TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Structural integrity management research at BAM N2 - This presentation provides an overview on the structural integrity management research at BAM. In addition, a framework for monitoring and risk-informed inspection and maintenance planning for offshore steel structures is presented. T2 - Structural Health Monitoring Using Statistical Pattern Recognition CY - Berlin, Germany DA - 20.03.2023 KW - Structural integrity KW - Monitoring KW - Maintenance KW - Inspeciton KW - Bridges KW - Offshore wind PY - 2023 AN - OPUS4-57864 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lesny, K. A1 - Arnold, P. A1 - Sorgatz, J. A1 - Schneider, Ronald T1 - Wie sicher sind unsere Bauwerke? - Strukturpapier des Arbeitskreises 2.15 der DGGT „Zuverlässigkeitsbasierte Methoden in der Geotechnik“ N2 - Der zukünftige Eurocode 7 wird ausdrücklich die Nutzung zuverlässigkeitsbasierter Methoden in der geotechnischen Planung und Bemessung erlauben. In Deutschland gibt es bisher kaum Erfahrung in der praktischen Anwendung derartiger Verfahren und entsprechend sind die Vorbehalte gegenüber diesen Methoden oft groß. Der neue DGGT-Arbeitskreis (AK) 2.15 „Zuverlässigkeitsbasierte Methoden in der Geotechnik“ hat sich zum Ziel gesetzt, durch praxisorientierte Anleitungen und Empfehlungen sowie begleitende Aus- und Weiterbildungsangebote den praktischen Zugang zu diesen Verfahren zu unterstützen. Ziel ist es, Möglichkeiten und Grenzen zu verdeutlichen sowie vor allem ihre Potenziale zu erschließen. In dem vorliegenden Beitrag werden allgemeine Grundlagen und die zukünftigen Arbeitsfelder des AK 2.15 vorgestellt. Ausgehend von der Einführung relevanter Fachbegriffe wird zunächst die Einbettung zuverlässigkeitsbasierter Verfahren in den aktuellen Normungs- und Regelungskontext aufgezeigt. Anschließend werden anhand des Lebenszyklus eines geotechnischen Bauwerks die Unsicherheiten in den geotechnischen Prognosen und Bewertungen beschrieben. Daran anknüpfend wird aufgezeigt, an welchen Stellen zuverlässigkeitsbasierte Methoden als mögliches Werkzeug sinnvoll genutzt werden können, um Ingenieur:innen, Bauherr:innen und Prüfer:innen in Nachweis- und Entscheidungsprozessen zu unterstützen. Zu den sich daraus ableitenden Arbeitsthemen werden durch den AK 2.15 zukünftig Empfehlungen erarbeitet und sukzessive veröffentlicht KW - Brückensicherheit KW - Sicherheit KW - Wahrscheinlichkeit KW - Zuverlässigkeit KW - Bemessung KW - Bewertung KW - Offshore Wind PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202300014 VL - 46 IS - 3 SP - 153 EP - 164 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin AN - OPUS4-58208 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fiedler, Georg A1 - Hering, Marcus A1 - Schubert, T. A1 - Bracklow, F. A1 - Nerger, Deborah A1 - Hille, Falk A1 - Beckmann, B. ED - Wuttke, F. ED - Aji, H. ED - Özarmut, A. T1 - Schädigung von Stahlbetonplatten infolge eines harten Anpralls - Vergleich von halb-empirischen Methoden und experimentellen Ergebnissen N2 - Schutzbauwerke von systemkritischen Infrastruktureinrichtungen wie Betonwände und Betonbarrieren müssen Anprallereignissen oder schweren Unfällen in einem vertretbaren Maße widerstehen können. Anprallereignisse können verschiedenster Natur sein. Hierzu zählen Steinschlag, Fahrzeug- oder Flugzeuganprall oder auch Geschosseinschlag. Geschosseinschläge bzw. Bei den Anprall- oder Impaktereignissen wird zwischen hartem und weichem Anprall unterschieden, bei hartem Anprall verformt sich der Anprallkörper nicht oder nur geringfügig, bei weichem Anprall stark. In diesem Artikel werden Forschungsergebnisse zum harten Anprall auf bewehrte Stahlbetonplatten vorgestellt, welche über die letzten Jahre im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen dem Institut für Massivbau (IMB) der Technischen Universität Dresden (TUD) und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durchgeführt wurden. Auf dem Gelände des Otto-Mohr-Labors (OML) der TUD steht hierfür ein speziell konzipierter Fallturm zur Verfügung. Der Aufbau im Fallturm lässt aktuell druckluftbeschleunigte Impaktversuche mit mittleren Anprallgeschwindigkeiten zu. Die durch Anprall geschädigten Stahlbetonplatten wurden anschließend bei der BAM mit Strahlung tomographisch untersucht. Diese Untersuchungen ermöglichen einen Blick auf die Schädigung und Rissstruktur im Inneren der Stahlbetonplatten. Ein Schwerpunkt der durchgeführten Untersuchung ist der Vergleich von Testergebnissen mit den häufig angewendeten halbempirischen Berechnungsmethoden zu den erforderlichen Wandstärken und den sich daraus ergebenden zulässigen Anprallgeschwindigkeiten. Bei diesem Vorgehen wird auch die mit analytischen Methoden abschätzbare Durchdringungsgeschwindigkeit bzw. Austrittgeschwindigkeit eines Projektils ermittelt und mit den realen Testergebnissen verglichen. Außerdem wird der Einfluss von sowohl externen als auch internen Strukturparametern auf Risse betrachtet und ein Fazit abgeleitet. Weiterhin werden laufende und zukünftige wissenschaftliche Untersuchungen zum Anprall auf Betonstrukturen am IMB und der BAM genannt. T2 - 18. D-A-CH-Tagung CY - Kiel, Germany DA - 13.09.2023 KW - Impakt KW - Harter Anprall an Stahlbetonstrukturen KW - Fallturm PY - 2023 SN - 978-3-930108-15-1 SP - 471 EP - 479 PB - Deutsche Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (DGEB) e.V. AN - OPUS4-58341 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Modeling in support of offshore wind farm end-of-life decision making N2 - The EU member states have set out ambitious long-term goals for deploying offshore wind energy. The installed offshore wind capacity is set to increase from 14.6 GW in 2021 to around 320 GW in 2050. This signifies the role of offshore wind energy as a major contributor to reaching the EU’s climate and energy goals. To ensure that the defined targets are met, a significant number of new wind farms has to be installed and existing wind farms reaching the end of their planned life need to be reused efficiently. Some of the relevant reuse alternatives are lifetime extension, repowering based on the existing support structures and repowering with new turbines. As a basis of the decision-making regarding the reuse of existing offshore wind farm, the expected utility of each relevant option should be determined based on the associated expected rewards, costs and risks. The optimal concept maximizes the utility of the decision-maker and fulfills the existing constraints and requirements. To facilitate such a quantitative decision-making, models and methods have to be developed. In particular, models are required that enable predictions of (a) the condition and performance of the turbines and support structures and (b) the renumeration, costs and consequences of adverse events. These predictions have to consider (a) the governing uncertainties, (b) the available information from the planning, construction, installation and operating phase, (b) potential repair, retrofitting and strengthening schemes and (c) possible monitoring, inspection and maintenance regimes for the future operating phase. Over the past years, several models, methods and tools have been developed at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) to support the structural integrity management of offshore wind turbine substructures. These include: (a) a prototype for reliability-based, system-wide, adaptive planning of inspections of welded steel structures in offshore wind farms, (b) a method for monitoring and risk-informed optimization of inspection and maintenance strategies for jacket structures subject to fatigue, and (c) a probabilistic cost model of inspection and maintenance of welded steel structures in offshore wind farms. This contribution provides an overview on these works and discusses how they can be adapted and extended to support the decision-making regarding lifetime extensions and repowering of offshore wind farms. T2 - 12th International Forum on Engineering Decision Making (12th IFED) CY - Stoos, Switzerland DA - 05.12.2023 KW - Windenergie KW - Offshore Wind KW - Lifetime Extension KW - Repowering PY - 2023 AN - OPUS4-60430 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Schneider, Ronald T1 - OWEC repowering from a structural engineering and research perspective N2 - A significant number of new wind farms has to be installed and, at the same time, existing wind farms reaching the end of their planned life need to be reused efficiently to ensure that the ambitous goals for deploying offshore wind are met. Some relevant reuse alternatives for offshore wind farms are lifetime extension, repowering utilizing existing substructures and full replacement. In this presentation - starting from experience gained from extending the lifetime of the of the U1 metro viaduct in Berlin - we discuss end-of-life decision making in offshore wind. We focus particularly on issues concerning substructures and highlight existing challenges and opprtunities in research and development. T2 - RWE RePowering Event CY - Wilhelmshaven, Germany DA - 10.10.2023 KW - Offshore wind KW - End-of-life decision making KW - Repowering KW - Substructures PY - 2023 AN - OPUS4-58632 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick T1 - Zustandsbewertung von Bauwerken unter veränderlichen Umgebungsbedingungen mittels Structural Health Monitoring N2 - Brücken sind Teil der alternden Verkehrsinfrastruktur. Um die Nutzungsdauer zu verlängern und plötzliche Schäden zu detektieren kann Bauwerksmonitoring ("Structural Health Monitoring") eingesetzt werden. Der Einfluss von Umgebungsbedingungen, beispielsweise der Temperatur, auf das Bauwerksverhalten ist meist größer als der Einfluss von Schäden. Diese Einflüsse bestmöglich voneinander zu trennen und Veränderungen im Tragverhalten korrekt Schäden oder Umgebungsbedingungen zuzuordnen ist eine offene Forschungsfrage. Diese Arbeit zeigt eine mögliche Lösung, bei der gekoppelte Modelle von Umwelteinflüssen, Schäden und Tragverhalten des Bauwerks auf Grundlage von Monitoringdaten aktualisiert werden. Das Framework dazu wird vorgestellt und an einem Laborexperiment eines Stahlbetonbalkens in der Klimakammer angewandt. Die Ergebnisse bestätigen die Vorgehensweise. In nächsten Schritten müssen komplexere Tragwerke und die Sensitivität des Ansatzes untersucht werden. T2 - Forschungskolloquium, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Bauhaus-Universität Weimar CY - Weimar, Germany DA - 28.06.2023 KW - Structural health monitoring KW - Bauwerksmonitoring KW - Umwelteinflüsse KW - Brücken PY - 2023 AN - OPUS4-58005 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Baeßler, Matthias T1 - Perspectives on Wind and Wave Load Reconstruction from SHM Data for Offshore Wind Turbines N2 - As many wind turbines approach the end of their design lifetime, from a technical point of view, comprehensive fatigue analysis of all critical parts is necessary to decide what comes after – continued operation, repowering, or decommissioning. Typically, it is a two-stage evaluation process consisting of a physical inspection of the structure and an analytical part to compare the design and actually experienced loading conditions. Structural health monitoring helps to reduce the uncertainties in the estimations by providing insight into deviations between the designed and the built structure. Furthermore, it allows the evaluation of the consumed fatigue lifetime by analyzing the strain measurements that mirror the actual structural response to experienced environmental and operational conditions. However, the measurement values are limited to a sparse number of instrumented spots on the structure, and further extrapolation to the non-instrumented (critical) sections is required to perform a complete fatigue assessment. One known approach is the external force reconstruction, which has only scarcely been considered for application in offshore wind turbines. In order to extend the previously developed thrust force reconstruction framework, this work discusses the possibilities and challenges of wind and wave loading reconstruction in offshore wind turbine support structures. T2 - 4th International Conference on Health Monitoring of Civil & Maritime Structures (HeaMES 2023) CY - Online meeting DA - 12.06.2023 KW - Wind turbines KW - Force reconstruction KW - Structural Health Monitoring PY - 2023 AN - OPUS4-57687 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schneider, Ronald T1 - Von der Datenerfassung bis zur Entscheidungsfindung: Jede Brücken-Überwachung bedarf einer Gesamtmethodik N2 - Brücken müssen laufend überwacht werden, damit die Unsicherheiten hinsichtlich ihres Zustands, ihrer Beanspruchung und ihrer Leistungsfähigkeit verringert werden können. Diese Aufgabe soll künftig mit digitalen Methoden erleichtert werden. Im folgenden Beitrag werden deshalb die digitale Bauwerksmodellierung und die Entscheidungsfindung beleuchtet. Dazu wird gezeigt, wie Zustandsdiagnosen und -prognosen digital ermöglicht werden und wie durch diagnostische und prognostische Modelle eine wissenschaftliche Basis für risikobasierte Entscheidungen über Erhaltungsmaßnahmen und für den Übergang vom reaktiven zum vorausschauenden Brückenmanagement gebildet werden kann. Dabei wird klar: Jede Brücken-Überwachung bedarf einer Gesamtmethodik, ihre wichtigsten Elemente sind: Datenerfassung, Datenmanagement, Datenanalyse, Bauwerksmodellierung, Bauwerksbewertung und die letztendlichen Entscheidungen über notwendige Erhaltungsmaßnahmen. KW - Prädiktive Instandhaltung KW - Brücken KW - Erhaltungsmanagement KW - Digitale Zwillinge PY - 2023 IS - 62 SP - 76 EP - 83 AN - OPUS4-57811 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Hille, Falk A1 - Herrmann, Ralf A1 - Baeßler, Matthias T1 - Vibration-based system identification of a large steel box girder bridge N2 - The Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) collaborates with TNO to develop a software framework for automated calibration of structural models based on monitoring data. The ultimate goal is to include such models in the asset management process of engineering structures. As a basis for developing the framework, a multi-span road bridge consisting of ten simply supported steel box girders was selected as a test case. Our group measured output-only vibration data from one box girder under ambient conditions. From the data, we determined eigenfrequencies and mode shapes. In parallel, we developed a preliminary structural model of the box girder for the purpose of predicting its modal properties. In this contribution, we provide an overview of the measurement campaign, the operational modal analysis, the structural modeling and qualitatively compare the identified with the predicted modes. As an outlook, we discuss the further steps in the calibration process and future applications of the calibrated model. T2 - XII International Conference on Structural Dynamics (EURODYN 2023) CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Bridge KW - Safety KW - Fatigue KW - Modal system identification KW - Model updating PY - 2023 AN - OPUS4-57863 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -