Falk Wittel: Catalogue data in Spring Semester 2025 |  |
| Name | Dr. Falk Wittel |
| Name variants | Falk K. Wittel |
| Address | Institut für Baustoffe (IfB) ETH Zürich, HIF E 27 Laura-Hezner-Weg 7 8093 Zürich SWITZERLAND |
| Telephone | +41 44 633 28 71 |
| fwittel@ethz.ch | |
| URL | https://ifb.ethz.ch/woodmaterialsscience/the-group/research-and-thesis-projects/comp_sys_mat/falkwittelpage.html |
| Department | Civil, Environmental and Geomatic Engineering |
| Relationship | Lecturer |
| Number | Title | ECTS | Hours | Lecturers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 101-0710-00L | Digital Engineering | 3 credits | 2V + 2U | F. Wittel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Abstract | In this hands-on computer course, based on Python Jupyter notebooks, you will be introduced and explore combined learning of programming and task-solving of civil-engineering relevant problems. By addressing topics where engineers rely on computers and numerics, you will learn about solution strategies and how to put them into practice by setting up solution “pipelines”. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Learning objective | After the completion of the Digital Engineering course, students … • are able to work with and to set-up own interactive Python notebooks for their further studies. • are able to apply Python by using the functionality of the most popular modules and • can overcome implementation and programming language issues to solve simple civil engineering problems. • are able to apply Large Language Models to productively solve programming tasks. • are able to handle and analyze large datasets and generate high-quality plots. • are able to work with image data for problem analysis. • get a first insight into important applied problems such as simple equilibrium, dynamic, or optimizations problems and • are able to explain problem specific solution strategies in simple terms and know about their limitations. • are able to combine building-blocks from the different solution- pipelines to address new questions. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Content | The course combines lectures and exercises in a hands-on approach, where students simultaneously work with and on the notebook material presented. Based on the knowledge you gained in the proceeding "Programming for Civil Engineers" course on reading, completing, checking and developing code patterns in Matlab and Python, you will develop a toolset that is problem-solving oriented, based on the most popular Python modules. You will also consolidate Python as your standard programming language for your further studies. All exercise examples are without exception taken from civil engineering practice of various thematic fields. The lecture is segmented in total into 8 main blocks (1L=45min): 1. Hands-on Python (4L+4Ex): Reminding you about Python, and introducing the modules NumPy, SciPy, and MatplotLib. 2. Large Language Models (4VL+4U): Productive coding with LLM. 3. Python-I/O and big data (2L+2Ex): Handling huge datasets with Pandas: viewing, processing, filtering and analysing data. 4. Graphical visualization (2L+2Ex): Generating high-quality plots and figures. 5. Image processing and analysis (2L+2Ex): Using images and image sequences for the analysis of engineering problems. 6. Equilibrium solutions (2L+2Ex): Static equilibrium solutions of simple systems composed of multiple parts. 7. Dynamics solutions (4L+4Ex): Getting the time evolution and dynamic behavior of simple systems composed of multiple parts. 8. Optimizing systems (4L+4Ex): Strategies to improve and develop optimized systems by using numeric solutions. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lecture notes | All teaching materials are provide via moodle. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Literature | All teaching materials are provide via moodle. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Competencies |
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| 101-6615-10L | Materials in Civil Engineering II | 4 credits | 8G | F. Wittel, U. Angst, I. Burgert | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Learning 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: s. Werkstoffe im Bauwesen I 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. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Competencies |
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