Bevezetés

Láng professzorék említett publikációja (Láng – Kerekes, 2013) a szerzők értelmezéseivel kiegészítve olyan szakértői csoport vitairatát ismerteti, mely korunk talán legkomolyabb kihívásával, a fenntarthatóság biztosításának lehetőségével foglalkozik, az ezzel összefüggő hazai feladatokat vázolja fel. Ez a hozzászólás a műszaki szakemberek, közülük is elsősorban az építőmérnökök és az építészek, az említett, ambiciózus célhoz való hozzájárulási lehetőségét választotta témájául, egy közelmúltban kifejlesztett tudományág, az élettartam mérnöki tudomány egyes alapelveinek és eredményeinek felhasználásával.

Élettartam mérnöki tudomány

Az 1980-as évek végén Finnországból indult lifetime engineering (élettartam mérnöki tudomány) azt az elsődleges célt tűzte ki maga elé, hogy enyhítse azt az ellentmondást, ami a nagy értékű közlekedési és mérnöki létesítmények egyszeri, hosszú távú beruházási költsége és az ismétlődő, rövid távú fenntartási, üzemeltetési, gazdálkodási stb. döntései és költségei között állnak fenn (Sarja, 1989). Az élettartam mérnöki tudomány legfontosabb alapelvei:

• a létesítményeket a teljes élettartamukra (akár 80–100 évre is) – beleértve az ún. élettartam végi stratégiákat – tervezik;

• a tervezés során erre az időszakra a műszaki-gazdasági-környezeti-humán-kulturális szempontokat együttesen optimalizálják;

• az előbbi alapelvből következően a tervezés olyan team feladata, amelyben a hagyományos tervezési csapaton (például építész, statikus, elektromos, gépésztervező) kívül ökológus, fizikus, rendszertervező stb. is aktívan részt vesz;

• az elvi (koncepcionális) tervezési fázisra sokkal nagyobb hangsúlyt helyez, mint a részletes tervezésre; ennek, a jelenleg elterjedt gyakorlattól alapvetően eltérő közelítésnek indokaként az elvi tervezésnek a létesítmény egész élettartam alatti minőségére gyakorolt döntő hatását hozzák fel;

• az egyes szóba jövő tervezési változatok összehasonlításakor többkritériumos elemzést és annak eredményei alapján történő optimalizálást tart szükségesnek, ennek során nehezen vagy egyáltalán nem számszerűsíthető tényezőket is figyelembe vehetnek.

A következőkben, az élettartam mérnöki tudomány egyes elveire támaszkodva, néhány olyan, a hazai gyakorlatban is megvalósítható elemet vázolok fel, amely a társadalom „túléléséhez” érdemlegesen hozzájárulhat (Gáspár et al., 2011).

Létesítmények újszerű, környezetbarát tervezése

Az épületek és a különböző közlekedési létesítmények (utak, vasutak, hidak, alagutak stb.) tervezésére az élettartam mérnöki tudomány az általánosan elterjedthez képest újszerű módszertant ajánl, amelynek környezetbarát elemei közé tartoznak a következők:

• az energiaigény lehető legalacsonyabb szintre való leszorítása (a felhasznált anyagok, az alkalmazott technológiák annak messzemenő figyelembevételével történő kiválasztása, hogy azok a létesítmény teljes élettartama során a lehető legkevesebb, általában csupán környezetszennyező módszerekkel előállítható energiát igényeljenek);

• a szénlábnyom („karbonlábnyom”) minimalizálása (a létesítmény minden elemének megtervezésekor hangsúlyozottan arra törekszenek, hogy az alapanyagok előállítása, a keverék gyártása, az egyes szállítási műveletek, a helyszíni bedolgozást, majd a forgalomba helyezést követően a fenntartás, a felújítás, az üzemeltetés, illetve az élettartam végi stratégiák alkalmazása a lehető legkisebb mennyiségű, üvegházhatású gázt állítson elő, és ezzel a káros következményekkel járó éghajlatváltozást mérsékelje);

• a moduláris tervezés (az általában meglehetősen komplex létesítmények egyes elemeit annak megfelelően tervezik meg, hogy élettartamuk alatt várhatóan milyen igénybevételeknek lesznek kitéve, és ebből adódóan mennyire hosszú ciklusidőre lehet számítani; ezzel az eljárással el lehet kerülni, hogy a létesítmény egyes moduljai a szükségesnél nagyobb teljesítményű és általában érdemlegesen drágább anyagokból készüljenek, amelyek előállítása szinte minden esetben több környezeti kárt okoz, illetve nagyobb környezeti kockázatot jelent);

• az egyes tervezési változatok többtényezős vagy többkritériumos elemzése során a létesítménynek az egész élettartamra előrebecsült pénzügyi és környezeti költségein kívül olyan – a fenntarthatósággal közvetlen kapcsolatban levő – tényezőkre is összpontosítanak, mint az életminőség, a kényelem, az esztétika, amelyeket leíró jelleggel, célszerűen a következő öt csoportba történő besorolással minősítenek: nagyon nagy, nagy, közepes, kicsi, nem értékelhető;

• a humán szempontok érvényesítése (az élettartam mérnöki tudomány alapelveinek figyelembevételével történő mérnöki létesítménytervezés egyik kiemelt szempontja, hogy az építmény sem előállítása során, sem pedig egész élettartama alatt az embereket ne veszélyeztesse, így mérgező anyagot ne tartalmazzon, ne legyen veszélyes mértékű radioaktív sugárzása, ne okozzon élet- vagy balesetveszélyt, komolyabb kényelmetlenséggel ne járjon stb.);

• az állat- és a növényfajok sokszínűségének a megőrzése (a különböző épületek és építmények egyes tervezési variánsai közül történő választás egyik lényeges szempontja, hogy a terv megvalósítása, a létesítmény egész élettartamára kiterjedően ne veszélyeztesse a természeti környezetet, azaz ne akadályozza a növények és állatok „túlélését”);

• az élettartam végi stratégiák közül a környezetbarát változatok előtérbe helyezése (már a tervezés stádiumában különleges figyelmet fordítanak arra, hogy a hosszú – akár ötven-

százéves – élettartamú építmények üzemszerű használhatóságának megszűnését követően minél kisebb mértékben kerüljön sor az elbontott anyag deponálására, azt az eredeti funkciójában újrahasználják, vagy legalább újrahasznosítsák kisebb teljesítőképességű termékben; ennek érdekében elengedhetetlen a funkcióját vesztett létesítmény pontosan megtervezett, szelektív bontása; az újrahasználat-újrahasznosítás további környezeti előnye, hogy lehetővé teszi a korlátozottan rendelkezésre álló nyersanyagokkal – például a bitumennel, eruptív kőanyagokkal – való takarékoskodást és ezzel a klímaváltozást meggyorsító, üvegházhatású gázok képződésének korlátozását).

Tartóssági tervezés

Az épületeknek vagy mérnöki létesítményeknek az élettartam mérnöki tudomány alapelveit követő tervezése az egész élettartamra kiterjedő tartóssági tervezés (Sarja, 2002). A tartóssági tervezés azt tűzi ki céljául, hogy az előirányzott tervezési élettartam a szerkezet üzemeltetési környezetében elérhető legyen. A részletes tartóssági tervezésnek a következő elemei vannak:

• a tervezési üzemi élettartam megállapítása,

• a különböző környezeti hatások elemzése,

• a tartóssági tényezők és a tönkremeneteli mechanizmusok meghatározása,

• tartóssági számítási modell választása minden tönkremeneteli mechanizmushoz,

• a tartóssági paramétereknek a megfelelő számítási modellek alkalmazásával történő megállapítása,

• a hagyományos, mechanikai alapú tervezés számításainak esetleges pontosítása,

• a tartóssági paraméterek végleges tervezésbe történő átvitele.

A statisztikai alapú tartóssági tervezéskor a „romlás” eseményét a T terhelési és az R reakció változót szerepeltető, matematikai modellel lehet leírni; romlás akkor következik be, amikor a T értéke a létesítmény által kifejthető legnagyobb R reakciót meghaladja.

A sikeres tartóssági tervezés a létesítmény megfelelő minőségét hosszú ideig biztosítja, így a tervezett időpont előtt fenntartási és felújítási munkák igénye nem jelentkezik, ezzel a többlet energiaigényt, környezetszennyezést, használói költségnövekedést, beavatkozáskor jelentkező balesetveszélyt és kényelmetlenséget stb. lehet elkerülni.

Az élettartam mérnöki tudomány további jellemzője, hogy a tervezéskor a használói igényeket műszaki jellegű követelményekké alakítja. Ennek során elterjedten alkalmazzák a QFD (Quality Function Deployment, a minőség funkcióhoz rendelésének) eljárását. Ekkor az igényeket és a műszaki előírásokat egyaránt rangsorolják, és közöttük összefüggéseket állapítanak meg. Az igények között – a pénzügyi és a működőképességi költségeken kívül – a környezeti és az egészséggel kapcsolatos kiadások is megítélhetők. Hasonlóképpen az energiával, a környezettel, a higrotermikus jellemzőkkel, az akusztikával, a tűzbiztonsággal, az emberi egészséggel és általában a fenntarthatósággal kapcsolatos műszaki előírások mindegyike a társadalom „túlélésével” közvetlen vagy legalább is közvetett kapcsolatba hozható.

A módszertan elterjesztése

Bár az élettartam mérnöki tudományt eredetileg épületekre, hidakra és más mérnöki létesítményekre alakították ki, a cikk szerzője – elsődleges szakmai tevékenységének megfelelően – az alapelvek útügyi adaptációját tűzte ki céljául (Gáspár, 2008). Ennek során javaslatokat készített arra vonatkozólag, hogy a szakterület már működő elemei mellett melyek azok, amelyek hazai viszonyokra történő alkalmazása az ország hosszú távú zavartalan fejlődéséhez érdemben hozzájárulhat.

Ez a teljes mértékig újszerű tervezési módszer belátható időn belül csak akkor terjeszthető el az országban, ha az érdekeltek – tervezők, beruházók, kivitelezők, fenntartók, üzemeltetők stb. – jól megszervezett oktatási és tréningprogramon vesznek részt. A jövő mérnökeinek már az egyetemi tanulmányaik során meg kellene ismerkedniük a lifetime engineering felelős gondolkodást lehetővé tevő, hosszú távú elveivel. (Jelenleg ezt a tantárgyat csupán a győri Széchenyi István Egyetem Multidiszciplináris Műszaki Doktori Iskolájának hallgatói vehetik fel.)

Összefoglalóan megállapítható, hogy az élettartam mérnöki tudomány korábban vázolt alapelveinek fokozatos bevezetésével az építész- és építőmérnök-társadalom a fenntarthatóság biztosításához, a Túlélés Szellemi Kör fő célkitűzéseinek megvalósításához érdemlegesen hozzá tud(hat) járulni.
 

Kulcsszavak: fenntartható fejlődés, létesítmények tartóssága, élettartam mérnöki tudomány, energiatakarékosság, élettartam végi stratégiák, moduláris tervezés

IRODALOM

Gáspár László (2008): Lifetime Engineering in Road Asset Management. CD-ROM Proceedings of 3rd European Pavement and Asset Management Conference, Coimbra, Portugal.

Gáspár László – Horvát F. – Lublóy L. (2011): Közlekedési létesítmények élettartama. UNIVERSITAS-Győr Nonprofit Kft., Győr

Láng István – Kerekes Sándor (2013): Megalakult a Túlélés Szellemi Kör. Magyar Tudomány. 1, 103–112. • WEBCÍM

Sarja, Asko (1989): Principles and Solutions of the New System Building Technology (TAT). Research Report 662. Technical Research Centre of Finland, Espoo

Sarja, Asko (2002): Integrated Life Cycle Design of Structures. Spon Press, London – New York