Randspannungen.xls
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Bauinformatik I: Übung Excel 4 08 Excel 4 S.1 A. 1) Berechnung der Randspannungen ausgewählter Querschnitte (Randspannungen.xls) Inhaltlicher Schwerpunkt: Funktionen SVERWEIS und PI(); absolute Bezüge; Hyperlinks; Kommentare; Gültigkeit von Daten (Liste); Spalten ausblenden oder gruppieren Problembeschreibung: Die Randspannungen eines Querschnitts, der durch die Schnittgrößen Biegemoment M (kNm) und Normalkraft N (kN) beansprucht wird, berechnen sich zu: N M σ oben = + − A W ⎛ kN ⎞ ⎜ 2 ⎟ ⎝cm ⎠ N M σ unten = + + A W ⎛ kN ⎞ ⎜ 2 ⎟ ⎝cm ⎠ mit A = Querschnittsfläche (cm 2 ) , W = Widerstandsmoment (cm 3 ) b·h π ·r W Rechteck = ;WKreis= 6 4 Aufgabenstellung: 2 3 Entwerfen Sie ein EXCEL-Tabellenblatt mit dem die Randspannungen infolge M und N für Rechteck-, Kreisquerschnitte sowie für normierte Stahlbau-Profile berechnet werden. Nach einem Eingabebereich für die Beanspruchungen M und N soll mittels Hyperlinks zu den Eingabebereichen für Rechteck-, Kreis- und Stahlbauprofile verzweigt werden. Beachten Sie, dass bei der Spannungsberechnung M in kNcm benötigt wird (1,0 kNm = 100 kNcm)! Die Querschnittswerte für Stahlbauprofile liegen in der EXCEL-Datei „Stahl-Profile-Auswahl.xls“ bereits vor; kopieren Sie die Daten in ihr Tabellenblatt (beachte: die Profildaten umfassen mehr Daten als auf der nächsten Seite abgedruckt)oder entwerfen Sie das Tabellenblatt in dieser Datei. Auf die Querschnittswerte der Stahlprofile soll mittels SVERWEIS zugegriffen werden; die Eingabe der Profilnamen (z.B. HEA 200) soll mittels einer Gültigkeitsprüfung (aus einer Liste mit Zellendropdown) erfolgen. Für die Gültigkeitsprüfung muss sich die Liste auf dem aktuellen Tabellenblatt befinden; sinnvollerweise sind auch die Querschnittswerte auf dem Tabellenblatt anzuordnen. Die Spalten sind anschließend auszublenden oder zu gruppieren. Kommentieren Sie einige besonders wichtige Zellen. Drucken Sie das Arbeitsblatt aus und speichern Sie die Datei auf ihrem Speichermedium.
- Seite 2 und 3: Bauinformatik I: Übung Excel 4 08
Bauinformatik I: Übung Excel 4 08 Excel 4 S.1<br />
A. 1) Berechnung der <strong>Randspannungen</strong> ausgewählter Querschnitte (<strong>Randspannungen</strong>.<strong>xls</strong>)<br />
Inhaltlicher Schwerpunkt:<br />
Funktionen SVERWEIS und PI(); absolute Bezüge; Hyperlinks; Kommentare; Gültigkeit von Daten<br />
(Liste); Spalten ausblenden oder gruppieren<br />
Problembeschreibung:<br />
Die <strong>Randspannungen</strong> eines Querschnitts, der durch die Schnittgrößen Biegemoment M (kNm) und<br />
Normalkraft N (kN) beansprucht wird, berechnen sich zu:<br />
N M<br />
σ oben = + −<br />
A W<br />
⎛ kN ⎞<br />
⎜ 2 ⎟<br />
⎝cm ⎠<br />
N M<br />
σ unten = + +<br />
A W<br />
⎛ kN ⎞<br />
⎜ 2 ⎟<br />
⎝cm ⎠<br />
mit A = Querschnittsfläche (cm 2 ) , W = Widerstandsmoment (cm 3 )<br />
b·h π ·r<br />
W Rechteck = ;WKreis=<br />
6 4<br />
Aufgabenstellung:<br />
2 3<br />
Entwerfen Sie ein EXCEL-Tabellenblatt mit dem die <strong>Randspannungen</strong> infolge M und N für Rechteck-,<br />
Kreisquerschnitte sowie für normierte Stahlbau-Profile berechnet werden.<br />
Nach einem Eingabebereich für die Beanspruchungen M und N soll mittels Hyperlinks zu den Eingabebereichen<br />
für Rechteck-, Kreis- und Stahlbauprofile verzweigt werden.<br />
Beachten Sie, dass bei der Spannungsberechnung M in kNcm benötigt wird (1,0 kNm = 100 kNcm)!<br />
Die Querschnittswerte für Stahlbauprofile liegen in der EXCEL-Datei „Stahl-Profile-Auswahl.<strong>xls</strong>“<br />
bereits vor; kopieren Sie die Daten in ihr Tabellenblatt (beachte: die Profildaten umfassen mehr Daten<br />
als auf der nächsten Seite abgedruckt)oder entwerfen Sie das Tabellenblatt in dieser Datei.<br />
Auf die Querschnittswerte der Stahlprofile soll mittels SVERWEIS zugegriffen werden; die Eingabe<br />
der Profilnamen (z.B. HEA 200) soll mittels einer Gültigkeitsprüfung (aus einer Liste mit Zellendropdown)<br />
erfolgen.<br />
Für die Gültigkeitsprüfung muss sich die Liste auf dem aktuellen Tabellenblatt befinden; sinnvollerweise<br />
sind auch die Querschnittswerte auf dem Tabellenblatt anzuordnen.<br />
Die Spalten sind anschließend auszublenden oder zu gruppieren.<br />
Kommentieren Sie einige besonders wichtige Zellen.<br />
Drucken Sie das Arbeitsblatt aus und speichern Sie die Datei auf ihrem Speichermedium.
Bauinformatik I: Übung Excel 4 08 Excel 4 S.2<br />
Beispiel für eine Lösung: die Spalten für die Querschnittswerte sind hier noch eingeblendet<br />
Spannungsberechnung ausgewählter Querschnitte Profilname h A Iy Wy<br />
mm cm² cm 4<br />
cm³<br />
Eingabe der Beanspruchung: I 80 80 7,6 78 20<br />
Normalkraft N 200,0 kN I 100 100 10,6 171 34<br />
Biegemoment M 76,8 kNm I 120 120 14,2 328 55<br />
I 140 140 18,2 573 82<br />
Sprung zur Eingabe bzw. Wahl der Querschnittswerte I 160 160 22,8 935 117<br />
A: Rechteck-Querschnitt I 180 180 27,9 1.450 161<br />
B: Kreis-Querschnitt I 200 200 33,4 2.140 214<br />
C: genormte Stahlbau-Profile I 220 220 39,5 3.060 278<br />
I 240 240 46,1 4.250 354<br />
A: Rechteck-Querschnitt I 260 260 53,3 5.740 442<br />
Eingabe der Abmessungen: I 280 280 61,0 7.590 542<br />
Breite b 10,0 cm I 300 300 69,0 9.800 653<br />
Höhe h 20,0 cm I 320 320 77,7 12.510 782<br />
I 340 340 86,7 15.700 923<br />
Berechnung der Querschnittswerte: I 360 360 97,0 19.610 1.090<br />
Fläche A 200,0 cm 2<br />
I 400 400 118,0 29.210 1.460<br />
Widerstandsmoment Wy 666,7 cm 3<br />
I 450 450 147,0 45.850 2.040<br />
I 500 500 179,0 68.740 2.750<br />
Berechnung der <strong>Randspannungen</strong>: I 550 550 212,0 99.180 3.610<br />
Randspannung oben -10,5 kN/cm 2<br />
I 600 600 254,0 139.000 4.630<br />
Randspannung unten 12,5 kN/cm 2<br />
IPE 80 80 7,6 80 20<br />
IPE 100 100 10,3 171 34<br />
IPE 120 120 13,2 318 53<br />
B: Kreis-Querschnitt IPE 140 140 16,4 541 77<br />
Eingabe der Abmessung: IPE 160 160 20,1 869 109<br />
Durchmesser 15,0 cm IPE 180 180 23,9 1.320 146<br />
IPE 200 200 28,5 1.940 194<br />
Berechnung der Querschnittswerte: IPE 220 220 33,4 2.770 252<br />
Fläche A 176,7 cm 2<br />
IPE 240 240 39,1 3.890 324<br />
Widerstandsmoment Wy 331,3 cm 3<br />
IPE 270 270 45,9 5.790 429<br />
IPE 300 300 53,8 8.360 557<br />
Berechnung der <strong>Randspannungen</strong>: IPE 330 330 62,6 11.770 713<br />
Randspannung oben -22,0 kN/cm 2<br />
IPE 360 360 72,7 16.270 904<br />
Randspannung unten 24,3 kN/cm 2<br />
IPE 400 400 84,5 23.130 1.160<br />
IPE 450 450 98,8 33.740 1.500<br />
C: Stahlbau-Profile IPE 500 500 116,0 48.200 1.930<br />
Wahl des Profils IPE 550 550 134,0 67.120 2.440<br />
Profil HEA 300 IPE 600 600 156,0 92.080 3.070<br />
HEA 100 96 21,2 349 73<br />
Ermittlung der Querschnittswerte: HEA 120 114 25,3 606 106<br />
Fläche A 113,0 cm 2<br />
HEA 140 133 31,4 1.030 155<br />
Widerstandsmoment Wy 1.260,0 cm 3<br />
HEA 160 152 38,8 1.670 220<br />
HEA 180 171 45,3 2.510 294<br />
Berechnung der <strong>Randspannungen</strong>: HEA 200 190 53,8 3.690 389<br />
Randspannung oben -4,3 kN/cm 2<br />
HEA 220 210 64,3 5.410 515<br />
Randspannung unten 7,9 kN/cm 2<br />
HEA 240 230 76,8 7.760 675<br />
HEA 260 250 86,8 10.450 836<br />
sigma oben =<br />
N/ A - M/W<br />
sigma unten=<br />
N/A + M/W<br />
HEA 280 270 97,3 13.670 1.010<br />
HEA 300 290 113,0 18.260 1.260<br />
HEA 320 310 124,0 22.930 1.480
Bauinformatik I: Übung Excel 4 08 Excel 4 S.3<br />
A. 2) Beispiele zur Anwendungen von Funktionen (Funktionen.<strong>xls</strong>)<br />
Inhaltlicher Schwerpunkt: Funktionen WENN, UND, ODER, ISTLEER, ISTZAHL, RUNDEN,<br />
ANZAHL2, ZÄHLENWENN, SUMMEWENN, MITTELWERT, MEDIAN, MAX, MIN<br />
einschließlich verschachtelter Funktionen<br />
Üben Sie die Anwendung von Funktionen anhand der nachfolgenden (selbsterklärenden) Beispiele.<br />
Stellen Sie bei A. 4 sicher, dass das Alter nur dann ausgewertet wird, wenn in den Eingabezellen<br />
eine Eingabe erfolgt ist.<br />
A. 1) MwSt (Normalsatz 19%; vor Datum MwSt. Erhöhung 16%)<br />
Datum der MwSt-Erhöhung 01.01.2007<br />
Kaufdatum 01.03.2005<br />
Nettobetrag (ohne MwSt) 200,00<br />
Gesamt (mit MwSt) 232,00<br />
A. 2) MwSt (Normalsatz 19%; vor Datum MwSt. Erhöhung 16%; ermäßigter Satz: immer 7%)<br />
Datum der MwSt-Erhöhung 01.01.2007<br />
MwSt. Satz<br />
Kaufdatum 01.03.2008 normal<br />
Nettobetrag (ohne MwSt) 300,00 ermäßigt<br />
MwSt. Satz normal<br />
Gesamt (mit MwSt) 357,00<br />
alternative Berechnung 357,00<br />
Gültigkeitsprüfung mit<br />
einer Liste<br />
A. 3) Auswertung der Wochentage (Arbeitstag oder Wochenende)<br />
hier ohne Gültigkeitsprüfung Sonntag<br />
Eingabe eines Tages<br />
Wochenende<br />
Liste für die<br />
Gültigkeitsprüfung des MwSt.<br />
S<br />
A. 4) Auswertung von Untersuchungsergebnissen<br />
Untersu-<br />
Bauwerkstyp<br />
chungsjahr Baujahr Alter Alter auf Jahrzehnte gerundet<br />
Kirche 2004 1920 84 80<br />
Wohnhaus 2004 1889 115 120<br />
Industriebau 2005 1926 79 80<br />
Verwaltungsbau 2005 1988 17 20<br />
Kirche 2005 1745 260 260<br />
Verwaltungsbau 2005 1948 57 60<br />
Industriebau 2006 1965 41 40<br />
Kirche 2006 1861 145 150<br />
Industriebau 2007 1833 174 170<br />
Wohnhaus 2007 1962 45 50<br />
Industriebau 2007 1925 82 80<br />
Allgemeine Auswertung<br />
Anzahl der untersuchten Bauwerke 11<br />
Größtes Alter 260 Jahre<br />
geringstes Alter 17 Jahre<br />
Durchschnittsalter 99,9 Jahre<br />
Median des Alters 82 Jahre<br />
Differenz zwischen ältestem und jüngstem Bauwerk 243 Jahre<br />
Auswertung für Kirchen<br />
Anzahl der Kirchen 3<br />
Summe des Alters der Kirchen 489 Jahre<br />
Mittelwert des Alters der Kirchen 163 Jahre<br />
Auswertung für einen zu wählenden Bauwerkstyp<br />
Wohnhaus<br />
Eingabe eines<br />
Häufigkeit des Bauwerstyps Bauwerktyps<br />
2<br />
Summe des Alters des Gebäudetyps 160 Jahre<br />
Mittelwert des Alters des Gebäudetyps 80 Jahre<br />
Bei Eingabe von<br />
Bauwerksdaten sollen<br />
alle Zellen ausgewertet<br />
werden; ansonsten<br />
sollen sie leer bleiben!
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