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Koaxiale Stahlenergiepfähle
(2021)
Ein entscheidender Teil der Energiewende ist die Wärmewende im Gebäudesektor. Ein Schlüsselelement sind hier Wärmepumpen. Diese benötigen eine Wärmequelle, der sie Energie entziehen können, um sie auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren. Diese Wärmequelle kann bspw. das Erdreich sein, dessen Wärme durch Erdsonden erschlossen werden kann. In diesem Beitrag werden in Stahlpfähle integrierte Koaxialsonden mit dem Stand der Technik von Erdsonden gleichen Durchmessers bezüglich ihrer thermischen Leistungsmerkmale verglichen. Die Stahlenergiepfähle bieten neben der Wärmegewinnung weitere Vorteile, da sie auch eine statische Funktion übernehmen und rückstandsfrei zurückgebaut werden können. Es werden analytische und numerische Berechnungen vorgestellt, um die thermischen Potenziale beider Systeme zu vergleichen. Außerdem wird ein Testaufbau gezeigt, bei dem Stahlenergiepfähle in zwei verschiedenen Längen mit vorhandenen gängigen Erdsonden verglichen werden können. Die Berechnungen zeigen einen deutlichen thermischen Mehrertrag zwischen 26 % und 148 % der Stahlenergiepfähle gegenüber dem Stand der Technik abhängig vom Erdreich. Die Messergebnisse zeigen einen thermischen Mehrertrag von über 100 %. Es lässt sich also signifikante Erdsondenlänge einsparen. Dabei ist zu beachten, dass sich damit der thermisch genutzte Bereich des Erdreichs reduziert, wodurch die thermische Regeneration und/oder das Langzeitverhalten des Erdreichs an Bedeutung gewinnt.
Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten
(2021)
Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar.
Experience has shown that a priori created static resource allocation plans are vulnerable to runtime deviations and hence often become uneconomic or highly exceed a predefined soft deadline. The assumption of constant task execution times during allocation planning is even more unlikely in a cloud environment where virtualized resources vary in performance. Revising the initially created resource allocation plan at runtime allows the scheduler to react on deviations between planning and execution. Such an adaptive rescheduling of a many-task application workflow is only feasible, when the planning time can be handled efficiently at runtime. In this paper, we present the static low-complexity resource allocation planning algorithm (LCP) applicable to efficiently schedule many-task scientific application workflows on cloud resources of different capabilities. The benefits of the presented algorithm are benchmarked against alternative approaches. The benchmark results show that LCP is not only able to compete against higher complexity algorithms in terms of planned costs and planned makespan but also outperforms them significantly by magnitudes of 2 to 160 in terms of required planning time. Hence, LCP is superior in terms of practical usability where low planning time is essential such as in our targeted online rescheduling scenario.
Domain experts regularly teach novice students how to perform a task. This often requires them to adjust their behavior to the less knowledgeable audience and, hence, to behave in a more didactic manner. Eye movement modeling examples (EMMEs) are a contemporary educational tool for displaying experts’ (natural or didactic) problem-solving behavior as well as their eye movements to learners. While research on expert-novice communication mainly focused on experts’ changes in explicit, verbal communication behavior, it is as yet unclear whether and how exactly experts adjust their nonverbal behavior. This study first investigated whether and how experts change their eye movements and mouse clicks (that are displayed in EMMEs) when they perform a task naturally versus teach a task didactically. Programming experts and novices initially debugged short computer codes in a natural manner. We first characterized experts’ natural problem-solving behavior by contrasting it with that of novices. Then, we explored the changes in experts’ behavior when being subsequently instructed to model their task solution didactically. Experts became more similar to novices on measures associated with experts’ automatized processes (i.e., shorter fixation durations, fewer transitions between code and output per click on the run button when behaving didactically). This adaptation might make it easier for novices to follow or imitate the expert behavior. In contrast, experts became less similar to novices for measures associated with more strategic behavior (i.e., code reading linearity, clicks on run button) when behaving didactically.
Mit finanzieller Unterstützung der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau e.V. (DGfM) und des Deutschen Instituts für Bautechnik in Berlin (DIBt) wurden zwei aufeinander aufbauende Forschungsvorhaben zur Verbesserung der seismischen Nachweise von Mauerwerksbauten in deutschen Erdbebengebieten durchgeführt. Zunächst wurde das seismische Verhalten von drei modernen unbewehrten Mauerwerksgebäuden in der Region Emilia Romagna in Italien während der Erdbebenserie im Jahr 2012 in Kooperation mit der Universität Pavia eingehend untersucht. Aufbauend auf den Erkenntnissen dieser Untersuchungen wurde ein verbessertes seismisches Bemessungskonzept für unbewehrte Mauerwerksbauten erarbeitet. Der Beitrag stellt die wesentlichen Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten und deren Eingang in die Normung vor.
Stahlbetonrahmentragwerke mit Ausfachungen aus Mauerwerk weisen nach Erdbeben häufig schwere Schäden auf. Gründe hierfür sind die Beanspruchungen der Ausfachungswände durch die aufgezwungenen Rahmenverformungen in Wandebene und die gleichzeitig auftretenden Trägheitskräfte senkrecht zur Wandebene in Kombination mit der konstruktiven Ausführung des Ausfachungsmauerwerks. Die Ausfachung wird in der Regel knirsch gegen die Rahmenstützen gemauert, wobei der Verschluss der oberen Fuge mit Mörtel oder Montageschaum erfolgt. Dadurch kommt es im Erdbebenfall zu lokalen Interaktionen zwischen Ausfachung und Rahmen, die in der Folge zu einem Versagen einzelner Ausfachungswände oder zu einem sukzessiven Versagen des Gesamtgebäudes führen können. Die beobachteten Schäden waren die Motivation dafür, in dem europäischen Forschungsprojekt INSYSME für Stahlbetonrahmentragwerke mit Ausfachungen aus hochwärmedämmenden Ziegelmauerwerk innovative Lösungen zur Verbesserung des seismischen Verhaltens zu entwickeln. Der vorliegende Beitrag stellt die im Rahmen des Projekts von den deutschen Projektpartnern (Universität Kassel, SDA-engineering GmbH) entwickelten Lösungen vor und vergleicht deren seismisches Verhalten mit der traditionellen Ausführung der Ausfachungswände. Grundlage für den Vergleich sind statisch-zyklische Wandversuche und Simulationen auf Wandebene. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die erdbebensichere Auslegung von Stahlbetonrahmentragwerken mit Ausfachungen aus Ziegelmauerwerk abgeleitet.
Retinal endothelial function in cardiovascular risk patients: A randomized controlled exercise trial
(2020)
The aim of this study was to investigate, for the first time, the effects of high-intensity interval training (HIIT) on retinal microvascular endothelial function in cardiovascular (CV) risk patients. In the randomized controlled trial, middle-aged and previously sedentary patients with increased CV risk (aged 58 ± 6 years) with ≥ two CV risk factors were randomized into a 12-week HIIT (n = 33) or control group (CG, n = 36) with standard physical activity recommendations. A blinded examiner measured retinal endothelial function by flicker light-induced maximal arteriolar (ADmax) and venular (VDmax) dilatation as well as the area under the arteriolar (AFarea) and venular (VFarea) flicker curve using a retinal vessel analyzer. Standardized assessments of CV risk factors, cardiorespiratory fitness, and retinal endothelial function were performed before and after HIIT. HIIT reduced body mass index, fat mass, and low-density lipoprotein and increased muscle mass and peak oxygen uptake (VO2peak). Both ADmax (pre: 2.7 ± 2.1%, post: 3.0 ± 2.2%, P = .018) and AFarea (pre: 32.6 ± 28.4%*s, post: 37.7 ± 30.6%*s, P = .016) increased after HIIT compared with CG (ADmax, pre: 3.2 ± 1.8%, post: 2.9 ± 1.8%, P = .254; AFarea, pre: 41.6 ± 28.5%*s, post: 37.8 ± 27.0%*s, P = .186). Venular function remained unchanged after HIIT. There was a significant association between ∆-change VO2peak and ∆-changes ADmax and AFarea (P = .026, R² = 0.073; P = .019, R² = 0.081, respectively). 12-weeks of HIIT improved retinal endothelial function in middle-aged patients with increased CV risk independent of the reduction in classical CV risk factors. Exercise has the potential to reverse or at least postpone progression of small vessel disease in older adults with increased CV risk under standard medication. Dynamic retinal vessel analysis seems to be a sensitive tool to detect treatment effects of exercise interventions on retinal microvascular endothelial function in middle-aged individuals with increased CV risk.