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Trautwein, Axel

Axel Trautwein

M. Sc.

Scientific Staff
Institute for Structural Mechanics

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Pfaffenwaldring 7
70550 Stuttgart
Deutschland
Room: 1.119

Vita

1994: Born in Ludwigsburg
2013: Abitur at the Friedrich-Schiller-Gymnasium, Marbach am Neckar
2013–2017: Bachelor student of Civil Engineering at the University of Stuttgart
2017–2020: Master student of Civil Engineering at the University of Stuttgart
2018–2020: Working student at Frilo Software GmbH, Stuttgart
2021: Computational engineer at WOLFFKRAN GmbH, Heilbronn
Since 2021: Scientific staff at the Institute for Structural Mechanics, University of Stuttgart

Research

Adaptive Structures

Publications

Articles in journals

Trautwein, A., Prokosch, T., Senatore, G., Blandini, L., & Bischoff, M. (2023). Analytical and numerical case studies on tailoring stiffness for the design of structures with displacement control. Frontiers in Built Environment, 9. https://doi.org/10.3389/fbuil.2023.1135117
- Abstract
- BibTeX
Abstract
This paper discusses the role that structural stiffness plays in the context of designing adaptive structures. The focus is on load-bearing structures with adaptive displacement control. A design methodology is implemented to minimize the control effort by making the structure as stiff as possible against external loads and as flexible as possible against the effect of actuation. This rationale is tested using simple analytical and numerical case studies.
BibTeX
@article{trautwein2023analytical, abstract = {This paper discusses the role that structural stiffness plays in the context of designing adaptive structures. The focus is on load-bearing structures with adaptive displacement control. A design methodology is implemented to minimize the control effort by making the structure as stiff as possible against external loads and as flexible as possible against the effect of actuation. This rationale is tested using simple analytical and numerical case studies.}, author = {Trautwein, Axel and Prokosch, Tamara and Senatore, Gennaro and Blandini, Lucio and Bischoff, Manfred}, doi = {10.3389/fbuil.2023.1135117}, journal = {Frontiers in Built Environment}, title = {Analytical and numerical case studies on tailoring stiffness for the design of structures with displacement control}, volume = 9, year = 2023 }

Articles in proceedings

Krauß, L.-M., Maierhofer, M., Prokosch, T., Trautwein, A., von Scheven, M., Menges, A., & Bischoff, M. (2024). Baustatische Methoden für Entwurf, Auslegung und Betrieb adaptiver Tragwerke. In B. Oesterle, A. Bögle, W. Weber, & L. Striefler (Eds.), Berichte der Fachtagung Baustatik – Baupraxis 15, 04. und 05. März 2024, Hamburg (pp. 101--108). https://doi.org/10.15480/882.9247
- Abstract
- BibTeX
Abstract
Mit strukturmechanischer Einsicht und der Formulierung von Aktuierungszielen lassen sich Grundsätze für den Entwurf guter adaptiver Tragwerke sowie deren Auslegung ableiten. Dabei kann zwischen einer Adaption zur Reduktion der Verformungen und einer Adaption zur Manipulation der Kräfte im Tragwerk unterschieden werden. Durch den Einsatz von Aktoren zur Kraftmanipulation ist es möglich, die maximale Querschnittsausnutzung in der Struktur bei verschiedenen Belastungen zu reduzieren. Der jeweils optimale Aktuierungszustand ist derjenige, der die maximale Ausnutzung im Tragwerk minimiert. Mithilfe baustatischer Überlegungen kann diese Optimierungsaufgabe durch ein lineares Optimierungsproblem beschrieben und das globale Minimum mit dem Simplex-Algorithmus gefunden werden.
BibTeX
@inproceedings{krauss2024baustatische, abstract = {Mit strukturmechanischer Einsicht und der Formulierung von Aktuierungszielen lassen sich Grundsätze für den Entwurf guter adaptiver Tragwerke sowie deren Auslegung ableiten. Dabei kann zwischen einer Adaption zur Reduktion der Verformungen und einer Adaption zur Manipulation der Kräfte im Tragwerk unterschieden werden. Durch den Einsatz von Aktoren zur Kraftmanipulation ist es möglich, die maximale Querschnittsausnutzung in der Struktur bei verschiedenen Belastungen zu reduzieren. Der jeweils optimale Aktuierungszustand ist derjenige, der die maximale Ausnutzung im Tragwerk minimiert. Mithilfe baustatischer Überlegungen kann diese Optimierungsaufgabe durch ein lineares Optimierungsproblem beschrieben und das globale Minimum mit dem Simplex-Algorithmus gefunden werden.}, author = {Krauß, Lisa-Marie and Maierhofer, Mathias and Prokosch, Tamara and Trautwein, Axel and von Scheven, Malte and Menges, Achim and Bischoff, Manfred}, booktitle = {Berichte der Fachtagung Baustatik – Baupraxis 15, 04. und 05. März 2024, Hamburg}, doi = {10.15480/882.9247}, editor = {Oesterle, Bastian and Bögle, Annette and Weber, Wolfgang and Striefler, Lukas}, pages = {101--108}, title = {Baustatische Methoden für Entwurf, Auslegung und Betrieb adaptiver Tragwerke}, year = 2024 }
Trautwein, A., Prokosch, T., & Bischoff, M. (2023). A case study on tailoring stiffness for the design of adaptive rib-stiffened slabs. X ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, SMART 2023, Patras, Greece. https://doi.org/10.7712/150123.9821.444802
- Abstract
- BibTeX
Abstract
Floor and ceiling slabs are commonly used in construction and therefore provide a great potential to save material. In this paper, an adaptive ribbed ceiling is presented. The focus is on the design of the active prestressing. In addition, different design strategies of adaptive structures are compared with respect to their mass saving potential and the necessary actuation effort.
BibTeX
@inproceedings{trautwein2023study, abstract = {Floor and ceiling slabs are commonly used in construction and therefore provide a great potential to save material. In this paper, an adaptive ribbed ceiling is presented. The focus is on the design of the active prestressing. In addition, different design strategies of adaptive structures are compared with respect to their mass saving potential and the necessary actuation effort.}, author = {Trautwein, Axel and Prokosch, Tamara and Bischoff, Manfred}, booktitle = { X ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, SMART 2023, Patras, Greece}, doi = {10.7712/150123.9821.444802}, title = {A case study on tailoring stiffness for the design of adaptive rib-stiffened slabs}, year = 2023 }

Bachelor and Master Thesis

Trautwein, A. (2020). Modellierung und Simulation von Experimenten zum Materialverhalten von Gehirngewebe unter Zug und Druck Beanspruchung. Masterarbeit. Betreuer: Arndt Wagner (Institut für Mechanik, Universität Stuttgart), Silvia Budday (Lehrstuhl für Technische Mechanik, Universität Erlangen-Nürnberg).
- BibTeX
BibTeX
@mastersthesis{trautwein2020modellierung, author = {Trautwein, Axel}, publisher = {Masterarbeit. Betreuer: Arndt Wagner (Institut für Mechanik, Universität Stuttgart), Silvia Budday (Lehrstuhl für Technische Mechanik, Universität Erlangen-Nürnberg)}, title = {Modellierung und Simulation von Experimenten zum Materialverhalten von Gehirngewebe unter Zug und Druck Beanspruchung}, year = 2020 }
Trautwein, A. (2017). Untersuchung eines adaptiven Pavillon-Tragwerks. Bachelorarbeit. Betreuer: Florian Geiger. Institut für Baustatik und Baudynamik, Universität Stuttgart.
- Abstract
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Abstract
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden adaptive Tragwerke untersucht. Dies geschah am Beispiel des venezolanischen Expo Pavillons von 2000. Das Augenmerk der Arbeit liegt einerseits auf einer Literaturrecherche zu dem Pavillon, sowie auf adaptiven Systeme allgemein. In der nachgehenden Untersuchung wurde mithilfe nichtlinearer Berechnungsmethoden eine Analyse des Tragverhaltens durchgeführt.
BibTeX
@mastersthesis{trautwein2017untersuchung, abstract = {Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden adaptive Tragwerke untersucht. Dies geschah am Beispiel des venezolanischen Expo Pavillons von 2000. Das Augenmerk der Arbeit liegt einerseits auf einer Literaturrecherche zu dem Pavillon, sowie auf adaptiven Systeme allgemein. In der nachgehenden Untersuchung wurde mithilfe nichtlinearer Berechnungsmethoden eine Analyse des Tragverhaltens durchgeführt. }, author = {Trautwein, Axel}, publisher = {Bachelorarbeit. Betreuer: Florian Geiger. Institut für Baustatik und Baudynamik, Universität Stuttgart}, title = {Untersuchung eines adaptiven Pavillon-Tragwerks}, year = 2017 }

Presentations

Presentations at Conferences

Axel Trautwein, Tamara Prokosch, Manfred Bischoff. A case study on tailoring stiffness for the design of adaptive rib-stiffened slabs. 10th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials 2023 (SMART 2023), Patras, Greece, July 03–05, 2023.

Axel Trautwein, Tamara Prokosch, Manfred Bischoff. Tailored Stiffness for the Design of Adaptive Structures with Displacement Control: A Case Study. 7th ECCOMAS Young Investigators Conference 2023 (YIC2023), Porto, Portugal, June 19–21, 2023.

Axel Trautwein, Tamara Prokosch, Arka Reksowardojo, Gennaro Senatore, Lucio Blandini, Manfred Bischoff. A Case Study on the Design of Adaptive Slabs Equipped with an Active Post-Tensioning System. 9th GACM Colloquium on Computational Mechanics (GACM 2022), Essen, Germany, September 21–23, 2022.

Teaching

Baudynamik (M.Sc.), winter term 2021/2022
Finite Elemente (M.Sc.), summer term 2022

Supervision of Theses

Master Theses

Joshua Stöffler. Stabwerkmodelle für Scheibentragwerke unter Zwangslastfällen (23/05). Master Thesis. Supervisor: Axel Trautwein. Institute for Structural Mechanics, University of Stuttgart. 2023.
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Wiebke Hartmann. Adaptierbarkeit von Gitterschalen (23/20). Master Thesis. Supervisor: Lisa-Marie Krauß und Axel Trautwein. Institute for Structural Mechanics, University of Stuttgart. 2023.
- Abstract
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Yazan Alshaer. Modellierung und Analyse von Wabenstrukturen (22/07). Master Thesis. Supervisor: Axel Trautwein. Institute for Structural Mechanics, University of Stuttgart. 2022.
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- Poster with results
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Bachelor Theses

Jens Lenke. Aktuierungskonzepte für Brückentragwerke (23/19). Bachelor Thesis. Supervisor: Lisa-Marie Krauß und Axel Trautwein. Institute for Structural Mechanics, University of Stuttgart. 2023.
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Axel Trautwein

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