlakke of ruimtelijke elementen.Verder zullen op veel ingenieursbureau's programma's worden gebruikt op het gebied van:? funderingstechniek, voor de berekening van het draagvermogen van palen, damwanden,zettingen en grondwaterbewegingen;? verkeerstechniek, voor de berekening van verkeersintensiteit e.d.;? bouwfysica, voor berekening van warmtetransmissie, geluidsniveau's e.d.Belangrijk bij al deze programmatuur is de gebruikersvriendelijkheid, dat wil zeggen eengemakkelijke invoer van gegevens en een eenvoudige interpretatie van de berekeningsresul-taten. Voor zover bij de berekening sprake is van het achterelkaar invoeren van gegevens,kan dit gebeuren in de vorm van het beantwoorden van door de computer gestelde vragen,zodat de gebruiker als het ware door het programma wordt geleid. Bij het gebruik vanprogramma's gebaseerd op de eindige-elementenmethode, kan een generatie van de invoervan de elementen de toepassing ervan ten zeerste vereenvoudigen.Geplotte in- en uitvoerGrafische weergave van in- en uitvoergegevens is van groot belang om op overzichtelijkewijze een indruk te verkrijgen van de verwerkte gegevens en berekeningsresultaten. Enkelevoorbeelden zijn gegeven in de figuren 2, 3 en 4. Grafisch weergegeven invoer (geplot of opeen beeldscherm), waarbij niet alleen de te berekenen constructie in schema wordt weerge-geven, maar ook de daarop werkende belasting, is een zeer waardevol middel om de invoerop juistheid te controleren. Een foutieve invoer levert gegarandeerd een foutief resultaat op.De uitvoer in geprinte vorm is in veel gevallen zodanig uitgebreid, dat een grafische weergavevan groot belang is, niet alleen om gemakkelijk de essenti?le gegevens van het resultaat tekunnen onderscheiden, maar ook om de uitvoer op zijn waarde te kunnen beoordelen.Eventuele onwaarschijnlijkheden, veroorzaakt door fouten, kunnen beter worden opge-spoord.DetailberekeningenDe nu in gebruik zijnde calculators met hun mogelijkheden voor het aansluiten van externegeheugencapaciteit en modules waarin meerdere kleine rekenprogramma's zijn opgesla-gen, bieden uitstekende mogelijkheden voor het uitvoeren van detailberekeningen. Met dezerelatief goedkope apparatuur kunnen berekeningen worden uitgevoerd op het gebied van:? eenvoudige raamwerken en doorsnedeberekeningen;? betonconstructies, zoals wapeningshoeveelheden, berekening op dwarskracht, pons e.d.;? staalconstructies, zoals berekening van verbindingen, knik- en plooiberekeningen;? houtconstructies, o.a. de berekening van houten vloeren en gordingen.Door een programmastructuur te kiezen waarbij de invoer plaats vindt via een vraag- enantwoordsysteem, zijn deze programma's eenvoudig te hanteren. In het algemeen kan eenkleine printer worden aangesloten, zodat de in- en uitvoergegevens op een papierstrookworden verkregen. Het onderbrengen van door de voorschriften gestelde eisen in dezeprogramma's kan een grote besparing aan tijd opleveren, terwijl daarnaast de zekerheidbestaat, dat aan alle voorschriften wordt voldaan.Een verdergaande ontwikkeling is de integratie van dergelijke programma's voor detailbere-keningen in een groter geheel, waarbij de resultaten van de berekeningen, bijvoorbeeld tenaanzien van spanningen, plooi- en knikgevaar, worden gebruikt om uitgangspunten tenaanzien van dimensionering of profielkeuze aan te passen.Cement XXXV (1983) nr. 10 6365Voorbeeld van een met behulp van decomputer vervaardigdeconstructietekeningComputergesteund tekenenOntwikkelingenSinds enkele jaren wordt ook in ons land veel aandacht besteed aan de mogelijkheden vanhet computergesteund tekenen. Hoewel verwacht kan worden, dat op langere termijn hettekenen met behulp van grafische beeldschermen op uitgebreide schaal zal worden toege-past, is het op dit moment nog niet zo eenvoudig een start te maken met deze nieuwe vormvan computertoepassing. Aanschaf van een zgn. turn-key-systeem, waarbij de volledigeapparatuur en programmatuur voor ??n of meerdere werkstations (tekeneenheden) wordtCement XXXV (1983) nr. 10 637geleverd, vergt een aanzienlijke investering. De ontwikkelingen zijn nog niet zover, dat naasthet basispakket een volledige toepassingsprogrammatuur wordt geleverd, zodat deze doorhet bureau zelf of door derden moet worden ontwikkeld. Een keuze uit de verschillendesystemen is eveneens moeilijk omdat ook de basisprogrammatuur hiervoor nog in ontwikke-ling is.Daarnaast is de mogelijkheid van communicatie met andere gebruikers en tussen, de ver-schillende disciplines van belang. Deze communicatie is momenteel tussen de diverse syste-men nog niet goed mogelijk. Binnen CIAD is een projectgroep opgericht, die zich met dezeproblematiek zal bezighouden.Apparatuur en programmatuurIn de hierna volgende bijdrage van ir. W.J.Petri wordt specifiek ingegaan op de methodiek vanhet tekenen met de computer. Voor een uiteenzetting over de benodigde apparatuur en hetgebruik daarvan wordt daarom verwezen naar het volgende artikel.Voor het functioneren van de apparatuur moet een computer met een behoorlijke capaciteitter beschikking staan en een uitgebreid extern schijfgeheugen voor tijdelijke opslag vantekeningen in digitale vorm (onderhanden werk) een magneetbandeenheid voor meer defini-tieve opslag (archivering en eventueel verzending). Momenteel doet zich een ontwikkelingvoor in de richting van werkstations, uitgerust met een microcomputer. Hierdoor wordt decentrale computer ontlast en zal dan voornamelijk dienst doen als tussenschakel voor hetgebruik van bestandenen het opslaan van tekeningen in digitale vorm.De huidige standaard tekenprogramma's bieden in het algemeen naast het tekenen vanlijnen, cirkels en teksten, de mogelijkheid delen van de tekening te verschuiven, draaien of telaten vervallen (t.b.v. het aanbrengen van wijzigingen). Tekeningen kunnen ook geheel ofgedeeltelijk op een andere schaal worden weergegeven, waardoor in zo'n deel gemakkelijkerkan worden gewerkt.Zeer belangrijk is dat lengten, omtrekken en oppervlakken van onderdelen van de tekeningdoor de computer kunnen worden berekend en geregistreerd. Door het coderen van elemen-ten kunnen zodoende gegevensbestanden worden opgebouwd.Tot slot kan de mogelijkheid tot het produceren van perspectieftekeningen van ruimtelijkemodellen vanuit willekeurige standplaatsen worden genoemd.Toepassingsmogelijkheden op ingenieursbureausHet computergesteund tekenen biedt in het algemeen de mogelijkheid om snel en accuraattekenwerk te verrichten, vooral wanneer veel repeterende elementen voorkomen en ingevallen van ingewikkelde maatvoering (fig. 5). Daarnaast doen zich tal van bijzonderetoepassingsmogelijkheden voor.A. Bepalen van materiaalhoeveelheden en begroten. Door aan de verschillende elementenzoals vloeren, balken en wanden coderingen en verdere gegevens toe te voegen, zoalsvloerdikte of wandhoogte, kunnen automatisch hoeveelheden worden bepaald, gesplitstnaar element of naar materiaalsoort. Coderingen kunnen worden toegevoegd met behulpvan daarvoor ontwikkelde menu's, waarvan een voorbeeld voor vloeren en galerijen wordtgegeven in figuur 6. Het vloertype wordt direct op het menu gekozen, de dikte kan via hettoetsenbord worden ingevoerd. Verdere gegevens als manuren en materiaalprijzen kunnenapart worden ingevoerd of uit een gegevensbestand, opgeslagen in de computer, wordengehaald. Op deze wijze kan tenslotte een elementenbegroting of een materiaalbegrotingworden verkregen.Op dezelfde manier is het mogelijk stuklijsten, buigstaten of standaardbesteksteksten teproduceren.Uit een met de hand vervaardigde tekening kunnen hoeveelheden worden bepaald metbehulp van een digitaliseertafel.B. Toetsen van stedebouwkundige plannen. Een ontwerp vooreen stedebouwkundige plan kanmet behulp van een digitaliseertafel op snelle wijze worden getoetst aan gestelde normen,6Menu voor het invoeren van gegevens'tenaanzien van type en afmetingen van vloerenCement XXXV (1983) nr. 106387Uitvoer in grafische vorm van grondgebruikvoor een stedebouwkundig plan8Grafische weergave van door de computerberekende schadeverwachting ten gevolgevan potentiaaldaling van het grondwater inen om Hoorn, ingeval de Markerwaard wordtaangelegd.bijvoorbeeld ten aanzien van grondgebruik (oppervlak van wegen, groen, water, bebouwdoppervlak e.d.) en woningdifferentiatie (grootte, eigendomsvorm, bouwvorm), waarbij allegewenste verhoudingen en percentages worden vastgesteld (fig. 7). Daarnaast kunnen,gebruik makend van de verkregen gegevens, exploitatieberekeningen worden uitgevoerd,waarbij rekening kan worden gehouden met faseringen van het plan, rente en inflatie.C In kaart brengen van terreinen. Terreinen kunnen in kaart worden gebracht met behulp vanluchtfoto's, die door het luchtkarteringsbedrijf worden gedigitaliseerd, waarbij tevens deaard van de verschillende objecten en hoogtematen worden gegeven. Het resultaat wordtgeleverd in de vorm van een magnetische band. Met behulp van een tussenprogramma kanvervolgens de tekening op een beeldscherm kan worden gebracht. Afhankelijk van hetgebruik dat ervan wordt gemaakt, kan de tekening verder worden uitgewerkt.Zo kunnen uit gegeven hoogtematen en met behulp van een daarvoor ontwikkeld program-ma rechtstreeks hoogtelijnen op een kaart worden getekend (fig. 9).Een bijzonder voorbeeld is de raming van te verwachten schade aan bouwwerken doorbodemdaling als gevolg van potentiaaldaling van de grondwaterstand. Daarbij spelen ver-schillende factoren een rol, zoals:? wijze van funderen en zettingsgevoeligheid van de bouwwerken;? opbouw van de bodem, waardoor de zetting als gevolg van potentiaaldaling wordt bepaald;? mate van potentiaaldaling, die niet overal in het gebied even groot hoeft te zijn;? geraamde schadebedragen, afhankelijk van de aard van de bouwwerken en de grootte van deoptredende zettingen.Door al deze factoren door middel van coderingen in de tekeningen van het betreffendegebied in te voeren of in de computerberekeningen te verwerken, kan tenslotte een schade-verwachting worden berekend, die in grafische vorm kan worden weergegeven, door degebieden met meer of minder schade donkerder of lichter te laten arceren (fig. 8).Combinatie van computergesteund tekenen en rekenenVoor ingenieursbureaus is de mogelijkheid om het tekensysteem te koppelen aan program-ma's voor het uitvoeren van statische berekeningen van groot belang. Dit houdt in dat op hetgrafisch beelscherm weergegeven informatie, in de vorm van getekende constructie-elelementen, wordt gebruikt als invoer vooreen rekenprogramma; omgekeerd kan de uitvoervan een rekenprograma grafisch worden weergegeven op het beeldscherm. Dit laatste komtovereen met een geplotte uitvoer.Cement XXXV (1983) nr. 10 6399a-bLuchtfoto en bijbehorende tekening methoogtelijnen van het terreinfoto: Hansa Luftbild, Munster10Momentenlijn in een constructietekeningals resultaat van koppeling van een reken-en tekenprogrammaAlternatieve oplossingen kunnen op deze wijze gemakkelijk worden ingevoerd, berekend enbeoordeeld. Voorwaarde hierbij is, dat er een directe verbinding kan worden gelegd met hetrekenprogramma op een willekeurige plaats in het tekenproces.Een eenvoudig voorbeeld wordt gegeven in figuur 10. De op het beeldscherm aanwezigeplattegrond wordt gebruikt om direct invoergegevens te krijgen voor het berekenen van eenligger op meerdere steunpunten. N? het invoeren van aanvullende gegevens, zoals vloerdikteen belastingen via het toetsenbord, worden in een afzonderlijk rekenprogramma de momen-tenverdeling en andere gegevens als maximaal moment, maximale doorbuiging en wape-ningspercentage berekend. De resultaten van de berekening verschijnen in de vorm van eenmaximum en minimum momentenlijn met de gevraagde gegevens op het grafisch beeld-scherm. Als de resultaten niet voldoen, kan de plattegrond worden aangepast of kan eenandere vloerdikte worden ingevoerd.Op eenzelfde wijze kan bij een stedebouwkundig plan van de grafische informatie op hetbeeldscherm, in de vorm van plattegronden van woningblokken en wegen, gebruik wordengemaakt als invoer voor een computerprogramma voor berekening van geluidsniveaus tengevolge van verkeerslawaai. Daarbij wordt op iedere gewenste plaats bij gegeven verkeersin-tensiteit en omstandigheden van het terrein het geluidsniveau in dBA berekend. Op hetbeeldscherm wordt tenslotte op de betreffende plaats het geluidsniveau aangegeven.Samenvatting en conclusiesTot voor kort had de automatisering op ingenieursbureau's voornamelijk betrekking op deuitvoering van statische berekeningen. Sinds de ontwikkeling van het computergesteundtekenen doen zich veel nieuwe mogelijkheden voor, waarvan de omvang op dit moment nogniet kan worden overzien. Het begrip CAD is een stap dichterbij gekomen, maar van eenuitgebreide toepassing kan nog niet worden gesproken.De bureaus, die vroegtijdig de ontwikkeling van de automatisering hebben gevolgd enbeschikken over een eigen computersysteem met de benodigde software en deskundigemedewerkers, verkeren in een gunstige positie om de snelle ontwikkelingen op het gebiedvan de automatisering te kunnen volgen.Cement XXXV (1983) nr. 10 640