Heutzutage werden die allermeisten Beton- und Stahlbetonstützen mit einem rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt und einem konstanten Verlauf über die Stützenlänge ausgeführt. Entsprechend der konstruktiven Randbedingungen und der vorhandenen Belastung existieren jedoch häufig stärker und schwächer beanspruchte Bereiche innerhalb eines Druckglieds. In der vorliegenden Arbeit wird daher eine Formoptimierung von (Stahl-)Betonstützen vorgenommen und das resultierende Volumeneinsparungs- bzw. Laststeigerungspotenzial aufgezeigt und analysiert. Hierfür werden charakteristische Lastfälle eines typischen Stahlbetonskelettbaus herangezogen. Vorbetrachtungen führten dazu, dass sich die Untersuchungen vor allem auf planmäßig zentrisch gedrückte, knickgefährdete Stützen sowie auf exzentrisch gedrückte Stützen, bei denen die Biegebeanspruchung infolge einer Rahmenwirkung des Tragsystems resultiert, konzentrieren. Für zentrisch belastete, knickgefährdete Stützen existieren in der Literatur bereits Ergebnisse zu einer Form- und Querschnittsoptimierung bei bruchsicherem und linear-elastischem Materialverhalten. Die Angaben wurden aufbereitet, überprüft und mit Untersuchungen zu den Auswirkungen einer elastischen Lagerung, einer Imperfektion sowie zum Einfluss eines nichtlinearen Materialverhaltens ergänzt. Die theoretischen Betrachtungen ergaben, dass die optimale Stützenform von der jeweiligen Knickfigur abhängt und somit entsprechend der Lagerungsbedingungen variiert. Für die Verifikation wurden zunächst Vorversuche an rechteckigen Stützen mit konstantem Verlauf und unterschiedlicher Bauteillänge durchgeführt. Diese dienten zu einer besseren Abschätzung des Stabilitätsverhaltens in Abhängigkeit der Schlankheit, der vorhandenen Imperfektionsgröße sowie zur Bestimmung des erzielten Einspanngrades für den gewählten Versuchsstand. Aufbauend auf den Ergebnissen erfolgte die experimentelle Überprüfung des Form- und Querschnittseinflusses. Die in den Versuchen ermittelten Traglasten konnten in allen Fällen sehr gut mit den theoretischen Ansätzen der Elastizitätstheorie vorhergesagt und nachgerechnet werden. Die Formoptimierung von exzentrisch gedrückten Stützen wurde für unterschiedliche Verhältnisse einer Momenten- und Normalkraftbeanspruchung durchgeführt. Um eine Abgrenzung zu den Betrachtungen des Stabilitätsversagens zu erzielen, beschränken sich die Untersuchungen auf ein eintretendes Materialversagen. Neben der Formfindung wird entsprechend der Beanspruchung auch eine geeignete Materialkombination gewählt, bei der sowohl der Stahl als auch der Beton möglichst ausgelastet werden. Die Optimierung erfolgt iterativ an einer über die Höhe segmentierten Stütze unter dem Kriterium, einen gleichmäßigen Spannungszustand im Bauteil zu erreichen. Die so gewonnenen optimierten Stützenformen orientieren sich an dem Biegemomentenverlauf. Für die Verifikation der Ergebnisse wurde ein Lastfall experimentell untersucht. Anhand dieser Versuchsreihe konnte das gewählte Berechnungs- und Optimierungsverfahren bestätigt werden.

Die Verwendung des innovativen Verbundwerkstoffs Carbonbeton ermöglicht die Konstruktion schlanker und materialsparender Tragwerke, die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und Reduzierung des CO2-Ausstoßes im Bauwesen beitragen können. Aufgrund der geringen Bauteildicken rückt jedoch die Berücksichtigung stabilitätsrelevanter Aspekte in den Vordergrund, welche im konventionellen Stahlbetonbau in der Regel von untergeordneter Bedeutung sind und eher mit der dünnwandigen Stahlbauweise in Verbindung gebracht werden. Um den Kenntnisstand zu dieser noch relativ unerforschten Thematik bei Carbonbeton zu erweitern, beschäftigte sich die Forschung der vorliegenden Arbeit mit dem Trag- und Verformungsverhalten normalkraftbeanspruchter, stabförmiger Strukturen aus Carbonbeton unterschiedlicher Schlankheiten. Dabei wurde insbesondere untersucht, wie die Sensibilität gegenüber Stabilitätsversagen zu bewerten ist und welche Parameter in welcher Größenordnung das Strukturverhalten beeinflussen. Basierend auf dem Materialverhalten unter einaxialer Druckbeanspruchung, welches durch vorangehende Versuche an gedrungenen, scheibenförmigen Probekörpern charakterisiert wurde, erfolgte zunächst die Ableitung drei relevanter Schlankheiten für die Stabilitätsuntersuchungen. Sie wurden mit λ = 62, 85 und 125 so gewählt, dass ein breites Anwendungsspektrum abgedeckt wird. Zur experimentellen Untersuchung des Stabilitätsverhaltens wurde ein Prüfstand entwickelt, mit dem zahlreiche Versuche an gelenkig gelagerten Probekörpern unterschiedlicher Längen mit und ohne planmäßig aufgebrachte Imperfektionen durchgeführt wurden. Sie dienten der Quantifizierung des Einflusses aus der Schlankheit selbst sowie aus Imperfektionen wie Inhomogenitäten im Querschnittsaufbau und Abweichungen der äußeren Querschnittsform, aber auch Exzentrizitäten in der Lasteinleitung. Für die Auswertung der Versuche wurden neben dem Spannungs-Durchbiegungs-Verhalten der Proben auch die Spannungs-Dehnungs-Kurven sowie die Momenten-Normalkraft-Verläufe herangezogen und die Ergebnisse auf Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ansätzen zur Prognose der Tragfähigkeit geprüft. Vor dem Hintergrund, dass es sich bei Stabilitätsproblemen um ein Versagen ohne Vorankündigung handelt und die Traglast in der Regel gegenüber der Querschnittstragfähigkeit deutlich reduziert ist, weist die Thematik eine nicht zu vernachlässigende Bedeutung für die filigrane Carbonbetonbauweise auf. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum grundlegenden Verständnis des Stabilitätsverhaltens schlanker, druckbeanspruchter Strukturen aus Carbonbeton und somit auch zu deren Sicherheit sowie Effizienz.

Körperlich aktiv zu sein ist Grundlage unseres täglichen Lebens. Für alle diese Aktivitäten ist das kontinuierliche Zusammenspiel des senso-motorischen System (SMS) erforderlich. Die Kontrolle der verschiedenen afferenten und efferenten Subsysteme innerhalb des SMS basiert auf Feedback-Mechanismen, die die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Stabilität während den verschiedensten statischen als auch dynamischen Aktivitäten ermöglichen. Trotz dieser Kontroll- und Stabilisierungssystems ist das kinematische und kinetische Resultat nicht konstant; stattdessen ist bei globalen „Ganzkörper-Bewegungen“, und lokaler Muskelanspannung ständig eine gewisse Variabilität vorhanden. Die Interpretation dieser Variabilität bei Bewegungshandlungen ist kontrovers. Wobei große Variabilität ist nicht zwangsläufig ein Indikator für Defizite des SMS darstellt. Das Ziel dieser Dissertation war, die Variabilität bei lokalen und globalen Bewegungshandlungen in statischen und dynamischen Ausgangstellungen zu quantifizieren. Darüberhinaus, wurde der Zusammenhang zwischen lokaler Variabilität der Muskelkraftproduktion und der Variabilität bei globalen Bewegungshandlungen. Die Ergebnisse zeigen, dass lokale und globale Variabilität von Bewegungshandlungen in Menge und Muster verändert sind, nach Störung des SMS durch: Ermüdung, Veränderungen der Umfeldbedingungen, Alterung und bei Personen mit Sturzerfahrung. Außerdem wurde gezeigt, dass sowohl zu große als auch zu kleine Variabilität, ein entscheidendes funktionelles Defizit bei älteren Personen darstellt. Dieser Dissertation hebt die Bedeutung der Variabilität während wiederholter Bewegungshandlungen hervor, welche einen funktionellen Biomarker für die Beurteilung von Bewegungsstörungen darstellt. In der klinische Praxis könnte dieser helfen bei der frühen Identifikation von Personen mit Bewegungsstörungen, zur Entwicklung von individual-spezifischen Rehabilitationsmaßnahmen, sowie der Beurteilung verschiedener Therapieansätze. / Undertaking activities is fundamental throughout daily living. In order to successfully perform these activities, continuous involvement of the human sensori-motor system (HSMS) is required. The HSMS involves feedback mechanisms to control numerous afferent and the efferent subsystems to ensure maintenance of balance and stability during both static and dynamic activities. Despite such control and stabilizing mechanisms, the kinematic and kinetic output of a task is not constant; instead variability occurs during continuous performance of both global tasks such as standing and walking, as well as local force production. The interpretation of variability during output task performance remains controversial, with larger levels of variability not always indicating deficits in human-motor performance. The aim of this dissertation was to assess variability during local as well as global task performance in static and dynamic settings. Furthermore, the association between the level of variability during local force production and variability during global tasks such as standing and walking was also investigated. The results within this dissertation showed that variability during task performance is modified in magnitude as well as in structure after perturbation due to fatigue, changes in environmental conditions, and aging, as well as in fall-prone elderly individuals. Furthermore, both high as well as low levels of variation constitute a key functional deficit among elderly individuals. This dissertation highlights the importance of considering trial-to-trial variations during continuous task performance as a key functional biomarker for motor-related pathologies. Effective assessment of such measures of variability in clinical settings could effectively complement current clinical practice for both early and effective identification of individuals with motor-related pathology, designing subject-specific rehabilitation programs, and evaluating therapy efficacy.

Viele Probleme der Riss- und Bruchmechanik sowie der mathematischen Physik lassen sich auf Lösungen von singulären Integralgleichungen über einem Intervall zurückführen. Diese Gleichungen setzen sich im Wesentlichen aus dem Cauchy'schen singulären Integraloperator und zusätzlichen Integraloperatoren mit festen Singularitäten in den jeweiligen Kernen zusammen. Zur numerischen Lösung solcher Gleichungen werden polynomiale Kollokations-Quadraturverfahren betrachet. Als Ansatzfunktionen und Kollokationspunkte werden dabei gewichtete Polynome und Tschebyscheff-Knoten gewählt. Die Gewichte sind so gewählt, dass diese das asymptotische Verhalten der Lösung in den Randpunkten widerspiegeln. Mit Hilfe von C*-Algebra Techniken, werden in dieser Arbeit notwendige und hinreichende Bedingungen für die Stabilität der Kollokations-Quadraturverfahren angegeben. Die theoretischen Resultate werden dabei durch numerische Berechnungen anhand des Problems der angerissenen Halbebene und des angerissenen Loches überprüft.

In der vorliegenden Arbeit wurde die prädiktive und reaktive Anpassungsfähigkeit älterer Personen auf unerwartete Gangstörungen untersucht. Direkt nach der ersten unerwarteten Störung zeigten junge und ältere Personen eine ähnliche Erhöhung ihrer dynamischen Stabilität im folgenden Gangversuch zum Zeitpunkt kurz vor der erwarteten Gangstörung im Vergleich zu normalem Gang. Ältere Personen können also ihre Fähigkeit zur schnellen prädiktiven Anpassung der dynamischen Stabilität als Reaktion auf Gangstörungen beibehalten. Wiederholte unerwartete Gangstörungen wurden ebenfalls bei beiden Altersgruppen mit einem verbesserten Stabilitätszustand bewältigt. Ältere Personen zeigten allerdings tendenziell eine geringere reaktive Adaptation verglichen mit den jüngeren. Mittels einer Interventionsstudie wurde weiter untersucht, ob ältere Personen lernen können, auf Stabilitätsstörungen besser zu reagieren. Zwei Trainingsgruppen (ST, MT) trainierten zweimal wöchentlich für 14 Wochen und führten Übungen durch, die Mechanismen der dynamischen Stabilität enthielten. ST trainierte diese Übungen für jeweils 90min, während MT diese nur für 45min ausübte und in der verbleibenden Zeit noch Krafttraining für die unteren Extremitäten durchführte. Die Kontrollgruppe führte kein Training durch und zeigte auch keinerlei Stabilitätsveränderungen im Vergleich prä- zu post-Messung. Nach der Intervention war für ST die Stabilität nach der Gangstörung signifikant erhöht im Vergleich zum Stabilitätszustand vor der Intervention. Die Unterstützungsfläche nach der Gangstörung wurde bei beiden Interventionsgruppen als Folge der Intervention vergrößert. Signifikante Unterschiede waren hier allerdings nur bei ST zu finden. Das Üben von Mechanismen der dynamischen Stabilität kann also zu einer verbesserten Anwendung dieser Mechanismen nach einer Gangstörung führen. Zusätzliches Krafttraining zeigt allerdings keine Vorteile gegenüber dem ausschließlichen Üben von Mechanismen der dynamischen Stabilität. / This thesis aimed to gain knowledge about the preservation of predictive as well as reactive adaptability in old adults during locomotion. Young and old subjects similarly increased their dynamic stability at touchdown of the disturbed leg (prior to the perturbation) in the trial following an unexpected perturbation compared to unaffected normal gait. This suggests that older adults preserve the ability to show fast predictive adaptations in their dynamic stability in consequence to perturbations during walking. In the course of repeated unexpected perturbations, both age groups showed an increase in their dynamic stability state after the perturbation. Older adults, however, showed a tendency towards a lower reactive adaptation magnitude compared to young adults. Furthermore, by means of an intervention study, it was investigated if older adults preserve their ability to learn improved postural reactions in consequence to perturbations in general. Therefore, two training groups (ST, MT) participated for 14 weeks, twice a week, in a training program. ST practiced exercises which included mechanisms of dynamic stability for 90min and MT for 45min whereas MT further performed 45min of strength training for the lower extremities. The control group performed no training and showed no differences in the stability between pre and post measurements. Post-intervention, dynamic stability state was significantly increased for ST compared to pre-intervention after the unexpected perturbation during walking. Both intervention groups increased their base of support of the recovery step in consequence to the perturbation after the intervention, showing significant differences only in ST. It can be concluded that exercising the mechanisms of dynamic stability may lead to a better application of these mechanisms after an unexpected gait perturbation. A mixed training program, however, shows no advantages compared to the exclusive training of the mechanisms of dynamic stability.

Einer der Hauptzweige innerhalb der String-Theorie, der sich um die Konstruktion phänomenologisch relevanter Modelle bemüht, beschäftigt sich mit sich schneidenden D-Branen. Nach einer allgemeinen Einleitung in die Stringtheorie, werden sowohl Torus- als auch Z_N-Orientifolde detailliert dargestellt. Es wird auf das Bild von D9-Branen mit externen B-Feldern eingegangen, aber das Hauptaugenmerk liegt auf dem T-dualen Bild sich schneidender D6-Branen. Die Forderung nach einer Abwesenheit von R-R und NS-NS Tadpolen wird im Formalismus der konformen Feldtheorie hergeleitet. Verschiedene Aspekte der chiralen und nicht-chiralen masselosen Spektren geschlossener und offener Strings werden behandelt, wie Raumzeit-Anomalien, der generalisierte Green-Schwarz-Mechanismus und verschiedene Mechanismen zur Brechung der Eichgruppen. Anschließend werden sowohl der supersymmetrische wie auch der nicht-supersymmetrische Zugang zur Bildung niederenergetischer Modelle diskutiert. Das Problem komplexer Strukturinstabilitäten auf dem Torus wird erfolgreich in einem Z_3-Orientifold-Modell behoben. Es wird ein dem Standard-Modell ähnliches Drei-Generationen-Modell konstruiert, das neben den üblichen Eichgruppen noch eine zusätzliche globale B-L-Symmetrie besitzt. Somit sind weder der elektroschwache Higgs-Mechanismus noch die üblichen Yukawa-Kopplungen in diesem Modell realisiert. Es wird gezeigt, daß der natürliche Ursprung dieses Modells ein flipped SU(5)-GUT-Modell ist. Die Stringskala muß hierbei wenigstens von der Größenordnung der GUT-Skala angenommen werden. Anschließend werden supersymmetrische Modelle auf dem Z_4-Orbifold besprochen, einem Hintergrund, der auch exzeptionelle 3-Zyklen zuläßt. Es werden fraktionale D-Branen explizit konstruiert. Schließlich wird als Beispiel ein Pati-Salam-Modell dargestellt, welches drei Fermion-Generationen besitzt. Dieses Modell ergibt sich nach der Anwendung verschiedener Branenrekombinations-mechanismen und beinhaltet nicht-flache und nicht-faktorisierbare D-Branen. Es wird ebenfalls gezeigt, wie dieses Modell auf ein MSSM-artiges Modell heruntergebrochen werden kann, welches eine masselose Hyperladung besitzt. Im letzten Teil wird der Frage nachgegangen, ob instabile Modulusfelder des Sektors geschlossener oder offener Strings möglicherweise für die Phase der Inflation innerhalb der kosmischen Entwicklung unseres Universums verantwortlich gewesen sein können. Damit dies der Fall sein kann, müssen potentielle Inflaton-Kandidaten die Slow-Roll-Bedingung erfüllen. Dies ist in der diskutierten Modellklasse für die geschlossenen String-Felder nur für den sehr speziellen Fall möglich, daß einige Felder als eingefroren behandelt werden und zudem ein spezielles Koordinatensystem verwendet wird. Im Sektor der offenen Strings konnte auf One-loop-Niveau kein Modulusfeld die Bedingung erfüllen. / Intersecting branes have been the subject of an elaborate string model building for several years. After a general introduction into string theory, this work introduces in detail the toroidal and Z_N-orientifolds. The picture involving D9-branes with B-fluxes is shortly reviewed, but the main discussion employs the T-dual picture of intersecting D6-branes. The derivation of the R-R and NS-NS tadpole cancellation conditions in the conformal field theory is shown in great detail. Various aspects of the open and closed chiral and non-chiral massless spectrum are discussed, involving spacetime anomalies and the generalized Green-Schwarz mechanism. An introduction into possible gauge breaking mechanisms is given, too. Afterwards, both N=1 supersymmetric and non-supersymmetric approaches to low energy model building are treated. Firstly, the problem of complex structure instabilities in toroidal OmegaR-orientifolds is approached by a Z_3-orbifolded model. In particular, a stable non-supersymmetric standard-like model with three fermion generations is discussed. This model features the standard model gauge groups at the same time as having a massless hypercharge, but possessing an additional global B-L symmetry. The electroweak Higgs mechanism and the Yukawa couplings are not realized in the usual way. It is shown that this model descends naturally from a flipped SU(5) GUT model, where the string scale has to be at least of the order of the GUT scale. Secondly, supersymmetric models on the Z_4-orbifold are discussed, involving exceptional 3-cycles and the explicit construction of fractional D-branes. A three generation Pati-Salam model is constructed as a particular example, where several brane recombination mechanisms are used, yielding non-flat and non-factorizable branes. This model even can be broken down to a MSSM-like model with a massless hypercharge. Finally, the possibility if unstable closed and open string moduli could have played the role of the inflaton in the evolution of the universe is being explored. In the closed string sector, the important slow-rolling requirement can only be fulfilled for very specific cases, where some moduli are frozen and a special choice of coordinates is taken. In the open string sector, inflation does not seem to be possible at all.

Aggregation of the Amyloid β (Aβ) peptide to amyloid fibrils is associated with the outbreak of Alzheimer’s disease. Early aggregation intermediates in form of soluble oligomers are of special interest as they are believed to be the major toxic components in the process. These oligomers are of disordered and transient nature. Therefore, their detailed molecular structure is difficult to access experimentally and often remains unknown. In the present work extensive, fully atomistic replica exchange molecular dynamics simulations were performed to study the preaggregated, monomer states and early aggregation intermediates (dimers, trimers) of Aβ(25-35) and Aβ(10-35)-NH2 in aqueous solution. The folding and aggregation of Aβ(25-35) were studied at neutral pH and 293 K. Aβ(25-35) monomers mainly adopt β-hairpin conformations characterized by a β-turn formed by residues G29 and A30, and a β-sheet between residues N27–K28 and I31–I32 in equilibrium with coiled conformations. The β-hairpin conformations served as initial configurations to model spontaneous aggregation of Aβ(25-35). As expected, within the Aβ(25-35) dimer and trimer ensembles many different poorly populated conformations appear. Nevertheless, we were able to distinguish between disordered and fibril-like oligomers. Whereas disordered oligomers are rather compact with few intermolecular hydrogen bonds (HBs), fibril-like oligomers are characterized by the formation of large intermolecular β-sheets. In most of the fibril-like dimers and trimers individual peptides are fully extended forming in- or out-of-register antiparallel β-sheets. A small amount of fibril-like trimers contained V-shaped peptides forming parallel β-sheets. The dimensions of extended and V-shaped oligomers correspond well to the diameters of two distinct morphologies found for Aβ(25-35) fibrils. The transition from disordered to fibril-like Aβ(25-35) dimers is unfavorable but driven by energy. The lower energy of fibril-like dimers arises from favorable intermolecular HBs and other electrostatic interactions which compete with a loss in entropy. Approximately 25 % of the entropic cost correspond to configurational entropy. The rest relates to solvent entropy, presumably caused by hydrophobic and electrostatic effects. In contrast to the transition towards fibril-like dimers the first step of aggregation is driven by entropy. Here, we compared structural and thermodynamic properties of the individual monomer, dimer and trimer ensembles to gain qualitative information about the aggregation process. The β-hairpin conformation observed for monomers is successively dissolved in dimer and trimer ensembles while instead intermolecular β-sheets are formed. As expected upon aggregation the configurational entropy decreases. Additionally, the solvent accessible surface area (SASA), especially the hydrophobic SASA, decreases yielding a favorable solvation free energy which overcompensates the loss in configurational entropy. In summary, the hydrophobic effect, possibly combined with electrostatic effects, yields an increase in solvent entropy which is believed to be one major driving force towards aggregation. Spontaneous folding of the Aβ(10-35)-NH2 monomer was modeled using two force fields, GROMOS96 43a1 and OPLS/AA, and compared to primary NMR data collected at pH 5.6 and 283 K taken from the literature. Unexpectedly, the two force fields yielded significantly different main conformations. Comparison between experimental and calculated nuclear Overhauser effect (NOE) distances is not sufficient to distinguish between the different force fields. Additionally, the comparison with scalar coupling constants suggest that the chosen protonation in both simulations corresponds to a pH lower than in the experiment. Based on this analysis we were unable to determine which force field yields a better description of this system. Dimerization of Aβ(10-35)-NH2 was studied at neutral pH and 300 K. Dimer conformations arrange in many distinct, poorly populated and rather complex alignments or interlocking patterns which are rather stabilized by side chain interactions than by specific intermolecular hydrogen bonds. Similar to Aβ(25-35) dimers, transition towards β-sheet-rich, fibril-like Aβ(10-35) dimers is driven by energy competing with a loss in entropy. Here, transition is mediated by favorable peptide-solvent and solvent-solvent interactions mainly arising from electrostatic interactions. / Die Aggregation des Amyloid β (Aβ) Peptids zu Amyloidfibrillen wird mit dem Ausbruch der Alzheimer Krankheit in Verbindung gebracht. Die toxische Wirkung auf Zellen wird vor allem den zeitigen Intermediaten in Form von löslichen Oligomeren zugeschrieben. Aufgrund deren ungeordneter und flüchtiger Natur kann die molekulare Struktur solcher zeitigen Oligomere oft experimentell nicht aufgelöst werden. In der vorliegenden Arbeit wurden aufwendige atomistische Replica-Exchange-Molekulardynamik-Simulationen durchgeführt, um die molekulare Struktur von Monomeren und Oligomeren der Fragmente Aβ(25-35) und Aβ(10-35)-NH2 in Wasser zu untersuchen. Die Faltung und Aggregation von Aβ(25-35) wurde bei neutralem pH und 293 K untersucht. Monomere dieses Fragments bilden hauptsächlich β-Haarnadelkonformationen im Gleichgewicht mit Knäulstrukturen. Innerhalb der β-Haarnadelkonformationen bilden die Residuen G29 und A30 einen β-turn, während N27–K28 and I31–I32 ein β-Faltblatt bilden. Diese β-Haarnadelkonformationen bildeten den Ausgangspunkt zur Modellierung spontaner Aggregation. Wie zu erwarten, bilden sich eine Vielzahl verschiedener, gering besetzter Dimer- und Trimerkonformationen. Mit Hilfe einer gröberen Einteilung können diese in ungeordnete und fibrillähnliche Oligomere unterteilt werden. Ungeordnete Oligomere bilden kompakte Strukturen, die nur durch wenige intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen (HBB) stabilisiert sind. Typisch für fibrillähnliche Oligomere ist hingegen die Ausbildung großer intermolekularer β-Faltblätter. In vielen dieser Oligomere finden wir antiparallele, in- oder out-of-register β-Faltblätter gebildet durch vollständig ausgestreckte Peptide. Ein kleiner Teil der fibrillähnlichen Trimere bildet parallele, V-förmige β-Faltblätter. Die Ausdehnungen ausgestreckter und V-förmiger Oligomere entspricht in etwa den Durchmessern von zwei verschiedenen, experimentell gefundenen Fibrillmorphologien für Aβ(25-35). Die Umwandlung von ungeordneten zu fibrillähnlichen Aβ(25-35) Dimeren ist energetisch begünstigt, läuft aber nicht freiwillig ab. Fibrillähnliche Dimere haben eine geringere Energie aufgrund günstiger Peptidwechselwirkungen (HBB, Salzbrücken), welche durch den Verlust an Entropie kompensiert wird. Etwa 25 % entsprechen dem Verlust an Konfigurationsentropie. Der restliche Anteil wird einem Verlust an Lösungsmittelentropie aufgrund von hydrophoben und elektrostatischen Effekten zugesprochen. Im Gegensatz zur Umwandlung in fibrillähnliche Dimere, ist die Assoziation von Monomeren oder Oligomeren entropisch begünstigt. Beim Vergleich thermodynamischer Eigenschaften der Monomer-, Dimer- und Trimersysteme zeigt sich im Verlauf der Aggregation, wie erwartet, eine Abnahme der Konfigurationsentropie. Zusätzlich nimmt die dem Lösungsmittel zugängliche Oberfläche (SASA), insbesondere die hydrophobe SASA, ab. In Verbindung damit beobachten wir eine Abnahme der freien Solvatisierungsenergie, welche den Verlust an Konfigurationsentropie kompensiert. Mit anderen Worten, der hydrophobe Effekt in Kombination mit elektrostatischen Wechselwirkungen führt zu einem Ansteigen der Lösungsmittelentropie und begünstigt damit die Aggegation. Die spontane Faltung des Aβ(10-35)-NH2 Monomers wurde für zwei verschiedene Proteinkraftfelder, GROMOS96 43a1 und OPLS/AA, untersucht und mit primären NMR-Daten aus der Literatur, gemessen bei pH 5.6 und 283 K, verglichen. Beide Kraftfelder generieren unterschiedliche Hauptkonformationen. Der Vergleich zwischen experimentellen und berechneten Kern-Overhauser-Effekt (NOE) Abständen ist nicht ausreichend, um zwischen beiden Kraftfeldern zu unterscheiden. Der Vergleich mit Kopplungskonstanten aus Experiment und Simulation zeigt, dass beide Simulationen einem pH-Wert geringer als 5.6 ensprechen. Basierend auf den bisherigen Ergebnissen können wir nicht entscheiden, welches Kraftfeld eine bessere Beschreibung für dieses System liefert. Die Dimerisierung von Aβ(10-35)-NH2 wurde bei neutralem pH und 300 K untersucht. Wir finden eine Vielzahl verschiedener, gering besetzter Dimerstrukturen, welche eher durch Seitenkettenkontakte als durch spezifische HBB stabilisiert sind. Wie bei den Aβ(25-35) Dimeren, ist die Umwandlung zu β-Faltblattreichen, fibrillähnlichen Aβ(10-35) Dimeren energetisch begünstigt, konkurriert aber mit einem Entropieverlust. Die Umwandlung wird in diesem Fall durch elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Peptid und Lösungsmittel und innerhalb des Lösungsmittels bestimmt.

Anhand einer prospektiven epidemiologischen Verlaufsstudie an einer repräsentativen Bevölkerungsstichprobe von ursprünglich 14- bis 17jährigen Jugendlichen (N=1395) werden die Häufigkeit und die Verlaufsmuster des Konsums, des Mißbrauchs und der Abhängigkeit von Cannabis untersucht. Die Jugendlichen wurden persönlich mit Hilfe eines Interviews befragt, wobei als diagnostisches Instrument das M-CIDI mit seinen DSM-IV Algorithmen verwendet wurde. Die Ergebnisse aus der Basiserhebung ergaben, daß 1995 etwa 20% aller 14- bis 17jährigen - in der Mehrzahl wiederholt - Cannabis probiert hatten und 6% der Population einen regelmäßigen Gebrauch aufweisen. Die Einjahres-Inzidenz (= Auftreten neuer Fälle) für den Cannabisgebrauch der nun 15- bis 19jährigen betrug zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung 20,1% für die Männer und 16,3% für die Frauen. Für den regelmäßigen Gebrauch wurden Inzidenzraen von 12% (Männer) und 8,4% (Frauen) ermittelt. Die Stabilität des Konsumverhaltens zwischen der Basis- und der Nachuntersuchung war relativ hoch un stieg mit höherem Initialkonsum an. Angesichts der hohen Gebrauchsrate von 32,4% bei den 15- bis 19jährigen bei der Nachuntersuchung ergab sich im Vergleich zu anderen psychotropen Substanzen eine relativ niedrige Prävalenz für Mißbrauch und Abhängigkeit (4%). Das Vorliegen einer Diagnose bei der Erstuntersuchung weist allerdings eine relativ hohe Stabilität über die Nachuntersuchungskette auf. / The paper examines the prevalence, incidence and stability patterns of cannabis use and dependence in a prospective epidemiological study of a random community sample of adolescents, aged 14 to 17 years (N=1395) at time 1. Assesments are based on personal interviews by trained clinical psychologists using the computerized DSM-IV lifetime and 12-month change version of the M-CIDI. Results indicate that in 1995 every fifth person aged 14 to 17 years had used cannabis at least once and 6% reported regular use. The 12-month incidence rates (i.e. proportion of the sample reporting first cannabis use in the last year) among subjects, 15 to 19 years of age at time 2, was high, with 20,1% of males and 16,3% of females reporting first use. The incidence of regular use was 12,0% (males) and 8,4% (females). The stability of consumption patterns from time 1 to time 2 was high. Increasing with higher initial consumption. Given the reexamined samples overall high cannabis consumption rates of 32,4%, the prevalence of clinically manifest DSM-IV abuse and dependence was low in comparison to other psychologic drugs (4%). However there was remarkable diagnostic stability over time in this age group of those with an initial diagnosis at time 1 receiving a diagnosis again at time 2.

This dissertation is concerned with invertibility and one-sided invertibility of Toeplitz operators over the half plane whose generating functions admit homogenous discontinuities, and with stability of their pseudo finite sections. The invertibility criterium is given in terms of invertibility of a family of one dimensional Toeplitz operators with piecewise continuous generating functions. The one-sided invertibility criterium is given it terms of constraints on the partial indices of certain Toeplitz operator valued function.

The geometrical limits of the deep drawing process of paper to advanced shapes are not known. This report examines the technological limits of convex elements of the base shape in relation to the drawing height and shows the material behavior in the bottom radius of 3D shapes with regard to special material properties. In the bottom radius, non-compressed wrinkles occurred due to the in-plane compression, but wrinkles were reduced by an increased blank holder force or tool temperatures and improved extensibility or in-plane compressive strain. The forming ratio during deep drawing (drawing height related to base diameter) was increased to a value of more than 1 by a blank holder force, which increased with the drawing height such that the initial blank holder force was reduced concurrently. Straight sections in the base shape reduced the risk for ruptures in the edge radii of rectangular shapes, producing a forming ratio in these radii of 2.5. The forming ratio was further supported by a pattern of creasing lines at the blanks with a radial orientation and a number near the expected maximum number of wrinkles. The spring-back at rectangular shapes mainly depended on the drawing height and edge radius.