TY - CONF A1 - Degener, Sebastian T1 - Load Identification and Damage Detection by a Digital Twin of a Bridge applying Bayesian Model Calibration N2 - A digital twin for decision making during the life cycle of civil infrastructure is a promising concept combining simulation models with corresponding structure-specific sensor data to support maintenance decisions or to investigate the reliability. The sensor data quality as well as the model quality of the digital twin, comprising on modeling assumptions and correct model parameters strongly influences the prognosis results. T2 - 10th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM 2024) CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Load identification KW - Damage detection KW - Digital Twin KW - Bayesian Model Calibration KW - Bridge model PY - 2024 AN - OPUS4-62186 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Digitaler Zwilling im Erhaltungsmanagement von Straßenbrücken N2 - Digitale Zwillinge werden zukünftig ein integraler Bestandteil des Erhaltungsmanagements von Straßenbrücken sein. In diesem Beitrag wird argumentiert, dass sie nicht nur als digitale Abbilder physikalischer Bauwerke verstanden werden sollten, sondern als eine umfassende digitale Methode, die durch die Integration von Datenerfassung, Erhaltungsmaßnahmen, Datenmanagement, Bauwerksbewertung und Entscheidungsunterstützung die Bauwerksüberwachung und -erhaltung verbessert. In diesem Zusammenhang wird betont, dass der Übergang von der reaktiven zur prädiktiven Erhaltung durch den Einsatz von Digitalen Zwillingen nur dann realisierbar ist, wenn neben den erforderlichen diagnostischen und prognostischen Zustandsanalysen auch Methoden zur Optimierung von Entscheidungen über Datenerfassung und Erhaltungsmaßnahmen implementiert werden. Zur Veranschaulichung der Diskussion werden in diesem Beitrag exemplarisch zwei Bestandteile eines Digitalen Zwillings für das Erhaltungsmanagement von Verkehrsbrücken am Beispiel einer Eisenbahnbrücke demonstriert. Dabei wird zum einen gezeigt, wie Monitoringdaten mittels eines Datenmanagementsystems strukturiert verwaltet und für angeknüpfte Analysen bereitgestellt werden. Zum anderen erfolgt im Rahmen einer bauwerksspezifischen Einwirkungsermittlung eine Zugidentifikation anhand von gemessenen Schwellenschwingungen T2 - Workshop „Digitaler Zwilling im Lebenszyklusmanagement" der AG BIM in der Bauwerkserhaltung des Koordinierungsausschusses Erhaltung (KoA-Erhaltung) der B/L-DB Konstruktiver Ingenieurbau CY - Potsdam, Germany DA - 09.04.2025 KW - Digitale Zwillinge KW - Erhaltung KW - Inspektion KW - Monitoring KW - Brücken PY - 2025 AN - OPUS4-62951 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf T1 - Managing Structural Health Monitoring with the Research Data Management Platform BAM Data Store N2 - Structural Health Monitoring (SHM) is an interdisciplinary challenge involving the assessment and prediction of the condition of civil structures, such as bridges, based on measurements and models. This presentation provides insight into how the BAM Data Store is used to represent a SHM project including the metadata and the monitoring data, itself. It describes the structure of the core elements of a typical SHM and introduces metadata profiles. This enables linking objects within the BAM Data Store to create a hierarchical structure. N2 - Structural Health Monitoring (SHM) ist eine interdisziplinäre Aufgabe bei der es um die Bewertung und Zustandsprognose von Bauwerken, wie z. B. Brücken, auf der Grundlage von Messungen und Modellen geht. Die Präsentation gibt einen Einblick in die Verwendung des BAM Data Stores zur Abbildung eines SHM Projekts zum Datenmanagement aller relevanten Metadaten und der Monitoringdaten selbst. Es werden die Struktur der Kernelemente eines typischen SHM beschrieben und Metadatenprofile für diese vorgestellt. Im BAM Data Store werden damit die strukturierte Verknüpfung von Objekten ermöglicht, um eine hierarchische Struktur zu erzeugen. T2 - Data Store Days 2025 CY - Berlin, Germany DA - 09.04.2025 KW - Structural Health Monitoring (SHM) KW - BAM Data Store KW - Verkehrsinfrastrukturen PY - 2025 AN - OPUS4-62942 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias T1 - Maßgeblicher Einfluss geotechnischer Interaktionsprobleme auf den Tragwerksentwurf: Zwei spezielle Fallbeispiele N2 - Geotechnische Interaktionsprobleme können den Entwurf eines Tragwerks maßgeblich beeinflussen. Anhand zweier Fallbeispiele - dem Schotteroberbau auf Brücken im HGV und der Installation großer Monopiles - werden aktuelle Fälle aus dem Forschungsrepertoire der BAM vorgestellt. T2 - Geotechnische Seminarreihe am IBF des KIT CY - Karlsruhe, Germany DA - 23.01.2025 KW - Schotter auf Brücken im Hochgeschwindigkeitsverkehr KW - Pfahlfussbeulen KW - Beschleunigungsgrenzwert KW - Rammung KW - Monopiles PY - 2025 AN - OPUS4-62451 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Aubram, Daniel T1 - Vorstellung OWA VERBATIM N2 - Das Risiko von Pfahlfussbeulen ist ein wesentlicher Grund für hohe Pfahlwandstärken bei Monopiles. Das Projekt VERBATIM - Verifikation des Beulnachweises und –verhaltens großer Monopiles zielte darauf ab, Beulphänomene zu untersuchen, die sich sowohl auf die plastischen Verformungen der Pfahlspitze während der Installation als auch auf das Beulen des eingebetteten Pfahls in der Nähe des Seebodens beziehen. Auf der Basis aufwändiger Versuche wurden numerische Modelle entwickelt und validiert. Dies ermöglicht ein besseres Verständnis des Beulverhaltens, um die Wanddicke zu reduzieren, was Kosteneinsparungen bei der Stahlmenge sowie die Entwicklung sicherer und optimierter Strukturen erlaubt. Die bisherigen Designverfahren konnten die erfolgreiche Installation der Monopiles gewährleisten. Da die Größe von Monopiles jedoch stetig zunimmt, wird die Entwicklung verbesserter Designverfahren für sichere und kostengünstige Fundamente immer wichtiger. Der Rückenwind-Vortrag gibt eine Übersicht zu den durchgeführten Untersuchungen und Ergebnissen T2 - Rückenwind Aktuelles aus der Windenergieforschung (PTJ) CY - Online meeting DA - 21.06.2024 KW - Offshore Windenergy Pile Buckling PY - 2024 AN - OPUS4-60349 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit T1 - Replica scaling of RC slabs under blast loading: a preliminary assessment N2 - Blast testing is undoubtedly the most straightforward and direct method of evaluating the blast resistance of a structure. For the calibration and validation of numerical models as well, blast tests must be carried out. However, true-scale prototype testing under different blast loading scenarios is not always feasible. Reliable small-scale experiments are a promising alternative. Application of dimensional analysis and similarity principals can be found in different engineering fields. For applications to the phenomenon of shock wave propagation, Hopkinson-Cranz or cube-root scaling is a well-established concept. When it comes to the scaling the structural response, research has predominantly focused on structures made of metallic materials. Scaled investigations with concrete or reinforced concrete (RC) structures remain limited, specifically under blast loading. In a preliminary study, we tested RC slabs at two different scales under near-field blast loading. Replica scaling, which is geometrical scaling while using the same materials at different scales, was implemented in the construction of the test specimens. The assessment of scaling and the discrepancy in its application was investigated by characterizing the blast loads, dynamic response, and damage. The experiments were supplemented by numerical simulations of these scenarios. The quantification of scenario-and-response-specific discrepancy can be used to modify the scaling laws, so that a blast assessment can be performed based on resource efficient small-scale tests. T2 - 25th International Physical Security Forum CY - Schwarzenburg, Switzerland DA - 11.05.2025 KW - Blast KW - RC slabs KW - Scaling PY - 2025 AN - OPUS4-63184 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Costard, René T1 - Auswirkungsbetrachtungen auf Strukturen T1 - Scaling of Blast Effects on Reinforced Concrete Structures N2 - Protection against terroristic or accidental scenarios in industrial settings requires suitable designs of structures to resist blast loads. Field testing as well as finite element simulations are among the techniques available to engineers in the understanding of the structural behavior against blast loading. As blast testing of complex scenarios can be very resource intensive, tests are generally performed for simplified scenarios. Numerical tools can be used to model these scenarios to get better insight into blast loading, structural response, and the resulting damage to the structure. During the next steps, the simplified scenario is successively modified in numerical simulations to incorporate complexities that cannot be covered in blast testing experiments. One of the conditions for this approach to work is that the original simplified numerical simulation is valid. The scopes and challenges encountered in such a validation are the focus of this presentation/article. A relatively ‘simple’ field test of a horizontal reinforced concrete (RC) slab subjected to blast loading is taken as an example for validation of the performance of numerical tools. The blast test incorporated various measurement techniques to quantify the blast load as well as the behavior of the RC slab. Blast load was measured using flush mounted piezoelectric pressure gauges, whereas acceleration sensors and fiber-optic sensor cables were used to characterize the dynamic behavior of the slab under blast loading. Additionally, damage characteristics were ascertained also using fiber optic sensing. The application of such measurement techniques, along with different numerical software available for the analysis of the scenario in question, demonstrate the scope of our contribution. When it comes to the challenges, it begins with proper instrumentation of the test specimen followed by the data processing. For numerical modelling, geometric conditions with appropriate boundary constraints, physical conditions such as the configuration of the rebars, as well as material parameters add to this challenge. The issues of choosing appropriate material models and comparison of results with multiple software tools will be discussed. This discussion forms the basis for a coherent approach to technical-safety assessment of blast effects on structures in its broader sense. T2 - Beiratssitzung Infrastruktur CY - Berlin, Germany DA - 11.04.2024 KW - Blast KW - Scaling KW - Fiber optic sensing KW - CFD KW - FEM PY - 2024 AN - OPUS4-59849 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Moisture diffusion affected by the Knudsen effect in temporal changing pore networks N2 - Almost all building materials in civil engineering have an open porosity and interact with or are affected by the environmental conditions. Structures might suffer from effects such as moisture adsorption, carbonation, corrosion, penetration of salt ions and chemical substances, etc. In the hygroscopic range, these processes are mostly driven by diffusion. Due to the confinement of small pores ( 1 m), the Knudsen effect reduces the molecular diffusion. This reduction can become more significant in case of temporal changing pore systems because of physisorption of water vapor, carbonation, or chemisorption. In this study, unstabilised earth blocks and earth masonry are investigated. In a first step, the pore size distribution of the blocks is measured and sorption isotherms are recorded in experiments. Besides the ordinary physisorption, the involved clay minerals undergo swelling or shrinking due to chemisorption. The following two effects must be considered: first, the reduction of the available pore space by the adsorbed water layer. For this, the Hillerborg sorption theory is used, which is a combination of the well-known Brunauer-Emmett-Teller sorption theory and the Kelvin equation. This allows the computation of adsorbed water layers even in curved pore geometries. Second, the variation of the initial pore size distribution due to chemisorption needs to be modelled. Based on these two models, the effective diffusion coefficient can be predicted. For validation, arrays of relative humidity sensors were embedded into a free-standing earth masonry wall. This monitoring was carried out over more than a year to have a broad variety of environmental conditions and was located in Berlin, Germany. The prediction of the effective diffusion coefficient can also be transferred to other processes and allows the investigation of materials having temporarily changing pore systems. Examples are the carbonation of cementitious materials, alkali silica reaction, calcium leaching of long-lasting structures, etc. This effect becomes most prominent in the meso-pore range and might alter the effective diffusion coefficient by more than 100 %. T2 - 4th International Congress on Materials & Structural Stability CY - Rabat, Morocco DA - 08.03.2023 KW - Earth masonry KW - Material moisture KW - Molecular diffusion KW - Chemisoprtion KW - Knudsen effect KW - Physisorption PY - 2023 AN - OPUS4-57140 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Çağtay A1 - Rethmeier, Michael A1 - Thiele, Marc A1 - Baeßler, Matthias A1 - Brauser, S. T1 - SmartWeld - Leichtbautechnik für Tragstrukturen von Offshore Windenergieanlagen N2 - Die Anwendung von Leichtbauprinzipien im Stahlbau, wie z.B. die Verwendung von aufgelösten Tragstrukturen, sog. Jackets-Fundamenten, bietet ein großes Potential zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs, insbesondere im Hinblick auf die benötigte Stahlmenge. In diesem Vortrag zeigen wir die Potenziale einer vollständigen Digitalisierung der schweißtechnischen Fertigungs- und Prüfkette auf, um eine vollautomatische Fertigung sowie Qualitätsprüfung von Rohrknoten als Schlüsselelement von Jackets-Fundamenten zu ermöglichen. Darüber hinaus wird der Zusammenhang zwischen der Geometrie der Nahtform und der resultierenden Ermüdungsfestigkeit durch numerische Methoden unter Einbeziehung bionischer Prinzipien bewertet. Es wird gezeigt, dass Hohlprofilknoten vollautomatisch unter Berücksichtigung von Geometrietoleranzen geschweißt werden können. Darüber hinaus konnte die Nahtform gemäß den numerischen Modellen hergestellt werden, was ein großes Potenzial für eine verlängerte Lebensdauer bietet. Anschließend werden die Verbesserungen bei der Ressourceneffizienz und die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen durch eine Lebenszyklusanalyse bewertet. T2 - 11. Zukunftskonferenz Wind & Maritim CY - Rostock, Germany DA - 01.09.2022 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbauprinzipien KW - Automatisierte Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56654 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Çağtay A1 - Rethmeier, Michael A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Thiele, Marc A1 - Baeßler, Matthias T1 - Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau N2 - Ziel des Verbundvorhabens „SmartWeld“ ist es, für die schweißtechnische Fertigung von Stahlbaustrukturen exemplarisch am Beispiel von Hohlprofilknoten, welche als designrelevante Elemente von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) einsetzbar sind, die Möglichkeiten des Leichtbaus unter konsequenter Digitalisierung der Fertigungskette aufzuzeigen, um einerseits die Ressourceneffizienz zu forcieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Fertigungsstrategien aufzuzeigen. Innerhalb von „SmartWeld“ werden daher die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Fertigung von Leichtbau-Gründungsstrukturen am Beispiel aufgelöster Tragstrukturen (Jackets) aufgezeigt. Eine lastgerechte Auslegung der Schweißverbindungen nach bionischen Prinzipien ermöglicht, weitere Einsparpotenziale an Ressourcen bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer zu erschließen. Die Ausnutzung konstruktiver Prinzipien des Leichtbaus zur Erzeugung innovativer und ressourcenschonender Produkte erfordert den Einsatz digitaler Werkzeuge in der Designphase, der virtuellen Absicherung, der Fertigung und Qualitätsüberwachung sowie nachgelagerten Bauteilprüfung zur Abbildung der Nutzungsphase. Im Rahmen der Arbeiten wird daher der gesamte Produktentstehungs- und Prüfprozess betrachtet. Dies beinhaltet das Design im Kontext des konstruktiven Leichtbaus, den schweißtechnischen Fertigungsprozess, die Bauteilprüfung sowie den Transfer der Ergebnisse in die Industrie durch serientaugliche Demonstratoren. Der Fokus der Arbeiten ist, die Fertigung auch im Umfeld eines für großskalige Stahlstrukturen üblichen hohen Individualisierungsgrades schweißtechnisch zu automatisieren und das Leichtbaupotenzial gezielt umzusetzen. Die Vorgaben aus der Designphase hinsichtlich einer lastgerechten Gestaltung bzw. Implementierung bionischer Ansätze können so gezielt durch einen adaptiven, automatisierten Schweißprozess eingestellt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Ermüdungs¬festigkeit und damit Produktlebensdauer, wodurch die Strukturen dünnwandiger ausgeführt und Ressourcen sowie CO2 eingespart werden können. T2 - Sitzung des DVS Fachausschuss FA03 - Lichtbogenschweißen CY - Rostock, Germany DA - 11.10.2022 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbau KW - Automatisierte schweißtechnische Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -