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Past earthquakes demonstrated the high vulnerability of industrial facilities equipped with complex process technologies leading to serious damage of process equipment and multiple and simultaneous release of hazardous substances. Nonetheless, current standards for seismic design of industrial facilities are considered inadequate to guarantee proper safety conditions against exceptional events entailing loss of containment and related consequences. On these premises, the SPIF project -Seismic Performance of Multi-Component Systems in Special Risk Industrial Facilities- was proposed within the framework of the European H2020 SERA funding scheme. In detail, the objective of the SPIF project is the investigation of the seismic behaviour of a representative industrial multi-storey frame structure equipped with complex process components by means of shaking table tests. Along this main vein and in a performance-based design perspective, the issues investigated in depth are the interaction between a primary moment resisting frame (MRF) steel structure and secondary process components that influence the performance of the whole system; and a proper check of floor spectra predictions. The evaluation of experimental data clearly shows a favourable performance of the MRF structure, some weaknesses of local details due to the interaction between floor crossbeams and process components and, finally, the overconservatism of current design standards w.r.t. floor spectra predictions.
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.
7T MR Safety
(2021)
Eigenkapitalkosten sind eine wesentliche Determinante bei der Wertbestimmung von Unternehmen und Unternehmensteilen. Die Eigenkapitalkosten werden regelmäßig mittels des CAPM bestimmt. Für sog. konzerninterne Routinefunktionen mit geringem Risiko stellt diese Bestimmung mittels CAPM ein Problem dar, da börsennotierte Peergroups für eine zuverlässige Bestimmung des Beta-Faktors meist nicht identifizierbar sind. Damit ergeben sich bei Bewertungen von Routineunternehmen Unsicherheiten und Konfliktpotenzial in steuerlichen Betriebsprüfungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick der in der Praxis genutzten Ansätze und stellt eine theoretische Fundierung zur Bestimmung der Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen vor. Dabei wird verdeutlicht, dass Eigenkapitalkosten von konzerninternen Routinefunktionen nicht denen des Gesamtkonzerns entsprechen und Praktikeransätze eine grundsätzliche Berechtigung besitzen.
Cardiopulmonary bypass (CPB) is a standard technique for cardiac surgery, but comes with the risk of severe neurological complications (e.g. stroke) caused by embolisms and/or reduced cerebral perfusion. We report on an aortic cannula prototype design (optiCAN) with helical outflow and jet-splitting dispersion tip that could reduce the risk of embolic events and restores cerebral perfusion to 97.5% of physiological flow during CPB in vivo, whereas a commercial curved-tip cannula yields 74.6%. In further in vitro comparison, pressure loss and hemolysis parameters of optiCAN remain unaffected. Results are reproducibly confirmed in silico for an exemplary human aortic anatomy via computational fluid dynamics (CFD) simulations. Based on CFD simulations, we firstly show that optiCAN design improves aortic root washout, which reduces the risk of thromboembolism. Secondly, we identify regions of the aortic intima with increased risk of plaque release by correlating areas of enhanced plaque growth and high wall shear stresses (WSS). From this we propose another easy-to-manufacture cannula design (opti2CAN) that decreases areas burdened by high WSS, while preserving physiological cerebral flow and favorable hemodynamics. With this novel cannula design, we propose a cannulation option to reduce neurological complications and the prevalence of stroke in high-risk patients after CPB.
The transition within transportation towards battery electric vehicles can lead to a more sustainable future. To account for the development goal ‘climate action’ stated by the United Nations, it is mandatory, within the conceptual design phase, to derive energy-efficient system designs. One barrier is the uncertainty of the driving behaviour within the usage phase. This uncertainty is often addressed by using a stochastic synthesis process to derive representative driving cycles and by using cycle-based optimization. To deal with this uncertainty, a new approach based on a stochastic optimization program is presented. This leads to an optimization model that is solved with an exact solver. It is compared to a system design approach based on driving cycles and a genetic algorithm solver. Both approaches are applied to find efficient electric powertrains with fixed-speed and multi-speed transmissions. Hence, the similarities, differences and respective advantages of each optimization procedure are discussed.
Modern industry and multi-discipline projects require highly trained individuals with resilient science and engineering back-grounds. Graduates must be able to agilely apply excellent theoretical knowledge in their subject matter as well as essential practical “hands-on” knowledge of diverse working processes to solve complex problems. To meet these demands, university education follows the concept of Constructive Alignment and thus increasingly adopts the teaching of necessary practical skills to the actual industry requirements and assessment routines. However, a systematic approach to coherently align these three central teaching demands is strangely absent from current university curricula. We demonstrate the feasibility of implementing practical assessments in a regular theory-based examination, thus defining the term “blended assessment”. We assessed a course for natural science and engineering students pursuing a career in biomedical engineering, and evaluated the benefit of blended assessment exams for students and lecturers. Our controlled study assessed the physiological background of electrocardiograms (ECGs), the practical measurement of ECG curves, and their interpretation of basic pathologic alterations. To study on long time effects, students have been assessed on the topic twice with a time lag of 6 months. Our findings suggest a significant improvement in student gain with respect to practical skills and theoretical knowledge. The results of the reassessments support these outcomes. From the lecturers ́ point of view, blended assessment complements practical training courses while keeping organizational effort manageable. We consider blended assessment a viable tool for providing an improved student gain, industry-ready education format that should be evaluated and established further to prepare university graduates optimally for their future careers.
Der arbeitsrechtlich richtige Umgang mit Zeiten einer Dienstreise kann in der betrieblichen Praxis Probleme bereiten. Ob die Reisezeiten als solche Arbeitszeit i. S. des Arbeitszeitgesetzes (ArbZG ) darstellen, also bspw. auf die tägliche Höchstarbeitszeit angerechnet werden müssen oder nicht, ist oftmals genauso unklar wie die Frage, ob und inwieweit Reisezeiten vergütungspflichtig sind. Aber auch, ob ein Arbeitnehmer überhaupt zur Durchführung einer Dienstreise verpflichtet werden kann, ist ein möglicher Anlass von Streitigkeiten zwischen den Arbeitsvertragsparteien, wie verschiedene Gerichtsentscheidungen zeigen. Der nachfolgende Beitrag beantwortet die aufgeworfenen Fragen und gibt hierzu einen praxisorientierten Überblick.
Test-retest reliability of the internal shoulder rotator muscles' stretch reflex in healthy men
(2021)
Until now the reproducibility of the short latency stretch reflex of the internal rotator muscles of the glenohumeral joint has not been identified. Twenty-three healthy male participants performed three sets of external shoulder rotation stretches with various pre-activation levels on two different dates of measurement to assess test-retest reliability. All stretches were applied with a dynamometer acceleration of 104°/s2 and a velocity of 150°/s. Electromyographical response was measured via surface EMG. Reflex latencies showed a pre-activation effect (ƞ2 = 0,355). ICC ranged from 0,735 to 0,909 indicating an overall “good” relative reliability. SRD 95% lay between ±7,0 to ±12,3 ms.. The reflex gain showed overall poor test-retest reproducibility. The chosen methodological approach presented a suitable test protocol for shoulder muscles stretch reflex latency evaluation. A proof-of-concept study to validate the presented methodical approach in shoulder involvement including subjects with clinically relevant conditions is recommended.