Der WMF-Balken ist ein konkurrenzfähiges Open-Source Programm für Excel und dient zur Berechnung von Durchlaufträgern. Das Programm liest aus einem Excelblatt die Angaben raus und kreiert daraus ein statisches System. Dieses statische System wird berechnet. Während der Berechnung wird eine RTF-Datei generiert, in der die Berechnung dokumentiert ist. Der Nutzer kopiert den RTFinhalt in seine Statik. Empfohlen wird Word 2007.
Dieses Dokument unterliegt der Creative Commons Lizenz cc-by-sa
und das zugehörige Programm WMF-Balken unterliegt der GNU GPLv3.
Der WMF-Balken hat 4 Vorteile gegenüber herkömmlichen Durchlaufträgern
Die statischen Fähigkeiten des WMF-Balkens sind diese:
Herkömmliche selbstgemachte Durchlaufträger haben eine 4x4 Elementsteifigkeitsmatrix, während man bei kaufbaren Durchlaufträgern nie weiß, was drin ist. FEM ist mit der 4x4 Matrix nur eine Näherungslösung. Der große Vorteil von FEM ist, dass dieses Verfahren ALLE statischen Systeme berechnen kann, ohne diverse Formeln wie qL²/8; qL²/2; FL/4... wissen zu müssen. Je mehr Elemente man nimmt, desto genauer wird das Ergebnis. Aber es wird nie exakt: Restmomente über die Gelenke und der konstanter Querkraftverlauf weggemittelt mit faulen Tricks. Viele Elemente bedeuten eine große Gesamtsteifigkeitsmatrix. Für den Gaußalgorithmus steigt die Rechenzeit kubisch mit der Anzahl der Elemente. Bei 10 Felder mit 20 Stabteilungen und 3 Lastfälle wird die Berechnung bereits zur Geduldsprobe. Den Gaußalgorithmus habe ich auf eine quadratische Rechenzeit beschleunigt und zur LR-Zerlegung verbessert.
Der wesentliche Vorteil des WMF-Balkens liegt in seiner Elementsteifigkeitsmatrix. Statt der klassischen 4x4 Matrix hat er eine 6x6 Matrix. Dadurch steigt der Polynomgrad von 3 auf 5 und das Näherungsverfahren FEM wird zu einer exakten Berechnung umfunxioniert. Da die Berechnung exakt geworden ist, ist nur noch ein Element zwischen den Knoten erforderlich, um exakte Ergebnisse zu erhalten. Die Rechenzeit wird beschleunigt, die Genauigkeit maximiert. Der WMF-Balken kann problemlos 20feldträger mit 50 Einzellasten rechnen.
Das ist die Statik des Programms:
Nicht vorhanden sind Normalkräfte, Theorie 2.Ordnung, Fließgelenke, Lagerausfall, Biegedrillknicken, Wölbkrafttorsion, plastische Interaktion zwischen Moment und Querkraft, unsymmetrische Querschnitte, Überhöhungen, Doppelbiegung, Betonbewehrung, Wanderlasten und es gibt nur eine Lastfallkombination.
Im Gegensatz zu anderen Programmen hat der WMF-Balken keine grafische Benutzeroberfläche. Grafische Benutzeroberflächen haben den Vorteil, dass man komplizierte Geometrien grafisch einklicken kann und man sieht auf dem Bildschirm was man einklickt. Herkömmliche Programme können nicht nur über die Maus bedient werden, sondern haben auch Eingabetabellen und nutzen damit die Vorteile beider Möglichkeiten. Dem WMF-Balken fehlt die Grafik auf dem Bildschirm und man sieht eine stinknormale Exceltabelle. Das statische System wird ganz primitiv nach einer vorgegebenen Syntax in die gewohnten Excelzellen eingetippt. Dafür können die Vorteile der Excelzellen genutzt werden. Ein so großer Nachteil ist dies aber nicht, weil ein Durchlaufträger von der Geometrie so einfach ist, sodass man sich ihn noch im Kopf vorstellen kann. Auch die Eingabedaten sind von der Menge her nur ein paar Zeilen, die man mal schnell irgendwo zwischen schieben kann.
Einige Einschränkungen des WMF-Balkens kann man mit Excel aufheben. Wie das geht, siehst du hier.
In vielen Ingenieurbüros wird Excel eingesetzt. Für einfache Systeme werden die Lasten per Excel ermittelt, dann in ein Programm abgeschrieben, dann die Ergebnisse nach Excel abgeschrieben und in Excel weiter verarbeitet. Später werden die Lasten geändert, dann in ein Programm abgeschrieben, dann die Ergebnisse nach Excel abgeschrieben, in Excel weiter verarbeitet, später werden wieder die Lasten geändert, dann in ein Programm abgeschrieben, dann die Ergebnisse nach Excel abgeschrieben und in Excel weiter verarbeitet. Das nervt!
So widerlich sieht die Menüleiste einer proprietären Exceltabelle aus:
An proprietären Programmen auf Excelbasis stört, dass sie zwar in Excel rechnen, aber mit so vielen Passwörtern, Ketten, Beschränkungen, Kopierschutz und Restriktionen versehen sind, dass man sie einfach nicht sinnvoll einsetzen kann. Man sieht zwar Excel, aber man kann Excel nicht nutzen. Das Layout ist vorgegeben, irgendwelche Wasserzeichen, Zellen sind gesperrt, Arbeitsblätter blockiert, der Rechenweg uneinsehbar, total unflexibel, kein individuellen Anpassungen möglich. Die Ausgabe ist in einigen Programmen miserabel, da nur PDF, die dann als Bitmap in Word landet. Proprietäre Excelprogramme sind für die Mülltonne.
Dies ist der klassische Arbeitsweg
Tabelle davor weg blockiert Tabelle danach
Eingabewerte Ausgabewerte
ermitteln Umweg nehmen weiterverarbeiten
Die Berechnung wird an einem externen Programm gemacht. Da zu viele Ingenieure keine Ahnung haben, wie man ein Bild in Word rein bekommt, leidet die Dokumentqualität. Billige Snippingtoolz sind zwar schnell schnell, aber das Resultat sieht einfach nur kacke aus.
Ganz anders hingegen ist der WMF-Balken. Hier ist der Nutzer nicht Sklave des Programms, sondern der absolute King. Der WMF-Balken kann nahtlos mit der Tabelle davor und der Tabelle danach verbunden werden. Auch im Code kann nach Belieben geschaut, experimentiert, bearbeitet oder erweitert werden.
Der WMF-Balken bildet einen geschlossenen Arbeitsablauf:
Tabelle davor WMF-Balken Tabelle danach
Eingabewerte Berechnung Ausgabewerte
ermitteln durchführen weiterverarbeiten
Dadurch ist der WMF-Balken sehr wirtschaftlich, weil ein lückenloser Arbeitsfluss ermöglicht wird.
Wie man die Tabelle davor und danach so gestaltet, dass sie sich in Word problemlos einfügen lässt, steht in diesem Artikel.
Die zweite Funxion des WMF-Balkens ist eine bessere Darstellung des statischen Systems. Die Lasten, Lager und Gelenke können mit einem Namen versehen werden. Kennt das Programm den Namen, dann erscheint im statischen System zusätzlich ein Bild. Nennt man eine Last HEB 300, so erscheint hinter dem Lastpfeil ein grauer HEB 300 Querschnitt. Auch nicht statisch wirksame Objekte können in die Grafik des statischen Systems aufgenommen werden. Z.B. ein fetter Pfeil, ein Kreis und dazu ein Text.
Wichtig bei der Grafik ist, dass der Text genauso groß ist, wie im Worddokument, sodass Grafik und Fließtext ineinander verschmelzen. Grafiken aus proprietären Programmen haben eine vorgegebene Schriftart, die nicht mit dem Dokument harmoniert.
Dies kann der WMF-Balken statisch berechnen:
Das statische System lässt sich mit dem WMF-Balken schminken
Die Eingabe ist schlicht und einfach gehalten. Der Nutzer muss die Werte korrekt eintragen. Falsche Werte werden vom Programm ignoriert.
Dort, wo Zahlenwerte eingegeben werden können, können auch Buchstaben vorgesetzt werden. Dies beeinflusst, wie das statische System beschriftet wird.
Die besondere Fähigkeit des WMF-Balkens ist eine hochwertige grafische Ausgabe im Vektorformat WMF. WMF kann in Word eingefügt werden und bleibt auch im PDFexport Vektor. Der große Vorteil von WMF ist, dass der Speicherbedarf selten über 5kB ist und schärfere Grafiken liefert als 1000kB PNG oder 10000kB JPG. Das statische Beispielsystem (erste beiden Bilder) hat 4kB und mit Make-Up 8,8kB.
Die grafische Ausgabe des WMF-Balkens ist allen herkömmlichen Programmen weit überlegen.
Dies betrifft sowohl
Schärfe
Herkömmliche Programme haben entweder gar keine Vektorausgabe oder dessen Vektorgrafiken sind krank. Bei proprietären Programmen habe ich dieses entdeckt:
Der WMF-Balken erzeugt gesunde WMF-Dateien. Diese haben Strichstärken, Texte und sind frei von Müll und Fragmenten. Beim ran zoomen mit Word2007 oder in PDF erscheinen keine Pixel, denn Linien sind Linien.
Datenkompression
Die Datenkompression korreliert mit der Schärfe der Grafik. Je schärfer eine Grafik ist, desto niedriger ist der Speicherbedarf.
Diese Tabelle zeigt den Unterschied zwischen den Vektordateien
|
schwer kranke WMF |
kranke WMF |
gesunde WMF |
Strichstärken |
dünne Dreiecke |
fehlt |
nativ |
Text |
Polygone oder einzelne Buchstaben |
Text |
Text |
Rechtecke |
einzelne Linien |
Polygon |
Rechteck |
Kreis |
einzelne Linien |
Polygon |
Kreis |
Bogen |
einzelne Linien |
Polylinie |
Bogen |
Flächenfüllung |
fragmentierte Dreiecke oder Bitmap |
Vierecke |
nativ |
Farbe wexeln |
Füller und Pinsel werden jedes Mal weggeworfen |
Füller und Pinsel werden jedes Mal weggeworfen |
Füller und Pinsel werden bei Seite gelegt, um diese später zu nutzen |
Auflösung |
Integer wird nur bis 1000 genutzt |
Integer gut ausgenutzt |
Integer gut ausgenutzt |
Einige speicherfressenden Symptome kann man an den Grafiken sehen
|
(schwer) kranke WMF |
Strichstärken |
unpassende Dicke oder im Druck hauch dünn |
Text |
Der Text ist eckig und das scrollen ruckelt. |
Rechtecke |
(nicht zu sehen) |
Kreis |
Der Kreis ist eckig |
Bogen |
Der Bogen ist eckig |
Flächenfüllung |
weiße diagonale hauch dünne Linien in PDF |
Farbe wexeln |
(nicht zu sehen) |
Auflösung |
zikzackige Rundungen (kein Problem bei gesunde WMF, da Bögen rund sind) |
Der WMF-Balken verwendet zusätzlich nicht sichtbare Kompressionsmechanismen. Diese sind:
Um die ganze Theorie zu verdeutlichen, gibt es ein anschauliches Beispiel unter diesem Link:
Dort rönche ich die Ausgabe des statischen Systems der Programme Rstab, FriLo DLT und WMF-Balken.
Die general public Lizenz bietet weitere Vorteile, die andere Lizenzen niemals bieten können.
Den genauen Lizenztext findest du unter diesen Link:
http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html
Formeln erstellen und ausrechnen in Word
Kein mühseliges zusammenklicken der Formel in Word!
Spare Zeit, indem du die Formel hintereinander weg eintippt und dann die Umwandlungstaste drückst!
Spar dir das abtippen in den Taschenrechner, sondern rechne mit Word!
AutoCAD in Word einfügen - scharfe Grafiken durch starke Datenkompression
Es gibt viele Dokumente (Diplom-, Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten, Skripte sowie Lehrbüchern, häufig gelesene Dokumente, Vorlagen und häufig verwendete Dokumentteile), dessen äußeres
Erscheinungsbild wichtig ist.
Vektorgrafiken haben gegenüber Bitmapdateiformate (PNG, JPG, BMP, TIF, GIF) diese Vorteile:
Snippingtools gehen schnell schnell, können aber niemals Vektorqualität liefern und täuschen Qualität durch hohe Auflösung vor.
Beispiel: Firmenlogo
Bei Bitmapformate lässt sich die Qualität erhöhen, indem die Auflösung erhöht wird. Vektorformate haben keine Auflösung. Egal wie weit man zoomt, bei einer Bitmap erscheinen irgendwann die Pixel. Das vektorisiertes Firmenlogo braucht nur 0,00117MB und ist schärfer als ein 1MB JPG. Das Firmenlogo kommt in fast allen Dokumenten vor und muss daher scharf und ressourceneffizient sein.
Achtung
Bei dem Programm handels es sich um Statiksoftware mit der die Standsicherheit von Bauwerken nachgewiesen wird. Ich übernehme keine Haftung für Sach- und Personenschäden, die durch unsachgemäße Anwendung entstanden ist. WMF-Balken darf nur für Personal verwendet werden, das nicht nur in Statik ausgebildet ist, sondern auch für die Nutzung von Microsoft Office (Word und Excel).
Wer z.B. Seitenzahlen mit der Hand in seine Statik reinscannt, ist für die Nutzung von WMF-Balken nicht geeignet!
Hier ist ein Flashvideo zum WMF-Balken:
Änderungen
Version 1.03