TY - CONF A1 - Nerger, Deborah T1 - Impact damage characterization at RC plates with planar tomography and FEM N2 - Prediction of dynamic effects of reinforced concrete structures under impact loading is a technical challenge. This is a consequence of the great variability of the physical properties resulting from the wide adaptability of reinforced concrete and a consequence of the wide range of impact loading. Experiments and numerical investigations are normally used on a small scale to address the problem. In this paper, impact tests on reinforced conrete plates with the lateral dimensions of 1.5 m x 1.5 m and a thickness of 30 cm are presented. In bending reinforcement, besides the velocity two properties are varied, the diameter and the spatial distribution of the rebars. Experiments are performed at the Otto-Mohr-Laboratory of the Institute of Concrete Structures of the Technische Universit¨at Dresden. Due to the accelerated fall of the impactor the velocity ranges between 20 and 70 m/s. In addition to the measured quantities such as bearing forces, accelerations are also measured at 4 different positions on and under the plate, as well as the deflection at several positions. The measured data are used for the analysis of the damage form and the numerical examinations with the program Ansys Autodyn and the material model after Drucker-Prager. Numerical investigations support the tests, with detailed analysis of individual effects. These numerical computations and the planar tomographic investigations were carried out at BAM in Berlin. With the help of planar tomographic evaluation, the damaged structure is made visible and compared with the numerical results. Influences of the bending reinforcement are explained on the basis of damage evaluation in the local area and on selected measured values. In addition to the test evaluation, the tomographic and numerical methods are presented. T2 - XI International Conference on Structural Dynamics (EURODYN 2020) CY - Online meeting DA - 23.11.2020 KW - Post-impact evaluation KW - Damage characterization KW - Planar tomography KW - Drucker-Prager KW - Ansys Autodyn PY - 2020 AN - OPUS4-51768 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Nerger, Deborah A1 - Hille, Falk A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Grunwald, Marcel A1 - Redmer, Bernhard A1 - Kühn, T. A1 - Hering, M. A1 - Bracklow, F. T1 - Post-impact evaluation at RC plates with planar tomography and FEM N2 - Due to the wide range of applications, the easy production and the large field of use, reinforced concrete (RC) is a widespread building material. This variety of applications is reflected in a wide range of physical material properties. Not only therefor it still is a technical challenge to provide all necessary test conditions for experimentally reproducing dynamic effects under impact loading of RC structures. In this paper we present investigations on the thicknesses of RC plates under low and medium high velocity impact loading by a flat-tipped impactor. The planar tomography setup at BAM is used to visualize the impact damage and to characterize the damage features such as cracks, scabbing and spalling. Further, the comparison of tomography results with those of an applied numeric simulation analysis is used to verify the numeric models for future damage prognosis under impact loading. Using the results of both, the tomographic as well as the FE analysis, different damage features were investigated and compared regarding their validity. Crack damage plays a leading part and the significance of summarized crack values as well as their distribution is analyzed. The total damage value but also the determined damage distribution both provide an input for describing damage as a function of the impactor velocity and plate thickness. KW - Reinforced concrete structure KW - Post-impact evaluation KW - Damage characterization KW - Ansys Autodyn KW - Drucker-Prager KW - Planar tomography PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.671 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier AN - OPUS4-51115 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nerger, Deborah A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Bracklow, F. A1 - Hering, M. A1 - Kühn, T. A1 - Curbach, M. A1 - Hille, Falk A1 - Rogge, Andreas ED - Papadrakakis, M. ED - Fragiadakis, M. ED - Papadimitriou, C. T1 - Impact damage characterization at RC plates with planar tomography and FEM N2 - Prediction of dynamic effects of reinforced concrete structures under impact loading is a technical challenge. This is a consequence of the great variability of the physical properties resulting from the wide adaptability of reinforced concrete and a consequence of the wide range of impact loading. Experiments and numerical investigations are normally used on a small scale to address the problem. In this paper, impact tests on reinforced conrete plates with the lateral dimensions of 1.5 m x 1.5 m and a thickness of 30 cm are presented. In bending reinforcement, besides the velocity two properties are varied, the diameter and the spatial distribution of the rebars. Experiments are performed at the Otto-Mohr-Laboratory of the Institute of Concrete Structures of the Technische Universit¨at Dresden. Due to the accelerated fall of the impactor the velocity ranges between 20 and 70 m/s. In addition to the measured quantities such as bearing forces, accelerations are also measured at 4 different positions on and under the plate, as well as the deflection at several positions. The measured data are used for the analysis of the damage form and the numerical examinations with the program Ansys Autodyn and the material model after Drucker-Prager. Numerical investigations support the tests, with detailed analysis of individual effects. These numerical computations and the planar tomographic investigations were carried out at BAM in Berlin. With the help of planar tomographic evaluation, the damaged structure is made visible and compared with the numerical results. Influences of the bending reinforcement are explained on the basis of damage evaluation in the local area and on selected measured values. In addition to the test evaluation, the tomographic and numerical methods are presented. T2 - XI International Conference on Structural Dynamics (EURODYN 2020) CY - Online meeting DA - 23.11.2020 KW - Post-impact evaluation KW - Damage characterization KW - Planar tomography KW - Drucker-Prager KW - Ansys Autodyn PY - 2020 SN - 978-618-85072-2-7 VL - 1 SP - 2521 EP - 2543 PB - Institute of Structural Analysis and Antiseismic Research, School of Civil Engineering, National Technical University of Athens (NTUA), Greece CY - Athens, Greece AN - OPUS4-51769 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Nerger, Deborah A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Bracklow, F. A1 - Hering, M. A1 - Kühn, T. A1 - Curbach, M. A1 - Hille, Falk A1 - Rogge, Andreas T1 - Planar tomography and numerical analysis for damage characterization of impact loaded RC plates N2 - The damage analysis of reinforced concrete (RC) is of high interest for reasons of effective maintenance and structural safe-ty of buildings. The damage structures of RC plates loaded by an impact were investigated, applying X-ray planar tomogra-phy and finite element method (FEM). Planar tomography allows getting three-dimensional information of the RC elements and the damage including crack, spalling and scabbing. The FEM model validated on the tomography data justifies the appli-cation for further predictions of the damage description. In this study, we investigated concrete plates of three different thick-ness subjected to impacts at different low- and medium-velocity, whereby the used impactor had a flat tip, which resulted in small penetrations on the front side and scabbing on the rear side. In order to quantify the damage, the damage volume and its distribution through the plate were computed and the correlations between degree of damage and impact velocity were found out. KW - Impact KW - Damage characterization KW - Planar tomography KW - Numeric simulation KW - Reinforced concrete structure PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1002/cend.202000017 VL - 8 SP - 1 EP - 19 PB - Wiley AN - OPUS4-51117 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst 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 - 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 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 - JOUR A1 - Omidalizarandi, M. A1 - Herrmann, Ralf A1 - Kargoll, B. A1 - Marx, S. A1 - Paffenholz, J. A1 - Neumann, I. T1 - A validated robust and automatic procedure for vibration analysis of bridge structures using MEMS accelerometers N2 - Today, short- and long-term structural health monitoring (SHM) of bridge infrastructures and their safe, reliable and cost-effective maintenance has received considerable attention. From a surveying or civil engineer’s point of view, vibration-based SHM can be conducted by inspecting the changes in the global dynamic behaviour of a structure, such as natural frequencies (i. e. eigenfrequencies), mode shapes (i. e. eigenforms) and modal damping, which are known as modal parameters. This research work aims to propose a robust and automatic vibration analysis procedure that is so-called robust time domain modal parameter identification (RT-MPI) technique. It is novel in the sense of automatic and reliable identification of initial eigenfrequencies even closely spaced ones as well as robustly and accurately estimating the modal parameters of a bridge structure using low numbers of cost-effective micro-electro-mechanical systems (MEMS) accelerometers. To estimate amplitude, frequency, phase shift and damping ratio coefficients, an observation model consisting of: (1) a damped harmonic oscillation model, (2) an autoregressive model of coloured measurement noise and (3) a stochastic model in the form of the heavy-tailed family of scaled t-distributions is employed and jointly adjusted by means of a generalised expectation maximisation algorithm. Multiple MEMS as part of a geo-sensor network were mounted at different positions of a bridge structure which is precalculated by means of a finite element model (FEM) analysis. At the end, the estimated eigenfrequencies and eigenforms are compared and validated by the estimated parameters obtained from acceleration measurements of high-end accelerometers of type PCB ICP quartz, velocity measurements from a geophone and the FEM analysis. Additionally, the estimated eigenfrequencies and modal damping are compared with a well-known covariance driven stochastic subspace identification approach, which reveals the superiority of our proposed approach. We performed an experiment in two case studies with simulated data and real applications of a footbridge structure and a synthetic bridge. The results show that MEMS accelerometers are suitable for detecting all occurring eigenfrequencies depending on a sampling frequency specified. Moreover, the vibration analysis procedure demonstrates that amplitudes can be estimated in submillimetre range accuracy, frequencies with an accuracy better than 0.1 Hz and damping ratio coefficients with an accuracy better than 0.1 and 0.2 % for modal and system damping, respectively. KW - Vibration analysis KW - Automatic modal parameters identification KW - MEMS KW - FEM analysis KW - Bridge monitoring PY - 2020 UR - https://www.degruyter.com/view/journals/jag/14/3/article-p327.xml DO - https://doi.org/10.1515/jag-2020-0010 SN - 1862-9016 VL - 14 IS - 3 SP - 1 EP - 28 PB - De Gruyter CY - Berlin AN - OPUS4-51338 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Bösche, Thomas A1 - Carstens, Ole A1 - Hille, Falk A1 - Holst, Ralph A1 - Käding, Max A1 - Kaplan, Felix A1 - Löhr, Manuel A1 - Richter, Walter A1 - Saloga, Katrin A1 - Schmidt, Sebastian A1 - Sodeikat, Christian A1 - Thenikl, Thomas T1 - Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemissionsanalyse N2 - Dieses Dokument beschreibt das Verfahren Schallemissionsanalyse zur Detektion von Spanndrahtbrüchen in Spannbetonbrücken im Rahmen einer kontinuierlichen Überwachung. Die Überwachung mit Schallemission liefert eine Aussage über die Anzahl von Spanndrahtbrüchen innerhalb des Überwachungszeitraumes und innerhalb der Reichweite der installierten Sensoren. Mit dem Verfahren können die Spanndrahtbrüche lokalisiert werden. Auf Basis einer weitgehend automatisierten Datenanalyse stehen Informationen über Drahtbrüche kurzfristig nach dem Ereignis zur Verfügung. Der Anwendungsbereich des Dokuments umfasst Brücken- und Ingenieurbauwerke mit Spanndrähten mit sofortigem oder nachträglichem Verbund. Spannsysteme ohne Verbund fallen nicht in den Anwendungsbereich. Die beschriebenen Verfahren können auf Spannsysteme ohne Verbund übertragen werden. Mit dem Verfahren Schallemissionsanalyse ist es nicht möglich, Spanndrahtbrüche zu finden, die vor dem Beginn der Überwachung entstanden sind. Das Dokument richtet sich an Baulastträger, Anbieter und Betreiber von Monitoringsystemen auf Basis der Schallemissionsanalyse sowie Ingenieurbüros, welche die Ergebnisse der Überwachung bewerten und Maßnahmen daraus ableiten. Es gibt Hinweise zur Planung, Ausschreibung, Installation und zum Betrieb von Monitoringsystemen zur Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemission sowie zur Überprüfung der Funktion installierter Systeme. Zur Funktionskontrolle werden Signale mit der Referenzquelle am Bauwerk ausgelöst. Diese Signale sind zu detektieren, innerhalb der vorgegebenen Genauigkeit zu lokalisieren und die vorgegebene Alarmkette muss angestoßen werden. KW - Schallemission KW - Brücke KW - Spannbeton KW - Spannstahlbruch PY - 2024 SN - 978-3-947971-34-3 VL - Richtlinie SE 05 SP - 1 EP - 33 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin ET - Ausgabe Mai 2024 AN - OPUS4-60679 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Thiele, Marc A1 - Löhr, Manuel A1 - Loewe, Anna A1 - Degener, Sebastian A1 - Herrmann, Ralf T1 - Acoustic emission for monitoring of fatigue damage in concrete elements of wind turbine towers N2 - Wind energy has become an important player in the energy transition in Germany. Towers of onshore wind turbines are often designed as hybrid structures: the lower part is made of prestressed concrete whereas the upper part is made of steel tubes. The tall structures are permanently subjected to cyclic loads. A research project of BAM as part of the joint project WinConFat - Structure focusses on the evelopment of techniques to monitor fatigue damage evolution in the concrete part. Results of a previous project show that a combination of ultrasonic and acoustic emission testing can give an indication for critical conditions near the end of the fatigue life of the concrete. In the ongoing project acoustic emission sensors have been installed at the base and at the transition piece between concrete and steel of a hybrid wind turbine tower. Beside of acoustic emission measurement the sensor spacing allows for measuring the concrete ultrasonic velocity along the circumference in both levels. Additional measurements like strain, temperature, inclination, or acceleration allow for comparison of environmental loads and change of acoustic properties of the concrete. The paper focusses on first acoustic measurements recorded since December 2023 in comparison to operating data of the wind turbine. T2 - EWGAE2024: 36th Conference of the European Working Group on Acoustic Emission CY - Potsdam, Germany DA - 18.09.2024 KW - Concrete fatigue monitoring KW - Acoustic emission KW - Ultrasound KW - Hybrid wind turbine tower PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612197 DO - https://doi.org/10.58286/30234 SN - 1435-4934 VL - 29 IS - 10 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-61219 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Çağtay A1 - Rethmeier, Michael A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Thiele, Marc A1 - Baeßler, Matthias T1 - Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau N2 - Ziel des Verbundvorhabens „SmartWeld“ ist es, für die schweißtechnische Fertigung von Stahlbaustrukturen exemplarisch am Beispiel von Hohlprofilknoten, welche als designrelevante Elemente von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) einsetzbar sind, die Möglichkeiten des Leichtbaus unter konsequenter Digitalisierung der Fertigungskette aufzuzeigen, um einerseits die Ressourceneffizienz zu forcieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Fertigungsstrategien aufzuzeigen. Innerhalb von „SmartWeld“ werden daher die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Fertigung von Leichtbau-Gründungsstrukturen am Beispiel aufgelöster Tragstrukturen (Jackets) aufgezeigt. Eine lastgerechte Auslegung der Schweißverbindungen nach bionischen Prinzipien ermöglicht, weitere Einsparpotenziale an Ressourcen bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer zu erschließen. Die Ausnutzung konstruktiver Prinzipien des Leichtbaus zur Erzeugung innovativer und ressourcenschonender Produkte erfordert den Einsatz digitaler Werkzeuge in der Designphase, der virtuellen Absicherung, der Fertigung und Qualitätsüberwachung sowie nachgelagerten Bauteilprüfung zur Abbildung der Nutzungsphase. Im Rahmen der Arbeiten wird daher der gesamte Produktentstehungs- und Prüfprozess betrachtet. Dies beinhaltet das Design im Kontext des konstruktiven Leichtbaus, den schweißtechnischen Fertigungsprozess, die Bauteilprüfung sowie den Transfer der Ergebnisse in die Industrie durch serientaugliche Demonstratoren. Der Fokus der Arbeiten ist, die Fertigung auch im Umfeld eines für großskalige Stahlstrukturen üblichen hohen Individualisierungsgrades schweißtechnisch zu automatisieren und das Leichtbaupotenzial gezielt umzusetzen. Die Vorgaben aus der Designphase hinsichtlich einer lastgerechten Gestaltung bzw. Implementierung bionischer Ansätze können so gezielt durch einen adaptiven, automatisierten Schweißprozess eingestellt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Ermüdungs¬festigkeit und damit Produktlebensdauer, wodurch die Strukturen dünnwandiger ausgeführt und Ressourcen sowie CO2 eingespart werden können. T2 - Sitzung des DVS Fachausschuss FA03 - Lichtbogenschweißen CY - Rostock, Germany DA - 11.10.2022 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbau KW - Automatisierte schweißtechnische Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Çağtay A1 - Rethmeier, Michael A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Thiele, Marc A1 - Baeßler, Matthias T1 - Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau N2 - Offshore wind energy plays an important role for the desired transition towards a carbon dioxide free industry within the next decades. However, the grounding of the offshore wind plants governs the overall installation process besides bureaucratic bottlenecks. The application of lightweight principles in steel construction, e.g. the usage dissolved load-bearing structures, so called Jackets foundations, offer great potential in reducing the resource consumption, especially with respect to the needed amount of steel. In this context this presentation focuses on a fully digitalization of the welding manufacturing and as well as testing chain to enable a fully automated manufacturing as well as quality assessment of tubular nodes as key element of Jackets foundation structures. Furthermore, the relationship between the seam shape geometry and resulting fatigue strength is evaluated by numerical methods incorporating bionic principles. It is shown that tubular nodes can be welded fully automatically taking geometry tolerances into account. Moreover, the seam shape could be manufactured as requested by the numerical models which offers great potential for an extended lifetime. Subsequently, the improvements in resource efficiency and reduction of carbon dioxide emissions are evaluated by a life-cycle-assessment. T2 - Leichtbau in der Hauptstadtregion - Rohstoffe - Recycling - Rohstoffe: Kreislaufwirtschaft im Leichtbau CY - Berlin, Germany DA - 28.11.2022 KW - Offshore Windenergie KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbau KW - Automatisierte schweißtechnische Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56657 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Çağtay A1 - Rethmeier, Michael A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Thiele, Marc A1 - Baeßler, Matthias T1 - Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau N2 - Ziel des Verbundvorhabens „SmartWeld“ ist es, für die schweißtechnische Fertigung von Stahlbaustrukturen exemplarisch am Beispiel von Hohlprofilknoten, welche als designrelevante Elemente von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) einsetzbar sind, die Möglichkeiten des Leichtbaus unter konsequenter Digitalisierung der Fertigungskette aufzuzeigen, um einerseits die Ressourceneffizienz zu forcieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Fertigungsstrategien aufzuzeigen. Innerhalb von „SmartWeld“ werden daher die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Fertigung von Leichtbau-Gründungsstrukturen am Beispiel aufgelöster Tragstrukturen (Jackets) aufgezeigt. Eine lastgerechte Auslegung der Schweißverbindungen nach bionischen Prinzipien ermöglicht, weitere Einsparpotenziale an Ressourcen bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer zu erschließen. Die Ausnutzung konstruktiver Prinzipien des Leichtbaus zur Erzeugung innovativer und ressourcenschonender Produkte erfordert den Einsatz digitaler Werkzeuge in der Designphase, der virtuellen Absicherung, der Fertigung und Qualitätsüberwachung sowie nachgelagerten Bauteilprüfung zur Abbildung der Nutzungsphase. Im Rahmen der Arbeiten wird daher der gesamte Produktentstehungs- und Prüfprozess betrachtet. Dies beinhaltet das Design im Kontext des konstruktiven Leichtbaus, den schweißtechnischen Fertigungsprozess, die Bauteilprüfung sowie den Transfer der Ergebnisse in die Industrie durch serientaugliche Demonstratoren. Der Fokus der Arbeiten ist, die Fertigung auch im Umfeld eines für großskalige Stahlstrukturen üblichen hohen Individualisierungsgrades schweißtechnisch zu automatisieren und das Leichtbaupotenzial gezielt umzusetzen. Die Vorgaben aus der Designphase hinsichtlich einer lastgerechten Gestaltung bzw. Implementierung bionischer Ansätze können so gezielt durch einen adaptiven, automatisierten Schweißprozess eingestellt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Ermüdungs¬festigkeit und damit Produktlebensdauer, wodurch die Strukturen dünnwandiger ausgeführt und Ressourcen sowie CO2 eingespart werden können. T2 - 9. Forum Leichtbau - Fortschrittliche Fertigungstechnologien und Werkstoffe für den Klimaschutz CY - Berlin, Germany DA - 29.09.2022 KW - Offshore Windenergieanlagen KW - Gründungsstrukturen KW - Leichtbau KW - Bionik KW - Automatisierte schweißtechniche Fertigung PY - 2022 AN - OPUS4-56655 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, René A1 - Fabry, Çağtay 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 - JOUR A1 - Ramasetti, Eshwar Kumar A1 - Herrmann, Ralf A1 - Degener, Sebastian A1 - Baeßler, Matthias T1 - Development of generic AI models to predict the movement of vehicles on bridges N2 - For civil, mechanical, and aerospace structures to extend operation times and to remain in service, structural health monitoring (SHM) is vital. SHM is a method to examining and monitoring the dynamic behavior of essential constructions. Because of its versatility in detecting unfavorable structural changes and enhancing structural dependability and life cycle management, it has been extensively used in many engineering domains, especially in civil bridges. Due to the recent technical developments in sensors, high-speed internet, and cloud computing, data-driven approaches to structural health monitoring are gaining appeal. Since artificial intelligence (AI), especially in SHM, was introduced into civil engineering, these modern and promising methods have attracted significant research attention. In this work, a large dataset of acceleration time series using digital sensors was collected by installing a structural health monitoring (SHM) system on Nibelungen Bridge located in Worms, Germany. In this paper, a deep learning model is developed for accurate classification of different types of vehicle movement on the bridge from the data obtained from accelerometers. The neural network is trained with key features extracted from the acceleration dataset and classification accuracy of 98 % was achieved. KW - Structural Health Monitoring KW - Artifical Intelligence KW - Machine Learning KW - Nibelungen Bridge PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-620289 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.09.307 VL - 64 SP - 557 EP - 564 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-62028 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ramasetti, Eshwar Kumar A1 - Herrmann, Ralf A1 - Degener, Sebastian A1 - Baeßler, Matthias T1 - Development of generic AI models to predict the movement of vehicles on bridges N2 - For civil, mechanical, and aerospace structures to extend operation times and to remain in service, structural health monitoring (SHM) is vital. SHM is a method to examining and monitoring the dynamic behavior of essential constructions. Because of its versatility in detecting unfavorable structural changes and enhancing structural dependability and life cycle management, it has been extensively used in many engineering domains, especially in civil bridges. Due to the recent technical developments in sensors, high-speed internet, and cloud computing, data-driven approaches to structural health monitoring are gaining appeal. Since artificial intelligence (AI), especially in SHM, was introduced into civil engineering, these modern and promising methods have attracted significant research attention. In this work, a large dataset of acceleration time series using digital sensors was collected by installing a structural health monitoring (SHM) system on Nibelungen Bridge located in Worms, Germany. In this paper, a deep learning model is developed for accurate classification of different types of vehicle movement on the bridge from the data obtained from accelerometers. The neural network is trained with key features extracted from the acceleration dataset and classification accuracy of 98 % was achieved. T2 - SMAR 2024 - 7th International Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures CY - Salerno, Italy DA - 04.09.2024 KW - Machine learning KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2024 AN - OPUS4-61375 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ratkovac, Mirjana T1 - Perspectives on Wind and Wave Load Reconstruction from SHM Data for Offshore Wind Turbines N2 - As many wind turbines approach the end of their design lifetime, from a technical point of view, comprehensive fatigue analysis of all critical parts is necessary to decide what comes after – continued operation, repowering, or decommissioning. Typically, it is a two-stage evaluation process consisting of a physical inspection of the structure and an analytical part to compare the design and actually experienced loading conditions. Structural health monitoring helps to reduce the uncertainties in the estimations by providing insight into deviations between the designed and the built structure. Furthermore, it allows the evaluation of the consumed fatigue lifetime by analyzing the strain measurements that mirror the actual structural response to experienced environmental and operational conditions. However, the measurement values are limited to a sparse number of instrumented spots on the structure, and further extrapolation to the non-instrumented (critical) sections is required to perform a complete fatigue assessment. One known approach is the external force reconstruction, which has only scarcely been considered for application in offshore wind turbines. In order to extend the previously developed thrust force reconstruction framework, this work discusses the possibilities and challenges of wind and wave loading reconstruction in offshore wind turbine support structures. T2 - 4th International Conference on Health Monitoring of Civil & Maritime Structures (HeaMES 2023) CY - Online meeting DA - 12.06.2023 KW - Wind turbines KW - Force reconstruction KW - Structural Health Monitoring PY - 2023 AN - OPUS4-57687 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Gerards-Wünsche, Paul A1 - Thiele, Marc A1 - Brackrock, Daniel A1 - Stamm, Michael T1 - Detection and monitoring of the fatigue crack growth on welds – Application-oriented use of NDT methods N2 - Early detection of fatigue cracks and accurate measurements of the crack growth play an important role in the maintenance and repair strategies of steel structures exposed to cyclic loads during their service life. Observation of welded connections is especially of high relevance due to their higher susceptibility to fatigue damage. The aim of this contribution was to monitor fatigue crack growth in thick welded specimens during fatigue tests as holistically as possible, by implementing multiple NDT methods simultaneously in order to record the crack initiation and propagation until the final fracture. In addition to well-known methods such as strain gauges, thermography, and ultrasound, the crack luminescence method developed at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), which makes cracks on the surface particularly visible, was also used. For data acquisition, a first data fusion concept was developed and applied in order to synchronize the data of the different methods and to evaluate them to a large extent automatically. The resulting database can ultimately also be used to access, view, and analyze the experimental data for various NDT methods. During the conducted fatigue tests, the simultaneous measurements of the same cracking process enabled a comprehensive comparison of the methods, highlighting their individual strengths and limitations. More importantly, they showed how a synergetic combination of different NDT methods can be beneficial for implementation in large-scale fatigue testing but also in monitoring and inspection programs of in-service structures - such as the support structures of offshore wind turbines. T2 - Fatigue Design 2023 (FatDes 2023) CY - Senlis, France DA - 29.11.2023 KW - Fatigue KW - Welded KW - NDT KW - Crack growth PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600238 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.03.062 VL - 57 SP - 560 EP - 568 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-60023 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ritz, Sebastian A1 - Loewe, Anna A1 - Bauer, Jan T1 - Specialties of HAZID-Study for Large Unmanned Underwater Vehicles N2 - This paper scopes the specialties of a hazard identification study for large and extra-large unmanned undersea vehicles (UUVs). A generic node/function structure is derived from different large and extra-large UUV designs, partially own vehicle designs from research projects, and partially from commercial vehicles. For each node, a short overview of its components and the proper function or operations is defined. A set of guide words is used to prompt a hazard discussion for each node, which identifies unwanted functions, resulting in potential hazards and unmitigated consequences. Related to the SafeMASS-Report from DNV, this work concentrates on selected topics of the bridge-related function on voyage, control & monitoring, and abnormal situations. For unmanned vehicles without any person on board, these three topics become more important for underwater vehicles with very limited connectivity or temporary disruptions of communication whereby an operator in a remote-control center could only be provided with rough vehicle or mission states. Therefore, vehicle control, whether in hard- or software, must handle most tasks belonging to the considered functions automatically or autonomously. Hence, the most appropriate reactions of the system to unwanted system behavior must be implemented. This HAZID study could, on the one hand, be used as background for such an implementation, and on the other hand, it is used to verify the implemented actions on the risks and hazards. T2 - OCEANS 2023 - Limerick CY - Limerick, Ireland DA - 05.06.2023 KW - Autonomous underwater vehicles KW - HAZID KW - Risk-based design KW - Safety KW - Cyber security PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1109/OCEANSLimerick52467.2023.10244358 SP - 1 EP - 10 PB - IEEE AN - OPUS4-59099 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rogge, Andreas T1 - Large scale impact tests with reinforced concrete plates for impact safety N2 - As part of a nuclear safety research project, large-scale impact tests were conducted on reinforced concrete slabs to investigate the structural integrity of containment structures under aircraft crash scenarios. The aim was to experimentally validate numerical models for both hard and soft impact conditions. Using a drop tower, concrete slabs were subjected to controlled impacts with a 404 kg impactor dropped from a height of 9.5 meters. The tests included force measurements, photogrammetric evaluations, and 3D scans to analyze deformations and damage. A total of six impact experiments were performed (2x hard impact, 2x combined hard/soft impact). The results provide a robust basis for advancing safety assessments of nuclear facilities. T2 - SMiRT28 - 28th International Conference on Structural Mechanics In Reactor Technology CY - Toronto, Canada DA - 10.08.2025 KW - Experimental mechanics KW - Aircraft crash scenario KW - Coupled impact loading PY - 2025 AN - OPUS4-64126 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sadowski, A. A1 - Seidel, M. A1 - Al-Lawati, H. A1 - Azizi, E. A1 - Balscheit, Hagen A1 - Böhm, M. A1 - Chen, Lei A1 - van Dijk, I. A1 - Doerich-Stavridis, C. A1 - Kunle Fajuyitan, O. A1 - Filippidis, A. A1 - Winther Fischer, A. A1 - Fischer, C. A1 - Gerasimidis, S. A1 - Karampour, H. A1 - Kathirkamanathan, L. A1 - Subramanian, S. A1 - Topkaya, Cem A1 - Wagner, H. N. R. A1 - Wang, J. A1 - Wang, J. A1 - Kumar Yadav, K. A1 - Yun, X. A1 - Zhang, P. T1 - 8-MW wind turbine tower computational shell buckling benchmark - Part 1: An international ‘round-robin’ exercise N2 - An assessment of the elastic-plastic buckling limit state for multi-strake wind turbine support towers poses a particular challenge for the modern finite element analyst, who must competently navigate numerous modelling choices related to the tug-of-war between meshing and computational cost, the use of solvers that are robust to highly nonlinear behaviour, the potential for multiple near-simultaneously critical failure locations, the complex issue of imperfection sensitivity and finally the interpretation of the data into a safe and economic design. This paper reports on an international ‘round-robin’ exercise conducted in 2022 aiming to take stock of the computational shell buckling expertise around the world which attracted 29 submissions. Participants were asked to perform analyses of increasing complexity on a standardised benchmark of an 8-MW multi-strake steel wind turbine support tower segment, from a linear elastic stress analysis to a linear bifurcation analysis to a geometrically and materially nonlinear buckling analysis with imperfections. The results are a showcase of the significant shell buckling expertise now available in both industry and academia. This paper is the first of a pair. The second paper presents a detailed reference solution to the benchmark, including an illustration of the Eurocode-compliant calibration of two important imperfection forms. KW - Wind turbine tower KW - Computational KW - Shell buckling KW - Benchmark PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107124 SN - 1350-6307 VL - 148 SP - 1 EP - 23 PB - Elsevier Science CY - Oxford AN - OPUS4-57019 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sanayei, Mohammad Hassan A1 - Farhat, A. A1 - Luu, L.-H. A1 - Werner, L. A1 - Rettinger, C. A1 - Philippe, P. A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Micromechanical framework for a 3d solid cohesion model - implementation, validation and perspectives N2 - This article presents a solid cohesion model for the simulation of bonded granular assemblies in the frame of 3D discrete element approaches (DEM). A simple viscoplastic cohesion model for 2D geometries is extended to 3D conditions, while its yield criterion is generalized as a hyper-surface in the space of bond solicitations to include torsional moments. The model is then calibrated using experimental results of uniaxial traction at both the microscopic and macroscopic scales with an artificial granular cohesive soil. The paper finally presents some simulated results on the macromechanical sample traction application and briefly discusses the model's current limitations and promising prospects for subsequent works. T2 - VII International Conference on Particle-Based Methods PARTICLES 2021 CY - Hamburg, Germany DA - 04.10.2021 KW - Granular Cohesive Materials KW - DEM KW - Micromechanical Tensile Failure KW - Macromechanical Sample Strength PY - 2021 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-53716 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sanayei, Mohammad Hassan A1 - Farhat, A. A1 - Luu, Li-Hua A1 - Werner, L. A1 - Rettinger, C. A1 - Philippe, P. A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Micromechanical framework for a 3D solid cohesion model - Implemantation, validation and perspectives N2 - This article presents a solid cohesion model for the simulation of bonded granular assemblies in the frame of 3D discrete element approaches (DEM). A simple viscoplastic cohesion model for 2D geometries is extended to 3D conditions, while its yield criterion is generalized as a hyper-surface in the space of bond solicitations to include torsional moments. The model is then calibrated using experimental results of uniaxial traction at both the microscopic and macroscopic scales with an artificial granular cohesive soil. The paper finally presents some simulated results on the macromechanical sample traction application and briefly discusses the model's current limitations and promising prospects for subsequent works. T2 - VII International Conference on Particle-Based Methods PARTICLES 2021 CY - Hamburg, Germany DA - 04.10.2021 KW - Granular Cohesive Materials, KW - DEM KW - Micromechanical Tensile Failure KW - Macromechanical Sample Strength PY - 2021 AN - OPUS4-53726 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Savidis, S. A1 - Bergmann, M. A1 - Schepers, Winfried A1 - Fontara, I.-K. T1 - Wave propagation in inhomogeneous media via FE/PML method N2 - The Perfectly Matched Layer (PML) method is an efficient approach to imposing radiation conditions at the bounded region of interest in case of wave propagation in unbounded domains. This paper presents and validates 3D FE/PML numerical schemes based on two different PML formulations for homogeneous and inhomogeneous geological media exhibiting discrete or continuous inhomogeneity. In the equation of motion for the PML domain the applied stretching behavior is expressed either as complex material properties or as complex coordinates. Both PML formulations are implemented in the FEM and verified against analytical solutions. Three different types of material inhomogeneity are considered: layered half-space, continuously inhomogeneous half-space with linear velocity profile and continuously inhomogeneous half-space with nonlinear velocity profile. Sensitivity analyses are conducted, and the performance of the developed numerical schemes is investigated taking into account a broad variation of the PML parameters. Recommendations are given for the optimal values of the PML parameters for the case of homogeneous and inhomogeneous geological media. KW - Perfectly Matched Layer (PML) KW - Unbounded domain KW - Finite elements KW - Continuously inhomogeneous geological media PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202100028 VL - 45 IS - 2 SP - 98 EP - 107 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-54969 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Korrelationen zwischen Sondierungen und dynamischen Bodeneigenschaften N2 - Wir zeigen, dass bei homogenen ausgeprägt sandartigen Böden mit statistisch ermittelten Korrelationen die dynamischen Bodensteifigkeiten mit einer Genauigkeit abgeschätzt werden können, die mit der Ungenauigkeit der seismischen Verfahren übereinstimmt. Mit zunehmenden Feinkornanteil werden die Unsicherheiten der statistischen Korrelationen größer. Bei stark überkonsolidierten glazialen Böden sollte von der Anwendung empirischer Korrelationen Abstand genommen werden. T2 - 18. D-A-CH-Tagung für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Kiel, Germany DA - 14.09.2023 KW - Baugrunddynamik KW - Dynamische Bodenkennwerte KW - Statistische Korrelationen PY - 2023 AN - OPUS4-58581 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Cone penetration tests and dynamic soil properties N2 - Current standards like ISO 14837-32:2015 and DIN EN 1998-1/NA:2021 as well as prEN 1997-2:2022 allow for using correlations between the results of in-situ soil penetration tests and shear wave velocity (or shear modulus) to determine soil properties to be used in dynamic analyses. While the ISO and prEN standards even provide some recommendations on specific correlations to be used, the DIN standard does not. Due to the statistical nature of such correlations their general applicability has to be verified. We collected data sets from test sites from Germany as well as New Zealand at which cone penetration tests (CPT) as well as seismic site investigation methods were conducted. These sites comprise sandy soils as well as clayey soils, mixed soils as well as glacial soils. We compare the results of several correlations between CPT results and shear wave velocity. The accuracy of such correlations is assessed with respect to the accuracy of seismic in-situ tests. It turns out that for clean sands such correlations between CPT and Vs have a similar order of variability as seismic in-situ tests conducted at the same site. The higher the fines portion of the soil, the higher the variability of the statistical correlations, and consequently the less the general applicability. For glacial soils and other special soil types usage of statistical correlations to determine dynamic soil properties is not recommended. T2 - Eurodyn 2023 CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Dynamic soil properties KW - Statistical correlations PY - 2023 AN - OPUS4-58582 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Recommendations on finite Element modelling of non-seismic excitation in soil-structure interaction problems N2 - Nowadays geotechnical engineering firms have powerful software tools to extent their consulting business also into dynamic soil-structure interaction, which before has been restricted to a rather small community of specialized experts in this field, and they certainly do. This is particularly true with respect to non-seismic sources, that is all kinds of human induced vibrations. Hence, there is a demand from clients as well as from contractors to have guidance on the requirements as well as the limits of numerical modelling of soil-structure interaction. From the literature as well as from relevant standards, recommendations for the numerical modelling of soil-structure interaction problems involving seismic actions are well known, e. g. ASCE/SEI 4-16. There are, however, some particularities when dealing with human-induced vibrations, which are absent in seismic analyses. For human-induced excitations very little specific guidance has been published in the past. A machine foundation on a homogeneous half space excited by harmonic loads with excitation frequency between 4 Hz and 64 Hz has been analysed by means of several commercially available software packages. Parametric studies have been performed to verify if recommendations for seismic soil-structure analyses are valid for non-seismic analyses as well. This paper provides details on the benchmark example and the most important conclusions from the undertaken parametric studies. T2 - Eurodyn 2023 CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Numerical analysis KW - Vibrations KW - Soil-structure interaction PY - 2023 AN - OPUS4-58583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung als Genauigkeits- und Stabilitätsbedingung bei FEM-Berechnungen zur Wellenausbreitung N2 - Bei numerischen Berechnungen zur Wellenausbreitung im Zeitbereich mit der FE-Methode wird sehr häufig die Courant-Friedrichs-Lewy-Bedingung als zwingend einzuhaltende Bedingung für das Zeitschrittintegrationsverfahren genannt. Darin wird gefordert, dass eine sich ausbreitende Welle innerhalb eines Zeitschritts nicht mehr als die Distanz zum nächstgelegenen Knotenpunkt zurücklegen dürfe. Dies lässt erwarten, dass es sich um eine physikalisch begründbare Bedingung handelt. Es ist jedoch in der Literatur zu beobachten, dass nicht weiter ausgeführt wird, ob es sich um eine Genauigkeits- oder um eine Stabilitätsbedingung handelt, und ob sie für alle Zeitschrittverfahren einzuhalten ist oder nur für einige spezielle. Auch werden entsprechende Aussagen ohne weiteren Quellennachweis gemacht. Dieser Beitrag erläutert zunächst die Fragestellung, der Courant et al. in der Originalveröffentlichung von 1928 nachgegangen sind, und zeigt auf, welche Bedeutung die von ihnen gefundene Beziehung für die dort untersuchte Fragestellung hat. Anschließend wird der Frage nachgegangen, inwieweit die dort gewonnenen Erkenntnisse auf FEM-Berechnungen übertragen werden können. Die Betrachtung der Stabilitätsbedingungen verschiedener Zeitschrittintegrationsverfahren im Kontext von FEM-Berechnungen in der Strukturdynamik zeigt anschließend, dass es sich bei der CFL-Bedingung nicht um eine physikalisch begründbare Beziehung, sondern um eine rein numerische Bedingung ohne physikalischen Hintergrund handelt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Germany DA - 18.09.2025 KW - Numerische Methoden KW - Zeitschrittintegration KW - Verkehrserschütterungen PY - 2025 SN - 978-3-200-10710-6 DO - https://doi.org/10.34726/10599 SP - 259 EP - 264 PB - Österreichische Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (OGE) CY - Wien AN - OPUS4-64191 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Kritische Betrachtung der Impedanzfunktionen harmonisch angeregter Fundamente N2 - In den aktuellen Entwürfen des Eurocode 8 Teil 5 (FprEN 1998-5:2024) und auch des Euro-codes 7 Teil 3 (E DIN EN 1997-3:2022-10) werden Formeln für die Steifigkeiten eines Hal-braums mit einem darin eingebetteten starren masselosen Rechteckfundament gegenüber einer harmonischen Anregung angegeben. Die Formeln sind im Wesentlichen eine Kombination der Ergebnisse der Veröffentlichungen von Gazetas (1991) und Pais et al. (1988) über Forschungs-arbeiten, die in den 1980er Jahren durchgeführt wurden. Sie basieren auf numerischen Berech-nungen, deren Ergebnisse durch Ausgleichskurven approximiert wurden. Eine genauere Analyse der den Formeln zugrunde liegenden Veröffentlichungen zeigt einige Inkonsistenzen zwischen Eurocodes und den ursprünglichen Veröffentlichungen, deren Ursache nicht ohne weiteres er-kennbar ist. Darüber hinaus werden in den Eurocodes nur frequenzunabhängige Steifigkeiten angegeben. Das führt zu der Frage, wie verlässlich die Formeln sind. An zwei Beispielen wird nachfolgend die Notwendigkeit einer kritischen Verwendung der Impedanzfunktionen gezeigt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Austria DA - 18.09.2025 KW - Impedanzen KW - Wellenausbreitung KW - Erschütterungen PY - 2025 SN - 978-3-200-10710-6 DO - https://doi.org/10.34726/10599 SP - 245 EP - 246 PB - Österreichische Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (OGE) CY - Wien AN - OPUS4-64187 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried T1 - Kritische Betrachtung der Impedanzfunktionen harmonisch angeregter Fundamente N2 - In den aktuellen Entwürfen des Eurocode 8 Teil 5 (FprEN 1998-5:2024) und auch des Euro-codes 7 Teil 3 (E DIN EN 1997-3:2022-10) werden Formeln für die Steifigkeiten eines Hal-braums mit einem darin eingebetteten starren masselosen Rechteckfundament gegenüber einer harmonischen Anregung angegeben. Die Formeln sind im Wesentlichen eine Kombination der Ergebnisse der Veröffentlichungen von Gazetas (1991) und Pais et al. (1988) über Forschungs-arbeiten, die in den 1980er Jahren durchgeführt wurden. Sie basieren auf numerischen Berech-nungen, deren Ergebnisse durch Ausgleichskurven approximiert wurden. Eine genauere Analyse der den Formeln zugrunde liegenden Veröffentlichungen zeigt einige Inkonsistenzen zwischen Eurocodes und den ursprünglichen Veröffentlichungen, deren Ursache nicht ohne weiteres er-kennbar ist. Darüber hinaus werden in den Eurocodes nur frequenzunabhängige Steifigkeiten angegeben. Das führt zu der Frage, wie verlässlich die Formeln sind. An zwei Beispielen wird nachfolgend die Notwendigkeit einer kritischen Verwendung der Impedanzfunktionen gezeigt. T2 - 19. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Vienna, Germany DA - 18.9.2025 KW - Impedanzen KW - Wellenausbreitung KW - Erschütterungen PY - 2025 AN - OPUS4-64188 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schepers, Winfried A1 - Brinkgreve, RBJ A1 - Appel, S. T1 - Recommendations on finite element modelling of non-seismic excitation in soil-structure interaction problems N2 - Nowadays geotechnical engineering firms have powerful software tools to extent their consult-ing business also into dynamic soil-structure interaction, which before has been restricted to a rather small community of specialized experts in this field, and they certainly do. This is par-ticularly true with respect to non-seismic sources, that is all kinds of human induced vibrations. Hence, there is a demand from clients as well as from contractors to have guidance on the re-quirements as well as the limits of numerical modelling of soil-structure interaction. From the literature as well as from relevant standards, recommendations for the numerical modelling of soil-structure interaction problems involving seismic actions are well known, e. g. ASCE/SEI 4-16. There are, however, some particularities when dealing with human-induced vibrations, which are absent in seismic analyses. For human-induced excitations very little specific guid-ance has been published in the past. A machine foundation on a homogeneous half space ex-cited by harmonic loads with excitation frequency between 4 Hz and 64 Hz has been ana-lysed by means of several commercially available software packages. Parametric studies have been performed to verify if recommendations for seismic soil-structure analyses are valid for non-seismic analyses as well. This paper provides details on the benchmark example and the most important conclusions from the undertaken parametric studies. T2 - XII International Conference on Structural Dynamics CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Numerische Analysen KW - Referenzbeispiel KW - Maschinenfundament KW - Wellenausbreitung PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-604931 DO - https://doi.org/10.1088/1742-6596/2647/8/082014 SN - 1742-6596 VL - 2647 IS - 25 SP - 1 EP - 13 PB - IOP Publishing AN - OPUS4-60493 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schepers, Winfried A1 - Brinkgreve, Ronald B. J. A1 - Holtzendorff, Kira A1 - Wegener, Dirk A1 - Appel, Silke A1 - Efthymiou, Georgia A1 - Krajewski, Wolfgang A1 - Machaček, Jan A1 - Meier, Thomas A1 - Nseir, Bashar A1 - Rangelow, Peter A1 - Schmitt, Jürgen A1 - Staubach, Patrick A1 - Vrettos, Christos T1 - Numerische Ermittlung von Baugrundschwingungen bei dynamisch belasteten Fundamenten: Empfehlungen zur Modellierung T1 - Numerical analysis of soil vibrations due to vibrating foundations: Guidance for model design N2 - AbstractIn der Praxis tätige geotechnisch Planende kommen in zunehmendem Maße mit dynamischen Fragestellungen in Berührung. Hersteller von geotechnischer Berechnungssoftware haben entsprechend ihre ursprünglich für statische Aufgabenstellungen konzipierten Produkte um die Möglichkeit zur Lösung von Wellenausbreitungsproblemen im Baugrund erweitert. Den Anwendern fehlt aber häufig die notwendige Erfahrung zur Durchführung dieser Art von numerischen Berechnungen. Die Arbeitskreise 1.4 „Baugrunddynamik“ und 1.6 „Numerik in der Geotechnik“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) haben diese Entwicklung aufgegriffen und einen gemeinsamen Unterarbeitskreis „Numerik in der Baugrunddynamik“ gegründet. Der vorliegende Beitrag stellt die aktuellen Ergebnisse der Arbeit des Unterarbeitskreises vor und fasst die gewonnenen Erkenntnisse in Form von Empfehlungen zusammen. N2 - Geotechnical engineers are increasingly concerned with wave propagation problems. Manufacturers of geotechnical analysis software added features for soil dynamic analyses to their products initially devised for static geotechnical analyses. Though, users often lack the experience for conducting such advanced numerical analyses. Working groups 1.4 "Soil dynamics" and 1.6 "Numerical analyses in geotechnical engineering" of DGGT German Society for Geotechnical Engineering established a joint subgroup "Numerical analyses in soil dynamics" to address this shortcoming. The present paper presents the work of the subgroup so far and provides some guidance on conducting numerical analyses in soil dynamics. KW - Wellenausbreitung KW - Numerische Methoden KW - Empfehlungen KW - Modellgröße KW - Zeitschrittweite PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202400016 SN - 0172-6145 VL - 47 IS - 4 SP - 254 EP - 268 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-62078 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. T1 - Ermittlung dynamischer Bodensteifigkeit aus konventionellen geotechnischen Berichten N2 - Am Beispiel von mehreren Bauvorhaben wird untersucht, mit welchen Unsicherheiten bei der Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und Scherwellengeschwindigkeit zur Beschreibung der dynamischen Bodeneigenschaften gerechnet werden muss. Die Auswertung von Korrelationen aus der Literatur zur Abschätzung der Scherwellengeschwindigkeit aus Drucksondierdaten zeigt, dass bei homogenen Sandböden die Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit über die Tiefe sehr gut wiedergegeben werden kann. Die Korrelationen haben dabei die Tendenz, den tatsächlichen Wert zu überschätzen. In den vorliegenden Fällen haben sich Überschätzungen zwischen 20 % und 50 % ergeben. Mit zunehmendem Feinkornanteil werden die Unsicherheiten aus den Korrelationen jedoch größer. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Dynamische Bodensteifigkeit PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 347 EP - 359 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54762 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. ED - Wuttke, F. ED - Aji, H. D. B. ED - Özarmut, A. T1 - Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und dynamischen Bodeneigenschaften N2 - Die natürliche Variabilität des Bodens bewirkt, dass jegliche in-situ Messung dynamischer Bodenparameter stets nur den Untersuchungsort beschreiben, und jede Verwendung für benachbarte Orte bereits eine Extrapolation ist. Gleichzeitig ist die Ermittlung von Bodeneigenschaften in-situ mit erheblichen Kosten verbunden, insbesondere bei Standorten wie z. B. Offshore-Windparks. Im innerstädtischen Raum sind seismische Messungen wegen der vorhandenen Bebauung und Flächenversiegelungen nur eingeschränkt möglich. Es bietet sich daher an, indirekte Methoden auf Basis von Drucksondierungen anzuwenden, weil diese Untersuchungen inzwischen zum Standardrepertoire selbst bei kleineren Bauvorhaben gehören. Der neue nationale Anhang zu DIN EN 1998-1 erlaubt die Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und dynamischen Bodeneigenschaften zur Anwendung bei seismischen Standortanalysen. Es werden jedoch keine Hinweise zur Auswahl geeigneter Korrelationen gegeben. Mit ISO/TS 14837-32 liegt ein Standard vor, in dem sogar für sandartigen Boden und tonartigen Boden zwei konkrete Korrelationen zur Anwendung vorgeschlagen werden. Dasselbe gilt für den Entwurf des Eurocode 7-2, prEN 1997-2 von 2022. Untersuchungen zeigen, dass seismische Verfahren, wenn sie nicht unter Labor-Freifeldbedingungen durchgeführt werden, signifikante Streuungen aufweisen. Sofern statistische Korrelationen eine Streuung aufweisen, die in derselben Größenordnung liegen wie Ergebnisse seismischer Verfahren, können beide Verfahren in Grundsatz alternativ eingesetzt werden. Wir zeigen, dass bei homogenen ausgeprägt sandartigen Böden mit statistisch ermittelten Korrelationen die dynamischen Bodensteifigkeiten mit einer Genauigkeit abgeschätzt werden können, die mit der Ungenauigkeit der seismischen Verfahren übereinstimmt. Mit zunehmenden Feinkornanteil werden die Unsicherheiten der statistischen Korrelationen größer. Bei stark überkonsolidierten glazialen Böden sollte von der Anwendung empirischer Korrelationen Abstand genommen werden. T2 - 18. D-A-CH-Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Kiel, Germany DA - 14.09.2023 KW - Scherwellengeschwindigkeit KW - Schubmodul KW - Wellenausbreitung KW - Bodenvariabilität KW - Statistische Auswertung PY - 2023 SN - 978-3-930108-15-1 SP - 433 EP - 441 PB - Deutsche Gesellschaft für Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik (DGEB) e. V. und Christian-Albrechts-Universität zu Kiel CY - Kiel AN - OPUS4-58351 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. T1 - Cone penetration tests and dynamic soil properties N2 - ISO 14837-32:2015 and DIN EN 1998-1/NA:2021 as well as prEN 1997-2:2022 allow for us-ing correlations between the results of in-situ soil penetration tests and shear wave velocity (or shear modulus) to determine soil properties to be used in dynamic analyses. While the ISO and prEN standards even provide some recommendations on specific correlations to be used, the DIN standard does not. Due to the statistical nature of such correlations their general applica-bility has to be verified. We collected data sets from test sites from Germany as well as New Zealand at which cone penetration tests (CPT) as well as seismic site investigation methods were conducted. These sites comprise sandy soils as well as clayey soils, mixed soils as well as glacial soils. We compare the results of several correlations between CPT results and shear wave velocity. The accuracy of such correlations is assessed with respect to the accuracy of seismic in-situ tests. It turns out that for clean sands such correlations between CPT and Vs have a similar order of variability as seismic in-situ tests conducted at the same site. The higher the fines portion of the soil, the higher the variability of the statistical correlations, and conse-quently the less the general applicability. For glacial soils and other special soil types usage of statistical correlations to determine dynamic soil properties is not recommended. T2 - XII International Conference on Structural Dynamics CY - Delft, Netherlands DA - 02.07.2023 KW - Wave propagation KW - Soil properties KW - Dynamic excitation PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-604887 DO - https://doi.org/10.1088/1742-6596/2647/25/252005 VL - 2647 SP - 1 EP - 11 PB - IOP Publishing CY - Bristol AN - OPUS4-60488 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Towards predictive maintenance of bridges N2 - Key features of predictive maintenance of structural systems are discussed and demonstrated in two examples. Challenges and needs for further research are discussed. T2 - Workshop Bridge Maintenance CY - Online Meeting DA - 09.04.2021 KW - Predictive maintenance KW - Deterioration KW - Structural systems PY - 2021 AN - OPUS4-52768 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Cumulative failure probability of deteriorating structures: Can it drop? N2 - The reliability of deteriorating structures at time t is quantified by the probability that failure occurs within the period leading up to time t. This probability is often referred to as cumulative failure probability and is equal to the cumulative distribution function of the time to failure. In structural reliability, an estimate of the cumulative failure probability is obtained based on probabilistic engineering models of the deterioration processes and structural performance. Information on the condition and the loading contained in inspection and monitoring data can be included in the probability estimate through Bayesian updating. Conditioning the probability of failure on the inspection or monitoring outcomes available at time t (e.g. detections or no detection of damages) can lead to a reduction in that probability. Such a drop in the cumulative failure probability might seem counterintuitive since the cumulative failure probability is a non-decreasing function of time. In this paper, we illustrate—with the help of a numerical example—that such a drop is possible because the cumulative probability before and after the updating is not based on the same information, hence not on the same probabilistic model. T2 - 18th Internatinoal Probabilistic Workshop (IPW 2020) CY - Online Meeting DA - 12.05.2021 KW - Deterioration KW - Structural systems KW - Time-variant reliability KW - Bayesian updating KW - Inspection KW - Monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-52770 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - A risk-based framework for optimizing inspection and maintenance of deteriorating structures monitored by vibration-based monitoring systems N2 - In this presentation, a framework for integrating vibration-based structural health monitoring data into the optimization of inspection and maintenance of deteriorating structural systems is presented. The framework is demonstrated in an illustrative example considering a steel frame subject to fatigue. T2 - EERA JP Wind WORKSHOP on Ongoing research in offshore wind structures CY - Online meeting DA - 16.09.2021 KW - Structural Health Monitoring KW - Inspection KW - Maintenance KW - Deterioration KW - Vibration KW - Structural Systems PY - 2021 AN - OPUS4-53749 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 - JOUR A1 - Schneider, Ronald T1 - Von der Datenerfassung bis zur Entscheidungsfindung: Jede Brücken-Überwachung bedarf einer Gesamtmethodik N2 - Brücken müssen laufend überwacht werden, damit die Unsicherheiten hinsichtlich ihres Zustands, ihrer Beanspruchung und ihrer Leistungsfähigkeit verringert werden können. Diese Aufgabe soll künftig mit digitalen Methoden erleichtert werden. Im folgenden Beitrag werden deshalb die digitale Bauwerksmodellierung und die Entscheidungsfindung beleuchtet. Dazu wird gezeigt, wie Zustandsdiagnosen und -prognosen digital ermöglicht werden und wie durch diagnostische und prognostische Modelle eine wissenschaftliche Basis für risikobasierte Entscheidungen über Erhaltungsmaßnahmen und für den Übergang vom reaktiven zum vorausschauenden Brückenmanagement gebildet werden kann. Dabei wird klar: Jede Brücken-Überwachung bedarf einer Gesamtmethodik, ihre wichtigsten Elemente sind: Datenerfassung, Datenmanagement, Datenanalyse, Bauwerksmodellierung, Bauwerksbewertung und die letztendlichen Entscheidungen über notwendige Erhaltungsmaßnahmen. KW - Prädiktive Instandhaltung KW - Brücken KW - Erhaltungsmanagement KW - Digitale Zwillinge PY - 2023 IS - 62 SP - 76 EP - 83 AN - OPUS4-57811 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Structural integrity management research at BAM N2 - This presentation provides an overview on the structural integrity management research at BAM. In addition, a framework for monitoring and risk-informed inspection and maintenance planning for offshore steel structures is presented. T2 - Structural Health Monitoring Using Statistical Pattern Recognition CY - Berlin, Germany DA - 20.03.2023 KW - Structural integrity KW - Monitoring KW - Maintenance KW - Inspeciton KW - Bridges KW - Offshore wind PY - 2023 AN - OPUS4-57864 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Impulsvortrag: Ermüdungslebensdauerbewertung mittels Informationen aus Monitoring und Inspektionen N2 - Kontext: Ermüdungsbeanspruchte Tragstrukturen von Windenergieanlagen, Bestimmung der Ermüdungsbeanspruchungen und -zuverlässigkeit auf der Grundlage von Simulationen aus dem Design unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten, Aktualisierung der Ermüdungsbeanspruchungen und -zuverlässigkeit auf der Grundlage von globalen Monitoring- und lokalen Inspektionsinformationen aus dem Betrieb unter Berücksichtigung von Modell- und Messunsicherheiten T2 - 3. Verbundtreffen ReNEW CY - Berlin, Germany DA - 05.09.2024 KW - Modellunsicherheiten KW - Windenergie KW - Ermüdungslebensdauer KW - Tragstrukturen KW - Monitoring KW - Inspektionen PY - 2024 AN - OPUS4-61427 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Modeling in support of offshore wind farm end-of-life decision making N2 - The EU member states have set out ambitious long-term goals for deploying offshore wind energy. The installed offshore wind capacity is set to increase from 14.6 GW in 2021 to around 320 GW in 2050. This signifies the role of offshore wind energy as a major contributor to reaching the EU’s climate and energy goals. To ensure that the defined targets are met, a significant number of new wind farms has to be installed and existing wind farms reaching the end of their planned life need to be reused efficiently. Some of the relevant reuse alternatives are lifetime extension, repowering based on the existing support structures and repowering with new turbines. As a basis of the decision-making regarding the reuse of existing offshore wind farm, the expected utility of each relevant option should be determined based on the associated expected rewards, costs and risks. The optimal concept maximizes the utility of the decision-maker and fulfills the existing constraints and requirements. To facilitate such a quantitative decision-making, models and methods have to be developed. In particular, models are required that enable predictions of (a) the condition and performance of the turbines and support structures and (b) the renumeration, costs and consequences of adverse events. These predictions have to consider (a) the governing uncertainties, (b) the available information from the planning, construction, installation and operating phase, (b) potential repair, retrofitting and strengthening schemes and (c) possible monitoring, inspection and maintenance regimes for the future operating phase. Over the past years, several models, methods and tools have been developed at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) to support the structural integrity management of offshore wind turbine substructures. These include: (a) a prototype for reliability-based, system-wide, adaptive planning of inspections of welded steel structures in offshore wind farms, (b) a method for monitoring and risk-informed optimization of inspection and maintenance strategies for jacket structures subject to fatigue, and (c) a probabilistic cost model of inspection and maintenance of welded steel structures in offshore wind farms. This contribution provides an overview on these works and discusses how they can be adapted and extended to support the decision-making regarding lifetime extensions and repowering of offshore wind farms. T2 - 12th International Forum on Engineering Decision Making (12th IFED) CY - Stoos, Switzerland DA - 05.12.2023 KW - Windenergie KW - Offshore Wind KW - Lifetime Extension KW - Repowering PY - 2023 AN - OPUS4-60430 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Zuverlässigkeitsbasierte Bemessung und Monte Carlo Simulation N2 - Am 19. und 20.11.2024 veranstaltete die BAM und der DGGT AK 2.15 „Zuverlässigkeitsbasierte Methoden in der Geotechnik“ in Zusammenarbeit mit der DGGT-Akademie einen zweitägigen Workshop zur Einführung in die zuverlässigkeitsbasierte Bemessung. Am ersten Tag wurden in einem Short Course die Grundlagen der Zuverlässigkeitsanalyse in der Geotechnik vermittelt, wobei den Teilnehmenden die Möglichkeit geboten wurde, unter Anleitung Aufgaben mit Hilfe geeigneter Software am PC selbstständig zu bearbeiten. In diesem Vortrag wurde die Grundlagen der zuverlässigkeitsbasierten Bemessung und die Monte Carlo Simulation zur Abschätzung der Versagenswahrscheinlichkeit dargestellt. T2 - 2. Workshop des DGGT AK 2.15 „Zuverlässigkeitsbasierte Methoden in der Geotechnik“ CY - Berlin, Germany DA - 19.11.2024 KW - Zuverlässigkeitsanalyse KW - Geotechnik KW - Monte Carlo Simulation PY - 2024 AN - OPUS4-61905 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Digitaler Zwilling im Erhaltungsmanagement von Straßenbrücken N2 - Digitale Zwillinge werden zukünftig ein integraler Bestandteil des Erhaltungsmanagements von Straßenbrücken sein. In diesem Beitrag wird argumentiert, dass sie nicht nur als digitale Abbilder physikalischer Bauwerke verstanden werden sollten, sondern als eine umfassende digitale Methode, die durch die Integration von Datenerfassung, Erhaltungsmaßnahmen, Datenmanagement, Bauwerksbewertung und Entscheidungsunterstützung die Bauwerksüberwachung und -erhaltung verbessert. In diesem Zusammenhang wird betont, dass der Übergang von der reaktiven zur prädiktiven Erhaltung durch den Einsatz von Digitalen Zwillingen nur dann realisierbar ist, wenn neben den erforderlichen diagnostischen und prognostischen Zustandsanalysen auch Methoden zur Optimierung von Entscheidungen über Datenerfassung und Erhaltungsmaßnahmen implementiert werden. Zur Veranschaulichung der Diskussion werden in diesem Beitrag exemplarisch zwei Bestandteile eines Digitalen Zwillings für das Erhaltungsmanagement von Verkehrsbrücken am Beispiel einer Eisenbahnbrücke demonstriert. Dabei wird zum einen gezeigt, wie Monitoringdaten mittels eines Datenmanagementsystems strukturiert verwaltet und für angeknüpfte Analysen bereitgestellt werden. Zum anderen erfolgt im Rahmen einer bauwerksspezifischen Einwirkungsermittlung eine Zugidentifikation anhand von gemessenen Schwellenschwingungen T2 - Workshop „Digitaler Zwilling im Lebenszyklusmanagement" der AG BIM in der Bauwerkserhaltung des Koordinierungsausschusses Erhaltung (KoA-Erhaltung) der B/L-DB Konstruktiver Ingenieurbau CY - Potsdam, Germany DA - 09.04.2025 KW - Digitale Zwillinge KW - Erhaltung KW - Inspektion KW - Monitoring KW - Brücken PY - 2025 AN - OPUS4-62951 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - SysPark: a software tool for system-wide adaptive planning of inspections of turbine support structures in offshore wind farms N2 - Fatigue is one of the main deterioration processes affecting the performance of welded steel support structures of wind turbines in offshore wind farms. In this contribution, we present a probabilistic physics-based fatigue deterioration model of a wind farm that accounts for the stochastic dependence among the fatigue behavior of different hotspots at turbine and wind farm level. The dependence exists because of uncertain common influencing factors such as similar material properties, fabrication qualities and load conditions. These system effects signify that an inspection of one hotspot provides indirect information of the condition of the remaining hotspots and thus enable an optimization of the inspection effort for a wind farm. The wind farm model consists of two levels: A turbine support structure (level 1 system model) is represented by its fatigue hotspots and their stochastic dependence. The fatigue performance of a hotspot is described by a probabilistic fracture mechanics (FM) fatigue model. The probabilistic model of the parameters of the FM fatigue model is calibrated based on design data and is thus directly linked to the design of the turbine support structures. Dependence among the fatigue performances of different hotspots in a turbine support structure is modeled by introducing correlations between the stochastic parameters of the FM fatigue models. A wind farm (level 2 system model) consists of different turbine support structures (level 1 system models). Additional correlations are introduced at wind farm level to account for the dependence among the fatigue behavior of hotspots belonging to different turbine support structures. The wind farm model enables the computation of (marginal) hotspot fatigue reliabilities, system fatigue reliabilities of individual turbine support structures and the system fatigue reliability of an entire wind farm. The probabilistic model of the parameters of the two-level system model can be consistently updated with inspection outcomes using Bayesian methods. The updated probabilistic model of the model parameters then forms the basis for updating the estimates of the fatigue reliabilities. We implement the wind farm model in a software tool named SysPark. The tool provides the means for planning inspections at wind farm level using an adaptive reliability-based threshold approach. In this approach, the first inspection campaign is planned in the year before the fatigue failure rates of the hotspots with the lowest fatigue reliabilities exceed a threshold failure rate. Once inspection results become available, the probabilistic model of the parameters of the wind farm model is updated. If repairs are performed, the wind farm model is additionally modified to describe the behavior of the repaired hotspots. The updated and modified model then enables the planning of the next inspection campaign and so on. The software tool is demonstrated in a case study considering a generic wind farm consisting of turbines with jacket support structures. T2 - Wind Energy Science Conference (WESC 2021) CY - Online Meeting DA - 25.05.2021 KW - Fatigue deterioration KW - Offshore wind farm KW - Inspection planning PY - 2021 AN - OPUS4-52767 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Integrating vibration monitoring into risk-based inspection and maintenance planning for deteriorating structural systems N2 - A reliability and risk-based framework for integrating vibration monitoring data in the planning of inspection and maintenance of deteriorating structural systems is discussed and demonstrated in a numerical example. T2 - Wind Energy Science Conference (WESC 2021) CY - Online Meeting DA - 25.05.2021 KW - Deterioration KW - Structural systems KW - Inspection KW - Vibration monitoring KW - Maintenance PY - 2021 AN - OPUS4-52766 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald 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 - Schneider, Ronald T1 - Kontinuierliche sensordaten- und modellgestützte Bewertung von Infrastrukturbauwerken in der Praxis N2 - Ein Einsatz von kontinuierlichen sensorbasierten Verfahren komplementär zu den zeitlich diskreten bildbasierten Verfahren haben ein enormes Potenzial, die bisher hauptsächlich visuellen Prüfprozesse zu transformieren. Zur Ermöglichung eines strategischen Einsatzes des sensorbasierten Monitorings im Erhaltungsmanagement von Ingenieurbauwerken ist das übergeordnete Ziel des Projektes AISTEC-Pro die Demonstration des praktischen Mehrwerts des sensorbasierten Monitorings. Dies wird durch praktische Anwendungen an der Maintalbrücke Gemünden und einem neu ausgewählten Referenzbauwerk unter Berücksichtigung von typischen Einsatzszenarien im Bereich der Bauwerkserhaltung erreicht werden. Die Einsatzszenarien werden in enger Abstimmung mit den Endanwendern entwickelt und fortgeschrieben. Hierbei wird insbesondere Bezug auf die aktuelle Neufassung der DIN 1076 genommen, in der erstmals die Anwendung von sensor- und bildbasierten Monitoringverfahren in der Bauwerksprüfung geregelt wird. T2 - AISTEC-Pro Auftakttreffen CY - Weimar, Germany DA - 02.12.2024 KW - Sensorbasiertes Monitoring KW - Erhaltung KW - Verkehrsbrücken PY - 2024 AN - OPUS4-61919 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Kontinuierliches Bauwerksmonitoring – Sensor-basiert (AP4) N2 - Kontinuierliche sensorbasierte Bauwerksmessungen leisten einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit von Verkehrsbauwerken. Hierzu werden im Vorhaben AISTEC Referenzbauwerke und Referenzverfahren untersucht mit Schwerpunkt auf den Einfluss klimatischer Bedingungen. Der Vortrag stellt den aktuellen Projektstand des FB 7.2 vor. T2 - 3. Verbundtreffen AISTEC CY - Online meeting DA - 05.05.2020 KW - Zivile Sicherheit KW - Brücken KW - Structural Health Monitoring PY - 2020 AN - OPUS4-50796 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Sensorbasiertes Monitoring (AP4 + AP7): Ein Überblick N2 - Im AISTEC Projekt erforscht der FB 7.2 Verfahren zur Bewertung von Verkehrsbrücken auf der Gruandlage von sensorbasierten Bauwerksmessungen. In diesem Vortrag wird ein Überlick über die Forschungsarbeiten des FB 7.2 präsentiert. Des Weiteren wird ein Ausblick zur quantitativen Integration von sensorbasierten Bauwerksmessungen in die risiko-basierte prädiktive Planung von Inspektionen und Reparaturen von Ingenieurbauwerken gegeben. T2 - AISTEC 5. Verbundtreffen CY - Online meeting DA - 24.06.2021 KW - AISTEC KW - Structural Health Monitoring KW - Brücken PY - 2021 AN - OPUS4-52982 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -