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 JF - Engineering failure analysis 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 - Balscheit, Hagen A1 - Victor, A. A1 - Thiele, Marc A1 - Cuellar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Lüddecke, F. T1 - Experimental Investigation on Buckling Behavior of soil-embedded Piles T2 - ce/papers N2 - Monopiles are currently the predominant foundation type for offshore wind turbines in Europe. Due to the increasing dimensions of the turbines, pile diameters beyond 10m become necessary. A design-relevant failure mode of monopiles is the local buckling of the pile wall in the embedded sections. Relevant buckling guidelines do not consider the soil-structure interaction specifically, although the embedment may allow for a reduction of wall thickness. However, Eurocode-based design concepts require a validation with comparative buckling cases for validation, either in terms of buckling curve parameters for both the algebraic stress-based and semi-numerical LBA/MNA design concept or as a calibration factor kGMNIA for fully numerical GMNIA calculations. These parameters are not yet available for embedded shells. To close this gap, we have conducted experiments on piles embedded in sand to investigate local buckling under soil-structure-interaction. The results will be used to calibrate numerical models. This research was carried out as part of the VERBATIM research project, funded by PTJ/BMWK and supported by the Carbon Trust's Offshore Wind Accelerator consortium. T2 - EUROSTEEL 2023 CY - Amsterdam, The Netherlands DA - 11.09.2023 KW - Wind KW - Wind Energy KW - Shell Buckling KW - Offshore KW - Soil-Structure-Interaction PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583641 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.2313 SN - 2509-7075 VL - 6 IS - 3-4 SP - 1729 EP - 1734 PB - Ernst & Sohn Gmb AN - OPUS4-58364 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - 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 - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Nichtlineares Tragverhalten stahlbaulicher Offshore-Strukturen unter spezieller Berücksichtigung der Bauwerk-Boden-Interaktion N2 - Der Vortrag gibt einen Überblick über die ingenieurmäßige Handhabung der stahlbaulichen Bemessung von großen Monopiles für Offshorewindenergieanlagen. Besonderer Focus liegt dabei auf jenen Phänomenen, welche durch eine starke Interaktion zwischen Stahlstruktur und Boden gekennzeichnet werden. T2 - Ringvorlesung: Praxisreihe Stahlbau CY - Innsbruck, Austria DA - 09.05.2023 KW - Pile Tip Buckling KW - Shell Buckling KW - Soil Struture Interaction PY - 2023 AN - OPUS4-57521 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen A1 - Victor, A. A1 - Thiele, Marc A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Lüddecke, F. T1 - Experimental Investigation on Buckling Behavior of soil-embedded Piles N2 - Monopile-Gründungen sind die mit Abstand am häufigsten verwendete Gründungskonstruktion für Offshore-Windenergieanlagen. Ein wesentliches Problem bei der Bemessung ist das lokale Beulen des Gründungspfahls, welches typischerweise im Bereich der Bettung auftritt. Aufgrund der Nichtlinearität der Bettungsrandbedingung sind klassische Bemessungsansätze nicht anwendbar, so dass der Bemessungsingenieur auf eine vollständig numerische Berechnung zurückgreifen muss. In diesem Vortrag wird eine experimentelle Versuchskampagne zur Erzeugung von Kalibrierungsdaten für solche numerischen Modelle vorgestellt. Eine ausführlichere Darstellung findet sich im gleichnamigen Artikel. T2 - EUROSTEEL 2023 CY - Amsterdam, Netherlands DA - 11.09.2023 KW - Wind KW - Wind Energy KW - Offshore KW - Shell Buckling KW - Soil-Structure-Interaction PY - 2023 AN - OPUS4-58365 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Soil Embedded Piles - Reference Tests for Model Validation N2 - This presentation shows buckling tests on embedded piles conducted within the VERBATIM project. The generated data may serve as a valuable validation basis for numerical buckling design verification of Windenergy foundations in terms of the GMNIA concept. T2 - Buckling of Offshore Wind Energy Structures : 2-Day Buckling Colloquium CY - Berlin, Germany DA - 14.02.2024 KW - Wind Energy KW - Shell Buckling KW - Offshore Structures KW - GMNIA PY - 2024 AN - OPUS4-59536 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Offshore Gründungen - Nichtlineare Effekte bei der stahlbaulichen Auslegung großer Pfahlgründungen für Offshore Windenergieanlagen N2 - Dieser Kurzvortragg erläutert nichtlineare Phänomene die angesichts der aktuell wachsenden Dimensionen von Monopfahlgründungen für Offshorewindenergieanlagen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Insbesondere wird dabei auf das Pfahlfußbeulen sowie das Schalenbeulen des bereits installierten Pfahles eingegangen. T2 - 27. Brandburgischer Bauingeniertag BBIT2023 CY - Cottbus, Germany DA - 09.06.2023 KW - Beulen KW - Pfahlfußbeulen KW - Stabilität KW - Monopile KW - Windenergie PY - 2023 AN - OPUS4-57653 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -