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 - 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 - Uncharted Territory on the Seabed - Monitoring Procedures and Assessment Model for the Foundations of Offshore Wind Turbines N2 - Offshore wind turbines enter unknown territory, especially where the foundations are concerned. This is because offshore wind power can only make use of the experience from the common offshore constructions used by the oil and gas industry to a limited extent. The offshore wind industry has tried to reduce foundation dimensions, especially the pile lengths, as much as possible compared with those of the oil and gas industry. This is because with the large number of wind turbines involved it can provide considerable economic advantages. On the other hand, the stability of the foundations is additionally at risk because due to the much larger number of cyclic loads they are subjected to it is very difficult to predict how they will behave. Since offshore wind farms are manufactured in series, every systematic fault in the foundation acts as a series fault for a large number of turbines. This calls for monitoring – and the right dimensions of pile foundation, the most common type of foundations used for wind turbines KW - Offshore wind turbines KW - Field tests KW - Axial pile capacity PY - 2017 SN - 978-3-662-53178-5 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-53179-2 SP - 61 EP - 67 PB - Springer AN - OPUS4-39341 LA - eng 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 - Schieflagen bitte vermeiden N2 - Vieles ist möglich, auch auf dem Meeresboden. Wind und Wellen rütteln gemeinsam an der Gründung, den Fundamenten der Offshore-Windenergieanlagen. Hinzu kommen die „ganz normale“ Strömung sowie die in der Nordsee besonders ausgeprägten Gezeiten von Ebbe und Flut. Zudem kann am Meeresboden Porenwasserüberdruck entstehen, der den Boden lockern und im schlimmsten Fall bei Monopiles die Stabilität der gesamten Anlage ändern kann. Selbst wenn ein solcher in den Meeresboden gerammter Pfahl bis zu 8 Meter Durchmesser hat. Über die Hälfte der geplanten Offshore-Anlagen in Nord- und Ostsee werden mit Ein-Pfahl-Gründungen geplant, über 40 % sollen als Mehrpfahl-Gründungen, zum Beispiel als Tripod, ausgeführt werden. Von daher verdienen Pfahlgründungen und ihre Belastungen besondere Aufmerksamkeit. Denn eines gilt es im Anlagenbetrieb unbedingt zu vermeiden: Eine drohende Schiefstellung der Anlage KW - Windenergie KW - Offshore KW - Pfahlgründungen PY - 2016 SN - 978-3-658-09782-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-658-09783-7 SP - 53 EP - 59 AN - OPUS4-39344 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rogge, Andreas A1 - Rücker, Werner A1 - Baeßler, Matthias T1 - Tragverhalten und Zustandsbewertung von Offshore-Windenergieanlagen unter hochzyklischer Beanspruchung N2 - Die hochzyklischen Einwirkungen auf Offshore-Windenergieanlagen führen zu bemessungsrelevanten Ermüdungsbeanspruchungen aller Anlagenteile einschließlich der baulichen Konstruktion. Daraus ergeben sich diverse Fragestellungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen, die hier beispielhaft am Langzeit-Verformungsverhalten der Gründungskonstruktionen dargestellt sind. Die dynamischen Eigenschaften haben erhebliche Konsequenzen für die konstruktive und betriebstechnische Auslegung der Anlagen. Eine geeignete Möglichkeit sowohl zur Erfassung des Langzeitverhaltens als auch zur Erkennung von Schädigungsvorgängen stellt das Structural Health Monitoring mit unmittelbarer Ergebnisbewertung dar. Ein geeignetes Messsystem und die erforderlichen Auswertungsroutinen wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt, vergleichend bewertet und im Originalmaßstab erprobt. KW - Gründung KW - Langzeitverhalten KW - Ermüdung KW - Schädigung KW - Monitoring PY - 2012 SN - 1431-5122 N1 - Serientitel: Berichte aus dem konstruktiven Ingenieurbau – Series title: Berichte aus dem konstruktiven Ingenieurbau VL - 12/4 SP - 227 EP - 234 AN - OPUS4-27055 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Rücker, Werner T1 - A method for system identification of a structure supported by nonlinear springs using evolutionary computing N2 - A mechanical structure supported by nonlinear springs subjected to an external load is considered. If all mechanical parameters of the system were known, the displacement of the system subjected to this load could be easily calculated. If not all of the parameters are known, but the load and the displacement are measured at one location, an inverse problem exists. In the presented problem the nonlinear springs are unknown and have to be determined. At first glance a problem needs to be solved, which is underdetermined due to the number of unknown variables. However, evolutionary computing can be applied to solve this inverse, nonlinear and multimodal problem. Sometimes a prior knowledge exists on certain system properties, which is difficult to implement into analytical or numerical solver. This knowledge can play a decisive role in identifying the system properties and it can be easily included as boundary condition when applying evolutionary algorithm. This article examines how and under what conditions the spring resistances can be identified. The procedure is exemplified at a mechanical system of a pile foundation. T2 - 2nd International conference on mathematical modeling in physical sciences 2013 CY - Prague, Czech Republic DA - 01.09.2013 PY - 2014 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-304531 UR - http://iopscience.iop.org/1742-6596/490/1/012095/pdf/1742-6596_490_1_012095.pdf DO - https://doi.org/10.1088/1742-6596/490/1/012095 SN - 1742-6588 SN - 1742-6596 VL - 490 IS - 012095 SP - 1 EP - 4 PB - IOP Publ. CY - Bristol, UK AN - OPUS4-30453 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M. H. A1 - Rücker, Werner T1 - Optimierung des Managements der Tragwerksintegrität für Offshore-Windenergieanlagen N2 - Dieser Artikel enthält aktuelle Forschungsergebnisse im Bereich des überwachungsgestützten Managements der Tragwerksintegrität. Das Management der Tragwerksintegrität hat zum Ziel, die Funktionalität eines Tragwerks während des gesamten Lebenszyklus durch Einhaltung der Zielzuverlässigkeiten sicherzustellen. Ausgehend von Forschungsergebnissen über die Charakteristik von Überwachungsverfahren und -daten im Rahmen von Zuverlässigkeitsanalysen, wird ein Ansatz vorgestellt, wie die erwarteten Kosten für das Management der Tragwerksintegrität durch Überwachungsverfahren optimiert werden können. Dazu wird eine Kosten-Nutzen-Analyse für den Lebenszyklus einer Gründungstruktur von Offshore-Windenergieanlagen durchgeführt. Im Rahmen der Bayes'schen Entscheidungstheorie werden durch eine Prä-posteriori-Entscheidungsanalyse die optimalen Entscheidungsparameter für den Entwurf eines Überwachungssystems bestimmt. Als Fallstudie wird ein Überwachungssystem für die Gründungsstruktur eines Multibrid-M5000-Prototyps konzipiert und die mögliche Reduktion der Risiken und erwarteten Betriebskosten quantifiziert. N2 - This paper contains recent research results in the field of monitoring supported structural integrity management. The structural integrity management aims at ensuring the functioning of a structure throughout the life cycle by compliance with the target reliabilities. Building upon research results concerning the characteristics of monitoring techniques and data within the framework of reliability analyses, an approach is introduced for the optimisation of the expected structural integrity management costs by monitoring information. For this aim, a life cycle cost benefit analysis for offshore wind turbine support structures is formulated. The optimal monitoring decision parameters are then assessed utilizing the Bayesian pre-posterior decision theory. As a case study a monitoring system for a Multibrid M5000 offshore wind turbine prototype support structure is designed and possible reductions of the risks and expected costs are quantified. KW - Management der Tragwerksintegrität KW - Messunsicherheit KW - Tragwerkszuverlässigkeit KW - Bayes'sche Aktualisierung KW - Kosten-Nutzen-Analyse KW - Lebenszyklus KW - Structural integrity management KW - Measurement uncertainty KW - Structural reliability KW - Bayesian updating KW - Cost-benefit analysis KW - Life cycle KW - Bauwerkserhaltung/Sanierung - Maintenance and Repair KW - Meerestechnik - Offshore engineering KW - Stahlbau - Steel construction PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201200021 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 VL - 89 IS - 8 SP - 525 EP - 532 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-26313 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M.H. A1 - Rücker, Werner ED - Faber, M.H. ED - Köhler, J. ED - Nishijima, K. T1 - On the utilization of monitoring data in an ultimate limit state reliability analysis N2 - This paper describes a structural reliability analysis utilizing monitoring data in the ultimate limit state with consideration of the uncertainties of the monitoring procedure. For this purpose the uncertainties of the monitoring data are modeled utilizing a new framework for the determination of measurement uncertainties. The approach is based on a process equation and Statistical models of observations for the derivation of a posterior measurement uncertainty by Bayesian updating. This facilitates the quantification of a measurement uncertainty using all available data of the measurement process. For the reliability analysis in the ultimate limit state, monitoring data can be utilized as a loading model Information and as proof loading, i.e. resistance model Information. Both approaches are discussed with generic examples and it is shown that the modeling of monitoring data in a reliability analysis can result in a reduction of uncertainties and as a consequence in the reduction of the probability of failure. Furthermore, the proof loading concept is developed further to account for the uncertain characteristic of proof loading due to the measurement uncertainties which is consistent with the framework for the determination of measurement uncertainties. These approaches and findings can be utilized for the assessment of structures for life cycle extension and the design of monitoring Systems. T2 - ICASP 11 - 11th International conference on applications of statistics and probability in civil engineering CY - Zurich, Switzerland DA - 01.08.2011 PY - 2011 SN - 978-0-415-66986-3 SP - 1762 EP - 1769 PB - Taylor & Francis CY - London AN - OPUS4-24292 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner A1 - Bicker, S. A1 - Said, Samir A1 - Schmid, Wolfgang T1 - Structural investigations and monitoring results on a prototype of offshore wind turbines of multibrid M5000 series N2 - The concept and technical details of the implementation of the developed integrated monitoring system within the IMO-WIND project are presented. The tasks of the components of the system and its requirements are described. Selected results from the continuous monitoring during operation of the plant M5000_2 regarding the task design verification and dynamic structural analysis are given. T2 - DEWEK 2010 - 10th German wind energy conference CY - Bremen, Germany DA - 2010-11-17 KW - Integrated monitoring system KW - Offshore wind turbines KW - Design verification KW - Structural assessment KW - Limit values KW - Load transfer KW - Data management KW - Dynamic analysis KW - Rotor blades KW - Embedded sensors PY - 2011 IS - S03 SP - 1 EP - 5 PB - DEWI GmbH AN - OPUS4-23712 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner T1 - Integrated monitoring of offshore wind turbines - requirements, concepts and experiences N2 - Wind turbines on offshore sites (OWECs) are subjected to combined loads from wind and waves. These dynamic loads, with a frequency content within the range of the natural frequencies of the structures, cause fatigue-effective stresses in the substructures of wind turbines. Therefore, the examination of natural frequencies is an important part within the design process of wind turbines. The quality of the numerical models for such calculations is of great importance, since the certification guidelines permit only small uncertainties in modal analysis results. The accuracy of the parameters of the numerical model can only be achieved through a comparison of simulation results with corresponding test results. Therefore, it is necessary to measure the dynamic behaviour of all components of the wind turbines simultaneously. This is true not only for the design verification, but also for monitoring the OWECs in operation. The potential of integrated systems for monitoring-based maintenance optimisation should thus be used. KW - Offshore wind turbines KW - Integrated monitoring system KW - Structural assessment KW - Damage indicators KW - Dynamic loads KW - Data management PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1080/15732470903068706 SN - 1573-2479 SN - 1744-8980 VL - 6 IS - 5 SP - 575 EP - 591 PB - Taylor & Francis CY - London AN - OPUS4-21452 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Rücker, Werner A1 - Faber, M.H. T1 - Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Baustrukturen in Offshore-Windenergie-Anlagen N2 - Das Bauwerk einer Windenergieanlage dient der Sicherstellung der Energieproduktion. Eine entsprechende Zuverlässigkeit der Struktur und deren permanente Bewertung und Unterhaltung ist dazu notwendig. In diesem Beitrag werden Möglichkeiten der Bewertung des für die Struktur wichtigen Schädigungsmechanismus Ermüdung sowie dessen Überwachung in Zusammenhang mit Schädigungsindikatoren aufgezeigt. Dabei wird auf strukturmechanische, werkstoffmechanische und probabilistische Modelle sowie auf Messdaten eines Prototyps einer OWEA zurückgegriffen. Ausgehend von der gesamtdynamischen Berechnung wird die Zuverlässigkeit gemäß der Auslegung für den Schädigungsmechanismus Ermüdung durch ein Wöhlerlinienmodell berechnet. Damit werden ermüdungssensible Komponenten der Struktur identifiziert. Schädigungsindikatoren zur Überwachung der Ermüdungsfestigkeit werden auf Grundlage schädigungs-äquivalenter Dehnungen vorgestellt. Fatigue assessment of support structures for offshore wind energy converters. The structure of wind energy converters secures a reliable energy production. Hence an adequate reliability of the structure and additionally permanent assessment and maintenance is required. Within this paper methods for the assessment of the important damage mechanism fatigue in combination with monitoring of the fatigue reliability utilizing damage indicators are proposed. These methods comprise structural system, material degradation and probabilistic models as well as monitoring data of an offshore wind energy converter prototype. The structural reliability of the structure as designed is calculated based on an overall dynamic analysis using a SN-approach. Herewith fatigue sensitive components are identified. Damage indicators for monitoring the fatigue reliability based on damage equivalent strains are presented. KW - Bewertung KW - Offshore-Windenergie KW - Ermüdung KW - Strukturspannungskonzept KW - Zuverlässigkeit KW - Schadensindikatoren KW - Integrated Monitoring System KW - Damage Identification KW - Load Monitoring KW - Wind turbines PY - 2008 DO - https://doi.org/10.1002/stab.200810076 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 77 IS - 9 SP - 630 EP - 638 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-17977 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Rücker, Werner A1 - Thöns, Sebastian A1 - Said, Samir A1 - Schmid, Wolfgang T1 - Ergebnisse der Dauerüberwachung an einem Prototypen von Offshore-Windenergieanlagen T2 - 3. VDI-Fachtagung - Baudynamik CY - Kassel, Deutschland DA - 2009-05-14 KW - Integrated Monitoring System KW - Offshore wind turbines KW - Assessment KW - Damage identification KW - Load monitoring PY - 2009 SN - 978-3-18-092063-4 SN - 0083-5560 VL - 2063 SP - 455 EP - 466 PB - VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-19795 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Rücker, Werner A1 - Thöns, Sebastian T1 - Integrated Monitoring Systems for Offshore Wind Turbines T2 - 6th International Workshop on Structural Health Monitoring CY - Stanford, USA DA - 2007-09-11 KW - Integrated Monitoring System KW - Damage Identification KW - Load Monitoring KW - Wind turbines PY - 2007 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-16280 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner A1 - Thöns, Sebastian A1 - Said, Samir A1 - Schmid, Wolfgang ED - Zingoni, A. T1 - SHM strategies, application and measurements on tripod offshore wind energy converters within the German offshore park Alpha Ventus N2 - Prototypes of wind turbines of the megawatt dass are to be built and tested until 2008 within a German offshore wind energy test field in the North Sea (ALPHA VENTUS). To ensure a high operational reliability of offshore wind turbines with economically acceptable repair and maintenance efforts, comprehensive diagnosis and supervision concepts are required. Automatic monitoring Systems will be an essential part of such concepts. Because of the fact, that during Operation there will be static and dynamic interaction between the components ‘structure’, ‘machinery’ and ‘blades’ it is necessary to develop the monitoring techniques in an overall concept. These monitoring Systems are supposed to be applied for the design and testing as well as for the Operation and maintenance phases. In the paper the developed approaches for the measurement of actions and the condition monitoring of all components of an offshore wind energy plant will be shown. T2 - Research and applications in structural engineering, mechanics and computation - 5th International conference on structural engineering, mechanics and computation CY - Cape Town, South Africa DA - 02.09.2013 PY - 2013 SN - 978-1-138-00061-2 SN - 978-1-315-85078-8 SP - 977 EP - 982 PB - CRC Press AN - OPUS4-29104 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hu, Wei-Hua A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Said, Samir A1 - Rücker, Werner T1 - Vibration-based structural health monitoring of a wind turbine system. Part II: Environmental/operational effects on dynamic properties N2 - The second part of these companion papers mainly researches environmental/operational influences on structural dynamic properties under normal operational conditions during two years, in order to extract a statistical based damage-sensitive indicator for health monitoring of a wind turbine system. The correlation analyses between experimental identified frequencies, damping values as well as mode shapes and environmental/operational factors such as rotation speed of blades, wind speed, pitch angle, temperature and nacelle direction are presented. It is observed that the frequency estimates are influenced by the nacelle position, the activation of rotor, the rotation speed of blades and the wind speed as well as the temperature. Regarding to the damping estimates, they are mainly associated with variation of the aerodynamic damping due to the increasing wind speed. Besides, the resonance phenomenon is also observed in higher modes. The harmonic frequencies due to blades passing by tower are found and the corresponding damping value decreases. Moreover, the mode shapes in some modes are strongly affected by the position of the nacelle. Subsequently, two types of simulated damage including the reduction of stiffness in both the rotor blade and the tubular tower are successfully detected by applying the Principal Component Analysis (PCA) based methods to these temperature-sensitive frequency estimates. Comparison of change of the extracted health features indicates that they are more sensitive with the tower damage. KW - Vibration KW - Structural health monitoring KW - Wind turbine KW - Environmental/operational effects KW - Modal properties KW - Principal Component Analysis KW - Novelty analysis KW - Damage detection KW - Sommerfeld effect KW - Automated operational modal analysis KW - Resonance PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.12.035 SN - 0141-0296 VL - 89 SP - 273 EP - 290 PB - Elsevier Ltd. CY - Oxford AN - OPUS4-32879 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hu, Wei-Hua A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Said, Samir A1 - Rücker, Werner T1 - Vibration-based structural health monitoring of a wind turbine system. Part I: Resonance phenomenon N2 - This paper is focused on a resonance phenomenon of a wind turbine system in 5 MW class, on the basis of dynamic signals acquired continuously from the tubular tower under normal operational conditions during two years. Firstly, technique specifications of the wind turbine system are introduced and a finite element model is developed to characterize the structural dynamic properties. The following part describes the continuous dynamic monitoring system integrated with an automated operational modal analysis procedure using the poly-reference Least Squares Complex Frequency domain (p-LSCF) method. Subsequently, variations and mutual relationships of environmental/operational factors such as vibration amplitude, temperature, wind speed, rotation speed of blades, pitch angle and nacelle direction are also presented. Finally, significant resonance is observed due to the fundamental frequency of the tower matching with the harmonic frequency induced by the rotation of three blades. As the rotation speed of rotor approaches to 8 rpm, the vibration amplitude of the tower increases significantly and the corresponding damping value decreases. With the further rising wind velocity, the rotation speed of blades stops increasing and the input energy just contribute to accumulate the vibration amplitude of tower. Such observation indicates the Sommerfeld effect that aggravates the resonance phenomenon. A vibration control device is necessary to minimize the excessive structural responses. A companion paper will further discuss the environmental/operational effects on dynamic properties of the wind turbine system under the operational conditions. KW - Vibration KW - Structural health monitoring KW - Wind turbine KW - Automated operational modal analysis KW - Resonance KW - Sommerfeld effect PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.12.034 SN - 0141-0296 VL - 89 SP - 260 EP - 272 PB - Elsevier Ltd. CY - Oxford AN - OPUS4-32878 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Rücker, Werner A1 - Thöns, Sebastian A1 - Said, Samir T1 - Design and operation of integrated monitoring systems for offshore wind turbines N2 - To ensure a high operational reliability of future generations of offshore wind conversion systems (OWEC) with economically acceptable repair and maintenance efforts, comprehensive diagnosis and supervision concepts are required. Automatic monitoring systems will be an essential part of such concepts. Because of the fact, that during operation there will be static and dynamic interaction between the components 'structure', 'machinery' and 'blades' it is necessary to develop the monitoring techniques in an overall concept. These monitoring systems are supposed to be applied for the design and testing as well as for the operation and maintenance phases. The used methods are focused on the design requirements for the structure, which are stated in the respective standards and certification guidelines. For the validation of the design, methods are specified which would be also applicable for SHM in the operating condition, e.g. for the evaluation of the structural conditon possibly after the occurrence of damages or changes. The further task consists in the realization of condition monitoring for all components, aiming at early damage detection and the observation of the damage development and its evaluation. Here the task consists of determining with assessment procedures the optimum time for maintenance actions to be carried out. T2 - DEWEK 2008 - 9th German wind energy conference CY - Bremen, Germany DA - 2008-11-26 KW - Integrated monitoring system KW - Offshore wind turbines KW - Assessment KW - Damage identification KW - Load monitoring PY - 2008 SP - 1 EP - 4(?) AN - OPUS4-19872 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner A1 - Straub, D. ED - Deodatis, G. ED - Ellingwood, B.R. ED - Frangopol, D.M. T1 - Effect of different inspections strategies on the reliability of Daniels systems subjected to fatigue N2 - Inspections are an efficient means of enhancing the reliability of redundant structural Systems subjected to fatigue. To investigate the effect of such inspections, we represent the deterioration state of a Daniels System by means of a probabilistic fatigue crack growth model of all elements, which considers stochastic dependence among element fatigue behavior. We include inspection results in the calculation of the System collapse probability through Bayesian updating of the System deterioration state. Based on this approach, we calculate the collapse probability of a deteriorating Daniels System conditional on different inspection strategies in terms of inspection coverage and inspection times. The acceptability of an inspection strategy is verified by comparing the calculated collapse probabilities with maximum acceptable System failure probabilities. This study is a Step towards identifying optimal inspection strategies for redundant structural Systems subjected to fatigue. T2 - 11th International conference on structural safety and reliability - Safety, reliability, risk and life-cycle performance of structures and infrastructures CY - New York, USA DA - 16.06.2013 PY - 2013 SN - 978-1-138-00086-5 SN - 978-1-315-88488-2 SP - 1 EP - 8 PB - CRC Press CY - Leiden, The Netherlands AN - OPUS4-28984 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hu, Wei-Hua A1 - Thöns, Sebastian A1 - Said, Samir A1 - Rücker, Werner ED - Cunha, A. ED - Caetano, E. ED - Ribeiro, P. ED - Müller, G. T1 - Resonance phenomenon in a wind turbine system under operational conditions N2 - A prototype of wind turbines in 5 megawatt dass was built and tested at the first German offshore wind energy test fteld in the North Sea. In order to investigate dynamic behaviors under a complex state of loads, a continuous dynamic monitoring System was implemented by Federal Institute for Material Research and Testing (BAM). It recorded structural responses and environmental/operational variables from November 2007 to October 2009. This paper presents significant resonance phenomenon due to the interaction in the tower-nacelle System under operational conditions. Modal parameters are automatically estimated by the poly reference Least Square Complex Frequency domain (p-LSCF) method. Campbell plot demonstrates that a three-blade passage frequency and its multiples f3n match with the natural frequencies of the wind turbine System in several modal Orders. The damping estimates decrease and the Vibration amplitude increase significantly. A control System is necessary to minimize the excessive vibrations. T2 - EURODYN 2014 - 9th International conference on structural dynamics CY - Porto, Portugal DA - 30.06.2014 KW - Wind turbine KW - Tower-nacelle system KW - Resonance KW - Continuous dynamic monitoring KW - Automated operational modal analysis PY - 2014 SN - 978-972-752-165-4 SN - 2311-9020 SP - 3619 EP - 3626 AN - OPUS4-32970 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rohrmann, Rolf A1 - Said, Samir A1 - Schmid, Wolfgang A1 - Thöns, Sebastian A1 - Bicker, S. A1 - Rücker, Werner ED - De Roeck, G. ED - Degrande, G. ED - Lombaert, G. ED - Müller, G. T1 - Results from monitoring and assessment of offshore wind turbines N2 - To ensure a high operational reliability of offshore wind turbines (OWEC) with economically acceptable repair and maintenance efforts, comprehensive diagnosis and supervision concepts are required. Automatic monitoring Systems will be an essential part of such concepts. Because of the fact, that during Operation there will be static and dynamic interaction between the components ‘structure’, ‘machinery’ and ‘blades’ it is necessary to develop the monitoring techniques in an overall concept. These monitoring Systems are supposed to be applied for the design and testing as well as for the Operation and maintenance phases. The knowledge of the dynamic behavior of wind turbines is important both for the design and for a safe Operation. The available monitoring data from a period of three years, allow first conclusions on the long-term Operation of such Systems in terms of quality requirements to the instrumentation to the structure and the rotor blades T2 - EURODYN 2011 - 8th International conference on structural dynamics CY - Leuven, Belgium DA - 04.07.2011 KW - Integrated monitoring system KW - Offshore wind turbines KW - Structural assessment KW - Limit values KW - Measurement hardware KW - Data management KW - Embedded FBG sensors KW - Data analysis KW - Damage detection KW - Rotor blades PY - 2011 SN - 978-90-760-1931-4 IS - MS25 SP - 3450 EP - 3456 AN - OPUS4-24293 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner A1 - Rohrmann, Rolf T1 - Assessment and Damage Detection for Offshore Wind Turbines and Infrastructures T2 - IRIS - Current Praxis Workshop CY - Thessaloniki, Greece DA - 2009-03-30 PY - 2009 AN - OPUS4-20663 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner T1 - Offshore Anlagenmonitoring, Fernüberwachung, Zustandsanalyse und Schadensfrüherkennung T2 - VDI Fachkonferenz Offshore Windenergieanlagen CY - Bremerhaven, Germany DA - 2010-10-26 PY - 2010 AN - OPUS4-22410 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Fischer, J. A1 - Straub, D. A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner T1 - Intelligente Brücke - Zuverlässigkeitsbasierte Bewertung von Brückenbauwerken unter Berücksichtigung von Inspektions- und Überwachungsergebnissen N2 - Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------This report describes concepts for an intelligent bridge on the basis of a reliability-based condition assessment utilizing inspection and monitoring data. The central part of the concept is a model describing the bridge system. The overall bridge model is comprised of deterioration models and a mechanical system model of the structure. The model is a-priori characterized by the input data (such as the geometry, the materials, and the utilization of the bridge). Significant uncertainties in the deterioration modeling as well as the load conditions motivate a probabilistic modeling. The model enables a continuously updated probabilistic condition assessment. It provides information about the condition and the reliability of the bridge system and its components and serves as a basis for the planning and the optimization of maintenance actions. Inspection, measurement, and monitoring information are included by updating the model parameters. Bayesian updating is utilized for the updating of the model parameters and is performed on the basis of the developed classification of structural information and the corresponding procedures. These methodologies allow to consistently incorporate all available information into the model and the prediction. Thereby, the precision and the validity of the data and observations are explicitly accounted for. The condition assessment of the bridge system and its components is updated by updating the model parameters, and maintenance actions can be planned and optimized taking into account all available information in a rational and consistent manner. In this way, the intelligent bridge with inspections, measurements, and monitoring information becomes an adaptive system, which has the ability to adjust to changes. KW - Berechnung KW - Brücke KW - Dauerhaftigkeit KW - Deutschland KW - Echtzeit KW - Forschungsbericht KW - Kontinuierlich KW - Kontrolle KW - Messung KW - Prognose KW - Prüfverfahren KW - Rechenmodell KW - Sachschaden KW - Tragfähigkeit KW - Wahrscheinlichkeit KW - Zustandsbewertung PY - 2014 UR - http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2014/768/pdf/BASt_B_99_ELBA_PDF.pdf SN - 978-3-95606-078-6 SN - 0943-9293 IS - B 99 SP - 1 EP - 111 PB - Fachverlag NW in der Carl Schünemann Verlag GmbH CY - Bremen AN - OPUS4-31300 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M. H. A1 - Rücker, Werner T1 - Ultimate limit state model basis for assessment of offshore wind energy converters N2 - This paper establishes the model basis regarding the ultimate limit state consisting of structural, loading, and probabilistic models of the support structure of offshore wind energy converters together with a sensitivity study. The model basis is part of a risk based assessment and monitoring framework and will be applied for establishing the 'as designed and constructed' reliability as prior information for the assessment and as a basis for designing a monitoring system. The model basis is derived considering the constitutive physical equations and the methodology of solving these which then in combination with the ultimate limit state requirements leads to the specific constitutive relations. As a result finite element models based on shell elements incorporating a structural and a loading model are introduced and described in detail. Applying these models the ultimate capacity of the support structure and the tripod structure are determined with a geometrically and materially nonlinear finite element analysis. The observed failure mechanisms are the basis for the definition of the ultimate limit state responses. A probabilistic model accounting for the uncertainties involved is derived on the basis of literature review and measurement data from a prototype Multibrid M5000 support structure. In combination with the developed structural and loading models, sensitivity analyses in regard to the responses are performed to enhance the understanding and to refine the developed models. To this end, as the developed models necessitate substantial numerical efforts for the probabilistic response analysis predetermined designs of numerical experiments are applied for the calculation of the sensitivities using the Spearman rank correlation coefficient. With this quantification of the sensitivity of the random variables on the responses including nonlinearity the refinement of the model is performed on a quantitative basis. KW - Condition monitoring KW - Failure analysis KW - Finite element analysis KW - Offshore installations KW - Probability KW - Risk analysis KW - Shells (structures) KW - Structural engineering KW - Wind power KW - Model basis KW - Offshore wind KW - Support structure KW - Sensitivity KW - Ultimate limit state PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1115/1.4004513 SN - 0892-7219 VL - 134 IS - 3 SP - 1 EP - 9 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, NY AN - OPUS4-26358 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner T1 - Risikobasierte Überwachungsverfahren zur Lebensdauerverlängerung von bestehenden und neuen Bauwerken T1 - Risk based condition monitoring for life cycle extension of structures N2 - Diese Veröffentlichung enthält Konzepte zur Lebensdauerverlängerung von Bauwerken auf der Grundlage der Tragwerkszuverlässigkeitstheorie. Es werden aktuelle Forschungsergebnisse aus nationalen und europäischen Forschungsvorhaben vorgestellt. Den Schwerpunkt bildet die Verwendung von Bauwerksüberwachungsdaten unter Berücksichtigung von Messunsicherheiten zur Bestimmung der Tragwerkszuverlässigkeit. Dazu wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung der A-posteriori Messunsicherheit vorgestellt. Es wird gezeigt, aufgrund welcher Eigenschaften der verwendeten probabilistischen Modelle die Zuverlässigkeit im Grenzzustand der Ermüdung in Bezug auf eine Lebensdauerverlängerung beeinflusst werden kann. N2 - This paper contains approaches aiming at the life cycle extension of structures on the basis of the structural reliability theory. Actual research results are presented with the focusing on the utilisation of monitoring data for the structural reliability analysis. In this context a framework for the determination of the posterior measurement uncertainty applying Bayesian Updating the process equation based measurement uncertainty with the Observation based measurement uncertainty is introduced. The general concepts for the utilisation of monitoring data and inspection data for updating the structural reliability in the view of life cycle extension are outlined. The characteristics of monitoring data in the context of the structural reliability theory are shown in detail on the basis of an example. T2 - DVM-Tag 2011 - Bauteilzuverlässigkeit - Schäden und ihre Vermeidung CY - Berlin, Germany DA - 04.05.2011 KW - Lebensdauerverlängerung KW - Tragwerkszuverlässigkeit KW - Messunsicherheit KW - Bauwerksüberwachung KW - Life cycle extension KW - Structural reliability KW - Measurement uncertainty KW - Structural monitoring PY - 2011 SN - 0946-5987 N1 - Serientitel: DVM-Bericht – Series title: DVM-Bericht IS - 678 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-23720 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M. H. A1 - Rücker, Werner T1 - Fatigue and serviceability limit state model basis for assessment of offshore wind energy converters N2 - This paper develops the models for the structural performance of the loading and probabilistic characterization for the fatigue and the serviceability limit states for the support structure of offshore wind energy converters. These models and a sensitivity study are part of a risk based assessment and monitoring framework and will be applied for establishing the 'as designed and constructed' reliability as prior information for the assessment and the design of monitoring systems. The constitutive physical equations are introduced in combination with the fatigue and serviceability limit state requirements as the starting point for the development of the structural performance and loading models. With these models introduced in detail, several modeling aspects for both limit states are analyzed. This includes analyses of the influence on the hot spot stresses by applying a contact formulation for the pile guide brace connection and the application of a finite element formulation using solid elements. Further, the comparison of the natural frequencies of a discrete rotor model with a continuous rotor model is documented. To account for uncertainties associated with the structural and loading models, a probabilistic model is derived on the basis of literature review and measurement data from a prototype Multibrid M5000 support structure. The sensitivity study is based on the calculation of a nonlinear coefficient of correlation in conjunction with predetermined designs of experiments. This is conducted by a systematic analysis of the influence of the random variables on limit state responses and hence on the structural reliability. Integrating the analyses and sensitivity studies of the fatigue and serviceability limit state models developed in this paper as well as the ultimate limit state models in Thöns et al. ('Ultimate Limit State Model Basis for Assessment of Offshore Wind Energy Converters,' ASME J. Offshore Mech. Arct. Eng.), the model basis for the assessment is completed. The process of establishing and analyzing such a model basis contributes to a detailed understanding of the deterministic and probabilistic characteristics of the structure and provides valuable insights in regard to the significance of available data. KW - Fatigue KW - Finite element analysis KW - Rotors KW - Wind power KW - Model basis KW - Offshore wind KW - Support structure KW - Sensitivity KW - Serviceability PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1115/1.4004514 SN - 0892-7219 VL - 134 IS - 3 SP - 1 EP - 10 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York, NY AN - OPUS4-26437 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner T1 - Dynamisches Verhalten von Windenergieanlagen T2 - VDI-Fachkonferenz: Turm und Fundament von Windenergieanlagen CY - Hamburg, Germany DA - 2011-10-11 PY - 2011 AN - OPUS4-25116 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M.H. A1 - Rücker, Werner T1 - Life cycle cost optimized monitoring systems for offshore wind turbine structures N2 - Monitoring information should be utilized to support optimal decisions. In this sense monitoring systems should be designed such as to optimize expected Life Cycle Costs. PY - 2013 SN - 978-3-200-03179-1 IS - Chapter 4 SP - 75 EP - 90 CY - Vienna, Austria AN - OPUS4-29103 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rücker, Werner A1 - Karabeliov, Krassimire A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Georgi, Steven ED - Savidis, S.A. T1 - Ermittlung der Tragfähigkeit von Offshore Rammpfählen unter zyklischer Belastung - Modellversuche, Großversuche, numerische Verfahren N2 - Im Rahmen mehrerer vom BMU geförderter Forschungsvorhaben untersucht die BAM 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 im Maßstab 1: 2 und im Originalmaßstab durchgeführt. In diesen Großversuchen werden Parameter wie Tragfähigkeitsminderung infolge zyklischer Lasten im Druck- und Schwellbereich, sowie die Zunahme von Tragfähigkeiten durch sogenannte Anwachseffekte untersucht. Durch die zyklischen Belastungen werden insbesondere als unsicher anzunehmende Wertepaare in den derzeit verwendeten Interaktionsdiagrammen untersucht, wobei ein Hauptaugenmerk aber nicht nur auf dem Versagen des Pfahls, sondern auch auf der Ermittlung der Resttragfähigkeit nach definierten Zyklenzahlen liegt. Ein weiteres Ziel ist, die sich am Pfahlmantel in Abhängigkeit der oben genannten Parameter ergebenden Tragfähigkeiten durch numerische Berechnungen und durch Laborversuche zu erklären und ein existierendes Modell zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung auf der Grundlage aktueller Messdaten am Pfahl zu validieren und zu kalibrieren. Weiterhin finden durch den Projektpartner BARD Untersuchungen zur Abhängigkeit der Pfahltragfähigkeit von der Standzeit bei der Errichtung des Windparks BARD Offshore 1 statt. T2 - 8. Hans Lorenz Symposium CY - Berlin, Germany DA - 11.10.2012 PY - 2012 SN - 978-3-8440-1377-1 SN - 0342-3905 N1 - Serientitel: Veröffentlichungen des Grundbauinstitutes der Technischen Universität Berlin – Series title: Veröffentlichungen des Grundbauinstitutes der Technischen Universität Berlin IS - 60 SP - 311 EP - 329 PB - Shaker AN - OPUS4-27178 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M.H. A1 - Rücker, Werner A1 - Rohrmann, Rolf ED - Martorell, S. ED - et al., T1 - Assessment and monitoring of reliability and robustness of offshore wind energy converters T2 - ESREL 2008 CY - Valencia, Spain DA - 2008-09-22 KW - Structural reliability KW - Robustness KW - Monitoring KW - Risk KW - Wind energy converter PY - 2008 SN - 978-0-415-48513-5 SP - 1567 EP - 1572 PB - Taylor & Francis CY - London, UK AN - OPUS4-18565 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner A1 - Faber, M.H. T1 - Support structure reliability of offshore wind turbines utilizing an adaptive response surface method T2 - OMAE 2010 - 29th International conference on ocean, offshore and arctic engineering CY - Shanghai, China DA - 2010-06-06 PY - 2010 IS - OMAE2010-20546 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-21666 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rücker, Werner A1 - Lüddecke, Falk A1 - Thöns, Sebastian T1 - Tragverhalten von Offshore Gründungskonstruktionen - Rechnerische und messtechnische Untersuchungen N2 - Dieser Artikel enthält eine Zusammenfassung von Ergebnissen des Forschungsverbundvorhabens 'OGOWIN: Optimierung aufgelöster Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen hinsichtlich Materialeinsatz, Montageablauf und neuer Fertigungsverfahren'. Die Ergebnisse umfassen (1) eine Untersuchung des dynamischen Verhaltens der verschiedenen Gründungsvarianten Monopile, Tripod und Jacket, (2) die Ermittlung einer Wöhlerlinie für den Grundwerkstoff eines Stahlgussknotens, (3) die Ermittlung der Traglast eines Stahlgussknotens in einem 1:1-Versuch sowie (4) Berechnungen zur Form- und Materialoptimierung. Zur Überwachung der Gebrauchstauglichkeit während des Betriebes wurden relevante Parameter hinsichtlich ihres Einflusses auf die ersten Eigenfrequenzen der o. g. Gründungskonstruktionen rechnerisch untersucht. Untersuchungen der Ermüdungsfestigkeit und die erstmalige experimentelle Ermittlung der Traglast eines Gussknotens tragen zu einem optimierten Entwurf durch genaue Kenntnis des Materialverhaltens und der höchstbeanspruchten Bereiche bei. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine geometrische Optimierung des Stahlgussknotens unter konstruktiven Randbedingungen zu einer Verringerung des Materialaufwandes bzw. zu einer Erhöhung der Traglast führen kann. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- This paper contains a summary of the joint research project 'OGOWIN: Optimisation of support structures for offshore wind turbines regarding the material consumption, the construction and production sequence as well as new production methodologies'. The results comprise (1) a modal analyses of various types of offshore wind turbine support structures, (2) the fatigue strength testing of the cast steel material, (3) a large scale ultimate capacity test of a cast steel tube connection and (4) an optimisation of the tube connection aiming at material and stress reduction. The sensitivity of the relevant parameters on the first natural frequencies was quantified and the most influencing parameters were identified. The analyses of the fatigue strength and of the ultimate capacity of the cast steel tube connection support an optimised design by precise knowledge of the failure mechanisms and material behaviour. Moreover, it is shown that optimising the cast steel node can reduce the material use and stress concentration. KW - Gussknoten KW - Ermüdung KW - Traglast KW - Optimierung KW - Cast steel tube connection KW - Fatigue KW - Ultimate capacity KW - Optimisation KW - Meerestechnik KW - Offshore engineering KW - Stahlbau KW - Steel construction KW - Neue Verfahren/Versuchstechnik KW - New Processes/Experimental Techniques PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201200022 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 VL - 89 IS - 12 SP - 821 EP - 830 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-27426 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -