TY - JOUR A1 - Rücker, Werner A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven T1 - Großversuche an Rammpfählen zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung und Standzeit N2 - Im Rahmen mehrerer vom Bundesumweltministerium geförderter Forschungsvorhaben untersucht die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zusammen mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft das Tragverhalten von zyklisch lateral und axial belasteten Rammpfählen für Offshore-Windkraftanlagen. Neben Modellversuchen im Labor werden hierbei auch Großversuche durchgeführt. In diesem Beitrag wird das neu erstellte Testfeld der BAM zur Prüfung von Pfählen in Horstwalde vorgestellt. In den laufenden Großversuchen werden Parameter wie Tragfähigkeitsminderung infolge zyklisch-axialer Lasten im Druck- und Zugbereich sowie die Zunahme von Tragfähigkeiten durch sogenannte Anwachseffekte untersucht. Bezüglich der zyklischen Belastungen werden insbesondere als unsicher anzunehmende Wertepaare in den derzeit verwendeten Interaktionsdiagrammen betrachtet, wobei hier das Hauptaugenmerk aber nicht nur auf dem Versagen des Pfahls, sondern auch auf der Ermittlung der Resttragfähigkeit nach definierten Zyklenzahlen liegt. Im Beitrag werden erste Ergebnisse zu den Anwachseffekten präsentiert und mit Ergebnissen aus der Literatur verglichen. Des Weiteren werden das Versuchsprogramm zu den zyklisch axial belasteten Pfählen vorgestellt und erste Ergebnisse gezeigt. In einem Ausblick werden weitere Ziele des Forschungsvorhabens beschrieben. Hierzu gehören die Validierung und Kalibrierung eines existierenden Modells zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung auf der Grundlage aktueller Messdaten am Pfahl.----------------------------------------------------------------------------------------------- Large-scale tests on driven piles for the investigation of pile capacity under cyclic loading and ageing effects. The cyclic behaviour of axially and laterally loaded piles for the foundation of offshore wind turbines is being investigated by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) in the frame of several research projects funded by the German Federal Ministry for the Environment and carried out in cooperation with industrial and academic partners. To this end, physical model tests in reduced scale as well as large scale field tests are being performed. This paper presents the new pile testing facility in the BAM's testing site at Horstwalde. The large-scale tests being performed there are aiming at the pile capacity degradation due to cyclic axial loading (both in tension and compression) as well as at the investigation of the capacity gains due to ageing effects (pile setup). Concerning the cyclic loading, the investigations have been mainly focused on special load combinations where there is little experience and where current interaction diagrams are loosely defined. However, the aim of the tests was not the cyclic failure, but rather the assessment of the post-cyclic capacity after the application of a pre-defined number of load cycles. Here, the testing program is summarised and some key results from the first testing campaign are discussed. The paper also presents some preliminary results concerning the capacity gains through ageing and compares them to previous experience from the literature. Finally, the paper gives an outlook on further goals of the current research projects, including the validation and calibration of a design model for the cyclic capacity of piles based on measured data from real piles. PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1002/gete.201200021 SN - 0172-6145 SN - 1865-7362 SN - 2190-6653 VL - 36 IS - 2 SP - 77 EP - 89 PB - VGE Verl. GmbH CY - Essen AN - OPUS4-29517 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 ED - Dimitrovová, Z. ED - de Almeida, J.R. ED - Goncalves, R. T1 - Numerical modeling of train-track-interaction at bridge transition zones considering the long-term behaviour N2 - A train passage will induce elastic and plastic deformations in the ballast and ist underlying soll. Considering the short term behaviour the elastic deformations will overweight the plastic and therefore these can be neglected. Regarding the long term behaviour the plastic deformations will accumulate due to repeating traffic loads and lead to settlement and Deterioration ofthe track structure. A smooth settlement along the track (small differential Settlement) is acceptable, whereas large differential settlement accelerates the process of deterioration and reduces the safety and serviceability ofthe track. Especially a bridge transition zone is prone to large differential settlements, where the track deteriorates in the backfilling area of bridge abutments mainly due to stiffness changes between embankment and bridge, repeating traffic loads and displacements of the superstructure Ends on bridges. A numerical model will be presented, with a particular focus on the long term behaviour of the track at bridge transition zones under repeating traffic loads. The ahn ofthe Simulation is not the computation of every train Crossing but the analysis of the long term behaviour of the bridge transition zone based on single train crossings. The analysis is performed in the time domain, whereas the bridge, the track and the backfilling area are modelled by means of the finite T2 - ICOVP-2013 - 11th International conference on vibration problems CY - Lisbon, Portugal DA - 09.09.2013 KW - Train-track-interaction KW - Transition zone KW - Track settlement PY - 2013 SN - 978-989-96264-4-7 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-29591 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Mira, P. A1 - Pastor, M. A1 - Merodo, J.A.F. A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner T1 - A numerical model for the transient analysis of offshore foundations under cyclic loading N2 - A comprehensive numerical model for the analysis of offshore foundations under a general transient loading is presented here. The theoretical basis of the model lies on the Swansea formulation of Biot's equations of dynamic poroelasticity combined with a constitutive model that reproduces key aspects of cyclic soil behaviour in the frame of the theory of generalised plasticity. On the practical side, the adoption of appropriate finite element formulations may prevent the appearance of spurious numerical instabilities of the pore pressure field. In this respect, the use of a coupled enhanced-strain element is here proposed. On the other hand, the practicality of the presented model depends ultimately on its computational efficiency. Some practical recommendations concerning the solution strategies, the matrix storage/handling procedures and the parallel multi-processor computation are here provided. Finally, the performance of the model with a benchmark study case and its practical application to analyse the soil–structure interaction of an offshore monopile under a realistic transient storm loading are discussed. KW - Offshore foundations KW - Cyclic loading KW - Numerical model KW - Pore pressure accumulation KW - Liquefaction analysis PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2014.02.005 SN - 0266-352x VL - 59 SP - 75 EP - 86 PB - Elsevier Ltd. CY - Barking AN - OPUS4-30490 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Georgi, Steven A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Rücker, Werner ED - Lutz, B. ED - Möller, G. ED - Rücker, Werner ED - Schiefelbein, N. T1 - Ermittlung von Beanspruchung und Verformungen von Pfahlgründungen - Messverfahren und Applikation N2 - Vor dem Hintergrund einer angestrebten größeren Unabhängigkeit der Energieversorgung von fossilen Energieträgern hat die Windenergie in den letzten Dekaden zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dabei wird insbesondere die Energiegewinnung offshore in der Deutschen Nordsee, auf Grund dort vorhandener stetiger Winde und sinkender Akzeptanz von Windkraftanlagen an Land, forciert. Im Hinblick auf die Gründung dieser Anlagen wird technisches Neuland betreten. Angesichts von Wassertiefen bis über 25 m erhalten aufgelöste Gründungsstrukturen wie Tripod und Jacket oft den Vorzug vor Monopiles. Letztere waren wegen der geringen Produktions- und Installationskosten, der bisher am häufigsten angewandte Gründungstyp in flacheren Gewässern. Monopile- und Mehrpfahlgründung unterscheiden sich wesentlich im Abtrag der Belastung durch Beanspruchungen aus Wind und Wellen in den umgebenden Baugrund. Während beim Monopile die zyklischen Momente über laterale Bettung abgetragen werden, entstehen an den Mehrpfahlgründungen axiale Zug- und Druckbelastungspaare in gegenüberliegenden Pfählen. Die zyklischen Belastungen von Monopiles sind demnach hauptsächlich in lateraler Richtung zu erwarten, während für Mehrpfahlgründungen die zyklische Belastung einen überwiegend axialen Charakter aufweist. Die zyklischen axialen Lasten in den Pfählen der Mehrpfahlgründungen können die axialen Tragfähigkeiten insbesondere am Pfahlmantel reduzieren und damit evtl, zu einem Versagen der Gründung führen. T2 - Messen im Bauwesen 2014 - Neue Messtechnik und Anwendungsfälle CY - Berlin, Germany DA - 04.03.2014 KW - Zyklik KW - Pfahl KW - Tragfähigkeit KW - Dehnungsmessung PY - 2014 SN - 978-3-9815944-7-8 SP - 97 EP - 108 AN - OPUS4-30486 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Bronsert, Jeffrey A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Rücker, Werner ED - Chen, A. ED - Frangopol, D.M. ED - Ruan, X. T1 - Evaluating the degradation of ballasted track at bridges for high-speed railways N2 - The bridge design for railway bridges is far more dependent on the interaction with the traffic and the carriageway than for road bridges. This is especially true for the specific demands of the track in highspeed railways. Both maintenance and safety of the track have to be considered. The most relevant sections for the design criteria can be located at the bridge transition zones. Based on experimental investigations it is shown that bridge joint displacements, changes in stiffness and uplifting of the sleeper are causes for an increased degradation and loss in strength of the ballasted track. With respect to high speed vibrations of the bridge deck can have an even more decisive impact. Bridge deck vibrations can lead to destabilization of the bailast. In a numerical study the behavior of the track at the bridge is illustrated. T2 - IABMAS 2014 - 7th International conference of bridge maintenance, safety and management CY - Shanghai, China DA - 07.07.2014 KW - Train-track-bridge-interaction KW - Bridge transition zone KW - Assessment criteria KW - Vehicle model KW - Numerical model PY - 2014 SN - 978-1-138-00103-9 SN - 978-1-315-76069-8 SP - 1 EP - 8 PB - CRC Press AN - OPUS4-31142 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bronsert, Jeffrey A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Rücker, Werner ED - Cunha, A. ED - Caetano, E. ED - Ribeiro, P. ED - Müller, G. T1 - Assessment and optimisation of bridge transition zones on the basis of a numerical model for train-track-bridge interaction N2 - The main degradation process at bridge transition zones due to traffic loads is the appearance of differential settlements. Abrupt stiffness changes, repeating traffic loads and relative displacements of the superstructure ends on bridges often aggravate this problem. In this contribution, a 3D finite element (FE) model extended with a boundary formulation in the frame of the scaled-boundary finite element method (SBFEM) for a transient analysis of train-track-bridge interaction is presented. This numerical model permits an assessment of bridge transition zone with respect to permanent deformations of the track. The main focus lies on the modeling strategies for the vehicle and their impact on suitable assessment criteria for bridge transition zones. For this purpose, two different modeling strategies for the vehicle, a moving load model and a multibody model, have been compared and discussed on the basis of the assessment criteria. The results indicate that the model of the vehicle has a minor effect for an assessment on the embankment, but that the assessment on the bridge may show significant differences depending on whether the inertial components of the vehicle (multibody model) are considered. T2 - EURODYN 2014 - 9th International conference on structural dynamics CY - Porto, Portugal DA - 30.06.2014 KW - Train-track-bridge-interaction KW - Bridge transition zone KW - Assessment criteria KW - Vehicle model KW - Numerical model PY - 2014 SN - 978-972-752-165-4 SN - 2311-9020 SP - 799 EP - 804 AN - OPUS4-31144 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Mitakidis, Alkiviadis A1 - Rücker, Werner T1 - Erschütterungsausbreitung im elastischen Halbraum bei transienten Belastungsvorgängen N2 - Die Untersuchung von transienten Belastungsvorgängen, wie sie z.B. bei Erdbeben oder auch beim Pfahlrammen auftreten sowie deren Weiterleitung im Erdreich und deren Einwirkung auf Gebäude verschiedenster Art gewinnt nicht zuletzt wegen erhöhter Anforderungen an den Umweltschutz immer mehr an Bedeutung. Hier wird der Problemkreis umfassend untersucht. T3 - BAM Forschungsberichtreihe - 167 KW - Dreidimensionale Erschütterungsausbreitung KW - Pfahlrammung KW - Freifeld-Antwort KW - Baugrund-Bauwerk Wechselwirkung im Zeitbereich PY - 1989 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-2835 SN - 978-3-88314-937-3 SN - 0938-5533 VL - 167 SP - 1 EP - 133 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-283 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rücker, Werner A1 - Said, Samir T1 - Erschütterungsübertragung zwischen U-Bahntunneln und dicht benachbarten Gebäuden N2 - Mit dieser Untersuchung sollen Grundlagen zur zuverlässigen Erschütterungsprognose von Nah-, Fern-, oder Hochgeschwindigkeitszügen geschaffen werden. Ein besonderes Problem stellen Fälle dar, in denen sich die Trasse dicht an oder unter Gebäuden befindet. T3 - BAM Forschungsberichtreihe - 199 PY - 1994 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-2510 SN - 978-3-89429-422-1 SN - 0938-5533 VL - 199 SP - 1 EP - 186 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-251 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir A1 - Rücker, Werner T1 - Das Fahrzeug-Fahrweg-Verhalten und die Umgebungserschütterungen bei Eisenbahnen N2 - In dem Forschungsvorhaben „Das Fahrzeug-Fahrweg-Verhalten“ im Hinblick auf die Prognose von Zugerschütterungen und die Optimierung von Minderungsmaßnahmen – Förderkennzeichen BMBF 9346 - wurden sehr komplexe, vielfältig ineinander verzahnte und simultane Fahrzeug-, Fahrweg-, Brücken- und Zugmessungen durchgeführt. Mit diesem umfangreichen Arbeitsprogramm wurde die Relevanz verschiedener Anregungs- und Beanspruchungsanteile untersucht und eine Reihe von Messmethoden für diese Anteile herausgearbeitet, sowie Minderungsmöglichkeiten für die dynamischen Radlasten und für die Erschütterungen in der Umgebung von Bahnlinien zusammengestellt und bewertet. T3 - BAM Forschungsberichtreihe - 243 KW - Fahrzeugschwingungen KW - Fahrwegnachgiebigkeit KW - Dynamische Radlasten KW - Simultanmessungen KW - Bodenerschütterungen KW - Feste Fahrbahn KW - Brückengleis KW - Fahrgeschwindigkeit PY - 2001 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-2073 SN - 978-3-89701-565-X SN - 0938-5533 VL - 243 SP - 1 EP - 168 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-207 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rücker, Werner A1 - Schmid, Günther A1 - Verbic, Branislav T1 - Experimentell bestimmte dynamische Steifigkeiten von Oberflächenfundamenten KW - Steifigkeit, dynamisch KW - Oberflächenfundament KW - Fundament PY - 1996 SN - 0005-6820 SN - 1437-0999 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 SN - 0932-8351 VL - 73 IS - 6 SP - 368 EP - 375 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-668 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Rücker, Werner A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Baeßler, Matthias A1 - Johnsen, Björn ED - Durstewitz, M. ED - Lange, B. T1 - Please Avoid Tilting - Application-Oriented Design and Monitoring Model for Foundation Structures Subjected to Cyclic Loads N2 - A great deal is possible, even on the seabed. Together, wind and waves shake the foundations of the offshore wind turbines. "ere is also the “normal” current and ebb and #ow of the tides that are so distinctive in the North Sea. Pore water pressure can also occur on the seabed, loosening it. Where monopiles are involved, the worst case is that the stability of the whole turbine can be altered – even if such a monopile rammed into the seabed has a diameter of up to eight metres. Over half the planned offshore wind turbines in the North and Baltic Seas are to have monopile foundations, and over 40 % are to have multi-pile foundations, designed for example as a tripod. "is is why pile foundations and their loads deserve special attention. For one thing above all is to be avoided in plant operations, and that is the risk of turbine tilt. KW - Pile foundations KW - Offshore wind turbines KW - Cyclic loads PY - 2017 SN - 978-3-662-53178-5 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-53179-2 SP - 53 EP - 59 PB - Springer AN - OPUS4-39340 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire T1 - Large-scale testing facility for cyclic axially loaded piles N2 - Offshore piles have to withstand predominantly cyclic axial loads when they are installed in multi-pile configurations, as in jacket foundations. The dimensions of the pile are governed by both the internal capacity and the fatigue behaviour of the steel cross-section as well as by its external capacity in the pile-soil interaction. Owing to the large numbers of piled foundations required for current and future offshore wind farms, there is an urgent need to optimize the dimensions and related costs of single piles. With regard to the pile capacity, two major topics of research are the determination of possible capacity gains due to pile ageing effects and proper consideration of cyclic degradation. In order to investigate both effects, a large-scale testing facility has been constructed at the BAM TTS site in Horstwalde near Berlin. This open-air facility allows large tubular driven piles to be loaded cyclically in both tension and compression while studying the ageing effects by introducing delays between the testing campaigns. First results already show a moderate increase in pile capacity over time. Concerning the anticipated capacity degradation of cyclically loaded piles, preliminary results show an unexpected behaviour. Additional tests are currently being conducted for further clarification. KW - Steel driven piles KW - Offshore foundations KW - Cyclic axial loading KW - Pile ageing KW - Large-scale field testing PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1002/stco.201310028 SN - 1867-0520 SN - 1867-0539 VL - 6 IS - 3 SP - 200 EP - 206 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-29535 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven A1 - Rücker, Werner ED - Triantafyllidis, T. T1 - Special issues for the coupled transient simulation of laterally loaded offshore piles and novel experimental findings T2 - Workshop Gründung von Offshore-Windenergieanlagen CY - Karlsruhe, Germany KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic lateral load KW - Pore pressure accumulation KW - Model testing PY - 2010 SN - 0453-3267 IS - 172 SP - 117 EP - 138 CY - Karlsruhe AN - OPUS4-24496 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Bronsert, Jeffrey A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Rücker, Werner ED - Pombo, J. T1 - The stability of ballasted tracks supported on vibrating bridge decks, abutments and transition zones N2 - The track on bridges is affected by cyclic and dynamic action arising from the train passage and the reaction of the track supporting structure. Concerning the track, the current bridge design procedures include two major engineering tasks: On the one hand the stability of the track supported on the bridge deck has to be satisfied. In order to reduce the deterioration of the track the elasticity of the track has to be adapted for the stiff bridge deck. Furthermore, lateral stability has also to be satisfied. The vibration of the bridge structure has to be taken into account because it can affect the stability of the ballasted track. On the other hand the transition zone between bridge structure, abutment and the track on the subgrade is a matter of permanent concern. The changes in stiffness, in the dynamic behavior arising from the rolling stock and the relative deflection between the bridge structure and the abutment induce a nearly unavoidable problem for the long term behaviour on the track. BAM has conducted intensive experimental work to study the behaviour of the ballasted track on dynamically excited bridges. The state of the art is a design value for the deck acceleration of 0.35 g as established in the ENV 1991-1. In our experimental investigations the design value was verified. The influence of a frequency content higher than 30 Hz and of single vibration amplitudes on the track deterioration was evaluated. Both vertical and lateral stability were investigated. The influence of vibrations on the lateral stability can be more severe since the lateral stability could involve a sudden failure of the track. Furthermore, a simulation tool was developed to calculate the lateral stability on a vibrating bridge deck. For this simulation tool a parameter study was undertaken [1] where combinations of the curvature of the bridge-track system, the design temperature and the bridge deck vibrations were investigated. Parts of this study are incorporated in this paper. In a current research project the investigations are extended to the interaction of the train-track-dynamics and the long term behaviour of the transition zone. The main emphasis is on the integration of the possible deterioration of the structural components in the numerical modelling of the relevant structural elements of the vehicle, the bridge and bridge abutment structure. An outlook is given to a complete model for the assessment of the track behaviour at railway bridges. T2 - 1st international conference on railway technology: research, development and maintenance CY - Las Palmas, Gran Canaria, Spain DA - 18.04.2012 KW - Ballast KW - Acceleration KW - Bridge deck KW - Track deterioration KW - Track stability KW - Transition zone PY - 2012 SN - 978-1-905088-53-9 DO - https://doi.org/10.4203/ccp.98.13 SN - 1759-3433 N1 - Serientitel: Civil-Comp Proceedings – Series title: Civil-Comp Proceedings VL - 98 IS - Paper 13 SP - 1 EP - 20 PB - Civil Comp Press AN - OPUS4-26900 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner T1 - Pore-pressure accumulation and soil softening around pile foundations for offshore wind turbines T2 - OMAE 2012 - 31st International conference on ocean, offshore and artic engineering CY - Rio de Janeiro, Brazil DA - 2012-07-01 KW - Offshore pile foundation KW - Cyclic loading KW - Coupled numerical modelling KW - Pore-pressure accumulation KW - Softening KW - Liquefaction PY - 2012 SN - 978-0-7918-4491-5 VL - 4 SP - 219 EP - 228 PB - ASME CY - New York, N.Y. AN - OPUS4-26738 LA - eng 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 - 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 - Rücker, Werner T1 - Ermittlung der Tragfähigkeit von Offshore Rammpfählen unter zyklischer Belastung - Modellversuche, Großversuche, numerische Verfahren T2 - Hans-Lorenz Symposium 2012 CY - Berlin, Germany DA - 2012-10-11 PY - 2012 AN - OPUS4-27102 LA - deu 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 - Rücker, Werner T1 - Offshoregründungen unter zyklischen Einwirkungen, Auswirkungen auf die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit T2 - VDI Fachkonferenz Offshore Windenergieanlagen CY - Bremerhaven, Germany DA - 2010-10-26 PY - 2010 AN - OPUS4-22408 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner T1 - Anwendungsorientiertes Bemessungs- und Überwachungsmodell für Pfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen unter zyklischer Belastung T2 - Kick-off Meeting des Forschungsvorhabens "Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen unter zyklischer Belastung", BAM CY - Berlin, Germany DA - 2008-01-29 PY - 2008 AN - OPUS4-18078 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner T1 - Anwendungsorientiertes Bemessungs- und Überwachungsmodell für Pfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen unter zyklischer Belastung T2 - 2. Treffen des Arbeitskreises "Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen", Technische Universität CY - Braunschweig, Germany DA - 2009-02-18 PY - 2009 AN - OPUS4-19051 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 - 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 - TY - CHAP A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Georgi, Steven A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Rücker, Werner A1 - Johnsen, Björn ED - Durstewitz, M. ED - Lange, B. T1 - „Neuland“ auf dem Meeresboden - Überwachungsverfahren und Bewertungsmodell für die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen N2 - Offshore-Windenergie betritt Neuland, gerade bei der Gründung. Denn Windenergie auf See kann die Erfahrungen der gängigen Offshore-Konstruktionen der Öl- und Gasindustrie nur bedingt nutzen. Mehr als dort, versucht man bei der Offshore-Windenergie, die Gründungsabmessungen – insbesondere die Pfahllängen – soweit wie möglich zu reduzieren. Denn dies kann bei der hohen Anzahl der Windenergieanlagen erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen. Andererseits wird die Standsicherheit der Gründungen durch den viel höheren Anteil an zyklischen Lasten gegenüber den gängigen Offshore- Strukturen in schwer einschätzbarer Weise zusätzlich gefährdet. Da Offshore-Windenergieanlagen in Serienfertigung produziert werden, wirkt sich hier jeder systematische Fehler bei der Gründung dann gleich als Serienfehler auf eine Vielzahl von Anlagen aus. Überwachung ist also angesagt – und das richtige Maß bei der Pfahlgründung, der am meisten verwendete Fundamenttyp bei Windenergieanlagen. KW - Offshore Windkraftanlagen KW - Pfahlgründungen KW - Überwachungsverfahren PY - 2016 SN - 978-3-658-09782-0 SN - 978-3-658-09783-7 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-658-09783-7 SP - 61 EP - 68 PB - Springer AN - OPUS4-39348 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -