Materials in Civil Engineering I

Abstract

Vermittlung von grundlegenden theoretischen und praktischen Kenntnissen über klassische Baustoffe (Zement, Beton, Metalle, Glas, Holz, Kunststoffe und Bitumen) und ihre Eigenschaften und werkstoffgerechten Einsatz. Werkstoffübergreifende Betrachtungen von Materialverhalten, -auswahl und Optimierung im Entwurfsprozess (inkl. Nachhaltigkeit und Eignung für digitale Fabrikationsprozesse).

Objective

Studierende werden mit dem Spektrum der im Bauwesen eingesetzten Werkstoffen und ihrem charakteristischen Verhalten vertraut gemacht. Neben entwurfseinschränkenden mechanischen Eigenschaften werden bestimmende Faktoren für die Dauerhaftigkeit ausführlich behandelt und Möglichkeiten und Entwicklungen der digitalen Fabrikation beleuchtet. Im Detail werden grundlegende werkstoffspezifische Themen wie Struktur und Eigenschaften mineralischer Bindemittel, Zement, Beton, Bitumen und Asphalt, Holz, Metalle, Glas und Kunststoffe thematisiert. Einen werkstoffübergreifenden Rahmen vermitteln Vorlesungen über Materialauswahl im Entwurfsprozess, Materialprüfung und Parameteridentifikation mit realen Daten, die Bewertung der Nachhaltigkeit, Methoden der digitalen Fabrikation sowie der numerischen Voraussage und Optimierung des Materialverhaltens. Die Studierenden erlernen in den Vorlesungen und in auf diese abgestimmten Laborübungen theoretische und praktische Kompetenzen für den werkstoffgerechten Einsatz und bewussten Umgang mit Baustoffen als wertvolle Ressourcen.

Content

Der Jahreskurs gliedert sich in 8 Module, die auf 2 Semester verteilt sind. Module umfassen Vorlesungen und dazugehörige Labore: HS: Modul 1: Physikalisches Verhalten von Materialien und ihre Charakterisierung: V (7): Grundlegendes mechanisches, thermisches Verhalten von Baustoffen sowie Grenzschichten und Mikrostrukturen poröser Materialen. Einführungsvorlesungen zum Arbeiten mit realen Daten, zur Nachhaltigkeit und zur Strukturberechnung mit Finite Elemente Methoden. L (3-4): Labore zu Bauphysik, zu Finite Elemente Methoden , bewertete Hausübung zu LCA und zur Analyse wissenschaftlicher Daten. Modul 2: Zementöse Baustoffe: V (6): Zementherstellung und Hydration, mechanisches und rheologisches Verhalten von Beton, Mauerwerk und Steinen. Dauerhaftigkeit von Beton, insbesondere bei Sulfatangriff, ASR, Frieren, Schrumpfen und Karbonatisierung. L (5): Labore zu Betontechnologie, Mineralische Bindemittel, Stein als Baumaterial, Mauerwerk und Mikrostruktur unterschiedlicher Baustoffe. Modul 3: Amorphe Werkstoffe: V (5): Grundlagen und Verarbeitung von Kunststoffen in Bauanwendungen. Grundlagen, Eigenschaften, Herstellung und Einsatz architektonischer Gläsern. Bituminöse Werkstoffe. Modul 4: Digitale Fabrikation: V (2): Methoden der digitalen Fabrikation und additiven Fertigung. E (1): Exkursion Emersive Design Lab / HIB FS: Modul 5: Metalle und Korrosion: V (6): Physikalische Eigenschaften von Metallen, NE- und Eisenlegierungen und ihre Verarbeitung und Anwendung im Bauwesen. Grundlagen der Korrosion, lokalen Korrosion, atmosphärische und im Beton. L (3): Labore zu metallischen Werkstoffen, Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauten, detektieren und orten der Korrosion und digitaler Fabrikation. Modul 6: Holz und Holzwerkstoffe: V (4): Struktur, Chemismus und mechanische Eigenschaften von Holz. Holzschutz und Holzwerkstoffe am Bau. L (2): Labore zu Holzeigenschaften auf Makro- und Mikroskopischer Ebene. Modul 7: Baustoffe im Computer: V (3): Grundlagen der Materialsimulation, Mikromechanik und Fallstudien zu Materialsimulationen für Baustoffe Modul 8: Repetitorien: U/V (4): Besprechung der Repetitionsübungen der 4 Prüfungskernthemen: Physikalisches Verhalten, Zement und Beton, Metalle und Korrosion, Holz- und Holzwerkstoffe.

Resources