? ? ? informaticair.5.N.M.Wijte, Adviesbureau ir.J.G.Hageman bvdr.ir.D.A.Hordijk, TNO Bouwir.G.P.L. den Boer, BetonverenigingIn Cement1995, nr. 6 [1] is meldinggemaakt van een werkgroep binnen de Betonvereni-ging, die als taak had eenbeoordelingsmethode voor rekenprogramma's te ontwikkelen.In dat artikel is gerapporteerd overde resultaten van een eerstefase, waarin isg?inventa-riseerd wat op ditterrein was gedaan en welke wensen er bij de verschillende doelgroepenleefden. Inmiddels is ook daadwerkelijk begonnen met het opzetten van een beoorde-lingsmethodiek. Het moment dat een volledige, in de praktijk beproefde methodiek en,indien nodig, een daarbij behorende organisatiestructuur ter beschikking staat, ;zalnogwel even op zich laten wachten. Dit neemt niet weg dat er ondertussen wel belangrijkevorderingen zijn gemaakt, die in dit artikel worden gepresenteerd.BEOORDELINGREKENPROGRAMMATUURVOORBETONCONSTRUCTIESONTWIKKELING VAN EEN METHODIEKDat het goed zou zijn als computerprogram-ma's op het juist functioneren zouden kun-nen worden beoordeeld, is een geluid dat almenigmaal is gehoord. Meestal wordt in eendiscussie daarover direct gewezen op hetfeit dat enerzijds het voor 100% testen vaneen programma nooit mogelijk zal zijn en an-derzijds ermet een goed computerprogram-ma :bij verkeerd gebruik ook veel fout kangaan ('onzin :er in betekent onzin er uit').Zich rekenschap gevend van de vele te over-winnen problemen en van het nooit volledigkunnen zijn, is in een project van de Beton-vereniging toch een werkgroep begonnenaan het opzetten van een beoorcelingsme-thodiek.ln [1] is gerapporteerd over het ver-loop van de eerste fase van het onderzoek,waarbij met name is gekeken naar eerdereactiviteiten op ditgebied en welke wensen erleefden bij de verschillende doelgroepenvan het project: producenten, gebruikers encontrolerende instanties. Twee belangrijkeconclusies van de eerste fase:? het wordt door de verschillende doelgroe-pen nuttig geacht de programma's vooralop 'juistheid' te beoordelen;? het beoordelen van de programma's zouhetbeste kunnen geschieden doorhet uit-voeren van controleberekeningen metspeciaal daarvoor opgestelde testgeval-len (dynamisch testen).De werkzaamheden zijn inmiddels voortge-zet met het maken van een voorstel voor deop te zetten beoordelingsmethodiek en eenuitwerking van een gedeelte daarvan.CEMENT1996j12De methodiek wordt in eerste instantie op-gezet voor de beoordelingvan computerpro-gramma's voor het uitvoeren van berekenin-gen volgens de VBC1995 [2] . Indien het lukteen praktisch en economisch uitvoerbaremethodiek te ontwikkelen, is het echter deverwachting dat extrapolatie naar aanver-wante terreinen zeer wel mogelijk zal zijn.De werkzaamheden worden uitgevoerd dooreen samenwerkingsverband van Adviesbu-reau irJ.G.Hageman en TNO Bouwen wor-den begeleid door een werkgroep, die doorde Betonvereniging is ingesteld. :In de werk-groep hebben vertegenwoordigers van deverschillende doelgroepen zitting. Het pro-ject wordt onder meer gesubsidieerd doorRijkswaterstaat en, in het kader van de SBI-regeling, door het ministerie van Economi-sche Zaken.Doel en werkwijzeGegeven het feit dat het tot op heden, voorzover bekend, niet is gelukt om een in depraktijk toepasbare beoordelingsmethodevoor computerprogramma's op te zetten,wordt de nadruk in het project gelegd op hetontwikkelen van de methodiek. Dit wordt ge-daan aan de hand van computerprogram-ma's gebaseerd op de VBC 1995, waarmeehet project tevens testgevallen voor dergelij-ke programma's oplevert. In eerste instantiewordt gekeken naar de technische mogelijk-heden voor de beoogde methodiek. Met an-dere woorden: er moet een stuk 'beoorde-llngsgereedsehap'worden ontwikkeld.51? ? ? informaticaSchematische weergave van de manier waarop testsets in principe z?n opgezet om be-slispunten volgens de specificatie in de programma's te toetsena. twee testsets ten behoeve van beslispuntb. twee testsets ten behoeve van beslispunt.>TlfVervolgens zullen ook de organisatorischeen economische aspecten van de methodeonderzocht dienen te worden.Om de complexiteit b] het opzetten van demethodiek te beperken, was hetwenselijk ineerste instantie een beperkt en overzichte-lijk gedeelte van de VBC erbij te betrekken.Anderzijds echter, was een uitgangspunt omeen de praktijk gangbaar programmaton-derdeel) te gebruiken bij hetopzetten van demethodiek. Omdat uit de inventarisatiefasewas gebleken dat b] het berekenen van be-tonconstructies, programma's voor het be-rekenen van betonnen liggers het meestworden gebruikt, is daarvoor gekozen.Een beschouwing van liggerprogramma'sleert al snel dat daarbij zeer vele onderdelenvan de VBC aan de orde komen. Allereerstisbegonnen met de artikelen van de VBC diebetrekking hebben op de uiterste grenstoe-stand. Vervolgens kunnen dan de bruikbaar-heidsgrenstoestand en detailleringsaspee-ten worden opgepakt. Zoals verderop naderwordt toegelicht, is gekozen voor het opzet-ten van testsets. Inmiddels is een rappor-tage beschikbaar [3], waarin dat is gedaanvoor buiging en dwarskracht in de uiterstegrenstoestand en waarbij ook het aspectherverdeling is meegenomen. De bruikbaar-heid van de testsets is getoetst aan de handVan een tweetal programma's. De daarmeeopgedane ervaringen zijn vastgelegd.Ontwikkeling een algemenebeoordelingsmethodiekZoals in de rapportage van de eerste fasevan het project is aangegeven [1, 4], zijn erverschillende manieren voor de beoordelingvan software: statisch testen, waarbij debroncode wordt bestudeerd en dynamisch52testen, waarbij via het aanbieden van invoeren het controleren van de doorhet program-ma geproduceerde uitvoer, wordt onder-zocht of in het programma de specificatiesgoed zijn ingebouwd. Op basis van de resul-taten uit de inventarisatiefase [1, 4] ishet ontwikkelen van een beoordelingsme-thodiek gekozen voor het toepassen van dy-namisch testen.Als het opstellen van de testsets (keuzevaninvoergegevens) wordt gedaan op basis vande structuur van het programma, wordtdatwel aangeduid met 'white box' testen. Daar-tegenover staat het 'blackbox' testen, waar-bij de testsets onafhankelijk van de pro-grammastructuur worden opgesteld. In hetonderhavige project, waarbij het er met na-me om gaatte controleren of de specificatie(VBC 1995) goed in het computerprogram-ma is verwerkt, kan worden volstaan mettesten volgens het black box principe. Ster-ker nog, hetblack box testen heeft de voor-keur, omdat daarmee:? een eenmaal opgestelde testset zonderaanvullende werkzaamheden voor elk tertoetsing aangeboden programma kanworden gebruikt;? mogelijke juridische aspecten, die aan deorde kunnen komen als bij de white boxmethode de broncode bij de toetsersopenbaar gemaakt moet worden, niet vanbelang zijn.Samenvattend betekent het voorgaandedus dat ervoor is gekozen om testsets op testellen, gebaseerd op de gemeenschappelij-ke specificatie, de VBC 1995. Voor het on-derhavige project betekent dit dat eerst hetbetreffende onderdeel van de VBC moetworden omgezet in een algoritme (interpre-tatle van de norm). Een daarvoor veel ge-bruikte manier is het opstellen van stroom-schema's. Vervolgens dienen op basis daar-van keuzes gemaakt te worden voor de op testellen testsets.Er moeten dus constructiesen belastingen worden bedacht die zodanigdaarmee kan worden gecontroleerdof het betreffende onderdeel van de materi-aalgebonden norm (VBC 1995) goed in deprogrammatuur is ge?mplementeerd. Naastdeze controle zal, tot op zekere hoogte, ookeen controle van andere aspecten plaats-hebben, zoals de omzetting van belastingnaar krachtsverdeling.Omdat de nadruk ligt op het controleren vanhet programma met betrekking tot de mate-riaalgebonden norm, is er voor gekozen deconstructies en belastingen die daarvoorworden gebruikt, zo eenvoudig mogelijk tehouden. In het project zijn testsets opge-steld voor relatief eenvoudige constructies,namelijk liggers op twee steunpunten, al danniet voorzien van een ultkraglng. Een voor-deel van het kiezen voor eenvoudige con-structievormen is dat het daarmee waar-schijnlijk ook relatief eenvoudig zal zijn omde oorzaak van een afwijking (verschil tus-sen het resultaat dat een programma geeften het antwoord volgens de testset) te ach-terhalen.Uit het voorgaande moge duidelijk zijn ge-worden dat, voor zover het de toepassingvan de materiaalgebonden norm in het com-puterprogramma betreft, het toetsen van de'juistheid' het hoofddoel is. De vraag is danhoe binnen dat kader met een beperkt aan-tal testsets toch een zo breed mogelijketoetsing kan worden bereikt. Het principedat daarbij :is gevolgd, komt er op neer dat inhet algoritme 'besllspunten' worden ge-toetst doortestsets aan weerszijden van datbeslispunt op te stellen. Wat hiermee wordtbedoeld, zal met het navolgende voorbeelddat betrekking heeft op de toetsing van deschuifspanning volgens de VBC,worden toe-gelicht.In figuur 1 wordt schematisch getoond hoede waarde van de schuifspanning varieertmet de gekozen invoer. Er wordt opgemerktdat het hier alleen gaat om het tonen vaneen principe.Volgens de VBC zijn er metbetrekkingtotdeschuifspanning twee waarden van belang.Allereerst is datde waarde Als de waardevoor groter is dan dient dwarskrachtwa-pening te worden aangebracht. Het groter ofkleiner zijn van dan wordt beschouwdals een beslispunt.CEMENT1996/12Doornu de invoergegevens voor twee bere-keningen zo te kiezen dat in het ene gevaljuist kleiner is dan en in het andere gevaljuist groter, wordt gecontroleerd of het be-slispunt in het programma goed is inge-bouwd. Datzelfde wordt gedaan voor het be-slispunt bijMet het voorgaande is in feite de toegepastemethodiek beschreven. Samengevat komtde gevolgde werkwijze bij het opstellen vande testsets er op neer dat de volgende stap-pen worden doorlopen:? het defini?ren (formuleren) van het doelvan de berekening die door het program-ma wordt uitgevoerd;? analyse van de betreffende normartikelenin de VBCen het vastleggen van het reken-proces zoals dat uit de VBC volgt, instroomschema's;? het vastleggen van de beslispunten zoalsdie in de stroomschema's voorkomen;? het opstellen van een tweetal berekenin-gen per beslispunt zodanig, dat beide uit-gangen van het beslispunt in het betref-fende stroomschema worden doorlopen.Eerder is al aangegeven dat de gebruikte re-kenschema's voor de testsets zo eenvoudigmogelijk zijn gehouden. Voor niet-uitkragen-de liggers is zoveel mogelijkgewerkt met eenligger op twee steunpunten. Doorgaande lig-gers kunnen eventueel worden gesimuleerddoor ter plaatse van de steunpunten mo-menten op de liggereinden aan te brengen.De belasting op de liggers bestaat altijd uiteen gelijkmatig verdeelde belasting enwordt zonodig aangevuld met ??n of tweepuntlasten. Voor consoles is gewerkt metuitkragende liggers. Doorvariatievan de be-lastlngspararneters en de overige invoerpa-rameters moet worden bereikt dat een be-paald pad (rekenproces) in een schemawordt doorlopen.Beoordelingsmethodiek toegepast optwee liggerprogramma'sOm de opgestelde beoordelingsmethodiekte toetsen op de praktische uitvoerbaar-heid, is voor een tweetalliggerprogramma'seen feitelijke beoordeling uitgevoerd met be-hulp van de ontwikkelde testsets. Het pri-maire doel daarbij was, devoorgestelde me-thodiek te toetsen. Een bijkomend resultaatvan die exercitie was, datde betreffende pro-gramma's al op de onderdelen buiging endwarskracht in de uiterste grenstoestand enherverdeling konden worden getoetst.Volledigheidshalve wordt nogmaals opge-merkt dat de voorgestelde beoordelingsme-thodlek zich vooralsnog uitsluitend richt opCEMENT1996/12het beoordelen van de juistheid van de toe-passing van relevante artikelen uit de VBC1995. Met de testsets die totdusver zijn op-gesteld, wordt niet gecontroleerd of het pro-gramma juist blijft functioneren in het gevalvan het toetsen bij een aantal verschillendebelastlngscomblnaties.Na het uitvoeren van de beoordeling van detwee liggerprogramma's met de opgesteldetestsets , kan worden geconcludeerd dat devoorgestelde werkwijze in de praktijk toepas-baar is. De opstellers zijn van mening datmetde voorgestelde methodiek een stuk ge-reedschap beschikbaar komt, waarmee eenpositieve bijdrage kan worden geleverd aande kwaliteit van computerprogramma's.Meer specifiek geldt voor de testsets die inhet onderhavige project zijn opgesteld, datdaarmee een redelijk betrouwbare uit-spraak kan worden gedaan over de juistheidvan de implementatie van de VBC in het lig-gerprogramma dat ermee wordt beoor-deeld.Met het toepassen van de testsets op detwee Iiggerprogramma'sis een aantal as-pecten naar voren gekomen, waarvan enke-le hier kort zullen worden besproken. Zo ishet bijvoorbeeld volgens de VBCtoegestaanbepaalde variabelen via verschillende pro-cedures te bepalen. Een voorbeeld hiervanis de bepaling van Hierbij kan voor dedaarbij gehanteerde tactorx, worden uitge-gaan van een ondergrens van 1. Echter bijeindopleggingen kan na enig rekenwerk eensignificant hogere waarde worden gevon-den. Het principe is dat meer rekenen toteen economischer resultaat kan leiden. Bijhet opstellen van de testsets is uitgegaanvan de meest uitgebreide berekenlngsme-thodiek. De betreffendetweeliggerprogram-ma's bleken echterniet altijd de meestuitge-breide berekeningsmethodiek te volgen. Ditbetekent dat de liggerprogramma's ten op-zichte van de testsets een afwijkend resul-taat te zien kunnen geven, terwijl dit wel cor-rectis. Bij hetopstellen van de testsets dientin het vervolg hiermee rekening te wordengehouden.Met betrekking tot de juistheid van de toe-passing van de VBC in de twee liggerpro-gramma's zijn afwijkingen van de volgendesoort gevonden:? een bepaald type constructie zoals bijvoor-beeld een gedrongen ligger, wordt somsniet door een programma herkend, terwijlhet gebruik van het programma voor dittype in de handleiding niet is uitgesloten.Dit kan leiden tot resultaten die onjuistzijn;? wijzigingen zoals die ten opzichte van deVBC 1990, eerste druk, zijn aangebracht,waren niet altijd volledig verwerkt;? in enkele gevallen was een variabele nietjuist berekend.Conclusies en aanbevelingenNa het ontwikkelen vaneen methodiekwaarmee programma's op basis van de VBC1995 op juistheid kunnen worden beoor-deeld en na het daadwerkelijk toepassendaarvan op twee liggerprogramma's, kanworden geconcludeerd dat het toepassenvan de methodiek leidt tot een redelijk be-trouwbare uitspraak over de juistheid van dewijze waarop de artikelen, zoals die in despecificatie (VBC 1995) staan vermeld, inde software zijn ge?mplementeerd.Zoals vermeld, zijn de testsets vooralsnoggericht geweest op de VBC-onderdelen diebetrekking hebben op de uiterste grenstoe-stand. Inmiddels wordt ook gewerkt aan hetopstellen van testsets voor de bruikbaar-heidsgrenstoestand en voor detaillerings-aspecten. Daarmee zal een redelijk volledigpakketvan testsets voor de beoordelingvanliggerprogramma'sop het aspect implemen-tatie van de VBC, worden verkregen. Naastdeze activiteit zal nu ook nagedacht wordenover de mogelijkheden voor de organisatierond het beoordelen van de computerpro-gramma's. Indien een organisatiestructuurkan worden gecre?erd waarin het beoorde-len van computerprogramma's economischhaalbaar is, kan met het feitelijk toetsenworden begonnen. Wie de toetsing uit zalvoeren en welke status de toetsresultatenhebben, zal eveneens worden bepaald. Danook zal duidelijk worden of er in de praktijkeen plaats is voor de voorgestelde beoorde-lingsmethodiek.Literatuur1. Wijte, S.N.M., O.A. Hordijk en G.P.L.den Boer,Beoordeling rekenprogrammatuur vanbetoncon-structies. Cement 1995, nr. 6.2. Technische grondslagen voor bouwconstruc-ties TGB 1990 - Voorschriften Beton. Constructie-ve eisen en rekenmethoden (VBC 1995), NEN6720, 2e druk, september 1995.3. Beoordelingsmethode voorrekenprogramma-tuur van betonconstructies; eindrapportage fase2.1.1. Adviesbureau ir.LG.Hageman tv, rapport2818-5-0; TNO Bouw rapportHKOjWSA,juni 1996.4. Kwaliteitssysteem voor rekenprogrammatuurvan betonconstructies; eindrapportage fase 1.Adviesbureau ir.J.G.Hageman bv, rapport 2818-3-0; TNO Bouw rapport 94-CON-R1562, novern-b e r 1 9 9 4 . .53