TY - THES A1 - Hille, Falk T1 - Unterraumbasierte Detektion von Strukturschäden an Jacket-Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen N2 - Die vorliegende Arbeit beschreibt die Adaption eines globalen, schwingungsbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Strukturschäden an Gründungsstrukturen offshore installierter Windenergieanlagen (OWEA). Damit soll es, Betreibern von Offshore-Windparks ermöglicht werden, im Rahmen periodisch durchgeführter messtechnischer Überwachungsmaßnahmen mit einem gegenüber wiederkehrender Inspektionen wesentlich geringen Aufwand auftretende Schäden an der Struktur zuverlässig zu delektieren. Das untersuchte und implementierte Verfahren basiert auf der Methode der stochastischen unterraumbasierten Schadensdetektion. Dabei erfolgt eine statistische Analyse des wiederkehrend messtechnisch aufgenommenen dynamischen Antwortverhaltens des mechanischen Systems. Mittels statistischem Test werden signifikante Änderungen in dessen Eigenstruktur und damit Schäden delektiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche experimentelle als auch numerische Untersuchungen zur Sensitivität und Robustheit des beschriebenen Schadensindikators durchgeführt. Dazu sind zunächst an einem Labormodell mittels künstlich und reversibel eingebrachter Schäden grundlegende Analysen zu den Einflüssen signal- und verfahrensinhärenter Kenngrößen durchgeführt worden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde im Anschluss mittels numerischer Analysen das Antwortverhalten von OWEA simuliert und der entwickelte Algorithmus zur Schadensdetektion an den so realisierten Datensätzen angewendet. Anhand der Ergebnisse der Arbeit wird aufgezeigt, dass, vorausgesetzt die Windenergieanlage befindet sich in Parkposition, eine Detektion von schon geringen Schäden an Gründungs-strukturen mit dem beschriebenen Verfahren, auch unter Einsatz weniger Messaufnehmer, zuverlässig möglich ist. N2 - The present work describes the adaptation of a global, vibration-based procedure for an early detection of structural damage to foundation-structures of offshore wind turbines (OWT). It is intended to enable operators of offshore wind farms to reliably detect structural damage by periodic measurement with a once installed monitoring System. The analyzed and implemented procedure is based on the method of stochastic subspace- based damage detection. This involves a Statistical analysis of the of the periodically measured dynamic response behavior of the mechanical System. By means of a Statistical test, significant change in its eigenstructure and thus damage is detected. Within the present work extensive experimental as well as numerical investigations on the sensitivity and robustness of the described damage indicator were conducted. For this purpose, fundamental analyzes of the effects of signal- and process-inherent Parameters on the detection results has been performed at a laboratory model structure by means of artificially and reversibly applied damage. Based on these results, the response behavior of OWT structures was then simulated numerically and the developed algorithm for damage detection was finally applied to the thus achieved data sets. Based on the results of the work it is shown that, assuming the wind turbine Stands in parking position, a detection of already small damage at foundation structures is reliably possible with the described method, even using only a limited number of sensors. KW - Offshore-Windenergieanlagen KW - Structural Health Monitoring KW - Schwingungsbasierte Verfahren KW - Schadensdetektion KW - Unterraummethoden PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-470040 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-7567 SP - 1 EP - 219 PB - Technische Universität CY - Berlin AN - OPUS4-47004 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hille, Falk T1 - Unterraumbasierte Detektion von Strukturschäden an Jacket-Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen N2 - Die vorliegende Arbeit beschreibt die Adaption eines globalen, schwingungsbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Strukturschäden an Gründungsstrukturen offshore installierter Windenergieanlagen (OWEA). Damit soll es, Betreibern von Offshore-Windparks ermöglicht werden, im Rahmen periodisch durchgeführter messtechnischer Überwachungsmaßnahmen mit einem gegenüber wiederkehrender Inspektionen wesentlich geringen Aufwand auftretende Schäden an der Struktur zuverlässig zu delektieren. Das untersuchte und implementierte Verfahren basiert auf der Methode der stochastischen unterraumbasierten Schadensdetektion. Dabei erfolgt eine statistische Analyse des wiederkehrend messtechnisch aufgenommenen dynamischen Antwortverhaltens des mechanischen Systems. Mittels statistischem Test werden signifikante Änderungen in dessen Eigenstruktur und damit Schäden delektiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche experimentelle als auch numerische Untersuchungen zur Sensitivität und Robustheit des beschriebenen Schadensindikators durchgeführt. Dazu sind zunächst an einem Labormodell mittels künstlich und reversibel eingebrachter Schäden grundlegende Analysen zu den Einflüssen signal- und verfahrensinhärenter Kenngrößen durchgeführt worden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde im Anschluss mittels numerischer Analysen das Antwortverhalten von OWEA simuliert und der entwickelte Algorithmus zur Schadensdetektion an den so realisierten Datensätzen angewendet. Anhand der Ergebnisse der Arbeit wird aufgezeigt, dass, vorausgesetzt die Windenergieanlage befindet sich in Parkposition, eine Detektion von schon geringen Schäden an Gründungs-strukturen mit dem beschriebenen Verfahren, auch unter Einsatz weniger Messaufnehmer, zuverlässig möglich ist. T2 - Wissenschaftliche Aussprache CY - Berlin, Germany DA - 19.10.2018 KW - Offshore-Windenergieanlagen KW - Structural Health Monitoring KW - Schwingungsbasierte Verfahren KW - Schadensdetektion KW - Unterraummethoden PY - 2018 AN - OPUS4-47006 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hille, Falk A1 - Makris, Ruben T1 - Risslumineszenz N2 - Präsentation zur Entwicklung einer Spezialbeschichtung zur Detektion und Überwachung von Ermüdungsrissen. T2 - BAST Ausschusssitzung der Bund-/Länderarbeitsgruppe AG 2.5 - Korrosionsschutz für Stahlbauten im Bereich der Bundesfernstraßen CY - Hamburg, Germany DA - 02.03.2018 KW - Risslumineszenz KW - Ermüdungsschäden PY - 2018 AN - OPUS4-47009 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Rabe, J. A1 - Marx, S. ED - Baeßler, Matthias ED - Möller, G. ED - Rogge, Andreas ED - Schiefelbein, N. T1 - Datenmanagement und –analyse von kontinuierlichen Datenströmen bei Offshore Windparks N2 - Mit der Errichtung und der Inbetriebnahme des Windpark alpha ventus wurden umfangreiche Messungen an den Tragstrukturen und den Umgebungsparametern durchgeführt. Im Projekt Gigawind life wurde im TP1 ein Datenmanagementsystem zur kontinuierlichen und periodisch fortgeführten Datenauswertung für große Datenbestände (Big Data) entworfen und realisiert. Anhand von Performanceuntersuchungen konnte eine Verkürzung der Rechenzeit um den Faktor 10 in einem Rechencluster erreicht werden. Unter Anwendung einer Datenpipeline nach dem Publish/Subscribe Prinzip wird eine skalierbare Datenschnittstelle für Monitoringdaten vorgeschlagen. T2 - Messen im Bauwesen 2018 CY - Berlin, Germany DA - 13.11.2018 KW - Datenmanagement KW - Big Data KW - Windenergie PY - 2018 SN - 978-3-9818564-1-5 VL - 2018/1 SP - 89 EP - 98 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-46918 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Rabe, J. A1 - Marx, S. T1 - Datenmanagement und –analyse von kontinuierlichen Datenströmen bei Offshore Windparks N2 - Mit der Errichtung und der Inbetriebnahme des Windpark alpha ventus wurden umfangreiche Messungen an den Tragstrukturen und den Umgebungsparametern durchgeführt. Im Projekt Gigawind life wurde im TP1 ein Datenmanagementsystem zur kontinuierlichen und periodisch fortgeführten Datenauswertung für große Datenbestände (Big Data) entworfen und realisiert. Anhand von Performanceuntersuchungen konnte eine Verkürzung der Rechenzeit um den Faktor 10 in einem Rechencluster erreicht werden. Unter Anwendung einer Datenpipeline nach dem Publish/Subscribe Prinzip wird eine skalierbare Datenschnittstelle für Monitoringdaten vorgeschlagen. T2 - Messen im Bauwesen CY - Berlin, Germany DA - 13.11.2018 KW - Datenmanagement KW - Big Data KW - Windenergie KW - Monitoring PY - 2018 AN - OPUS4-46916 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Deep foundations for offshore wind turbines T1 - Cimentaciones profundas para aerogeneradores marinos N2 - This presentation deals with the phenomenology and design of pile foundations for offshore wind turbines, and is divided in two lectures. The first lecture presents a brief introduction to the context and peculiarities of such foundations, and then focuses on the particular case of axially loaded piles. This part is most relevant for the relatively slender piles of the multi-pile substructures (i.e. jackets and tripods). A clear distinction between physical phenomenology and practical design is drawn here. The second lecture continues with the case of lateraly loaded offshore piles, which bears most relevance for the case of the monopile foundations. Here again, a clear separation between physical reality and design methods is intended. Finally, the last part of the second lecture introduces several advanced topics which lie outside the classical design approaches, namely the cyclic pile fatigue and the so-called pile setup (i.e. the time effects on the axial pile capacity). The relevance of these two topics is illustrated with experimental results from a field testing campaign on real large-scale piles. T2 - Masters course on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Geotechnical Laboratory of CEDEX CY - Madrid, Spain DA - 13.04.2018 KW - Offshore pile foundations KW - Load bearing behaviour KW - Design methods PY - 2018 AN - OPUS4-46311 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias T1 - Mechanical design challenges for offshore wind-farms N2 - This talk provides a brief introduction on general engineering aspects of offshore wind energy production. Some geomechanical issues for the foundation of OWTs into the seabed are introduced, while the results from experimental investigations and coupled computational analysis are discussed. In the second part of the seminar, the hydromechanical Wave–Tower interaction is firstly discussed. Then, some general aspects of the windfarm aerodynamics are introduced. On the one hand, some modelling possibilities for the wake analysis of single turbines and turbine groups are discussed. And on the other hand the relevance of such analyses for a proper windfarm layout optimization is pointed out. Concerning the geomechanical issues the talk shows that: i) The pile’s bearing capacity can degrade under cyclic loading (waves, wind, …). ii) The time effects can be relevant: Capacity improvement can be substantial, but also fragile. iii) There are cyclic PWP effects: Cyclic interaction with pore water may lead to soil softening and an uncoupled analysis (current design practice) is potentially unsafe. And concerning the hydromechanical and aerodynamical design considerations, this seminar shows that: i) Numerical analysis of turbine’s interaction with wind/waves is useful and affordable. ii) Simplified models can provide insight into windfarm aerodynamics. iii) Turbulent wake analysis is very relevant for the windfarm layout. T2 - Energy Science Kolloquium, Fakultät für Physik, Universität Duisburg-Essen CY - Duisburg, Germany DA - 11.10.2018 KW - Geomechanics of offshore foundations KW - Wave-Tower interaction KW - Windfarm wake analysis PY - 2018 AN - OPUS4-46313 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Benseghier, Z. A1 - Philippe, P. A1 - Bonelli, S. A1 - Luu, L.-H. A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Numerical modeling of erosion of cohesive granular material by a fluid flow N2 - The erosion phenomena is the main cause of the most serious incidents observed on earthen hydraulic structures such as dams and dikes. Thus, there is a real need to explore in depth and understand the mechanisms at work in such complex erosional processes for preventing similar risks. The aim of this study is to provide a micromechanical insight into the mechanisms taking place during the erosion of a cohesive granular material driven by a fluid flow, the objectives are summarized as follows: Perform numerical erosion tests. Parallelization of the code (Gpu). Extensive parametric analysis => rely micro parameters (eg. Cohesion) to macro parameters (eg. Soil erodibility, mechanical strengths). T2 - Ecole doctorale ED353, « Sciences Pour l'Ingénieur », Aix-Marseille Université (AMU) et Ecole Centrale de Marseille (ECM) CY - Marseille, France DA - 30.05.2018 KW - Erosion KW - Cohesive soils KW - LBM-DEM simulation PY - 2018 AN - OPUS4-46314 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Benseghier, Z. A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Luu, L.-H. A1 - Delenne, J.-Y. A1 - Bonelli, S. A1 - Philippe, P. T1 - Use of DEM-LBM modeling to prove the relevance of free jet model for soil erosion by impinging jet N2 - The aim of this study is to provide a micromechanical insight into the mechanisms taking place during the erosion of a cohesive granular material driven by a fluid flow, the objectives are summarized as follows: Perform numerical erosion tests. Parallelization of the code (Gpu). Extensive parametric analysis => rely micro parameters (eg. Cohesion) to macro parameters (eg. Soil erodibility, mechanical strengths). T2 - 2nd YADE Workshop, IRSTEA, Aix-en-Provence CY - Aix-en-Provence, France DA - 26.04.2018 KW - DEM-LBM simulation KW - Erosion of cohesive soils KW - Jet erosion test PY - 2018 AN - OPUS4-46315 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Deep foundations for offshore wind turbines T1 - Cimentaciones profundas para aerogeneradores marinos N2 - This presentation deals with the phenomenology and design of pile foundations for offshore wind turbines, and is divided into two lectures. The first lecture presents a brief introduction to the context and peculiarities of such foundations, and then focuses on the particular case of axially loaded piles. This part is most relevant for the relatively slender piles of the multi-pile substructures (i.e. jackets and tripods). A clear distinction between physical phenomenology and practical design is drawn here. The second lecture continues with the case of lateraly loaded offshore piles, which bears most relevance for the case of the monopile foundations. Here again, a clear separation between physical reality and design methods is intended. Finally, the last part of the second lecture introduces several advanced topics which lie outside the classical design approaches, namely the hydromechanical coupling effects (i.e. the excess pore-pressure generation around the monopiles), the cyclic pile fatigue and the so-called pile Setup (i.e. the time effects on the axial pile capacity). The relevance of the latter two topics is illustrated with experimental results from a field testing campaign on real large-scale piles. T2 - MASTERS COURSE 2019 CEDEX-UNED: MECÁNICA DEL SUELO E INGENIERÍA GEOTÉCNICA CY - Laboratorio de Geotecnia, CEDEX, Madrid, Spain DA - 25.03.2019 KW - Pile foundations KW - Offshore wind turbines KW - Physical phenomenology KW - Design methods KW - Numerical modelling KW - Physical testing PY - 2019 AN - OPUS4-47624 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -