NBS Special Publication


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Perspectives in Civil Engineering


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This report contains 27 papers that serve as a testament to the state-of-the-art of civil engineering at the outset of the 21st century, as well as to commemorate the ASCE's Sesquicentennial. Written by the leading practitioners, educators, and researchers of civil engineering, each of these peer-reviewed papers explores a particular aspect of civil engineering knowledge and practice. Each paper explores the development of a particular civil engineering specialty, including milestones and future barriers, constraints, and opportunities. The papers celebrate the history, heritage, and accomplishments of the profession in all facets of practice, including construction facilities, special structures, engineering mechanics, surveying and mapping, irrigation and water quality, forensics, computing, materials, geotechnical engineering, hydraulic engineering, and transportation engineering. While each paper is unique, collectively they provide a snapshot of the profession while offering thoughtful predictions of likely developments in the years to come. Together the papers illuminate the mounting complexity facing civil engineering stemming from rapid growth in scientific knowledge, technological development, and human populations, especially in the last 50 years. An overarching theme is the need for systems-level approaches and consideration from undergraduate education through advanced engineering materials, processes, technologies, and design methods and tools. These papers speak to the need for civil engineers of all specialties to recognize and embrace the growing interconnectedness of the global infrastructure, economy, society, and the need to work for more sustainable, life-cycle-oriented solutions. While embracing the past and the present, the papers collected here clearly have an eye on the future needs of ASCE and the civil engineering profession.




The History of the Theory of Structures


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Zehn Jahre nach der 1. Auflage in englischer Sprache legt der Autor sein Buch The History of the Theory of Structures in wesentlich erweiterter Form vor, nunmehr mit dem Untertitel Searching for Equilibrium. Mit dem vorliegenden Buch lädt der Verfasser seine Leser zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken auf Zeitreisen ein. Die Zeitreisen setzen mit der Entstehung der Statik und Festigkeitslehre eines Leonardo und Galilei ein und erreichen ihren ersten Höhepunkt mit den baustatischen Theorien über den Balken, Erddruck und das Gewölbe von Coulomb am Ende des 18. Jahrhunderts. Im folgenden Jahrhundert formiert sich die Baustatik mit Navier, Culmann, Maxwell, Rankine, Mohr, Castigliano und Müller-Breslau zu einer technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplin, die im 20. Jahrhundert in Gestalt der modernen Strukturmechanik bei der Herausbildung der konstruktiven Sprache des Stahl-, Stahlbeton-, Flugzeug-, Automobil- und des Schiffbaus eine tragende Rolle spielt. Dabei setzt der Autor den inhaltlichen Schwerpunkt auf die Formierung und Entwicklung moderner numerischer Ingenieurmethoden wie der Finite-Elemente-Methode und beschreibt ihre disziplinäre Integration in der Computational Mechanics. Kurze, durch historische Skizzen unterstützte Einblicke in gängige Berechnungsverfahren erleichtern den Zugang zur Geschichte der Strukturmechanik und Erddrucktheorie vom heutigen Stand der Ingenieurpraxis und stellen einen auch einen wichtigen Beitrag zur Ingenieurpädagogik dar. Dem Autor gelingt es, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technisch-wissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kontext zu erzeugen. So werden in 260 Kurzbiografien die subjektive Dimension der Baustatik und der Strukturmechanik von der frühen Neuzeit bis heute entfaltet. Dabei werden die wesentlichen Beiträge der Protagonisten der Baustatik besprochen und in die nachfolgende Bibliografie integriert. Berücksichtigt wurden nicht nur Bauingenieure und Architekten, sondern auch Mathematiker, Physiker, Maschinenbauer sowie Flugzeug- und Schiffbauer. Neben den bekannten Persönlichkeiten der Baustatik, wie Coulomb, Culmann, Maxwell, Mohr, Müller-Breslau, Navier, Rankine, Saint-Venant, Timoshenko und Westergaard, wurden u. a. auch G. Green, A. N. Krylov, G. Li, A. J. S. Pippard, W. Prager, H. A. Schade, A. W. Skempton, C. A. Truesdell, J. A. L. Waddell und H. Wagner berücksichtigt. Den Wegbereitern der Moderne in der Baustatik J. H. Argyris, R. W. Clough, Th. v. Kármán, M. J. Turner und O. C. Zienkiewicz wurden umfangreiche Biografien gewidmet. Eine ca. 4500 Titel umfassende Bibliografie rundet das Werk ab. Neue Inhalte der 2. Auflage sind: Erddrucktheorie, Traglastverfahren, historische Lehrbuchanalyse, Stahlbrückenbau, Leichtbau, Platten- und Schalentheorie, Greensche Funktion, Computerstatik, FEM, Computergestützte Graphostatik und Historische Technikwissenschaft. Gegenüber der 1., englischen Ausgabe wurde der Seitenumfang um 50 % auf nunmehr etwas über 1200 Druckseiten gesteigert. Das vorliegende Buch ist die erste zusammenfassende historische Gesamtdarstellung der Baustatik vom 16. Jahrhundert bis heute. Über die Reihe edition Bautechnikgeschichte: Mit erstaunlicher Dynamik hat sich die Bautechnikgeschichte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer höchst lebendigen, international vernetzten und viel beachteten eigenständigen Disziplin entwickelt. Auch wenn die nationalen Forschungszugänge unterschiedliche Akzente setzen, eint sie doch das Bewusstsein, dass gerade die inhaltliche und methodische Vielfalt und das damit verbundene synthetische Potenzial die Stärke des neuen Forschungsfeldes ausmachen. Bautechnikgeschichte erschließt neue Formen des Verstehens von Bauen zwischen Ingenieurwesen und Architektur, zwischen Bau- und Kunst-, Technik- und Wissenschaftsgeschichte. Mit der edition Bautechnikgeschichte erhält die neue Disziplin erstmals einen Ort für die Publikation wichtiger Arbeiten auf angemessenem Niveau in hochwertiger Gestaltung. Die Bücher erscheinen in deutscher oder englischer Sprache. Beide Hauptrichtungen der Bautechnikgeschichte, der eher konstruktionsgeschichtlich und der eher theoriegeschichtlich geleitete Zugang, finden Berücksichtigung; das Spektrum der Bände reicht von Überblickswerken über Monographien zu Einzelaspekten oder -bauten bis hin zu Biographien bedeutender Ingenieurpersönlichkeiten. Ein international besetzter Wissenschaftlicher Beirat unterstützt die Herausgeber in der Umsetzung des Konzepts.




Finite Element Methods-(For Structural Engineers)


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About the Book: The book presents the basic ideas of the finite element method so that it can be used as a textbook in the curriculum for undergraduate and graduate engineering courses. In the presentation of fundamentals and derivations care had been taken not to use an advanced mathematical approach, rather the use of matrix algebra and calculus is made. Further no effort is being made to include the intricacies of the computer programming aspect, rather the material is presented in a manner so that the readers can understand the basic principles using hand calculations. However, a list of computer codes is given. Several illustrative examples are presented in a detailed stepwise manner to explain the various steps in the application of the method. A fairly comprehensive references list at the end of each chapter is given for additional information and further study. About the Author: Wail N. Al-Rifaie is Professor of Civil Engineering at the University of Technology, Baghdad, Iraq. He obtained his Ph.D. from the University College, Cardiff, U.K. in 1975. Dr. Wail established the Civil Engineering Department at the Engineering College in Baghdad and was the Head for nearly seven years. He received the Telford Premium Prize from the Institution of Civil Engineering (London) in 1976. His main areas of research are: Box girder bridge, folded plate structures, frames and shear walls including dynamic analysis. He is the author of three books on structural analysis in Arabic. Ashok K. Govil is Professor in the Department of Applied Mechanics, Motilal Nehru Regional Engineering College, Allahabad, India and was also Head of the same department for over five years. He obtained B.E. degree in Civil Engineering (1963) from BITS, Pilani, India, and M.S. (1969) and Ph.D., (1977) from the University of Iowa, Iowa City, U.S.A. Dr. Govil`s main areas of research are: Optimal design of structures, fail-safe design of structures, and finite element method. He has written several research papers and technical reports, and developed many computer programmes for optimal design of structures including dynamic analysis and vulnerability reduction.







Digital Computers in Action


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Digital Computers in Action is an introduction to the basics of digital computers as well as their programming and various applications in fields such as mathematics, science, engineering, economics, medicine, and law. Other topics include engineering automation, process control, special purpose games-playing devices, machine translation and mechanized linguistics, and information retrieval. This book consists of 14 chapters and begins by discussing the history of computers, from the idea of performing complex arithmetical calculations to the emergence of a modern view of the structure of a general purpose computing machine. Some of the most important applications of computers are also considered. This text introduces the structure and capabilities of the modern electronic digital computer; what operations can be performed by a typical machine and how these operations make the process of automatic calculation a useful one; and the uses of digital computers in mathematics, science, engineering, economics, medicine, and law. This book also examines the applications of computers to the automation of production engineering, process control in refinery transportation and the factory, and machine translation and mechanized linguistics. The final chapter deals with the use of computers in information storage and retrieval. This reference material is intended for students who wish to know how computers can be of assistance in their own disciplines.