TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias T1 - Introduction to the Workshop Life Time Extension N2 - The article introduces the topic of life time extension for offshore wind turbines. On the one hand, analogies are drawn with the topic of old steel bridges. On the other hand, potential regulatory issues and minimum requirements are discussed. T2 - Workshop Offshore Wind CY - Berlin, Germany DA - 26.02.2025 KW - Life Time Extension KW - Offshore Wind PY - 2025 AN - OPUS4-62640 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Frenck, Johanna-Maria A1 - Frenck, Georg A1 - Degener, Sebastian A1 - Vollmer, Malte A1 - Niendorf, Thomas T1 - Interrelationships of stress-induced martensitic phase transformation and pitting corrosion in iron-based shape memory alloys N2 - Orientation dependence of stress-induced martensitic transformation under compression and the influence of a corrosion attack on superelastic properties were investigated for Fe42.7Mn34.7Al13.4Ni7.7Cr1.5 (at.−%) single crystals. The results of incremental strain tests show that the crystallographic orientation has a considerable impact on the superelastic performance, eventually resulting from the formation of twinned or detwinned martensite to accommodate strain as well martensite variant interaction. In order to investigate the effect of a corrosive environment on the mechanical performance and martensitic transformation, compression specimens were immersed in a 5.0 wt.−% NaCl solution for 24 h before tested in incremental strain tests. The immersion of the compression specimens revealed a partial surface corrosion attack including localized pitting corrosion. The localized corrosion attack increased the number of active martensite plates, most probably due to an induced multiaxial stress state. Further investigations on specimens subjected to −6% compressive strain revealed that areas with retransformed martensite serve as nucleation zones for corrosion damage. Stress-induced corrosion cracks developed, which eventually deteriorate functional response. KW - Shape memory alloy (SMA) KW - In situ characterization KW - Corrosion KW - Austenite-to-martensite phase transformation PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1016/j.mtla.2023.102001 VL - 33 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier BV AN - OPUS4-61283 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kang, Chongjie A1 - Arcones, Daniel Andrés A1 - Becks, Henrik A1 - Beetz, Jakob A1 - Blankenbach, Jörg A1 - Claßen, Martin A1 - Degener, Sebastian A1 - Eisermann, Cedric A1 - Göbels, Anne A1 - Hegger, Josef A1 - Hermann, Ralf A1 - Kähler, Philipp A1 - Peralta, Patricia A1 - Petryna, Yuri A1 - Schnellenbach‐Held, Martina A1 - Schulz, Oliver A1 - Smarsly, Kay A1 - Fatih Sönmez, Mehmet A1 - Sprenger, Bjarne A1 - Unger, Jörg F. A1 - Vassilev, Hristo A1 - Weiser, Martin A1 - Marx, Steffen T1 - Intelligente digitale Methoden zur Verlängerung der Nutzungsdauer der Nibelungenbrücke N2 - Um die Lebensdauer von Bauwerken unter Wahrung derer Standsicherheit und Funktionsfähigkeit zu verlängern, bedarf es effektiver Monitorings‐ sowie Instandhaltungskonzepte. Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunktprogramms 2388 „Hundert plus – Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung“ (kurz: SPP 100+) werden hierfür innovative, interdisziplinäre Methoden entwickelt und an der Nibelungenbrücke in Worms (NBW) validiert. Der vorliegende Beitrag stellt einige dieser neuentwickelten digitalen Methoden vor. Unter anderem umfasst dies zwei Systeme des Structural Health Monitoring (SHM) und deren zielorientierte Verknüpfung von mehreren Beschleunigungsmessdaten zur umfassenden Zustandsbewertung. Ergänzend werden innovative datenbasierte Simulationsmethoden zur Bestimmung des Temperaturfelds des Brückenüberbaus vorgestellt sowie mehrere Finite‐Elemente‐Modelle unterschiedlicher Detailtiefe präsentiert und miteinander verglichen. Abschließend werden innovative Methoden zum Verwalten des Bestandswissens von Brückenbauwerken diskutiert. Die Methoden wurden überwiegend unabhängig voneinander entwickelt und an der NBW validiert. Im nächsten Schritt werden die Methoden integriert, um die Instandhaltung der NBW zu unterstützen. KW - Nibelungenbrücke Worms KW - Digitaler Zwilling KW - Prädiktive Instandhaltung KW - Bauwerksmonitoring KW - Nachrechnung KW - Verkehrsinfrastruktur KW - FE-Modell PY - 2025 DO - https://doi.org/10.1002/best.70070 SN - 0005-9900 VL - 121. Jahrgang 2026 SP - 1 EP - 18 PB - Ernst & Sohn a Wiley Brand CY - Wien, Austria AN - OPUS4-65288 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Integrating vibration monitoring into risk-based inspection and maintenance planning for deteriorating structural systems N2 - A reliability and risk-based framework for integrating vibration monitoring data in the planning of inspection and maintenance of deteriorating structural systems is discussed and demonstrated in a numerical example. T2 - Wind Energy Science Conference (WESC 2021) CY - Online Meeting DA - 25.05.2021 KW - Deterioration KW - Structural systems KW - Inspection KW - Vibration monitoring KW - Maintenance PY - 2021 AN - OPUS4-52766 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 - 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 - 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 - Offshore wind energy plays an important role for the desired transition towards a carbon dioxide free industry within the next decades. However, the grounding of the offshore wind plants governs the overall installation process besides bureaucratic bottlenecks. The application of lightweight principles in steel construction, e.g. the usage dissolved load-bearing structures, so called Jackets foundations, offer great potential in reducing the resource consumption, especially with respect to the needed amount of steel. In this context this presentation focuses on a fully digitalization of the welding manufacturing and as well as testing chain to enable a fully automated manufacturing as well as quality assessment of tubular nodes as key element of Jackets foundation structures. Furthermore, the relationship between the seam shape geometry and resulting fatigue strength is evaluated by numerical methods incorporating bionic principles. It is shown that tubular nodes can be welded fully automatically taking geometry tolerances into account. Moreover, the seam shape could be manufactured as requested by the numerical models which offers great potential for an extended lifetime. Subsequently, the improvements in resource efficiency and reduction of carbon dioxide emissions are evaluated by a life-cycle-assessment. T2 - Leichtbau in der Hauptstadtregion - Rohstoffe - Recycling - Rohstoffe: Kreislaufwirtschaft im Leichtbau CY - Berlin, Germany DA - 28.11.2022 KW - Offshore Windenergie KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbau KW - Automatisierte schweißtechnische Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56657 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 - 9. Forum Leichtbau - Fortschrittliche Fertigungstechnologien und Werkstoffe für den Klimaschutz CY - Berlin, Germany DA - 29.09.2022 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbau KW - Bionik KW - Automatisierte schweißtechniche Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56655 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wiehle, Philipp A1 - Simon, Sebastian A1 - Baier, J. A1 - Dennin, L. ED - Forde, M. T1 - Influence of relative humidity on the strength and stiffness of unstabilised earth blocks and earth masonry mortar N2 - Aim of this study is to provide information about moisture dependent material behaviour of unstabilised loadbearing earth blocks and mortars. Compressive strength and Young’s modulus were investigated after conditioning in varying relative humidity reaching from 40 % up to 95 %. The material composition and physical properties were investigated to understand the influence of relative humidity onto the mechanical properties. A normalisation of strength and stiffness by the values obtained at 23 ◦C and 50 % relative humidity reveals a linear dependence of compressive strength and Young’s modulus that is regardless of the material composition. Thus, it is possible to describe the influence of relative humidity onto the load-bearing behaviour of unstabilised earth masonry materials in a generally valid formulation. KW - Earth block masonry KW - Load-bearing behaviour KW - Compressive strength KW - Moisture content KW - Sorption isotherm PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128026 SN - 0950-0618 VL - 342 IS - Part A SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54949 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lauhoff, Christian A1 - Degener, Sebastian A1 - Bolender, Artjom A1 - Liehr, Alexander A1 - Hübner, Leoni A1 - Frenck, Johanna-Maria A1 - Molotnikov, Andrey A1 - Niendorf, Thomas T1 - In Situ Synchrotron Diffraction Assessment of Reversibility of the Martensitic Transformation in Single-Crystalline Co–Ni–Ga Shape Memory Alloy Under Torsion N2 - AbstractHeusler-type Co–Ni–Ga shape memory alloys attracted significant attention due to their excellent functional properties in single-crystalline state under both compressive and tensile loading. The present study investigates the superelastic deformation behavior under torsion. Using a newly installed torsion testing setup, in situ synchrotron diffraction was carried out on single-crystalline material in order to investigate the martensitic phase transformation. Incremental deformation experiments reveal a fully reversible martensitic transformation under torsional loading at room temperature, leading to excellent strain recovery after deformation to 6.5% shear strain. Furthermore, relevant aspects towards the analysis of powder diffraction data obtained for single-crystalline material in transmission mode under torsional loading are presented and critically discussed. KW - Shape memory alloy KW - Pseudoelasticity KW - Martensitic transformation KW - Synchrotron diffraction KW - In situ testing KW - Torsion PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-621872 DO - https://doi.org/10.1007/s40830-024-00496-8 VL - 10 SP - 326 EP - 333 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-62187 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Impulsvortrag: Ermüdungslebensdauerbewertung mittels Informationen aus Monitoring und Inspektionen N2 - Kontext: Ermüdungsbeanspruchte Tragstrukturen von Windenergieanlagen, Bestimmung der Ermüdungsbeanspruchungen und -zuverlässigkeit auf der Grundlage von Simulationen aus dem Design unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten, Aktualisierung der Ermüdungsbeanspruchungen und -zuverlässigkeit auf der Grundlage von globalen Monitoring- und lokalen Inspektionsinformationen aus dem Betrieb unter Berücksichtigung von Modell- und Messunsicherheiten T2 - 3. Verbundtreffen ReNEW CY - Berlin, Germany DA - 05.09.2024 KW - Modellunsicherheiten KW - Windenergie KW - Ermüdungslebensdauer KW - Tragstrukturen KW - Monitoring KW - Inspektionen PY - 2024 AN - OPUS4-61427 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Said, Samir A1 - Sterthaus, Jens A1 - Müller, Karsten A1 - Quercetti, Thomas A1 - Wille, Frank A1 - Paffenholz, J.-A. A1 - Baeßler, Matthias ED - Papadrakakis, M. ED - Fragiadakis, M. ED - Papadimitriou, C. T1 - Implementing a Structural Health Monitoring system using digital models of the BAM large drop test facility in Horstwalde N2 - At the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) full scale specimens for nuclear transport and storage containers (casks) are tested for their structural integrity in a series of drop tests on the Test Site Technical Safety in Horstwalde, 50 km south of Berlin. These drop tests cause a major stress not only on the casks, but also on the steel tower structure of the test facility, itself. The load pattern makes the structure very interesting for detailed investigation. The focus of the monitoring lies on the bolted joints of the flange connections that are a typical connection for cylindrical elements if welding is technical or economical unfavorable. The definition of the monitoring takes was done by investigating the existing documents and inspection results accompanied by building an initial digital representation of the structure, consisting of two finite element (FE) models and a geometrical 3D point cloud representation. As a first step the structures behavior during static and dynamic loading was analyzed using measurement data and an updated numerical FE Model. The idea behind is to use models for a digital planning and operation/evaluation of the structural health monitoring. A static FE simulation and a dynamic FE simulation are generated, to investigate how the structure behaves under the load conditions. T2 - XI International Conference on Structural Dynamics (EuroDyn 2020) CY - Online meeting DA - 23.11.2020 KW - Structural Health Monitoring KW - Drop Tests KW - System Identification KW - Digital Models KW - BIM PY - 2020 UR - https://generalconferencefiles.s3-eu-west-1.amazonaws.com/eurodyn_2020_ebook_procedings_vol1.pdf SN - 978-618-85072-0-3 VL - 1 SP - 1293 EP - 1304 PB - Institute of Structural Analysis and Antiseismic Research CY - Athen AN - OPUS4-51592 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf T1 - Implementing a Structural Health Monitoring System using Digital Models of the BAM Large Drop Test Facility N2 - At the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) full scale specimens for nuclear transport and storage containers (casks) are tested for their structural integrity in a series of drop tests on the Test Site Technical Safety in Horstwalde, 50 km south of Berlin. These drop tests cause a major stress not only on the casks, but also on the steel tower structure of the test facility, itself. The load pattern makes the structure very interesting for detailed investigation. The focus of the monitoring lies on the bolted joints of the flange connections that are a typical connection for cylindrical elements if welding is technical or economical unfavorable. The definition of the monitoring takes was done by investigating the existing documents and inspection results accompanied by building an initial digital representation of the structure, consisting of two finite element (FE) models and a geometrical 3D point cloud representation. As a first step the structures behavior during static and dynamic loading was analyzed using measurement data and an updated numerical FE Model. The idea behind is to use models for a digital planning and operation/evaluation of the structural health monitoring. A static FE simulation and a dynamic FE simulation are generated, to investigate how the structure behaves under the load conditions. T2 - XI International Conference on Structural Dynamics (EuroDyn 2020) CY - Online meeting DA - 23.11.2020 KW - Structural Health Monitoring KW - System Identification KW - Digital Twin KW - Point Cloud KW - Drop Test PY - 2020 AN - OPUS4-51734 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus T1 - Impaktversuche an Stahlbetonplatten N2 - Seit 1977 ist der Flugzeugabsturz ein wesentliches Belastungsszenario bei der Auslegung von Kernkraftwerken. Zur Untersuchung dieses Szenarios wurden umfassende Studien durchgeführt, welche die Reaktion von Stahlbetonkonstruktionen unter Stoßbelastung analysieren. Da großmaßstäbliche Experimente teuer und aufwendig sind, gewinnen skalierte Versuche zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen eines Forschungsprojekts der TU Dresden und der BAM wurden Grundlagen für skalierte Impaktversuche im großen Maßstab geschaffen, um die Übertragbarkeit vom Labor- auf Realmaßstab zu ermöglichen. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Stahlbetonplatten KW - Impaktversuch KW - Sicherheit Kernkraftwerke PY - 2024 AN - OPUS4-61770 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Impacts between different drop masses and different targets in different scales N2 - The Federal Institute of Material Research and Testing has performed many impact tests from very small laboratory tests to very big “free-field” tests with heavy containers on stiff 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. Later on, a smaller drop test facility has been built on the ground 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 oc-cur during the drop tests. In addititon, the acceptable tests should be selected and controlled by measurements where the impact duration is important. Dif-ferent sensors, accelerometers, accelerometers with mechanical filters, geo-phones (velocity transducers), strain gauges, and pressure cells have been ap-plied for these tasks. Signal transformations and model 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 esti-mation. T2 - 10th International Conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures CY - Milano, Italy DA - 30.08.2023 KW - Drop test KW - Vibration measurements KW - Container loading KW - Foundation load PY - 2023 AN - OPUS4-58504 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Impacts Between Different Drop Masses and Different Targets in Different Scales N2 - The Federal Institute of Material Research and Testing has performed many impact tests from very small laboratory tests to very big “free-field” tests with heavy containers on stiff 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. Later on, a smaller drop test facility has been built on the ground 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 oc-cur during the drop tests. In addititon, the acceptable tests should be selected and controlled by measurements where the impact duration is important. Dif-ferent sensors, accelerometers, accelerometers with mechanical filters, geo-phones (velocity transducers), strain gauges, and pressure cells have been ap-plied for these tasks. Signal transformations and model 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 esti-mation. T2 - Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures (EVACES 2023) CY - Milano, Italy DA - 30.08.2023 KW - Drop test KW - Vibration measurements KW - Container loading KW - Foundation load PY - 2023 SN - 978-3-031-39116-3 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-39117-0_60 SN - 2366-2557 SP - 592 EP - 602 PB - Springer Nature Switzerland CY - Cham, Schweiz AN - OPUS4-58503 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schubert, T. A1 - Bracklow, F. A1 - Unger, N. A1 - Hering, Marcus A1 - Beckmann, B. T1 - Impact Tests on Reinforced Concrete Slabs – Variation in Results and Residual Load Bearing Capacity due to Hard Impact N2 - Structures such as concrete slabs and concrete barriers of critical infrastructure facilities must be able to withstand impact events or severe accidents. In particular, the structural safety of the confinements of nuclear power plants against a possible aircraft impact is essential to ensure the safety of inhabitants and environment. This article presents research results of hard impact on reinforced concrete slabs, which have been carried out at the Institute of Concrete Structures (IMB) at TUD Dresden University of Technology Technische Universität (TU Dresden). A specially designed drop tower is available for this purpose on the premises of the Otto Mohr Laboratory of TU Dresden. In the framework of a research project many reinforced concrete slabs of dimension 1.5 x 1.5 x 0.2 m³ were tested by hard impact. The investigation on some already carried out impact tests on reinforced concrete slabs intend to show the range of deviation of impact tests. In particular, the possible standard deviations that should be regarded in impact tests are estimated for the applied test setup. Furthermore, the residual structural capacity of an undamaged and damaged reinforced concrete slab has been investigated. T2 - Conference: 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT) CY - Yokohama, Japan DA - 04.03.2024 KW - Reinforced Concrete KW - Drop Tower KW - Hard Impact PY - 2024 SP - 1 EP - 10 PB - IASMiRT CY - Yokohama, Japan AN - OPUS4-61915 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schubert, Thomas A1 - Máca, Petr A1 - Hering, Marcus A1 - Fiedler, Georg A1 - Beckmann, Birgit T1 - Impact Experiments on Reinforced Concrete Specimens - Investigation of Repeatability and Scaling N2 - Nowadays, the impact resistance of concrete structures has become a prominent concern for critical infrastructure operators, particularly amidst escalating geopolitical tensions. Regulators and design engineers know that reinforced concrete structures can only be developed with high efficiency by considering nonlinear structural and highly nonlinear material behavior. Therefore, specific guidelines on impact design provide instructions for design and analysis of structures required to resist impact loading. These instructions are usually based on published results and evaluated data of impact experiments carried out in laboratories. To widen the knowledge and increase the scientific data the Institute of Concrete Structures (IMB) at TUD Dresden University of Technology (TUD) has carried out many impact experiments on reinforced concrete specimens in recent years. A specially designed drop tower is available for this purpose on the premises of the Otto Mohr Laboratory, TUD. In the framework of the past research at TUD some important issues, such as influence of rebar arrangement, structural thickness, scalability of specimen and repeatability, with regard to experimental impact testing were investigated. This article presents the drop tower facility and research results of impact experiments on reinforced concrete slabs. First, the scalability of impact experiments will be discussed in conjunction with already known theoretical scaling parameters provided by researchers in the past, e.g. Rüdiger et al. [1]. Scalability of experimental data is of huge importance since protective structures made of reinforced concrete differ usually in size in comparison to experimental specimens. The second important research focus is on repeatably of impact experiments. Since impact experiments are usually time consuming and expensive, a certain impact scenario is mostly carried out only once. It is intended to show the range of deviation of impact tests on some already carried out experiments on reinforced concrete slabs. A possible standard deviation is estimated for the applied test setup. T2 - 15th International Conference on Shock & Impact Loads on Structures CY - Gothenburg, Sweden DA - 12.06.2025 KW - Reinforced concrete KW - Drop-weight impact KW - Scaling KW - Repeatability KW - Digital image correlation PY - 2025 SP - 80 EP - 91 AN - OPUS4-63627 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nerger, Deborah A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Bracklow, F. A1 - Hering, M. A1 - Kühn, T. A1 - Curbach, M. A1 - Hille, Falk A1 - Rogge, Andreas ED - Papadrakakis, M. ED - Fragiadakis, M. ED - Papadimitriou, C. T1 - Impact damage characterization at RC plates with planar tomography and FEM N2 - Prediction of dynamic effects of reinforced concrete structures under impact loading is a technical challenge. This is a consequence of the great variability of the physical properties resulting from the wide adaptability of reinforced concrete and a consequence of the wide range of impact loading. Experiments and numerical investigations are normally used on a small scale to address the problem. In this paper, impact tests on reinforced conrete plates with the lateral dimensions of 1.5 m x 1.5 m and a thickness of 30 cm are presented. In bending reinforcement, besides the velocity two properties are varied, the diameter and the spatial distribution of the rebars. Experiments are performed at the Otto-Mohr-Laboratory of the Institute of Concrete Structures of the Technische Universit¨at Dresden. Due to the accelerated fall of the impactor the velocity ranges between 20 and 70 m/s. In addition to the measured quantities such as bearing forces, accelerations are also measured at 4 different positions on and under the plate, as well as the deflection at several positions. The measured data are used for the analysis of the damage form and the numerical examinations with the program Ansys Autodyn and the material model after Drucker-Prager. Numerical investigations support the tests, with detailed analysis of individual effects. These numerical computations and the planar tomographic investigations were carried out at BAM in Berlin. With the help of planar tomographic evaluation, the damaged structure is made visible and compared with the numerical results. Influences of the bending reinforcement are explained on the basis of damage evaluation in the local area and on selected measured values. In addition to the test evaluation, the tomographic and numerical methods are presented. T2 - XI International Conference on Structural Dynamics (EURODYN 2020) CY - Online meeting DA - 23.11.2020 KW - Post-impact evaluation KW - Damage characterization KW - Planar tomography KW - Drucker-Prager KW - Ansys Autodyn PY - 2020 SN - 978-618-85072-2-7 VL - 1 SP - 2521 EP - 2543 PB - Institute of Structural Analysis and Antiseismic Research, School of Civil Engineering, National Technical University of Athens (NTUA), Greece CY - Athens, Greece AN - OPUS4-51769 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nerger, Deborah T1 - Impact damage characterization at RC plates with planar tomography and FEM N2 - Prediction of dynamic effects of reinforced concrete structures under impact loading is a technical challenge. This is a consequence of the great variability of the physical properties resulting from the wide adaptability of reinforced concrete and a consequence of the wide range of impact loading. Experiments and numerical investigations are normally used on a small scale to address the problem. In this paper, impact tests on reinforced conrete plates with the lateral dimensions of 1.5 m x 1.5 m and a thickness of 30 cm are presented. In bending reinforcement, besides the velocity two properties are varied, the diameter and the spatial distribution of the rebars. Experiments are performed at the Otto-Mohr-Laboratory of the Institute of Concrete Structures of the Technische Universit¨at Dresden. Due to the accelerated fall of the impactor the velocity ranges between 20 and 70 m/s. In addition to the measured quantities such as bearing forces, accelerations are also measured at 4 different positions on and under the plate, as well as the deflection at several positions. The measured data are used for the analysis of the damage form and the numerical examinations with the program Ansys Autodyn and the material model after Drucker-Prager. Numerical investigations support the tests, with detailed analysis of individual effects. These numerical computations and the planar tomographic investigations were carried out at BAM in Berlin. With the help of planar tomographic evaluation, the damaged structure is made visible and compared with the numerical results. Influences of the bending reinforcement are explained on the basis of damage evaluation in the local area and on selected measured values. In addition to the test evaluation, the tomographic and numerical methods are presented. T2 - XI International Conference on Structural Dynamics (EURODYN 2020) CY - Online meeting DA - 23.11.2020 KW - Post-impact evaluation KW - Damage characterization KW - Planar tomography KW - Drucker-Prager KW - Ansys Autodyn PY - 2020 AN - OPUS4-51768 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Farhat, Abbas A1 - Philippe, Pierre A1 - Luu, Li-Hua A1 - Doghmane, Alexis A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Hydraulic failure of granular materials with artificial cementation N2 - This paper presents an experimental study on the hydraulic failure of a submerged layer of cemented soil stressed by a localized upward water flow. Different mixtures of glass beads bonded with solid paraffin bridges were used as artificial material for the cemented granular soil. Variations in the cementation strength of the material were carefully introduced with different particle sizes and binder contents. The hydraulic fracture tests were then carried out with an upward flow injected at a controlled rate through a small section at the bottom of the samples. From a phenomenological perspective, the results reveal the existence of at least three modes of failure for a cemented soil layer: (1) overall block uplift, (2) block rupture by median crack at the inflow zone, and (3) progressive excavation of a fluidized path along the walls. The critical flow rate and pressure drop conditions at failure have been carefully quantified for the different mixtures and layer thicknesses, leading to a fair estimation of the hydraulic resistance of the samples, which here is found to be virtually independent of the grain size. However, the test results also showed inconsistent failure modes precluding so far the derivation of a simple phase diagram. Nevertheless, it was possible to rationalize all the measured data by employing appropriate modifications of the classical dimensionless numbers that describe the fluidization of purely frictional materials, whereby the cementation strength of the soil is quantified at the microscale through the yield tensile force of the intergranular bonds. Irrespective of its subsequent development, during which boundary conditions obviously play a major role, the initiation of the instability appears to take place very locally at the inlet when the drag force induced by the flow overcomes the cementation strength of the paraffin bonds. The results of this study thus appear to endorse the extension of the dimensional relationships of particulate systems in interaction with fluid flows to the case of cemented granular materials, in a similar vein as in recent previous studies. KW - Fluidized beds KW - Granular materials KW - Fluid Dynamics KW - Cemented soil PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.9.064305 SN - 2469-990X VL - 9 IS - 6 SP - 1 EP - 13 PB - American Physical Society AN - OPUS4-60803 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kulkarni, Kajol A1 - Kemmler, Samuel A1 - Schwartz, Anna A1 - Gedik, Gülçin A1 - Chen, Yanxiang A1 - Papageorgiou, Dimitrios A1 - Kavroulakis, Ioannis A1 - Iakymchuk, Roman T1 - Harvesting energy consumption on European HPC systems: Sharing Experience from the CEEC project N2 - Energy efficiency has emerged as a central challenge for modern high-performance computing (HPC) systems, where escalating computational demands and architectural complexity have led to significant energy footprints. This paper presents the collective experience of the EuroHPC JU Center of Excellence in Exascale CFD (CEEC) in measuring, analyzing, and optimizing energy consumption across major European HPC systems. We briefly review key methodologies and tools for energy measurement as well as define metrics for reporting results. Through case studies using representative CFD applications (waLBerla, FLEXI/GALÆXI, Neko, and NekRS), we evaluate energy-to-solution and time-to-solution on diverse architectures, including CPU- and GPU-based partitions of LUMI, MareNostrum5, MeluXina, and JUWELS Booster. Our results highlight the advantages of accelerators and mixed-precision techniques for reducing energy consumption while maintaining computational accuracy. Finally, we advocate the need to facilitate energy measurements on HPC systems in order to raise awareness, teach the community, and take actions toward more sustainable exascale computing. T2 - SCA/HPCAsiaWS 2026: SCA/HPCAsia 2026 Workshops: Supercomputing Asia and International Conference on High Performance Computing in Asia Pacific Region Workshops CY - Osaka , Japan DA - 26.01.2026 KW - Energy consumption KW - eEergy measurement KW - Energy-to-solution KW - Mixed-precision KW - HPC KW - CFD PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-654175 DO - https://doi.org/10.1145/3784828.3785161 SP - 40 EP - 49 PB - ACM CY - New York, NY, USA AN - OPUS4-65417 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wedel, F. A1 - Pitters, S. A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Hille, Falk A1 - Hindersmann, I. T1 - Guideline for the strategic application of monitoring of road bridges in Germany N2 - Engineering structures are an important part of our transport infrastructure. Their failure is associated with high safety risks and economic damage. Ensuring the availability of these constructions and guaranteeing their operational safety are thus important tasks. Currently, maintenance of engineering structures is a reactive process and therefore not yet a predictive process. Every 3 to 6 years, the structures are visually inspected, all damages are documented and a condition grade is assigned to the structure based on the detected damages. Continuous data-providing methods such as monitoring are used only very occasionally. With the help of monitoring, condition data about the structures are continuously collected, which can be used for a better assessment of the structures. On the one hand, this would increase safety of engineering structures, and on the other hand, it makes the shift towards predictive maintenance management based on real-time data and predictions, where the onset of damage is detected before it occurs, possible in the first place. Monitoring plays therefore an important role in the management of the infrastructure. It is a crucial a step towards the digitalisation of our infrastructure and existing processes. Although there are many use cases for monitoring that have already been successfully implemented, monitoring is not yet widely used by German road authorities due to several challenges that were also identified within the scope of the project. Therefore, a guide has been developed in which the current obstacles related to monitoring are identified and possibilities for integrating monitoring into existing processes are offered. To ensure optimal alignment with the needs of road authorities, both an online survey and a workshop have been conducted. The results are summarised in a brochure that is made available to authorities to improve the use of monitoring in Germany. This paper presents the guideline and the brochure. T2 - 10th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM 2024) CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Verkehrsinfrastrukturen KW - Engineering Structures KW - Bridges KW - Structural Health Monitoring KW - Guideline PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612821 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=29582 DO - https://doi.org/10.58286/29582 SN - 1435-4934 VL - 29 IS - 7 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net GmbH & Co. KG CY - Mayen AN - OPUS4-61282 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Brinkmann, M. A1 - Wiehle, Philipp A1 - Thiele, Marc A1 - Graubner, C.-A. ED - Schermer, D. ED - Brehm, E. T1 - Grundlagen zur Bemessung druckbeanspruchten Lehmmauerwerks N2 - Lehmmauerwerk bietet sich aufgrund seiner zahlreichen ökologischen Vorteile für die Errichtung klimafreundlicher und ressourcenschonender Gebäude an. Um den Anwendungsbereich tragenden Lehmmauerwerks durch eine zeitgemäße Nachweisführung zu erweitern, werden in diesem Beitrag Grundlagen für die Entwicklung eines eurocodekonformen Bemessungskonzepts erarbeitet. Hierzu werden die Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen an Lehmmauerwerk sowie Lehmsteinen und -mörteln nach Konditionierung bei unterschiedlichen Klimata vorgestellt. Darauf aufbauend erfolgt eine Traglastanalyse druckbeanspruchter Lehmmauerwerkswände mittels numerischer und analytischer Methoden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend in einen an DIN~EN~1996-3/NA angelehnten Bemessungsvorschlag überführt, welcher die materialspezifischen Besonderheiten von Lehmmauerwerk berücksichtigt und eine fundierte Grundlage für eine wirtschaftliche und zuverlässige Nachweisführung darstellt. KW - Druckfestigkeit KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Bemessung KW - Feuchte PY - 2023 SN - 978-3-433-03373-9 DO - https://doi.org/10.1002/9783433611142.ch4 VL - 48 SP - 79 EP - 110 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin ET - 1 AN - OPUS4-57509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus A1 - Fiedler, Georg A1 - Schubert, T. A1 - Hille, Falk A1 - Hüsken, Götz A1 - Beckmann, B. ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Großmaßstäbliche Impaktversuche mit Stahlbetonplatten – Konzeptionierung und Vorbereitung N2 - Seit 1977 ist der Flugzeugabsturz ein wesentliches Belastungsszenario bei der Auslegung von Kernkraftwerken. Zur Untersuchung dieses Szenarios wurden umfassende Studien durchgeführt, welche die Reaktion von Stahlbetonkonstruktionen unter Stoßbelastung analysieren. Da großmaßstäbliche Experimente teuer und aufwendig sind, gewinnen skalierte Versuche zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen eines Forschungsprojekts der TU Dresden und der BAM wurden Grundlagen für skalierte Impaktversuche im großen Maßstab geschaffen, um die Übertragbarkeit vom Labor- auf Realmaßstab zu ermöglichen. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Fallturm KW - Impakt KW - Stahlbetonbauteile PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613257 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 278 EP - 285 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61325 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lehmann, Frank A. A1 - Hille, Falk A1 - Glisic, Branco ED - Lienhart, Werner ED - Krüger, Markus T1 - Global Perspectives on Structural Monitoring in Civil Engineering N2 - Structural Monitoring (SM) is crucial in civil engineering for ensuring the safety, functionality, and longevity of civil infrastructure, especially bridges. As its importance grows, SM practices are guided mainly by national standards, leading to fragmented approaches and limited global integration. This paper examines SM guidelines, focusing on contributions from Germany, while exploring the broader international framework. In Germany, key guidelines such as the DGZfP Merkblatt B09 and others offer structured methods and practice examples for long-term monitoring and performance assessment. Internationally, countries have developed their own SM frameworks. Amongst others, Austria’s RVS Richtlinie 13.03.01, France’s COFREND Livre Blanc, Canada’s ISIS Guidelines, the ACI Report 444.2-21 from the USA, the TRB Circular E-C246 and the CIRIA Guideline from the UK contribute to a global understanding of SM. These guidelines address common technical, theoretical, and economic challenges across regions. This paper highlights the need for international collaboration, identifying synergies and gaps to promote a unified approach to SM. It offers insights into global standards and how successful strategies can foster innovation and cohesion in SM practices worldwide. T2 - 13th International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure CY - Graz, Austria DA - 01.09.2025 KW - Structural Health Monitoring KW - bridge structures KW - guidelines PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-643859 DO - https://doi.org/10.3217/978-3-99161-057-1-063 SP - 411 EP - 419 PB - Verlag der Technischen Universität Graz AN - OPUS4-64385 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Geotechnical challenges in the field of Offshore Wind Energy. Micromechanical perspectives beyond the FEM N2 - This talk provides a brief overview on some geomechanical phenomena and problematic issues in the field of offshore wind-energy geotechnics, with reference to their associated challenges for a numerical analysis/simulation. These may include large deformations, fluid coupling and grain-scale phenomena, all of which are generally difficult to be addressed with conventional FE techniques. These challenges are illustrated here with a practical example for the retrofit of axially loaded piles using compaction grouting techniques. In this case, the mechanical effects of the retrofit may be analysed with standard FE techniques, but require the adoption of strong assumptions, while the injection process itself can only be analysed with special techniques such as the MPM. Finally, an LBM-DEM framework for the micromechanical analysis of such problems is introduced and a practical application for the estimation of the soil resistance to driving (SRD) in layered profiles is discussed. T2 - Online Symposium on Meshfree models for Engineers: Where are they really worthwhile? CY - Online meeting DA - 01.12.2022 KW - Offshore wind energy KW - Offshore geotechnics KW - Micromechanical simulation KW - LBM-DEM KW - Pile retrofit system PY - 2022 AN - OPUS4-56450 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brunier-Coulin, F. A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Philippe, P. T1 - Generalized Shields criterion for weakly cohesive granular materials N2 - The erosion of natural sediments by a superficial fluid flow is a generic situation in many usual geological or industrial contexts. However, there is still a lack of fundamental knowledge about erosional processes, especially concerning the role of internal cohesion and adhesive stresses on issues such as the critical flow conditions for the erosion onset or the kinetics of soil mass loss. This contribution investigates the influence of cohesion on the surface erosion by an impinging jet flow based on laboratory tests with artificially bonded granular materials. The model samples are made of spherical glass beads bonded either by solid bridges made of resin or by liquid bridges made of a highly viscous oil. To quantify the intergranular cohesion, the capillary forces of the liquid bridges are here estimated by measuring their main geometrical parameters with image-processing techniques and using well-known analytical expressions. For the solid bonds, the adhesive strength of the materials is estimated by direct measurement of the yield tensile forces and stresses at the particle and sample scales, respectively, with specific traction tests developed for this purpose. The proper erosion tests are then carried out in an optically adapted device that permits a direct visualization of the scouring process at the jet apex by means of the refractive index matching technique. On this basis, the article examines qualitatively the kinetics of the scour crater excavation for both scenarios, namely, for an intergranular cohesion induced by either liquid or solid bonds. From a quantitative perspective, the critical condition for the erosion onset is discussed specifically for the case of the solid bond cohesion. In this respect, we propose here a generalized form of the Shields criterion based on a common definition of a cohesion number from yield tensile values, derived at both micro- and macroscales. The article finally shows that the proposed form manages to reconcile the experimental data for cohesive and cohesionless materials, the latter in the form of the so-called Shields curve along with some previous results of the authors which have been appropriately revisited. KW - Hydraulic jet erosion KW - Cohesive granular materials KW - Jet erosion test PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.5.034308 VL - 5 IS - 3 SP - 034308 PB - American Physical Society AN - OPUS4-50613 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kemmler, Samuel T1 - Gekoppelte Fluid Partikel Simulationen einer Suction Bucket Gründung zur Analyse von Piping Erosion während der Installation von Offshore Windkraftanlagen N2 - Wir stellen unseren Ansatz und unsere Methodik zur Simulation von Piping-Erosion vor, welche während des Installationsprozesses von Suction Bucket Fundamenten für Offshore-Windkraftanlagen auftreten kann und ein kritisches Versagen des Installationsprozesses darstellt. Wir zeigen die Ergebnisse mehrere Simulationen und analysieren die hydrodynamischen und Kontaktkräfte, die auf das granulare Medium wirken, sowie die Druckdifferenz der flüssigen Phase. Solche Simulationen können zum besseren Verständnis von Piping-Erosion und letztendlich zu dessen Verhinderung beitragen. T2 - Gesinus-Treffen 2024 CY - Stuttgart, Germany DA - 20.06.2024 KW - Suction Bucket KW - Gekoppelte Fluid-Partikel Simulationen KW - Offshore-Windkraftanlagen PY - 2024 AN - OPUS4-60516 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Pitters, S. A1 - Ramasetti, Eshwar Kumar A1 - Schneider, Ronald A1 - Wedel, F. A1 - Hindersmann, I. ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Föderiertes Datenmanagement von Monitoringdaten aus Structural Health Monitoring Anwendungen und daraus gewonnenen Trainingsdaten bei Spannbetonbrücken N2 - Beim Structural Health Monitoring entstehen eine Vielzahl von Daten, Metadaten und Modellen mit hohem Wert für die Beurteilung des Bauwerkszustands und der Prognose von Veränderungen. Kontinuierlich anwachsende Datenbestände müssen nachhaltig geteilt, genutzt und über die Bauwerkslebensdauer archiviert werden. Dabei stellen die Vielfalt der Messaufgaben, die Heterogenität der Daten, die dezentrale Erfassung und z. T. der Umfang eine Herausforderung für die beteiligten Akteure dar. Für den Datentransfer der Monitoringdaten zwischen der Straßenbauverwaltung und den Monitoringausführenden wird ein flexibles Abstimmungsverfahren vorgeschlagen und ein Lösungskonzept für ein föderiertes Datenmanagement skizziert. Eine weitere Herausforderung stellt die bauwerksübergreifende Zusammenstellung von Trainingsdaten für konkrete KI-Anwendungen dar. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Structural Health Monitoring PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612902 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 178 EP - 185 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61290 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf T1 - Föderiertes Datenmanagement von Monitoringdaten aus Structural Health Monitoring Anwendungen und daraus gewonnenen Trainingsdaten bei Spannbetonbrücken N2 - Beim Structural Health Monitoring entstehen eine Vielzahl von Daten, Metadaten und Modellen mit hohem Wert für die Beurteilung des Bauwerkszustands und der Prognose von Veränderungen. Kontinuierlich anwachsende Datenbestände müssen nachhaltig geteilt, genutzt und über die Bauwerkslebensdauer archiviert werden. Dabei stellen die Vielfalt der Messaufgaben, die Heterogenität der Daten, die dezentrale Erfassung und z. T. der Umfang eine Herausforderung für die beteiligten Akteure dar. Für den Datentransfer der Monitoringdaten zwischen der Straßenbauverwaltung und den Monitoringausführenden wird ein flexibles Abstimmungsverfahren vorgeschlagen und ein Lösungskonzept für ein föderiertes Datenmanagement skizziert. Eine weitere Herausforderung stellt die bauwerksübergreifende Zusammenstellung von Trainingsdaten für konkrete KI-Anwendungen dar. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Structural Health Monitoring KW - Spannbetonbrücke KW - Datenmanagement KW - Auftraggeber-Daten-Anforderungen (ADA) KW - Bauwerkschäden PY - 2024 AN - OPUS4-61780 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kemmler, Samuel T1 - Fully-resolved LBM-DEM simulations of piping erosion during a suction bucket installation N2 - Suction bucket foundations are a cost-efficient and environmentally sustainable solution to install offshore wind turbines, achieved through the application of growing suction pressure inside the bucket until its full embedment into the seabed. A key challenge for the installation process is the occurrence of piping erosion, a phenomenon where fluidization of particles beneath the bucket wall tip causes a drop in suction pressure, potentially leading to installation failure. Despite its significance, the complex physical mechanisms driving piping erosion remain insufficiently understood. To address this knowledge gap, a three-dimensional, fully-resolved coupled LBM-DEM simulation is employed to conduct an in-depth analysis of piping erosion, aiming to identify key influencing parameters, thus enhancing understanding and optimizing the installation process. The simulation of physically relevant problem sizes - comprising hundreds of thousands of grains - is equivalent to computational intensities which demand for extensive computational resources. Results from simulations executed on hundreds of GPUs on the LUMI supercomputer are presented, illustrating the method's capability to tackle this complex challenge. T2 - 10th International Conference on Discrete Element Methods CY - Himeji, Japan DA - 01.07.2025 KW - Offshore wind support structure KW - Suction bucket foundation KW - Piping erosion KW - Micromechanical simulation PY - 2025 AN - OPUS4-63691 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Frequenz- und bodenabhängige Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen N2 - Die Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen haben eine lange Tradition in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Im Jahr 2006 wurde eine Prognose-Software fertiggestellt, die viele Forschungs- und Messergebnisse zusammenfasst. Sie umfasst die Teilbereiche Emission (die Anregung durch die Fahrzeug-Fahrweg-Untergrund-Wechselwirkung), die Transmission (die Ausbreitung durch den Boden) und die Immission (die Übertragung vom Freifeld in ein Gebäude). Die Prognose geschieht in allen Teilen mit einfachen Formeln, die veröffentlicht sind und zur Anwendung für Jedermann zur Verfügung stehen. Es werden Beispiele zur Emission und zur Transmission gezeigt. Im Bereich Transmissionsprognose werden zu den Anregungskräften (aus dem Emissionsteil) die Bodenerschütterungen als Schwinggeschwindigkeitsterzspektren berechnet. Das Ergebnis hängt stark von der Bodensteifigkeit, -dämpfung und -schichtung ab. Dies wurde später mit einer Messkampagne in der Schweiz an 10 Messorten bestätigt. Die Berechnung erfolgt näherungsweise für einen geschichteten Boden mit einer frequenzabhängigen Wellengeschwindigkeit (Dispersion) oder einem tiefenabhängigen Wellengeschwindigkeitsprofil. Die Anregungskräfte werden im Prognosebereich Emission mit einem 2-dimensionalen Gleismodell berechnet. 1-dimensionale Modelle liefern meist falsche Ergebnisse und 3-dimensionale Modelle (zum Beispiel mit der kombinierten Finite-Element-Randelement-Methode) sind für eine Erschütterungs¬prognose sicherlich zu aufwändig. Das 2-dimensionale Modell wurde an 3-dimensionale Ergebnisse so angepasst, dass die Ergebnisse für viele Gleise und Böden annähernd zutreffen. Auch Minderungs¬maßnahmen am Gleis können mit diesem Modell sehr gut berechnet werden. Die Prognoseverfahren wurden in den folgenden Jahren weiter verfeinert. Es wurde die quasi-statische Anregung durch die bewegten statischen Zuglasten mit einer Näherungsformel ergänzt, so dass auch das tieffrequente Nahfeld realistisch erfasst werden kann. Mit der Berücksichtigung der Achsfolge (insbesondere zwischen den Achsen im Drehgestell) ergeben sich zwei typische Minima in den Erschütterungsspektren, die oft auch in den Messungen beobachtet werden. Der Amplitudenanteil zwischen diesen beiden Minima ist oft stärker angehoben, so dass hier eine zusätzliche Erschütterungsanregung vermutet wird. Dieser Anteil kann rein empirisch prognostiziert werden, so wie das in den englischen Prognosen (zuletzt für das Highspeed2-Projekt) enthalten ist. Die Begründung dieses Anteils ist allerdings nicht die Achsfolge, sondern die Zerstreuung der statischen Achslastimpulse durch einen unregelmäßigen Gleisuntergrund und Boden. Die messtechnische Ermittlung eines Minderungseffektes ist komplizierter als allgemein angenommen. Es reicht nicht aus, jeweils an einem Messpunkt in der Nähe eines Gleises mit und ohne Minderungsmaßnahme die Erschütterungen zu messen und aus dem Verhältnis der Amplituden (beziehungsweise aus der Differenz der Pegel) „die Einfügedämmung“ zu ermitteln. Es wird an Beispielen gezeigt, wie man hier sinnvoller vorgehen kann. 1. Zunächst ist es wichtig, nicht nur die Einfügedämmung sondern auch die Originalspektren mit und ohne Minderung zu dokumentieren und zu veröffentlichen, damit man kontrollieren kann, ob wesentliche Amplituden und Frequenzbereiche reduziert sind oder ob es sich um eher zufällige Minderungen oder Verstärkungen handelt. (Beispiel Unterschottermatte/Raron, Müller/SBB) 2. Der Messpunkt sollte nicht im Nahbereich des Gleises liegen, da ansonsten eine zu günstige, falsche Einfügedämmung bestimmt wird. (Beispiel Tunnel/ Leipzig/Breitsamter) 3. Um Zufälligkeiten zu vermeiden, sollte man an mehr als einem Punkt messen. (Beispiel Unterschotterplatte/Altheim/Auersch) 4. Man sollte eigentlich immer auch die Bodenkennwerte (Steifigkeit, Dämpfung, Amplituden-abnahme, Übertagungsfunktion) messen. Selbst bei nahegelegene Messquerschnitten kann man Überraschungen erleben. (Beispiel erste ICE-Messungen/bei Würzburg/Auersch) 5. Bei verschiedenen Bodenkennwerten kann man eine Korrektur durchführen. (Beispiel Gleis-tröge/Mistler) Am besten bestimmt man ein äquivalentes Kraftspektrum zu jedem Messort und jedem Messzug (Beispiel Feste Fahrbahn/Gardelegen/Auersch) 6. Prinzipiell gibt es nicht die Einfügedämmung einer Maßnahme. Die Einfügedämmung ist immer boden- und referenzsystemabhängig. Die „beste“ Einfügungsdämmung erhält man mit einem steifen Untergrund (Beispiel Unterschottermatte/Tunnel/München Gasteig/Wettschureck) Das heißt aber nicht, dass die Maßnahme durch einen künstlich versteiften Untergrund besser wird (Beispiel Unterschottermatten/RRT2006/Auersch) Es werden Messbeispiele gezeigt, die alle neben einer hochfrequenten dynamischen Minderung auch eine mittelfrequente quasi-statische Minderung aufweisen. Dabei wird der mittelfrequente Zerstreuanteil der statischen Achslastimpulse durch die breitere Lastverteilung und damit die Impulsdehnung der Achslastimpulse reduziert. Diese Impulsdehnung lässt sich mit dem 2-dimensionalen Gleismodell berechnen. Die Minderungswirkung hängt aber wiederum vom Referenzsystem und dessen unregelmäßiger Steifigkeitsverteilung ab. Je unregelmäßiger der Boden und Gleisuntergrund des Referenzsystems, desto stärker ist die Minderungswirkung. T2 - 24. Symposium für Baudynamik und Erschütterungsmessungen CY - Dübendorf, Sitzerland DA - 09.06.2023 KW - Bahnerschütterungen KW - Erschütterungsprognose KW - Erschütterungsminderung KW - Elastische Gleiselemente KW - Gleiströge KW - Zerstreute Achsimpulse PY - 2023 SP - 1 EP - 32 PB - Ziegler Consultants CY - Zürich AN - OPUS4-57953 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Frequenz- und bodenabhängige Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen N2 - Die Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen haben eine lange Tradition in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Im Jahr 2006 wurde eine Prognose-Software fertiggestellt, die viele Forschungs- und Messergebnisse zusammenfasst. Sie umfasst die Teilbereiche Emission (die Anregung durch die Fahrzeug-Fahrweg-Untergrund-Wechselwirkung), die Transmission (die Ausbreitung durch den Boden) und die Immission (die Übertragung vom Freifeld in ein Gebäude). Die Prognose geschieht in allen Teilen mit einfachen Formeln, die veröffentlicht sind und zur Anwendung für Jedermann zur Verfügung stehen. Es werden Beispiele zur Emission und zur Transmission gezeigt. Im Bereich Transmissionsprognose werden zu den Anregungskräften (aus dem Emissionsteil) die Bodenerschütterungen als Schwinggeschwindigkeitsterzspektren berechnet. Das Ergebnis hängt stark von der Bodensteifigkeit, -dämpfung und -schichtung ab. Dies wurde später mit einer Messkampagne in der Schweiz an 10 Messorten bestätigt (Bild 1). Die Berechnung erfolgt näherungsweise für einen geschichteten Boden mit einer frequenzabhängigen Wellengeschwindigkeit (Dispersion) oder einem tiefenabhängigen Wellengeschwindigkeitsprofil. Die Anregungskräfte werden im Prognosebereich Emission mit einem 2-dimensionalen Gleismodell berechnet (Bild 2). 1-dimensionale Modelle liefern meist falsche Ergebnisse und 3-dimensionale Modelle (zum Beispiel mit der kombinierten Finite-Element-Randelement-Methode) sind für eine Erschütterungs¬prognose sicherlich zu aufwändig. Das 2-dimensionale Modell wurde an 3-dimensionale Ergebnisse so angepasst, dass die Ergebnisse für viele Gleise und Böden annähernd zutreffen. Auch Minderungs¬maßnahmen am Gleis können mit diesem Modell sehr gut berechnet werden. Die Prognoseverfahren wurden in den folgenden Jahren weiter verfeinert. Es wurde die quasi-statische Anregung durch die bewegten statischen Zuglasten mit einer Näherungsformel ergänzt, so dass auch das tieffrequente Nahfeld realistisch erfasst werden kann. Mit der Berücksichtigung der Achsfolge (insbesondere zwischen den Achsen im Drehgestell) ergeben sich zwei typische Minima in den Erschütterungsspektren, die oft auch in den Messungen beobachtet werden. Der Amplitudenanteil zwischen diesen beiden Minima ist oft stärker angehoben, so dass hier eine zusätzliche Erschütterungsanregung vermutet wird. Dieser Anteil kann rein empirisch prognostiziert werden, so wie das in den englischen Prognosen (zuletzt für das Highspeed2-Projekt) enthalten ist. Die Begründung dieses Anteils ist allerdings nicht die Achsfolge, sondern die Zerstreuung der statischen Achslastimpulse durch einen unregelmäßigen Gleisuntergrund und Boden. Die messtechnische Ermittlung eines Minderungseffektes ist komplizierter als allgemein angenommen. Es reicht nicht aus, jeweils an einem Messpunkt in der Nähe eines Gleises mit und ohne Minderungs¬maßnahme die Erschütterungen zu messen und aus dem Verhältnis der Amplituden (beziehungsweise aus der Differenz der Pegel) „die Einfügedämmung“ zu ermitteln. Es wird an Beispielen gezeigt, wie man hier sinnvoller vorgehen kann. 1. Zunächst ist es wichtig, nicht nur die Einfügedämmung sondern auch die Originalspektren mit und ohne Minderung zu dokumentieren und zu veröffentlichen, damit man kontrollieren kann, ob wesentliche Amplituden und Frequenzbereiche reduziert sind oder ob es sich um eher zufällige Minderungen oder Verstärkungen handelt. (Beispiel Unterschottermatte/Raron, Müller/SBB) 2. Der Messpunkt sollte nicht im Nahbereich des Gleises liegen, da ansonsten eine zu günstige, falsche Einfügedämmung bestimmt wird. (Beispiel Tunnel/ Leipzig/Breitsamter) 3. Um Zufälligkeiten zu vermeiden, sollte man an mehr als einem Punkt messen. (Beispiel Unterschotterplatte/Altheim/Auersch) 4. Man sollte eigentlich immer auch die Bodenkennwerte (Steifigkeit, Dämpfung, Amplituden-abnahme, Übertagungsfunktion) messen. Selbst bei nahegelegene Messquerschnitten kann man Überraschungen erleben. (Beispiel erste ICE-Messungen/bei Würzburg/Auersch) 5. Bei verschiedenen Bodenkennwerten kann man eine Korrektur durchführen. (Beispiel Gleis-tröge/Mistler) Am besten bestimmt man ein äquivalentes Kraftspektrum zu jedem Messort und jedem Messzug (Beispiel Feste Fahrbahn/Gardelegen/Auersch) 6. Prinzipiell gibt es nicht die Einfügedämmung einer Maßnahme. Die Einfügedämmung ist immer boden- und referenzsystemabhängig. Die „beste“ Einfügungsdämmung erhält man mit einem steifen Untergrund (Beispiel Unterschottermatte/Tunnel/München Gasteig/Wettschureck) Das heißt aber nicht, dass die Maßnahme durch einen künstlich versteiften Untergrund besser wird (Beispiel Unterschottermatten/RRT2006/Auersch) Es werden Messbeispiele gezeigt, die alle neben einer hochfrequenten dynamischen Minderung auch eine mittelfrequente quasi-statische Minderung aufweisen. Dabei wird der mittelfrequente Zerstreuanteil der statischen Achslastimpulse durch die breitere Lastverteilung und damit die Impulsdehnung der Achslastimpulse reduziert. Diese Impulsdehnung lässt sich mit dem 2-dimensionalen Gleismodell berechnen. Die Minderungswirkung hängt aber wiederum vom Referenzsystem und dessen unregel¬mäßiger Steifigkeitsverteilung ab. Je unregelmäßiger der Boden und Gleisuntergrund des Referenz¬systems, desto stärker ist die Minderungswirkung. T2 - 24. Symposium für Baudynamik und Erschütterungsmessungen CY - Dübendorf, Switzerland DA - 09.06.2023 KW - Bahnerschütterungen KW - Erschütterungsprognose KW - Erschütterungsminderung KW - Elastische Gleiselemente KW - Gleiströge KW - zerstreute Achslastimpulse PY - 2023 AN - OPUS4-57952 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz ED - Papadrakakis, Manolis T1 - Frequency-wavenumber method for the wave propagation through the soil and the soil-structure interaction of railway tracks and building foundations near railway lines N2 - In soil-structure interaction, the soil and the (flexible) structures are modelled as elastic continua. The partial differential equations of elasticity can be transformed to algebraic equations in frequency-wavenumber domain where they can be solved by matrix methods. The results for the soil and a structure can be coupled in frequency-wavenumber domain, and the solution in space domain is obtained by an infinite wavenumber integral (the back-transformation). This method has several applications for the prediction of the emission, transmission and immission of railway-induced vibrations. The wave propagation in homogeneous or layered soils is calculated for surface and tunnel lines by a single wavenumber integration (transmission). The response of ballast or slab tracks (for the emission problem) and the foundation stiffness (for the immission problem) need an additional integration across the track or foundation width. In wavenumber domain, tracks and foundations of infinite length are analysed. Finite structures can be calculated by finite element models where the soil is calculated by the boundary element method. The Green’s functions for the boundary element method are calculated by a wavenumber integration as for the transmission problem. Some example results for all these tasks will be shown. The immission into buildings will be analysed in detail, and the effect of stiff slab foundations and (basement) walls on the incoming wavefield is quantified in a parameter study. The transfer function (the amplitude ratio) structure to free field usually starts with 1 at 0 Hz and decreases continuously with frequency. The reduction is due to the structural stiffness against wave deformation which turns to be higher than the stiffness of the soil, for example above the structure-soil coincidence frequency of the slab foundation. The reduction is better for a high structural stiffness and for a low soil stiffness. Walls are stiffer than plates for the relevant frequency range, but even walls and especially low basement walls are not infinitely rigid and can follow the wave deformation to a certain extent. These basic rules from frequency-wavenumber analysis can well be used for real building projects near railway lines where stiff foundations can be an alternative reduction method to the commonly used base isolation by elastic elements. T2 - COMPDYN 2025 CY - Rhodos, Greece DA - 15.06.2025 KW - Frequency-wavenumber method KW - Wave propagation KW - Soil-structure interaction KW - Building foundations KW - Mitigation measures PY - 2025 SP - 1 EP - 15 PB - NTUA CY - Athen AN - OPUS4-63470 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Frequency-wavenumber method for the wave propagation through the soil and the soil-structure interaction of railway tracks and building foundations near railway lines N2 - In soil-structure interaction, the soil and the (flexible) structures are modelled as elastic continua. The partial differential equations of elasticity can be transformed to algebraic equations in frequency-wavenumber domain where they can be solved by matrix methods. The results for the soil and a structure can be coupled in frequency-wavenumber domain, and the solution in space domain is obtained by an infinite wavenumber integral (the back-transformation). This method has several applications for the prediction of the emission, transmission and immission of railway-induced vibrations. The wave propagation in homogeneous or layered soils is calculated for surface and tunnel lines by a single wavenumber integration (transmission). The response of ballast or slab tracks (for the emission problem) and the foundation stiffness (for the immission problem) need an additional integration across the track or foundation width. In wavenumber domain, tracks and foundations of infinite length are analysed. Finite structures can be calculated by finite element models where the soil is calculated by the boundary element method. The Green’s functions for the boundary element method are calculated by a wavenumber integration as for the transmission problem. Some example results for all these tasks will be shown. The immission into buildings will be analysed in detail, and the effect of stiff slab foundations and (basement) walls on the incoming wavefield is quantified in a parameter study. The transfer function (the amplitude ratio) structure to free field usually starts with 1 at 0 Hz and decreases continuously with frequency. The reduction is due to the structural stiffness against wave deformation which turns to be higher than the stiffness of the soil, for example above the structure-soil coincidence frequency of the slab foundation. The reduction is better for a high structural stiffness and for a low soil stiffness. Walls are stiffer than plates for the relevant frequency range, but even walls and especially low basement walls are not infinitely rigid and can follow the wave deformation to a certain extent. These basic rules from frequency-wavenumber analysis can well be used for real building projects near railway lines where stiff foundations can be an alternative reduction method to the commonly used base isolation by elastic elements. T2 - COMPDYN 2025 CY - Rhodos, Greece DA - 15.06.2025 KW - Frequency-wavenumber method KW - Wave propagation KW - Soil-structure interaction KW - Building foundations KW - Mitigation measures PY - 2025 AN - OPUS4-63468 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni T1 - Fracture Mechanics-Based Approach for Fatigue Life Assessment of Welded Structures: The Role of Real Weld Geometries and Welding Residual Stresses N2 - Fatigue failure is a critical concern in offshore wind structures, where welded joints are subjected to cyclic loading over extended service lifetimes. The combined effects of weld geometry [1, 2] and welding residual stresses (WRS) significantly influence the fatigue strength of welds [3-5]. In offshore wind applications, fatigue behavior is further complicated by cyclic loading conditions, where externally applied loads from wind, waves, and ocean currents interact with WRS, causing localized plastic deformation due to high-stress concentrations. Additionally, under prolonged cyclic loading, the redistribution of WRS can result in a shift of the fatigue-prone regions over time, meaning that locations identified as high-risk may not remain the dominant failure sites throughout the structure’s service life [6]. This presents a significant challenge for inspection and maintenance strategies, as conventional monitoring approaches may fail to detect the most vulnerable zones at later stages of operation. Early experimental studies on low-carbon steel plates and butt joints have shown that tensile WRS can reduce fatigue limits by up to 50% compared to stress-relieved specimens [7]. This effect is particularly pronounced in regions with welding defects, such as porosity, lack of fusion, and undercuts, as well as at geometric discontinuities, including weld toes and sharp notches, which induce localized stress gradients. The combined effect of tensile WRS and stress concentrations amplifies the local stress fields, promoting crack initiation and accelerating crack propagation, ultimately reducing the service life of offshore wind structures. Despite the critical role of weld geometry and WRS in fatigue performance, conventional fatigue assessment methods frequently neglect or oversimplify their effects, leading to overly conservative predictions and suboptimal structural designs. Current engineering standards, including BS 7910 (2019), BS 7608 (1993), EN 13001-3-1 (2020), and EN 1993-1-9 (2013), assume high tensile WRS in welded joints and apply simplified fatigue life prediction approaches that eliminate the need for explicit mean stress considerations. While some standards introduce correction factors for different WRS states, these remain highly generalized and lack accuracy. More sophisticated approaches, such as the Integrated Approach to Fatigue Strength Determination of Welded Structures (IBESS) [8], attempt to incorporate WRS into fatigue life assessments but rely on effective load ratios rather than explicitly modeling and considering real WRS distributions in the analysis. Additionally, IBESS does not fully integrate real weld geometries, limiting its predictive accuracy. These limitations result in significant scatter in fatigue life predictions, excessive conservatism, and inefficiencies in structural design. Although existing fatigue models improve on traditional methodologies, to the best of the authors' knowledge a unified framework that fully captures the combined effects of real weld geometries, WRS, and cyclic loading does not exist yet. The present research aims to develop an advanced fracture mechanics-based numerical framework for fatigue life assessment that explicitly accounts for these influencing factors at the specimen level, establishing the foundation for future scaling to component-level applications. T2 - Wind Energy Science Conference CY - Nantes, France DA - 23.06.2025 KW - Fatigue Assessment KW - Wind Offshore Structures KW - Fracture Mechanics KW - Digital Weld Geometries KW - Welding Residual Stresses KW - Numerical Modeling PY - 2025 AN - OPUS4-63591 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp A1 - Härder, M. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Feuchteverhalten von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen – Experimentelle und numerische Untersuchungen N2 - Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul von Lehmsteinmauerwerk nehmen mit steigendem Feuchtegehalt ab, weswegen die Mauerwerksdruckfestigkeit bei der Bemessung gemäß DIN 18940 in Abhängigkeit der maximal zu erwartenden Ausgleichsfeuchte abgemindert wird. Da bisher allerdings keine Messdaten zum Feuchtegehalt von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen vorliegen, stellen die normativen Grenzwerte lediglich eine konservative Abschätzung dar. Um die Feuchtegehalte von Lehmsteinmauerwerk und somit die Tragfähigkeit realitätsnah einschätzen zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zum feuchtetechnischen Verhalten durchgeführt. Dabei wurden erstmalig magnetresonanzspektroskopische Untersuchungen an tragenden Lehmsteinen unterschiedlicher Herstellungsmethoden angewandt Weiterhin wurden Luftfeuchtesensoren in Lehmsteinmauerwerk eingebettet, um hygrische Langzeitfeuchtemessungen unter natürlichen Klimabedingungen durchzuführen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde schließlich ein numerisches Modell kalibriert und Parameterstudien durchgeführt, um den unter realen Klimabedingungen tatsächlich auftretenden Feuchtegehalt im Lehmmauerwerk sowie dessen Verteilung über den Querschnitt einschätzen zu können und die normativen Grenzwerte zu überprüfen. Gezeigt wurde, dass die realitätsnahe instationäre Berechnung des Feuchtetransports mit üblichen hygrothermischen Simulationsprogrammen auf Basis einfacher feuchtetechnischer Kennwerte auch bei Lehmbaustoffen möglich ist. Der Einfluss des Quellens und Schwindens der enthaltenen Tonminerale und organischen Bestandteile wurde durch eine Modifikation bei der Ermittlung des Wasseraufnahmekoeffizienten explizit berücksichtigt und ist somit auch in den daraus abgeleiteten Transportkoeffizienten enthalten. Darüber hinaus wurde die Feuchtespeicherfunktion im überhygroskopischen Bereich auf Grundlage der Porenvolumenverteilung abgeschätzt. Die Approximation der Transportkoeffizienten und der Feuchtespeicherfunktion stellt dabei eine wesentliche Vereinfachung für Lehmbaustoffe dar, da ihre experimentelle Bestimmung aufgrund des Kontaktes mit Flüssigwasser kaum möglich ist. In Bezug auf das Feuchteverhalten üblicher Außenwandaufbauten von Wohnräumen konnte festgestellt werden, dass die Ausgleichsfeuchte im Lehmsteinmauerwerk stets unterhalb des in Nutzungsklasse 1 gemäß DIN 18940 zulässigen Grenzwertes von 65 % liegt. Je nach Putzsystem und Dämmstoff reduziert sich die Ausgleichsfeuchte auf Werte unter 60 %, wobei sich eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Feuchte über den Mauerwerksquerschnitt hinweg einstellt. Bei Außenwänden von unbeheizten Räumen ergab sich eine maximale Ausgleichsfeuchte, die über weite Teile des Querschnitts unterhalb von 80 % lag. Der Ansatz einer maximalen Ausgleichsfeuchte von 90 % in Nutzungsklasse 2 ist folglich zu hoch angesetzt. Die zulässige Ausgleichsfeuchte bzw. der Umgebungsfeuchtefaktor in Nutzungsklasse 2 sollte dementsprechend angepasst werden T2 - LEHM 2024 – 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehmstein KW - Mauerwerk KW - Materialfeuchte KW - Feuchtemonitoring KW - hygrothermische Simulation PY - 2024 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-61217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp T1 - Feuchteverhalten von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen N2 - Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul von Lehmsteinmauerwerk nehmen mit steigendem Feuchtegehalt ab, weswegen die Mauerwerksdruckfestigkeit bei der Bemessung gemäß DIN 18940 in Abhängigkeit der maximal zu erwartenden Ausgleichsfeuchte abgemindert wird. Da bisher allerdings keine Messdaten zum Feuchtegehalt von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen vorliegen, stellen die normativen Grenzwerte lediglich eine konservative Abschätzung dar. Um die Feuchtegehalte von Lehmsteinmauerwerk und somit die Tragfähigkeit realitätsnah einschätzen zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zum feuchtetechnischen Verhalten durchgeführt. Dabei wurden erstmalig magnetresonanzspektroskopische Untersuchungen an tragenden Lehmsteinen unterschiedlicher Herstellungsmethoden angewandt Weiterhin wurden Luftfeuchtesensoren in Lehmsteinmauerwerk eingebettet, um hygrische Langzeitfeuchtemessungen unter natürlichen Klimabedingungen durchzuführen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde schließlich ein numerisches Modell kalibriert und Parameterstudien durchgeführt, um den unter realen Klimabedingungen tatsächlich auftretenden Feuchtegehalt im Lehmmauerwerk sowie dessen Verteilung über den Querschnitt einschätzen zu können und die normativen Grenzwerte zu überprüfen. Gezeigt wurde, dass die realitätsnahe instationäre Berechnung des Feuchtetransports mit üblichen hygrothermischen Simulationsprogrammen auf Basis einfacher feuchtetechnischer Kennwerte auch bei Lehmbaustoffen möglich ist. Der Einfluss des Quellens und Schwindens der enthaltenen Tonminerale und organischen Bestandteile wurde durch eine Modifikation bei der Ermittlung des Wasseraufnahmekoeffizienten explizit berücksichtigt und ist somit auch in den daraus abgeleiteten Transportkoeffizienten enthalten. Darüber hinaus wurde die Feuchtespeicherfunktion im überhygroskopischen Bereich auf Grundlage der Porenvolumenverteilung abgeschätzt. Die Approximation der Transportkoeffizienten und der Feuchtespeicherfunktion stellt dabei eine wesentliche Vereinfachung für Lehmbaustoffe dar, da ihre experimentelle Bestimmung aufgrund des Kontaktes mit Flüssigwasser kaum möglich ist. In Bezug auf das Feuchteverhalten üblicher Außenwandaufbauten von Wohnräumen konnte festgestellt werden, dass die Ausgleichsfeuchte im Lehmsteinmauerwerk stets unterhalb des in Nutzungsklasse 1 gemäß DIN 18940 zulässigen Grenzwertes von 65 % liegt. Je nach Putzsystem und Dämmstoff reduziert sich die Ausgleichsfeuchte auf Werte unter 60 %, wobei sich eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Feuchte über den Mauerwerksquerschnitt hinweg einstellt. Bei Außenwänden von unbeheizten Räumen ergab sich eine maximale Ausgleichsfeuchte, die über weite Teile des Querschnitts unterhalb von 80 % lag. Der Ansatz einer maximalen Ausgleichsfeuchte von 90 % in Nutzungsklasse 2 ist folglich zu hoch angesetzt. Die zulässige Ausgleichsfeuchte bzw. der Umgebungsfeuchtefaktor in Nutzungsklasse 2 sollte dementsprechend angepasst werden. T2 - LEHM 2024 - 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Feuchte KW - Tragverhalten KW - Bemessung PY - 2024 AN - OPUS4-61904 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Viefhues, Eva A1 - Döhler, M. A1 - Hille, Falk A1 - Mevel, L. T1 - Fault detection for linear parameter varying systems under changes in the process noise covariance N2 - Detecting changes in the eigenstructure of linear systems is a comprehensively investigated subject. In particular, change detection methods based on hypothesis testing using Gaussian residuals have been developed previously. In such residuals, a reference model is confronted to data from the current system. In this paper, linear output-only systems depending on a varying external physical parameter are considered. These systems are driven by process noise, whose covariance may also vary between measurements. To deal with the varying parameter, an interpolation approach is pursued, where a limited number of reference models – each estimated from data measured in a reference state – are interpolated to approximate an adequate reference model for the current parameter. The problem becomes more complex when the different points of interpolation correspond to different noise conditions. Then conflicts may arise between the detection of changes in the eigenstructure due to a fault and the detection of changes due to different noise conditions. For this case, a new change detection approach is developed based on the interpolation of the eigenstructure at the reference points. The resulting approach is capable of change detection when both the external physical parameter and the process noise conditions are varying. This approach is validated on a numerical simulation of a mechanical system. T2 - 21st IFAC World Congress CY - Online meeting DA - 13.07.2020 KW - Linear parameter varying systems KW - Fault detectionchanging KW - Process noise KW - Subspace-based residual KW - Model interpolation PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-524652 DO - https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.868 SN - 2405-8963 VL - 53 IS - 2 SP - 13668 EP - 13673 PB - Elsevier AN - OPUS4-52465 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Viefhues, Eva A1 - Döhler, M. A1 - Hille, Falk A1 - Mevel, L. T1 - Fault detection for linear parameter varying systems under changes in the process noise covariance N2 - Detecting changes in the eigenstructure of linear systems is a comprehensively investigated subject. In particular, change detection methods based on hypothesis testing using Gaussian residuals have been developed previously. In such residuals, a reference model is confronted to data from the current system. In this paper, linear output-only systems depending on a varying external physical parameter are considered. These systems are driven by process noise, whose covariance may also vary between measurements. To deal with the varying parameter, an interpolation approach is pursued, where a limited number of reference models -- each estimated from data measured in a reference state -- are interpolated to approximate an adequate reference model for the current parameter. The problem becomes more complex when the different points of interpolation correspond to different noise conditions. Then conflicts may arise between the detection of changes in the eigenstructure due to a fault and the detection of changes due to different noise conditions. For this case, a new change detection approach is developed based on the interpolation of the eigenstructure at the reference points. The resulting approach is capable of change detection when both the external physical parameter and the process noise conditions are varying. This approach is validated on a numerical simulation of a mechanical system. T2 - IFAC World Congress 2020 CY - Online meeting DA - 11.07.2020 KW - Linear parameter varying systems KW - Fault detection KW - Changing process noise KW - Subspace-based residual KW - Model interpolation PY - 2020 SP - 13858 AN - OPUS4-51617 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Viefhues, Eva T1 - Fault detection for linear parameter varying systems under changes in the process noise covariance N2 - Detecting changes in the eigenstructure of linear systems is a comprehensively investigated subject. In particular, change detection methods based on hypothesis testing using Gaussian residuals have been developed previously. In such residuals, a reference model is confronted to data from the current system. In this paper, linear output-only Systems depending on a varying external physical parameter are considered. These systems are driven by process noise, whose covariance may also vary between measurements. To deal with the varying parameter, an interpolation approach is pursued, where a limited number of reference models { each estimated from data measured in a reference state { are interpolated to approximate an adequate reference model for the current parameter. The problem becomes more complex when the different points of interpolation correspond to different noise conditions. Then con icts May arise between the detection of changes in the eigenstructure due to a fault and the detection of changes due to different noise conditions. For this case, a new change detection approach is developed based on the interpolation of the eigenstructure at the reference points. The resulting approach is capable of change detection when both the external physical parameter and the process noise conditions are varying. This approach is validated on a numerical simulation of a mechanical system. T2 - 21st IFAC World Congress CY - Berlin, Germany DA - 13.07.2020 KW - Linear parameter varying systems KW - Fault detection KW - Changing process noise KW - Subspace-based residual KW - Model interpolation PY - 2020 AN - OPUS4-52366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thiele, Marc T1 - Fatigue crack detection methods for high-cyclic loaded steel structures and challenges in mechanical testing N2 - For the generation of renewable energy offshore wind farms play an important role. The majority of these wind generators are connected to steel foundation structures. Steady increasing power output of these wind turbines leads to new challenges as well for engineers of the related support structures. Caused by the high-cyclic loading of these structures by wind and waves fatigue plays a very important role. Besides the consideration of fatigue within the design process it is additionally an important topic and challenge to monitor the existing steel structures relating to potential fatigue cracks occurring during their lifetime. This plays a role for a fundamental understanding of mechanisms as investigated in testing but also for inspection in real structures. Since the structures of the offshore wind generators are very large and in addition partially under water effective and reliable methods for fatigue crack detection are required. This contribution will present results of recent investigations on different crack detection methods applied on high-cycle fatigue tests on small welded steel samples as well as on welded steel components. The comparison of these measurements will show what are the advantages and disadvantages of the different methods and which method is potentially more suitable for the application on real offshore wind structures. It is outlined where challenges for detection methods exist. Furthermore, in this context the resulting challenges for the execution of material testing especially caused by the increasing dimensions of wind energy converters will by exemplarily presented. T2 - EERA JP Wind & SETWind Online Annual Event 2020 CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Fatigue KW - Crack detection KW - Steel structures PY - 2020 AN - OPUS4-51356 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Costard, René T1 - Explosionsauswirkungen auf Strukturen Versuche und Simulationen N2 - Vorstellung der Versuche von Explosionsversuchen auf dem TTS. Diese werden ergänzt durch die Ergebnisse durchgeführter Simulationen und zeigen die Wirkung von zivilen Explosivstoffen auf Gebäudestrukturen und die aufgetretenen Schädigungen. T2 - 46. Informationstagung Sprengtechnik CY - Siegen, Germany DA - 25.04.2025 KW - Explosivstoff KW - Skalierung KW - Strukturauswirkung KW - Numerische Simulation PY - 2025 AN - OPUS4-62998 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Costard, Rene A1 - Hering, Marcus T1 - Explosionsauswirkungen auf Strukturen N2 - Wir berichten über die Entwicklungen des AP2 im Hinblick auf Explosionsauswirkungen auf Strukturen und den Weg zur systematischen messtechnischen Erfassung zur ganzheitlichen Bewertung der Bauwerksicherheit unter Detonationsbelastung. Zusätzlich werden die Vorführungen zu Kontaktdetonationen während der 16. Informationsveanstaltung Sprengstoffe und Pyrotechnik vorgeführt. T2 - 16. Informationsveranstaltung Sprengstoffe und Pyrotechnik CY - Berlin, Germany DA - 20.05.2025 KW - Explosion KW - Kontaktdetonation KW - Blast PY - 2025 AN - OPUS4-63192 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus T1 - Explosion effects on reinforced concrete structures: A preliminary study of scaling laws N2 - Blast tests are required to investigate accidental or intentional blast events and to assess the level of protection for people and facilities in critical infrastructures. Conducting large-scale field tests for complex scenarios is very resource intensive. Reliable small-scale experiments are a promising alternative. However, the scaling laws for the design of reinforced concrete structures under blast loads are not sufficiently established. In our research work, a consortium made up of three BAM departments, focuses on reinforced concrete structures that are suitable for the standardization of scaled blast tests. As part of the feasibility study, blast tests were carried out on test specimens of different sizes on the BAM Test Site for Technical Safety (TTS). Various reinforced concrete plates were tested and subjected to different blast loads. The blast tests included various measurement techniques to quantify the blast load and the behavior of the reinforced concrete plate. The blast load was measured with flush-mounted piezoelectric pressure gauges, while accelerometers and embedded fiber optic sensor cables were used to characterize the dynamic behavior of the plate under blast loading. In addition, damage characteristics were also determined using distributed fiber optic sensing. The application of these measurement techniques as well as the use of different numerical software tools offer the possibility to verify or adapt the scaling laws. T2 - 19th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (19th ISIEMS) CY - Bonn, Germany DA - 09.12.2024 KW - Blast KW - Fiber optic sensing KW - Scaling PY - 2024 AN - OPUS4-62260 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus A1 - Agasty, Amit A1 - Costard, René A1 - Hüsken, Götz A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Hicke, Konstantin T1 - Explosion effects on reinforced concrete structures – A preliminary study of scaling laws N2 - Blast tests are required to investigate accidental or intentional blast events and to assess the level of protection for people and facilities in critical infrastructures. Conducting large-scale field tests for complex scenarios is very resource intensive. Reliable small-scale experiments are a promising alternative. However, the scaling laws for the design of reinforced concrete structures under blast loads are not sufficiently established. In our research work, a consortium made up of three BAM departments, focuses on reinforced concrete structures that are suitable for the standardization of scaled blast tests. As part of the feasibility study, blast tests were carried out on test specimens of different sizes on the BAM Test Site for Technical Safety (TTS). Various reinforced concrete plates were tested and subjected to different blast loads. The blast tests included various measurement techniques to quantify the blast load and the behavior of the reinforced concrete plate. The blast load was measured with flush-mounted piezoelectric pressure gauges, while accelerometers and embedded fiber optic sensor cables were used to characterize the dynamic behavior of the plate under blast loading. In addition, damage characteristics were also determined using distributed fiber optic sensing. The application of these measurement techniques as well as the use of different numerical software tools offer the possibility to verify or adapt the scaling laws. T2 - 19th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (19th ISIEMS) CY - Bonn, Germany DA - 09.12.2024 KW - Scaling KW - Blast KW - Fiber optic sensing PY - 2024 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-62258 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick T1 - Experimente in der Klimakammer N2 - Im Rahmen des Verbundtreffens des Vorhabens AISTEC werden akutelle Versuche aus der Großklimakammer des FB 7.2 präsentiert. T2 - 5. Verbundtreffen AISTEC CY - Online meeting DA - 24.06.2021 KW - Klimakammer KW - Stochastic Subspace Damage Detection KW - Model Update KW - Asphalt PY - 2021 AN - OPUS4-52869 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bartels, Jan-Hauke A1 - Xu, Ronghua A1 - Kang, Chongjie A1 - Herrmann, Ralf A1 - Marx, Steffen T1 - Experimental Investigation on the Transfer Behavior and Environmental Influences of Low-Noise Integrated Electronic Piezoelectric Acceleration Sensors N2 - Acceleration sensors are vital for assessing engineering structures by measuring properties like natural frequencies. In practice, engineering structures often have low natural frequencies and face harsh environmental conditions. Understanding sensor behavior on such structures is crucial for reliable masurements. The research focus is on understanding the behavior of acceleration sensors in harsh environmental conditions within the low-frequency acceleration range. The main question is how to distinguish sensor behavior from structural influences to minimize errors in assessing engineering structure conditions. To investigate this, the sensors are tested using a long-stroke calibration unit under varying temperature and humidity conditions. Additionally, a mini-monitoring system configured with four IEPE sensors is applied to a small-scale support structure within a climate chamber. For the evaluation, a signal-energy approach is employed to distinguish sensor behavior from structural behavior. The findings show that IEPE sensors display temperature-dependent nonlinear transmission behavior within the low-frequency acceleration range, with humidity having negligible impact. To ensure accurate engineering structure assessment, it is crucial to separate sensor behavior from structural influences using signal energy in the time domain. This study underscores the need to compensate for systematic effects, preventing the underestimation of vibration energy at low temperatures and overestimation at higher temperatures when using IEPE sensors for engineering structure monitoring. KW - Acceleration sensors KW - Environmental influence KW - IEPE KW - Structural Health Monitoring KW - Low-frequency shaker PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594623 UR - https://www.mdpi.com/2673-8244/4/1/4/ DO - https://doi.org/10.3390/metrology4010004 SN - 2673-8244 VL - 4 IS - 1 SP - 46 EP - 65 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-59462 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen A1 - Victor, A. A1 - Thiele, Marc A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Lüddecke, F. T1 - Experimental Investigation on Buckling Behavior of soil-embedded Piles N2 - Monopiles are currently the predominant foundation type for offshore wind turbines in Europe. Due to the increasing dimensions of the turbines, pile diameters beyond 10m become necessary. A design-relevant failure mode of monopiles is the local buckling of the pile wall in the embedded sections. Relevant buckling guidelines do not consider the soil-structure interaction specifically, although the embedment may allow for a reduction of wall thickness. However, Eurocode-based design concepts require a validation with comparative buckling cases for validation, either in terms of buckling curve parameters for both the algebraic stress-based and semi-numerical LBA/MNA design concept or as a calibration factor kGMNIA for fully numerical GMNIA calculations. These parameters are not yet available for embedded shells. To close this gap, we have conducted experiments on piles embedded in sand to investigate local buckling under soil-structure-interaction. The results will be used to calibrate numerical models. This research was carried out as part of the VERBATIM research project, funded by PTJ/BMWK and supported by the Carbon Trust's Offshore Wind Accelerator consortium. T2 - EUROSTEEL 2023 CY - Amsterdam, The Netherlands DA - 11.09.2023 KW - Wind KW - Wind Energy KW - Shell Buckling KW - Offshore KW - Soil-Structure-Interaction PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583641 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.2313 SN - 2509-7075 VL - 6 IS - 3-4 SP - 1729 EP - 1734 PB - Ernst & Sohn Gmb AN - OPUS4-58364 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Experimental Investigation on Buckling Behavior of soil-embedded Piles N2 - Monopile-Gründungen sind die mit Abstand am häufigsten verwendete Gründungskonstruktion für Offshore-Windenergieanlagen. Ein wesentliches Problem bei der Bemessung ist das lokale Beulen des Gründungspfahls, welches typischerweise im Bereich der Bettung auftritt. Aufgrund der Nichtlinearität der Bettungsrandbedingung sind klassische Bemessungsansätze nicht anwendbar, so dass der Bemessungsingenieur auf eine vollständig numerische Berechnung zurückgreifen muss. In diesem Vortrag wird eine experimentelle Versuchskampagne zur Erzeugung von Kalibrierungsdaten für solche numerischen Modelle vorgestellt. Eine ausführlichere Darstellung findet sich im gleichnamigen Artikel. T2 - EUROSTEEL 2023 CY - Amsterdam, Netherlands DA - 11.09.2023 KW - Wind KW - Wind Energy KW - Offshore KW - Shell Buckling KW - Soil-Structure-Interaction PY - 2023 AN - OPUS4-58365 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit A1 - Hering, Marcus T1 - Experimental and Numerical Analysis of Reinforced Concrete Structures Under Blast Loading: Scopes and Challenges N2 - Protection against terrorist 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 in order to get a better insight into blast loading, structural response and the resulting damage to the structure. In 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. 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. T2 - 24th International Physical Security Forum Brussels CY - Brussels, Belgium DA - 15.04.2024 KW - Blast KW - Reinforced Concrete Structures KW - Numerical simulations PY - 2024 AN - OPUS4-60880 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Liehr, A. A1 - Wegener, T. A1 - Degener, Sebastian A1 - Bolender, A. A1 - Möller, N. A1 - Niendorf, T. T1 - Experimental Analysis of the Stability of Retained Austenite in a Low‐Alloy 42CrSi Steel after Different Quenching and Partitioning Heat Treatments N2 - Quenching and partitioning (Q&P) steels are characterized by an excellent combination of strength and ductility, opening up great potentials for advanced lightweight components. The Q&P treatment results in microstructures with a martensitic matrix being responsible for increased strength whereas interstitially enriched metastable retained austenite (RA) contributes to excellent ductility. Herein, a comprehensive experimental characterization of microstructure evolution and austenite stability is carried out on a 42CrSi steel being subjected to different Q&P treatments. The microstructure of both conditions is characterized by scanning electron microscopy as well as X‐ray diffraction (XRD) phase analysis. Besides macroscopic standard tensile tests, RA evolution under tensile loading is investigated by in situ XRD using synchrotron and laboratory methods. As a result of different quenching temperatures, the two conditions considered are characterized by different RA contents and morphologies, resulting in different strain hardening behaviors as well as strength and ductility values under tensile loading. In situ synchrotron measurements show differences in the transformation kinetics being rationalized by the different morphologies of the RA. Eventually, the evolution of the phase specific stresses can be explained by the well‐known Masing model. KW - Condensed Matter Physics KW - General Materials Science PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-581618 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202300380 SN - 1438-1656 VL - 25 IS - 17 SP - 1 EP - 16 PB - Wiley AN - OPUS4-58161 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Glienke, R. A1 - Kalkowsky, F. A1 - Hobbacher, A. F. A1 - Holch, A. A1 - Thiele, Marc A1 - Marten, F. A1 - Kersten, R. A1 - Henkel, K.-M. T1 - Evaluation of the fatigue resistance of butt‑welded joints in towers of wind turbines - A comparison of experimental studies with small scale and component tests as well as numerical based approaches with local concepts N2 - Wind turbines are exposed to a high number of load cycles during their service lifetime. Therefore, the fatigue strength verification plays an important role in their design. In general, the nominal stress method is used for the fatigue verification of the most common used butt-welded joints. The Eurocode 3 part 1–9 is the current design standard for this field of application. This paper presents recent results of fatigue tests on small-scaled specimens and large components with transverse butt welds to discuss the validity of the FAT-class. Furthermore, results from numerical simulations for the verification with the effective notch stress and the crack propagation approach are used for comparison. Based on the consistency between the numerical results and the fatigue tests, the influence of the seam geometry on the fatigue resistance was investigated. Finally, a prediction of the fatigue strength of butt-welded joints with plate thicknesses up to 80 mm was carried out. KW - Transverse butt weld KW - Weld imperfections KW - Wind turbine tower KW - Fatigue strength KW - Local approaches KW - Large components KW - Wind energy PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-596648 DO - https://doi.org/10.1007/s40194-023-01630-3 SN - 1878-6669 SP - 1 EP - 26 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-59664 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Evaluation of pile tip buckling based on large scale tests N2 - Der Vortrag zum zugehörigen Konferenzbeitrag beschreibt eine groß angelegte Feldtestkampagne mit 16 Rammversuchen, um das Risiko des plastischen Versagens der Pfahlspitzen besser zu verstehen 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 (ISFOG) 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 AN - OPUS4-63391 LA - eng 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 - TY - CONF A1 - Deresse, N. E. A1 - Thiele, Marc A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Sarem, M. A1 - Francois, St. A1 - Verstrynge, E. T1 - Evaluation of Concrete Fatigue Damage with Elastic Wave-based Measurement Techniques N2 - The fatigue damage evolution and the fatigue life of quasi-brittle materials such as concrete are not yet completely understood. Accordingly to get better insights, researchers have recently been incorporating advanced measuring techniques in their fatigue experiments. In this research, acoustic emission techniques (AET), active ultrasonic, and deformation measurements are used to track the damage evolution of concrete samples subjected to fatigue loading. The samples are subjected to constant amplitude and stepwise fatigue loading in Brazilian splitting test set-ups. Initially, a good agreement is observed between the deformation and the ultrasonic measurements in capturing the crack propagation during Brazilian splitting tests. The three fatigue damage phases could be identified with all of the three techniques. The Phase II damage rates quantified by deformation measurements and AET in stepwise fatigue tests were used to predict the number of cycles to failure at various stress levels. The predictions were validated using the number of cycles to failure of the constant amplitude fatigue tests. T2 - 36th Conference of the European Working Group on Acoustic Emission CY - Potsdam, Germany DA - 18.09.2024 KW - Concrete KW - Acoustic emission KW - Ultrasonic testing KW - Fatigue PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-615677 DO - https://doi.org/10.58286/30228 SN - 1435-4934 VL - 29 IS - 10 SP - 1 EP - 10 PB - NDT.net AN - OPUS4-61567 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hu, W.-H. A1 - Xu, Z.-M. A1 - Liu, M.-Y. A1 - Tang, D.-H. A1 - Lu, W. A1 - Li, Z.-H. A1 - Teng, J. A1 - Han, X.-H. A1 - Said, Samir A1 - Rohrmann, R. G. T1 - Estimation of the Lateral Dynamic Displacement of High-Rise Buildings underWind Load Based on Fusion of a Remote Sensing Vibrometer and an Inclinometer N2 - This paper proposes a novel method to estimate the lateral displacement of high-rise structures under wind loads. The coefficient β(x) is firstly derived, reflecting the relation between the structural lateral dynamic displacement and the inclination angle at the height x of a structure. If the angle is small, it is the ratio between the structural fundamental mode shape and its first-order derivative without influence of external loads. Several dynamic experiments of structures are performed based on a laser remote sensing vibrometer and an inclinometer, which shows that the fundamental mode is dominated in the structural displacement response under different types of excitations. Once the coefficient β(x) is curve-fitted by measuring both the structural lateral dynamic displacement and the inclination angle synchronously, the real-time structural lateral displacement under operational conditions is estimated by multiplying the coefficient β(x) with the inclination angle. The advantage of the proposed method is that the coefficient β(x) can be identified by lateral dynamic displacement measured in high resolution by the remote sensing vibrometer, which is useful to reconstruct the displacement accurately by the inclination angle under operational conditions KW - Inclination angle KW - High-rise building KW - Lateral dynamic displacement KW - Remote sensing vibrometer PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-506833 DO - https://doi.org/10.3390/rs12071120 VL - 12 IS - 7 SP - 1120 PB - MDPI CY - 4052 Basel, Schweiz AN - OPUS4-50683 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Erschütterungsprognose mit KI? Schnelle Ersatzmodelle und physikbasiertes maschinelles Lernen in der Bauwerk-Boden-Dynamik N2 - Erschütterungsprognosen können mit sehr detaillierten Modellen durchgeführt werden. Dies ist sowohl bei der Erstellung des Modells (zum Beispiel für ein Finite-Element-Modell für Boden und Bauwerk), als auch bei der Berechnung zeitaufwändig, von einigen Minuten für die Wellenausbreitung in geschichteten Böden mit Wellenzahlintegralen bis zu mehreren Stunden für Randelementlösungen für die korrekte Bauwerk-Boden-Wechselwirkung. Hier sind einfache und schnelle Ersatzmodelle von Vorteil, die die Ergebnisse der detaillierten Berechnungen gut wiedergeben. Diese Ersatzmodelle können vollständig auf physikalischen Überlegungen beruhen (white-box Modelle) oder mit Hilfe von maschinellem Lernen aus einer Vielzahl von detaillierten Rechenergebnissen erzeugt werden (black-box Modelle). Erfahrungen mit black-box Modellen zeigen, dass es sinnvoll ist das maschinelle Lernen mit physikalischen Informationen anzureichern (grey-box Modelle). Es werden Anwendungsmöglichkeiten für physikbasiertes maschinelles Lernen im Bereich von Bahnerschütterungen aufgezeigt, die Erschütterungsemission durch die Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung, die Wellenausbreitung im Boden, die Erschütterungsimmission in Gebäude, Gleisschäden und das Monitoring von Eisenbahnbrücken. T2 - VDI-Tagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 02.04.2025 KW - Bahnerschütterungen KW - Emissionsmodell KW - Immissionsmodell KW - Transmissionsmodell KW - Tunnelausbreitung KW - Gleisüberwachung PY - 2025 SN - 978-3-18-092447-2 SN - 0083-5560 VL - 2447 SP - 53 EP - 64 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-62886 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Erschütterungsprognose mit KI? Schnelle Ersatzmodelle und physikbasiertes maschinelles Lernen in der Bauwerk-Boden-Dynamik N2 - Erschütterungsprognosen können mit sehr detaillierten Modellen durchgeführt werden. Dies ist sowohl bei der Erstellung des Modells (zum Beispiel für ein Finite-Element-Modell für Boden und Bauwerk), als auch bei der Berechnung zeitaufwändig, von einigen Minuten für die Wellenausbreitung in geschichteten Böden mit Wellenzahlintegralen bis zu mehreren Stunden für Randelementlösungen für die korrekte Bauwerk-Boden-Wechselwirkung. Hier sind einfache und schnelle Ersatzmodelle von Vorteil, die die Ergebnisse der detaillierten Berechnungen gut wiedergeben. Diese Ersatzmodelle können vollständig auf physikalischen Überlegungen beruhen (white-box Modelle) oder mit Hilfe von maschinellem Lernen aus einer Vielzahl von detaillierten Rechenergebnissen erzeugt werden (black-box Modelle). Erfahrungen mit black-box Modellen zeigen, dass es sinnvoll ist das maschinelle Lernen mit physikalischen Informationen anzureichern (grey-box Modelle). Es werden Anwendungsmöglichkeiten für physikbasiertes maschinelles Lernen im Bereich von Bahnerschütterungen aufgezeigt, die Erschütterungsemission durch die Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung, die Wellenausbreitung im Boden, die Erschütterungsimmission in Gebäude, Gleisschäden und das Monitoring von Eisenbahnbrücken. T2 - VDI-Tagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 02.04.2025 KW - Bahnerschütterungen KW - Emissionsmodell KW - Immissionsmodell KW - Transmissionsmodell KW - Tunnelausbreitung KW - Gleisüberwachung PY - 2025 AN - OPUS4-62889 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Frei, Vivian A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Thiele, Marc A1 - Rogge, Andreas T1 - Ermüdungsverhalten von Beton für unterschiedliche Probekörpergeometrien N2 - Die heute in der Anwendung befindlichen Bemessungskonzepte für Ermüdung von Beton stammen zum Teil noch aus den 1990er Jahren und sind speziell hinsichtlich hochfester Betone konservativ ausgelegt. Um die Vorteile von Türmen für Windkraftanlagen, vor allem auch aus hochfesten Betonen, im Zuge des geplanten Ausbaus der Windenergieversorgung in Deutschland wirtschaftlich nutzbar zu machen, müssen diese Bemessungskonzepte weiterentwickelt werden. Dafür sind umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung von Bruchlastwechselzahlen und zur Charakterisierung der Schädigungsentwicklung unter Ermüdungsbeanspruchung erforderlich. Allgemein anerkannte bzw. verbindliche Regelwerke oder Verfahren zur experimentellen Bestimmung der Ermüdungsfestigkeit (Bruchlastwechselzahlen) an Betonproben gibt es zurzeit aber nicht und die bisher durchgeführten Untersuchungen variieren in Parametern wie Probengeometrie, Probengröße und Prüffrequenz. Eine vergleichende Analyse der Ergebnisse der Studien und insbesondere die Übertragbarkeit auf bauteilrelevante Abmessungen ist auf dieser Grundlage nur sehr eingeschränkt möglich. KW - Ermüdungsverhalten KW - Probekörpergeometrien KW - Druckschwellenversuch KW - Bruchlastwechselzahlen KW - Beton PY - 2023 UR - https://www.betonverein.de/dbv-heft-52-materialermuedung-von-stahl-und-spannbeton-unter-hochzyklischer-beanspruchung-ergebnisse-des-verbundforschungsvorhabens-win-con-fat IS - 52 SP - 19 EP - 22 PB - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. CY - Berlin AN - OPUS4-58746 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. T1 - Ermittlung dynamischer Bodensteifigkeit aus konventionellen geotechnischen Berichten N2 - Am Beispiel von mehreren Bauvorhaben wird untersucht, mit welchen Unsicherheiten bei der Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und Scherwellengeschwindigkeit zur Beschreibung der dynamischen Bodeneigenschaften gerechnet werden muss. Die Auswertung von Korrelationen aus der Literatur zur Abschätzung der Scherwellengeschwindigkeit aus Drucksondierdaten zeigt, dass bei homogenen Sandböden die Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit über die Tiefe sehr gut wiedergegeben werden kann. Die Korrelationen haben dabei die Tendenz, den tatsächlichen Wert zu überschätzen. In den vorliegenden Fällen haben sich Überschätzungen zwischen 20 % und 50 % ergeben. Mit zunehmendem Feinkornanteil werden die Unsicherheiten aus den Korrelationen jedoch größer. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Dynamische Bodensteifigkeit PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 347 EP - 359 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54762 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick T1 - Enhancing structural models with material tests and static response data - a case study considering a steel beam with asphalt layer subject to temperature variations N2 - Gradual or sudden changes in the state of structural systems caused, for example, by deterioration or accidental load events can influence their load-bearing capacity. Structural changes can be inferred from static and/or dynamic response data measured by structural health monitoring systems. However, they may be masked by variations in the structural response due to varying environmental conditions. Particularly, the interaction of nominally load-bearing components with nominally non-load bearing components exhibiting characteristics that vary as a function of the environmental conditions can significantly affect the monitored structural response. Ignoring these effects may hamper an inference of structural changes from the monitoring data. To address this issue, we adopt a probabilistic model-based framework as a basis for developing digital twins of structural systems that enable a prediction of the structural behavior under varying ambient condition. Within this framework, different types of data obtained from real the structural system can be applied to update the digital twin of the structural system using Bayesian methods and thus enhance predictions of the structural behavior. In this contribution, we implement the framework to develop a digital twin of a simply supported steel beam with an asphalt layer. It is formulated such that it can predict the static response of the beam in function of its temperature. In a climate chamber, the beam was subject to varying temperatures and its static response wass monitored. In addition, tests are performed to determine the temperature-dependent properties of the asphalt material. Bayesian system identification is applied to enhance the predictive capabilities of the digital twin based on the observed data. T2 - International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure (SHMII-10) CY - Online meeting DA - 30.06.2021 KW - Digital twin KW - Structural health monitoring KW - Material tests KW - Bayesian updating PY - 2021 AN - OPUS4-54130 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick A1 - Schneider, Ronald A1 - Baeßler, Matthias A1 - Recknagel, Christoph ED - Cunha, Á. ED - Caetano, E. T1 - Enhancing structural models with material tests and static response data - a case study considering a steel beam with asphalt layer subject to temperature variations N2 - Gradual or sudden changes in the state of structural systems caused, for example, by deterioration or accidental load events can influence their load-bearing capacity. Structural changes can be inferred from static and/or dynamic response data measured by structural health monitoring systems. However, they may be masked by variations in the structural response due to varying environmental conditions. Particularly, the interaction of nominally load-bearing components with nominally non-load bearing components exhibiting characteristics that vary as a function of the environmental conditions can significantly affect the monitored structural response. Ignoring these effects may hamper an inference of structural changes from the monitoring data. To address this issue, we adopt a probabilistic model-based framework as a basis for developing digital twins of structural systems that enable a prediction of the structural behavior under varying ambient condition. Within this framework, different types of data obtained from real the structural system can be applied to update the digital twin of the structural system using Bayesian methods and thus enhance predictions of the structural behavior. In this contribution, we implement the framework to develop a digital twin of a simply supported steel beam with an asphalt layer. It is formulated such that it can predict the static response of the beam in function of its temperature. In a climate chamber, the beam was subject to varying temperatures and its static response wass monitored. In addition, tests are performed to determine the temperature-dependent properties of the asphalt material. Bayesian system identification is applied to enhance the predictive capabilities of the digital twin based on the observed data. T2 - International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure (SHMII-10) CY - Online meeting DA - 30.06.2021 KW - Digital twin KW - Structural health monitoring KW - Material tests KW - Bayesian updating PY - 2021 SN - 2564-3738 SP - 1537 EP - 1544 AN - OPUS4-54126 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Elastische Elemente in der Emission, Transmission und Immission von Bahnerschütterungen N2 - Dieser Vortrag präsentiert einige Prinzipien und einige Beispiele zur Minderung von Eisenbahnerschütterungen. Die Prinzipien unterscheiden sich für die Minderungsmaßnahmen im Gleis, im Boden und bei Gebäuden. Kraftübertragungsfunktionen isolierter und nicht isolierter Gleissysteme, reflektierte und durchgelassene Wellenamplituden bei gefüllten Bodenschlitzen und die Übertragung der Freifeldschwingungen ins Gebäude werden analysiert. Bei den einfachen Gleismodellen muss der richtige Anteil der unabgefederte Fahrzeugmasse zum eindimensionalen Gleismodell hinzugefügt werden. Der Minderungseffekt eines gefüllten Bodenschlitzes ist von der Steifigkeit und nicht von der Impedanz des Schichtmaterials bestimmt. Bei einer elastischen Gebäudelagerung muss die Minderungswirkung mit der richtigen Boden- (Fundament-) Steifigkeit berechnet werden, und das abgeminderte Gebäudeverhalten hängt wesentlich von der effektiven Gebäudemasse ab, die mit zunehmender Frequenz deutlich kleiner als die starre Gebäudemasse ist. T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Bludenz, Austria DA - 17.5.2022 KW - Erschütterungsminderung KW - Bahngleis KW - Bodenschlitz KW - Gebäudelagerung KW - Elastische Elemente PY - 2022 AN - OPUS4-54916 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Wiehle, Philipp T1 - Einfluss der Feuchtigkeit auf das Tragverhalten von Lehmmauerwerk N2 - Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht der Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Eigenschaften von Lehmmauerwerk. Der Wissensstand zum feuchteabhängigen Tragverhalten von Lehm(mauerwerk) ist bisher lückenhaft, sodass keine explizite Berücksichtigung der Bauteilfeuchte bei der Bemessung tragender Konstruktionen erfolgt. Aktuelle und verlässliche Daten zum Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Kenngrößen moderner Lehmbaustoffe fehlen bisher ebenso wie Messwerte in Bezug auf die Bauteilfeuchte unter natürlichen Klimabedingungen. Deswegen wurden im Rahmen dieser Arbeit umfangreiche Untersuchungen zum mechanischen und hygrothermischen Verhalten von Lehmmauerwerk durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen bestehen im Wesentlichen aus Druckversuchen an Lehmsteinen, -mörteln, kleinformatigen Lehmmauerwerksprobekörpern und geschosshohen Lehmmauerwerkswänden. Um das Feuchteverhalten beschreiben zu können, fanden außerdem erstmalig magnetresonanzspektroskopische Messungen an Lehmsteinen statt und es wurden die tatsächlich auftretenden Feuchtegehalte an einer Lehmmauerwerkswand unter natürlichen Klimabedingungen in Form von Langezeitmessungen ermittelt. Es konnte festgestellt werden, dass ein linearer Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit und relativer Luftfeuchte besteht, wobei sich die Druckfestigkeit umgekehrt proportional zur relativen Luftfeuchte verhält. Je Prozent Steigerung der relativen Luftfeuchte kommt es zur Abnahme von einem Prozent der Druckfestigkeit. Gleiches gilt für das Elastizitätsmodul. Weiterhin konnte auf Basis der feuchtetechnischen Untersuchungen ein numerisches Modell zur Berechnung des instationären hygrothermischen Verhaltens für Lehmbaustoffe kalibriert werden. Anhand dieses Modells gelang es die bemessungsrelevanten Feuchtegehalte unter Berücksichtigung des instationären hygrothermischen Verhaltens realitätsnah zu berechnen. Die maximalen Feuchtegehalte im Lehmmauerwerk konnten somit in Form einer Parameterstudie in Abhängigkeit des Anwendungsfalls ermittelt werden, wodurch eine explizite Berücksichtigung des Feuchtegehaltes bei der Bemessung ermöglicht wurde. Die Verknüpfung der Erkenntnisse aus den mechanischen und hygrothermischen Untersuchungen dieser Arbeit bildet die Grundlage für das Bemessungskonzept der im Juni 2023 veröffentlichten DIN 18940: Tagendes Lehmsteinmauerwerk. KW - NMR KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Druckfestigkeit KW - Feuchtigkeit PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-637794 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-20800 SP - 1 EP - 114 CY - Berlin AN - OPUS4-63779 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit A1 - Hering, Marcus T1 - Eine Machbarkeitsstudie zur Skalierung von Sprengversuchen an Stahlbetonbauteilen N2 - Sprengversuche sind erforderlich, um Explosionsereignisse auf Grund von Unfällen oder Anschlägen zu untersuchen und um das Schutzniveau für Menschen und Anlagen in kritischen Infrastrukturen zu bewerten. Die Durchführung von Feldversuchen in großem Maßstab für komplexe Szenarien ist sehr ressourcenintensiv. Verlässliche Experimente im kleinen Maßstab sind eine vielversprechende Alternative. Die Skalierungsgesetze für die Bemessung von Stahlbetonkonstruktionen unter Explosionsbelastung sind jedoch nicht hinreichend etabliert. Die Forschungsarbeit fokussiert sich auf Stahlbetonstrukturen, die für die Standardisierung von skalierten Sprengversuchen in Frage kommen. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurden auf dem TTS-Gelände Sprengversuche an Probekörpern unterschiedlicher Größe durchgeführt. Dabei wurden verschiedene horizontal gelagerte Stahlbetonplatten getestet und unterschiedlichen Explosionsbelastungen ausgesetzt. Die Sprengversuche umfassten verschiedene Messtechniken zur Quantifizierung der Explosionslast sowie des Verhaltens der Stahlbetonplatten. Die Explosionslast wurde mit bündig eingebauten piezoelektrischen Druckmessern gemessen, während Beschleunigungssensoren und flächig applizierte verteilte faseroptische Sensorik verwendet wurden, um das dynamische Verhalten der Platte unter Explosionsbelastung zu charakterisieren. Darüber hinaus wurden Schädigungsmerkmale ebenfalls mit verteilter faseroptischer Sensorik ermittelt. Die Anwendung solcher Messtechniken sowie die Nutzung verschiedener numerischer Softwaretools bieten die Möglichkeit die Skalierungsgesetze zu verifizieren bzw. anzupassen. T2 - BBK - Fachkongress Forschung für den Bevölkerungsschutz 2025 CY - Bonn, Germany DA - 05.02.2025 KW - Sprengversuch KW - Skalierung KW - Faseroptik PY - 2025 AN - OPUS4-62509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kemmler, Samuel A1 - Rettinger, Christoph A1 - Rüde, Ulrich A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Köstler, Harald T1 - Efficiency and scalability of fully-resolved fluid-particle simulations on heterogeneous CPU-GPU architectures N2 - Current supercomputers often have a heterogeneous architecture using both conventional Central Processing Units (CPUs) and Graphics Processing Units (GPUs). At the same time, numerical simulation tasks frequently involve multiphysics scenarios whose components run on different hardware due to multiple reasons, e.g., architectural requirements, pragmatism, etc. This leads naturally to a software design where different simulation modules are mapped to different subsystems of the heterogeneous architecture. We present a detailed performance analysis for such a hybrid four-way coupled simulation of a fully resolved particle-laden flow. The Eulerian representation of the flow utilizes GPUs, while the Lagrangian model for the particles runs on conventional CPUs. Two characteristic model situations involving dense and dilute particle systems are used as benchmark scenarios. First, a roofline model is employed to predict the node level performance and to show that the lattice-Boltzmann-based Eulerian fluid simulation reaches very good performance on a single GPU. Furthermore, the GPU-GPU communication for a large-scale Eulerian flow simulation results in only moderate slowdowns. This is due to the efficiency of the CUDA-aware MPI communication, combined with the use of communication hiding techniques. On 1024 A100 GPUs, an overall parallel efficiency of up to 71% is achieved. While the flow simulation has good performance characteristics, the integration of the stiff Lagrangian particle system requires frequent CPU-CPU communications that can become a bottleneck, especially when simulating the dense particle system. Additionally, special attention is paid to the CPU-GPU communication overhead since this is essential for coupling the particles to the flow simulation. However, thanks to our problem-aware co-partitioning, the CPU-GPU communication overhead is found to be negligible. As a lesson learned from this development, four criteria are postulated that a hybrid implementation must meet for the efficient use of heterogeneous supercomputers. KW - Discrete element method KW - Hybrid implementation KW - High-performance computing KW - Particulate flow KW - Lattice Boltzmann method PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-623958 DO - https://doi.org/10.1177/10943420241313385 SN - 1741-2846 SP - 1 EP - 19 PB - SAGE Publications AN - OPUS4-62395 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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. The dynamic axle loads are generated by the varying wheel displacements under the static axle load by the acceleration of the unsprung mass of the rail vehicle. 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 - Railways 2022 CY - Montpellier, France DA - 22.08.2022 KW - Ground vibration KW - Railways KW - Varying track stiffness KW - Varying soil stiffness PY - 2022 AN - OPUS4-56036 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - Baeßler, Matthias 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 AN - OPUS4-55470 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir T1 - Dynamic track-soil interaction – calculations and measurements about slab and ballast tracks N2 - The dynamic behaviour of slab and ballast tracks has been investigated by measurements and calculations. Hammer impacts and train passages have been analysed. Measurements have been performed by geophones (velocity transducers) which have been time-integrated to displacements. The calculations are done in frequency-wavenumber domain for multi-beam-on-continuous soil models. The characteristics of the different tracks and track elements have been established in theory and experiment. The frequency-dependent compliances (displacement transfer functions) show clear rail-on-rail-pad resonances or highly damped track-soil resonances. Compared to the rail and sleeper, the track plate has much lower amplitudes. The slab track has usually the highest rail amplitudes due to soft rail pads. The train passage yields track displacements which are a superposition of the axle loads from the two neighbouring axles of a bogie and from the two bogies of two neighbouring carriages. This global behaviour is characteristic for the track plate of the slab track whereas the rails of the slab and the ballast track behave more local with only one bogie of influence. The measurements agree very well with the theory of the continuous soil in case of the six measured slab tracks and acceptably well for the six measured ballast tracks. The measurements allow to find appropriate model parameters and to check the models, for example the Winkler model of the soil has been found less appropriate as it reacts more locally. KW - Slab track KW - Ballast track KW - Train passage KW - Hammer impact KW - Track-soil interaction PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1631/jzus.A1900651 SN - 1673-565X VL - 22 IS - 1 SP - 21 EP - 36 PB - Zhejiang University Press CY - Hangzhou AN - OPUS4-52107 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit A1 - Costard, René T1 - Dynamic response of reinforced concrete (RC) components in scaled-down blast tests N2 - Current capabilities for full-scale field testing are highly resource intensive. Reliable small-scale experiments are an effective alternative. Characterization of the dynamic response and damage of RC elements to scaled blast loads was investigated in scaled-down field experiments. Spatially resolved information on the dynamic structural response using distributed fiber optic acoustic sensing (DAS) and acceleration as well as blast loading by piezoelectric pressure sensors. T2 - 45. Informationstagung Sprengtechnik CY - Siegen, Germany DA - 05.04.2024 KW - Blast tests KW - Reinforced concrete KW - Acceleration sensors PY - 2024 AN - OPUS4-59808 LA - eng 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 - Auersch, Lutz 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 AN - OPUS4-53256 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Auersch, Lutz A1 - Song, Jiaojiao T1 - Dynamic damage detection of slab tracks – finite element models on Winkler soil and finite-element boundary-element models on continuous soil N2 - The train passages over intact or damaged slab tracks on different soils have been calculated by two methods. The finite element method (FEM) uses a Winkler soil under the track model by adding a thin “soil layer”. The combined finite element boundary element method has a continuous soil model which is included by the boundary element method. The basic results are the distributions of the track (rail, track plate, and base layer) displacements along the track for a single axle laod. These solutions are superposed to a complete train load and transformed to time histories. The influence of track and soil parameters has been analysed. The main interest is the influence of the track damage. A gap between track plate and base layer of different lengths has been studied for changes in amplitudes and widths of deflection. A best fit to measured track displacements has been found so that the track damage can be identified and quantified. The FEM model with Winkler soil cannot be fitted to the amplitude and width with the same soil parameters. Therefore, the FEBEM model is preferable for these railway track problems. KW - Track damage quantification KW - Finite element method KW - Combined finite-element boundary-element method PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-562207 DO - https://doi.org/10.3390/civileng3040055 SN - 2673-4109 VL - 3 IS - 4 SP - 979 EP - 997 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-56220 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baier, Johanna T1 - Down to Earth - Stampflehm N2 - Der Vortrag „Stampflehm“ gibt einen kurzen Überblick zur stofflichen Zusammensetzung von Stampflehm sowie zu verschiedenen Fertigungstechniken im Stampflehmbau. Es werden wichtige konstruktive Details erläutert und Hinweise bezüglich der Ausführung von Stampflehmwänden gegeben. Darüber hinaus wird das aktuell gültige Bemessungskonzept vorgestellt und dessen Schwachstellen aufgezeigt. Im Anschluss erfolgt eine Gegenüberstellung von Stampflehm mit verschiedenen Massivbauweisen hinsichtlich Tragfähigkeit, Schall- und Brandschutz sowie der Ökobilanz. Abschließend wird von aktuell laufenden Forschungsvorhaben im Bereich des Stampflehmbaus berichtet. T2 - Down to Earth - digitale Ringvorlesung CY - Online meeting DA - 10.12.2025 KW - Stampflehm PY - 2025 AN - OPUS4-65093 LA - deu 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 - Hille, Falk 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 of reinforced concrete KW - Tomographic damage evaluation KW - Numerical simulation of impact damage PY - 2022 AN - OPUS4-55476 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Faghih-Naini, Sara A1 - Kuckuk, Sebastian A1 - Zint, Daniel A1 - Kemmler, Samuel A1 - Köstler, Harald A1 - Aizinger, Vadym T1 - Discontinuous Galerkin method for the shallow water equations on complex domains using masked block-structured grids N2 - We evaluate masked block-structured grids for ocean domains which allow to represent small-scale geometric features without resorting to very small blocks or excessive mesh resolution. The considered approach aims to combine the geometric flexibility of unstructured meshes with the computational efficiency of stencil-based discretizations and is implemented and tested in a quadrature-free discontinuous Galerkin shallow water solver. We investigate the accuracy and the computational performance of the scheme on a range of realistic ocean domains meshed with blocks of different size and provide some comparisons to results obtained on unmasked block-structured grids and unstructured meshes. KW - Water Science and Technology PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2023.104584 VL - 182 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier AN - OPUS4-58884 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 - 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 AN - OPUS4-62034 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Weise, Sigurd T1 - Digitalization of Maintenance Processes N2 - Main aspects of Digitalization of Maintenance Processes are summarized and discussed. Introduction to the Windforce2024 session organised by BAM. T2 - Windforce 2024 CY - Bremerhaven, Germany DA - 11.06.2024 KW - Maintenance Digital Twin Offshore Wind Energy PY - 2024 AN - OPUS4-60350 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Herrmann, Ralf T1 - Digitalisierung sichert die Bauwerke von gestern und das Wissen von morgen N2 - Die moderne Gesellschaft in Deutschland und Europa profitiert von der hervorragenden baulichen Infrastruktur, die für uns viele Aspekte aus den Bereichen Mobilität, Energieversorgung, Transport, Umweltschutz, (Nah-)Erholung und Gefahrenabwehr zur Alltäglichkeit werden lassen und uns ein hohes Gefühl der technischen Sicherheit vermitteln. Viele der Annehmlichkeiten, wie beispielweise ein Hochgeschwindigkeitseisenbahnverkehrsnetz, zuverlässige Stromversorgung im europäischen Verbundsystem und ein immenser Personen-, Güter- und Warenverkehr auf der Straße, zu Wasser und in der Luft ist ohne eine leistungsfähige, resiliente und zuverlässige bauliche Infrastruktur undenkbar. KW - Bauwerksmonitoring KW - Bauwerksdiagnostik KW - Digitalisierung PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202270303 SN - 1437-0999 SN - 0932-8351 VL - 99 IS - 3 SP - 161 EP - 162 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin AN - OPUS4-54557 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eichner, Lukas A1 - Gerards-Wünsche, Paul A1 - Happel, Karina A1 - Weise, Sigurd A1 - Haake, Gerrit A1 - Sieber, Lars A1 - Flederer, Holger A1 - Schneider, Ronald A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias A1 - Huhn, Holger A1 - Küchler, Andreas T1 - Digitales Datenmanagement für die Instandhaltung von Offshore-Windparks T1 - Digital data management for maintenance in offshore wind farms N2 - Im Forschungsprojekt DiMoWind-Inspect wurde untersucht, welche Grundvoraussetzungen geschaffen werden müssen, um digitale Methoden für die Instandhaltung von Offshore-Windenergieanlagen einsetzen zu können. Daten aus allen Lebensphasen der Anlagen werden derzeit nur selten effizient dafür genutzt, um die sinnvollsten Instandhaltungsmaßnahmen am richtigen Ort, zum richtigen Zeitpunkt und mit den geringsten Kosten durchzuführen. Eine im Vorhaben entwickelte einheitliche Strukturierung der bisher häufig unstrukturierten Bau- und Instandhaltungsdaten ermöglicht ihre übergreifende, anwenderspezifische Verfügbarkeit. Hierfür werden Prinzipien des Referenzkennzeichnungssystems RDS-PP adaptiert. Es wird aufgezeigt, wie neben Bauteilen auch zusätzliche Informationen wie Instandhaltungsmaßnahmen oder Mängel strukturiert werden können. Dem Ansatz des Building Information Modeling folgend werden die Bauwerkskomponenten direkt mit den Informationen aus Inspektionen und weiteren Instandhaltungsmaßnahmen verknüpft. So können Informationen aus dem Betrieb über den Zustand der Struktur verarbeitet und für die maßgebenden Berechnungen und Nachweise zur Verfügung gestellt werden. Als Anwendungsfall wird ein zweistufiges Konzept vorgestellt, das zur Bewertung der Ermüdungslebensdauer eines korrosionsgeschädigten Konstruktionsdetails der Gründungsstruktur einer Offshore-Windenergieanlage mit Informationen aus der Instandhaltung eingesetzt wird. N2 - The DiMoWind-Inspect research project explored the essential requirements for implementing digital methods in the maintenance of offshore wind turbines. Currently, data from all stages of the turbines' lifecycles are underutilized, leading to suboptimal maintenance actions being taken in terms of location, timing, and cost. A consistent structuring of previously often unstructured construction and maintenance data developed in the project enables their cross-disciplinary, user-specific availability. To accomplish this, the principles of the Reference Designation System for Power Plants RDS-PP are applied. In this way, additional information, such as maintenance measures or defects, can be structured alongside components. The components of the structures are directly linked with information from inspections and other maintenance activities, following the Building Information Modeling approach. This allows for processing operational information about the condition of the structure and providing it for relevant calculations and assessments. As a use case, a two-stage concept is presented, utilizing maintenance information to assess the fatigue life of a corrosion-damaged structural detail in the support structure of an offshore wind turbine. KW - Building Information Modeling KW - Datenmanagement KW - Instandhaltung KW - Offshore-Windenergie KW - Referenzkennzeichnungssystem PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202400026 VL - 101 IS - 10 SP - 558 EP - 567 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-60765 LA - deu 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 - Eichner, Lukas A1 - Thiele, Marc A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias T1 - Digitale Modellierungsprozesse in der wiederkehrenden Prüfung von Windenergieanlagen - DiMoWind-Inspect - Abschlusstreffen N2 - Dieses Dokument enthält die Präsentationsfolien des BAM-Teams beim Abschlusstreffen des Forschungsprojekts DiMoWind-Inspect. Es wurden die Arbeitspakete Datenmanagement, Referenzkennzeichnungssystem, Grundlagen der Schadensbewertung, Risikobasierte Inspektions- und Instandhaltungsplanung und Schadensdetektion mittels Risslumineszenz sowie eine abschließende Bewertung des Projekts vorgestellt. T2 - DiMoWind-Inspect - Abschlusstreffen CY - Berlin, Germany DA - 12.09.2024 KW - Building Information Modeling (BIM) KW - Referenzkennzeichnungssystem KW - Risslumineszenz (Riluminati) KW - Risikobasierte Inspektionsplanung (RBI) PY - 2024 AN - OPUS4-61054 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Eichner, Lukas A1 - Weise, Sigurd T1 - Digital building management for OWEC-structures N2 - The presentation summarizes the data management and Digital modeling processes in the recurring inspection of wind turbines as developed in DiMoWind-Inspect. T2 - Windforce 2024 CY - Bremerhaven, Germany DA - 10.06.2024 KW - DiMoWind RDS-PP Maintenance Digital Twin Offshore Wind Energy PY - 2024 AN - OPUS4-60351 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Auersch, Lutz T1 - Different types of continuous track irregularities as sources of train-induced ground vibration and the importance of the random variation of the track support N2 - Irregularities of the track are a main cause of train-induced ground vibration, and track maintenance is of great importance. Although geometric irregularities at the wheel-rail contact are widely used, other types of irregularities, such as stiffness irregularities, irregularities from different track positions and irregularities in the wave propagation, were analysed in the present study. The track behaviour was investigated by a multi-beam-on-soil model. This track model is coupled with a vehicle model to calculate the vehicle–track interaction. The track model was also used for the track filtering, which transfers a track support error to the equivalent rail irregularity or, conversely, the sharp axle pulse on the rail to a smoother pulse on the soil. In the case in which this filtering varies randomly along the track, the pulses of the moving static load induce a certain ground Vibration component (“the scatter of axle pulses”). This effect was calculated by the superposition of axle pulses in the frequency domain and by a stochastic simulation. Simultaneous vehicle, track and soil measurements at a certain site were used to evaluate the different excitation and ground Vibration components. The agreement between calculations and axle-box and soil measurements is good. The ground vibrations calculated from rail irregularities and corresponding dynamic loads, however, clearly underestimate the measured ground vibration amplitudes. Only the static load that is moving over a varying track support stiffness can produce the important mid-frequency ground Vibration component by the scatter of axle pulses. KW - Train-induced ground vibration KW - Geometric vehicle and track irregularities KW - Stiffness variation KW - Multi-beam track model KW - Track filtering KW - Dynamic axle loads KW - Static axle loads KW - layered soil PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-543846 DO - https://doi.org/10.3390/app12031463 SN - 2076-3417 VL - 12 IS - 3 SP - 1 EP - 22 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-54384 LA - eng 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 - Wiener Dynamik Tage CY - Vienna, Austria DA - 25.07.2027 KW - Bahnerschütterungen KW - Minderung KW - Messungen KW - Schwellensohlen KW - Unterschottermatte KW - Gleistrog PY - 2024 AN - OPUS4-61228 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 - Auersch, Lutz T1 - Die Einfügedämmung bei Schienenfahrwegen Definition, Messung und Berechnung N2 - Die Definition und Beschreibung der Einfügedämmung im Normentwurf DIN 45673-4 ist noch nicht richtig. Es wird die Beschreibung aus DIN 45673-3 herangezogen, die für Messungen gilt. Für die drei Rechenverfahren gibt es jeweils eine passende Beschreibung. Mit diesen Vorlagen ist eine vernünftige Definition der Einfügungsdämmung zu finden. Es bedarf einer Abgrenzung gegenüber anderen (falschen) Möglichkeiten. Des Weiteren ist der Anhang 2 erweitert und der Parametersatz im Anhang 1 auf das Wesentliche reduziert worden. T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Online meeting DA - 14.12.2022 KW - Einfügungsdämmung KW - Schienenfahrwege KW - Kraft auf den Boden KW - Erschütterungen im Fernfeld PY - 2022 AN - OPUS4-56601 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 - Auersch, Lutz T1 - Die Berechnung der Einfügedämmung bei Schienenfahrwegen – die Impedanzmethode mit einem Freiheitsgrad N2 - Mit dieser Methode kann man die Einfügedämmung eines Schienenstützpunkts/einer Schwelle korrekt berechnen. Sie gilt in ihrer ursprünglichen Form für eine Unterschottermatte in einem Tunnel T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Online meeting DA - 20.1.2022 KW - Impedanzmethode KW - Elastische Elemente KW - Schienenfahrweg PY - 2022 AN - OPUS4-54243 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Die Amplitudenabnahme im Boden bei Punkt- und Zuglast N2 - Die Linienlastgesetzmäßigkeit gilt nicht für Zuganregung. Die Punktlastgesetzmäßigkeit wird bei kurzen Zügen in größeren Entfernungen erreicht. Bei langen Zügen reduziert sich die Abnahme um r-0,3 für die theoretische exponentielle Dämpfungsabnahme, um r-0,5 für die vereinfachte potentielle Dämpfungsabnahme. Die gemessenen Abnahmereduktionen liegen in diesem Bereich. T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Cologne/Germany und Online meeting DA - 28.10.2021 KW - Amplituden-Abstands-Gesetze KW - Geometrie KW - Dämpfung PY - 2021 AN - OPUS4-53704 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ramasetti, Eshwar Kumar A1 - Herrmann, Ralf A1 - Degener, Sebastian A1 - Baeßler, Matthias T1 - Development of generic AI models to predict the movement of vehicles on bridges N2 - For civil, mechanical, and aerospace structures to extend operation times and to remain in service, structural health monitoring (SHM) is vital. SHM is a method to examining and monitoring the dynamic behavior of essential constructions. Because of its versatility in detecting unfavorable structural changes and enhancing structural dependability and life cycle management, it has been extensively used in many engineering domains, especially in civil bridges. Due to the recent technical developments in sensors, high-speed internet, and cloud computing, data-driven approaches to structural health monitoring are gaining appeal. Since artificial intelligence (AI), especially in SHM, was introduced into civil engineering, these modern and promising methods have attracted significant research attention. In this work, a large dataset of acceleration time series using digital sensors was collected by installing a structural health monitoring (SHM) system on Nibelungen Bridge located in Worms, Germany. In this paper, a deep learning model is developed for accurate classification of different types of vehicle movement on the bridge from the data obtained from accelerometers. The neural network is trained with key features extracted from the acceleration dataset and classification accuracy of 98 % was achieved. KW - Structural Health Monitoring KW - Artifical Intelligence KW - Machine Learning KW - Nibelungen Bridge PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-620289 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.09.307 VL - 64 SP - 557 EP - 564 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-62028 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ramasetti, Eshwar Kumar A1 - Herrmann, Ralf A1 - Degener, Sebastian A1 - Baeßler, Matthias T1 - Development of generic AI models to predict the movement of vehicles on bridges N2 - For civil, mechanical, and aerospace structures to extend operation times and to remain in service, structural health monitoring (SHM) is vital. SHM is a method to examining and monitoring the dynamic behavior of essential constructions. Because of its versatility in detecting unfavorable structural changes and enhancing structural dependability and life cycle management, it has been extensively used in many engineering domains, especially in civil bridges. Due to the recent technical developments in sensors, high-speed internet, and cloud computing, data-driven approaches to structural health monitoring are gaining appeal. Since artificial intelligence (AI), especially in SHM, was introduced into civil engineering, these modern and promising methods have attracted significant research attention. In this work, a large dataset of acceleration time series using digital sensors was collected by installing a structural health monitoring (SHM) system on Nibelungen Bridge located in Worms, Germany. In this paper, a deep learning model is developed for accurate classification of different types of vehicle movement on the bridge from the data obtained from accelerometers. The neural network is trained with key features extracted from the acceleration dataset and classification accuracy of 98 % was achieved. T2 - SMAR 2024 - 7th International Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures CY - Salerno, Italy DA - 04.09.2024 KW - Machine learning KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2024 AN - OPUS4-61375 LA - eng 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 - Hille, Falk T1 - Developing a guideline for SHM 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 - Infrastructure KW - Structural health monitoring KW - Road bridges PY - 2024 AN - OPUS4-61395 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Bösche, Thomas A1 - Carstens, Ole A1 - Hille, Falk A1 - Holst, Ralph A1 - Käding, Max A1 - Kaplan, Felix A1 - Löhr, Manuel A1 - Richter, Walter A1 - Saloga, Katrin A1 - Schmidt, Sebastian A1 - Sodeikat, Christian A1 - Thenikl, Thomas T1 - Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemissionsanalyse N2 - Dieses Dokument beschreibt das Verfahren Schallemissionsanalyse zur Detektion von Spanndrahtbrüchen in Spannbetonbrücken im Rahmen einer kontinuierlichen Überwachung. Die Überwachung mit Schallemission liefert eine Aussage über die Anzahl von Spanndrahtbrüchen innerhalb des Überwachungszeitraumes und innerhalb der Reichweite der installierten Sensoren. Mit dem Verfahren können die Spanndrahtbrüche lokalisiert werden. Auf Basis einer weitgehend automatisierten Datenanalyse stehen Informationen über Drahtbrüche kurzfristig nach dem Ereignis zur Verfügung. Der Anwendungsbereich des Dokuments umfasst Brücken- und Ingenieurbauwerke mit Spanndrähten mit sofortigem oder nachträglichem Verbund. Spannsysteme ohne Verbund fallen nicht in den Anwendungsbereich. Die beschriebenen Verfahren können auf Spannsysteme ohne Verbund übertragen werden. Mit dem Verfahren Schallemissionsanalyse ist es nicht möglich, Spanndrahtbrüche zu finden, die vor dem Beginn der Überwachung entstanden sind. Das Dokument richtet sich an Baulastträger, Anbieter und Betreiber von Monitoringsystemen auf Basis der Schallemissionsanalyse sowie Ingenieurbüros, welche die Ergebnisse der Überwachung bewerten und Maßnahmen daraus ableiten. Es gibt Hinweise zur Planung, Ausschreibung, Installation und zum Betrieb von Monitoringsystemen zur Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemission sowie zur Überprüfung der Funktion installierter Systeme. Zur Funktionskontrolle werden Signale mit der Referenzquelle am Bauwerk ausgelöst. Diese Signale sind zu detektieren, innerhalb der vorgegebenen Genauigkeit zu lokalisieren und die vorgegebene Alarmkette muss angestoßen werden. KW - Schallemission KW - Brücke KW - Spannbeton KW - Spannstahlbruch PY - 2024 SN - 978-3-947971-34-3 VL - Richtlinie SE 05 SP - 1 EP - 33 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin ET - Ausgabe Mai 2024 AN - OPUS4-60679 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -