TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Hille, Falk T1 - Strategies for discriminating environmental from damage based variations in monitoring data N2 - Right from the beginning of applying SHM to bridge structures it was obvious that environmental based perturbations on the measurement significantly influence the ability to identify structural damage. Strategies are needed to classify such effects and consider them appropriately in SHM. Various methods have been developed and analyzed to separate environmental based effects from damage induced changes in the measures. Generally, two main approaches have emerged from research activity in this fields: (a) statistics based tools analyzing patterns in the data or in computed parameters and (b) methods, utilizing the structural model of the bridge taking into account environmental as well as damage based changes of stiffness values. With the back-ground of increasing affordability of sensing and computing technology, effort should be made to increase sensitivity, reliability and robustness of procedures, separating environmental from damage caused changes in SHM measures. The contribution describes both general strategies and points out their Advantages and drawbacks. As basis, a review on relevant methods was conducted. The aim of the study is to classify approaches for separating damage describing information from environmental based perturbations in dependency of the SHM objective. And such, it is intended to describe a best practice in designing concepts for Monitoring infrastructure, naturally effected by environmental influences. T2 - IABMAS 2018 CY - Melbourne, Australia DA - 09.07.2018 KW - SHM KW - Environmental PY - 2018 AN - OPUS4-46060 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Wellenausbreitung in geschichteten Böden – Rechenmethoden und Messbeispiele von Zug- und Gebäudeerschütterungen N2 - Im ersten Teil werden Methoden der Wellenanalyse vorgestellt, Seismogramme, Multistation Analysis of Surface Waves (MASW), f,v-Analyse (Dispersion aus zweifacher Fourier-Analyse), Spatial AutoCorrelation (SPAC, hier auch für deterministische Quellen), und auf Messungen in Deutschland, Österreich und der Schweiz angewendet. Mit den Wellengeschwindigkeiten des Bodens werden die Berechnungsgrundlagen für die Erschütterungsausbreitung im Boden und die Bauwerk-Boden-Wechselwirkung geschaffen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Wellensynthese, das heißt mit der Berechnung von Wellenfeldern (aus Wellenzahlintegralen). Die Rechnungen können wesentlich vereinfacht werden, wenn man die Dimensionsanalyse und Symmetrieüberlegungen ausnutzt, so dass maximal fünf dimensionslose Verschiebungsfunktionen verbleiben (im Vollraum sind es sogar nur zwei Verschiebungsfunktionen, die sich einfach explizit angeben lassen). Es gibt Ähnlichkeiten zwischen den Halbraum-Amplituden an der Oberfläche, den Halbraum-Amplituden in der Tiefe und der Wellenausbreitung im Vollraum. Die berechneten Wellenfelder (als Terzspektren in verschie-denen Entfernungen von der Erschütterungsquelle) werden verwendet, um die gemessene Übertragungsfunktionen des Bodens zu approximieren und Erschütterungen von Zugvorbeifahrten zu prognostizieren. Auch dies wird an einigen Messorten vorgeführt. Dabei werden einige gemessene Besonderheiten der Eisenbahnerschütterungen mit dem geschichteten Aufbau des Bodens erklärt. Der dritte Teil beschäftigt sich mit der Anwendung der Wellenfelder beziehungsweise der Punkt-lastlösungen beziehungsweise der Greenschen Funktionen in der Randelementmethode. Es wird ein einfaches Prinzip der Herleitung der Randelementmethode vorgeführt. Bei einer beliebigen Berandung benötigt man neben den Verschiebungswellenfeldern auch die Spannungswellen-felder. Eine einfache Berechnung der Spannungswellenfelder wird vorgeführt, die im Vollraum auf drei Spannungsfunktionen, ähnlich einfach wie die Verschiebungsfunktionen, führt. Durch die Kopplung der Randelementmethode mit der Finite-Element-Methode können dann Probleme der Bauwerk-Boden-Wechselwirkung gelöst werden. Der vierte Teil beschäftigt sich schließlich mit der Freifeld-Wellenanregung unter einem Gebäude und der Wellenanregung im Gebäude. Dabei geht es um die Wechselwirkung der Freifeldwellen mit starren oder flexiblen Fundamenten (Pfählen, Fundamentplatten) und den Übertragungs-faktoren zwischen dem Freifeld und dem Gebäude. Bei der Wellenanregung in einem Büro-gebäude in Wien konnten die gleichen Methoden wie bei der Wellenanregung im Boden eingesetzt werden, Seismogramme, MASW, Übertragungsfunktionen und Amplituden-Abstandsgesetze. T2 - Festkolloquium Baudynamik CY - Graz, Austria DA - 05.10.2018 KW - Dispersionsmessung KW - Wellenfeldberechnung KW - Erschütterungsprognose KW - Randelementmethode KW - Bauwerk-Boden-Wechselwirkung KW - Deckenschwingungen PY - 2018 AN - OPUS4-46403 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Song, Jiaojiao A1 - Auersch, Lutz T1 - Track-soil calculation and measurement of damaged and repaired slab tracks N2 - Calculation of the behaviour of damaged slab tracks have been performed with ANSYS and with a combined finite-element boundary-element Programme. Different damage lengths have been analysed and the best fit to the measurements has been chosen. T2 - Seminar on Railway Engineering CY - Tongji University Shanghai, People's Republic of China DA - 21.09.2018 KW - Slab track KW - Track damage KW - Boundary element method KW - Train passage PY - 2018 AN - OPUS4-46405 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Frei, Vivian A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Thiele, Marc A1 - Rogge, Andreas T1 - Experimental investigation of size effect on fatigue behavior of high strength concrete - concept and preliminary results N2 - The worldwide spread of windfarms brings new challenges, especially for concrete structures as a part of towers, connecting joints and foundations of wind turbines. High-cyclic loadings in such structures lead to a high relevance of the subject of fatigue. A proper assessment of the fatigue strength of concrete demands therefore a basis of reliable experimental data and the development of standardized testing methods. This article presents first results of an ongoing research program of BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) which is a part of a joint project (WinConFat) funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. The subproject investigates the effects of size and slenderness of the specimens on the fatigue behaviour of high strength concrete at different stress levels. Not only the fatigue strength, but also the fatigue process itself is monitored by means of several measurement methods. Strain measurements are used to calculate the load dependent elastic modulus in the fatigue hysteresis as indicators for fatigue development. Furthermore, the application of non-destructive methods like acoustic emission analysis and ultrasonic measurement in laboratory tests gives a deeper insight into damage processes under cyclic loading. The results shall be used to improve design rules for concrete members under fatigue load and to develop or improve non-destructive techniques for in-service structural health monitoring. T2 - 5th International fib Congress: Better - Smarter - Stronger CY - Melbourne, Australia DA - 08.10.2018 KW - Acoustic emission testing KW - Compressive cyclic loading KW - Fatigue KW - High-strength concrete KW - Non-destructive testing KW - Size effect KW - Slenderness effect KW - Ultrasonic testing PY - 2018 SN - 978-1-877040-14-6 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-46408 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Frei, Vivian A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Thiele, Marc A1 - Rogge, Andreas T1 - Experimental investigation of size effect on fatigue behavior of high strength concrete - concept and preliminary results N2 - The worldwide spread of windfarms brings new challenges, especially for concrete structures as a part of towers, connecting joints and foundations of wind turbines. High-cyclic loadings in such structures lead to a high relevance of the subject of fatigue. A proper assessment of the fatigue strength of concrete demands therefore a basis of reliable experimental data and the development of standardized testing methods. This article presents first results of an ongoing research program of BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) which is a part of a joint project (WinConFat) funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. The subproject investigates the effects of size and slenderness of the specimens on the fatigue behaviour of high strength concrete at different stress levels. Not only the fatigue strength, but also the fatigue process itself is monitored by means of several measurement methods. Strain measurements are used to calculate the load dependent elastic modulus in the fatigue hysteresis as indicators for fatigue development. Furthermore, the application of non-destructive methods like acoustic emission analysis and ultrasonic measurement in laboratory tests gives a deeper insight into damage processes under cyclic loading. The results shall be used to improve design rules for concrete members under fatigue load and to develop or improve non-destructive techniques for in-service structural health monitoring. T2 - 5th International fib Congress: Better - Smarter - Stronger CY - Melbourne, Australia DA - 08.10.2018 KW - Acoustic emission testing KW - Compressive cyclic loading KW - Fatigue KW - High-strength concrete KW - Non-destructive testing KW - Size effect KW - Slenderness effect KW - Ultrasonic testing PY - 2018 AN - OPUS4-46366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Comparative measurements and calculations of ground vibrations near slab and ballast tracks N2 - Measurements of ground and track vibrations have been performed at a high-speed line in northern Germany. Impacts on the track and the ground, and passages of different trains with different speeds on different tracks have been measured. Transfer functions of the soil are presented and approximated by theoretical soil models. By using these transfer functions, the measured ground vibration between 2 to 64 m distance from the track can be transformed into a load spectrum which can be used for predictions at other sites. The method is compared to the soil-dependent method of an emission spectrum at a certain distance (8 m for example). The influence of train type, speed and track type is discussed on the base of the different emission quantities and the original measurements. The strong influence of the track, ballast track and slab track, is analysed by a theoretical model in wavenumber domain. The response of the track to the passage of the static load is reduced by the stiffness of the slab, the deformation of the track as well as the impulse acting on the soil. Usually, the impulse on the soil should result in a slow quasi-static movement of the soil, slower at further distances. In a heterogeneous soil, however, the impulses from the static loads scatter and keep parts of the higher impulse frequency band. In this case the reduced impulse spectra of the slab track will yield reduced ground vibration in a certain frequency band. Additional (BAM and international) measurements will be used to discuss this and possible other explanations for the different ground vibration differences. T2 - Railways 2018 CY - Sitges, Spain DA - 03.09.2018 KW - Ground vibration measurements KW - Train passages KW - Tran speed KW - Train configuration KW - Ballast track KW - Slab track PY - 2018 AN - OPUS4-46401 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hu, Wei-Hua A1 - Tang, De-Hui A1 - Teng, Jun A1 - Said, Samir A1 - Rohrmann, Rolf T1 - Structural health monitoring of a prestressed concrete bridge based on statistical pattern recognition of continuous dynamic measurements over 14 years N2 - This work describes a vibration-based structural health monitoring of a prestressed-concrete box girder bridge on the A100 Highway in Berlin by applying statistical pattern recognition technique to a huge amount of data continuously collected by an integrated monitoring system during the period from 2000 to 2013. Firstly, the general condition and potential damage of the bridge is described. Then, the dynamic properties are extracted from 20 velocity sensors. Environmental variability captured by five thermal transducers and traffic intensity approximately estimated by strain measurements are also reported. Nonlinear influences of temperature on natural frequencies are observed. Subsequently, the measurements during the first year are used to build a baseline health index. The multiple linear regression (MLR) method is used to characterize the nonlinear relationship between natural frequencies and temperatures. The Euclidean distance of the residual errors is calculated to build a statistical health index. Finally, the indices extracted from the following years gradually deviate; which may indicate structural deterioration due to loss of prestress in the prestressed tendons. KW - Bridge KW - Structural health monitoring KW - Statistical pattern recognition KW - Temperature effect PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-468126 DO - https://doi.org/10.3390/s18124117 SN - 1424-8220 VL - 18 IS - 12 SP - 4117, 1 EP - 28 PB - MDPI CY - 4052 Basel, Schweiz AN - OPUS4-46812 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hille, Falk A1 - Kowitz, Astrid A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Helmerich, Rosemarie A1 - Kadoke, Daniel A1 - Gründer, Klaus-Peter A1 - Hauser, S. A1 - Schwarzinger, H. T1 - Impact on a micro-reinforced UHPC: experimental studies vs. numerical modeling N2 - Within the presented research project, experimental and numerical investigations were performed to develop a thin-shelled, modular, mobile element system made of a micro-reinforced ultra-high-performance ductile concrete (DUCON®). Material parameters were experimentally determined to adapt the material model within the numerical analysis applying the Drucker-Prager relationship. Afterwards, for validation of the numerical models, quasi-static and high-velocity impact tests were performed on plate-like structures. Finally, a suitable geometry of transportable barrier elements will be designed, which provides a maximum of resistance against impact by a minimum of weight and a maximum of mobility. T2 - 35th Danubia-Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Sinaia, Romania DA - 25.09.2018 KW - E-modulus KW - Quasi-static and dynamic tests KW - DUCON® KW - Impact KW - UHPC KW - Ductility KW - Micro-reinforcement KW - Mobile elements KW - Numerical modeling KW - Stereo photogrammetry KW - Compressive strength PY - 2018 AN - OPUS4-47003 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 -