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This chapter describes three general strategies to master uncertainty in technical systems: robustness, flexibility and resilience. It builds on the previous chapters about methods to analyse and identify uncertainty and may rely on the availability of technologies for particular systems, such as active components. Robustness aims for the design of technical systems that are insensitive to anticipated uncertainties. Flexibility increases the ability of a system to work under different situations. Resilience extends this characteristic by requiring a given minimal functional performance, even after disturbances or failure of system components, and it may incorporate recovery. The three strategies are described and discussed in turn. Moreover, they are demonstrated on specific technical systems.
Wind loads have great impact on many engineering structures. Wind storms often cause irreparable damage to the buildings which are exposed to it. Along with the earthquakes, wind represents one of the most common environmental load on structures and is relevant for limit state design. Modern wind codes indicate calculation procedures allowing engineers to deal with structural systems, which are susceptible to conduct wind-excited oscillations. In the codes approximate formulas for wind buffeting are specified which relate the dynamic problem to rather abstract parameter functions. The complete theory behind is not visible in order to simplify the applicability of the procedures. This chapter derives the underlying basic relations of the spectral method for wind buffeting and explains the main important applications of it in order to elucidate part of the theoretical background of computations after the new codes. The stochasticity of the wind processes is addressed, and the analysis of analytical as well as measurement based power spectra is outlined. Short MATLAB codes are added to the Appendix 3 which carry out the computation of a single sided auto-spectrum from a statistically stationary, discrete stochastic process. Two examples are presented.
Stahlbetonbau
(2012)
Stahlbetonbau
(2009)
Stahlbetonbau
(2015)
Das Kapitel Stahlbetonbau besteht aus einer Formelsammlung (Teil A) sowie einem Praxisbeispiel (Teil B). In dem Praxisbeispiel werden exemplarisch die erforderlichen Rechenschritte und Nachweise zur Bemessung im GZT und GZG nach Eurocode 2 [1] vorgestellt. Die Hinweise im Text beziehen sich, soweit nicht explizit erwähnt, auf Wendehorst, Bautechnische Zahlentafeln, 35. Auflage, „Stahlbeton- und Spannbetonbau nach Eurocode 2“ [2]. Die zum Praxisbeispiel zugehörigen Konstruktions- und Bewehrungszeichnungen stehen im Onlineportal zu diesem Buch zum kostenlosen Download bereit (siehe unter www.springer.com).
Die bauaufsichtliche Einführung der Eurocodes steht unmittelbar bevor. Für den Bereich des Stahl- und Spannbetonbaus soll die Anwendung zum 1. Juli 2012 verbindlich sein, d. h. mit diesem Stichtag sollte nur noch der Eurocode 2 (DIN EN 1992-1-1, Ausgabe Januar 2011) mit seinem zugehörigen nationalen Anhang (DIN EN 1992-1-1/NA, Ausgabe Januar 2011) Verwendung finden, die DIN 1045-1 wird zurückgezogen. Bereits seit März 2010 gilt eine Übergangsphase, ist der die Anwendung des Eurocodes alternativ zur DIN 1045-1 als bauaufsichtlich gleichwertige Lösung möglich.
Stahlbau
(2012)
Stahlbau
(2012)
Stahlbau
(2009)
Stahlbau
(2005)
Stahlbau
(2015)
Es ist zwischen Stählen bis S460 und solchen mit höherer Streckgrenze zu unterscheiden. Stähle bis S460 sind auch für die plastische Tragwerksberechnung nach dem Fließgelenkverfahren zugelassen. Bei Stählen oberhalb S460 bis S700 ist neben der elastischen eine nichtlineare plastische Tragwerksberechnung unter Berücksichtigung von Teilplastizierungen von Bauteilen in Fließzonen möglich.
Stahlbau
(2015)
Speicheroptimierung
(2011)
In dieser Lektion wurden beginnend mit der Darstellung des fundamentalen Wandels
des Gasmarktes die daraus folgenden Implikationen für die Einsatzweise von
Gasspeichern abgeleitet. Anschließend wurden zwei Bewertungs- und Steuerungsverfahren für einen Gasspeicher an den beiden Marktstufen Termin- und Spotmarkt methodisch vorgestellt und anhand von Beispielrechnungen illustriert.
Das Verfahren zur Bewertung und Steuerung im Terminmarkt stellt ein sehr
robustes und methodisch einfaches Verfahren dar. Hierbei wird die Saisonalität
der Forwardkurve bzw. deren Veränderungen arbitragefrei mithilfe des Speichers
ausgenutzt. Dieses Verfahren kann nicht den gesamten Zeitwert des Speichers
ausweisen. Es zieht in jedem Zeitpunkt nur die aktuellen Informationen der Forwardkurve zur Entscheidung heran. Es bildet aber keine bedingte Erwartung über
zukünftige Erträge und deren Beeinflussung durch die aktuelle Speicherfahrweise,
um hieraus eine optimale Entscheidung zu formulieren.
Bei der Bewertung gegenüber dem Spotmarkt mithilfe der Least-Squares-Monte-
Carlo-Simulation wird in einer stochastischen Optimierung dagegen der volle Zeitwert des Speichers und damit der gesamte Zusatznutzen der Flexibilität ermittelt. Hierdurch leiten sich auch wesentlich andere Hedging-Empfehlungen als im ersten Verfahren ab, um diesen zu sichern. Der Einsatz der beiden Verfahren im Alltag zur Bewirtschaftung des Speichers hängt insbesondere vom Know-how, den Speicherparametern und der Risikobereitschaft des Handels ab. Beide Strategien liefern hierzu Hedging-Empfehlungen ab, mit welchem der zugrunde liegende Wert gesichert werden kann. Risikoaverse Händler, die einen Großteil des inneren Wertes sichern wollen, könnten im Terminmarkt einen Großteil des Speichers mithilfe des „Intrinsic Rolling“-Verfahrens bewirtschaften. Sie würden hierdurch den saisonalen Spread in der Forwardkurve rollierend sichern. Gleichzeitig kann ein kleinerer Anteil mithilfe der stochastischen Optimierung und den damit verbundenen Ausübungsgrenzen gegenüber dem Spotmarkt bewirtschaftet werden.
In einem liquiden vollständigen Markt wird eine Steuerung des Speichers allein
gegenüber den vorhandenen Marktstufen vorgenommen und der Wert für alle
Marktteilnehmer objektiv messbar. Für den Fall, dass der Markt illiquide ist und
hierdurch z. B. eine Kundenlast nicht allein am Termin- und Spotmarkt jederzeit
gedeckt werden kann, erscheint es notwendig, den Speicher im Kontext einer Portfoliooptimierung zu bewerten. Dies wird in der nächsten Lektion vorgenommen.
Hierbei ist aber zu beachten, dass der Speicher dadurch eine individualisierte Wertkomponente erhält, die von der konkreten Ausgestaltung des jeweiligen Portfolios abhängt.