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Bauingenieurwissenschaften Master Information
3. Semester
Vertiefungsfächer
Vertiefung in Bau- und Erhaltungsmanagement
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0549-00LAK BaurechtW+3 KP2GH. Briner, D. Trümpy
KurzbeschreibungGrundkenntnisse im öffentlichen und privaten Baurecht; eingegangen wird u.a. auf Raumplanungsrecht, Umweltrecht, Bauverfahrensrecht, Bauvorschriften.
LernzielTeil 1: Erwerb von Grundkenntnissen des öffentlichen Rechts, das das Bauen betrifft: Raumplanungsrecht, Bauvorschriften, Umweltrecht und Bauverfahrensrecht
Teil 2: Erwerb von Grundkenntnissen des privaten Baurechts
InhaltTeil 1: Jede Lektion behandelt für ein bestimmtes Stadium des Projekts ein Thema des öffentlichen Baurechts wie Bau- und Zonenordnungen, Quartierpläne, Umweltverträglichkeitsprüfungen, Baubewilligungsverfahren etc..
Teil 2: Grundzüge des privaten Baurechts wie Abnahme und Genehmigung von Bauwerken, Vollmacht des Architekten / Ingenieurs zu Rechtshandlungen namens des Bauherrn, Mängelrüge im Bauwesen, Mehrheit ersatzpflichtiger Baubeteiligter, Generalunternehmervertrag, Haftung des Baumaterialverkäufers, Bauhandwerkerpfandrecht, Grundzüge der SIA-Norm 118, Baukonsortium, technische Normen, internationale Bauverträge, Architekten / Ingenieure als Gerichtsexperten, Aspekte des Bauzivilprozesses
SkriptD. Trümpy: Tafeln zu den Grundzügen des schweizerischen Bauvertragsrechts (Vorlesungsunterlage)
H. Briner: Tafeln zu den Grundzügen des öffentlichen Raumplanungs-, Bau- und Umweltrechts (Vorlesungsunterlage)
Literatur- Stöckli P./Siegenthaler Th. (Hrsg.) Die Planerverträge, Schulthess 2013
- Gauch Peter, Werkvertrag, 5. Auflage, Schulthess 2011
- Lendi, M.; Nef, U.Chr.; Trümpy, D. (Hrsg.): Das private Baurecht in der Schweiz, vdf Zürich 1994
- Trümpy, D.: Architektenvertragstypen unter Berücksichtigung der Ausgabe 1984 der SIA-Ordnung 102, Zürcher Studien zum Privatrecht Nr. 67, Zürich 1989
Voraussetzungen / BesonderesDie Teilnehmer sollen stets ein Exemplar der SIA-Norm 118, der SIA-LHO 103 sowie die Gesetzesausgaben von OR und ZGB bei sich haben.
101-0577-00LAn Introduction to Sustainable Development in the Built EnvironmentO3 KP2GG. Habert
KurzbeschreibungIn 2015, the UN Conference in Paris shaped future world objectives to tackle climate change.
in 2016, other political bodies made these changes more difficult to predict.
What does it mean for the built environment?
This course provides an introduction to the notion of sustainable development when applied to our built environment
LernzielAt the end of the semester, the students have an understanding of the term of sustainable development, its history, the current political and scientific discourses and its relevance for our built environment.

In order to address current challenges of climate change mitigation and resource depletion, students will learn a holistic approach of sustainable development. Ecological, economical and social constraints will be presented and students will learn about methods for argumentation and tools for assessment (i.e. life cycle assessment).

For this purpose an overview of sustainable development is presented with an introduction to the history of sustainability and its today definition as well as the role of cities, urbanisation and material resources (i.e. energy, construction material) in social economic and environmetal aspects.

The course aims to promote an integral view and understanding of sustainability and describing different spheres (social/cultural, ecological, economical, and institutional) that influence our built environment.

Students will acquire critical knowledge and understand the role of involved stakeholders, their motivations and constraints, learn how to evaluate challenges, identify deficits and define strategies to promote a more sustainable construction.

After the course students should be able to define the relevance of specific local, regional or territorial aspects to achieve coherent and applicable solutions toward sustainable development.

The course offers an environmental, socio-economic and socio-technical perspective focussing on buildings, cities and their transition to resilience with sustainable development. Students will learn on theory and application of current scientific pathways towards sustainable development.
InhaltThe following topics give an overview of the themes that are to be worked on during the lecture.

- Overview on the history and emergence of sustainable development
- Overview on the current understanding and definition of sustainable development

Methods
- Method 1: Life cycle assessment (planning, construction, operation/use, deconstruction)
- Method 2: Life Cycle Costing
- Method 3: Labels and certification

Main issues:
- Operation energy at building, urban and national scale
- Mobility and density questions
- Embodied energy for developing and developed world

- Synthesis: Transition to sustainable development
SkriptAll relevant information will be online available before the lectures. For each lecture slides of the lecture will be provided.
LiteraturA list of the basic literature will be offered on a specific online platform, that could be used by all students attending the lectures.
101-0587-00LWorkshop on Sustainable Building Certification Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Maximale Teilnehmerzahl: 25
W+3 KP2GD. Kellenberger, G. Habert
KurzbeschreibungBuilding labels are used to certify buildings and neighbourhoods in term of sustainability. Many different labels have been developed and can be used in Switzerland (LEED, DGNB, SNBS, Minergie). In this course the differences between the certification labels and its application on 3 emblematic case study buildings will be discussed.
LernzielAfter this course, the students are able to understand and use the different certification labels.
They have a clear view of what the labels take into consideration and what they don't.
InhaltThree buildings case study will be presented.

Different certification schemes, including LEED (American standard), DGNB (German Standard with Swiss adaptation), SNBS, MINERGIE-ECO and 2000-Watt-Society (Swiss standards) will be presented and explained by experts.

After this overall general presentation and in order to have a closer look to specific aspects of sustainability, students will work in groups and assess during one or two weeks this specific criteria on one of the case studies presented before. This practical hands on the label will end with a presentation and a discussion where we will highlight differences between the labels.

This alternance of working session on one specific criteria for one specific building followed by a group presentation and discussion to compare labels is repeated for the different focus point (operation energy, mobility, daylight, indoor air quality).
SkriptThe slides from the presentations will be made available.
LiteraturAll documents for certification labels as well as detail plans of the buildings will be available for the students.
101-0439-00LIntroduction to Economic Analysis - A Case Study Approach with Cost Benefit Analysis in Transport
Remark:
Former Title "Introduction to Economic Policy - A Case Study Approach with Cost Benefit Analysis in Transport".
W6 KP4GK. W. Axhausen, R. Schubert
KurzbeschreibungDie Vorlesung stellt einige grundlegende ökonomische Prinzipien sowie die Verfahren der Kosten-Nutzen-Analyse vor; sie führt auch in Methoden zur Ermittlung von Bewertungsgrössen ein
LernzielSichere Kenntnis mikro- und makroökonomischer Grundlagen. Erarbeitung und Übung von Verfahren der Bewertung von Massnahmen und infrastrukturellen Ausbauten
InhaltMikro-und makroökonomische Grundlagen; Kosten - Nutzen - Analyse; Nutzwertanalyse; Europäische Richtlinien; Stated response Verfahren; Reisekostenansatz et al.; Bewertung von Reisezeitveränderungen; Bewertung der Verkehrssicherheit
Skriptmoodle Plattform für die ökonomischen Grundlagen; Umdrucke
LiteraturTaylor, M.P., Mankiw, N.G. (2014): Economics; Harvard Press

VSS (2006) SN 640 820: Kosten-Nutzen-Analysen im Strassenverkehr, VSS, Zürich.

Boardman, A.E., D.H. Greenberg, A.R. Vining und D.L. Weimer (2001) Cost – Benefit – Analysis: Concepts and Practise, Prentice-Hall, Upper Saddle River.

ecoplan and metron (2005) Kosten-Nutzen-Analysen im Strassenverkehr: Kommentar zu SN 640 820, UVEK, Bern.
101-0419-00LEisenbahnbau und -erhaltungW4 KP4GU. A. Weidmann, P. Güldenapfel, M. Kohler, M. J. Manhart, weitere Referent/innen
KurzbeschreibungGleisgeometrie einschliesslich deren Berechnung und Vermessung sowie zugehörige Datensysteme; Interaktion Fahrweg - Fahrzeug, Fahrzeugdynamik, Oberbaubeanspruchung; Fahrbahnbau einschliesslich spezieller Aspekte des Ingenieurbaus; Zustandsdiagnose und -prognose; Fahrbahnerhaltung und Erhaltungsmethoden
LernzielDie Vorlesung gibt einen vertiefenden Einblick in die geometrische Linienführung, die Interaktionen Fahrweg - Fahrzeug sowie in Aufbau und Bemessung des Gleises. Methoden der Zustandserfassung und von dessen Prognose werden behandelt. Zeitgemässe Strategien und Verfahren für Bau, Erhaltung und Unterhalt von Bahnanlagen werden dargestellt.
InhaltGleisgeometrie einschliesslich deren Berechnung und Vermessung sowie zugehörige Datensysteme; Interaktion Fahrweg - Fahrzeug, Fahrzeugdynamik, Oberbaubeanspruchung; Fahrbahnbau einschliesslich spezieller Aspekte des Ingenieurbaus; Zustandsdiagnose und -prognose; Fahrbahnerhaltung und Erhaltungsmethoden
SkriptDie Vorlesungsfolien werden zur Verfügung gestellt.
LiteraturEs wird eine Liste mit weiterführender Literatur abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesDer vorgängige Besuch der Vorlesung Bahninfrastrukturen (Verkehr II) wird empfohlen.
101-0507-00LInfrastructure Management 3: Optimisation Tools
Remark:
New title from HS17 on: Infrastructure Management 3: Optimisation Tools now in HS. Old title until FS17: Infrastructure Maintenance Management.
W+3 KP2GB. T. Adey
KurzbeschreibungThis course will provide an introduction to the methods and tools that can be used to determine optimal inspection and intervention strategies and work programs for infrastructure.
LernzielUpon successful completion of this course students will be able:
- to use preventive maintenance models, such as block replacement, periodic preventive maintenance with minimal repair, and preventive maintenance based on parameter control, to determine when, where and what should be done to maintain infrastructure
- to take into consideration future uncertainties in appropriate ways when devising and evaluating monitoring and management strategies for physical infrastructure
- to use operation research methods to find optimal solutions to infastructure management problems
InhaltPart 1:
Explanation of the principal models of preventative maintenance, including block replacement, periodic group repair, periodic maintenance with minimal repair and age replacement, and when they can be used to determine optimal intervention strategies

Part 2:
Explanation of preventive maintenance models that are based on parameter control, including Markovian models and opportunistic replacement models

Part 3:
Explanation of the methods that can be used to take into consideration the future uncertainties in the evaluation of monitoring strategies

Part 4:
Explanation of how operations research methods can be used to solve typical infrastructure management problems.
SkriptA script will be given out at the beginning of the course.
Class relevant materials will be distributed electronically before the start of class.
A copy of the slides will be handed out at the beginning of each class.
Voraussetzungen / BesonderesSuccessful completion of IM1: 101-0579-00 Evaluation tools is a prerequisite for this course.
101-0520-00LProject Management: Project Execution to CloseoutW+3 KP2GJ. J. Hoffman
KurzbeschreibungThe course will give Engineering students a comprehensive overview and enduring understanding of the techniques, processes, tool and terminology to manage the Project Triangle (time, cost Quality) and to organize,analyze,control and report a complex project from start of Project Execution to Project Completion. Responsibilities will be detailed in each phase of the execution.
LernzielA student after completing the course will have the understanding of the Project Management duties, responsibilities, actions and decisions to be done during the Execution phase of a complex project.
InhaltExecution Phase of the Project
Engineering Management - Scope, EV Measurement, Reporting and Organization
Procurement and Transportation - Scope, EV Measurement, Reporting and Organization
Civil Construction and Erection - Scope, EV Measurement, Reporting and Organization
Financial Reporting and forecasting
Risk & Opportunity Identification Assessment and Quantification during Execution
Team Organization and Leadership
Risk and opportunity identification and quantification
Contract Claims and Delays
Execution Quality
Environmental Health and safety during execution
LiteraturRequired and suggested reading will be uploaded on weakly basis.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisite for this course is course Project Management: Pre-Tender to Contract Execution number 101-0517-01 G, unless otherwise approved by the lecturer.
Vertiefung in Geotechnik
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0329-00LUntertagbau IIIW4 KP2GG. Anagnostou, E. Pimentel, M. Ramoni
KurzbeschreibungVertiefung von ausgewählten Themen des Untertagbaus sowie Üben des konzeptionellen Vorgehens bei komplexen Problemen.
LernzielVertiefung der Kenntnisse in ausgewählten Themen des Untertagbaus.
Erlernen des konzeptionellen Vorgehens bei komplexen Problemen.
InhaltKavernenbau: Anordnung, Bauweisen, Sicherung.
Schachtbau im Fels: Bauweisen, Sicherung.
Städtischer Tunnelbau: Randbedingungen, Systemwahl, Linienführung, Entwurf und Konstruktion.
Feldmessungen im Fels- und Untertagbau: Messprinzipien, Planung, Anwendungen, Interpretation.
Tagbautunnel: Statische Modellbildung, Dimensionierung.
Anhand von ausgewählten, aktuellen Fallbeispielen wird in kleinen Gruppen das Vorgehen bei der konzeptuellen Bearbeitung komplexer, aussergewöhnlicher Probleme geübt.
SkriptAutographieblätter
LiteraturEmpfehlungen
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung: Besuch der Vorlesungen "Untertagbau" aus dem ETH-Bachelor-Studiengang und "Untertagbau I", "Untertagbau II" aus dem ETH-Master-Studiengang.
101-0339-00LUmweltgeotechnikW3 KP2GM. Plötze
KurzbeschreibungVermittlung der Kenntnisse über die Problematik von Altlasten, deren Erkundung, Risikobeurteilung, Sanierungs- und Sicherungsmethoden sowie Monitoringsysteme.
Vermittlung von Planung und Bau von Deponien, Schwerpunkt Barrieresysteme und -materialien sowie die Beurteilung von Standsicherheits- und Stabilitätsproblemen.
LernzielVermittlung der Kenntnisse über die Problematik von Altlasten, deren Erkundung, Risikobeurteilung, Sanierungs- und Sicherungsmethoden sowie Monitoringsysteme.
Vermittlung von Planung und Bau von Deponien, Schwerpunkt Barrieresysteme und -materialien sowie die Beurteilung von Standsicherheits- und Stabilitätsproblemen.
InhaltDefinition Altlasten, Erkundungsmethoden, historische und technische Untersuchungsmethoden, Risikobeurteilung, Schadstofftransport, Sanierungs- und Sicherungsmethoden (z.B. Biologische Reinigung, Verbrennung, Dichtwände, Pump-and-Treat, Reaktive Wände), Entsorgungswege belasteter Abfälle, Monitoring, Forschungsprojekte und -ergebnisse

Abfälle und deren Behandlung, Abfallbehandlungs- und ablagerungskonzepte, Multibarrierensysteme, Standorterkundung, Deponiebasis- und Oberflächenabdichtungssysteme (Materialien, Drainagen, Geokunststoffe etc.), Stabilitätsbetrachtungen, Forschungsprojekte und -ergebnisse
SkriptDr. R. Hermanns Stengele, Dr. M. Plötze: Umweltgeotechnik
elektronisch
Voraussetzungen / BesonderesExkursion
101-0367-00LGeotechnik der VerkehrswegeW3 KP2GD. Hauswirth
KurzbeschreibungGrundlagen der Bemessung von Strassenbauten, Materialtechnologie der Strassenbaumaterialien. Geotechnische Untersuchungsmethoden im Labor und im Feld. Planung, Überwachung und Auswertung von Bodenuntersuchungen im Feld. Klassifikation von Böden für die Verwendung als Baumaterial. Verdichtung von Strassen und Dämmen. Frosteigenschaften von Bodenmaterialien, Stabilisierung mit Bindemitteln.
LernzielDie Studierenden sollen in der Lage sein, das Bauwerk Strasse in seinem gesamten bautechnischen Zusammenhang zu kennen und zu dimensionieren. Dazu gehören die Kenntnisse der Zusammenhänge der örtlichen Bedingungen - Boden, Untergrundverhältnisse, Klima, Wasser, sowie auch die Einflüsse der gewählten Baumaterialien und der Oberflächeneigenschaften auf die Nachhaltigkeit des Bauwerkes Strasse.
InhaltGrundlagen der Bemessung von Strassenbauten, Materialtechnologie der Strassenbaumaterialien. Geotechnische und strassenbauliche Versuchstechnik und Untersuchungsmethoden im Labor und im Feld. Planung, Überwachung und Auswertung von Bodenuntersuchungen im Felde. Probleme des Umweltschutzes. Klassifikation von Böden für die Verwendung als Baumaterial. Verdichtung von Strassen und Dämmen. Frosteigenschaften von Bodenmaterialien, Stabilisierung mit Bindemitteln. Dimensionierung Strassenoberbau (Recycling-Baustoffe).
SkriptAutographie, Uebungsblätter, Handouts
LiteraturGemäss Literaturverzeichnis in den abgegebenen Unterlagen
Voraussetzungen / BesonderesIn den Vorlesungen und Übungen werden verschiedene Demonstrationsmaterialien verwendet.

Voraussetzungen: Grundlagenkenntnisse in "Bodenmechanik/Grundbau" sowie in "Projektierung von Verkehrsanlagen"
Vertiefung in Konstruktion
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0119-00LMauerwerk Information W3 KP2GN. Mojsilovic
KurzbeschreibungKenntnisse des Tragverhaltens von Mauerwerk und seiner Komponenten.
Zweckmässige Anwendung von theoretischen Ansätzen bei der Bemessung und konstruktiven Durchbildung von Mauerwerkstragwerken.
Praktischer Umgang mit Mauerwerk anhand von Übungen.
LernzielErwerbung der Kenntnisse des Tragverhaltens von Mauerwerk und seiner Komponenten.
Befähigung zur zweckmässigen Anwendung von theoretischen Ansätzen bei der Bemessung und konstruktiven Durchbildung von Mauerwerkstragwerken.
Befähigung zum praktischen Umgang mit Mauerwerk anhand von Übungen.
InhaltEntwicklung des Mauerwerkbaus
Konstruktion und Ausführung
Baustoffe
Tragverhalten und Modellbildung
Tragwerksanalyse und Bemessung
Bewehrtes Mauerwerk
Seismisches Verhalten
SkriptVorlesungsnotizen
Literatur"Mauerwerk", Zimmerli Bruno, Schwartz Joseph und Schwegler Gregor, Birkhäuser Verlag Basel, 1999
"Mauerwerk, Bemessungsbeispiele zur Norm SIA 266", SIA Dokumentation D0257, 2015
"Mauerwerk", Norm SIA 266, 2015
"Mauerwerk - Ergänzende Festlegungen", Norm SIA 266/1, 2015
Voraussetzungen / BesonderesStahlbeton III
101-0129-00LErhaltung von TragwerkenW3 KP2GT. Vogel
KurzbeschreibungBehandlung des Themenkreises primär aus der Sicht des projektierenden Ingenieurs eines Einzelbauwerks.
Erarbeitung einer systematischen Vorgehensweise für Erhaltungsprojekte.
Vertiefung im Massivbau und Erweiterung auf andere Bauweisen.
Sichtbarmachung der Schnittstellen mit Bauherr, Architekt, Unternehmer und Spezialisten.
LernzielBehandlung des Themenkreises primär aus der Sicht des projektierenden Ingenieurs eines Einzelbauwerks.
Erarbeitung einer systematischen Vorgehensweise für Erhaltungsprojekte.
Vertiefung im Massivbau und Erweiterung auf andere Bauweisen.
Sichtbarmachung der Schnittstellen mit Bauherr, Architekt, Unternehmer und Spezialisten.
InhaltSystematik der Erhaltung, Überprüfung (Zustandserfassung, Zustandsbeurteilung, Massnahmenempfehlung), zerstörungsfreie Prüfmethoden, rechnerische Untersuchungen, Natursteinmauerwerk, Verstärkungsmassnahmen (insb. Klebebewehrung)
SkriptAutographieblätter
LiteraturNormen SIA 269, 269/1 bis 269/6,
SIA-Dokumentationen D 0239 und D 0240 der Einführungskurse
101-0149-00LFlächentragwerkeW3 KP2GT. Vogel, S. Fricker
KurzbeschreibungGrundzüge des Tragverhaltens von Flächentragwerken
LernzielVerständnis des Tragverhaltens von Flächentragwerken in den wichtigsten Grundzügen; Kenntnis typischer Anwendungen in verschiedenen Materialien; Fähigkeit, Resultate numerischer Berechnungen vernünftig interpretieren und kontrollieren zu können; Eröffnung des Zugangs zur Fachliteratur.
InhaltElastische Scheiben (kartesische und Polarkoordinaten)
Kinematik Scheiben
Faltwerke
Kirchhoffsche Platten
Rotationssymmetrische Platten
Dünne elastische Platten mit grosssen Durchbiegungen
Geometrie der gekrümmten Fläche
Schalen (Grundlagen, Membrantheorie, Biegetheorie, Formfindung)
SkriptAutographie "Flächentragwerke"
LiteraturEmpfohlen:
- Girkmann, K.: "Flächentragwerke", Springer-Verlag, Wien, 1963, 632 pp.
- Flügge, S.: "Stresses in Shells", Springer-Verlag, Berlin, 1967, 499 pp.
- Hake, E. ; Meskouris,K. : "Statik der Flächentragwerke", Springer-Verlag, Berlin, 2001
- Timoshenko, S.P.; Woinowsky-Krieger, S.: "Theory of Plates and Shells", McGraw-Hill, New-York, 1959, 580 pp.
101-0159-00LMethod of Finite Elements IIW3 KP2GE. Chatzi, G. Abbiati, K. Agathos
KurzbeschreibungBasic theoretical and procedural concepts of the method of finite elements (FE) for the analysis of
- Plasticity
- Large Displacement Problems
- Fracture Mechanics
- Nonlinear Dynamics
- Thermomechanics
LernzielThe class overviews advanced topics of the Method of Finite Elements, beyond linear elasticity. The concepts are introduced via theory, numerical examples, demonstrators and computer labs.

See the class webpage for more information:
http://www.chatzi.ibk.ethz.ch/education/method-of-finite-elements-ii.html
SkriptHandouts, Course Script available on http://www.chatzi.ibk.ethz.ch/education/method-of-finite-elements-ii.html
LiteraturCourse Script available on http://www.chatzi.ibk.ethz.ch/education/method-of-finite-elements-ii.html

Useful (optional) Reading:
- Nonlinear Finite Elements of Continua and Structures, T. Belytschko, W.K. Liu, and B. Moran.
- Bathe, K.J., Finite Element Procedures, Prentice Hall, 1996.
- Crisfield, M.A., Remmers, J.J. and Verhoosel, C.V., 2012. Nonlinear finite element analysis of solids and structures. John Wiley & Sons.
- De Souza Neto, E.A., Peric, D. and Owen, D.R., 2011. Computational methods for plasticity: theory and applications. John Wiley & Sons.
101-0169-00LHolzbau II Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Holzbau I (101-0168-00L)
W3 KP2GA. Frangi, R. Jockwer, M. Klippel, R. Steiger
KurzbeschreibungVerständnis der theoretischen Grundlagen und der konstruktiven Belange des Ingenieur-Holzbaus. Erkennen der holzspezifischen Besonderheiten, insbesondere der Anisotropie, der Schwind- und Quellverformungen und der Langzeiteinflüsse sowie deren konstruktive und bemessungstechnische Bewältigung. Entwurf, Konstruktion und Bemessung von Dach-, Hallen- und Brückenbauten.
LernzielVerständnis und Anwendung der theoretischen Grundlagen und der konstruktiven Belange des Ingenieur-Holzbaus. Erkennen der holzspezifischen Besonderheiten, insbesondere der Anisotropie, der Schwind- und Quellverformungen und der Langzeiteinflüsse, sowie deren konstruktive und bemessungstechnische Bewältigung. Bemessung von Dach-, Hallen- und Brückenbauten.
InhaltAnwendungsgebiete des Holzbaus (materialspezifische Merkmale und deren Auswirkung auf die Konstruktionsweise); Holz als Baustoff (Aufbau des Holzes, Sortierung, physikalische und mechanische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen); Dauerhaftigkeit und konstruktiver Holzschutz; Bemessungsgrundlagen und Verbindungen (Verleimung, Nägel, Dübel, Bolzen, Schrauben); Bauteile und wichtigste ebene und räumliche Tragwerke (Berechnung und Bemessung unter Beachtung nachgiebiger Verbindungen); besondere konstruktive Belange des Dach-, Hallen- und Brückenbaus.
SkriptAutographie Holzbau
Folienkopien
LiteraturHolzbautabellen HBT 1, Lignum (2012)
Norm SIA 265 (2012)
Norm SIA 265/1 (2009)
Voraussetzungen / BesonderesHolzbau I
101-0189-00LSeismic Design of Structures IIW3 KP2GB. Stojadinovic
KurzbeschreibungThe following advanced topics are covered: 1) behavior and non-linear response of structural systems under earthquake excitation; 2) seismic behavior and design of moment frame, braced frame, shear wall and masonry structures; 3) fundamentals of seismic isolation; and 4) assessment and retrofit of existing buildings. These topics are discussed in terms of performance-based seismic design.
LernzielAfter successfully completing this course the students will be able to:
1. Use the knowledge of nonlinear dynamic response of structures to interpret the design code provisions and apply them in seismic design structural systems.
2. Explain the seismic behavior of moment frame, braced frame and shear wall structural systems and successfully design such systems to achieve the performance objectives stipulated by the design codes.
3. Determine the performance of structures under earthquake loading using modern performance assessment methods and analysis tools.
InhaltThis course completes the series of two courses on seismic design of structures at ETHZ. Building on the material covered in Seismic Design of Structures I, the following advanced topics will be covered in this course: 1) behavior and non-linear response of structural systems under earthquake excitation; 2) seismic behavior and design of moment frame, braced frame and shear wall structures; 3) fundamentals of seismic isolation; and 4) assessment and retrofit of existing buildings. These topics will be discussed from the standpoint of performance-based design.
SkriptThe electronic copies of the learning material will be uploaded to ILIAS and available through myStudies. The learning material includes the lecture presentations, additional reading, and exercise problems and solutions.
LiteraturEarthquake Engineering: From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering, Yousef Borzorgnia and Vitelmo Bertero, Eds., CRC Press, 2004

Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, 4th edition, Anil Chopra, Prentice Hall, 2014

Erdbebensicherung von Bauwerken, 2nd edition, Hugo Bachmann, Birkhäuser, Basel, 2002
Voraussetzungen / BesonderesETH Seismic Design of Structures I course, or equivalent. Students are expected to understand the seismological nature of earthquakes, to characterize the ground motion excitation, to analyze the response of elastic single- and multiple-degree-of-freedom systems to earthquake excitation, to use the concept of response and design spectrum, to compute the equivalent seismic loads on simple structures, and to perform code-based seismic design of simple structures. Familiarity with structural analysis software, such as SAP2000, and general-purpose numerical analysis software, such as Matlab, is expected.
101-0179-00LProbabilistic Seismic Risk Analysis and Management for Civil Systems
Findet dieses Semester nicht statt.
W3 KP2GB. Stojadinovic, Noch nicht bekannt
KurzbeschreibungAdvanced topics covered in this course are: 1) probabilistic seismic hazard analysis; 2) probabilistic seismic risk analysis; 3) seismic risk management using structural and financial engineering means; and, time permitting, 4) advanced topics in systemic probabilistic risk evaluation.
LernzielAfter successfully completing this course the students will be able to:

1. Gather the necessary data and conduct a probabilistic seismic hazard analysis for a site.
2. Gather the necessary data and conduct a probabilistic vulnerability analysis of a building or an element of a civil infrastructure system at a site.
3. Design structural and/or financial engineering solutions to mitigate the seismic risk at a site.
InhaltThis course extends the series of two courses on seismic design of structures at ETHZ and introduces the topic of probabilistic seismic risk analysis and seismic risk management for the build environment and civil infrastructure systems. The following advanced topics will be covered in this course: 1) probabilistic seismic hazard analysis; 2) probabilistic seismic risk analysis; 3) seismic risk management using structural and financial engineering means; and, time permitting, 4) advanced topics in systemic probabilistic risk evaluation.
SkriptThe electronic copies of the learning material will be uploaded to ILIAS and available through myStudies. This will include the lecture notes, additional reading, and exercise problems and solutions. There is no textbook for this course.
LiteraturReading material:
- Jack R Benjamin, C. Allin Cornell (2014) Probability, Statistics, and Decision for Civil Engineers
- A. H-S. Ang (Author), W. H. Tang Probability Concepts in Engineering: Emphasis on Applications to Civil and Environmental Engineering
- P.E. Pinto, R. Giannini and P. Franchin (2004) Seismic reliability analysis of structures, IUSSPress. Pavia;
- McGuire, R.K. 2004. Seismic hazard and risk analysis: EERI Monograph MNO-10, Earthquake Engineering Research Institute.
- A Mc. Neil, R. Frey and P. Embrechts, Quantitative Risk Management, Concepts, Techniques and Tools, Princeton University Press, 2015
- R. Rees, A. Wambach, The Microeconomics of Insurance, Foundations and Trends in Microeconomics, Vol. 4, Mps. 1-2 (2008), pp. 1- 163, DOI: 10.1561/0700000023
- Earthquake Engineering: From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering, Yousef Borzorgnia and Vitelmo Bertero, Eds., CRC Press, 2004
- Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, 4th edition, Anil Chopra, Prentice Hall, 2012
- Erdbebensicherung von Bauwerken, 2nd edition, Hugo Bachmann, Birkhäuser, Basel, 2002

References:
-Norm SIA 261: Einwirkungen auf Tragwerke (Actions on Structures). Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich, 2003

Software:
- Bispec: software for unidirectional and bidirectional dynamic time-history and spectral seismic analysis of a simple dynamic system. http://eqsols.com/Bispec.aspx
- SAP2000 v15.1: general-purpose 3D nonlinear structural analysis software. http://www.csiberkeley.com/sap2000
- OpenSees: Open System for Earthquake Engineering Simulation, is an object-oriented, open- source software framework. http://opensees.berkeley.edu/
Voraussetzungen / BesonderesETH Seismic Design of Structures I course (101-0188-00), or equivalent. Students are expected to understand the seismological nature of earthquakes, to characterize the ground motion excitation, to analyze the response of elastic single- and multiple-degree-of-freedom systems to earthquake excitation, to use the concept of response and design spectrum, to compute the equivalent seismic loads on simple structures, and to perform code-based seismic design of simple structures.
Vertiefung in Verkehrssysteme
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0439-00LIntroduction to Economic Analysis - A Case Study Approach with Cost Benefit Analysis in Transport
Remark:
Former Title "Introduction to Economic Policy - A Case Study Approach with Cost Benefit Analysis in Transport".
W6 KP4GK. W. Axhausen, R. Schubert
KurzbeschreibungDie Vorlesung stellt einige grundlegende ökonomische Prinzipien sowie die Verfahren der Kosten-Nutzen-Analyse vor; sie führt auch in Methoden zur Ermittlung von Bewertungsgrössen ein
LernzielSichere Kenntnis mikro- und makroökonomischer Grundlagen. Erarbeitung und Übung von Verfahren der Bewertung von Massnahmen und infrastrukturellen Ausbauten
InhaltMikro-und makroökonomische Grundlagen; Kosten - Nutzen - Analyse; Nutzwertanalyse; Europäische Richtlinien; Stated response Verfahren; Reisekostenansatz et al.; Bewertung von Reisezeitveränderungen; Bewertung der Verkehrssicherheit
Skriptmoodle Plattform für die ökonomischen Grundlagen; Umdrucke
LiteraturTaylor, M.P., Mankiw, N.G. (2014): Economics; Harvard Press

VSS (2006) SN 640 820: Kosten-Nutzen-Analysen im Strassenverkehr, VSS, Zürich.

Boardman, A.E., D.H. Greenberg, A.R. Vining und D.L. Weimer (2001) Cost – Benefit – Analysis: Concepts and Practise, Prentice-Hall, Upper Saddle River.

ecoplan and metron (2005) Kosten-Nutzen-Analysen im Strassenverkehr: Kommentar zu SN 640 820, UVEK, Bern.
101-0469-00LStrassenverkehrssicherheitW6 KP4GH. Schüller, M. Deublein
KurzbeschreibungInhalt sind die Erfassung von Strassenverkehrsunfällen sowie deren statistische und geografische Analysemöglichkeiten. Am Beispiel von Innerortsstrassen werden verschiedene Einflussfaktoren auf das Unfallgeschehen genauer untersucht und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt. Verfahren der Sicherheitsarbeit in der Praxis von Verwaltungen und Polizei sind ebenfalls Thema der Veranstaltung.
LernzielVermittlung des Grundlagenwissens zur Strassenverkehrssicherheit, Wecken des Verständnisses für das Unfallgeschehen, Gewährung von Einblicken in Möglichkeiten zur Erhöhung der Verkehrssicherheit
InhaltUnfallentstehung, Verkehrsunfallerfassung, statistische (deskriptiv und multivariat, accident prediction models) und geografische Analyse von Verkehrsunfällen, Gefahrenanalyse und Sanierungstechnik, Instrumente der Verkehrssicherheit der Infrastruktur, Verkehrspolitik in der Schweiz und international
LiteraturBasisliteratur: Botschaft zu Via Sicura; Handlungsprogramm des Bundes für mehr Sicherheit im Strassenverkehr; Directive 2008/96/EC on road infrastructure safety management; ELVIK, R.; VAA, T. (2004). The Handbook of Road Safety Measures. Oxford: ELSEVIER Ltd.; EU-Projekt RiPCORD-iSEREST (http://ripcord.bast.de/)
Weiterführende Literatur: wird in der Vorlesung bekannt gegeben
101-0419-00LEisenbahnbau und -erhaltungW4 KP4GU. A. Weidmann, P. Güldenapfel, M. Kohler, M. J. Manhart, weitere Referent/innen
KurzbeschreibungGleisgeometrie einschliesslich deren Berechnung und Vermessung sowie zugehörige Datensysteme; Interaktion Fahrweg - Fahrzeug, Fahrzeugdynamik, Oberbaubeanspruchung; Fahrbahnbau einschliesslich spezieller Aspekte des Ingenieurbaus; Zustandsdiagnose und -prognose; Fahrbahnerhaltung und Erhaltungsmethoden
LernzielDie Vorlesung gibt einen vertiefenden Einblick in die geometrische Linienführung, die Interaktionen Fahrweg - Fahrzeug sowie in Aufbau und Bemessung des Gleises. Methoden der Zustandserfassung und von dessen Prognose werden behandelt. Zeitgemässe Strategien und Verfahren für Bau, Erhaltung und Unterhalt von Bahnanlagen werden dargestellt.
InhaltGleisgeometrie einschliesslich deren Berechnung und Vermessung sowie zugehörige Datensysteme; Interaktion Fahrweg - Fahrzeug, Fahrzeugdynamik, Oberbaubeanspruchung; Fahrbahnbau einschliesslich spezieller Aspekte des Ingenieurbaus; Zustandsdiagnose und -prognose; Fahrbahnerhaltung und Erhaltungsmethoden
SkriptDie Vorlesungsfolien werden zur Verfügung gestellt.
LiteraturEs wird eine Liste mit weiterführender Literatur abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesDer vorgängige Besuch der Vorlesung Bahninfrastrukturen (Verkehr II) wird empfohlen.
101-0479-00LSicherheit und Zuverlässigkeit im Eisenbahnbetrieb
Findet dieses Semester nicht statt.
W3 KP3GU. A. Weidmann
KurzbeschreibungSicherheitsstrategien und Sicherheitskonzepte spurgeführter Systeme, Eisenbahnsicherungstechnik, European Train Control System, Systeme der Betriebslenkung und Optimierung, Reliability Availability Maintainability Safety (RAMS) bei Eisenbahnen.
LernzielDie Studierenden verstehen die Grundprinzipien von Sicherheit, Zuverlässigkeit und Optimierung im Eisenbahnbetrieb und die Grundkonzepte der Eisenbahn Leit- und Sicherungstechnik.
InhaltSicherheitsstrategien spurgeführter Systeme
o Sicherheit im öffentlichen Verkehr
o Sicherheitsrelevante Besonderheiten spurgeführter Systeme
o Anforderungen an die Sicherheit spurgeführter Systeme
o Sicherheitskonzepte

Eisenbahnsicherungstechnik
o Schutzfunktionen
o Sicherung der Zugfolge
o Sicherung der Fahrwegelemente
o Sicherung von niveaugleichen Kreuzungen
o Technische Realisierungen der Schutzfunktionen
o European Train Control System

Systeme der Betriebslenkung
o Disposition
o Betriebssteuerung
o Konzepte der Betriebsoptimierung

RAMS bei Eisenbahnen
o Unfallursachenanalysen
o Normen im Bereich RAMS für Bahnen
o Risikoanalyse und Gefährdungsbeherrschung
o Analysemethoden im Bereich RAMS
o Konstruktionsprinzipien für Verfügbarkeit und Sicherheit
o Instandhaltungsstrategien
o Life Cycle Costs (LCC)
o Human Factor
o Sicherheit in langen Eisenbahntunnels

Übungen im Eisenbahnlabor
Exkursion zu Siemens Wallisellen (Leit und Sicherungstechnik)
SkriptDie Vorlesungspräsentationen werden abgegeben.
LiteraturWeiterführende Literaturhinweise finden sich in den Vorlesungsunterlagen. Eine zusätzliche Literaturliste wird abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesEin Teil der Übungen wird im Eisenbahn-Betriebslabor des IVT durchgeführt. Der vorgängige Besuch der Vorlesung Systemdimensionierung und Kapazität wird empfohlen.
101-0509-00LInfrastructure Management 1: Process
Remark: Former Title "Infrastructure Management Systems".
W4 KP3GB. T. Adey
KurzbeschreibungThe course provides an introduction to the steps included in the infrastructure management process. The lectures are given by a mixture of external people in German and internal people in English.
LernzielUpon completion of the course, students will
- understand the steps required to manage infrastructure effectively,
- understand the complexity of these steps, and
- have an overview of the tools that they can use in each of the steps.
Inhalt- The infrastructure management process and guidelines
- Knowing the infrastructure - Dealing with data
- Establishing goals and constraints
- Establishing organization structure and processes
- Making predictions
- Selecting strategies
- Developing programs
- Planning interventions
- Conducting impact analysis
- Reviewing the process
SkriptAppropriate reading / and study material will be handed out during the course.
Transparencies will be handed out at the beginning of each class.
LiteraturAppropriate literature will be handed out when required.
103-0417-02LTheorien und Methoden der Planung
Nur für Master-Studierende, ansonsten ist eine Spezialbewilligung des Dozierenden notwendig.
W3 KP2GM. Nollert
KurzbeschreibungFür das Lösen raumplanerischer Probleme sind Optionen zu erkunden und zu beurteilen; dann ist zu begründen, weshalb eine Option anderen vorzuziehen sei. Die Basis für die Auswahl zu behandelnder Probleme bilden regelmässige Lagebeurteilungen. Dafür ist bestimmtes Wissen erforderlich, das adäquat sprachlich auszudrücken ist.
LernzielDie Absolventen kennen die Zusammenhänge zwischen Lagebeurteilung, Entscheiden, Wissen und Sprache. Sie wissen, was ein Entscheidungsdilemma ist und kennen Maximen, wie damit umzugehen ist. Insbesondere lernen sie, dass der Informationsbedarf, um eine Entscheidung zu fällen, vom Problem und den Präferenzen des entscheidenden Akteurs abhängt. Sie sind auch vertraut mit einigen Schwierigkeiten, die sich in diesem Zusammenhang üblicherweise einstellen und was sich dagegen tun lässt.
InhaltDie Vorlesung beschäftigt sich mit der Diskussion von Theorien und Methoden über die/der Planung und deren Evolution und vermittelt vertiefte Kenntnisse für die Behandlung typischer methodischer Herausforderungen der Planung in komplexen Systemen
Die Schwerpunkte sind Lagebeurteilung, Entscheiden, Sprache und Wissen.
SkriptLernmaterialien werden vor der Vorlesung online auf Moodle gestellt.
101-0491-00LAgent Based Modeling in TransportationW3 KP2GM. Balac, T. J. P. Dubernet
KurzbeschreibungThe main topics of the lecture are:
1) Introduction to the agent-based paradigm and overview on existing agent-based models in transportation, including MATSim
2) Learn how to setup MATSim for policy analysis
3) Learn how to extend the software (includes Java programming)
4) Create, run and analyse a policy study
LernzielThe objective of this course is to make the students familiar with agent-based models and in particular with the software MATSim. They will learn the pros and cons of this type of approach versus traditional transport models and will learn to use the simulation. They will design a policy study and run simulations to evaluate the impacts of the proposed policies.
InhaltThe main topics are:
1) Introduction to the agent-based paradigm and overview on existing agent-based models in transportation, including MATSim
2) Introduction of basic modeling concepts (activity-based approach, user equilibrium...)
3) Learn how to setup MATSim for policy analysis
4) Learn how to extend the software (includes Java programming)
5) Create, run and analyse a policy study
LiteraturAgent-based modeling in general
Helbing, D (2012) Social Self-Organization, Understanding Complex Systems, Springer, Berlin.
Heppenstall, A., A. T. Crooks, L. M. See and M. Batty (2012) Agent-Based Models of Geographical Systems, Springer, Dordrecht.

MATSim

Horni, A., K. Nagel and K.W. Axhausen (eds.) (2016) The Multi-Agent Transport Simulation MATSim, Ubiquity, London
(http://www.matsim.org/the-book)

Additional relevant readings, mostly scientific articles, will be recommended throughout the course.
Voraussetzungen / BesonderesThere are no strict preconditions in terms of which lectures the students should have previously attended. However, it is expected that the students have some experience with some high level programming language (i.e. C, C++, Fortran or Java). If this is not the case, attending the additional java exercises (101-0491-00U) is strongly encouraged.
101-0492-00LMicroscopic Modelling and Simulation of Traffic Operations
Former title until HS16: Simulation of Traffic Operations.
W3 KP2GK. Yang
KurzbeschreibungThe course introduces basics of microscopic modelling and simulation of traffic operation, including model development, calibration, validation, data analysis, identification of strategies for improving traffic performance, and evaluation of such strategies. The modelling software used is VISSIM.
LernzielThe objective of this course is to introduce basic concepts in microscopic traffic modelling and simulation, and conduct a realistic traffic engineering project from beginning to end. The students will first familiarize themselves with microscopic traffic models. They will then use a simulation for modeling and analyzing the traffic operations. The emphasis is not only on building the simulation model, but also understanding of the traffic models behind and logically evaluating results. The final goal is to make valid and concrete engineering proposals based on the simulation model.
InhaltIn this course the students will first learn some microscopic modelling and simulation concepts, and then complete a traffic engineering project with microscopic traffic simulator VISSIM.

Microscopic modelling and simulation concepts will include:
1) Car following models
2) Lane change models
3) Calibration and validation methodology

Specific tasks for the project will include:
1) Building a model with the simulator VISSIM in order to replicate and analyze the traffic conditions measured/observed.
2) Calibrating and validating the simulation model.
3) Redesigning/extending the model to improve the traffic performance.
SkriptThe lecture notes and additional handouts will be provided before the lectures.
LiteraturAdditional literature recommendations will be provided at the lectures.
Voraussetzungen / BesonderesStudents need to know some basic road transport concepts. The course Road Transport Systems (Verkehr III), or simultaneously taking the course Traffic Engineering is encouraged. The course Transport Simulation (101-0438-00 G) and previous experience with VISSIM is helpful but not mandatory.
101-0449-00LSystemführung, Marketing, Qualität
Findet dieses Semester nicht statt.
W6 KP4GU. A. Weidmann
KurzbeschreibungVerkehrs- und Ordnungspolitik, internationale und nationale Regulierung, Unternehmensführung öffentlicher Verkehrsunternehmungen, Marketing, Werbung und Prizing; Qualitätsmanagement
LernzielVerständnis der Verkehrs- und Ordnungspolitik sowie der Regulation der Unternehmenstätigkeit. Erkennen und Beherrschen der drei wichtigen Geschäftsprozesse im Betrieb öffentlicher Verkehrssysteme: (1) Führung der Unternehmung, (2) Marketing, (3) Qualitätssicherung. Erlernen wesentlicher Arbeitsmethoden bei der Führung dieser Prozesse.
Inhalt(1) Verkehrs- und Ordnungspolitik: Verkehrsrelevante Ziele des Staates, staatliches Engagement im öffentlichen Verkehr, Regulierung. (2) Unternehmensführung im öffentlichen Verkehr: Zielsetzungen von Unternehmungen, Aufgaben der Unternehmensführung; Normative Unternehmensführung; Strategische Unternehmensführung; Operative Unternehmensführung. (3) Marketing, Werbung und Prizing: Grundlagen und Ziele; Marketingstrategien und -konzepte im öffentlichen Verkehr; Marketinginstrumente; Umsetzung von Marketingstrategien. (4) Qualitätssicherung: Qualität im Verkehr; Ziele des Qualitätsmanagements; Qualitätsmanagementsysteme; Strukturierung der Qualitätsmerkmale; Qualitätsmessung und -beurteilung; Nutzung zur Systemoptimierung.
SkriptEin Skript in deutscher Sprache wird abgegeben. Die Vorlesungspräsentationen werden abgegeben.
LiteraturWeiterführende Literaturhinweise finden sich im Skript. Eine zusätzliche Literaturliste wird abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesVorgängiger Besuch der Vorlesungen System- und Netzplanung sowie Systemdimensionierung und Kapazität empfohlen.
Vertiefung in Wasserbau und Wasserwirtschaft
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0249-00LAusgewählte Kapitel aus dem Wasserbau
Voraussetzung: 101-0247-01L Wasserbau II oder gleichwertige Lehrveranstaltung.
W3 KP2SR. Boes, I. Albayrak
KurzbeschreibungDie Vorlesung vertieft ausgewählte wasserbauliche, wasserwirtschaftliche und gewässerökologische Themen im Zusammenhang mit Projekten im Schutz- und Nutzwasserbau.
LernzielVertiefung von Spezialgebieten im Wasserbau und Kennenlernen der Vorgehensweise und des Ablaufs von Wasserkraftprojekten
InhaltEs werden verschiedene ausgewählte Themen des Wasserbaus vertieft. Zu diesen gehören z.B. die Aspekte der Talsperrensicherheit, mögliche Probleme in Stauräumen von Speichern wie Verlandung oder Naturgefahren durch Impulswellen, die Fliessgewässerhydraulik und die Hydraulik von Entlastungs- und Entnahmeanlagen an Talsperren und Wehren, das Spannungsfeld zwischen Ökologie und Wasserkraft, ökohydraulische Aspekte wie die Interaktion von Vegetation und Strömung sowie fischökologische Aspekte an Niederdruckanlagen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der typischen Vorgehensweise und im Ablauf von Wasserkraftprojekten im In- und Ausland.
SkriptVorlesungsunterlagen werden zum Download bereitgestellt.
Literaturwird in der Vorlesung angegeben.
Voraussetzungen / BesonderesEinbezug von externen Referenten zu aktuellen Fachthemen und Projekten im In- und Ausland.
101-0289-00LAngewandte Glaziologie Information W3 KP2GM. Funk, A. Bauder, D. Farinotti
KurzbeschreibungEs werden physikalische Grundlagen vermittelt, die zum Verstaendnis praktischer Anwendungen noetig sind. Themen sind: Gletscher-Klima-Beziehung, Gletscherfliessen, Seeeis und Gletscherhydrologie.
LernzielVerstehen der Grundbegriffe sowie der wichtigsten physikalischen Prozesse in der Glaziologie.
Kennenlernen der Modellieransätze zur Beschreibung der Dynamik von Gletschern.
Erkennen der Gefahren die von Gletschern ausgehen können.
InhaltGrundbegriffe der Glaziologie
Dynamik von Gletschern: Deformation von Gletschereis, Einfluss des Wassers auf die Gletscherbewegung, Reaktion von Gletschern auf Klimaschwankungen, aussergewöhnliche Gletschervorstösse (surge)
Gletscherabbrüche
Gletscherhochwasser
Seeeis
SkriptUnterlagen werden während der Vorlesung abgegeben.
LiteraturRelevante Literatur wird während der Vorlesung angegeben.
Voraussetzungen / BesonderesFür aktuelle Fallbeispiele werden risikobasierte Massnahmen bei glaziologischen Naturgefahren diskutiert.

Voraussetzungen: Es werden Grundkenntnisse in Mechanik und Physik vorausgesetzt.
101-1249-00LHydraulics of Engineering StructuresW3 KP2GH. Fuchs, I. Albayrak, L. Schmocker
KurzbeschreibungHydraulic fundamentals are applied to hydraulic structures for wastewater, flood protection and hydropower. Typical case studies from engineering practice are further described.
LernzielUnderstanding and quantification of fundamental hydraulic processes with particular focus on hydraulic structures for wastewater, flood protection and hydropower
Inhalt1. Introduction & Basic equations
2. Losses in flow & Maximum discharge
3. Uniform flow & Critical flow
4. Hydraulic jump and stilling basin
5. Backwater curves
6. Weirs/End overfalls & Venturi
7. Sideweir & Sidechannel
8. Bottom opening & Culverts, throttling pipes, inverted siphons
9. Fall manholes & Vortex drop
10. Supercritical flow & Special manholes
11. Air/water flows and bottom outlets
12. Vegetated flows - Introduction
13. Vegetated flows - Application
14. Summary & Preparation for examination
SkriptText books

Hager, W.H. (2010). Wastewater hydraulics. Springer: New York.
LiteraturExhaustive references are contained in the suggested text book.
102-0215-00LSiedlungswasserwirtschaft II Information W4 KP2GM. Maurer, P. Staufer
KurzbeschreibungTechnische Netzwerke in der Siedlungswasserwirtschaft. Wasserverteilung: Optimierung, Druckstoss, Korrosion und Hygiene. Siedlungsentwässerung: Siedlungshydrologie, instationäre Strömung, Schmutzstofftransport, Versickerung von Regenwasser, Gewässerschutz bei Regen. Generelle Entwässerungsplanung (GEP).
LernzielVertiefung der Grundlagen für die Gestaltung und den Betrieb der technischen Netzwerke der Siedlungswasserwirtschaft.
InhaltDemand Side Management versus Supply Side Management
Optimierung von Wasserverteilnetzen
Druckstösse
Kalkausfällung, Korrosion von Leitungen
Hygiene in Verteilsystemen
Siedlungshydrologie: Niederschlag, Abflussbildung
Instationäre Strömungen in Kanalisationen
Stofftransport in der Kanalisation
Einleitbedingungen bei Regenwetter
Versickerung von Regenwasser
Generelle Entwässerungsplanung (GEP)
SkriptEs werden schriftliche Unterlagen abgegeben. Die Folien werden als Kopien zur Verfügung gestellt.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung: Siedlungswasserwirtschaft GZ
101-1250-00LWildbach- und Hangverbau
Hinweis: Bis FS16 701-1806-00 Wildbach- und Hangverbau. Keine erneute Belegung für Studierende erlaubt, welche diese schon belegt hatten.
W3 KP2VD. Rickenmann
KurzbeschreibungHydromechanische, geotechnische und dynamische Prozesse in Wildbachgerinnen und Hängen. Interaktionen zwischen Wildbächen und Seitenhängen. Technische und ingenieurbiologische Stabilisierungsmassnahmen. Gefahrenbeurteilung und Gesamtzusammenhänge in Einzugsgebieten. Bemessung von Schutzsystemen. Grenzen technischer Massnahmen. Ueberwachung und Unterhalt von Schutzmassnahmen.
LernzielZiel
Erkennen und Verstehen von Gerinne- und Hangprozessen und deren gegenseitigen Beeinflussung. Methoden der Gefahrenbeurteilung zum Schutz vor Naturgefahren sowie technische- und biologische Schutzmassnahmen kennen lernen und bewerten. Gefährdungsbilder und Einwirkungen auf Systeme darstellen. Bemessung und Konstruktion von Schutzsystemen. Beurteilen der räumlichen und zeitlichen Entwicklung mit und ohne Schutzmassnahmen.
InhaltInhalt
Hydromechanische, geotechnische und dynamische Prozesse in Wildbachgerinnen und Hängen. Interaktionen zwischen Wildbächen und Seitenhängen. Technische und ingenieurbiologische Stabilisierungsmassnahmen. Einwirkungen auf Schutzsysteme. Gefahrenbeurteilung und Gesamtzusammenhänge in Einzugsgebieten. Bemessung von Schutzsystemen. Grenzen technischer Massnahmen. Ueberwachung und Unterhalt technischer und ingenieurbiologischer Systeme.
Skriptsiehe "Literatur"
LiteraturLiteratur
- Böll, A. (1997): Wildbach- und Hangverbau, Berichte der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, Nr. 343,123p.
- Rickenmann, D. (2014): Methoden zur quantitativen Beurteilung von Gerinneprozessen in Wildbächen. WSL Berichte, Nr. 9, 105p. (www.wsl.ch/publikationen/pdf/13549.pdf)
- Rickenmann, D. (2016): Methods for the quantitative assessment of channel processes in torrents (steep streams). IAHR monograph, CRC Press, ISBN: 978-1-4987-7662-2. (NEBIS: Online-Ressource)
Voraussetzungen / BesonderesBesonderes
Voraussetzungen:
- Grundzüge der Baustatik
- Hydraulik
- Geologie und Petrographie
- Bodenphysik
- Bodenmechanik und Geotechnik
Vertiefung in Werkstoffe und Mechanik
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0619-00LMechanics of Building Materials Information
Findet dieses Semester nicht statt.
W3 KP2G
KurzbeschreibungMaterial models comprise our knowledge on the physical behavior of materials. Based on a short introduction to solid mechanics, 3D material laws for elastic, visco-elastic behavior, plasticity and damage mechanics are discussed. We focus on material laws for concrete, metals, wood and other composites, how to obtain parameters from mechanical tests and their application in FEM calculations.
LernzielThis introductory course aims to bridge the gap between phenomenological, qualitative comprehension of processes in building materials, their characterization in mechanical testing and the ability to apply those for practical design purposes via constitutive models.

Upon completion of the course you should be able to:

- classify different material behavior (e.g. linear/non-linear elastic, elasto-plastic, creep) with respect to types of constitutive material models (total /incremental strain models, damage / plasticity models, linear visco-elasticity),

- review how incremental strain models (e.g. elasto-plastic) are algorithmically implemented in Finite Element software (UMat of Abaqus),

- formulate the main approach and assumptions to the most import models for building materials and discuss their limitations,

- propose experimental campaigns for obtaining relevant material parameters for non-linear material models.
Inhalt- Introduction to constitutive models for materials
- Fundaments of mechanics of materials
- Cauchy-, hyper- and hypoelastic material descriptions
- Constitutive Models for Concrete (non-linear elastic)
- Introduction to metall and concrete plasticity
- Introduction to ABAQUS UMAT Programming
- Damage continuum mechanics
- Linear visco-elastic materials
SkriptWill be provided during the lecture.
101-0639-01LScience and Engineering of Glass and Natural Stone in Construction Information W3 KP2GF. Wittel, T. Wangler
KurzbeschreibungThe course offers an overview of relevant practical issues and present technological challenges for glass and natural stones in constructions. Students gain a good knowledge of the basics of glasses and natural stones, their potential as engineering materials and learn to apply them in the design of civil engineering constructions and to evaluate concepts.
LernzielGlass is increasingly used in constructions to ease the construction process, as functional insulation barrier, even for structural applications of impressive size. While everyone has experienced the innovation potential of glass in the last decade, products from natural stone suffer from an unjustified traditional image that often originates from a lack of understanding of the material and its combination with other materials. Culturally important structures often are made from natural stone and their conservation demands an understanding of their deterioration mechanisms, the concepts of which can be applied to other civil engineering materials. Designers and engineers need the knowledge to reconcile materials and system behavior with the entire processing, handling, integration and life time in mind.
In this module students are provided with a broad fundamental as well as practice-oriented education on glass and natural stone in civil engineering applications. Present and future construction and building concepts demand for such materials with optimized properties. Based on the fundamentals from the Bachelor course in materials by the end of this module, you should be able to:

-recognize and choose specific applications from the broad overview you were provided with,

-relate processing technologies to typical products and building applications and recognize (and explain typical damage related to wrong material choice or application,

-explain the nature of glassy and crystalline materials and interpret their physical behavior against this background,

-explain the major deterioration mechanisms in natural stone and how this relates to durability,

-analyze material combinations and appraise their application in future products as well as integration in existing constructions,

-summarize with appropriate guidance publications on a related topic in an oral presentation and short report.
InhaltLecture 1: An introduction to science and engineering of glass and natural stone in construction (FW/TW)

Lecture 2: Glass chemistry including historical development of glass composition, use of raw materials, melts, chemical stability and corrosion. (FW)

Lecture 3: Geology and mineralogy of stones used in construction. Formation processes, chemistry, crystal structure. (TW)

Lecture 4: Microscopic models for glassy materials. Physics of vitrification. From microscopic physical models to thermodynamics, rheology and mechanics of glassy materials. (FW)

Lecture 5: Stone properties and behavior: microstructure, density, porosity, mechanical properties (TW)

Lecture 6: Glass physics: Optical properties (transmission, reflection, emission, refraction, polarization and birefringence, testing methods); Mechanical properties (density, thermal, mechanical, electric properties, glass testing) (FW)

Lecture 7: Stone properties and durability: transport, moisture and thermal cycling (TW)

Lecture 8: Forming and processing of glass: (plate and molded glass, drawing, slumping, profiling etc.; Processing: Cutting, mechanical processing, tempering, gluing, bending, laminating of glass Surface treatments: coating, sputtering, enameling, printing, etching, chemical pre-stressing.) (FW)

Lecture 9: Durability: Salt crystallization, freezing, biodeterioration (TW)

Lecture 10: Glass products for civil engineering applications: (Molded glasses, fiber glass, foam glass, plate glass); construction glass (insulation glass, structural glass, protective glass, intelligent glass, codes); (FW)

Lecture 11: Conservation: Consolidation, cleaning, and other treatments (TW).

Lecture 12: Glass in constructions. (modelling, application and regulation, typical damage in glass) (FW)

Lecture 13: Student presentations; exam questions (FW/TW)
SkriptWill be handed out in the lectures
LiteraturWerkstoffe II script (download via the IFB homepage). Rest will be handed out in the lectures
Voraussetzungen / BesonderesWerkstoffe I/II of the bachelor studies or equivalent introductory materials lecture.
101-0659-01LDurability and Maintenance of Reinforced ConcreteW3 KP2VU. Angst, B. Elsener
KurzbeschreibungDer Kurs konzentriert sich auf die Haltbarkeit von Stahlbeton, insbesondere die Korrosion von Stahl in Beton. Der Schwerpunkt liegt auf dem Verständnis der Mechanismen, Planung und Ausführung Aspekte der Dauerhaftigkeit von neuen und bestehenden Strukturen. Neue Methoden und Materialien für präventive Maßnahmen, Zustandsbewertung und Reparaturverfahren.
LernzielVerständnis für den Mechanismus der Verschlechterung der Stahlbeton-Strukturen, insbesondere Bewehrungskorrosion.
Kennen der relevanten Parameter für die Haltbarkeit von Beton, insbesondere Überdeckung, Betonqualität, Feuchtigkeit sowie der Verfahren, um die Haltbarkeit zu kontrollieren
Verstehen der aktuellen Ansätze zum Design für eine lange Lebensdauer (Forderungsklassen, präskriptiven) und ihrer Grenzen
Kennen zukünftiger performance-basierte Modelle für Haltbarkeit Gestaltung sowie der Schwierigkeiten bei der Definition der Input-Parameter (z. B. kritische Chloridgehalt).
Kennen und verstehen verschiedene Möglichkeiten, um die Haltbarkeit des Stahlbetons zu verbessern (z. B. Edelstahl-Einlage)
Kennen der besonderen Probleme mit vorgespannten Strukturen und Wege, um diese zu überwinden (galvanisch getrennt Sehnen).
Kennen und verstehen der zerstörungsfreien Methoden zur Inspektion und Zustandsbewertung (insbes. half-cell potential mapping) und und deren Grenzen.
Kennen und verstehen der Reparatur-Methoden, wie herkömmliche Reparatur, elektrochemische Methoden (insbesondere kathodischer Schutz)
Sich der Unterschieden in der Leistung der neuen Mischzementen (insbesondere CEM II mit Kalkstein) Respekt für die traditionelle Portlandzement und die mögliche zukünftige Probleme für eine lange Lebensdauer bewusst werden.
InhaltStahlbeton vereint die gute Druckfestigkeit von Beton mit der hohen Zugfestigkeit von Stahl und hat sich als in Bezug auf die strukturelle Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit bewährt. Jedoch gibt es Fälle eines vorzeitigen Ausfalls von Stahlbeton- und Spannbeton-Komponenten durch Korrosion des Bewehrungsstahls mit sehr hohen wirtschaftlichem Schaden. Dieser Kurs konzentriert sich auf die Chlorid-und Kohlensäure induzierte Korrosion von Stahl in Beton, präsentiert Transportmechanismen und elektrochemische Konzepte. Der Schwerpunkt liegt auf Planung und Ausführung Aspekte der Dauerhaftigkeit von neuen und bestehenden Strukturen. Neue Methoden und Materialien für präventive Maßnahmen, Zustandsbewertung und Reparaturverfahren werden diskutiert. Der Kurs ist ein Bezugspunkt für Ingenieure und Materialwissenschaftler in Forschung und Praxis des Korrosionsschutzes, Rehabilitation und Pflege von Stahlbeton-Strukturen und Komponenten beteiligt.

Vorlesung 1
Administrative Fragen, Literatur, was Studierende erwarten zu lernen? Einführung (wirtschaftliche Relevanz der Haltbarkeit, Übergang vom Bau bis zur Wartung). Grundlagen der Korrosion und Dauerhaftigkeit / Passivität und Lochfraß

Vorlesung 2
Stahlbeton / Korrosionsschutz / Abbau-Mechanismus Korrosion (Chloride / Kohlensäure) / elektrochemischen Mechanismus / Controlling Parameter / Risse und Abplatzungen an der Oberfläche, Gefahr von örtlicher Korrosion

Vorlesung 3
Andere Degradationsmechanismen: Sulfatangriff, ASR, Frostangriff
Verschiedene Beispiele, Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Schädigungsmechanismen

Vorlesung 4
Lebensdauer: Einleitung des Verfahrens und Ausbreitung der Bühne. Haltbarkeit Design: präskriptiven Ansatz, konstruktive Detaillierung, die Bedeutung von Feuchtigkeit für fast alle Degradationsmechanismen. Leistungsorientiertes Konzept, einfacher Diffusions Ansatz für Chlorideintrag, Critical Chloridgehalt (Einflussgrößen)

Vorlesung 5
Edelstahl als Bewehrungsstahl für Beton / verschiedene Typen von nichtrostenden Stählen / mechanische Eigenschaften / Korrosionsbeständigkeit, Passivität / Kupplung mit schwarzem Betonstahl / Anwendungsbeispiele / Life-Cycle-Kosten

Vorlesung 6
Inspektion und Zustandsbewertung I: Sichtprüfung / Zerstörungsfreie Prüfung (Chlorid-Profile, Karbonatisierungstiefe, Dünn-Schnitt-Analyse, etc.)

Vorträge 7
Inspektion und Zustandsbewertung II: zerstörungsfreie Prüfung (potentiellen Mapping, Überdeckung Messung Widerstandsmessung). Potential-Mapping: Messprinzip / Wirkung von kohlensäurehaltigen Abdeckung zone / Einwirkung von Feuchtigkeit / Beispiele

Vorlesung 8
Vorgespannten Strukturen / Problem mit bestehenden Strukturen: keine NDT-Methode / Ansatz für den Schutz (multiple Barriere) / neue Systeme mit Polymer Kanäle / elektrisch isolierten Sehnen / fib Richtlinien / Swiss Leitlinie / Monitoring-Techniken / Anwendungen

Vorlesung 9
Reparatur-Methoden I: konventionelle Reparatur / Beschichtungen / Inhibitoren / Einschränkungen

Vorlesung 10
Reparatur-Methoden II: elektrochemische Reparatur-Methoden (ECR, ER, CP) / principles / elektrochemische Chlorid-Abscheidung (Theorie und Bsp.) / elektrochemische realkalization (Theorie und Bsp.) / wann können diese Methoden angewandt werden? / Kostenaspekte

Vorlesung 11
Repair Methoden III: kathodischen Schutz (Theorie, technische Lösungen, Anode, etc und Beispiele). Überwachung der CP.

Vorlesung 12
Neue Zemente, Thema CO2-Reduktion. Auswirkungen von Flugasche, Schlacke, Kalk auf die Verarbeitbarkeit, Diffusionskoeffizient, Widerstand, pH (einschließlich einer Diskussion der puzzolanischen Reaktion und Konsequenzen in Bezug auf pH-Wert puffernde Portlandit Reserve). Diskutieren der Produkte auf dem Schweizer Markt.

Vorlesung 13
Zusammenfassung der wichtigsten Punkte dieses Kurses durch die Studierenden. Offene Diskussion über die Haltbarkeit Design, neuer Zemente, neue Materialien und Reparatur-Methoden
SkriptDie Vorlesung basiert auf dem Buch:
Corrosion of steel in concrete - prevention diagnosis repair (WILEY 2013) by L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri and R. Polder)
Folien der Vorträge werden im Voraus verteilt. Besondere Handouts und Nachdrucke für bestimmte Themen werden in der Vorlesung verteilt.
LiteraturA first overview can be found in: B. Elsener, Corrosion of Steel in Concrete, in "Corrosion and Environmental Degradation", ed. M. Schütze, WILEY VCH (2000) Vol.2 pp. 391 - 431

Backbone of the course: Corrosion of Steel in Concrete - Prevention diagnosis repair, L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, R. Polder, WILEY VCH 2nd edition (2013)
Voraussetzungen / BesonderesDie Studierenden werden ermutigt, sich aktiv an den Vorlesungen zu beteiligen. Die Studierenden haben allen Übungen (vier) zu bearbeiten. Für eine Übung ist eine detaillierte schriftliche Lösung der gestellten Aufgabe zu liefern (nach der Diskussion).

Die Studierenden sollten die Prüfungen in Werkstoffe I und II bestanden haben.
101-0669-00LBituminöse WerkstoffeW3 KP2GM. Partl
KurzbeschreibungVermittlung eines vertieften Einblickes in die Besonderheiten des mechanischen und chemisch-physikalischen Verhaltens sowie des Aufbaus und der Anwendung bitumenhaltiger Werkstoffe insbesondere mit Blick auf deren Verwendung im Strassenbau und für Abdichtungen. Dabei wird auch auf neue Forschungs- und Entwicklungstendenzen eingegangen.
LernzielVermittlung eines vertieften Einblickes in die Besonderheiten des mechanischen und chemisch-physikalischen Verhaltens sowie des Aufbaus und der Anwendung bitumenhaltiger Werkstoffe insbesondere mit Blick auf deren Verwendung im Strassenbau und für Abdichtungen. Dabei wird auch auf neue Forschungs- und Entwicklungstendenzen eingegangen.
InhaltGrundlagen des mechanischen Verhaltens: Viskosität, Rheologische Modelle, viskoelastisches Stoffverhalten, Zeit-Temperatur Superpositionsprinzip; Ermüdung; Viskoplastizität
Bituminöse Bindemittel: Teerproblematik,Bitumen, Naturasphalt, Polymerbitumen, technologische Prüfverfahren, mechanisch-physikalische Eigenschaften, Bindemittleklassierung, Bitumenemulsionen, Schaumbitumen
Strassenbeläge aus Asphalt: Struktureller Aufbau und Konzepte, Herstellung, Mischgutprüfung und Charakterisierung, Mischgutgruppen, Recycling
Abdichtungen mit Bitumendichtungsbahnen: Haftvermittler, Aufbau der Polymerbitumen-Dichtungsbahnen, Herstellung, charakteristische Prüfungen, systemrelevante Eigenschaften, Einbau und Ausführung
SkriptSkript, verteil während Vorlesung
Voraussetzungen / BesonderesDie Vorlesung beinhaltet zwei fakultative schriftliche Übungen und eine Literaturübung mit Kurzvortrag, letztere ist obligatorisch durchzuführen.
101-0689-00LShrinkage and Cracking of Concrete: Mechanisms and Impact on DurabilityW3 KP2VP. Lura, M. Wyrzykowski
KurzbeschreibungConcrete is generally viewed as a durable construction material. However, the long-term performance of a concrete structure can be greatly compromised by early-age cracking. This course will explain how shrinkage of concrete leads to cracking and how control of shrinkage allows increasing the expected durability of a concrete structure.
LernzielThis course will begin with a brief introduction about hydration and microstructure development in cement paste and concrete. The students will learn the main causes of cracking at early ages, namely plastic, drying, thermal and autogenous shrinkage, with special emphasis on the driving mechanisms. The importance of concrete curing, especially in the first few days after casting, will be stressed and explained. Building on the knowledge of the driving forces of shrinkage, the way of action of shrinkage-reducing admixtures will be clarified and different applications illustrated. As an extension of external curing, the students will become familiar with internal water curing by means of saturated lightweight aggregates and superabsorbent polymers.
Most concrete members are restrained by adjacent structures. When shrinkage is restrained, cracks may develop. The students will learn how to apply different criteria for assessing concrete cracking and how to retrieve the mechanical properties of the concrete, especially stiffness and creep, relevant for the calculations.
In addition to macroscopic cracks, microcracking may occur in the cement paste due to inner restraint offered by the aggregates. Both macroscopic cracks and diffuse microcracking within a concrete may facilitate the ingress of harmful substances (e.g. chloride and sulfate ions) into the concrete; these may react with the concrete or with the reinforcement and create further deterioration. The students will acquire an understanding of the mechanisms of transport through cracked concrete, with special focus on experimental evidence and on techniques able to visualize the transport process and follow it in time.
As a final outcome of the course, the students will be able to estimate the impact of cracking on the expected durability of concrete structures and to implement different types of measures to reduce the extent of cracking.
InhaltConcrete is generally viewed as a long-lasting construction material. However, the durability of a concrete structure can be jeopardized by shrinkage-induced cracking. In addition to being unsightly, cracks have the potential to act as weak planes for further distress or as conduits for accelerated ingress of aggressive agents that may reduce durability.
Advances in concrete technology over the past decades have led to the practical use of concrete with a low water to binder ratio and with different types of mineral and organic admixtures. Another recent development is self-compacting concrete, which avoids concrete vibration and reduces labor during placing. Unfortunately, these concretes are especially prone to cracking at an early age, unless special precautions are taken. Proper curing becomes in this case the key to achieve better performance in various environmental and load conditions.
Specific topics covered by the course:
- Hydration and microstructure development
- Plastic shrinkage
- Development of mechanical properties
- Thermal deformation
- Autogenous deformation
- Drying shrinkage
- Creep and relaxation
- Curing
- Shrinkage-reducing admixtures
- Internal curing: saturated lightweight aggregates and superabsorbent polymers
- Fracture and microcracking
- Transport in cracked concrete
- Impact of cracking on concrete durability
- Self-healing of cracks
SkriptFor each lecture, lecture notes will be provided. In addition, one or two research papers for each lecture will be indicated as supportive information.
LiteraturCopies of one to two research papers relevant to the topic of each lecture will be provided to the students as supportive information.
Voraussetzungen / BesonderesA basic knowledge of concrete technology is preferable.
151-0353-00LMechanics of Composite Materials Information W4 KP2V + 1UG. Kress
KurzbeschreibungBehandelt wird Modellierung der Steifigkeit und Festigkeitvon faserverstärkten Kunststoffen und daraus hergestellten Laminaten sowie einfachen Bauteilen. Für Randeffekte und periodische Strukturen werden numerisch effiziente FEM-Ansätze für verallgemeinerten ebenen Dehnungszustand und Einheitszellenmodellierung erklärt. Die mechanische Interpretation von Experimenten wird auch behandelt.
LernzielZiel ist die Vermittlung des Verständnisses des Verhaltens von Strukturen aus anisotropen und heterogenen Faserverbundwerkstoffen mit all den Besonderheiten, wie sie bei Metallen nicht vorkommen. Die Vorlesung soll Begeisterung für die vielfältigen und spannenden Probleme auf diesem Gebiet wecken und damit eine Grundlage für eine entsprechende Forschungstätigkeit schaffen. Andererseits wird mit dem vermittelten Wissen auch die Befähigung für kompetente Produktentwicklung in einem industriellen Umfeld gegeben.
Inhalt1. Introduction and elastic anisotropy
2. Laminate theory
3. Thick-walled laminates and interlaminar stresses
4. Edge effects at multidirectional laminates
5. Structural problems and simplified finite-element modelling
6. Micromechanics
7. Failure hypotheses and damage prediction
8. Damage progression analysis
9. Static-strength notch-size influence
10. Fatigue Response
11. Design and sizing, sandwich theory
12. Plain-weave non-linear mechanical model
13. Composite materials mechanical testing
SkriptSkript und alles weitere Material findet sich auf MOODLE:

https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=2610
LiteraturDie Vorlesungsunterlagen sind vollständig. Weiterführende Literatur und verwendete Quellen sind im Skript aufgeführt.
Voraussetzungen / BesonderesKeine
151-0833-00LPrinciples of Nonlinear Finite-Element-Methods Information W5 KP2V + 2UN. Manopulo, B. Berisha
KurzbeschreibungDie meisten Problemstellungen im Ingenieurwesen sind nichtlinearer Natur. Die Nichtlinearitäten werden hauptsächlich durch nichtlineares Werkstoffverhalten, Kontaktbedingungen und Strukturinstabilitäten hervorgerufen. Im Rahmen dieser Vorlesung werden die theoretischen Grundlagen der nichtlinearen Finite-Element-Methoden zur Lösung von solchen Problemstellungen vermittelt.
LernzielDas Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Grundkenntnissen der nichtlinearen Finite-Elemente-Methode (FEM). Der Fokus der Vorlesung liegt bei der Vermittlung der theoretischen Grundlagen der nichtlinearen FE-Methoden für implizite und explizite Formulierungen. Typische Anwendungen der nichtlinearen FE-Methode sind Simulationen von:

- Crash
- Kollaps von Strukturen
- Materialien aus der Biomechanik (Softmaterials)
- allgemeinen Umformprozessen

Insbesondere wird die Modellierung des nichtlinearem Werkstoffverhalten, thermomechanischen Vorgängen und Prozessen mit grossen plastischen Deformationen behandelt. Im Rahmen von begleitenden Uebungen wird die Fähigkeit erworben, selber virtuelle Modelle zur Beschreibung von komplexen nichtlinearen Systemen aufzubauen. Wichtige Modelle wie z.B. Stoffgesetze werden in Matlab programmiert.
Inhalt- Kontinuumsmechanische Grundlagen zur Beschreibung grosser plastischer Deformationen
- Elasto-plastische Werkstoffmodelle
- Aufdatiert-Lagrange- (UL), Euler- und Gemischt-Euler-Lagrange (ALE) Betrachtungsweisen
- FEM-Implementation von Stoffgesetzen
- Elementformulierungen
- Implizite und explizite FEM-Methoden
- FEM-Formulierung des gekoppelten thermo-mechanischen Problems
- Modellierung des Werkzeugkontaktes und von Reibungseinflüssen
- Gleichungslöser und Konvergenz
- Modellierung von Rissausbreitungen
- Vorstellung erweiterter FE-Verfahren
Skriptja
LiteraturBathe, K. J., Finite-Elemente-Methoden, Springer-Verlag, 2002
Voraussetzungen / BesonderesBei einer grossen Anzahl von Studenten werden bei Bedarf zwei Übungstermine angeboten.
101-0637-10LHolzstruktur und Funktion Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Maximale Teilnehmerzahl: 15
W3 KP2GI. Burgert, E. R. Zürcher
KurzbeschreibungDie Vorlesung Holzstruktur und Funktion vermittelt den Studierenden grundlegende Kenntnisse über den Aufbau von Nadel- und Laubhölzern sowie über allgemeine und holzartspezifische Zusammenhänge zwischen Wachstumsprozessen, Holzeigenschaften und den Funktionen des Holzes im Baum.
LernzielLernziel ist ein grundlegendes Verständnis der Anatomie des Holzes sowie deren Beeinflussung durch endogene und exogene Einflussfaktoren. Dazu sollen die Studierenden in die Lage versetzt werden, prominente mitteleuropäische Holzarten auf der mikroskopischen und makroskopischen Ebene zu erkennen. Vertieft wird dies mit Bestimmungsübungen für die Nadelhölzer, welche mittels eines Bestimmungsschlüssels eindeutig zu bestimmen sind. Darüber hinaus sollen Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Baumwachstum, Holzeigenschaften und den Funktionen des Holzes im Baum vermittelt werden. Dabei steht die Funktion des Holzes im Baum im Vordergrund, es sollen allerdings auch Querbezüge zur technologischen Bedeutung, welche in den Vorlesungen Holzphysik sowie Holzeigenschaften und Holzbearbeitung behandelt wird, aufgezeigt werden.
InhaltIn einer allgemeinen Einführung in die Holzanatomie werden der generelle Aufbau von Nadel- und Laubholz behandelt. Dabei werden die Baumarten auch im Hinblick auf Diversität und grundlegende Variabilität sowie deren Einflussfaktoren betrachtet. Danach liegt der Schwerpunkt auf der Holzanatomie prominenter mitteleuropäischer Nadel- und Laubholzarten. Hierbei werden die Studierenden sowohl auf der mikroskopischen als auch auf der makroskopischen Ebene in der Holzartenerkennung geschult. Für die Nadelhölzer werden darüber hinaus vertiefende Bestimmungsübungen durchgeführt. In den weiteren Vorlesungen werden darauf aufbauend Zusammenhänge zwischen Holzstruktur, Eigenschaften und Funktion im Baum unter Berücksichtigung der Wachstumsdynamik dargestellt. Dabei werden insbesondere die Themenbereiche mechanische Stabilität und Wassertransport, Ästigkeit, Reaktionsholzbildung (Druckholz, Zugholz), Drehwuchs, Wachstumsspannungen und Verkernung sowie das adaptive Wachstum ausführlich behandelt.
101-0637-20LHolzbearbeitung und -verarbeitungW3 KP2GI. Burgert, O. F. Kläusler
KurzbeschreibungDie Vorlesung Holzbearbeitung und -verarbeitung vermittelt den Studierenden grundlegende Kenntnisse über technologische Eigenschaften des Holzes und der Holzwerkstoffe sowie deren Bearbeitung und Verarbeitung zur Herstellung einer breiten Palette von industriellen Holzprodukten.
LernzielLernziel ist ein grundlegendes Verständnis der dominierenden Holzbe- und -verarbeitungsprozesse, welche zur Herstellung von industriellen Holzprodukten zur Anwendung kommen. Hierzu wird einleitend die wirtschaftliche Bedeutung der Ressource Holz vorgestellt und erforderliche Kenntnisse über die technologischen Eigenschaften des Holzes vermittelt. Die Studierenden sollen mit Abschluss der Vorlesung in der Lage sein, schlüssige Zusammenhänge zwischen Holzarten und deren Eigenschaften sowie geeigneten Bearbeitungsprozessen und den daraus resultierenden Holzprodukten herzustellen.
InhaltDie allgemeine Einführung stellt die wirtschaftliche Bedeutung des Rohstoffs Holz im globalen, europäischen und schweizerischen Kontext vor und beleuchtet Aspekte der Nachhaltigkeit in der Holzproduktion und der Zertifizierung. Im Folgenden werden erforderliche Kenntnisse zu den allgemeinen und holzartspezifischen Zusammenhängen zwischen Struktur und Eigenschaften vermittelt. Danach werden verschiedene volkswirtschaftlich relevante Holzbe- und -verarbeitungsprozesse vorgestellt und detailliert hinsichtlich Holzartenwahl, Prozessparametern sowie Produkteigenschaften betrachtet. Der Hauptaugenmerk wird dabei im Bereich von Vollholzprodukten auf die Schnittholzherstellung und die Trocknung gelegt. Mit Blick auf die Furnierherstellung werden Kenntnisse über das Dämpfen, den Furnierschnitt und die Herstellung von Lagenholzwerkstoffen vermittelt. Desweitern wird die Technologie zur Herstellung von Span- und Faserwerkstoffen sowie die gängige Produktpalette vorgestellt und bearbeitet. Dieser Themenblock wird durch grundlegende Einblicke in die Papierherstellung abgerundet. Im Anschluss werden die Themenbereiche Verklebung und Holzschutz betrachtet und dabei Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von Holz und Holzwerkstoffen erörtert. Zum Abschluss der Vorlesung wird durch eine Exkursion zu einem Schweizer Holzbearbeitungs-unternehmen der Praxisbezug vertieft.
151-0513-00LMechanics of Soft Materials and TissuesW4 KP3GA. E. Ehret
KurzbeschreibungAn introduction to concepts for the constitutive modelling of highly deformable materials with non-linear properties is given in application to rubber-like materials and soft biological tissues. Related experimental methods for materials characterization and computational methods for simulation are addressed.
LernzielThe objective of the course is to provide an overview of the wide range of non-linear mechanical behaviors displayed by soft materials and tissues together with a basic understanding of their physical origin, to familiarize students with appropriate mathematical concepts for their modelling, and to illustrate the application of these concepts in different fields in mechanics.
InhaltSoft solids: rubber-like materials, gels, soft biological tissues
Non-linear continuum mechanics: kinematics, stress, balance laws
Mechanical characterization: experiments and their interpretation
Constitutive modeling: basic principles
Large strain elasticity: hyperelastic materials
Rubber-elasticity: statistical vs. phenomenological models
Biomechanics of soft tissues: composites, anisotropy, heterogeneity
Dissipative behavior: examples and the concept of internal variables.
SkriptAccompanying learning materials will be provided or made available for download during the course.
LiteraturRecommended text:
G.A. Holzapfel, Nonlinear Solid Mechanics - A continuum approach for engineering, 2000
L.R.G. Treloar, The physics of rubber elasticity, 3rd ed., 2005
P. Haupt, Continuum Mechanics and Theory of Materials, 2nd ed., 2002
Voraussetzungen / BesonderesA good knowledge base in continuum mechanics, ideally a completed course in non-linear continuum mechanics, is recommended.
Projektarbeiten
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
101-0198-01LProjektarbeit in Konstruktion Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W9 KP18ABetreuer/innen
KurzbeschreibungBearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus der Konstruktion
LernzielSelbständiges, strukturiertes und wissenschaftliches Arbeiten fördern; typische ingenieurwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden lernen; Fachwissen auf dem Gebiet der bearbeiteten Aufgabenstellung vertiefen.
InhaltDie Projektarbeit steht unter der Leitung eines Professors/einer Professorin. Den Studierenden werden verschiedene Themen und Inhalte zur individuellen Auswahl angeboten.
101-0298-01LProjektarbeit in Wasserbau und Wasserwirtschaft Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W9 KP18ADozent/innen
KurzbeschreibungBearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus dem Wasserbau und der Wasserwirtschaft
LernzielSelbständiges, strukturiertes und wissenschaftliches Arbeiten fördern; typische ingenieurwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden lernen; Fachwissen auf dem Gebiet der bearbeiteten Aufgabenstellung vertiefen.
InhaltDie Projektarbeit steht unter der Leitung eines Professors/einer Professorin. Den Studierenden werden verschiedene Themen und Inhalte zur individuellen Auswahl angeboten.
101-0398-01LProjektarbeit in Geotechnik Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W9 KP18ADozent/innen
KurzbeschreibungBearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus der Geotechnik.
LernzielSelbständiges, strukturiertes und wissenschaftliches Arbeiten fördern; typische ingenieurwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden lernen; Fachwissen auf dem Gebiet der bearbeiteten Aufgabenstellung vertiefen.
InhaltDie Projektarbeit steht unter der Leitung eines Professors/einer Professorin. Den Studierenden werden verschiedene Themen und Inhalte zur individuellen Auswahl angeboten.
101-0498-01LProjektarbeit in Verkehrssysteme Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W9 KP18ADozent/innen
KurzbeschreibungBearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus dem Bereich Transportsysteme
LernzielSelbständiges, strukturiertes und wissenschaftliches Arbeiten fördern; typische ingenieurwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden lernen; Fachwissen auf dem Gebiet der bearbeiteten Aufgabenstellung vertiefen.
InhaltDie Projektarbeit steht unter der Leitung eines Professors/einer Professorin. Den Studierenden werden verschiedene Themen und Inhalte zur individuellen Auswahl angeboten.
101-0598-01LProjektarbeit in Bau- und Erhaltungsmanagement Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W9 KP18ADozent/innen
KurzbeschreibungBearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus dem Bereich Bauplanung und Baubetrieb
LernzielSelbständiges, strukturiertes und wissenschaftliches Arbeiten fördern; typische ingenieurwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden lernen; Fachwissen auf dem Gebiet der bearbeiteten Aufgabenstellung vertiefen.
InhaltDie Projektarbeit steht unter der Leitung eines Professors/einer Professorin. Den Studierenden werden verschiedene Themen und Inhalte zur individuellen Auswahl angeboten.
101-0698-01LProjektarbeit in Werkstoffe und Mechanik Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W9 KP18ADozent/innen
KurzbeschreibungBearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung aus den Bereichen Werkstoffe und Mechanik
LernzielSelbständiges, strukturiertes und wissenschaftliches Arbeiten fördern; typische ingenieurwissenschaftliche Arbeitsmethoden anwenden lernen; Fachwissen auf dem Gebiet der bearbeiteten Aufgabenstellung vertiefen.
InhaltDie Projektarbeit steht unter der Leitung eines Professors/einer Professorin. Den Studierenden werden verschiedene Themen und Inhalte zur individuellen Auswahl angeboten.