TY - JOUR A1 - Savidis, S. A1 - Bergmann, M. A1 - Schepers, Winfried A1 - Fontara, I.-K. T1 - Wave propagation in inhomogeneous media via FE/PML method N2 - The Perfectly Matched Layer (PML) method is an efficient approach to imposing radiation conditions at the bounded region of interest in case of wave propagation in unbounded domains. This paper presents and validates 3D FE/PML numerical schemes based on two different PML formulations for homogeneous and inhomogeneous geological media exhibiting discrete or continuous inhomogeneity. In the equation of motion for the PML domain the applied stretching behavior is expressed either as complex material properties or as complex coordinates. Both PML formulations are implemented in the FEM and verified against analytical solutions. Three different types of material inhomogeneity are considered: layered half-space, continuously inhomogeneous half-space with linear velocity profile and continuously inhomogeneous half-space with nonlinear velocity profile. Sensitivity analyses are conducted, and the performance of the developed numerical schemes is investigated taking into account a broad variation of the PML parameters. Recommendations are given for the optimal values of the PML parameters for the case of homogeneous and inhomogeneous geological media. KW - Perfectly Matched Layer (PML) KW - Unbounded domain KW - Finite elements KW - Continuously inhomogeneous geological media PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202100028 VL - 45 IS - 2 SP - 98 EP - 107 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-54969 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Schepers, Winfried T1 - VERBATIM: Project Introduction and Large Scale Experiments N2 - The presentation summarizes the scope of the joint project VERBATIM on buckling of large Monopiles. The presented work from the authors focusses on the experimental field tests of large predented piles during driving and a numerical investigation on the observed buckling behaviour. T2 - Colloquium „Buckling of Offshore Wind Energy Structures“ CY - Berlin, Germany DA - 14.02.2024 KW - Buckling KW - Offshore KW - Wind Energy Structures KW - Monopiles KW - Pile-Tip-Buckling PY - 2024 AN - OPUS4-59535 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Appel, S. A1 - Schepers, Winfried T1 - Tieffrequente Schwingungsimmissionen durch den Betrieb einer Rohzementmühle N2 - Der Beitrag berichtet von einer aufwändigen Messkampagne vor Ort, mit der die Emissionen direkt an einer Rohzementmühle, die Transmissionen im Baugrund und die Immissionen in benachbarten Bebauungen genauer untersucht wurden. Im Ergebnis der ausgewerteten Messungen sowie strukturdynamischer Berechnungen zeigte sich, dass der Baugrund zwar aus statischer Sicht sehr gut tragfähig, aber dynamisch als eher ungünstig zu beurteilen ist. Weiterhin wurde festgestellt, dass in dynamischer Hinsicht ein vorgenommener Bodenaustausch tendenziell eine Verschlechterung der Aufstellbedingungen darstellte. Für das betroffene Bürogebäude konnte nachgewiesen werden, dass durch den Betrieb der Zementmühle die Anregung der Deckeneigenfrequenzen zu deutlich spürbaren Resonanzschwingungen führte. Aufgrund der tieffrequenten Anregung durch den Mühlenbetrieb sind Maßnahmen zur Minderung der Schwingungsemissionen generell und insbesondere nach erfolgter Aufstellung der Mühle schwer bzw. gar nicht zu realisieren. Im Beitrag wird daher darauf eingegangen, auf welche Aspekte bei der Planung zur Aufstellung derart großer Mühlen zwingend zu achten ist. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Erschütterungen KW - Maschinenbetrieb KW - Minderungsmaßnahmen PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SP - 385 EP - 397 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-58584 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Recommendations on finite Element modelling of non-seismic excitation in soil-structure interaction problems N2 - Nowadays geotechnical engineering firms have powerful software tools to extent their consulting business also into dynamic soil-structure interaction, which before has been restricted to a rather small community of specialized experts in this field, and they certainly do. This is particularly true with respect to non-seismic sources, that is all kinds of human induced vibrations. Hence, there is a demand from clients as well as from contractors to have guidance on the requirements as well as the limits of numerical modelling of soil-structure interaction. From the literature as well as from relevant standards, recommendations for the numerical modelling of soil-structure interaction problems involving seismic actions are well known, e. g. ASCE/SEI 4-16. There are, however, some particularities when dealing with human-induced vibrations, which are absent in seismic analyses. For human-induced excitations very little specific guidance has been published in the past. A machine foundation on a homogeneous half space excited by harmonic loads with excitation frequency between 4 Hz and 64 Hz has been analysed by means of several commercially available software packages. Parametric studies have been performed to verify if recommendations for seismic soil-structure analyses are valid for non-seismic analyses as well. This paper provides details on the benchmark example and the most important conclusions from the undertaken parametric studies. T2 - Eurodyn 2023 CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Numerical analysis KW - Vibrations KW - Soil-structure interaction PY - 2023 AN - OPUS4-58583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schepers, Winfried A1 - Brinkgreve, RBJ A1 - Appel, S. T1 - Recommendations on finite element modelling of non-seismic excitation in soil-structure interaction problems N2 - Nowadays geotechnical engineering firms have powerful software tools to extent their consult-ing business also into dynamic soil-structure interaction, which before has been restricted to a rather small community of specialized experts in this field, and they certainly do. This is par-ticularly true with respect to non-seismic sources, that is all kinds of human induced vibrations. Hence, there is a demand from clients as well as from contractors to have guidance on the re-quirements as well as the limits of numerical modelling of soil-structure interaction. From the literature as well as from relevant standards, recommendations for the numerical modelling of soil-structure interaction problems involving seismic actions are well known, e. g. ASCE/SEI 4-16. There are, however, some particularities when dealing with human-induced vibrations, which are absent in seismic analyses. For human-induced excitations very little specific guid-ance has been published in the past. A machine foundation on a homogeneous half space ex-cited by harmonic loads with excitation frequency between 4 Hz and 64 Hz has been ana-lysed by means of several commercially available software packages. Parametric studies have been performed to verify if recommendations for seismic soil-structure analyses are valid for non-seismic analyses as well. This paper provides details on the benchmark example and the most important conclusions from the undertaken parametric studies. T2 - XII International Conference on Structural Dynamics CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Numerische Analysen KW - Referenzbeispiel KW - Maschinenfundament KW - Wellenausbreitung PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-604931 DO - https://doi.org/10.1088/1742-6596/2647/8/082014 SN - 1742-6596 VL - 2647 IS - 25 SP - 1 EP - 13 PB - IOP Publishing AN - OPUS4-60493 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schepers, Winfried A1 - Brinkgreve, Ronald B. J. A1 - Holtzendorff, Kira A1 - Wegener, Dirk A1 - Appel, Silke A1 - Efthymiou, Georgia A1 - Krajewski, Wolfgang A1 - Machaček, Jan A1 - Meier, Thomas A1 - Nseir, Bashar A1 - Rangelow, Peter A1 - Schmitt, Jürgen A1 - Staubach, Patrick A1 - Vrettos, Christos T1 - Numerische Ermittlung von Baugrundschwingungen bei dynamisch belasteten Fundamenten: Empfehlungen zur Modellierung T1 - Numerical analysis of soil vibrations due to vibrating foundations: Guidance for model design N2 - AbstractIn der Praxis tätige geotechnisch Planende kommen in zunehmendem Maße mit dynamischen Fragestellungen in Berührung. Hersteller von geotechnischer Berechnungssoftware haben entsprechend ihre ursprünglich für statische Aufgabenstellungen konzipierten Produkte um die Möglichkeit zur Lösung von Wellenausbreitungsproblemen im Baugrund erweitert. Den Anwendern fehlt aber häufig die notwendige Erfahrung zur Durchführung dieser Art von numerischen Berechnungen. Die Arbeitskreise 1.4 „Baugrunddynamik“ und 1.6 „Numerik in der Geotechnik“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) haben diese Entwicklung aufgegriffen und einen gemeinsamen Unterarbeitskreis „Numerik in der Baugrunddynamik“ gegründet. Der vorliegende Beitrag stellt die aktuellen Ergebnisse der Arbeit des Unterarbeitskreises vor und fasst die gewonnenen Erkenntnisse in Form von Empfehlungen zusammen. N2 - Geotechnical engineers are increasingly concerned with wave propagation problems. Manufacturers of geotechnical analysis software added features for soil dynamic analyses to their products initially devised for static geotechnical analyses. Though, users often lack the experience for conducting such advanced numerical analyses. Working groups 1.4 "Soil dynamics" and 1.6 "Numerical analyses in geotechnical engineering" of DGGT German Society for Geotechnical Engineering established a joint subgroup "Numerical analyses in soil dynamics" to address this shortcoming. The present paper presents the work of the subgroup so far and provides some guidance on conducting numerical analyses in soil dynamics. KW - Wellenausbreitung KW - Numerische Methoden KW - Empfehlungen KW - Modellgröße KW - Zeitschrittweite PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202400016 SN - 0172-6145 VL - 47 IS - 4 SP - 254 EP - 268 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-62078 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Kritische Betrachtung der Impedanzfunktionen harmonisch angeregter Fundamente N2 - In den aktuellen Entwürfen des Eurocode 8 Teil 5 (FprEN 1998-5:2024) und auch des Euro-codes 7 Teil 3 (E DIN EN 1997-3:2022-10) werden Formeln für die Steifigkeiten eines Hal-braums mit einem darin eingebetteten starren masselosen Rechteckfundament gegenüber einer harmonischen Anregung angegeben. Die Formeln sind im Wesentlichen eine Kombination der Ergebnisse der Veröffentlichungen von Gazetas (1991) und Pais et al. (1988) über Forschungs-arbeiten, die in den 1980er Jahren durchgeführt wurden. Sie basieren auf numerischen Berech-nungen, deren Ergebnisse durch Ausgleichskurven approximiert wurden. Eine genauere Analyse der den Formeln zugrunde liegenden Veröffentlichungen zeigt einige Inkonsistenzen zwischen Eurocodes und den ursprünglichen Veröffentlichungen, deren Ursache nicht ohne weiteres er-kennbar ist. Darüber hinaus werden in den Eurocodes nur frequenzunabhängige Steifigkeiten angegeben. Das führt zu der Frage, wie verlässlich die Formeln sind. An zwei Beispielen wird nachfolgend die Notwendigkeit einer kritischen Verwendung der Impedanzfunktionen gezeigt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Austria DA - 18.09.2025 KW - Impedanzen KW - Wellenausbreitung KW - Erschütterungen PY - 2025 SN - 978-3-200-10710-6 DO - https://doi.org/10.34726/10599 SP - 245 EP - 246 PB - Österreichische Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (OGE) CY - Wien AN - OPUS4-64187 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Kritische Betrachtung der Impedanzfunktionen harmonisch angeregter Fundamente N2 - In den aktuellen Entwürfen des Eurocode 8 Teil 5 (FprEN 1998-5:2024) und auch des Euro-codes 7 Teil 3 (E DIN EN 1997-3:2022-10) werden Formeln für die Steifigkeiten eines Hal-braums mit einem darin eingebetteten starren masselosen Rechteckfundament gegenüber einer harmonischen Anregung angegeben. Die Formeln sind im Wesentlichen eine Kombination der Ergebnisse der Veröffentlichungen von Gazetas (1991) und Pais et al. (1988) über Forschungs-arbeiten, die in den 1980er Jahren durchgeführt wurden. Sie basieren auf numerischen Berech-nungen, deren Ergebnisse durch Ausgleichskurven approximiert wurden. Eine genauere Analyse der den Formeln zugrunde liegenden Veröffentlichungen zeigt einige Inkonsistenzen zwischen Eurocodes und den ursprünglichen Veröffentlichungen, deren Ursache nicht ohne weiteres er-kennbar ist. Darüber hinaus werden in den Eurocodes nur frequenzunabhängige Steifigkeiten angegeben. Das führt zu der Frage, wie verlässlich die Formeln sind. An zwei Beispielen wird nachfolgend die Notwendigkeit einer kritischen Verwendung der Impedanzfunktionen gezeigt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Germany DA - 18.9.2025 KW - Impedanzen KW - Wellenausbreitung KW - Erschütterungen PY - 2025 AN - OPUS4-64188 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Korrelationen zwischen Sondierungen und dynamischen Bodeneigenschaften N2 - Wir zeigen, dass bei homogenen ausgeprägt sandartigen Böden mit statistisch ermittelten Korrelationen die dynamischen Bodensteifigkeiten mit einer Genauigkeit abgeschätzt werden können, die mit der Ungenauigkeit der seismischen Verfahren übereinstimmt. Mit zunehmenden Feinkornanteil werden die Unsicherheiten der statistischen Korrelationen größer. Bei stark überkonsolidierten glazialen Böden sollte von der Anwendung empirischer Korrelationen Abstand genommen werden. T2 - 18. D-A-CH-Tagung für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Kiel, Germany DA - 14.09.2023 KW - Baugrunddynamik KW - Dynamische Bodenkennwerte KW - Statistische Korrelationen PY - 2023 AN - OPUS4-58581 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Balscheit, Hagen A1 - Geißler, Peter A1 - Schepers, Winfried A1 - Cuèllar, Pablo T1 - Evaluation of pile tip buckling based on large scale tests N2 - Der Beitrag beschreibt eine groß angelegte Versuchskampagne mit Pfahlrammungen, um das Risiko des plastischen Versagens der Pfahlspitze besser zu verstehen und numerische Modelle zu validieren. Ein numerisches Modell mit transientem Bodenkontakt zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Testergebnissen. Parametervariationen verdeutlichen, wie empfindlich die Pfahlreaktion auf Imperfektionen und Randbedingungen ist. T2 - 5TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON FRONTIERS IN OFFSHORE GEOTECHNICS CY - Nantes, France DA - 09.06.2025 KW - Pile Tip Buckling KW - Monopile KW - Offshore Windenergy KW - Driving Refusal KW - Large Scale Test PY - 2025 SN - 978-2-85782-758-0 DO - https://doi.org/10.53243/ISFOG2025-476 SP - 1218 EP - 1223 PB - International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) CY - Nantes AN - OPUS4-63387 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -