TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Effects of a varying track and soil stiffness on ground vibrations near railway lines N2 - Usually, geometric irregularities are considered as the main cause of ground vibrations from trains. A varying stiffness of the track, the track support and the soil can also generate ground vibrations. The regular stiffness variation of the track on and between the sleepers results in a deterministic dynamic axle load. The random stiffness variation of the track support yields also dynamic axle loads which are generated by the acceleration of the unsprung mass (from the varying wheel displacements under the static axle load). The random stiffness variation has a second effect. The pulses from the passage of the static axle loads are superposed regularly to the quasi-static response, but also irregularly to yield a “scattered” part of the axle pulses. The same holds for a random variation of the soil stiffness. All these effects of stiffness variations have been calculated by wavenumber-domain multi-beam track models, a random finite-element soil model and the superposition of axle impulses in a stochastic simulation. The results are confronted with many measurements at different sites. It is concluded that the stiffness variation of the track and the soil generate an important ground vibration component near railway lines. T2 - International Conference Railways 2022 CY - Montpellier, France DA - 22.08.2022 KW - Ground vibration KW - Axle loads KW - Irregularities KW - Varying stiffness PY - 2022 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-56605 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Wille, Frank T1 - Dynamisches Verhalten und Überwachung des Großen Fallturms der BAM in Horstwalde N2 - Falltürme sind Bauwerke, die als Versuchsanlagen sehr speziellen, impulsartigen Belastungen ausgesetzt sind. Am Fallturm auf dem Testgelände Technische Sicherheit (TTS) der BAM wurde bei Routineinspektionen eine Abnahme der strukturellen Integrität in Form von Vorspannungsverlusten in den Bolzen der Stahlverbindungen festgestellt. Um ein Verständnis für die zugrundeliegenden Trag- und Schädigungsmechanismen zu erlangen, wurde ein umfassendes Structural Health Monitoring (SHM) System geplant und am Bauwerk installiert unter Nutzung von digitalen Bauwerksmodellen. Für die Auslegung des Überwachungssystems, insbesondere aber zur Unterstützung der Untersuchung des Schädigungsprozesses, wurden Finite-Elemente-Modelle erstellt. Um sicherzustellen, dass die FE-Modelle das reale Tragwerksverhalten mit ausreichender Genauigkeit abbilden, mussten sie jedoch in Bezug auf die gemessenen Antworten des Tragwerks kalibriert werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt experimentelle und numerische Untersuchungen zur Identifizierung des strukturellen Systems des Stahlrohrgitterturms in Vorbereitung einer Überwachungskampagne. Die Auswertung von gemessenen Schwingungen unter ambienter Anregung ermöglichte die Identifizierung der Eigenfrequenzen mehrerer globaler Schwingungsmoden des Fallturms. Zur Modellvalidierung wurde zunächst eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um die Parameter mit dem größten Einfluss zu ermitteln. Anschließend wurde ein evolutionärer Algorithmus (EA) zur Optimierung nach dem Prinzip der Minimierung der Differenzen zwischen gemessenen und simulierten charakteristischen Antworten eingesetzt. Das aktualisierte Modell wurde schließlich an der dynamischen Reaktion der Turmstruktur infolge einer realen Falltest-induzierten Stoßbelastung validiert. Die Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung zwischen numerischen und experimentellen Ergebnissen. N2 - Drop test towers are structures subjected to very specific dynamic loadings. At the drop test tower at the Test Site Technical Safety (TTS) of BAM routine inspections revealed a decline of structural integrity in form of loss of pretension in bolts of structural steel connections. To get an understanding about the underlying damage mechanisms as well as to assure the structural safety in operation, a multifaceted Structural Health Monitoring (SHM) system was planned and installed at the structure with the help of digital models. For planning the monitoring system but especially for supporting the investigation of the damaging process finite element models are deployed. Though, to ensure the capability of the FE model to reproduce the real structural behavior in sufficient accuracy, it needs to be calibrated in respect to measured responses of the structure. The present contribution describes experimental and numerical investigations to identify the structural system of the steel tube lattice tower in preparation of the monitoring campaign. An ambient vibration test allowed the identification of the natural frequencies of several global vibrational modes of the drop test tower. For model updating first a sensitivity analysis is applied to identify the most influencing parameter. In succession a genetic algorithm was applied for optimization in the sense of minimization of the difference between measured and simulated characteristic responses. The updated model is finally validated on the dynamic response of the tower structure to a real drop test induced impact loading. The results showed a good agreement between numerical and experimental results though the robustness of the simulation should be improved by more sophisticated numerical modelling. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Großer Fallturm Horstwalde KW - Structural Health Monitoring KW - Belastungsversuch KW - Modalanalyse KW - Schwingungsdynamik KW - Finite Elemente Simulation PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SN - 978-3-18-102379-2 DO - https://doi.org/10.51202/9783181023792-265 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 265 EP - 284 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-55472 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz ED - Carletti, E. ED - Crocker, M. ED - Pawelczyk, M. ED - Tuma, J. T1 - Dynamic measurements during drop tests on stiff foundations N2 - Measurements at the foundation, the surrounding soil and nearby buildings have been done during several drop tests of different containers on different foundations. The first measurements have been done on a big foundation where it should be guaranteed that the foundation is rigid and the container is tested properly. It was controlled that the foundation does not absorb more than 2 percent of the energy of the container. Most of the drop energy is lost in shock absorbers. Later on, a smaller drop test facility has been built on the ground but inside an existing building. It had to be controlled by prediction and measurements that the drop test will not damage the building. Tests from different heights on soft, medium, and stiff targets have been done to find out rules which allow to identify acceptable and unacceptable drop tests. Later on, the biggest drop test facility has been built for masses up to 200 t. It was necessary for the design of the foundation to estimate the forces which occur during the drop tests. On the other hand, the acceptable tests should be selected and controlled by measurements where the impact duration is important. Different sensors, accelerometers, accelerometers with mechanical filters, geophones (velocity transducers), strain gauges, and pressure cells have been applied for these tasks. The signals have been transformed to displacements which proved to be best suited for the interpretation of the impact mechanism. Modell calculations have been used to check and understand the dynamic measurements. The simplest law is the conservation of the momentum which is a good approximation if the impact is short. If the soil under the foundation has an influence on the deceleration of the container, the maximum foundation velocity is lower than the simple estimation. The amplitudes of the foundation could also be estimated from the ground vibrations and their amplitude-distance law. T2 - 27th International Congress on Sound and Vibration (ICSV27) CY - Online meeting DA - 11.07.2021 KW - Drop test KW - Vibration measurement KW - Container loading KW - Foundation load PY - 2021 SN - 978-83-7880-799-5 SN - 2329-3675 SP - 1 EP - 8 PB - Silesian University Press CY - Gliwice, Poland AN - OPUS4-53255 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hille, Falk A1 - Nerger, Deborah A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Grunwald, Marcel T1 - Discussion on data evaluation of tomographic and numerical results N2 - The contribution discusses the processing and analysis of data generated on two different ways of investigations for impact damage in reinforced concrete structures. Damage investigations are essential to determine type and characteristics of damage and thus the residual capacity. Damage describing data is generated using two different types of investigation, a non-destructive tomographic as well as numerical examination. Subsequently, data of both sources was merged and analysed. Within the research project “Behaviour of structural components during impact load conditions caused by aircraft fuel tank collision” reinforces concrete plates were damaged by impact loading, see Hering (2020). Afterwards the damaged specimens were investigated tomographically as well as numerically using several methods and models. Aim of the presented research work was to specify an objective comparability of numerical data with experimentally determined damage patterns and based on this, to establish a quantitative damage evaluation. T2 - 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology CY - Potsdam, Germany DA - 10.07.2022 KW - Impact damage on reinforced concrete KW - Tomographic damage evaluation KW - Numerical damage simulation PY - 2022 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-55474 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baier, Johanna A1 - Ziegert, Christof T1 - DIN 18940 für tragendes Lehmsteinmauerwerk – Potenzial und erste Anwendungserfahrungen N2 - Mit der Veröffentlichung der DIN 18940 Juni 2023 steht in Deutschland eine zeitgemäße Bemessungsgrundlage für tragendes Lehmmauerwerk zur Verfügung, die derzeit europaweit einmalig ist. Während nach bisherigen Vorschriften lediglich zweigeschossige Gebäude mit tragendem Lehmsteinmauerwerk realisierbar waren, ermöglicht die DIN 18940 nun den Einsatz von Lehmsteinmauerwerk in fünfgeschossigen, bis zu 13 m hohen Gebäuden. Das Bemessungskonzept der DIN 18940 lehnt sich an die Grundprinzipien der vereinfachten Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten nach DIN EN 1996-3/NA an und berücksichtigt dabei die materialspezifischen Eigenschaften von Lehmsteinmauerwerk. Anpassungen waren aufgrund der feuchteabhängigen Festigkeits- und Verformungskenngrößen sowie der im Vergleich zu herkömmlichem Mauerwerk geringen Steifigkeit erforderlich. Ein Vergleich mit konventionellem Mauerwerk aus Ziegeln, Porenbeton und Kalksandsteinen zeigt, dass Lehm hinsichtlich Tragfähigkeit und bauphysikalischen Eigenschaften im Bereich der Gebäudeklasse 1-4 konkurrenzfähig ist. Besonders die geringen CO2-Emissionen und die vollständige Rezyklierbarkeit machen Lehmsteinmauerwerk zu einer klimagerechten Alternative. Weiterhin werden erste Projekte vorgestellt, die nach DIN 18940 geplant wurden. Aus den Anwendungserfahrungen werden materialgerechte Entwurfsgrundsätze für Gebäude aus Lehmsteinmauerwerk formuliert. Abschließend zeigen Einblicke in laufende Forschung und zukünftige Entwicklung, wie das Potenzial von Lehmsteinmauerwerk weiter gesteigert werden kann. T2 - LEHM 2024 - 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehmmauerwerk KW - Ökobilanzierung KW - Normung PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-62030 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Die Minderung von Bahnerschütterungen – Messergebnisse aus Österreich, Deutschland und der Schweiz N2 - Die Minderung von Bahnerschütterungen neben Eisenbahnstrecken ist an vielen Stellen gemessen worden. Dabei ist neben der hochfrequenten Wirkung von elastischen Gleiselementen wie Schienenlager, Schwellensohlen und Unterschottermatten auch oft eine tieffrequente Minderung beobachtet worden. Diese tieffrequente Minderung wird interpretiert und mit der weiteren Lastverteilung der statischen Last erklärt. T2 - 3. Wiener Dynamik Tage CY - Vienna, Austria DA - 25.07.2024 KW - Bahnerschütterungen KW - Minderung KW - Messungen KW - Schwellensohlen KW - Unterschottermatten KW - Gleistrog PY - 2024 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-61244 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung als Genauigkeits- und Stabilitätsbedingung bei FEM-Berechnungen zur Wellenausbreitung N2 - Bei numerischen Berechnungen zur Wellenausbreitung im Zeitbereich mit der FE-Methode wird sehr häufig die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung als zwingend einzuhaltende Bedingung für das Zeitschrittintegrationsverfahren genannt. Darin wird gefordert, dass eine sich ausbreitende Welle innerhalb eines Zeitschritts nicht mehr als die Distanz zum nächstgelegenen Knotenpunkt zurücklegen dürfe. Dies lässt erwarten, dass es sich um eine physikalisch begründbare Bedingung handelt. Es ist jedoch in der Literatur zu beobachten, dass nicht weiter ausgeführt wird, ob es sich um eine Genauigkeits- oder um eine Stabilitätsbedingung handelt, und ob sie für alle Zeitschrittverfahren einzuhalten ist oder nur für einige spezielle. Auch werden entsprechende Aussagen ohne weiteren Quellennachweis gemacht. Dieser Beitrag erläutert zunächst die Fragestellung, der Courant et al. in der Originalveröffentlichung von 1928 nachgegangen sind, und zeigt auf, welche Bedeutung die von ihnen gefundene Beziehung für die dort untersuchte Fragestellung hat. Anschließend wird der Frage nachgegangen, inwieweit die dort gewonnenen Erkenntnisse auf FEM-Berechnungen übertragen werden können. Die Betrachtung der Stabilitätsbedingungen verschiedener Zeitschrittintegrationsverfahren im Kontext von FEM-Berechnungen in der Strukturdynamik zeigt anschließend, dass es sich bei der CFL-Bedingung nicht um eine physikalisch begründbare Beziehung, sondern um eine rein numerische Bedingung ohne physikalischen Hintergrund handelt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Germany DA - 18.09.2025 KW - Numerische Methoden KW - Zeitschrittintegration KW - Verkehrserschütterungen PY - 2025 SN - 978-3-200-10710-6 DO - https://doi.org/10.34726/10599 SP - 259 EP - 264 PB - Österreichische Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (OGE) CY - Wien AN - OPUS4-64191 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hille, Falk A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Pitters, S. A1 - Wedel, F. A1 - Hindersmann, I. T1 - Developing a guideline for structural health monitoring of road bridges in Germany N2 - In recent years, Structural Health Monitoring (SHM) has become a useful and increasingly widely used tool for supporting lifetime extensions of existing bridges with known structural deficiencies or indications of potentially critical damages or damage processes. At the same time, methods and tools are emerging, which enable monitoring-informed predictive maintenance of new and existing bridges based on digital twins. The monitoring process – starting from the definition of monitoring actions and ending with decisions based on monitoring outcomes – is complex and requires expertise in structural engineering, operation and maintenance of bridges, metrology, and data analytics. To support German road authorities, engineering consultancies, building contractors and other stakeholders of the bridge management, the Federal Highway Research Institute (BASt) has initiated the development of a new guideline for applying SHM as part of the management of road bridges. The guideline will present various use cases and for each identified use case, it will propose a proven monitoring scheme. In addition, the guideline will provide guidance on assessing the benefits of SHM as well as a common approach to managing monitoring data as a systematic basis for integrating monitoring data in the bridge management. This contribution discusses the motivation, objectives, and scope of the guideline, describes its use case centric structure and outlines the proposed data management. T2 - IABMAS 2024 CY - Kopenhagen, Danmark DA - 24.06.2024 KW - Guideline KW - Structural health monitoring KW - Road bridges KW - Infrastructure PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613947 SN - 978-1-032-77040-6 DO - https://doi.org/10.1201/9781003483755-236 SP - 2009 EP - 2017 PB - CRC Press AN - OPUS4-61394 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Gerards-Wünsche, Paul A1 - Thiele, Marc A1 - Brackrock, Daniel A1 - Stamm, Michael T1 - Detection and monitoring of the fatigue crack growth on welds – Application-oriented use of NDT methods N2 - Early detection of fatigue cracks and accurate measurements of the crack growth play an important role in the maintenance and repair strategies of steel structures exposed to cyclic loads during their service life. Observation of welded connections is especially of high relevance due to their higher susceptibility to fatigue damage. The aim of this contribution was to monitor fatigue crack growth in thick welded specimens during fatigue tests as holistically as possible, by implementing multiple NDT methods simultaneously in order to record the crack initiation and propagation until the final fracture. In addition to well-known methods such as strain gauges, thermography, and ultrasound, the crack luminescence method developed at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), which makes cracks on the surface particularly visible, was also used. For data acquisition, a first data fusion concept was developed and applied in order to synchronize the data of the different methods and to evaluate them to a large extent automatically. The resulting database can ultimately also be used to access, view, and analyze the experimental data for various NDT methods. During the conducted fatigue tests, the simultaneous measurements of the same cracking process enabled a comprehensive comparison of the methods, highlighting their individual strengths and limitations. More importantly, they showed how a synergetic combination of different NDT methods can be beneficial for implementation in large-scale fatigue testing but also in monitoring and inspection programs of in-service structures - such as the support structures of offshore wind turbines. T2 - Fatigue Design 2023 (FatDes 2023) CY - Senlis, France DA - 29.11.2023 KW - Fatigue KW - Welded KW - NDT KW - Crack growth PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600238 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.03.062 VL - 57 SP - 560 EP - 568 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-60023 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Straub, D. ED - Matos, J.C. ED - Lourenço, P.B. ED - Oliveira, D.V. ED - Branco, J. ED - Proske, D. ED - Silva, R.A. ED - Sousa, H.S. T1 - Cumulative Failure Probability of Deteriorating Structures: Can It Drop? N2 - The reliability of deteriorating structures at time t is quantified by the probability that failure occurs within the period leading up to time t. This probability is often referred to as cumulative failure probability and is equal to the cumulative distribution function of the time to failure. In structural reliability, an estimate of the cumulative failure probability is obtained based on probabilistic Engineering models of the deterioration processes and structural performance. Information on the condition and the loading contained in inspection and monitoring data can be included in the probability estimate through Bayesian updating. Conditioning the probability of failure on the inspection or monitoring outcomes available at time t (e.g. detections or no detection of damages) can lead to a reduction in that probability. Such a drop in the cumulative failure probability might seem counterintuitive since the cumulative failure probability is a non-decreasing function of time. In this paper, we illustrate—with the help of a numerical example—that such a drop is possible because the cumulative probability before and after the updating is not based on the same information, hence not on the same probabilistic model. T2 - 18th International Probabilistic Workshop (IPW 2020) CY - Online meeting DA - 12.05.2021 KW - Deterioration KW - Structural systems KW - Time-variant reliability KW - Bayesian updating KW - Inspection KW - Monitoring PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-73616-3_18 VL - 153 SP - 253 EP - 264 PB - Springer CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-52769 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -