INFORMATICACADCRETE (XVII)CAD IN HET BETONONDERWIJS AAN DE TU DELFTir.H.W.Sliedrecht en ir.W.A. de Bruijn, TU Delft, faculteit Civiele Techniek, sectie BetonconstructiesIn deze aflevering van de CADCRETE-serie aandacht voor een CAD-toepassing inhet onderwijs. In december 1990 hebben de derde jaars studenten Civiele Techniekvoor het eerst de CAD-Betonoefening g20 gemaakt. Bij deze oefening kunnenstudenten met behulp van een CAD-programma de wapeningstekening van eenbalk, een vloerveld en twee kolommen samenstellen en laten controleren.Geconstateerde louten worden te zamen met tabellen met berekeningsresultaten ophet scherm gepresenteerd. Op deze manier zijn de studenten in staat om. interactiefeen wapeningstekening samen te stellen die voldoet aan voorschriften, richtlijnen enontwerpeisen.e laatstej aren is in het universi-taire onderwijs veel veranderd.Vooral de invoering van detwee-fasen structuur (1982-1983; be-perking studieprogramma tot 4 jaar) ende verschillende bezuinigingsrondenzijn van grote invloed geweest op devorm en inhoud van het studiepro-gramma. Voor de vakoefening g20 (der-de jaars betonvak) hebben de verschil-lende veranderingen tot gevolg gehaddat de beoogde leereffecten, het aanle-ren van ontwerp- en tekenvaardig-heden, in steeds mindere mate werdenbereikt. Door de vakoefening te vervan-gen door een CAD-oefening is getrachtaan deze bezwaren zo veel mogelijk te-gemoet te komen.Voor een deel van de studenten is de be-tonoefening de eerste gelegenheid in deopleiding tot civiel ingenieur waarbijgewapend-betonnen elementen wor-den gedimensioneerd, berekend en ge-tekend. Het ligt dan ook voor de hand tekiezen voor een oefening waarbij zoweleen balk, een plaat als een kolom voor-komen. Deze keuze van de onderwer-pen dateert van een aantal j aren geleden.Vanaf dat moment is er geen aanleidinggeweest de onderwerpen van de oefe-ning te veranderen; wel is de inhoudsteeds aangepast aan de ontwikkelingenin de theorievorming. Bij de ontwik-keling van de CAD-betonoefening zijnde vorm en inhoud van de bestaande oe-fening als uitgangspunt genomen. Hetgebruik van de computer voor het teke-nen van de wapening is een nieuw ele-ment dat aansluit bij de ontwikkelingenA Opgave CAD-betonoefeningin de beroepspraktijk, evenals het ge-bruik van de wapeningstekening als ge-gevensdrager.Bijzonder bij de CAD-betonoefening isde controle van het ontwerp, de bere-kening en de wapeningstekening aan dehand van de door de computer ver-zamelde gegevens tijdens het tekenen.CAD-oefeningDe oefening bestaat uit het ontwerp vaneen gedeelte van een kantoorgebouw(fig. 1) en is opgebouwd uit:- deel 1: basisgegevens en dimensione-ring;- deel 2: T-balk;- deel 3: plaat;- deel 4: kolom.Cement 1991 nr. 3 15DINFORMATICAElk onderdeel bestaat uit twee delen.Een deel huiswerk en een deel achtereen CAD-station. De student gebruiktde resultaten van het huiswerk als in-voer voor het CAD-programma.Deel 1In het eerste deel worden de dimensiesvan een plaat, een balk en twee kolom-men bepaald. De hiervoor benodigdebasisgegevens (overspanningen, materi-aaleigenschappen en belastingen) be-paalt de student aan de hand van eensleutel. Hiermee wordt bereikt dat destudenten verschillende combinatiesvan basisgegevens hebben. Na thuis dedimensioneringsberekeningen te heb-ben uitgevoerd, worden de resultateningevoerd op een CAD-station (fig. 2).Het programma controleert de basisge-gegevens op basis van het studienum-mer en de dimensies op basis van, in hetstudiemateriaal vastgelegde, ontwerp-criteria.Deel 2De student berekent thuis de wapeningvan de T-balk op as C en maakt hiervaneen wapeningsschets. Het programmamaakt aan de hand van de gegevens uitdeel 1 een vormtekening. De studentstelt de wapeningstekening samen metbehulp van het menu. De wapeningwordt zowel in aanzicht als in een drietaldoorsneden getekend (fig. 3). Bij het te-kenen van de wapening in de doorsne-den doet het programma een voorstelvoor de staafvolgorde. De door de stu-dent ingevoerde volgorde wordt directgecontroleerd op symmetric en logicain langsrichting. Na het samenstellenvan de volledige wapeningstekeningkan de student de controle laten uitvoe-ren (fig. 4).Bij foutenkaninteractiefnaarde goede oplossing worden gestreefd.2 Deel 1: basisgegevens endimensionering3 Samenstellen wapeningstekeningdeel 2 (T-balk)16 Cement 1991 nr. 3naam : Henk datum : 22-10-1990studienuiraner : 737377 onderwerp : DEEL 2ALGEMEENFouten ; geenOpmerkingen : geenMAATGEVENDE DOORSNEDEN- T.p.v. het toevallig inklemmingsmoment (x=0) :Fouten : geenOpmerkingen :- De hoeveelheid wapening is veel groter dan nodig voor de sterkte enbeperking van de scheurwijdte. Dit kan de kosten negatief beinvloeden.T.p.v. het raaximaal veldmoment (x=3390 [mm]) :Fouten :- De scheurwijdte is te groot, een kleinere gemiddelde diameter is demeest effectie e manier om de scheurwijdte te verklelnen.vOpmerkingen : geenVERLOOP HOOFDWAPENINGBovenwapeningFouten :- Bij het reduceren van de wapening, de toegepaste lassen of de veranke-ring t.p.v. de randkolom zijn een of meerdere fouten gemaakt (zie tabel)Opmerkingen : geenHAARSPELDENFouten :- De diameter van de voor de verankering van de hoofdwapening toegepastehaarspeld(en) is te groot. Voor de benodigde verankering kan wordenvolstaan met e leinere diameter.en kOpmerkingen : geenAantal fouten : 3Toegestaan : 0Resuitaat : onvoldoendeVerdere kontroles worden niet uitgevoerd. Verbeter eerst de fouten.Deel 3Ook voor de plaat maakt het program-ma aan de hand van deel 1 een vormte-kening. De door de student thuis ge-maakte berekening en wapeningsschetsworden gebruikt voor het samenstellenvan de wapening van de plaat (fig. 5). Dewapening in de plattegrond wordt sa-mengesteld met behulp van wapenings-stroken (gebieden met dezelfde wape-ning). De wapening in de doorsnedenwordt door het programma getekend opbasis van de wapening in plattegrond.Bij het verbeteren van fouten kan ge-bruik worden gemaakt van de gegevensvan de foutenanalyse.Deel 4Het laatste deel van de oefening betrefthet berekenen en tekenen van de wape-ning van twee kolommen. Bovendienverricht de student hier een of meer pa-rameterstudies. Dit gedeelte van hetprogramma is nog niet beschikbaar.Infbrmatiesysteem CAD-beton-oefeningGeschiedenisDe eerste stappen voor de ontwikkelingvan het informatiesysteem 'CAD-Betonoefening g20' zijn in 1987 gezet. Indatjaar is een softwareonderzoek uitge-voerd en is de financiering aangevraagd.In 1988 is in het kader van een afstudeer-werk een nader onderzoek verricht naarde mogelijke vorm en inhoud van deCAD-oefening [1]. In deze fase zijn devolgende werkzaamheden verricht:4Foutenanalyse deel 2.De bijbehorende tabel metgedetailleerde analyse van deberekeningsresultaten is niet afgedrukt. - Proces- en gegevensanalyse van de be-staande oefening.Met behulp van de IDEF-0 methodiek iseen procesanalyse van de 'as is'situatiegemaakt. De gegevensanalyse is uitge-voerd door grondige uitwerking van deoefening met terugkoppeling naar degebruikte voorschriften en richdijnen.- Procesanalyse van de CAD-oefeningIn de 'to be' situatie is een IDEF-0modelontwikkeld. Dit model is tot stand ge-5Sanienstellen wapeningstekeningdeel 3 (plaat)Cement 1991 nr. 3 17INPORMATICAkomen in een 'author-reader' cyclus insamenwerking met de betrokken me-dewerkers van de sectie Betonconstruc-ties.- Systeemontwerp van de CAD-oefe-ningIn theorie is een deel van de CAD-oefe-ning uitgewerkt. De nadruk heeft hier-bij gelegen op:- benodigde invoergegevens;- theorie van de controleberekeningen;- criteria voor het constateren van fou-ten en opmerkingen;- foutteksten.De periode november 1988 - november1990 is gebruikt voor de verdere realise-ring van de CAD-oefening. Hiervoor isop tijdelijke basis, gefinancierd uit deOnderwijs Stimulerings Ruimte van deTU Delft, een project-ingenieur aange-trokken. In deze fase van het proj ect zij nde volgende werkzaamheden verricht:- software onderzoek;- programmering deel 1 en deel 2;- formatieve evaluatie deel 1 en deel 2[2];- bijstelling programma op basis van deresultaten van de formatieve evalua-tie;- programmering deel 3.Indecember 1990 enjanuari 1991 heeftde eerste groep studenten de CAD-oe-fening doorlopen.HardwareHet programma draait op Apollo DN3000 werkstations (beeldscherm-resolutie 1280x1024). Voor de studentenzijn 30 werkstations beschikbaar. Voorhet maken van hardcopy's zij n een twee-tal A4 laserprinters en een A3 HP-plot-ter beschikbaar. Voor demonstratie-doeleinden is een MS-DOS versie be-schikbaar. De werkstations worden be-heerd door het CAD Training Centre,een verzelfstandigd onderdeel van de fa-culteit Wiskunde en Informatica, metals doel service-onderwijs op het gebiedvan CAD aan te bieden aan de constru-erende faculteiten.SoftwareAls basissoftware is gekozen voor het te-kenpakket AutoCAD. De keuze van hettekenpakket AutoCAD is onder meergebaseerd op de gewenste mogelijkhe-den:- uitschakeling c.q. wijzigen van de te-kenmenu's;- programmeer-mogehjkheden;- koppeling van entiteiten (tekenele-menten) en attributen (gegevens);- aanroepen externe routines;- compatibiliteit met andere bestu-ringssystemen.De controleprogramma's zijn geschre-ven in PASCAL en worden als externeroutine's aangeroepen vanuit het teken-menu.TekenprogrammaDe binnen AutoCAD geschreven appli-catie bestaat uit een drietal onderdelen:- Tekenmenu (fig. 6)Het standaard AutoCAD-menu is ver-vangen door een menu waarmee de ge-hele oefening kan worden doorlopen.De menu-items activeren een submenuof een commando. Bij het activeren vaneen commando verschijnt onder op hetscherm een vraag.- HelptekstenBij elk menu-item kan een on-linehelptekst worden opgevraagd. Hiermeewordt de gebruikershandleiding tot eenminimum beperkt en is de gebruiks-vriendelijkheid optimaal.18 Cement 1991 nr. 3- Autolisp-routine'sDe commando's uit Let menu activerenin AutoLISP geschreven routine's. Hier-bij kan onderscheid worden gemaaktnaar:- invoerroutine's voor het invoeren vande benodigde gegevens, zoals staafge-gevens (kenmiddellijn, aantal staven,begin- en eindpunt). Afhankelijk vanhet benodigde gegeven heeft de invoerplaats met behulp van de muis (aan-klikken van een menu-item of eenpunt in de tekening) of numeriek viahet toetsenbord;- tekenroutine's voor het tekenen vande vormtekening en het tekenen enwijzigen van de wapening en teksten;- ondersteunende routine's voor ondermeer manipulatie van de database vanhet AutoCAD en invoercontrole's.Controleprogramma'sVoor elk deel van de oefening is een con-troleprogramma in PASCAL geschre-ven. De invoer van de controleprogram-ma's bestaat uit gegevens uit de tekening(via ASCII-files). De uitvoer van de con-troleprogramma's bestaat uit een AS-CII-file met fouten en opmerkingen eneen tabel met berekeningsresultaten.Vanaf deel 2 wordt in het laatste deel vande tabel een hoeveelhedenstaat en dekostprijs van het constructieonderdeelweergegeven. Voor de presentatie van defoutenanalyse op het scherm is eenscreendriver geschreven. Voor het ma-ken van een hardcopy is een printer-driver geschreven, geschikt voor post-script printers.Bij deel 3 (de plaat) kan met behulp vaneen functietoets een grafische weergavevan de wapeningsverdeling over de la-gen worden opgeroepen.De controles zijn gebaseerd op de VB1974/1984 en de bij het college gebruik-te boeken [3]. In februari/maart 1991worden de controles aangepast aan denieuwe voorschriften en de nieuwe col-legedictaten [4].Ervaringen met de CAD-oefeningTijdens de programmering is in mei1990 een tussentijdse evaluatie uitge-voerd met als doel na te gaan of de nieu-we opzet van de betonoefening tege-moet komt aan de gestelde onderwijs-doelen, studentvriendelijk is en of dezeopzet voor de student een verbeteringinhoudt ten opzichte van de huidige oe-fening.De evaluatie is uitgevoerd met 18 proef-personen. De aanbevelingen uit het eva-luatierapport zijn in het programmaverwerkt.Dit artikel is geschreven direct nadat delaatste studenten de CAD-betonoefe-Frequentieverdeling tijdsbestedingstudenten achter CAD-stationning hebben afgerond. Aan deoefeninghebben 188 studenten deelgenomen. Detijdsbesteding (fig. 7)achter de computerbedroeg hierbij gemiddeld 8 uur (4blokken van 2 uur).Observatiegegevens en een door de stu-denten ingevulde enquete zullen wor-den gebruikt voor een eindevaluatie.De eerste ervaringen met de CAD-oefe-ning zijn zonder meer positief. De stu-denten zij n over het algemeen enthousi-ast. Zij ervaren het programma als ge-bruiksvriendelijk en leerzaam. Boven-dien wordt het programma ervaren alseen interessante kennismaking met eenintegrale toepassing van CAD.VervolgDe ontwikkeling van het informatiesys-teem CAD-betonoefening is op pro-j ectmatige basis aangepakt en vormt eenafgerond geheel. Het resultaat is primaireen onderwijsprogramma. Hetzou ech-ter een verspilhng van ervaring en ener-gie zijn het verhaal hiermee af te doen.Daarvoor bezit het programma te veelpotentie. Op dit moment wordt door desectie Betonconstructies een aantal sce-nario's uitgewerkt voor een vervolg. Ge-noemd kunnen worden:- een vervolgproject in samenwerkingmet buitenlandse universiteiten;- een vervolgproject in samenwerkingmet een aantal bedrijven;- het exploreren van het programmanaar een onderzoeksprogramma, bij--voorbeeld ten behoeve van para-meterstudies of onderzoek naar een'ideaal' wapeningsprogramma.OproepHet overleg over het te volgen scenario isnog in voile gang. Suggesties vanuit deberoepspraktijk zijn van harte welkom.Belangstellenden kunnen hierover con-tact opnemen met de schrijvers van ditartikel of met prof.ir.ChJ.Vos, de stimu-lator van zowel de CADCRETE-artike-lenserie als de CAD-betonoefening.Literatuur1. Sliedrecht, H.W., CAD-Betonoefe-ning. Afstudeerverslag TU Delft, 1988.2. Chandansing, R.A. en S. Kunst, Eenformatieve evaluatie van de CAD-Be-tonoefening g20A. TU Delft, sectie Be-tonconstructies, 1990.3. Bruggeling,A.S.G.enW.A. deBruijn,Theorie en praktijk van het gewapendbeton. Stichting Prof. Bakkerfonds,1986.4. Walraven, J.C., College g20A Gewa-pend Beton, September 1990.Leslie Robertson in NederlandLeslie Robertson is een van de bekendstestructural engineers ter wereld. Op 20maart a.s. zal bij een avond-voordrachthouden aan de faculteit der Bouwkundevan de TU Delft.Robertson is een pionier op het gebiedvan de megastructures voor zeer hogegebouwen. Bekende werken van hemzijn: de Bank of China in Hong Kong,het World Trade Centre in New York enhet US steel building in Pittsburgh.Robertson houdt twee lezingen: eenover hellende gebouwen, waarin hij in-gaat op staal-betonconstructies en aldan niet voorspannen. De tweede lezingomvat een bespreking van de Bank ofChina. De bijeenkomst is georganiseerddoor de studievereniging Stylos U-dis-puut.Aanvang lezing 20.00 uur, TU DelftBerlageweg 1. De toegang is vrij.Cement 1991 nr. 3 197