Der Zufall – ein Helfer und kein Störenfried : warum die Wissenschaft stochastische Modelle braucht

Der Zufall hat in den Wissenschaften weithin einen zweifelhaften Ruf. Für die Philosophie hat Hegel festgestellt: »Die philosophische Betrachtung hat keine andere Absicht, als das Zufällige zu entfernen« (Die Vernunft in der Geschichte, 1822) – und ähnlich denkt man auch in anderen Wissenschaften. Die Auseinandersetzungen der Physik mit dem Zufall sind verschlungen und bis heute von Kontroversen begleitet. Was die Biologie betrifft, so herrscht noch einiger Argwohn gegenüber den modernen Evolutionstheorien, die sich entscheidend auf den Zufall stützen. Und dass derartige Theorien unvereinbar sind mit der Vorstellung von einer göttlichen Schöpfung der Welt, gilt unter manchen ihrer Gegner wie Befürworter als ausgemacht

Reliability based system assessment of concrete structures as basis for structural health monitoring

Die Erhaltung und Erneuerung alternder Bauwerke gewinnt heutzutage immer mehr an Bedeutung. Viele Bauwerke weisen deutliche Zeichen einer Alterung auf. Eine Quantifizierung des aktuellen Zuverlässigkeitsniveaus kann helfen, über die weitere Nutzung zu entscheiden und gegebenenfalls Maßnahmen zur Substanzerhaltung und -verbesserung zu veranlassen. Die zuverlässigkeitsorientierte Systembewertung von Bauwerken ist die Weiterentwicklung und Optimierung der Methoden der Zuverlässigkeitsanalyse. In der Dissertation werden die erforderlichen Ausgangsinformationen und Methoden für die zuverlässigkeitsorientierte Systembewertung von Bauwerken im Rahmen der Bauwerksüberwachung bereitgestellt und am Beispiel von zwei Spannbetonbauwerken erprobt. Die zuverlässigkeitsorientierte Systemanalyse beinhaltet die Verknüpfung der Strukturanalyse (FEM) und der Zuverlässigkeitsanalyse (erweiterte Monte Carlo Simulation). Die Interaktion von Struktur- und Zuverlässigkeitsanalyse wird programmtechnisch umgesetzt. Um die Auswirkungen von Bauwerksschäden auf das Trag- und Verformungsverhalten der Struktur und somit die Zuverlässigkeit eines Bauwerks zu untersuchen, werden Schadensszenarien auf der Basis von Schadensanalysen repräsentativer Bauwerke festgelegt. Die Bewertung von Massivbauwerken erfolgt zunächst für das intakte Bauwerk. So werden Schwachstellen des Bauwerks und maßgebenden Einflussgrößen sichtbar. Der zweite Schritt beinhaltet die Prognose der Zuverlässigkeit für postulierte Schadensszenarien. Bei einer Veränderung der Zuverlässigkeit muss geprüft werden, ob Überwachungsmaßnahmen oder Instandhaltungsmaßnahmen notwendig werden. Im Hinblick auf eine kontinuierliche Überwachung (Monitoring) werden Schwellenwerte ermittelt, bei deren Über- bzw. Unterschreitung die erforderliche Zuverlässigkeit nicht mehr gewährleistet ist. Eine neuerliche zuverlässigkeitsorientierte Bewertung wird erforderlich, sobald bei der Überwachung von Schwachstellen Veränderungen festgestellt werden.Nowadays the preservation or renewal of old structures has become more and more important. Many structures are now reaching the end of their predicted lifespan or show at least serious signs of deterioration or damage. A quantification of the actual safety level of a structure would help to decide whether a structure still can be safely used. The reliability based system assessment of monitored building structures is the further development and optimization of the methods of reliability analysis. This dissertation provides the necessary information and methods for the reliability based system assessment within the structural heath monitoring and shows the application on two of prestressed concrete structures. The reliability based system assessment combines the methods of structural analysis (finite element method) and the methods of reliability analysis (advanced method of the monte carlo simulation). The interaction of the structural analysis and the reliability analysis is realized with a developed software. Structural damages can affect the load bearing and deformation behavior and therefore the safety level of the structure. This effect is studied with possible damage scenarios based on the analysis of representative structures. The assessment of concrete structures starts with the analysis of an undamaged structure. The results show possible weak points and relevant parameters. The second type of analysis is used for prognosis based on postulated damage scenarios. With the help of the results of these analyses, further decisions concerning inspection, monitoring and rehabilitation measures can be made. In terms of monitoring it is possible to establish quantitative threshold values. A new assessment of the structure is necessary when the inspection or monitoring of the weak points and relevant parameters show a modification

A Reliability-Oriented Assessment Of Existing Reinforced And Prestressed Concrete Structures

Die Bewertung bestehender Bauwerke aus Stahlbeton und Spannbeton wird aufgrund der Altersstruktur des Bauwerksbestandes zunehmend bedeutsamer. Wesentliche Kriterien sind dabei die Aspekte der Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit, die die Anforderungen hinsichtlich einer ausreichenden Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit auf eine bauwerksspezifisch definierte Nutzungsdauer erweitert. Zur Durchführung der Bewertung wird ein zuverlässigkeitsorientiertes Konzept vorgestellt, welches die Bewertung von bestehenden Bauteilen und Bauwerken aus Stahlbeton und Spannbeton in einem mehrstufigen Aufbau auf Basis probabilistischer Grenzzustandsanalysen ermöglicht. Gegenüber dem Neubau von Bauwerken besteht bei der Bewertung von Bauwerken im Bestand die Möglichkeit, Vorinformationen (z. B. hinsichtlich der Ausführungsqualität) zu integrieren. Hierzu werden Möglichkeiten aufgezeigt, mit denen wesentliche Kenntnisse über ein bestehendes Bauwerk abgeleitet und insbesondere erforderliche Parameter für eine zuverlässigkeitsorientierte Bewertung abgeschätzt werden können. Erweiterte Methoden zur Zustandsbewertung werden entwickelt, die eine besondere Bedeutung innerhalb des verfolgten Bewertungskonzeptes einnehmen. Hierzu gehören die konsistente Lebensdauerprognose, die Möglichkeiten zur Integration der Vorinformationen in Zuverlässigkeitsanalysen, der Ansatz von Modellunsicherheiten in Abhängigkeit der Güte des Bemessungsmodells bzw. des Kenntnisgrades hinsichtlich der verwendeten Baustoffeigenschaften bzw. des baulichen Erhaltungszustandes des Tragwerkes und die Möglichkeiten zur genaueren Erfassung und zeitabhängigen Modifikation der Lasteinwirkungen. Abschließend wird die Anwendbarkeit und Leistungsfähigkeit dieses Bewertungskonzeptes an unterschiedlichen, für bestehende Bauwerke typischen Beispielen aufgezeigt.The significance of an assessment of existing reinforced and prestressed concrete structures will increase considerably due to their age distribution. In this context the aspects of loading capacity, serviceability and durability, which expands the requirements of a sufficient loading capacity and serviceability towards a structure specific service life, can be viewed as fundamental criteria. In order to perform an assessment a reliability-oriented concept is introduced, which allows for the evaluation of existing structural components and structures taking into account probabilistic limit-state analyses within a multi-level structure. Compared to the new construction of buildings the evaluation of existing structures offers the possibility to incorporate advance information, for example concerning the quality of construction. In the course of this study possibilities to deduce substantial information about an existing structure and, expecially, to estimate necessary parameters for a reliability-oriented assessment are illustrated. Advanced methods of condition assessment are developed, which play a major role within the presented assessment concept. These include a consistent prediction of life time, incorporation of advance information in reliability analyses and possibilities for a more detailed assessment and time dependant modification of load effects. Finally the practical use and the efficiency of the assessment concept are demonstrated

Funktionale und stochastische Modelle für das Europäische Dreiecksnetz mit ihrer Bezugnahme auf C. F. GAUSS

Ziel aller wissenschaftlich-geodätischen Betätigung ist die Lösung des Problems der Erdfigur und der Erddimensionen. Da hierbei die Frage nach metrischen Größenbeziehungen gestellt ist, so ergibt sich, daß man ohne Distanzmessungen irgendwelcher Art nicht das aus geometrischen und physikalischen Relationen sich zusammensetzende Modell aufbauen kann, welches die gesuchte Lösung impliziert. Wie weittragend diese Frage der metrischen Aussage unseres geodätischen Systems ist, erkennt man daran, daß auch die kosmischen Längeneinheiten und astronomischen Entfernungsangaben, von den Ausmaßen der Erdumlaufbahn bis hin zum Lichtjahr, sich von den Erddimensionen herleiten, so daß mithin der metrischen Skalierung unseres geodätischen Größensystems, als Teilaufgabe des Erdmessungsproblems, eine Bedeutung zukommt, die weit über die speziellen Belange terrestrischer Vermessungen hinausweist

Waiting times between orders and trades in double-auction markets

In this paper, the survival function of waiting times between orders and the corresponding trades in a double-auction market is studied both by means of experiments and of empirical data. It turns out that, already at the level of order durations, the survival function cannot be represented by a single exponential, thus ruling out the hypothesis of constant activity during trading. This fact has direct consequences for market microstructural models. They must include such a non-exponential behaviour to be realistic.Comment: 19 pages, 3 figures, paper presented at the WEHIA 2005, Colchester, U

Five Years of Continuous-time Random Walks in Econophysics

This paper is a short review on the application of continuos-time random walks to Econophysics in the last five years.Comment: 14 pages. Paper presented at WEHIA 2004, Kyoto, Japa

Temperaturderivate zur strategischen Absicherung von Beschaffungs- und Absatzrisiken

Underlyings of weather derivatives in Europe tend to be average temperature compared to heating (cooling) day in the USA because of a smaller volatility in temperature. The derivatives are priced using as burn analysis. Using a gas utility company, hedging techniques are shown using temperature options. --Wetterderivate,Risikomanagement,Heating Days Call,Heating Days Put,Average Temperature Collar,Average Temperature Swap,Hedging gas prices with weather derivatives

Zur anwendung der theorie der stochastischen prozessen in der sozialwissenschaft und insbesondere in der demometrie

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