TY - CONF A1 - Bronsert, Jeffrey A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Rücker, Werner T1 - Numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung an Brückenübergängen unter Berücksichtigung des Langzeitverhaltens N2 - In diesem Beitrag wird ein grundsätzliches Untersuchungskonzept für den Schienengebundenen Verkehr in Bezug auf das langzeitliche Verhalten am Brückenübergang vorgestellt. Das damit verbundene Ziel ist die Entwicklung eines numerischen Modells zu entwickeln, dass sowohl das Langzeitverhalten wie auch das kurzzeitdynamische Verhalten beschreibt, um konstruktive Lösungen zu entwickeln und zu optimieren. In einer ersten Phase wird der Brückenübergang mittels der FEM mit zwei unterschiedlichen Randmodellierungen für das FE-Gebiet modelliert. Die Ergebnisse der Modellierung mit einer Visko-Elastischen Randmodellierung und einer Randmodellierung mittels der Scaled-Boundary-Finite-Element Methode, werden miteinander verglichen. Unterschiede in der Wirkung auf kurzzeitdynamische Kenngrößen werden gezeigt, die heranzuziehen sind, um insbesondere Setzungen im Hinterfüllungsbereich des Brückenwiderlagers abzuschätzen. T2 - 4. VDI-Fachtagung - Baudynamik 2012 CY - Kassel, Germany DA - 25.04.2012 PY - 2012 SN - 978-3-18-092160-0 SN - 0083-5560 N1 - Serientitel: VDI-Berichte – Series title: VDI-Berichte VL - 2160 SP - 157 EP - 170 PB - VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-26980 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven A1 - Rücker, Werner T1 - Porenwasserdruckaufbau und Bodenentfestigung um Pfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen N2 - Die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen erfordert oft die Installation von Stahl-Pfählen mit großem Durchmesser, entweder als Monopile- oder Mehrpfahl-Konfiguration (Jacket, Tripod, usw.). In dieser Veröffentlichung werden die Auswirkungen einer zyklischen lateralen Belastung auf Offshore-Pfahlgründungen untersucht. Hierbei wird besonderes Augenmerk auf die Entwicklung des Porenwasserdrucks im umgebenden gesättigten Boden gelegt. Es wird gezeigt, dass der progressive Aufbau von Porenwasserdruck zu erheblichen Veränderungen des Verhaltens der Gründung unter externer Belastung führen kann, die die Stabilität bzw. Gebrauchstauglichkeit der Anlage potenziell gefährden. Dazu werden auch einige Effekte, die während eines realistischen Sturms von moderater Stärke entstehen, untersucht. Die transiente Abminderung der Gründungssteifigkeit wird hierbei thematisiert. Die genannten Aspekte wurden von den Autoren mittels eines gekoppelten zweiphasigen numerischen Modells der Offshore-Gründung untersucht. Das verwendete Stoffgesetz für den Boden, im Rahmen der Theorie der verallgemeinerten Plastizität, kann wichtige Merkmale von zyklischem Bodenverhalten reproduzieren, wie z. B. die Tendenz zu einer fortschreitenden Verdichtung unter zyklischer Belastung, die für Verflüssigungsphänomene unter undränierten Bedingungen verantwortlich ist. Die Notwendigkeit der Verwendung eines solchen Ansatzes wird hier anhand von Vergleichsberechnungen mit einem einfacheren Stoffmodell bzw. mit einem ungekoppelten Modell erörtet. Abschließend werden einige Implikationen der untersuchten Fragenstellungen für die praktische Bemessung von Offshore-Monopiles diskutiert und spezifische Empfehlungen gegeben.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- For the installation of wind turbines in the offshore environment and their foundation in the seabed it is customary to employ large-diameter steel piles, either in monopile or multi-pile configurations (jacket, tripod, etc. ...). The effects of cyclic lateral loading on the offshore piles and particularly the possibility of a progressive accumulation of residual pore water pressure within the saturated embedding soil are discussed in this article. Here it is shown that this can lead to significant changes of their behaviour under external loading, which can potentially compromise the foundation's stability or serviceability. Furthermore, some of the singular effects arising during a realistic storm of moderate magnitude as well as their potential for transient damages to the foundation's stiffness are addressed in the paper. For the investigation of these phenomena the authors have employed a coupled bi-phasic analytical model of the offshore foundation. The constitutive model employed for the seabed, in the frame of the theory of Generalized Plasticity, can reproduce some complex features of cyclic soil behaviour such as the tendency for a progressive densification under cyclic loading, which is responsible for the soil liquefaction phenomena in undrained conditions. Finally, some implications and specific recommendations for the design of offshore monopiles in the frame of the limit states are provided. KW - Porenwasserdruckaufbau KW - Offshore-Pfahlgründung KW - Belastung KW - Zyklische KW - Pore pressure build-up KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic loading PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201200031 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 SN - 0932-8351 VL - 89 IS - 9 SP - 585 EP - 593 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-26981 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Design challenges for offshore wind-farms. From foundation mechanics to wind-farm aerodynamics N2 - This talk provides a brief introduction on general engineering aspects of offshore wind energy production. Then some geomechanical issues for the foundation of OWTs into the seabed are introduced, while the results from experimental investigations and coupled computational analysis are discussed. In the second part of the seminar, the hydromechanical Wave–Tower interaction is firstly discussed. Then, some general aspects of the windfarm aerodynamics are introduced. On the one hand, some modelling possibilities for the wake analysis of single turbines and turbine groups are discussed. And on the other hand the relevance of such analyses for a proper windfarm layout optimization is pointed out. Concerning the geomechanical issues the talk shows that: i) The pile’s bearing capacity can degrade under cyclic loading (waves, wind, …). ii) The time effects can be relevant: Capacity improvement can be substantial, but also fragile. iii) There are cyclic PWP effects: Cyclic interaction with pore water may lead to soil softening and an uncoupled analysis (current design practice) is potentially unsafe. And concerning the hydromechanical and aerodynamical design considerations, this seminar shows that: i) Numerical analysis of turbine’s interaction with wind/waves is useful and affordable. ii) Simplified models can provide insight into windfarm aerodynamics. iii) Turbulent wake analysis is very relevant for the windfarm layout. T2 - Energy Science Kolloquium CY - Fakultät für Physik, Universität Duisburg-Essen, Germany DA - 25.01.2018 KW - Offshore wind farms KW - Geomechanics KW - Design PY - 2018 AN - OPUS4-43958 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias T1 - Großmaßstäbliche zyklische Versuche zum Zugtragverhalten von gerammten Stahlrohrpfählen N2 - Gerammte Stahlrohrpfähle sind das wesentlichste Gründungselement für Offshore-Konstruktionen. Typischerweise kommen diese als Monopiles oder als Mehrpfahlgründungen für Jacket-Konstruktionen zum Einsatz. Für die verhältnismäßig leichten Windenergieanlagen auf See wird bei Mehrpfahlgründungen regelmäßig die Zugtragfähigkeit maßgebend in der Bemessung. Zusätzlich sind Effekte aus wiederholten zyklischen Belastungen zu beachten, die sich auch auf die Zugtragfähigkeit auswirken können. Auch hier ergibt sich eine Besonderheit dadurch, dass im extremwertverteilten Lastspektrum wenige große (Wechsel-)Last-Amplituden entscheidend sind. Die gründungstechnischen Herausforderungen bei der Planung solcher Windparks auf See wurden von einer Reihe von Untersuchungen begleitet. Eine Versuchsserie zur Zugtragfähigkeit von großmaßstäblichen Pfählen wurde auf dem Testgelände der BAM nahe Horstwalde bei Berlin durchgeführt. Hierfür wurde ein Testfeld mit 10 Pfählen angelegt. Die Pfähle wurden monoton auf Zug und zyklisch belastet. Vergleichend wurden dynamische Pfahlprobebelastungen durchgeführt. Zwei der Pfähle wurden mit Dehnungssensoren instrumentiert und es konnte die Pfahl-Boden-Interaktion abschnittsweise ermittelt werden. T2 - 32. Christian Veder Kolloquium CY - Technische Universität Graz, Graz, Austria DA - 20.04.2017 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Pfahlgründungen KW - Zugtragfähigkeit KW - Zyklisches Tragverhalten PY - 2017 SN - 978-3-900484-75-0 IS - 58 SP - 103 EP - 120 PB - Gruppe Geotechnik Graz AN - OPUS4-40201 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Großmaßstäbliche Versuche zum Zugtragverhalten von Rammpfählen N2 - Die Motivation für den hier vorgestellten Forschungsvorhaben liegt in den offenen Fragen bezüglich der Pfahlgründungen für Offshore Windenergieanlagen, die aktuell in zunehmender Zahl in den deutschen Gewässern installiert werden. Aus den unterschiedlichen Gründungsvarianten, die für den Offshore-Bereich normalerweise in Betracht kommen, zeichnen sich die Multi-Pfahl Varianten (also die Tripod- und Jacket-Gründungen) für eine vorwiegende axiale Komponente unter zyklischer Belastung aus. So werden die zyklische Momente aus Wind- und Wellenbelastung als zyklischen Kräftepaare an gegenüberliegenden Pfählen übertragen. Bei extremen Sturmereignissen können die Pfähle sogar aus den Druckbereich gezogen werden, was oft Bemessungsrelevant ist und technisch ein Neuland darstellt. Grundlegende Fragen zum Tragverhalten unter Zuglasten, wie z.B. die Minderung der Mantelreibung auf Zug oder die Möglichkeit einer zyklischen Degradation, bleiben noch offen und werden oft lediglich anhand von Annahmen berücksichtigt, wenn überhaupt. T2 - 32. Christian Veder Kolloquium - Zugelemente in der Geotechnik CY - Technische Universität Graz, Graz, Austria DA - 20.04.2017 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Pfahlgründungen KW - Zugtragfähigkeit KW - Zyklisches Tragverhalten PY - 2017 AN - OPUS4-40200 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Deep foundations for offshore wind turbines T1 - Cimentaciones profundas para Aerogeneradores marinos N2 - In this lecture, both the physical behaviour and the general design procedures for deep foundations in the context of the offshore wind energy generation are presented. The first part of the lecture deals with the phenomenology and design of the pile foundations relative to the bearing of axial loads. The second part dwelves on the particularities of the lateral loads as well as on two research topics beyond the current design procedures, namely the hydromechanical coupling and the aging and fatigue phenomena as observed in the course of large-scale field tests. T2 - Internation Masters Course on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering CY - Geotechnical Laboratory of CEDEX, Madrid, Spain DA - 27.03.2017 KW - Pile foundations KW - Offshore wind turbines KW - Axial and lateral design KW - Physical phenomenology PY - 2017 AN - OPUS4-39585 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Benseghier, Z. A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Luu, L.-H. A1 - Delenne, J.-Y. A1 - Bonelli, S. A1 - Philippe, P. T1 - Relevance of Free Jet Model for Soil Erosion by Impinging Jets N2 - The surface erosion of soil samples caused by an impinging jet can be analyzed using the jet erosion test (JET), a standard experimental test to characterize the erosion resistance of soils. This paper specifically addresses the flow characteristics of a laminar impinging jet over the irregular surface of granular beds to discuss the pertinence and relevance of commonly used empirical estimations based on a selfsimilar model of a free jet. The JET is here investigated at the microscale with a coupled fluid-particle flow numerical odel featuring the lattice Boltzmann method (LBM) for the fluid phase combined with the discrete element method (DEM) for the mechanical behavior of the solid particles. The hydrodynamics of a laminar plane free jet are confronted with the results from a parametric study of jet impingement, both on solid smooth and fixed granular surfaces, that take into account variations in particle size, distance from jet origin, and jet Reynolds number. The flow characteristics at the bed surface are here quantified, including the maximal values in tangential velocity and wall shear stress, which can be regarded as the major cause of particle detachments under hydrodynamic solicitation. It is shown that the maximal velocity at the impinged surface can be described by the free jet self-similar model, provided that a simple empirical coefficient is introduced. Further, an expression is proposed for the maximal shear stress in laminar conditions, including a Blasius-like friction coefficient that is inversely proportional to the square root of the jet Reynolds number. To conclude, finally, the JET erosion of different cohesionless granular samples is analyzed, confirming that the threshold condition at the onset of granular motion is consistent with the Shields diagram and in close agreement with previous experimental results. KW - Lattice Boltzmann method KW - Soil erosion KW - Discrete element method KW - Laminar flow KW - Jet impingement PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001652 VL - 146 IS - 1 SP - 04019047 PB - ASCE AN - OPUS4-49491 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Pastor, M. A1 - Mira, P. A1 - Fernández-Merodo, J.A. A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner ED - Benz, T. ED - Nordal, S. T1 - Numerical investigations for the pile foundation of an offshore wind turbine under transient lateral load N2 - Numerical analysis can be useful for the investigation of important aspects of offshore foundation prototypes that otherwise could hardly be studied experimentally, like the evolution of pore-water pressure around the monopile foundation of an offshore wind turbine under extreme loading. A combination of mixed pressuredisplacement formulations along with a constitutive model for sands based on the Generalized Plasticity Theory can replicate accurately the soil behaviour in saturated conditions. However, additional issues must be taken into account in order to perform numerical simulations of offshore piles. Some implications of the Babuska-Brezzi restriction, as well as considerations about the pile-soil interface and suitable solution strategies are discussed here. Due to the high cost of the transient analysis, the parallel computation offers a promising perspective, but can be complex and needs to be implemented carefully in order to avoid a performance deterioration. A brief overview on current trends and functional software is given here. T2 - 7th European conference on numerical methods in geotechnical engineering (NUMGE 2010) CY - Trondheim, Norway DA - 2010-06-02 KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic lateral load KW - Pore pressure accumulation PY - 2010 SN - 978-0-415-59239-0 SP - 913 EP - 919 PB - Taylor & Francis AN - OPUS4-21572 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Numerical investigations for the pile foundation of an offshore wind turbine under transient lateral load. T2 - 7th European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering, NUMGE 2010 CY - Trondheim, Norway DA - 2010-06-04 PY - 2010 AN - OPUS4-21528 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Special issues for the coupled transient simulation of laterally loaded piles and novel experimental findings. T2 - Workshop "Gründung von Offshore-Windenergieanlagen" CY - Karlsruhe, Germany DA - 2010-02-22 PY - 2010 AN - OPUS4-21253 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Numerical procedures and experimental validation for structural dynamics T2 - Computational Engineering Department at CEDEX-CETA CY - Madrid, Spain DA - 2007-05-25 PY - 2007 AN - OPUS4-15005 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Stoffmodell für Sande im Rahmen der "Generalized Plasticity" Theorie. Anwendungen und Implementierung für die Simulation von Offshore-Pfahlgründungen. T2 - Workshop des BMU-Forschungsverbundvorhabens "Pfahlgründungen von Offshore-Windkraftanlagen" im Rahmen der RAVE-Forschungsinitiative, BAM CY - Berlin, Germany DA - 2008-10-23 PY - 2008 AN - OPUS4-18638 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - CPT-based design for driven piles. Insight into the ICP method and general differences with UWA, NGI and FUGRO approaches T2 - Workshop des BMU-Forschungsvorhabens "Pfahlgründungen von Offshore-Windkraftanlagen" im Rahmen der RAVE-Forschungsinitiative, BAM CY - Berlin, Germany DA - 2008-10-23 PY - 2008 AN - OPUS4-18637 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Numerical Investigations of an Offshore Pile Foundation - Preliminary results with GeHoMadrid FE Code T2 - 2. Workshop "Pfahlgründungen von Offshore-Windkraftanlagen", TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 2009-04-29 PY - 2009 AN - OPUS4-19490 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Pile Foundations for Offshore Wind Turbines. Numerical and Experimental Investigations. T2 - 1st workshop "Research Cooperation CEDEX-BAM" CY - Madrid, Spain DA - 2009-07-07 PY - 2009 AN - OPUS4-19772 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Numerical and Experimental Investigations for an Offshore Pile Foundation. T2 - 1st ALERT Olek Zienkiewicz Course on "Numerical Methods in Geomechanics" CY - Madrid, Spain DA - 2009-06-26 PY - 2009 AN - OPUS4-19771 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner T1 - Ratcheting convective cells of sand grains around offshore piles under cyclic lateral loads N2 - Sand densification around the pile has traditionally been regarded as an explanation for the grain migration and soil subsidence that often occur around cyclic laterally loaded piles embedded in sand. Supported by new empirical evidence, this paper proposes that, additionally to some soil densification around the pile, the main cause for the continuous "steady-state" grain migration is a convective cell flow of sand grains in the vicinities of the pile head. Such convective flow would be caused by a ratcheting mechanism triggered by the cyclic low-frequency lateral displacements of the pile. Furthermore, the experimental results suggest that the limit between the convective cell and the static soil is marked by a distinct direct shear surface. This might shed some light into the complex phenomena related to the pile-soil interaction in the upper layers of the bedding, which are normally the main contributor for the lateral load-bearing capacity of piles. KW - Grain migration KW - Pile foundation KW - Cyclic lateral load KW - Ratcheting KW - Convection KW - Densification PY - 2009 DO - https://doi.org/10.1007/s10035-009-0153-3 SN - 1434-5021 SN - 1434-7636 SP - 1 EP - 12(?) PB - Springer CY - Berlin ; Heidelberg AN - OPUS4-20104 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Investigaciones Numéricas y Experimentales para la Cimentación Offshore de Generadores Eólicos en el Mar del Norte T2 - Workshop "Quincena de la Ingenieria en la E.S.I., Escuela Superior de Ingenieria (ESI), Universidad de Cádiz" CY - Cadiz, Spain DA - 2010-03-11 PY - 2010 AN - OPUS4-21252 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Pore-pressure-induced Softening and Long-Term Behaviour of Offshore Pile Foundations T2 - Workshop "Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen", TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 2011-03-22 PY - 2011 AN - OPUS4-23561 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bronsert, Jeffrey A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Rücker, Werner T1 - Bewertung und Optimierung von Brückenübergangsbereichen auf der Basis eines numerischen Modells für die Fahrzeug-Fahrweg-Brücken-Wechselwirkung N2 - In diesem Artikel wird ein 3D FE-Modell für den Brückenübergangsbereich vorgestellt, das eine Bewertung hinsichtlich des Langzeitverhaltens ermöglicht und an dem Optimierungsmaßnahmen diskutiert werden können. Bestandteile des numerischen Modells sind das Fahrzeug-Fahrwegmodell mit Brückenstruktur und eine Randformulierung mit der SBFEM. Die hier diskutierten Optimierungsmaßnahmen fokussieren sich auf eine reine Anpassung der Fahrwegsteifigkeit durch elastische Elemente auf der Brückenstruktur. T2 - 5. VDI-Fachtagung - Baudynamik 2015 CY - Kassel, Germany DA - 22.04.2015 PY - 2015 SN - 978-3-18-092244-7 N1 - Serientitel: VDI-Berichte – Series title: VDI-Berichte IS - 2244 SP - 247 EP - 258 PB - VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-35259 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -