Object oriented databases in software development for structural analysis

A technique for using object-oriented technologies to write structural analysis software has been developed. The structural design information of an individual building is stored in an object-oriented database. A global database provides general design values as material data and safety factors. A class library for load elements has been evolved to model the transfer of loads in a building. This class library is the basis for the development of further classes for other structural elements such as beams, columns or slabs. A software has been developed to monitor the forces transferred from one structural member to another in a building for load cases and combinations according to Eurocode 1. The results of the analysis are stored in the projects database from which a structural design report may be generated. The software was developed under Microsoft Visual C++. The Microsoft Foundation Class Library (MFC) was used to program the Graphical User Interface (GUI). Object Linking and Embedding (OLE) technology is useful to include any type of OLE server objects for example texts written with a word processor or CAD drawings in the structural design report. The Object-Oriented Database Management System (OODBMS) ObjectStore provides services to store the large amount of objects

Engineering desktop applications in structural design

Statische Berechnungen werden heute vorwiegend unter Verwendung von Standardsoftware erstellt. Im wesentlichen kommen dabei Programmsysteme zum Einsatz, die für spezielle Aufgaben konzipiert sind. Beispielweise gibt es zur Berechnung von Decken, Stützen und Dachkonstruktionen im Hochbau entsprechende Stabwerks- und Finite-Element-Programme. Bei der Tragwerksplanung sind jedoch auch Berechnungen durchzuführen, für die fertige Programme nicht zur Verfügung stehen. Diese werden meistens“ von Hand“ , d.h. mit Papier, Bleistift und Taschenrechner durchgeführt. Hierbei kann es sich um spezielle statische Nachweise, z. B. für besondere Bauteile wie Dübelverankerungen, Fundamentanschlüsse für Stützen, ausgeklinkte Träger u.ä. handeln. Aber auch einfache Kontrollen von Computerberechnungen und Vordimensionierungen komplizierter Systeme erfolgen heute noch in der Regel „von Hand“. Zur Durchführung solcher Berechnungen auf dem Computer fehlen heute zwar nicht mehr die allgemeinen Werkzeuge, wohl aber geeignete Software-Hilfsmittel, wie sie bei der Handrechnung etwa die einschlägigen Tabellenbücher darstellen. Diese sind aber wesentlich für eine Engineering-Desktop Anwendung auf dem Computer. Diese zeichnet sich durch eine durchgängige Verwendung des Rechners auch bei nicht standardisierten Berechnungsaufgaben im Bauingenieurwesen aus. Ziel des Projekts war die Entwicklung von Softwarebausteinen für integrierte Engineering-Desktop-Anwendungen für die Tragwerksplanung. Die Funktionalität des Softwarebaukastens lässt sich aus dem statischen ”Wissen” eines Handbuchs wie z.B. [1] ableiten. Die Softwarebausteine sind so aufgebaut, dass sie von verschiedenster Officesoftware, wie MS-Excel und Mathcad genutzt werden können. Mit diesen Bausteinen soll eine deutlich höhere Flexibilität bei der Führung statischer Nachweise erreicht werden als dies bei der derzeitigen Standardsoftware für vorgegebene Nachweisabläufe der Fall ist. Mit Hilfe der entwickelten Softwarebausteine wurde eine Implementierung in Mathcad und Excel vorgenommen

Engineering Desktop Anwendungen in der Tragwerksplanung auf der Grundlage der COM-Technologie

Zur effizienten Nutzung von Office- und Computeralgebra-Software im Sinne einer Engineering Desktop Umgebung wurde ein Framework für die Tragwerksplanung entwickelt. Dieses umfasst Klassen und Methoden zur Schnittgrößenermittlung von Durchlaufträgern, Fachwerken und ebener Stabwerke sowie für Nachweise und Bemessungsaufgaben im Stahlbeton-, Stahl- und Holzbau. Die Anwendung des Frameworks im Rahmen einer Office-Software beruht auf der Komponententechnologie. Im Rahmen von MS-Windows handelt es sich um das COM-Modell. Die Komponentenbibliothek des Frameworks wurde in JAVA implementiert. Die Nutzeroberfläche kann aus Berechnungssoftware wie Excel und Mathcad bestehen. Aber auch die Entwicklung von Tragwerkseditoren oder internetbasierender Software ist damit möglich. Anwendungen des Frameworks wurden in MS-Excel mit VBA und in Mathcad mit der C++Schnittstelle realisiert. Ziel dieser Entwicklung ist eine Engineering Desktop Umgebung auf dem Computer, bei der nichtstandardisierbare Untersuchungen in der Tragwerksplanung ebenso einfach, aber effizienter, sicherer und besser dokumentiert als mit Bleistift und Papier erfolgen können. Zwei Beispiele verdeutlichen die Anwendung des Frameworks. Hierbei handelt es sich einmal um eine statische Voruntersuchung mit Mathcad, bei der die mit dem Framework entwickelten Funktionen verwendet werden. Das zweite Beispiel behandelt die Erstellung eines Teachtools in MS-Excel

Object oriented databases in software development for structural analysis

A technique for using object-oriented technologies to write structural analysis software has been developed. The structural design information of an individual building is stored in an object-oriented database. A global database provides general design values as material data and safety factors. A class library for load elements has been evolved to model the transfer of loads in a building. This class library is the basis for the development of further classes for other structural elements such as beams, columns or slabs. A software has been developed to monitor the forces transferred from one structural member to another in a building for load cases and combinations according to Eurocode 1. The results of the analysis are stored in the projects database from which a structural design report may be generated. The software was developed under Microsoft Visual C++. The Microsoft Foundation Class Library (MFC) was used to program the Graphical User Interface (GUI). Object Linking and Embedding (OLE) technology is useful to include any type of OLE server objects for example texts written with a word processor or CAD drawings in the structural design report. The Object-Oriented Database Management System (OODBMS) ObjectStore provides services to store the large amount of objects

VERIFIED SOLUTION OF FINITE ELEMENT MODELS WITH UNCERTAIN NODE LOCATIONS

We consider a structural truss problem where all of the physical model parameters are uncertain: not just the material values and applied loads, but also the positions of the nodes are assumed to be inexact but bounded and are represented by intervals. Such uncertainty may typically arise from imprecision during the process of manufacturing or construction, or round-off errors. In this case the application of the finite element method results in a system of linear equations with numerous interval parameters which cannot be solved conventionally. Applying a suitable variable substitution, an iteration method for the solution of a parametric system of linear equations is firstly employed to obtain initial bounds on the node displacements. Thereafter, an interval tightening (pruning) technique is applied, firstly on the element forces and secondly on the node displacements, in order to obtain tight guaranteed enclosures for the interval solutions for the forces and displacements

Earthquake Response Spectra of a Soft Soil Layer over a Half-Space

Earthquake response spectra as defined by Eurocode 8 (German NAD) are restricted to soils with shear wave velocities greater than 150 m/s. For soft soil layers e.g. of clay underlain by bedrock special investigations are required because resonance effects of the layer significantly influence the shape of the spectrum. Numerical investigations are normally based on a one-dimensional theory of horizontally polarized shear waves propagating in vertical direction. The paper describes a parametric study to define acceleration response spectra for a soft soil over a half-space for a wide range of soil layer heights and material parameters. Based on this study a simplified method to describe response spectra for the model of a soft soil layer underlain by a viscoelastic halfspace is given

Building in China - Study trip of the faculty of Civil Engineering of the HTWG Konstanz 2008

Im März 2008 führte die Fakultät Bauingenieurwesen der HTWG Konstanz eine studentische Exkursion nach China durch. Auf dem Programm standen interessante Baustellen Shanghai, Nanjing, Zhenjiang und Beijing sowie der Besuch von Hochschulen. Der Exkursionsbericht beschreibt die besuchten Bauvorhaben und gibt persönliche Eindrücke der Exkursionsteilnehmer wieder.In March 2008 the faculty of civil engineering of the University of Applied Sciences Konstanz, Germany, conducted a study trip for students of civil engineering to China. Construction sites and universities in Shanghai, Nanjing, Zhenjiang and Beijing have been visited. The report describes the places seen and reflects the personal impressions of the participants

Building in Quatar - Field excursion of the Faculty of Civil Engineering of the HTWG Konstanz

Die große Exkursion 2010 der Fakultät Bauingenieurwesen führte in das Emirat Qatar am persischen Golf. Qatar verfügt über 15% der weltweiten Reserven anErdgas und investiert u.a. in Infrastruktur- und Bau¬maßnahmen. Deutsche Firmen sind an diesem Aufbau beteiligt. Bei der Exkursion wurden verschiedene Hoch- und Tiefbaustellen, „Mega-Projekte“ deutscher Unternehmen, aber auch eines arabischen Baukonzerns besucht. Auch das Ausstellungszentrum der Deutschen Bahn stand auf dem Programm. Der Bericht gibt die Eindrücke beim Besuch der Projekte wie auch die Reiseerlebnisse wieder.The student excursion of the University of Applied Sciences, Konstanz, Germany, lead to the Emirat of Qatar at the Persian Gulf. The country possesses 15% of the reserves of natural gas and is investing in building and infrastructures measures. German companies are part of this development. During the excursion different structural sites of “mega-projects” of German and Arabic Companies as well as the exposition Center of the “Deutsche Bahn” have been visited

Building in Hongkong. Field Excursion of the Department of Civil Engineering of the HTWG Konstanz 2012

Hongkong steht als Welthandelsmetropole auch für Superlative des Bauens. Dies gilt für die in britischer Zeit errichteten Bauten, aber auch für die nach der Übergabe an China entstandenen Hochhäuser und Brückenbauwerke. Der Exkursionsbericht der Fakultät Bauingenieurwesen der HTWG Konstanz gibt einen Eindruck von diesen Aktivitäten. Er schildert Brücken- und Hochhausbauten, Tunnelbaustellen und die Baustelle eines Klärschlammverbrennungswerks, die während einer Exkursionswoche im September 2012 besichtigt wurden. Darüber hinaus gibt er einen Einblick in die wirtschaftliche Dynamik der Stadt.As a global metropolis Hongkong also stands for outstanding building activities. The report depicts the impressions during a student field excursion of the Faculty of Civil Engineering of the University of Applied Sciences Konstanz, Germany, to construction sites in Hongkong in September 2012

Buiding in Dubai and Abu Dhabi - Field excursion of the faculty of civil engineering of the HTWG Konstanz 2009

Die 1,8-Millionenstadt Dubai und die Vereinigten Arabischen Emirate sind eine der Regionen der Welt mit den größten Bauaktivitäten. Der Exkursionsbericht schildert die Eindrücke bei der Exkursion der Fakultät Bauingenieurwesen der HTWG Konstanz im März 2009. Auf dem Programm standen die Baustellen der künstlichen Palmeninsel "Palm Jebel Ali", des "Iris Bay"-Turms mit seiner außergewöhnlichen Architektur sowie des "Latifa Tower", einem "normalen" Hochhaus von 255 Meter Höhe. Geotechnik im Wüstensand unter der Leitung deutscher Firmen waren ebenso zu sehen wie der Bau des weltweit größten Trinkwasserreservoirs. Weitere Höhepunkte der Reise waren die Baustellen des "Khalifa National Stadium" und der 1455 Meter langen Saadiyat-Brücke in Abu Dhabi, die die zukünftige Kulturmeile Abu Dhabis auf der Saadiyat Insel mit dem Festland verbinden wird.Dubai and the United Arab Emirates (UAE) are one of the regions in the world with the greatest building activities. The report depicts the impressions during a student field excursion of the Faculty of Civil Engineering of the University of Applied Sciences Konstanz, Germany, in March 2009