Adaptive Grenzlastanalyse von Stahlbetontragwerken mit stochastischem Strukturverhalten unter zeitlich zufälligen Lasten

Werden bei der Tragwerksauslegung Schnittgrößenumlagerungen infolge Plastizierungen zugelassen, dann ist die Lastintensität durch die Einhaltung von entsprechenden Grenzzustandskriterien, passend zum physikalisch nichtlinearen Tragverhalten, zu begrenzen. Für Tragwerke, die von mehreren unabhängig voneinander, wiederholt und in beliebiger Reihenfolge auftretenden Lasten beansprucht werden, stellt die adaptive Grenzlast (Einspiellast), ausgedrückt durch den adaptiven Grenzlastfaktor, ein geeignetes Grenzzustandskriterium dar. Bedingt durch zufällige Systemeigenschaften und zeitlich zufälliges Lastverhalten stellt der adaptive Grenzlastfaktor eine Zufallsgröße dar. Für die Bestimmung des stochastischen adaptiven Grenzlastfaktors und der Versagenswahrscheinlichkeit gegenüber dem Grenzzustand der Adaption für einen Zeitraum [0,T] werden die mathematische Optimierung (mechanische Problemlösung) und die Monte-Carlo-Simulation (stochastische Problemlösung) herangezogen, wobei eine Überführung von zeitvarianten Lastmodellen in äquivalente zeitinvariante Lastmodelle erforderlich wird. Am Beispiel eines eingespannten Stahlbetonrahmens wird untersucht, wie sich eine unterschiedliche stochastische Modellbildung des Tragwerks und eine unterschiedliche Vorgehensweise bei der Überlagerung von Extremwerten der Belastung auf die Beurteilung der Versagenswahrscheinlichkeit des Tragwerks für verschiedene Lebensdauern auswirken. Im Ergebnis dieser Untersuchungen zeigt sich, dass sich die Versagenswahrscheinlichkeit signifikant erhöht, wenn stochastische Tragwerkseigenschaften in Ansatz gebracht werden. Die größte Bedeutung besitzt dabei die Zufälligkeit der Zugfestigkeit der Bewehrung. Alle anderen Zufallsgrößen beeinflussen die Versagenswahrscheinlichkeit nur in ihrer Gesamtheit, einzeln betrachtet sind sie nahezu bedeutungslos. Es stellt sich weiterhin heraus, dass eine vereinfachte Überlagerung der Last-Extremwerte zu einer deutlichen Überschätzung der Versagenswahrscheinlichkeit führt und somit als konservatives Modell zu bewerten ist

Sicherheitsbeurteilung der Grenzlastzustände von Stahlbetontragwerken

Die Berücksichtigung stochastischer System- und Lastparameter bei der nach EC zulässigen Analyse des Tragwerksverhaltens unter Berücksichtigung globalen nichtlinearen Systemverhaltens sind notwendig, da dies ein anderes Sicherheitskonzept erfordert. Wird der plastische Grenzlastfaktor (PGLF), der die Ausnutzung der Systemkapazitäten bis zum Kollaps ermöglicht, zur Grenzzustandsbeurteilung herangezogen, wird dies besonders deutlich. Für das Modell eines ebenen Stahlbetontragwerks wird starr-ideal-plastisches Materialverhalten vorausgesetzt. Die Bestimmung des PGLFs für ein gegebenes Lastbild kann ausgehend von einem Extremalprinzip über die Lösung einer Optimierungsaufgabe erfolgen. Diese direkte Bestimmung des Kollapses bereitet aber bei der stochastischen Analyse Schwierigkeiten, da die zugehörigen Grenzzustandsgleichungen (GZG) nicht gutartig sind. Es wird die stochastische Methode des Multi-Modal Importance Sampling (MMIS) vorgeschlagen, die unter Berücksichtigung der Eigenschaften dieses mechanischen Modells die Versagenswahrscheinlichkeit bestimmt, d.h. das Verfahren nimmt auf die nur stückweise Stetigkeit GZG des speziellen Problems Rücksicht. Es setzt die zugehörige Grenzzustandsfunktion voraus. Die wesentlichen Bemessungspunkte werden durch Anwendung des Betaverfahrens gesucht und dann mit einem Importance-Sampling-Algorithmus mit multimodaler Sampling Dichte die Versagenswahrscheinlichkeit bestimmt . Das Verfahren sucht und berücksichtigt die wesentlichen Versagensbereiche des Problems mit vertretbarem Aufwand. Verbesserungen könnten sowohl bei den enthaltenen Such- und Iterationsalgorithmen als auch bei der Wahl der einzelnen Sampling-Dichten erzielt werden, was Gegenstand weiterer Untersuchungen ist

The NADPH oxidase NOX2 plays a role in periodontal pathologies

Oxidative stress plays an important role in periodontal health and disease. The phagocyte nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase NOX2 is most likely one of the key sources of reactive oxygen species (ROS) in periodontal tissues. This review will discuss three clinical aspects of NOX2 function. We will first focus on oral pathology in NOX2 deficiency such as chronic granulomatous disease (CGD). CGD patients are thought to suffer from infections and sterile hyperinflammation in the oral cavity. Indeed, the periodontium appears to be the most common site of infection in CGD patients; however, as periodontitis is also common in the general population, it is not clear to which extent these infections can be attributed to the disease. Secondly, the role of oxidative stress in periodontal disease of diabetic patients will be reviewed. Diabetes is indeed a major risk factor to develop periodontal disease, and increased activity of leukocytes is commonly observed. Enhanced NOX2 activity is likely to be involved in the pathomechanism, but data remains somewhat preliminary. The strongest case for involvement of NOX2 in periodontal diseases is aggressive periodontitis. Increased ROS generation by leukocytes from patients with aggressive periodontitis has clearly been documented. This increased ROS generation is to be caused by two factors: (1) genetically enhanced ROS generation and (2) oral pathogens that enhance NOX function. NOX enzymes in the oral cavity have so far received little attention but are likely to be important players in this setting. New therapies could be derived from these new concept

Adaptive Grenzlastanalyse von Stahlbetontragwerken mit stochastischem Strukturverhalten unter zeitlich zufälligen Lasten

Werden bei der Tragwerksauslegung Schnittgrößenumlagerungen infolge Plastizierungen zugelassen, dann ist die Lastintensität durch die Einhaltung von entsprechenden Grenzzustandskriterien, passend zum physikalisch nichtlinearen Tragverhalten, zu begrenzen. Für Tragwerke, die von mehreren unabhängig voneinander, wiederholt und in beliebiger Reihenfolge auftretenden Lasten beansprucht werden, stellt die adaptive Grenzlast (Einspiellast), ausgedrückt durch den adaptiven Grenzlastfaktor, ein geeignetes Grenzzustandskriterium dar. Bedingt durch zufällige Systemeigenschaften und zeitlich zufälliges Lastverhalten stellt der adaptive Grenzlastfaktor eine Zufallsgröße dar. Für die Bestimmung des stochastischen adaptiven Grenzlastfaktors und der Versagenswahrscheinlichkeit gegenüber dem Grenzzustand der Adaption für einen Zeitraum [0,T] werden die mathematische Optimierung (mechanische Problemlösung) und die Monte-Carlo-Simulation (stochastische Problemlösung) herangezogen, wobei eine Überführung von zeitvarianten Lastmodellen in äquivalente zeitinvariante Lastmodelle erforderlich wird. Am Beispiel eines eingespannten Stahlbetonrahmens wird untersucht, wie sich eine unterschiedliche stochastische Modellbildung des Tragwerks und eine unterschiedliche Vorgehensweise bei der Überlagerung von Extremwerten der Belastung auf die Beurteilung der Versagenswahrscheinlichkeit des Tragwerks für verschiedene Lebensdauern auswirken. Im Ergebnis dieser Untersuchungen zeigt sich, dass sich die Versagenswahrscheinlichkeit signifikant erhöht, wenn stochastische Tragwerkseigenschaften in Ansatz gebracht werden. Die größte Bedeutung besitzt dabei die Zufälligkeit der Zugfestigkeit der Bewehrung. Alle anderen Zufallsgrößen beeinflussen die Versagenswahrscheinlichkeit nur in ihrer Gesamtheit, einzeln betrachtet sind sie nahezu bedeutungslos. Es stellt sich weiterhin heraus, dass eine vereinfachte Überlagerung der Last-Extremwerte zu einer deutlichen Überschätzung der Versagenswahrscheinlichkeit führt und somit als konservatives Modell zu bewerten ist

STOCHASTISCHE ANALYSE VON STAHLBETONBALKEN IM GRENZZUSTAND DER ADAPTION UNTER BERüCKSICHTIGUNG DER STEIFIGKEITSDEGRADATION

Am Beispiel eines 3-feldrigen Durchlaufträgers wird die Versagenswahrscheinlichkeit von wechselnd belasteten Stahlbetonbalken bezüglich des Grenzzustandes der Adaption (Einspielen, shakedown) untersucht. Die Adaptionsanalyse erfolgt unter Berücksichtigung der beanspruchungschabhängigen Degradation der Biegesteifigkeit infolge Rissbildung. Die damit verbundene mechanische Problemstellung kann auf die Adaptionsanalyse linear elastisch - ideal plastischer Balkentragwerke mit unbekannter aber begrenzter Biegesteifigkeit zurückgeführt werden. Die Versagenswahrscheinlichkeit wird unter Berücksichtigung stochastischer Tragwerks- und Belastungsgrößen berechnet. Tragwerkseigenschaften und ständige Lasten gelten als zeitunabhängige Zufallsgrößen. Zeitlich veränderliche Lasten werden als nutzungsdauerbezogene Extremwerte POISSONscher Rechteck-Pulsprozesse unter Berücksichtigung zeitlicher Überlagerungseffekte modelliert, so dass die Versagenswahrscheinlichkeit ebenfalls eine nutzungsdauerbezogene Größe ist. Die mechanischen Problemstellungen werden numerisch mit der mathematischen Optimierung gelöst. Die Versagenswahrscheinlichkeit wird auf statistischem Weg mit der Monte-Carlo-Methode geschätzt

Two-spinon dynamic structure factor of the one-dimensional s=1/2 Heisenberg antiferromagnet

The exact expression derived by Bougourzi, Couture, and Kacir for the two-spinon contribution to the dynamic spin structure factor S(q, ω) of the one-dimensional s=1/2 Heisenberg antiferromagnet at T=0 is evaluated for direct comparison with finite-chain transition rates (N\u3c28) and an approximate analytical result previously inferred from finite-N data, sum rules, and Bethe ansatz calculations. The two-spinon excitations account for 72.89% of the total intensity in S(q, ω). The singularity structure of the exact result is determined analytically and its spectral-weight distribution evaluated numerically over the entire range of the two-spinon continuum. The leading singularities of the frequency-dependent spin autocorrelation function, static spin structure factor, and q dependent susceptibility are determined via sum rules. The impact of the non-twospinon excitations on the integrated intensity, the susceptibility, the frequency moments, and the Euclidian time representation of S(q, ω) is studied on the basis of finite-size data

Eingruppierungsunterschiede von Frauen und Männern beim Staat als Arbeitgeber

"In diesem Beitrag wird untersucht, welche Eingruppierungsunterschiede zwischen Männern und Frauen beim Staat als Arbeitgeber im Jahre 1980 bestanden haben. Das empirische Material liefert die Beschäftigtenstichprobe aus dem "Paderborner Datensatz". Verwendet werden zwei Regressionsmodelle mit den Humankapital-Variablen Geschlecht, Schulbildung, Alter und Betriebszugehörigkeitsdauer, die Methode der Komponentenzerlegung sowie ein Index für geschlechtsspezifische Segregation. Die Analyse zeigt, daß Frauen insgesamt gesehen im Durchschnitt niedriger als Männer eingruppiert sind, wobei die Differenz nur zu rund 33% auf Unterschiede in der Humankapitalausstattung zurückgeführt werden kann. Bei einer Aufgliederung in die Statusgruppen Beamte, Angestellte und Arbeiter wird der Befund der Benachteiligung von Frauen für jede dieser drei Gruppen - wenn auch in unterschiedlichem Ausmaße - bestätigt. Dieses Bild ändert sich jedoch stark, wenn innerhalb der Statusgruppen weiter nach Laufbahngruppen bzw. Diensten unterschieden wird: In einer Mehrheit dieser Gruppen sind keine Eingruppierungsbenachteiligungen von Frauen festzustellen, so daß die o.a. Befunde nur auf Benachteiligungen in folgenden Gruppen zurückzuführen sind: Beamtinnen im höheren Dienst, weibliche Angestellte im mittleren Dienst sowie un- und angelernte Arbeiterinnen. Die Unterschiede sind in der Gruppe der un- und angelernten Arbeiterinnen und Arbeiter am stärksten ausgeprägt, bei den Beamtinnen und Beamten des einfachen Dienstes am geringsten. Die Ergebnisse dürfen wegen der Begrenztheit der Datenbasis, der ausschließlichen Berücksichtigung von Humankapitalvariablen sowie der im Prinzip bekannten Besonderheiten der Einstellungspraxis staatlicher Arbeitgeber (Bedeutung der Schulbildung als Zugangsvoraussetzung) nicht überinterpretiert werden. (Autorenreferat)staatlicher Sektor, Frauen, Männer, Eingruppierung, Einkommensunterschied

Bewertung der Grenzlast von elastisch-plastischen Tragwerken mit Hilfe stochastischer Methoden

Für die Analyse von Tragwerken sowohl des Stahlbaus als auch des Massivbaus eröffnet die nationale und internationale Normengebung in zunehmendem Maße die Anwendung physikalisch nichtlinearer Berechnungsmodelle. Es ist zu erwarten, daß neben dem traditionellen elastischen Berechnungsmodell das linearelastisch-idealplastische Materialmodell in die Tragwerksanalyse Eingang finden wird. Während bei den traditionellen Berechnungsverfahren auf der Grundlage der Elastizitätstheorie hinreichende Erfahrungen durch die Planungspraxis bestehen und umfangreiche Untersuchungen zur dabei erreichten Sicherheit vorliegen, stellen die nichtlinearen Berechnungsmethoden sowohl in mechanischer als auch in sicherheitstheoretischer Hinsicht ein neues Erfahrungsfeld dar. Im vorliegenden Beitrag werden aus der Vielzahl der anstehenden Probleme folgende Teilprobleme behandelt: Bestimmung der Versagenswahrscheinlichkeit elasto-plastischer Tragsysteme nach dem Kriterium der plastischen Grenzlast Ermittlung stochastischer Eigenschaften des plastischen Grenzlastparameters elasto-plastischer Tragsysteme. Die Lösung des mechanischen Problems geschieht über eine lineare Optimierungsaufgabe, die nach dem statischen Theorem der plastischen Grenzlast formuliert ist. Als stochastische Methode wird die Simulation angewandt, die zum einen auf einer zufälligen Erzeugung der Realisierungen (stochastische Simulation) und zum anderen auf einer planmäßigen Erzeugung der Realisierungen (konstruktive Simulation) beruhen kann. Für jedes der Teilprobleme wird ein Beispiel vorgestellt

CRPropa 3.0 - a Public Framework for Propagating UHE Cosmic Rays through Galactic and Extragalactic Space

The interpretation of experimental data of ultra-high energy cosmic rays (UHECRs) above 10^17 eV is still under controversial debate. The development and improvement of numerical tools to propagate UHECRs in galactic and extragalactic space is a crucial ingredient to interpret data and to draw conclusions on astrophysical parameters. In this contribution the next major release of the publicly available code CRPropa (3.0) is presented. It reflects a complete redesign of the code structure to facilitate high performance computing and comprises new physical features such as an interface for galactic propagation using lensing techniques and inclusion of cosmological effects in a three-dimensional environment. The performance is benchmarked and first applications are presented.Comment: 4 pages, 3 figures. Proceedings of the 33rd International Cosmic Ray Conference (ICRC), Rio de Janeiro, Brazil, 2-9 July 201