TY - JOUR A1 - Savidis, S. A1 - Bergmann, M. A1 - Schepers, Winfried A1 - Fontara, I.-K. T1 - Wave propagation in inhomogeneous media via FE/PML method JF - Geotechnik N2 - The Perfectly Matched Layer (PML) method is an efficient approach to imposing radiation conditions at the bounded region of interest in case of wave propagation in unbounded domains. This paper presents and validates 3D FE/PML numerical schemes based on two different PML formulations for homogeneous and inhomogeneous geological media exhibiting discrete or continuous inhomogeneity. In the equation of motion for the PML domain the applied stretching behavior is expressed either as complex material properties or as complex coordinates. Both PML formulations are implemented in the FEM and verified against analytical solutions. Three different types of material inhomogeneity are considered: layered half-space, continuously inhomogeneous half-space with linear velocity profile and continuously inhomogeneous half-space with nonlinear velocity profile. Sensitivity analyses are conducted, and the performance of the developed numerical schemes is investigated taking into account a broad variation of the PML parameters. Recommendations are given for the optimal values of the PML parameters for the case of homogeneous and inhomogeneous geological media. KW - Perfectly Matched Layer (PML) KW - Unbounded domain KW - Finite elements KW - Continuously inhomogeneous geological media PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202100028 VL - 45 IS - 2 SP - 98 EP - 107 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-54969 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Wave propagation from hammer, vibrator and railway excitation – theoretical and measured attenuation in space and frequency domain N2 - The attenuation of wave amplitudes is ruled by the planar, cylindrical or spher-ical geometry of the wave front (the geometric or power-law attenuation) but also by the damping of the soil (an exponential attenuation). Several low- and high-frequency filter effects are derived for the layering and the damping of the soil, for the moving static and the distributed train loads and for a homoge-neous or randomly heterogeneous soil. Measurements of hammer- and train-induced vibrations at five sites have been analysed for these attenuation and filter effects. The measured attenuation with distance can be discribed by gen-eralised power laws and some reasons will be discussed. The theoretical filter effects can well be found in the measurements. T2 - 10th Wave Mechanics and Vibration Conference (WMVC)nce CY - Lisbon, Potugal DA - 04.07.2022 KW - Hammer impact KW - Train passage KW - Layered soil KW - Attenuation KW - Filter effects KW - Randomly heterogeneous soil KW - Scattering PY - 2022 AN - OPUS4-55246 LA - eng 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 JF - Construction and Building Materials 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 - Auersch, Lutz T1 - The role of vehicle dynamics in train-induced ground vibrations and the detection of irregular axle-pulse responses due to a varying track support stiffness JF - Proc IMechE Part F: J Rail and Rapid Transit N2 - Train-induced ground vibrations are all generated by the vehicle, by static or dynamic vehicle loads. The most important and most accepted excitation are the dynamic wheel loads from the passage over track irregularities. Dynamic wheel loads will be compared from parallel axle-box and ground vibration measurements at more than seven sites. Some low-frequency excitation of ground vibrations, typically between 10 and 30 Hz, cannot be found in the axle-box measurements. Therefore, other vehicle modes, such as rigid bogie modes, flexible carriage modes, rigid and flexible wheelset modes, have been analysed for additional excitation forces. These vehicle dynamics analyses give an explanation for higher axle-box results at high frequencies, but not for the excitation of the higher low-frequency ground-vibration component. Finally, the effect of the moving static train loads will be analysed. For a regular track and soil, the moving static train loads yield the quasi-static response which exists only in the low-frequency nearfield of the track. If the support stiffness is randomly varying along the track, the pulses on the track generate an additional low-frequency component which is called the irregular pulse responses. This component will be demonstrated by numerical analysis where all axle pulses are superposed in frequency domain. KW - Wheelset KW - Vehicle-track interaction KW - Rail roughness KW - Random dynamics and vibrations KW - Modal analysis PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1177/09544097221086064 SN - 0954-4097 VL - 236 IS - 10 SP - 1218 EP - 1233 PB - Sage CY - London AN - OPUS4-55000 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 JF - CivilEng 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 - JOUR A1 - Wiehle, Philipp A1 - Brinkmann, M. T1 - Material behaviour of unstabilised earth block masonry and its components under compression at varying relative humidity JF - Case Studies in Construction Materials N2 - block and mortar types is analysed with particular regard to the influence of varying relative humidity. The uniaxial compressive strength and deformation characteristics of unstabilised earth blocks and mortars as well as of unstabilised earth block masonry are studied in detail and compared to conventional masonry to evaluate whether the structural design can be made accordingly. An increase of 30 % points in relative humidity leads to a reduction of the masonry´s compressive strength between 33 % and 35 % whereas the Young´s modulus is reduced by 24–29 %. However, the ratio between the Young´s modulus and the characteristic compressive strength of earth block masonry ranges between E33/fk = 283–583 but is largely independent of the relative humidity. The results show that the mechanical properties of the investigated unstabilised earth block masonry are sufficient for load-bearing structures, yielding a masonry compressive strength between 2.3 MPa and 3.7 MPa throughout the range of moisture contents investigated. In general, the design concept of conventional masonry can be adapted for unstabilised earth masonry provided that the rather low Young´s modulus as well as the moisture dependence of both, compressive strength and Young´s modulus, are sufficiently taken into account. KW - Compressive strength KW - Earth block masonry KW - Compression tests KW - Stress-strain relation KW - Relative humidity KW - Moisture content PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-562417 DO - https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01663 SN - 2214-5095 VL - 17 SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier B.V. CY - Netherlands AN - OPUS4-56241 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir A1 - Rohrmann, Rolf T1 - Measurement and evaluation tools for ground and building vibrations from industrial process-es, construction work, traffic and other sources N2 - Vibration measurements have many causes and many technical and natural sources. Problems can sometimes be solved by short-term measurements, but in many cases, a long-term measurement is necessary. In long-term measurements of days, weeks, months and even years, it is easy to collect a huge quantity of raw data, but at the end, the post-processing of these data can be exhausting (for example one-year vibration data of a wind energy tower). A software has been developed which con-sists of measuring and evaluation routines where the measuring routines can operate different meas-uring systems and different measuring cards. The main advantage of this software is the fact that the interesting evaluations can be integrated in the measuring process so that the characteristics of the vibration can be extracted without storing all the raw data. Only important time segments are stored, for example train passages. The overall concept of the software and the main evaluation routines will be described in some details. Examples of our measurement experience will illustrate the capabilities of the software. 1) Surveying construction work in nearby sensitive buildings (for example an old wind tunnel), including a stable alarm system and meaningful vibration limits. 2) Prediction of train-induced vibration for a planned building to prevent annoyance and to improve the building design. 3) Modal analysis and long term measurements of several single- or multi-span, concrete or steel bridges 4) Modal and wave analysis of coupled floors in a historical building (“Neues Palais” at Potsdam). 5) Soil properties of various measurement sites (different routines to evaluate the dispersion). Moreover, from many projects, amplitudes, frequencies, and attenuation laws have been collected and analysed for the different sources such as vibratory or impact pile driving and ground compaction, demolition work with different machines, blasting in quarries and in tunnel works, bomb and mine clearing. T2 - 28th International Congress on Sound and Vibration (ICSV28) CY - Online meeting DA - 25.07.2022 KW - Ground vibration KW - Building vibration KW - Measurement KW - Evaluation KW - Modes and waves PY - 2022 AN - OPUS4-56035 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 - Railway-induced ground and building vibrations – Analysis in frequency-wavenumber domain and fast prediction with approximate models N2 - A simple and fast prediction scheme is presented for train-induced ground and building vibrations. For the emission, finite-element boundary-element or multiple-beam-on-continuous-soil models of the track have been analysed and approximated by faster track-on-Winkler-soil models. The vehicle-track interaction due to irregularities yields the excitation forces. For the transmission of waves in the soil, the wavenumber integral of the compliance of layered soils has been evaluated. The calculation time is reduced for the prediction by using the solution of a homogeneous half-space with a frequency-dependent wave velocity (the dispersion) of the soil. For the immision, many 2 and 3-dimenisonal finite-element building models have been investigated, and a good approximation has been established by a 1-dimensional soil-wall-floor model. In addition, the axle sequence of the train, the quasi-static and the “scattered” response of the soil, and the wave propagation from a tunnel to a pile foundation of a building have been included. T2 - ISMA-Conference CY - Leuven, Belgium DA - 12.09.2022 KW - Ground vibration KW - Building vibration KW - Railways KW - Simple and fast prediction PY - 2022 AN - OPUS4-56038 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Geißler, Peter A1 - Baeßler, Matthias 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 - CONF A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. T1 - Ermittlung dynamischer Bodensteifigkeit aus konventionellen geotechnischen Berichten T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik 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 - Auersch, Lutz T1 - Wellenausbreitung und Pfähle im inhomogenen Boden – Gesetzmäßigkeiten für die Gründung von Windenergieanlagen und für die Prognose von Bahnerschütterungen aus Tunneln T2 - VDI Berichte N2 - Es wird eine gekoppelte Finite-Element-Randelementmethode zur Berechnung von Pfahlgrün-dungen in inhomogenen (geschichteten) Böden vorgestellt. Sie beruht auf den Greenschen Funktionen (Punktlastlösungen) für inhomogene Böden. Diese Lösungen können auch für die Wellenausbreitung in der Tiefe, zum Beispiel von einem Bahntunnel zu einem eingebetteten Gebäude, dem Kellergeschoss benutzt werden. Die Punktlastlösungen in der Tiefe werden mit der Halbraumlösung an der Bodenoberfläche und mit der Vollraumlösung verglichen und Gesetzmäßigkeiten für geschichtete Böden abgeleitet. Zu den Pfahlgründungen werden die Horizontalnachgiebigkeiten von Pfählen in geschichteten Böden dargestellt. Für den homogenen und den kontinuierlich steifer werdenden Boden werden Potenzgesetze für den Boden- und Pfahleinfluss aufgestellt. Der Vergleich mit dem Winkler-Modell der rein lokalen Bodenreaktion zeigt, dass die Winkler-Bettung in allen Fällen einen zu kleinen Bodeneinfluss ergibt. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Wellenausbreitung in der Tiefe KW - Nachgiebigkeiten KW - Windenergieanlagen PY - 2022 SN - 978-1-18-092379-6 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 697 EP - 706 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54768 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Wellenausbreitung und Pfähle im inhomogenen Boden – Gesetzmäßigkeiten für die Gründung von Windenergieanlagen und für die Prognose von Bahnerschütterungen aus Tunneln N2 - Es wird eine gekoppelte Finite-Element-Randelementmethode zur Berechnung von Pfahlgrün-dungen in inhomogenen (geschichteten) Böden vorgestellt. Sie beruht auf den Greenschen Funktionen (Punktlastlösungen) für inhomogene Böden. Diese Lösungen können auch für die Wellenausbreitung in der Tiefe, zum Beispiel von einem Bahntunnel zu einem eingebetteten Gebäude, dem Kellergeschoss benutzt werden. Die Punktlastlösungen in der Tiefe werden mit der Halbraumlösung an der Bodenoberfläche und mit der Vollraumlösung verglichen und Gesetzmäßigkeiten für geschichtete Böden abgeleitet. Zu den Pfahlgründungen werden die Horizontalnachgiebigkeiten von Pfählen in geschichteten Böden dargestellt. Für den homoge-nen und den kontinuierlich steifer werdenden Boden werden Potenzgesetze für den Boden- und Pfahleinfluss aufgestellt. Der Vergleich mit dem Winkler-Modell der rein lokalen Boden-reaktion zeigt, dass die Winkler-Bettung in allen Fällen einen zu kleinen Bodeneinfluss ergibt. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.4.2022 KW - Wellenausbreitung in der Tiefe KW - Pfahlnachgiebigkeiten KW - Erschütterungen KW - Tunnel PY - 2022 AN - OPUS4-54769 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 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir A1 - Rohrmann, R. T1 - Measurement and evaluation tools for ground and building vibrations from industrial pro-cesses, construction work, traffic and other sources T2 - Proceedings of the 28th International Congress on Sound and Vibration N2 - Vibration measurements have many causes and many technical and natural sources. Problems can sometimes be solved by short-term measurements, but in many cases, a long-term measurement is necessary. In long-term measurements of days, weeks, months and even years, it is easy to collect a huge quantity of raw data, but at the end, the post-processing of these data can be exhausting (for example one-year vibration data of a wind energy tower). A software has been developed which con-sists of measuring and evaluation routines where the measuring routines can operate different meas-uring systems and different measuring cards. The main advantage of this software is the fact that the interesting evaluations can be integrated in the measuring process so that the characteristics of the vibration can be extracted without storing all the raw data. Only important time segments are stored, for example train passages. The overall concept of the software and the main evaluation routines will be described in some details. Examples of our measurement experience will illustrate the capabilities of the software. 1) Surveying construction work in nearby sensitive buildings (for example an old wind tunnel), including a stable alarm system and meaningful vibration limits. 2) Prediction of train-induced vibration for a planned building to prevent annoyance and to improve the building design. 3) Modal analysis and long term measurements of several single- or multi-span, concrete or steel bridges 4) Modal and wave analysis of coupled floors in a historical building (“Neues Palais” at Potsdam). 5) Soil properties of various measurement sites (different routines to evaluate the dispersion). Moreover, from many projects, amplitudes, frequencies, and attenuation laws have been collected and analysed for the different sources such as vibratory or impact pile driving and ground compaction, demolition work with different machines, blasting in quarries and in tunnel works, bomb and mine clearing. T2 - 28th International Congress on Sound and Vibration CY - Online meeting DA - 24.07.2022 KW - Ground vibration KW - Building vibration KW - Measurement KW - Evaluation KW - Modes KW - Waves PY - 2022 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-56602 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Railway-induced ground and building vibrations – Analysis in frequency-wavenumber domain and fast prediction with approximate models T2 - Proceedings of the ISMA Conference 2022 N2 - A simple and fast prediction scheme is presented for train-induced ground and building vibrations. For the emission, finite-element boundary-element or multiple-beam-on-continuous-soil models of the track have been analysed and approximated by faster track-on-Winkler-soil models. The vehicle-track interaction due to irregularities yields the excitation forces. For the transmission of waves in the soil, the wavenumber integral of the compliance of layered soils has been evaluated. The calculation time is reduced for the prediction by using the solution of a homogeneous half-space with a frequency-dependent wave velocity (the dispersion) of the soil. For the immision, many 2 and 3-dimenisonal finite-element building models have been investigated, and a good approximation has been established by a 1-dimensional soil-wall-floor model. In addition, the axle sequence of the train, the quasi-static and the “scattered” response of the soil, and the wave propagation from a tunnel to a pile foundation of a building have been included. T2 - ISMA-Conference 2022 CY - Leuven, Belgium DA - 12.09.2022 KW - Ground vibration KW - Simple prediction KW - Vehicle-track interaction KW - Layered soil KW - Soil-building interaction KW - Soil-wall-floor model KW - Propagation from a tunnel KW - Tunnel-pile transfer PY - 2022 SP - 1 EP - 13 PB - KU Leuven CY - Leuven AN - OPUS4-56603 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 T2 - Proceedings of Railways 2022 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 - Schneider, Ronald A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias T1 - Probabilistic approaches to the design and assessment of offshore foundations considering spatially varying site conditions T2 - Proceedings of the 3rd International Conference on Structural Integrity for Offshore Energy Industry (SI 2021) N2 - In this contribution, we consider two applications in which probabilistic approaches can potentially complement or enhance the design and assessment of offshore wind turbine foundations. First, we illustrate in a numerical example that probabilistic modelling can be helpful in dealing with chang-es in turbine locations during the planning phase of an offshore wind farm. In this case, spatial probabilistic modelling of the ground conditions enables (a) an inference of the soil properties at the modified turbine location from field data collected at different locations across an offshore wind farm site and (b) an optimisation of further site investigations. Second, we discuss the uncer-tainties and risks associated with the installation of large diameter monopiles in soils with hetero-geneities such as strong layers and/or embedded boulders. Subsequently, we present a concept for modelling, understanding, and managing these risks based on a probabilistic model of the subgrade conditions, monopile, and subgrade-pile-interaction. T2 - 3rd International Conference on Structural Integrity for Offshore Energy Industry (SI 2021) CY - Online meeting DA - 15.11.2021 KW - Probabilistic modelling KW - Spatially varying ground conditions KW - Foundation reliability analysis KW - Monopile installation risks PY - 2022 SN - 978-1-8383226-3-2 SP - 9 EP - 17 AN - OPUS4-54531 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 JF - Applied Sciences 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 - JOUR A1 - Thiele, Marc A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Analysis of damage evolution in concrete under fatigue loading by acoustic emission and ultrasonic testing JF - Materials N2 - The fatigue process of concrete under compressive cyclic loading is still not completely explored. The corresponding damage processes within the material structure are especially not entirely investigated. The application of acoustic measurement methods enables a better insight into the processes of the fatigue in concrete. Normal strength concrete was investigated under compressive cyclic loading with regard to the fatigue process by using acoustic methods in combination with other nondestructive measurement methods. Acoustic emission and ultrasonic signal measurements were applied together with measurements of strains, elastic modulus, and static strength. It was possible to determine the anisotropic character of the fatigue damage caused by uniaxial loading based on the ultrasonic measurements. Furthermore, it was observed that the fatigue damage seems to consist not exclusively of load parallel oriented crack structures. Rather, crack structures perpendicular to the load as well as local compacting are likely components of the fatigue damage. Additionally, the ultrasonic velocity appears to be a good indicator for fatigue damage beside the elastic modulus. It can be concluded that acoustic methods allow an observation of the fatigue process in concrete and a better understanding, especially in combination with further measurement methods. KW - Concrete KW - Fatigue KW - Damage evolution KW - Ultrasonic testing KW - Acoustic emission PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-541891 DO - https://doi.org/10.3390/ma15010341 SN - 1996-1944 VL - 15 IS - 1 SP - 341 EP - 355 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-54189 LA - eng 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 - 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 - JOUR A1 - Viefhues, Eva A1 - Döhler, M. A1 - Hille, Falk A1 - Mevel, L. T1 - Statistical subspace-based damage detection with estimated reference JF - Mechanical Systems and Signal Processing N2 - The statistical subspace-based damage detection technique has shown promising theoretical and practical results for vibration-based structural health monitoring. It evaluates a subspacebased residual function with efficient hypothesis testing tools, and has the ability of detecting small changes in chosen system parameters. In the residual function, a Hankel matrix of Output covariances estimated from test data is confronted to its left null space associated to a reference model. The hypothesis test takes into account the covariance of the residual for decision making. Ideally, the reference model is assumed to be perfectly known without any uncertainty, which is not a realistic assumption. In practice, the left null space is usually estimated from a reference data set to avoid model errors in the residual computation. Then, the associated uncertainties may be non-negligible, in particular when the available reference data is of limited length. In this paper, it is investigated how the statistical distribution of the residual is affected when the reference null space is estimated. The asymptotic residual distribution is derived, where its refined covariance term considers also the uncertainty related to the reference null space estimate. The associated damage detection test closes a theoretical gap for real-world applications and leads to increased robustness of the method in practice. The importance of including the estimation uncertainty of the reference null space is shown in a numerical study and on experimental data of a progressively damaged steel frame. KW - Damage detection KW - Uncertainty quantification KW - Statistical tests KW - Ambient excitation KW - Vibration measurement PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2021.108241 SN - 0888-3270 VL - 164 SP - 108241 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-52998 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 JF - Bautechnik 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 - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Buckling Behavior of embedded Shells N2 - Presentation on ongoing test campaign on buckling of embedded piles, which is part of the VERBATIM-Project. T2 - Phd Seminar LFU-Innsbruck CY - Innsbruck, Austria DA - 24.06.2022 KW - Buckling KW - Monopiles KW - Windenergy KW - Foundations KW - Offshore PY - 2022 AN - OPUS4-55458 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Simon, Patrick A1 - Helmrich, M. A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Baeßler, Matthias A1 - Lorelli, S. A1 - Morgenthal, G. T1 - Maintalbrücke Gemünden: Bauwerksmonitoring und -identifikation aus einem Guss T1 - Maintalbrücke Gemünden – Integrated structural health monitoring and UAS diagnostics JF - Bautechnik N2 - Die Infrastruktursysteme der Industriestaaten erfordern heute und in Zukunft ein effizientes Management bei alternder Bausubstanz, steigenden Lasten und gleichbleibend hohem Sicherheitsniveau. Digitale Technologien bieten ein großes Potenzial zur Bewältigung der aktuellen und künftigen Herausforderungen im Infrastrukturmanagement. Im BMBF-geförderten Projekt Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien (AISTEC) wird untersucht, wie unterschiedliche Technologien und deren Verknüpfung gewinnbringend eingesetzt werden können. Am Beispiel der Maintalbrücke Gemünden werden ein sensorbasiertes Bauwerksmonitoring, bildbasierte Inspektion mit durch Kameras ausgestatteten Drohnen (UAS) und die Verknüpfung digitaler Bauwerksmodelle umgesetzt. Die aufgenommenen Bilder dienen u. a. als Grundlage für spätere visuelle Anomaliedetektionen und eine 3D-Rekonstruktion, welche wiederum für die Kalibrierung und Aktualisierung digitaler Tragwerksmodelle genutzt werden. Kontinuierlich erfasste Sensordaten werden ebenfalls zur Kalibrierung und Aktualisierung der Tragwerksmodelle herangezogen. Diese Modelle werden als Grundlage für Anomaliedetektionen und perspektivisch zur Umsetzung von Konzepten der prädiktiven Instandhaltung verwendet. Belastungsfahrten und historische Daten dienen in diesem Beitrag der Validierung von kalibrierten Tragwerksmodellen. N2 - Infrastructure systems of industrialised countries today and in the future require efficient management with an ageing stock, increasing loads while simultaneously maintaining a high level of safety. Digital technologies offer great potential for the current and future challenges in infrastructure management. The BMBF-funded project AISTEC is investigating how the individual technologies and their interconnection can be used beneficially. With the Maintalbrücke in Gemünden as an exemplary application, sensor-based structural monitoring, image-based inspection using unmanned aircraft systems (UAS) equipped with cameras and the integration of digital structural models are being implemented. The recorded images serve, among others, as basis for subsequent anomaly detection and a 3D reconstruction, which in turn are used for updating digital structural models. Continuously recorded sensor data is used to update the parameters of the structural models, which in turn provide the basis for predictive maintenance. Load tests are used to validate the models. KW - Bauwerksüberwachung KW - Strukturmonitoring KW - Structural Health Monitoring KW - Modell-Update KW - UAS KW - Belastungstest KW - Structural system identification KW - Structural health monitoring KW - Model update KW - UAS KW - Load tests PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-554924 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202100102 SN - 0932-8351 VL - 99 IS - 3 SP - 163 EP - 172 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-55492 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias A1 - El-Athman, Rukeia T1 - Research Data Management of Structural Health Monitoring Projects and Subsequent Applications of Artificial Intelligence Methods T2 - Bridge safety, maintenance, management, life-cycle, resilience and sustainability - Proceedings of the eleventh International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS 2022), Barcelona, Spain, July 11-15, 2022 N2 - Structural health monitoring (SHM) intends to improve the management of engineering structures. The number of successful SHM projects – especially SHM research projects – is ever growing, yielding added value and more scientific insight into the management of infrastructure asset. With the advent of the data age, the value of accessible data becomes increasingly evident. In SHM, many new data-centric methods are currently being developed at a high pace. A consequent application of research data management (RDM) concepts in SHM projects enables a systematic management of raw and processed data, and thus facilitates the development and application of artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) methods to the SHM data. In this contribution, a case study based on an institutional RDM framework is presented. Data and metadata from monitoring the structural health of the Maintalbrücke Gemünden for a period of 16 months are managed with the RDM system BAM Data Store, which makes use of the openBIS data management software. An ML procedure is used to classify the data. Feature engineering, feature training and resulting data are performed and modelled in the RDM system. T2 - 11th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS2022) CY - Barcelona, Spain DA - 11.07.2022 KW - Research data management KW - Structural health monitoring KW - Artificial intelligence PY - 2022 SN - 978-1-032-35623-5 SN - 978-1-003-32264-1 DO - https://doi.org/10.1201/9781003322641-127 SP - 1061 EP - 1068 PB - CRC Press CY - Boca Raton AN - OPUS4-55493 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias A1 - El-Athman, Rukeia T1 - Research Data Management of Structural Health Monitoring Projects and Subsequent Applications of Artificial Intelligence Methods N2 - Structural health monitoring (SHM) intends to improve the management of engineering structures. The number of successful SHM projects – especially SHM research projects – is ever growing, yielding added value and more scientific insight into the management of infrastructure asset. With the advent of the data age, the value of accessible data becomes increasingly evident. In SHM, many new data-centric methods are currently being developed at a high pace. A consequent application of research data management (RDM) concepts in SHM projects enables a systematic management of raw and processed data, and thus facilitates the development and application of artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) methods to the SHM data. In this contribution, a case study based on an institutional RDM framework is presented. Data and metadata from monitoring the structural health of the Maintalbrücke Gemünden for a period of 16 months are managed with the RDM system BAM Data Store, which makes use of the openBIS data management software. An ML procedure is used to classify the data. Feature engineering, feature training and resulting data are performed and modelled in the RDM system. T2 - 11th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS2022) CY - Barcelona, Spain DA - 11.07.2022 KW - Research data management KW - Structural health monitoring KW - Artificial intelligence PY - 2022 AN - OPUS4-55494 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick A1 - Schneider, Ronald A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias T1 - Sensorbasierte Systemidentifikation N2 - Die aktuelle Instandhaltungsstrategien von Ingenieurbauwerken arbeiten zustandsbasiert und stützen sich auf visuelle Inspektionen in kurzen, starren Intervallen. Beim Übergang zu Predicitive-Maintenance-Strategien können Sensordaten eigesetzt werden um Prognosemodelle der Bauwerke zu aktualisieren. Ein erster Schritt hierzu ist die sensorbasierte Systemidentifikation. T2 - Abschlussveranstaltung AISTEC CY - Berlin, Germany DA - 02.05.2022 KW - Systemidentifikation KW - Strukturmonitoring PY - 2022 AN - OPUS4-55495 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias T1 - Belastungsversuch und Methodenvalidierung an der Maintalbrücke Gemünden N2 - Im Projekt AISTEC wurden Methoden entwickelt, die der prädiktiven Instandhaltung von Ingenieurbauwerken dienen. Zur Validierung dieser Methoden wurden an einem Referenzbauwerk - der Maintalbrücke Gemünden - Belastungstests durchgeführt. T2 - Abschlussveranstaltung AISTEC CY - Berlin, Germany DA - 02.05.2022 KW - Belastungsfahrt KW - GNSS KW - Einflusslinien PY - 2022 AN - OPUS4-55496 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eichner, Lukas A1 - Gerards, Paul A1 - Schneider, Ronald A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias T1 - A framework for data and structural integrity management for support structures in offshore wind farms based on building information modelling N2 - Support structures of wind turbines in German offshore wind farms are regularly inspected. Currently, inspection outcomes are generally not systematically recorded. This prevents their consistent handling and processing, which is a key requirement to enable an efficient structural integrity management. As part of the DiMoWind-Inspect project, a data model and reference designation system for such inspection results is developed to facilitate their identification, localization, quantification, tracing and linking throughout the lifetime of a wind farm and beyond. The inspection results together with structural health monitoring results and information on repairs form the basis for assessing and predicting the structural condition, estimating the remaining lifetime, and planning of future inspections, structural health monitoring, and repairs. As a basis for developing a digital structural integrity management, a generic framework is proposed in this paper, which describes the stakeholders, data, models, processes and workflows of the integrity management of support structures in offshore wind farms and their interrelations. The framework adopts a building information modelling approach to describe the information relevant to the structural integrity management. The central digital space of the framework is a common data environment. An implementation of the framework will enable a digital structural integrity management in which inspection, structural health monitoring, repair, assessment and planning outcomes generated throughout the life cycle of a wind farm can be consistently collected, managed, shared and processed by the relevant shareholders. T2 - 8th International Symposium on Reliability Engineering and Risk Management CY - Hannover, Germany DA - 04.09.2022 KW - Offshore wind energy KW - Support structures KW - Building information modelling KW - Structural health monitoring KW - Structural integrity maintenance PY - 2022 AN - OPUS4-55651 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eichner, Lukas A1 - Gerards, Paul A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias T1 - A framework for data and structural integrity management for support structures in offshore wind farms based on building information modelling T2 - Proc. of the 8th Intl. Symp. on Reliability Engineering and Risk Management (ISRERM 2022) N2 - Support structures of wind turbines in German offshore wind farms are regularly inspected. Currently, inspection outcomes are generally not systematically recorded. This prevents their consistent handling and processing, which is a key requirement to enable an efficient structural integrity management. As part of the DiMoWind-Inspect project, a data model and reference designation system for such inspection results is developed to facilitate their identification, localization, quantification, tracing and linking throughout the lifetime of a wind farm and beyond. The inspection results together with structural health monitoring results and information on repairs form the basis for assessing and predicting the structural condition, estimating the remaining lifetime, and planning of future inspections, structural health monitoring, and repairs. As a basis for developing a digital structural integrity management, a generic framework is proposed in this paper, which describes the stakeholders, data, models, processes and workflows of the integrity management of support structures in offshore wind farms and their interrelations. The framework adopts a building information modelling approach to describe the information relevant to the structural integrity management. The central digital space of the framework is a common data environment. An implementation of the framework will enable a digital structural integrity management in which inspection, structural health monitoring, repair, assessment and planning outcomes generated throughout the life cycle of a wind farm can be consistently collected, managed, shared and processed by the relevant shareholders. T2 - 8th International Symposium on Reliability Engineering and Risk Management CY - Hannover, Germany DA - 04.09.2022 KW - Offshore wind energy KW - support structures KW - structural health monitoring KW - building information modelling KW - structural integrity management PY - 2022 DO - https://doi.org/10.3850/978-981-18-5184-1_MS-04-161-cd SP - 111 EP - 117 PB - Research Publishing CY - Singapore AN - OPUS4-55656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Hille, Falk A1 - Hofmann, Detlev A1 - Kind, Thomas T1 - Überwachung der Brücke Altstädter Bahnhof, Branden-burg./H. N2 - Die B1 Brücke am Altstädter Bahnhof in Brandenburg an der Havel wurde im Dezember 2019 aufgrund von während einer turnusmäßigen Inspektion entdeckten Rissen und Hohlstellen entlang der vorgespannten Längsträger gesperrt und im Mai 2021 abgebrochen. In der Zwischenzeit wurde die Brücke detailliert überwacht. Vor dem Abriss wurden zudem umfangreiche Untersuchungen zur Bestandsaufnahme und Schadensanalyse sowie Tests moderner Sensorik vorgenommen. Dabei konnte sowohl die richtige, zuvor nicht sicher bekannte Anzahl von Spanngliedern in den Querträgern sicher ermittelt werden als auch durch moderne Varianten der Schwingungsmessungen und der faseroptischen Sensorik zusätzliche Kenntnisse püber das Bauwerksverhalten ermittelt werden . In dem Beitrag werden die Verfahren mit ihren Möglichkeiten und Grenzen vorgestellt, die Ergebnissee an der Brücke in Brandenburg erläutert und zukünftige Einsatzmöglichkeiten diskutiert. T2 - 5. Brückenkolloquium CY - Ostfildern, Germany DA - 06.09.2022 KW - Monitoring KW - Brücke KW - Radar KW - Vibration KW - Faseroptik PY - 2022 AN - OPUS4-55628 LA - deu 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 T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik 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 - Eichner, Lukas A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Baeßler, Matthias T1 - Optimal sensor placement for vibration-based structural health monitoring obtained via value of information analysis as part of a digital structural integrity management of offshore structures N2 - A digital structural integrity management of offshore structures enables an optimized planning of inspections and repairs with risk-based methods. In a risk-based approach, the inspection and repair strategy that minimizes the expected lifetime costs consisting of the expected inspection, repair and failure costs is determined. In addition to inspections, information on the structural condition can be continuously obtained by monitoring the vibration response of the structural system. Changes in the vibration characteristics quantified in terms of modal properties can be an indication of structural damage. In risk-based inspection and repair planning, the effect of monitoring results is determined via Bayesian updating of the structural condition and reliability. This information should be applied to inform decisions on inspections and may result in a reduced inspection effort. The benefit of continuously monitoring the structural health can be quantified in terms of the value of information, which corresponds to the difference between the expected lifetime costs with and without monitoring. In this work, we demonstrate in a numerical example how an optimized sensor placement for a vibration-based structural health monitoring system can be determined by maximizing the value of information. T2 - 3rd International Conference on Health Monitoring of Civil & Maritime Structures (HeaMES 2022) CY - Online meeting DA - 08.06.2022 KW - Bayesian System Identification KW - Offshore Wind Energy KW - Optimal Sensor Placement KW - Structural Health Monitoring KW - Value of Information PY - 2022 AN - OPUS4-55473 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hille, Falk A1 - Nerger, Deborah A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Grunwald, Marcel T1 - Discussion on data evaluation of tomographic and numerical results T2 - Proceedings of 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology 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 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 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 - CONF A1 - Hille, Falk A1 - Herrmann, Ralf A1 - Said, Samir A1 - Ziegler, Fred A1 - Baeßler, Matthias A1 - Wille, Frank A1 - Quercetti, Thomas A1 - Minack, Mathias A1 - Sterthaus, Jens T1 - Structural Health Monitoring am Großen Fallturm der BAM N2 - In diesem Beitrag wird die Structural Health Monitoring Kampagne am Großen Fallturm der BAM vorgestellt. T2 - Seminar "Zerstörungsfreie Prüfung" CY - Online meeting DA - 13.01.2022 KW - Belastungsversuch KW - Großer Fallturm Horstwalde KW - Schwingungsdynamik KW - Modalanalyse PY - 2022 AN - OPUS4-55478 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eichner, Lukas A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Baeßler, Matthias T1 - Optimal sensor placement for vibration-based structural health monitoring obtained via value of information analysis as part of a digital structural integrity management of offshore structures T2 - 3rd International Conference on Health Monitoring of Civil & Maritime Structures (HeaMES 2022) - Proceedings N2 - A digital structural integrity management of offshore structures enables an optimized planning of inspections and repairs with risk-based methods. In a risk-based approach, the inspection and repair strategy that minimizes the expected lifetime costs consisting of the expected inspection, repair and failure costs is determined. In addition to inspections, information on the structural condition can be continuously obtained by monitoring the vibration response of the structural system. Changes in the vibration characteristics quantified in terms of modal properties can be an indication of structural damage. In risk-based inspection and repair planning, the effect of monitoring results is determined via Bayesian updating of the structural condition and reliability. This information should be applied to inform decisions on inspections and may result in a reduced inspection effort. The benefit of continuously monitoring the structural health can be quantified in terms of the value of information, which corresponds to the difference between the expected lifetime costs with and without monitoring. In this work, we demonstrate in a numerical example how an optimized sensor placement for a vibration-based structural health monitoring system can be determined by maximizing the value of information. T2 - 3rd International Conference on Health Monitoring of Civil & Maritime Structures (HeaMES 2022) CY - Online meeting DA - 08.06.2022 KW - Structural Health Monitoring KW - Value of Information KW - Offshore Wind Energy KW - Optimal Sensor Placement KW - Bayesian System Identification PY - 2022 UR - https://www.researchgate.net/publication/362569906_Optimal_sensor_placement_for_vibration-based_structural_health_monitoring_obtained_via_value_of_information_analysis_as_part_of_a_digital_structural_integrity_management_of_offshore_structures SN - 978-1-8383226-7-0 SP - 23 EP - 32 AN - OPUS4-55465 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thiele, Marc A1 - Makris, Ralf ED - Aign, J. T1 - Reinforcement bar and reinforcement bar splicing systems under impact loading – Experimental tests and test specification T2 - Conference Proceedings SMIRT 26 N2 - Reinforced concrete is a widely used material for power generation structures, where load scenarios like impact loadings need to be considered. In this context mechanical splicing systems for the connection of reinforcement bars are of specific interest and impact resistance for the splicing systems has to be verified. High speed tensile tests need to be performed on splicing systems for reinforcement bars to confirm the capability of the coupler to resist impact loading. Furthermore, the ability of the reinforcement steel to dissipate energy by ductile behaviour with pronounced plastic strains should be confirmed by these tests. During the last decades comprehensive experiences were developed at BAM performing high speed tensile tests on reinforcement bars as well as on several splicing systems. For the lack of available standards defining these tests in detail an appropriate test procedure was developed and continuously optimized during this period at BAM. The test procedure is partially based on testing principles adapted from available standards. The main intention behind this test procedure is to perform high-speed tensile tests with a specific constant strain rate generated at the specimen. Furthermore, main objective was to establish a procedure to guarantee the comparability of test results for different diameter of reinforcement as well as for different types of couplers. Besides the pure execution of the high-speed tensile tests, the test specification also declares how to evaluate the measurements and the test results. Finally, some typical results will be presented in this contribution. T2 - SMIRT 26 CY - Potsdam, Germany DA - 10.07.2022 KW - Impact KW - Coupler systems KW - High-speed KW - Reinforcement PY - 2022 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-55422 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Überwachung von Brücken mit digitalen Methoden N2 - Brücken werden durch Inspektionen und teilweise durch Monitoring überwacht, um Daten und Informationen über den Zustand und die Einwirkungen zu sammeln. Auf deren Grundlage werden Entscheidungen hinsichtlich Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit und Verfügbarkeit getroffen. In diesem Vortrag werden die Potentiale der Digitalisierung zur Unterstützung und Verbesserung der Brückenüberwachung diskutiert. Insbesondere werden die Bereiche Datenmanagement, Brückenmodellierung und Entscheidungsfindung betrachtet. T2 - BVPI Arbeitstagung 2022 CY - Berlin, Germany DA - 16.09.2022 KW - Entscheidungsfindung KW - Brücken KW - Überwachung KW - Digitalisierung KW - Datenmanagement KW - Modellierung PY - 2022 AN - OPUS4-55770 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Cagtay 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 - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Cagtay 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, Cagtay 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 - Hille, Falk A1 - Herrmann, Ralf A1 - Ziegler, Fred A1 - Said, Samir A1 - Baeßler, Matthias A1 - Wille, Frank A1 - Quercetti, Thomas A1 - Minack, Mathias A1 - Sterthaus, Jens T1 - Structural Health Monitoring am Großen Fallturm der BAM N2 - Am Fallturm auf dem Testgelände Technische Sicherheit (TTS) der BAM wurden bei Inspektionen Vorspannungsverluste in den Bolzen der Stahlverbindungen festgestellt. Um ein Verständnis für die zugrundeliegenden Trag- und Schädigungsmechanismen zu erlangen und um den Zustand der vorgespannten Schraubverbindungen langzeitlich zu überwachen, wurde am Fallturm ein Structural Health Monitoring (SHM) System installiert. Für die Auslegung des Monitoringsystems sowie zur Unterstützung der Untersuchung des Schädigungsprozesses wurde ein numerisches Modell erstellt und in Bezug auf die gemessenen Antworten des Tragwerks kalibriert. Im Vortrag werden die experimentellen und numerischen Untersuchungen zur Systemidentifikation des Stahlrohrgitterturms als auch die Überwachungskampagne mit dem eingesetzten Monitoringsystem sowie die Messergebnisse und deren Bewertung vorgestellt. T2 - Seminar "Zerstörungsfreie Prüfung" am Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung ,Technische Universität München CY - Online meeting DA - 13.01.2022 KW - Structural Health Monitoring KW - Schadensüberwachung KW - Schwingungsmonitoring PY - 2022 AN - OPUS4-56667 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Cagtay A1 - Rethmeier, Michael A1 - Thiele, Marc A1 - Baeßler, Matthias A1 - Brauser, S. T1 - SmartWeld - Leichtbautechnik für Tragstrukturen von Offshore Windenergieanlagen N2 - Die Anwendung von Leichtbauprinzipien im Stahlbau, wie z.B. die Verwendung von aufgelösten Tragstrukturen, sog. Jackets-Fundamenten, bietet ein großes Potential zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs, insbesondere im Hinblick auf die benötigte Stahlmenge. In diesem Vortrag zeigen wir die Potenziale einer vollständigen Digitalisierung der schweißtechnischen Fertigungs- und Prüfkette auf, um eine vollautomatische Fertigung sowie Qualitätsprüfung von Rohrknoten als Schlüsselelement von Jackets-Fundamenten zu ermöglichen. Darüber hinaus wird der Zusammenhang zwischen der Geometrie der Nahtform und der resultierenden Ermüdungsfestigkeit durch numerische Methoden unter Einbeziehung bionischer Prinzipien bewertet. Es wird gezeigt, dass Hohlprofilknoten vollautomatisch unter Berücksichtigung von Geometrietoleranzen geschweißt werden können. Darüber hinaus konnte die Nahtform gemäß den numerischen Modellen hergestellt werden, was ein großes Potenzial für eine verlängerte Lebensdauer bietet. Anschließend werden die Verbesserungen bei der Ressourceneffizienz und die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen durch eine Lebenszyklusanalyse bewertet. T2 - 11. Zukunftskonferenz Wind & Maritim CY - Rostock, Germany DA - 01.09.2022 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbauprinzipien KW - Automatisierte Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56654 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gerards-Wünsche, Paul T1 - Der Weg vom Labor zur industriellen Einsetzbarkeit der Risslumineszenz N2 - Der Vortrag beschreibt die Relevanz der Zuverlässigkeitsbewertung von klassischen ZfP- und SHM-Verfahren. Diese Zuverlässigkeitsbewertung soll auch für das an der BAM entwickelte Risslumineszenzverfahren durchgeführt werden. Die Risslumineszenz wird zunächst vorgestellt und es wird beschrieben welchen Weg man beschreiten muss, um eine Zuverlässigkeitsbewertung für eine Technik durchzuführen, die nicht nur als ZfP-Verfahren genutzt werden soll, sondern auch für die Dauerüberwachung unter der Einbindung einer KI-basierten automatisierten Risserkennung. Die mit dieser Erweiterung des Einsatzspektrums einhergehenden Faktoren für Messunsicherheit und -variabilität wird als Problematik erkannt und als zukünftige Aufgabe, die es zu lösen gilt, definiert. T2 - ZfP-Seminar Prof. Große TU München WS22 CY - Online meeting DA - 15.12.2022 KW - Rissprozes KW - Structural Health Monitoring KW - Risslumineszenz KW - Ermüdungsprüfung KW - Rissprozess PY - 2022 AN - OPUS4-56643 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Challenges of vibration prediction – realistic irregularities, the scattering of axle pulses, and the tunnel-surface reduction N2 - A prediction software has been developed by BAM. The following topics have still be solved. A realistic irregularity spectrum can be derived from axle-box measurements. It agrees wel with the spectrum used for the high-speed 2 project in the United Kingdom. In addition, the scattering of axle pulses should be included. This mid-frequency component can also be found in the HS2 procedure. Finally, the reduction in case of a tunnel line compared to a surface line should be included. Some measurement results of BAM, HS2 and other institutes show a certain mid-frequency reduction. This is due to the load distribution of the tunnel which yields softer axle pulses and the scattered axle impulses are reduced. T2 - ISO/TC 108/SC 2/WG 8 Working group Ground-borne noise and vibration from rail systems CY - London, UK DA - 21.11.2022 KW - Ground vibration KW - Railway trafiic KW - Prediction KW - Irregularities KW - Axle pulses KW - Tunnel line KW - Surface line PY - 2022 AN - OPUS4-56738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Appel, S. A1 - Schepers, Winfried T1 - Tieffrequente Schwingungsimmissionen durch den Betrieb einer Rohzementmühle T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik N2 - Der Beitrag berichtet von einer aufwändigen Messkampagne vor Ort, mit der die Emissionen direkt an einer Rohzementmühle, die Transmissionen im Baugrund und die Immissionen in benachbarten Bebauungen genauer untersucht wurden. Im Ergebnis der ausgewerteten Messungen sowie strukturdynamischer Berechnungen zeigte sich, dass der Baugrund zwar aus statischer Sicht sehr gut tragfähig, aber dynamisch als eher ungünstig zu beurteilen ist. Weiterhin wurde festgestellt, dass in dynamischer Hinsicht ein vorgenommener Bodenaustausch tendenziell eine Verschlechterung der Aufstellbedingungen darstellte. Für das betroffene Bürogebäude konnte nachgewiesen werden, dass durch den Betrieb der Zementmühle die Anregung der Deckeneigenfrequenzen zu deutlich spürbaren Resonanzschwingungen führte. Aufgrund der tieffrequenten Anregung durch den Mühlenbetrieb sind Maßnahmen zur Minderung der Schwingungsemissionen generell und insbesondere nach erfolgter Aufstellung der Mühle schwer bzw. gar nicht zu realisieren. Im Beitrag wird daher darauf eingegangen, auf welche Aspekte bei der Planung zur Aufstellung derart großer Mühlen zwingend zu achten ist. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Erschütterungen KW - Maschinenbetrieb KW - Minderungsmaßnahmen PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SP - 385 EP - 397 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-58584 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Hille, Falk A1 - Hofmann, Detlev A1 - Kind, Thomas ED - Isecke, B. ED - Krieger, J. T1 - Überwachung der Brücke Altstädter Bahnhof, Brandenburg./H. Begleituntersuchungen mit moderner Sensorik und zerstörungsfreier Prüfung T2 - 5. Brückenkolloquium, Tagungshandbuch 2022 N2 - Die B1 Brücke am Altstädter Bahnhof in Brandenburg an der Havel wurde im Dezember 2019 aufgrund von während einer turnusmäßigen Inspektion entdeckten Rissen und Hohlstellen entlang der vorgespannten Längsträger gesperrt und im Mai 2021 abgebrochen. In der Zwischenzeit wurde die Brücke detailliert überwacht. Vor dem Abriss wurden zudem umfangreiche Untersuchungen zur Bestandsaufnahme und Schadensanalyse sowie Tests moderner Sensorik vorgenommen. Dabei konnte sowohl die richtige, zuvor nicht sicher bekannte Anzahl von Spanngliedern in den Querträgern sicher ermittelt werden als auch durch moderne Varianten der Schwingungsmessungen und der faseroptischen Sensorik zusätzliche Kenntnisse püber das Bauwerksverhalten ermittelt werden . In dem Beitrag werden die Verfahren mit ihren Möglichkeiten und Grenzen vorgestellt, die Ergebnissee an der Brücke in Brandenburg erläutert und zukünftige Einsatzmöglichkeiten diskutiert. T2 - 5. Brückenkolloquium CY - Ostfildern, Germany DA - 06.09.2022 KW - Monitoring KW - Brücke KW - Radar KW - Vibration KW - Faseroptik PY - 2022 SN - 978-3-8169-3549-0 SP - 555 EP - 566 PB - Expert Verlag CY - Tübingen AN - OPUS4-55627 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Ziegler, Fred A1 - Said, Samir A1 - Wille, Frank A1 - Quercetti, Thomas A1 - Minack, Mathias A1 - Sterthaus, Jens 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 - Mendler, A. A1 - Döhler, M. A1 - Hille, Falk T1 - Detecting changes in boundary conditions based on sensitivity-based statistical tests JF - E-journal of nondestructive testing N2 - Structural health monitoring is a promising technology to automatically detect structural changes based on permanently installed sensors. Vibration-based methods that evaluate the global system response to ambient excitation are suited to diagnose changes in boundary conditions, i.e., changes in member prestress or imposed displacements. In this paper, these changes are evaluated based on sensitivity-based statistical tests, which are capable of detecting and localizing parametric structural changes. The main contribution is the analytical calculation of sensitivity vectors for changes in boundary conditions (i.e., changes in prestress or support conditions) based on stress stiffening, and the combination with a numerically efficient algorithm, i.e., Nelson’s method. One of the main advantages of the employed damage diagnosis algorithm is that, although it uses physical models for damage detection, it considers the uncertainty in the data-driven features, which enables a reliabilitybased approach to determine the probability of detection. Moreover, the algorithm can be trained and the probability of detecting future damages can be predicted based on data and a model from the undamaged structure, in an unsupervised learning mode, making it particularly relevant for unique structures, where no data from the damaged state is available. For proof of concept, a numerical case study is presented. The study assesses the loss of prestress in a two-span reinforced concrete beam and showcases suitable validation approaches for the sensitivity calculation. T2 - International Symposium on Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE 2022) CY - Zurich, Switzerland DA - 16.08.2022 KW - Nelson’s method KW - Global ambient vibrations KW - Asymptotic local approach KW - Sensitivity vectors KW - Probability of detection KW - Stress stiffening PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-566632 DO - https://doi.org/10.58286/27311 SN - 1435-4934 VL - 27 IS - 9 SP - 1 EP - 13 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-56663 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -