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Entwicklung eines aktuellen Verfahrens zur rechnerischen Dimensoinierung gemäß den RDO Beton

Development of an up-to-date tool for mathematical dimensioning according to the RDO Beton

  • In diesem Forschungsprojekt FE 04.0316/2018/ORB „Entwicklung eines aktuellen Verfahrens zur rechnerischen Dimensionierung gemäß den RDO Beton“ werden die RDO Beton quelloffen und zukunftssicher implementiert. Grundlage sind die RDO Beton 09 in der Entwurfsfassung vom 7. Mai 2018, welche im Folgenden nur noch RDO Beton genannt werden. Das Programm wird in JavaScript unter Verwendung gängiger Standards und Praktiken implementiert und soll unter der freien Software-Lizenz GPLv3 veröffentlicht werden. Besonderes Augenmerk liegt auf der guten Dokumentation und Modularität, was allen interessierten Fachleuten die einfache Benutzung, Wartung und Erweiterung der Software ermöglicht. Das Projekt gliedert sich dabei in Literaturrecherche zu den RDO Beton, Definition und Dokumentation von Anforderungen, Implementierung von Rechenkern und grafischer Benutzeroberfläche (GUI) sowie die Erstellung der Dokumentation für die Anwender. Eine ausführliche Recherche zu den Hintergründen der für die Nachweisführung verwendeten Momente in den RDO Beton verbessert die Dokumentation des Verfahrens. Insbesondere wird die Formel für das Moment aus Verkehrsbelastung auf seine korrekte Herkunft zurückgeführt. Zur Herkunft der verwendeten Anpassungsfaktoren wird nicht recherchiert. Die Literaturrecherche liefert damit die Grundlage zur verfahrenssicheren Implementierung der RDO Beton. Die Zusammenstellung der Anforderungen an die Software erfolgt im Lastenheft, das sowohl die Grundlage für dieses Projekt als auch eine Vorlage für ähnliche Vorhaben darstellen soll. Es besteht daher aus einem allgemeinen Teil, der Rahmenbedingungen der Software-Entwicklung beschreibt, und einem spezifischen Teil, der sich mit der Implementierung der RDO Beton befasst. Beide Teile sind darüber hinaus modular aufgebaut, damit der Auftraggeber in zukünftigen Ausschreibungen für Softwareprojekte die Erstellung eines Lastenhefts einfacher und zielsicher selber leisten kann. Das Lastenheft wurde durch Erstellung eines darauf basierenden Pflichtenhefts validiert. Die Implementierung wurde modular realisiert, sodass der eigentliche Rechenkern und die Benutzeroberfläche eigenständige Teile sind und nur über einheitlich strukturierte Datenobjekte kommunizieren. Die Daten können im textbasierten, kompakten und menschenlesbaren JSON-Datenformat eingelesen und gespeichert werden. Durch ein ebenfalls umgesetztes Kommandozeilen-Interface kann der Rechenkern ohne GUI verwendet werden, um eine einfache Einbindung in andere Software zu ermöglichen, oder direkt über die Kommandozeile ausgeführt zu werden. Der Quellcode des Rechenkerns ist derart konzipiert und dokumentiert, dass Fachleute mit rudimentären Programmierkenntnissen sich schnell im Code zurechtfinden können. Die Kompilierung des Quellcodes des Rechenkerns ist nicht nötig. Damit sind kleinere Änderungen am Quellcode, wie beispielsweise die Aktualisierung von Faktoren aus den Tabellen der RDO Beton, in wenigen Sekunden durchgeführt. Weiterhin ist der Rechenkern so modularisiert, dass bspw. die Berechnung eines einzelnen Momentes durch eine andere Funktion ersetzt werden kann. Wartungsarbeiten und Erweiterungen gestalten sich dementsprechend einfach. In Kombination mit einer Versionsverwaltungssoftware bleiben jegliche Änderungen am Quellcode transparent und alte Versionen wiederherstellbar. Auch die Vorhaltung verschiedener Softwareversionen, etwa für unterschiedliche Fassungen der RDO Beton, ist somit leicht realisierbar. Ein wesentlicher Bestandteil der entwickelten Software ist die grafische Oberfläche, die unter Nutzung moderner Technologien und Erkenntnisse im Bereich Benutzerschnittstellen entworfen wurde. Die Oberfläche wird im Webbrowser dargestellt, wodurch die Anwendung über Intra- oder Internet angeboten werden kann. Dadurch arbeiten alle Benutzer stets mit einer einheitlichen, aktuellen Version. Das Programm kann aber auch ohne Administrator-Rechte auf Arbeitsplatzrechnern installiert und ausgeführt werden. Die Verwendung des gängigen Material Designs stellt sicher, dass Nutzer bekannte Bedienelemente und -symbole erkennen und diese intuitiv nutzen können. Die Funktionsfähigkeit der einzelnen Bestandteile sowie ihr Zusammenspiel werden mithilfe einer automatisierten Testumgebung sichergestellt. Hierdurch lassen sich auch bei zukünftigen Änderungen mögliche unerwünschte Seiteneffekte schnell fest-stellen. Eine Bereitstellung für weite Nutzerkreise erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Inkompatibilitäten, Programmfehler und/oder Fehler in der zugrundeliegenden Methodik aufgedeckt werden. Bei Bereitstellung des Quellcodes können Benutzer sich direkt an der Weiterentwicklung beteiligen. Die strikte Trennung zwischen Eingabe und Berechnung ermöglicht die Erweiterung zu einer Client-Server-Architektur. Damit könnten offizielle Referenzimplementierungen angeboten und deren Nutzung sichergestellt werden.
  • In this research project FE 04.0316/2018/ORB “Development of an up-to-date tool for mathematical dimensioning according to the RDO Beton”, the RDO Beton are implemented in an open-source and future-proof manner. The foundations are the RDO Beton 09 employing the draft version of 7th May 2018, which will be referred to only as RDO Beton in the following. The programme is implemented in JavaScript using common standards and practices and is to be published under the free software licence GPLv3. Special attention is paid to good documentation and modularity, which will allow all interested professionals to easily use, maintain and extend the software. The project is divided into literature research on RDO Beton, definition and documentation of requirements, implementation of the calculation core as well as the graphical user interface (GUI). Detailed research on the background of the moments used for the proofs in the RDO Beton enhances the documentation of the procedure. In particular, the formula for the torque from traffic load is traced back to its correct origin. No research is carried out on the origin of the adjustment factors used. The literature research thus provides the foundation for the procedurally reliable implementation of the RDO Beton. The requirements for the software are compiled in the requirement specification, which is intended both as the foundation for this project and as a template for similar projects. It therefore consists of a general part, which describes the framework conditions for software development, and a specific part, which deals with the implementation of the RDO Beton. In addition, both parts have a modular structure, so that the client can more easily and accurately prepare the specifications himself in future calls for software projects. The requirement specification was validated by creating a target specification based on it. The implementation was performed in a modular way so that the actual calculation core and the user interface are independent parts and only communicate via uniformly structured data objects. The data can be read and written in the text-based, compact and human-readable JSON data format. The calculation core can be used without a GUI to allow easy integration into other software, or executed directly, via an additionally implemented command line interface. The source code of the calculation core is designed and documented in such a way that experts with rudimentary programming skills can quickly find their way around the code. There is no need to compile the source code of the calculation core. Therefore, minor changes to the source code, such as updating factors within the RDO Beton, can be carried out within seconds. Furthermore, the calculation core is modularised in such a way that, for example, the calculation of a single moment can be replaced by a different function. Maintenance works and extensions are therefore simple. In combination with version control software, any changes to the source code remain transparent and previous versions can be restored. The provision of different software versions, for example for different versions of the RDO Beton, is thus also easily realisable. An essential component of the developed software is the graphical user interface, which is designed using current technologies and best practices in the field of user interfaces. The interface is rendered in a web browser, which allows for providing the application via intra- or internet. This guarantees that all users always work with the same up-to-date version. However, the programme can also be installed and executed on workstations without administrator rights. The use of the well-established material design ensures that users recognise familiar operating controls and symbols and can understand and use them intuitively. The functionality of the individual components and their interactions are verified by means of an automated test environment. Hereby, possible undesirable side effects are easily discovered even in the event of future changes. A broad user group increases the likelihood to reveal incompatibilities, programme errors and/or errors in the underlying methodology. Users can participate directly in further development if the source code will be disclosed. The strict separation between input and calculation allows for an extension towards a client-server architecture. This would offer the possibility to provide an official reference implementation and enforce its usage. The project goal of creating a reusable template for future tenders in the form of a modular system for specifications was fully realised. The creation of an open source software with the help of open source tools were both achieved.

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  • Die zum Bericht gehörige Software „RoDeO Beton“ ist in Vorbereitung (voraus. Fertigstellung Anfang 2023). Nach Fertigstellung wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, wann und wo die Software veröffentlicht worden ist.

  • Die zum Bericht gehörige Software „RoDeO Beton“ ist in Vorbereitung (voraus. Fertigstellung Anfang 2023). Nach Fertigstellung wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, wann und wo die Software veröffentlicht worden ist.

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Metadaten
Author:Thorsten Kathmann, Thorsten Hermes, Uwe Kucera, Jörg Stöver, Johannes Neumann, Jan Lehmkuhl, Jan Mirco Pfeifer
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-27223
ISBN:978-3-95606-708-2
ISSN:0943-9323
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau (180)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2022/11/14
Date of first publication:2022/11/14
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2022/11/14
Number of pages:42
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 04.0316
Entwicklung eines aktuellen Verfahrens zur rechnerischen
Dimensionierung gemäß den RDO Beton

Fachbetreuung
Dirk Jansen

Referat
Analyse und Entwicklung
von Straßenoberbauten
Institutes:Abteilung Straßenbautechnik
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (English):License LogoBASt / Copyright Law (German)

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