Zusammenfassung
Computer dringen immer weiter in das Leben der Menschen hinein und sind nicht mehr wegzudenken. Sie ermöglichen das effizientere Arbeiten in allen Bereichen, die Bewältigung immenser Aufgaben
in kürzerer Zeit.
Mein Interesse an dem Thema dieser Diplomarbeit liegt in der Verbindung meines Studiums mit dem PC. Im Rahmen meiner Diplomarbeit ist eine Softwarebibliothek für statische Standardaufgaben erstellt
worden. Sie befindet sich auf der mitgelieferten CD – ROM.
Computeralgebrasysteme (CA – Systeme) erleichtern das Arbeiten mit mathematischen Gleichungen und sind auch für ingenieurmäßige Berechnungen geeignet. Zur Lösung statischer Aufgaben
gibt es viele Programme auf dem Markt. Sie sind jedoch unflexibel in der Handhabung und der Ge staltung des Berechnungsweges und der Darstellung. Mit meiner Ausarbeitung lassen sich individuell
gestaltete Lösungen zu Problemen im Bauingenieurwesen, im speziellen meiner Vertiefungsrichtung: dem konstruktiven Ingenieurbau, erarbeiten.
Ich danke Professor Dr. Ing. Horst Werkle für seine Unterstützung und Betreuung in den vergangenen Monaten.
Desweiteren gilt mein Dank Herrn Stefan Schablowski und Herrn Till Schenk, die mir bei Problemen mit dem PC und der Software beistanden.
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Inhaltsverzeichnis
1. Mathcad 7
2. Erstellen eigener Funktionen
2.1 Die Definition von DLL
2.2 Programmierung einer DLL
2.3 Änderungen für C++
2.4 Einstellungen des Compilers
2.5 Einbindung der Benutzerfunktionen in MATHCAD
3. Übersicht über die erstellten Funktionen
3.1 Funktionen der allgemeinen Statik
3.2 Funktionen zu Berechnungen im Stahlbetonbau
3.3 Funktionen zu Berechnungen im Stahlbau
3.4 Funktionen zu Berechnungen im Holzbau
4. Erläuterungen der Funktionen und Anwendungsbeispiele
4.1 Funktionen der allgemeinen Statik
4.1.1 Schnittgrößenermittlung für Durchlaufträger mit Gleichlast
4.1.2 Schnittgrößenermittlung für Durchlaufträger mit Einzellast
4.1.3 Bestimmung der Randspannungen eines Rechteckquerschnittes
4.1.4 Berechnung von Flächenkennwerten
4.2 Funktionen zu Berechnungen im Stahlbetonbau
4.2.1 Ermittlung der Bewehrungsmenge bei mittig angreifender Normalkraft
4.2.2 Ermittlung der Bewehrungsmenge für ein Biegemoment mit und ohne Normalkraft
4.2.3 Ermittlung der Schubbewehrung für Querkraftbelastung
4.2.4 Ermittlung von Beiwerten zur Bestimmung der maßgebenden Schnittgrößen bei zweiachsig gespannten Platten nach Pieper/Martens
4.3 Funktionen zu Berechnungen im Stahlbau
4.3.1 Profilkennwerte bestimmen
4.3.2 Nach Profilkennwerten suchen
4.3.3 Biegebemessungen im Stahlbau
4.3.4 Schubbemessung im Stahlbau
4.3.5 Ermittlung von Abminderungsfaktoren für Biegeknicken
4.3.6 Ermittlung von Abminderungsfaktoren für Biegedrillknicken
4.4 Funktionen zu Berechnungen im Holzbau
4.4.1 Ermittlung der erforderlichen Höhe bei Biegung ohne Normalkraft für ein Rechteckquerschnitt
4.4.2 Ermittlung der erforderlichen Höhe bei Biegung mit Normalkraft für ein Rechteckquerschnitt
4.4.3 Bestimmung der Abminderungsfaktoren für Knicken im Holzbau
5. Verwendung der Funktionen in Mathcad 8
6. Quellenverzeichnisse
7. Verwendete Software
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Ziel der Arbeit ist die Erweiterung der Funktionalität von Mathcad für ingenieurmäßige Berechnungen im Bauwesen durch die Erstellung einer benutzerdefinierten Softwarebibliothek.
- Entwicklung eigener Funktionen zur statischen Berechnung mittels DLLs in C/C++.
- Bereitstellung von Lösungen für Standardaufgaben in der Statik, im Stahlbeton-, Stahl- und Holzbau.
- Integration der neuen Funktionen in die Mathcad-Benutzeroberfläche.
- Implementierung von Interaktionsformeln und Bemessungstabellen für komplexe Nachweise.
- Verfahren zur Einbindung und Dokumentation von Benutzerfunktionen in Mathcad 8.
Auszug aus dem Buch
2.2 Programmierung einer DLL
Um eine DLL zu erstellen, muss zunächst eine Funktion in C/C++ geschrieben werden. MathSoft schlägt hierzu folgende 32 – Bit – Compiler vor:
Microsoft C/C++ Compiler
Borland C/C++ 4.0 und 5.0
Symantec C/C++ 6.0 und 7.0
Watcom C/C++ 9.5 und 10.0
Compiler sind Systemprogramme, die den Quellcode eines Programms in Maschinencode umsetzen, der von einem Computer verstanden und ausgeführt werden kann [2]. Oben genannte Compiler wurden von MathSoft getestet. Bei Gebrauch anderer Compiler ist nicht garantiert, dass die Funktionen fehlerfrei geladen werden können.
Im folgenden wird das Erstellen einer DLL mit Microsoft Visual C++ 5.0 anhand eines einfachen Beispiels beschrieben. Die groben Schritte zur Erstellung einer DLL sind folgende Schritte [1]:
Deklarierung der Benutzerfunktion
FUNCTIONINFO – Struktur
Fehlermeldungstabelle (optional)
Definition der Benutzerfunktion, der ausführbare Quelltext
DLL – Eintrittspunkt
Die Farbgebung im Quelltext ist vom Compiler zur besseren Übersicht eingerichtet. Grün geschrieben sind die Kommentare, blau steht für reservierte Befehle in C/C++!
Zusammenfassung der Kapitel
1. Mathcad 7: Einführung in die Arbeitsweise des Computeralgebrasystems und dessen Leistungsmerkmale für Ingenieurbüros.
2. Erstellen eigener Funktionen: Detaillierte technische Anleitung zur Programmierung, Kompilierung und Einbindung eigener DLLs in Mathcad unter Verwendung von C/C++.
3. Übersicht über die erstellten Funktionen: Katalogisierung der entwickelten Softwarebibliothek, unterteilt in allgemeine Statik, Stahlbeton-, Stahl- und Holzbau.
4. Erläuterungen der Funktionen und Anwendungsbeispiele: Praxisorientierte Dokumentation mit Anwendungsbeispielen zur korrekten Eingabe und Interpretation der implementierten Berechnungsfunktionen.
5. Verwendung der Funktionen in Mathcad 8: Erläuterung der spezifischen Anforderungen zur Registrierung und Nutzung der Funktionen in der neueren Version von Mathcad mittels XML-Definitionen.
6. Quellenverzeichnisse: Auflistung der verwendeten Literatur und Softwarepakete.
7. Verwendete Software: Zusammenfassung der zur Erstellung und Prüfung der Arbeit genutzten Werkzeuge.
Schlüsselwörter
Mathcad, DLL, Bauingenieurwesen, Konstruktiver Ingenieurbau, Softwarebibliothek, C++, Statik, Stahlbetonbau, Stahlbau, Holzbau, Schnittgrößenermittlung, Profilkennwerte, Biegebemessung, Schubbemessung, Knicknachweis.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer spezialisierten Softwarebibliothek für das Computeralgebrasystem Mathcad, um statische Standardaufgaben im Bauingenieurwesen effizienter lösen zu können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit deckt die Bereiche allgemeine Statik, Stahlbetonbau, Stahlbau und Holzbau ab.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, die unflexiblen Standardlösungen durch individuell gestaltbare Berechnungsmodule (DLLs) zu ersetzen, die eine bessere Kontrolle über den Berechnungsweg und die Darstellung bieten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt die Programmierung in C/C++ zur Erstellung von Dynamic Link Libraries (DLLs), die in Mathcad eingebunden werden können, sowie die Anwendung von Interaktionsformeln und Bemessungstabellen aus der Fachliteratur.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine technische Anleitung zur Programmerstellung sowie eine detaillierte Dokumentation und Anwendungsbeispiele für die entwickelten Funktionen in den verschiedenen bautechnischen Disziplinen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Mathcad, DLL, Bauingenieurwesen, Statik, Biegebemessung und Knicknachweis charakterisiert.
Wie werden die eigenen Funktionen in Mathcad integriert?
Die Funktionen werden als DLLs programmiert, kompiliert und in das Verzeichnis \userefi kopiert. Die Registrierung erfolgt durch eine entsprechende Struktur, die Mathcad erlaubt, die Funktion wie integrierte Werkzeuge zu behandeln.
Welche Bedeutung haben die XML-Dateien für Mathcad 8?
XML-Dateien dienen in Mathcad 8 dazu, die benutzerdefinierten Funktionen kategorisiert und übersichtlich im Dialogfeld "Funktion einfügen" darzustellen.
Warum wird für den Biegedrillknicknachweis ein besonderer Aufwand betrieben?
Der Biegedrillknicknachweis ist ein komplexer Stabilitätsnachweis. Durch die Implementierung in Mathcad können Anwender die teils mühsame manuelle Berechnung in Tabellenwerken durch eine automatisierte und wiederverwendbare Funktion ersetzen.
- Quote paper
- Serkan Karadag (Author), 2000, Statische Berechnungen mit Mathcad als Engineering Desktop Tool, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/184
