TY - CONF A1 - Kulkarni, Kajol A1 - Kemmler, Samuel A1 - Schwartz, Anna A1 - Gedik, Gülçin A1 - Chen, Yanxiang A1 - Papageorgiou, Dimitrios A1 - Kavroulakis, Ioannis A1 - Iakymchuk, Roman T1 - Harvesting energy consumption on European HPC systems: Sharing Experience from the CEEC project N2 - Energy efficiency has emerged as a central challenge for modern high-performance computing (HPC) systems, where escalating computational demands and architectural complexity have led to significant energy footprints. This paper presents the collective experience of the EuroHPC JU Center of Excellence in Exascale CFD (CEEC) in measuring, analyzing, and optimizing energy consumption across major European HPC systems. We briefly review key methodologies and tools for energy measurement as well as define metrics for reporting results. Through case studies using representative CFD applications (waLBerla, FLEXI/GALÆXI, Neko, and NekRS), we evaluate energy-to-solution and time-to-solution on diverse architectures, including CPU- and GPU-based partitions of LUMI, MareNostrum5, MeluXina, and JUWELS Booster. Our results highlight the advantages of accelerators and mixed-precision techniques for reducing energy consumption while maintaining computational accuracy. Finally, we advocate the need to facilitate energy measurements on HPC systems in order to raise awareness, teach the community, and take actions toward more sustainable exascale computing. T2 - SCA/HPCAsiaWS 2026: SCA/HPCAsia 2026 Workshops: Supercomputing Asia and International Conference on High Performance Computing in Asia Pacific Region Workshops CY - Osaka , Japan DA - 26.01.2026 KW - Energy consumption KW - eEergy measurement KW - Energy-to-solution KW - Mixed-precision KW - HPC KW - CFD PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-654175 DO - https://doi.org/10.1145/3784828.3785161 SP - 40 EP - 49 PB - ACM CY - New York, NY, USA AN - OPUS4-65417 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wedel, F. A1 - Pitters, S. A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Hille, Falk A1 - Hindersmann, I. T1 - Guideline for the strategic application of monitoring of road bridges in Germany N2 - Engineering structures are an important part of our transport infrastructure. Their failure is associated with high safety risks and economic damage. Ensuring the availability of these constructions and guaranteeing their operational safety are thus important tasks. Currently, maintenance of engineering structures is a reactive process and therefore not yet a predictive process. Every 3 to 6 years, the structures are visually inspected, all damages are documented and a condition grade is assigned to the structure based on the detected damages. Continuous data-providing methods such as monitoring are used only very occasionally. With the help of monitoring, condition data about the structures are continuously collected, which can be used for a better assessment of the structures. On the one hand, this would increase safety of engineering structures, and on the other hand, it makes the shift towards predictive maintenance management based on real-time data and predictions, where the onset of damage is detected before it occurs, possible in the first place. Monitoring plays therefore an important role in the management of the infrastructure. It is a crucial a step towards the digitalisation of our infrastructure and existing processes. Although there are many use cases for monitoring that have already been successfully implemented, monitoring is not yet widely used by German road authorities due to several challenges that were also identified within the scope of the project. Therefore, a guide has been developed in which the current obstacles related to monitoring are identified and possibilities for integrating monitoring into existing processes are offered. To ensure optimal alignment with the needs of road authorities, both an online survey and a workshop have been conducted. The results are summarised in a brochure that is made available to authorities to improve the use of monitoring in Germany. This paper presents the guideline and the brochure. T2 - 10th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM 2024) CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Verkehrsinfrastrukturen KW - Engineering Structures KW - Bridges KW - Structural Health Monitoring KW - Guideline PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612821 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=29582 DO - https://doi.org/10.58286/29582 SN - 1435-4934 VL - 29 IS - 7 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net GmbH & Co. KG CY - Mayen AN - OPUS4-61282 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Brinkmann, M. A1 - Wiehle, Philipp A1 - Thiele, Marc A1 - Graubner, C.-A. ED - Schermer, D. ED - Brehm, E. T1 - Grundlagen zur Bemessung druckbeanspruchten Lehmmauerwerks N2 - Lehmmauerwerk bietet sich aufgrund seiner zahlreichen ökologischen Vorteile für die Errichtung klimafreundlicher und ressourcenschonender Gebäude an. Um den Anwendungsbereich tragenden Lehmmauerwerks durch eine zeitgemäße Nachweisführung zu erweitern, werden in diesem Beitrag Grundlagen für die Entwicklung eines eurocodekonformen Bemessungskonzepts erarbeitet. Hierzu werden die Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen an Lehmmauerwerk sowie Lehmsteinen und -mörteln nach Konditionierung bei unterschiedlichen Klimata vorgestellt. Darauf aufbauend erfolgt eine Traglastanalyse druckbeanspruchter Lehmmauerwerkswände mittels numerischer und analytischer Methoden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend in einen an DIN~EN~1996-3/NA angelehnten Bemessungsvorschlag überführt, welcher die materialspezifischen Besonderheiten von Lehmmauerwerk berücksichtigt und eine fundierte Grundlage für eine wirtschaftliche und zuverlässige Nachweisführung darstellt. KW - Druckfestigkeit KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Bemessung KW - Feuchte PY - 2023 SN - 978-3-433-03373-9 DO - https://doi.org/10.1002/9783433611142.ch4 VL - 48 SP - 79 EP - 110 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin ET - 1 AN - OPUS4-57509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus A1 - Fiedler, Georg A1 - Schubert, T. A1 - Hille, Falk A1 - Hüsken, Götz A1 - Beckmann, B. ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Großmaßstäbliche Impaktversuche mit Stahlbetonplatten – Konzeptionierung und Vorbereitung N2 - Seit 1977 ist der Flugzeugabsturz ein wesentliches Belastungsszenario bei der Auslegung von Kernkraftwerken. Zur Untersuchung dieses Szenarios wurden umfassende Studien durchgeführt, welche die Reaktion von Stahlbetonkonstruktionen unter Stoßbelastung analysieren. Da großmaßstäbliche Experimente teuer und aufwendig sind, gewinnen skalierte Versuche zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen eines Forschungsprojekts der TU Dresden und der BAM wurden Grundlagen für skalierte Impaktversuche im großen Maßstab geschaffen, um die Übertragbarkeit vom Labor- auf Realmaßstab zu ermöglichen. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Fallturm KW - Impakt KW - Stahlbetonbauteile PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613257 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 278 EP - 285 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61325 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lehmann, Frank A. A1 - Hille, Falk A1 - Glisic, Branco ED - Lienhart, Werner ED - Krüger, Markus T1 - Global Perspectives on Structural Monitoring in Civil Engineering N2 - Structural Monitoring (SM) is crucial in civil engineering for ensuring the safety, functionality, and longevity of civil infrastructure, especially bridges. As its importance grows, SM practices are guided mainly by national standards, leading to fragmented approaches and limited global integration. This paper examines SM guidelines, focusing on contributions from Germany, while exploring the broader international framework. In Germany, key guidelines such as the DGZfP Merkblatt B09 and others offer structured methods and practice examples for long-term monitoring and performance assessment. Internationally, countries have developed their own SM frameworks. Amongst others, Austria’s RVS Richtlinie 13.03.01, France’s COFREND Livre Blanc, Canada’s ISIS Guidelines, the ACI Report 444.2-21 from the USA, the TRB Circular E-C246 and the CIRIA Guideline from the UK contribute to a global understanding of SM. These guidelines address common technical, theoretical, and economic challenges across regions. This paper highlights the need for international collaboration, identifying synergies and gaps to promote a unified approach to SM. It offers insights into global standards and how successful strategies can foster innovation and cohesion in SM practices worldwide. T2 - 13th International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure CY - Graz, Austria DA - 01.09.2025 KW - Structural Health Monitoring KW - bridge structures KW - guidelines PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-643859 DO - https://doi.org/10.3217/978-3-99161-057-1-063 SP - 411 EP - 419 PB - Verlag der Technischen Universität Graz AN - OPUS4-64385 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Geotechnical challenges in the field of Offshore Wind Energy. Micromechanical perspectives beyond the FEM N2 - This talk provides a brief overview on some geomechanical phenomena and problematic issues in the field of offshore wind-energy geotechnics, with reference to their associated challenges for a numerical analysis/simulation. These may include large deformations, fluid coupling and grain-scale phenomena, all of which are generally difficult to be addressed with conventional FE techniques. These challenges are illustrated here with a practical example for the retrofit of axially loaded piles using compaction grouting techniques. In this case, the mechanical effects of the retrofit may be analysed with standard FE techniques, but require the adoption of strong assumptions, while the injection process itself can only be analysed with special techniques such as the MPM. Finally, an LBM-DEM framework for the micromechanical analysis of such problems is introduced and a practical application for the estimation of the soil resistance to driving (SRD) in layered profiles is discussed. T2 - Online Symposium on Meshfree models for Engineers: Where are they really worthwhile? CY - Online meeting DA - 01.12.2022 KW - Offshore wind energy KW - Offshore geotechnics KW - Micromechanical simulation KW - LBM-DEM KW - Pile retrofit system PY - 2022 AN - OPUS4-56450 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brunier-Coulin, F. A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Philippe, P. T1 - Generalized Shields criterion for weakly cohesive granular materials N2 - The erosion of natural sediments by a superficial fluid flow is a generic situation in many usual geological or industrial contexts. However, there is still a lack of fundamental knowledge about erosional processes, especially concerning the role of internal cohesion and adhesive stresses on issues such as the critical flow conditions for the erosion onset or the kinetics of soil mass loss. This contribution investigates the influence of cohesion on the surface erosion by an impinging jet flow based on laboratory tests with artificially bonded granular materials. The model samples are made of spherical glass beads bonded either by solid bridges made of resin or by liquid bridges made of a highly viscous oil. To quantify the intergranular cohesion, the capillary forces of the liquid bridges are here estimated by measuring their main geometrical parameters with image-processing techniques and using well-known analytical expressions. For the solid bonds, the adhesive strength of the materials is estimated by direct measurement of the yield tensile forces and stresses at the particle and sample scales, respectively, with specific traction tests developed for this purpose. The proper erosion tests are then carried out in an optically adapted device that permits a direct visualization of the scouring process at the jet apex by means of the refractive index matching technique. On this basis, the article examines qualitatively the kinetics of the scour crater excavation for both scenarios, namely, for an intergranular cohesion induced by either liquid or solid bonds. From a quantitative perspective, the critical condition for the erosion onset is discussed specifically for the case of the solid bond cohesion. In this respect, we propose here a generalized form of the Shields criterion based on a common definition of a cohesion number from yield tensile values, derived at both micro- and macroscales. The article finally shows that the proposed form manages to reconcile the experimental data for cohesive and cohesionless materials, the latter in the form of the so-called Shields curve along with some previous results of the authors which have been appropriately revisited. KW - Hydraulic jet erosion KW - Cohesive granular materials KW - Jet erosion test PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.5.034308 VL - 5 IS - 3 SP - 034308 PB - American Physical Society AN - OPUS4-50613 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kemmler, Samuel T1 - Gekoppelte Fluid Partikel Simulationen einer Suction Bucket Gründung zur Analyse von Piping Erosion während der Installation von Offshore Windkraftanlagen N2 - Wir stellen unseren Ansatz und unsere Methodik zur Simulation von Piping-Erosion vor, welche während des Installationsprozesses von Suction Bucket Fundamenten für Offshore-Windkraftanlagen auftreten kann und ein kritisches Versagen des Installationsprozesses darstellt. Wir zeigen die Ergebnisse mehrere Simulationen und analysieren die hydrodynamischen und Kontaktkräfte, die auf das granulare Medium wirken, sowie die Druckdifferenz der flüssigen Phase. Solche Simulationen können zum besseren Verständnis von Piping-Erosion und letztendlich zu dessen Verhinderung beitragen. T2 - Gesinus-Treffen 2024 CY - Stuttgart, Germany DA - 20.06.2024 KW - Suction Bucket KW - Gekoppelte Fluid-Partikel Simulationen KW - Offshore-Windkraftanlagen PY - 2024 AN - OPUS4-60516 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Pitters, S. A1 - Ramasetti, Eshwar Kumar A1 - Schneider, Ronald A1 - Wedel, F. A1 - Hindersmann, I. ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Föderiertes Datenmanagement von Monitoringdaten aus Structural Health Monitoring Anwendungen und daraus gewonnenen Trainingsdaten bei Spannbetonbrücken N2 - Beim Structural Health Monitoring entstehen eine Vielzahl von Daten, Metadaten und Modellen mit hohem Wert für die Beurteilung des Bauwerkszustands und der Prognose von Veränderungen. Kontinuierlich anwachsende Datenbestände müssen nachhaltig geteilt, genutzt und über die Bauwerkslebensdauer archiviert werden. Dabei stellen die Vielfalt der Messaufgaben, die Heterogenität der Daten, die dezentrale Erfassung und z. T. der Umfang eine Herausforderung für die beteiligten Akteure dar. Für den Datentransfer der Monitoringdaten zwischen der Straßenbauverwaltung und den Monitoringausführenden wird ein flexibles Abstimmungsverfahren vorgeschlagen und ein Lösungskonzept für ein föderiertes Datenmanagement skizziert. Eine weitere Herausforderung stellt die bauwerksübergreifende Zusammenstellung von Trainingsdaten für konkrete KI-Anwendungen dar. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Structural Health Monitoring PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-612902 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 178 EP - 185 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61290 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf T1 - Föderiertes Datenmanagement von Monitoringdaten aus Structural Health Monitoring Anwendungen und daraus gewonnenen Trainingsdaten bei Spannbetonbrücken N2 - Beim Structural Health Monitoring entstehen eine Vielzahl von Daten, Metadaten und Modellen mit hohem Wert für die Beurteilung des Bauwerkszustands und der Prognose von Veränderungen. Kontinuierlich anwachsende Datenbestände müssen nachhaltig geteilt, genutzt und über die Bauwerkslebensdauer archiviert werden. Dabei stellen die Vielfalt der Messaufgaben, die Heterogenität der Daten, die dezentrale Erfassung und z. T. der Umfang eine Herausforderung für die beteiligten Akteure dar. Für den Datentransfer der Monitoringdaten zwischen der Straßenbauverwaltung und den Monitoringausführenden wird ein flexibles Abstimmungsverfahren vorgeschlagen und ein Lösungskonzept für ein föderiertes Datenmanagement skizziert. Eine weitere Herausforderung stellt die bauwerksübergreifende Zusammenstellung von Trainingsdaten für konkrete KI-Anwendungen dar. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Structural Health Monitoring KW - Spannbetonbrücke KW - Datenmanagement KW - Auftraggeber-Daten-Anforderungen (ADA) KW - Bauwerkschäden PY - 2024 AN - OPUS4-61780 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kemmler, Samuel T1 - Fully-resolved LBM-DEM simulations of piping erosion during a suction bucket installation N2 - Suction bucket foundations are a cost-efficient and environmentally sustainable solution to install offshore wind turbines, achieved through the application of growing suction pressure inside the bucket until its full embedment into the seabed. A key challenge for the installation process is the occurrence of piping erosion, a phenomenon where fluidization of particles beneath the bucket wall tip causes a drop in suction pressure, potentially leading to installation failure. Despite its significance, the complex physical mechanisms driving piping erosion remain insufficiently understood. To address this knowledge gap, a three-dimensional, fully-resolved coupled LBM-DEM simulation is employed to conduct an in-depth analysis of piping erosion, aiming to identify key influencing parameters, thus enhancing understanding and optimizing the installation process. The simulation of physically relevant problem sizes - comprising hundreds of thousands of grains - is equivalent to computational intensities which demand for extensive computational resources. Results from simulations executed on hundreds of GPUs on the LUMI supercomputer are presented, illustrating the method's capability to tackle this complex challenge. T2 - 10th International Conference on Discrete Element Methods CY - Himeji, Japan DA - 01.07.2025 KW - Offshore wind support structure KW - Suction bucket foundation KW - Piping erosion KW - Micromechanical simulation PY - 2025 AN - OPUS4-63691 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Frequenz- und bodenabhängige Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen N2 - Die Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen haben eine lange Tradition in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Im Jahr 2006 wurde eine Prognose-Software fertiggestellt, die viele Forschungs- und Messergebnisse zusammenfasst. Sie umfasst die Teilbereiche Emission (die Anregung durch die Fahrzeug-Fahrweg-Untergrund-Wechselwirkung), die Transmission (die Ausbreitung durch den Boden) und die Immission (die Übertragung vom Freifeld in ein Gebäude). Die Prognose geschieht in allen Teilen mit einfachen Formeln, die veröffentlicht sind und zur Anwendung für Jedermann zur Verfügung stehen. Es werden Beispiele zur Emission und zur Transmission gezeigt. Im Bereich Transmissionsprognose werden zu den Anregungskräften (aus dem Emissionsteil) die Bodenerschütterungen als Schwinggeschwindigkeitsterzspektren berechnet. Das Ergebnis hängt stark von der Bodensteifigkeit, -dämpfung und -schichtung ab. Dies wurde später mit einer Messkampagne in der Schweiz an 10 Messorten bestätigt. Die Berechnung erfolgt näherungsweise für einen geschichteten Boden mit einer frequenzabhängigen Wellengeschwindigkeit (Dispersion) oder einem tiefenabhängigen Wellengeschwindigkeitsprofil. Die Anregungskräfte werden im Prognosebereich Emission mit einem 2-dimensionalen Gleismodell berechnet. 1-dimensionale Modelle liefern meist falsche Ergebnisse und 3-dimensionale Modelle (zum Beispiel mit der kombinierten Finite-Element-Randelement-Methode) sind für eine Erschütterungs¬prognose sicherlich zu aufwändig. Das 2-dimensionale Modell wurde an 3-dimensionale Ergebnisse so angepasst, dass die Ergebnisse für viele Gleise und Böden annähernd zutreffen. Auch Minderungs¬maßnahmen am Gleis können mit diesem Modell sehr gut berechnet werden. Die Prognoseverfahren wurden in den folgenden Jahren weiter verfeinert. Es wurde die quasi-statische Anregung durch die bewegten statischen Zuglasten mit einer Näherungsformel ergänzt, so dass auch das tieffrequente Nahfeld realistisch erfasst werden kann. Mit der Berücksichtigung der Achsfolge (insbesondere zwischen den Achsen im Drehgestell) ergeben sich zwei typische Minima in den Erschütterungsspektren, die oft auch in den Messungen beobachtet werden. Der Amplitudenanteil zwischen diesen beiden Minima ist oft stärker angehoben, so dass hier eine zusätzliche Erschütterungsanregung vermutet wird. Dieser Anteil kann rein empirisch prognostiziert werden, so wie das in den englischen Prognosen (zuletzt für das Highspeed2-Projekt) enthalten ist. Die Begründung dieses Anteils ist allerdings nicht die Achsfolge, sondern die Zerstreuung der statischen Achslastimpulse durch einen unregelmäßigen Gleisuntergrund und Boden. Die messtechnische Ermittlung eines Minderungseffektes ist komplizierter als allgemein angenommen. Es reicht nicht aus, jeweils an einem Messpunkt in der Nähe eines Gleises mit und ohne Minderungsmaßnahme die Erschütterungen zu messen und aus dem Verhältnis der Amplituden (beziehungsweise aus der Differenz der Pegel) „die Einfügedämmung“ zu ermitteln. Es wird an Beispielen gezeigt, wie man hier sinnvoller vorgehen kann. 1. Zunächst ist es wichtig, nicht nur die Einfügedämmung sondern auch die Originalspektren mit und ohne Minderung zu dokumentieren und zu veröffentlichen, damit man kontrollieren kann, ob wesentliche Amplituden und Frequenzbereiche reduziert sind oder ob es sich um eher zufällige Minderungen oder Verstärkungen handelt. (Beispiel Unterschottermatte/Raron, Müller/SBB) 2. Der Messpunkt sollte nicht im Nahbereich des Gleises liegen, da ansonsten eine zu günstige, falsche Einfügedämmung bestimmt wird. (Beispiel Tunnel/ Leipzig/Breitsamter) 3. Um Zufälligkeiten zu vermeiden, sollte man an mehr als einem Punkt messen. (Beispiel Unterschotterplatte/Altheim/Auersch) 4. Man sollte eigentlich immer auch die Bodenkennwerte (Steifigkeit, Dämpfung, Amplituden-abnahme, Übertagungsfunktion) messen. Selbst bei nahegelegene Messquerschnitten kann man Überraschungen erleben. (Beispiel erste ICE-Messungen/bei Würzburg/Auersch) 5. Bei verschiedenen Bodenkennwerten kann man eine Korrektur durchführen. (Beispiel Gleis-tröge/Mistler) Am besten bestimmt man ein äquivalentes Kraftspektrum zu jedem Messort und jedem Messzug (Beispiel Feste Fahrbahn/Gardelegen/Auersch) 6. Prinzipiell gibt es nicht die Einfügedämmung einer Maßnahme. Die Einfügedämmung ist immer boden- und referenzsystemabhängig. Die „beste“ Einfügungsdämmung erhält man mit einem steifen Untergrund (Beispiel Unterschottermatte/Tunnel/München Gasteig/Wettschureck) Das heißt aber nicht, dass die Maßnahme durch einen künstlich versteiften Untergrund besser wird (Beispiel Unterschottermatten/RRT2006/Auersch) Es werden Messbeispiele gezeigt, die alle neben einer hochfrequenten dynamischen Minderung auch eine mittelfrequente quasi-statische Minderung aufweisen. Dabei wird der mittelfrequente Zerstreuanteil der statischen Achslastimpulse durch die breitere Lastverteilung und damit die Impulsdehnung der Achslastimpulse reduziert. Diese Impulsdehnung lässt sich mit dem 2-dimensionalen Gleismodell berechnen. Die Minderungswirkung hängt aber wiederum vom Referenzsystem und dessen unregelmäßiger Steifigkeitsverteilung ab. Je unregelmäßiger der Boden und Gleisuntergrund des Referenzsystems, desto stärker ist die Minderungswirkung. T2 - 24. Symposium für Baudynamik und Erschütterungsmessungen CY - Dübendorf, Sitzerland DA - 09.06.2023 KW - Bahnerschütterungen KW - Erschütterungsprognose KW - Erschütterungsminderung KW - Elastische Gleiselemente KW - Gleiströge KW - Zerstreute Achsimpulse PY - 2023 SP - 1 EP - 32 PB - Ziegler Consultants CY - Zürich AN - OPUS4-57953 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Frequenz- und bodenabhängige Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen N2 - Die Prognose und Minderung von Bahnerschütterungen haben eine lange Tradition in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Im Jahr 2006 wurde eine Prognose-Software fertiggestellt, die viele Forschungs- und Messergebnisse zusammenfasst. Sie umfasst die Teilbereiche Emission (die Anregung durch die Fahrzeug-Fahrweg-Untergrund-Wechselwirkung), die Transmission (die Ausbreitung durch den Boden) und die Immission (die Übertragung vom Freifeld in ein Gebäude). Die Prognose geschieht in allen Teilen mit einfachen Formeln, die veröffentlicht sind und zur Anwendung für Jedermann zur Verfügung stehen. Es werden Beispiele zur Emission und zur Transmission gezeigt. Im Bereich Transmissionsprognose werden zu den Anregungskräften (aus dem Emissionsteil) die Bodenerschütterungen als Schwinggeschwindigkeitsterzspektren berechnet. Das Ergebnis hängt stark von der Bodensteifigkeit, -dämpfung und -schichtung ab. Dies wurde später mit einer Messkampagne in der Schweiz an 10 Messorten bestätigt (Bild 1). Die Berechnung erfolgt näherungsweise für einen geschichteten Boden mit einer frequenzabhängigen Wellengeschwindigkeit (Dispersion) oder einem tiefenabhängigen Wellengeschwindigkeitsprofil. Die Anregungskräfte werden im Prognosebereich Emission mit einem 2-dimensionalen Gleismodell berechnet (Bild 2). 1-dimensionale Modelle liefern meist falsche Ergebnisse und 3-dimensionale Modelle (zum Beispiel mit der kombinierten Finite-Element-Randelement-Methode) sind für eine Erschütterungs¬prognose sicherlich zu aufwändig. Das 2-dimensionale Modell wurde an 3-dimensionale Ergebnisse so angepasst, dass die Ergebnisse für viele Gleise und Böden annähernd zutreffen. Auch Minderungs¬maßnahmen am Gleis können mit diesem Modell sehr gut berechnet werden. Die Prognoseverfahren wurden in den folgenden Jahren weiter verfeinert. Es wurde die quasi-statische Anregung durch die bewegten statischen Zuglasten mit einer Näherungsformel ergänzt, so dass auch das tieffrequente Nahfeld realistisch erfasst werden kann. Mit der Berücksichtigung der Achsfolge (insbesondere zwischen den Achsen im Drehgestell) ergeben sich zwei typische Minima in den Erschütterungsspektren, die oft auch in den Messungen beobachtet werden. Der Amplitudenanteil zwischen diesen beiden Minima ist oft stärker angehoben, so dass hier eine zusätzliche Erschütterungsanregung vermutet wird. Dieser Anteil kann rein empirisch prognostiziert werden, so wie das in den englischen Prognosen (zuletzt für das Highspeed2-Projekt) enthalten ist. Die Begründung dieses Anteils ist allerdings nicht die Achsfolge, sondern die Zerstreuung der statischen Achslastimpulse durch einen unregelmäßigen Gleisuntergrund und Boden. Die messtechnische Ermittlung eines Minderungseffektes ist komplizierter als allgemein angenommen. Es reicht nicht aus, jeweils an einem Messpunkt in der Nähe eines Gleises mit und ohne Minderungs¬maßnahme die Erschütterungen zu messen und aus dem Verhältnis der Amplituden (beziehungsweise aus der Differenz der Pegel) „die Einfügedämmung“ zu ermitteln. Es wird an Beispielen gezeigt, wie man hier sinnvoller vorgehen kann. 1. Zunächst ist es wichtig, nicht nur die Einfügedämmung sondern auch die Originalspektren mit und ohne Minderung zu dokumentieren und zu veröffentlichen, damit man kontrollieren kann, ob wesentliche Amplituden und Frequenzbereiche reduziert sind oder ob es sich um eher zufällige Minderungen oder Verstärkungen handelt. (Beispiel Unterschottermatte/Raron, Müller/SBB) 2. Der Messpunkt sollte nicht im Nahbereich des Gleises liegen, da ansonsten eine zu günstige, falsche Einfügedämmung bestimmt wird. (Beispiel Tunnel/ Leipzig/Breitsamter) 3. Um Zufälligkeiten zu vermeiden, sollte man an mehr als einem Punkt messen. (Beispiel Unterschotterplatte/Altheim/Auersch) 4. Man sollte eigentlich immer auch die Bodenkennwerte (Steifigkeit, Dämpfung, Amplituden-abnahme, Übertagungsfunktion) messen. Selbst bei nahegelegene Messquerschnitten kann man Überraschungen erleben. (Beispiel erste ICE-Messungen/bei Würzburg/Auersch) 5. Bei verschiedenen Bodenkennwerten kann man eine Korrektur durchführen. (Beispiel Gleis-tröge/Mistler) Am besten bestimmt man ein äquivalentes Kraftspektrum zu jedem Messort und jedem Messzug (Beispiel Feste Fahrbahn/Gardelegen/Auersch) 6. Prinzipiell gibt es nicht die Einfügedämmung einer Maßnahme. Die Einfügedämmung ist immer boden- und referenzsystemabhängig. Die „beste“ Einfügungsdämmung erhält man mit einem steifen Untergrund (Beispiel Unterschottermatte/Tunnel/München Gasteig/Wettschureck) Das heißt aber nicht, dass die Maßnahme durch einen künstlich versteiften Untergrund besser wird (Beispiel Unterschottermatten/RRT2006/Auersch) Es werden Messbeispiele gezeigt, die alle neben einer hochfrequenten dynamischen Minderung auch eine mittelfrequente quasi-statische Minderung aufweisen. Dabei wird der mittelfrequente Zerstreuanteil der statischen Achslastimpulse durch die breitere Lastverteilung und damit die Impulsdehnung der Achslastimpulse reduziert. Diese Impulsdehnung lässt sich mit dem 2-dimensionalen Gleismodell berechnen. Die Minderungswirkung hängt aber wiederum vom Referenzsystem und dessen unregel¬mäßiger Steifigkeitsverteilung ab. Je unregelmäßiger der Boden und Gleisuntergrund des Referenz¬systems, desto stärker ist die Minderungswirkung. T2 - 24. Symposium für Baudynamik und Erschütterungsmessungen CY - Dübendorf, Switzerland DA - 09.06.2023 KW - Bahnerschütterungen KW - Erschütterungsprognose KW - Erschütterungsminderung KW - Elastische Gleiselemente KW - Gleiströge KW - zerstreute Achslastimpulse PY - 2023 AN - OPUS4-57952 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz ED - Papadrakakis, Manolis T1 - Frequency-wavenumber method for the wave propagation through the soil and the soil-structure interaction of railway tracks and building foundations near railway lines N2 - In soil-structure interaction, the soil and the (flexible) structures are modelled as elastic continua. The partial differential equations of elasticity can be transformed to algebraic equations in frequency-wavenumber domain where they can be solved by matrix methods. The results for the soil and a structure can be coupled in frequency-wavenumber domain, and the solution in space domain is obtained by an infinite wavenumber integral (the back-transformation). This method has several applications for the prediction of the emission, transmission and immission of railway-induced vibrations. The wave propagation in homogeneous or layered soils is calculated for surface and tunnel lines by a single wavenumber integration (transmission). The response of ballast or slab tracks (for the emission problem) and the foundation stiffness (for the immission problem) need an additional integration across the track or foundation width. In wavenumber domain, tracks and foundations of infinite length are analysed. Finite structures can be calculated by finite element models where the soil is calculated by the boundary element method. The Green’s functions for the boundary element method are calculated by a wavenumber integration as for the transmission problem. Some example results for all these tasks will be shown. The immission into buildings will be analysed in detail, and the effect of stiff slab foundations and (basement) walls on the incoming wavefield is quantified in a parameter study. The transfer function (the amplitude ratio) structure to free field usually starts with 1 at 0 Hz and decreases continuously with frequency. The reduction is due to the structural stiffness against wave deformation which turns to be higher than the stiffness of the soil, for example above the structure-soil coincidence frequency of the slab foundation. The reduction is better for a high structural stiffness and for a low soil stiffness. Walls are stiffer than plates for the relevant frequency range, but even walls and especially low basement walls are not infinitely rigid and can follow the wave deformation to a certain extent. These basic rules from frequency-wavenumber analysis can well be used for real building projects near railway lines where stiff foundations can be an alternative reduction method to the commonly used base isolation by elastic elements. T2 - COMPDYN 2025 CY - Rhodos, Greece DA - 15.06.2025 KW - Frequency-wavenumber method KW - Wave propagation KW - Soil-structure interaction KW - Building foundations KW - Mitigation measures PY - 2025 SP - 1 EP - 15 PB - NTUA CY - Athen AN - OPUS4-63470 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Frequency-wavenumber method for the wave propagation through the soil and the soil-structure interaction of railway tracks and building foundations near railway lines N2 - In soil-structure interaction, the soil and the (flexible) structures are modelled as elastic continua. The partial differential equations of elasticity can be transformed to algebraic equations in frequency-wavenumber domain where they can be solved by matrix methods. The results for the soil and a structure can be coupled in frequency-wavenumber domain, and the solution in space domain is obtained by an infinite wavenumber integral (the back-transformation). This method has several applications for the prediction of the emission, transmission and immission of railway-induced vibrations. The wave propagation in homogeneous or layered soils is calculated for surface and tunnel lines by a single wavenumber integration (transmission). The response of ballast or slab tracks (for the emission problem) and the foundation stiffness (for the immission problem) need an additional integration across the track or foundation width. In wavenumber domain, tracks and foundations of infinite length are analysed. Finite structures can be calculated by finite element models where the soil is calculated by the boundary element method. The Green’s functions for the boundary element method are calculated by a wavenumber integration as for the transmission problem. Some example results for all these tasks will be shown. The immission into buildings will be analysed in detail, and the effect of stiff slab foundations and (basement) walls on the incoming wavefield is quantified in a parameter study. The transfer function (the amplitude ratio) structure to free field usually starts with 1 at 0 Hz and decreases continuously with frequency. The reduction is due to the structural stiffness against wave deformation which turns to be higher than the stiffness of the soil, for example above the structure-soil coincidence frequency of the slab foundation. The reduction is better for a high structural stiffness and for a low soil stiffness. Walls are stiffer than plates for the relevant frequency range, but even walls and especially low basement walls are not infinitely rigid and can follow the wave deformation to a certain extent. These basic rules from frequency-wavenumber analysis can well be used for real building projects near railway lines where stiff foundations can be an alternative reduction method to the commonly used base isolation by elastic elements. T2 - COMPDYN 2025 CY - Rhodos, Greece DA - 15.06.2025 KW - Frequency-wavenumber method KW - Wave propagation KW - Soil-structure interaction KW - Building foundations KW - Mitigation measures PY - 2025 AN - OPUS4-63468 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni T1 - Fracture Mechanics-Based Approach for Fatigue Life Assessment of Welded Structures: The Role of Real Weld Geometries and Welding Residual Stresses N2 - Fatigue failure is a critical concern in offshore wind structures, where welded joints are subjected to cyclic loading over extended service lifetimes. The combined effects of weld geometry [1, 2] and welding residual stresses (WRS) significantly influence the fatigue strength of welds [3-5]. In offshore wind applications, fatigue behavior is further complicated by cyclic loading conditions, where externally applied loads from wind, waves, and ocean currents interact with WRS, causing localized plastic deformation due to high-stress concentrations. Additionally, under prolonged cyclic loading, the redistribution of WRS can result in a shift of the fatigue-prone regions over time, meaning that locations identified as high-risk may not remain the dominant failure sites throughout the structure’s service life [6]. This presents a significant challenge for inspection and maintenance strategies, as conventional monitoring approaches may fail to detect the most vulnerable zones at later stages of operation. Early experimental studies on low-carbon steel plates and butt joints have shown that tensile WRS can reduce fatigue limits by up to 50% compared to stress-relieved specimens [7]. This effect is particularly pronounced in regions with welding defects, such as porosity, lack of fusion, and undercuts, as well as at geometric discontinuities, including weld toes and sharp notches, which induce localized stress gradients. The combined effect of tensile WRS and stress concentrations amplifies the local stress fields, promoting crack initiation and accelerating crack propagation, ultimately reducing the service life of offshore wind structures. Despite the critical role of weld geometry and WRS in fatigue performance, conventional fatigue assessment methods frequently neglect or oversimplify their effects, leading to overly conservative predictions and suboptimal structural designs. Current engineering standards, including BS 7910 (2019), BS 7608 (1993), EN 13001-3-1 (2020), and EN 1993-1-9 (2013), assume high tensile WRS in welded joints and apply simplified fatigue life prediction approaches that eliminate the need for explicit mean stress considerations. While some standards introduce correction factors for different WRS states, these remain highly generalized and lack accuracy. More sophisticated approaches, such as the Integrated Approach to Fatigue Strength Determination of Welded Structures (IBESS) [8], attempt to incorporate WRS into fatigue life assessments but rely on effective load ratios rather than explicitly modeling and considering real WRS distributions in the analysis. Additionally, IBESS does not fully integrate real weld geometries, limiting its predictive accuracy. These limitations result in significant scatter in fatigue life predictions, excessive conservatism, and inefficiencies in structural design. Although existing fatigue models improve on traditional methodologies, to the best of the authors' knowledge a unified framework that fully captures the combined effects of real weld geometries, WRS, and cyclic loading does not exist yet. The present research aims to develop an advanced fracture mechanics-based numerical framework for fatigue life assessment that explicitly accounts for these influencing factors at the specimen level, establishing the foundation for future scaling to component-level applications. T2 - Wind Energy Science Conference CY - Nantes, France DA - 23.06.2025 KW - Fatigue Assessment KW - Wind Offshore Structures KW - Fracture Mechanics KW - Digital Weld Geometries KW - Welding Residual Stresses KW - Numerical Modeling PY - 2025 AN - OPUS4-63591 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp A1 - Härder, M. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Feuchteverhalten von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen – Experimentelle und numerische Untersuchungen N2 - Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul von Lehmsteinmauerwerk nehmen mit steigendem Feuchtegehalt ab, weswegen die Mauerwerksdruckfestigkeit bei der Bemessung gemäß DIN 18940 in Abhängigkeit der maximal zu erwartenden Ausgleichsfeuchte abgemindert wird. Da bisher allerdings keine Messdaten zum Feuchtegehalt von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen vorliegen, stellen die normativen Grenzwerte lediglich eine konservative Abschätzung dar. Um die Feuchtegehalte von Lehmsteinmauerwerk und somit die Tragfähigkeit realitätsnah einschätzen zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zum feuchtetechnischen Verhalten durchgeführt. Dabei wurden erstmalig magnetresonanzspektroskopische Untersuchungen an tragenden Lehmsteinen unterschiedlicher Herstellungsmethoden angewandt Weiterhin wurden Luftfeuchtesensoren in Lehmsteinmauerwerk eingebettet, um hygrische Langzeitfeuchtemessungen unter natürlichen Klimabedingungen durchzuführen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde schließlich ein numerisches Modell kalibriert und Parameterstudien durchgeführt, um den unter realen Klimabedingungen tatsächlich auftretenden Feuchtegehalt im Lehmmauerwerk sowie dessen Verteilung über den Querschnitt einschätzen zu können und die normativen Grenzwerte zu überprüfen. Gezeigt wurde, dass die realitätsnahe instationäre Berechnung des Feuchtetransports mit üblichen hygrothermischen Simulationsprogrammen auf Basis einfacher feuchtetechnischer Kennwerte auch bei Lehmbaustoffen möglich ist. Der Einfluss des Quellens und Schwindens der enthaltenen Tonminerale und organischen Bestandteile wurde durch eine Modifikation bei der Ermittlung des Wasseraufnahmekoeffizienten explizit berücksichtigt und ist somit auch in den daraus abgeleiteten Transportkoeffizienten enthalten. Darüber hinaus wurde die Feuchtespeicherfunktion im überhygroskopischen Bereich auf Grundlage der Porenvolumenverteilung abgeschätzt. Die Approximation der Transportkoeffizienten und der Feuchtespeicherfunktion stellt dabei eine wesentliche Vereinfachung für Lehmbaustoffe dar, da ihre experimentelle Bestimmung aufgrund des Kontaktes mit Flüssigwasser kaum möglich ist. In Bezug auf das Feuchteverhalten üblicher Außenwandaufbauten von Wohnräumen konnte festgestellt werden, dass die Ausgleichsfeuchte im Lehmsteinmauerwerk stets unterhalb des in Nutzungsklasse 1 gemäß DIN 18940 zulässigen Grenzwertes von 65 % liegt. Je nach Putzsystem und Dämmstoff reduziert sich die Ausgleichsfeuchte auf Werte unter 60 %, wobei sich eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Feuchte über den Mauerwerksquerschnitt hinweg einstellt. Bei Außenwänden von unbeheizten Räumen ergab sich eine maximale Ausgleichsfeuchte, die über weite Teile des Querschnitts unterhalb von 80 % lag. Der Ansatz einer maximalen Ausgleichsfeuchte von 90 % in Nutzungsklasse 2 ist folglich zu hoch angesetzt. Die zulässige Ausgleichsfeuchte bzw. der Umgebungsfeuchtefaktor in Nutzungsklasse 2 sollte dementsprechend angepasst werden T2 - LEHM 2024 – 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehmstein KW - Mauerwerk KW - Materialfeuchte KW - Feuchtemonitoring KW - hygrothermische Simulation PY - 2024 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-61217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp T1 - Feuchteverhalten von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen N2 - Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul von Lehmsteinmauerwerk nehmen mit steigendem Feuchtegehalt ab, weswegen die Mauerwerksdruckfestigkeit bei der Bemessung gemäß DIN 18940 in Abhängigkeit der maximal zu erwartenden Ausgleichsfeuchte abgemindert wird. Da bisher allerdings keine Messdaten zum Feuchtegehalt von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen vorliegen, stellen die normativen Grenzwerte lediglich eine konservative Abschätzung dar. Um die Feuchtegehalte von Lehmsteinmauerwerk und somit die Tragfähigkeit realitätsnah einschätzen zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zum feuchtetechnischen Verhalten durchgeführt. Dabei wurden erstmalig magnetresonanzspektroskopische Untersuchungen an tragenden Lehmsteinen unterschiedlicher Herstellungsmethoden angewandt Weiterhin wurden Luftfeuchtesensoren in Lehmsteinmauerwerk eingebettet, um hygrische Langzeitfeuchtemessungen unter natürlichen Klimabedingungen durchzuführen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde schließlich ein numerisches Modell kalibriert und Parameterstudien durchgeführt, um den unter realen Klimabedingungen tatsächlich auftretenden Feuchtegehalt im Lehmmauerwerk sowie dessen Verteilung über den Querschnitt einschätzen zu können und die normativen Grenzwerte zu überprüfen. Gezeigt wurde, dass die realitätsnahe instationäre Berechnung des Feuchtetransports mit üblichen hygrothermischen Simulationsprogrammen auf Basis einfacher feuchtetechnischer Kennwerte auch bei Lehmbaustoffen möglich ist. Der Einfluss des Quellens und Schwindens der enthaltenen Tonminerale und organischen Bestandteile wurde durch eine Modifikation bei der Ermittlung des Wasseraufnahmekoeffizienten explizit berücksichtigt und ist somit auch in den daraus abgeleiteten Transportkoeffizienten enthalten. Darüber hinaus wurde die Feuchtespeicherfunktion im überhygroskopischen Bereich auf Grundlage der Porenvolumenverteilung abgeschätzt. Die Approximation der Transportkoeffizienten und der Feuchtespeicherfunktion stellt dabei eine wesentliche Vereinfachung für Lehmbaustoffe dar, da ihre experimentelle Bestimmung aufgrund des Kontaktes mit Flüssigwasser kaum möglich ist. In Bezug auf das Feuchteverhalten üblicher Außenwandaufbauten von Wohnräumen konnte festgestellt werden, dass die Ausgleichsfeuchte im Lehmsteinmauerwerk stets unterhalb des in Nutzungsklasse 1 gemäß DIN 18940 zulässigen Grenzwertes von 65 % liegt. Je nach Putzsystem und Dämmstoff reduziert sich die Ausgleichsfeuchte auf Werte unter 60 %, wobei sich eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Feuchte über den Mauerwerksquerschnitt hinweg einstellt. Bei Außenwänden von unbeheizten Räumen ergab sich eine maximale Ausgleichsfeuchte, die über weite Teile des Querschnitts unterhalb von 80 % lag. Der Ansatz einer maximalen Ausgleichsfeuchte von 90 % in Nutzungsklasse 2 ist folglich zu hoch angesetzt. Die zulässige Ausgleichsfeuchte bzw. der Umgebungsfeuchtefaktor in Nutzungsklasse 2 sollte dementsprechend angepasst werden. T2 - LEHM 2024 - 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Feuchte KW - Tragverhalten KW - Bemessung PY - 2024 AN - OPUS4-61904 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Viefhues, Eva A1 - Döhler, M. A1 - Hille, Falk A1 - Mevel, L. T1 - Fault detection for linear parameter varying systems under changes in the process noise covariance N2 - Detecting changes in the eigenstructure of linear systems is a comprehensively investigated subject. In particular, change detection methods based on hypothesis testing using Gaussian residuals have been developed previously. In such residuals, a reference model is confronted to data from the current system. In this paper, linear output-only systems depending on a varying external physical parameter are considered. These systems are driven by process noise, whose covariance may also vary between measurements. To deal with the varying parameter, an interpolation approach is pursued, where a limited number of reference models – each estimated from data measured in a reference state – are interpolated to approximate an adequate reference model for the current parameter. The problem becomes more complex when the different points of interpolation correspond to different noise conditions. Then conflicts may arise between the detection of changes in the eigenstructure due to a fault and the detection of changes due to different noise conditions. For this case, a new change detection approach is developed based on the interpolation of the eigenstructure at the reference points. The resulting approach is capable of change detection when both the external physical parameter and the process noise conditions are varying. This approach is validated on a numerical simulation of a mechanical system. T2 - 21st IFAC World Congress CY - Online meeting DA - 13.07.2020 KW - Linear parameter varying systems KW - Fault detectionchanging KW - Process noise KW - Subspace-based residual KW - Model interpolation PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-524652 DO - https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.868 SN - 2405-8963 VL - 53 IS - 2 SP - 13668 EP - 13673 PB - Elsevier AN - OPUS4-52465 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Viefhues, Eva A1 - Döhler, M. A1 - Hille, Falk A1 - Mevel, L. T1 - Fault detection for linear parameter varying systems under changes in the process noise covariance N2 - Detecting changes in the eigenstructure of linear systems is a comprehensively investigated subject. In particular, change detection methods based on hypothesis testing using Gaussian residuals have been developed previously. In such residuals, a reference model is confronted to data from the current system. In this paper, linear output-only systems depending on a varying external physical parameter are considered. These systems are driven by process noise, whose covariance may also vary between measurements. To deal with the varying parameter, an interpolation approach is pursued, where a limited number of reference models -- each estimated from data measured in a reference state -- are interpolated to approximate an adequate reference model for the current parameter. The problem becomes more complex when the different points of interpolation correspond to different noise conditions. Then conflicts may arise between the detection of changes in the eigenstructure due to a fault and the detection of changes due to different noise conditions. For this case, a new change detection approach is developed based on the interpolation of the eigenstructure at the reference points. The resulting approach is capable of change detection when both the external physical parameter and the process noise conditions are varying. This approach is validated on a numerical simulation of a mechanical system. T2 - IFAC World Congress 2020 CY - Online meeting DA - 11.07.2020 KW - Linear parameter varying systems KW - Fault detection KW - Changing process noise KW - Subspace-based residual KW - Model interpolation PY - 2020 SP - 13858 AN - OPUS4-51617 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Viefhues, Eva T1 - Fault detection for linear parameter varying systems under changes in the process noise covariance N2 - Detecting changes in the eigenstructure of linear systems is a comprehensively investigated subject. In particular, change detection methods based on hypothesis testing using Gaussian residuals have been developed previously. In such residuals, a reference model is confronted to data from the current system. In this paper, linear output-only Systems depending on a varying external physical parameter are considered. These systems are driven by process noise, whose covariance may also vary between measurements. To deal with the varying parameter, an interpolation approach is pursued, where a limited number of reference models { each estimated from data measured in a reference state { are interpolated to approximate an adequate reference model for the current parameter. The problem becomes more complex when the different points of interpolation correspond to different noise conditions. Then con icts May arise between the detection of changes in the eigenstructure due to a fault and the detection of changes due to different noise conditions. For this case, a new change detection approach is developed based on the interpolation of the eigenstructure at the reference points. The resulting approach is capable of change detection when both the external physical parameter and the process noise conditions are varying. This approach is validated on a numerical simulation of a mechanical system. T2 - 21st IFAC World Congress CY - Berlin, Germany DA - 13.07.2020 KW - Linear parameter varying systems KW - Fault detection KW - Changing process noise KW - Subspace-based residual KW - Model interpolation PY - 2020 AN - OPUS4-52366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thiele, Marc T1 - Fatigue crack detection methods for high-cyclic loaded steel structures and challenges in mechanical testing N2 - For the generation of renewable energy offshore wind farms play an important role. The majority of these wind generators are connected to steel foundation structures. Steady increasing power output of these wind turbines leads to new challenges as well for engineers of the related support structures. Caused by the high-cyclic loading of these structures by wind and waves fatigue plays a very important role. Besides the consideration of fatigue within the design process it is additionally an important topic and challenge to monitor the existing steel structures relating to potential fatigue cracks occurring during their lifetime. This plays a role for a fundamental understanding of mechanisms as investigated in testing but also for inspection in real structures. Since the structures of the offshore wind generators are very large and in addition partially under water effective and reliable methods for fatigue crack detection are required. This contribution will present results of recent investigations on different crack detection methods applied on high-cycle fatigue tests on small welded steel samples as well as on welded steel components. The comparison of these measurements will show what are the advantages and disadvantages of the different methods and which method is potentially more suitable for the application on real offshore wind structures. It is outlined where challenges for detection methods exist. Furthermore, in this context the resulting challenges for the execution of material testing especially caused by the increasing dimensions of wind energy converters will by exemplarily presented. T2 - EERA JP Wind & SETWind Online Annual Event 2020 CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Fatigue KW - Crack detection KW - Steel structures PY - 2020 AN - OPUS4-51356 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Costard, René T1 - Explosionsauswirkungen auf Strukturen Versuche und Simulationen N2 - Vorstellung der Versuche von Explosionsversuchen auf dem TTS. Diese werden ergänzt durch die Ergebnisse durchgeführter Simulationen und zeigen die Wirkung von zivilen Explosivstoffen auf Gebäudestrukturen und die aufgetretenen Schädigungen. T2 - 46. Informationstagung Sprengtechnik CY - Siegen, Germany DA - 25.04.2025 KW - Explosivstoff KW - Skalierung KW - Strukturauswirkung KW - Numerische Simulation PY - 2025 AN - OPUS4-62998 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Costard, Rene A1 - Hering, Marcus T1 - Explosionsauswirkungen auf Strukturen N2 - Wir berichten über die Entwicklungen des AP2 im Hinblick auf Explosionsauswirkungen auf Strukturen und den Weg zur systematischen messtechnischen Erfassung zur ganzheitlichen Bewertung der Bauwerksicherheit unter Detonationsbelastung. Zusätzlich werden die Vorführungen zu Kontaktdetonationen während der 16. Informationsveanstaltung Sprengstoffe und Pyrotechnik vorgeführt. T2 - 16. Informationsveranstaltung Sprengstoffe und Pyrotechnik CY - Berlin, Germany DA - 20.05.2025 KW - Explosion KW - Kontaktdetonation KW - Blast PY - 2025 AN - OPUS4-63192 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus T1 - Explosion effects on reinforced concrete structures: A preliminary study of scaling laws N2 - Blast tests are required to investigate accidental or intentional blast events and to assess the level of protection for people and facilities in critical infrastructures. Conducting large-scale field tests for complex scenarios is very resource intensive. Reliable small-scale experiments are a promising alternative. However, the scaling laws for the design of reinforced concrete structures under blast loads are not sufficiently established. In our research work, a consortium made up of three BAM departments, focuses on reinforced concrete structures that are suitable for the standardization of scaled blast tests. As part of the feasibility study, blast tests were carried out on test specimens of different sizes on the BAM Test Site for Technical Safety (TTS). Various reinforced concrete plates were tested and subjected to different blast loads. The blast tests included various measurement techniques to quantify the blast load and the behavior of the reinforced concrete plate. The blast load was measured with flush-mounted piezoelectric pressure gauges, while accelerometers and embedded fiber optic sensor cables were used to characterize the dynamic behavior of the plate under blast loading. In addition, damage characteristics were also determined using distributed fiber optic sensing. The application of these measurement techniques as well as the use of different numerical software tools offer the possibility to verify or adapt the scaling laws. T2 - 19th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (19th ISIEMS) CY - Bonn, Germany DA - 09.12.2024 KW - Blast KW - Fiber optic sensing KW - Scaling PY - 2024 AN - OPUS4-62260 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hering, Marcus A1 - Agasty, Amit A1 - Costard, René A1 - Hüsken, Götz A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Hicke, Konstantin T1 - Explosion effects on reinforced concrete structures – A preliminary study of scaling laws N2 - Blast tests are required to investigate accidental or intentional blast events and to assess the level of protection for people and facilities in critical infrastructures. Conducting large-scale field tests for complex scenarios is very resource intensive. Reliable small-scale experiments are a promising alternative. However, the scaling laws for the design of reinforced concrete structures under blast loads are not sufficiently established. In our research work, a consortium made up of three BAM departments, focuses on reinforced concrete structures that are suitable for the standardization of scaled blast tests. As part of the feasibility study, blast tests were carried out on test specimens of different sizes on the BAM Test Site for Technical Safety (TTS). Various reinforced concrete plates were tested and subjected to different blast loads. The blast tests included various measurement techniques to quantify the blast load and the behavior of the reinforced concrete plate. The blast load was measured with flush-mounted piezoelectric pressure gauges, while accelerometers and embedded fiber optic sensor cables were used to characterize the dynamic behavior of the plate under blast loading. In addition, damage characteristics were also determined using distributed fiber optic sensing. The application of these measurement techniques as well as the use of different numerical software tools offer the possibility to verify or adapt the scaling laws. T2 - 19th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (19th ISIEMS) CY - Bonn, Germany DA - 09.12.2024 KW - Scaling KW - Blast KW - Fiber optic sensing PY - 2024 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-62258 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick T1 - Experimente in der Klimakammer N2 - Im Rahmen des Verbundtreffens des Vorhabens AISTEC werden akutelle Versuche aus der Großklimakammer des FB 7.2 präsentiert. T2 - 5. Verbundtreffen AISTEC CY - Online meeting DA - 24.06.2021 KW - Klimakammer KW - Stochastic Subspace Damage Detection KW - Model Update KW - Asphalt PY - 2021 AN - OPUS4-52869 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bartels, Jan-Hauke A1 - Xu, Ronghua A1 - Kang, Chongjie A1 - Herrmann, Ralf A1 - Marx, Steffen T1 - Experimental Investigation on the Transfer Behavior and Environmental Influences of Low-Noise Integrated Electronic Piezoelectric Acceleration Sensors N2 - Acceleration sensors are vital for assessing engineering structures by measuring properties like natural frequencies. In practice, engineering structures often have low natural frequencies and face harsh environmental conditions. Understanding sensor behavior on such structures is crucial for reliable masurements. The research focus is on understanding the behavior of acceleration sensors in harsh environmental conditions within the low-frequency acceleration range. The main question is how to distinguish sensor behavior from structural influences to minimize errors in assessing engineering structure conditions. To investigate this, the sensors are tested using a long-stroke calibration unit under varying temperature and humidity conditions. Additionally, a mini-monitoring system configured with four IEPE sensors is applied to a small-scale support structure within a climate chamber. For the evaluation, a signal-energy approach is employed to distinguish sensor behavior from structural behavior. The findings show that IEPE sensors display temperature-dependent nonlinear transmission behavior within the low-frequency acceleration range, with humidity having negligible impact. To ensure accurate engineering structure assessment, it is crucial to separate sensor behavior from structural influences using signal energy in the time domain. This study underscores the need to compensate for systematic effects, preventing the underestimation of vibration energy at low temperatures and overestimation at higher temperatures when using IEPE sensors for engineering structure monitoring. KW - Acceleration sensors KW - Environmental influence KW - IEPE KW - Structural Health Monitoring KW - Low-frequency shaker PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594623 UR - https://www.mdpi.com/2673-8244/4/1/4/ DO - https://doi.org/10.3390/metrology4010004 SN - 2673-8244 VL - 4 IS - 1 SP - 46 EP - 65 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-59462 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen A1 - Victor, A. A1 - Thiele, Marc A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias A1 - Lüddecke, F. T1 - Experimental Investigation on Buckling Behavior of soil-embedded Piles N2 - Monopiles are currently the predominant foundation type for offshore wind turbines in Europe. Due to the increasing dimensions of the turbines, pile diameters beyond 10m become necessary. A design-relevant failure mode of monopiles is the local buckling of the pile wall in the embedded sections. Relevant buckling guidelines do not consider the soil-structure interaction specifically, although the embedment may allow for a reduction of wall thickness. However, Eurocode-based design concepts require a validation with comparative buckling cases for validation, either in terms of buckling curve parameters for both the algebraic stress-based and semi-numerical LBA/MNA design concept or as a calibration factor kGMNIA for fully numerical GMNIA calculations. These parameters are not yet available for embedded shells. To close this gap, we have conducted experiments on piles embedded in sand to investigate local buckling under soil-structure-interaction. The results will be used to calibrate numerical models. This research was carried out as part of the VERBATIM research project, funded by PTJ/BMWK and supported by the Carbon Trust's Offshore Wind Accelerator consortium. T2 - EUROSTEEL 2023 CY - Amsterdam, The Netherlands DA - 11.09.2023 KW - Wind KW - Wind Energy KW - Shell Buckling KW - Offshore KW - Soil-Structure-Interaction PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583641 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.2313 SN - 2509-7075 VL - 6 IS - 3-4 SP - 1729 EP - 1734 PB - Ernst & Sohn Gmb AN - OPUS4-58364 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Experimental Investigation on Buckling Behavior of soil-embedded Piles N2 - Monopile-Gründungen sind die mit Abstand am häufigsten verwendete Gründungskonstruktion für Offshore-Windenergieanlagen. Ein wesentliches Problem bei der Bemessung ist das lokale Beulen des Gründungspfahls, welches typischerweise im Bereich der Bettung auftritt. Aufgrund der Nichtlinearität der Bettungsrandbedingung sind klassische Bemessungsansätze nicht anwendbar, so dass der Bemessungsingenieur auf eine vollständig numerische Berechnung zurückgreifen muss. In diesem Vortrag wird eine experimentelle Versuchskampagne zur Erzeugung von Kalibrierungsdaten für solche numerischen Modelle vorgestellt. Eine ausführlichere Darstellung findet sich im gleichnamigen Artikel. T2 - EUROSTEEL 2023 CY - Amsterdam, Netherlands DA - 11.09.2023 KW - Wind KW - Wind Energy KW - Offshore KW - Shell Buckling KW - Soil-Structure-Interaction PY - 2023 AN - OPUS4-58365 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit A1 - Hering, Marcus T1 - Experimental and Numerical Analysis of Reinforced Concrete Structures Under Blast Loading: Scopes and Challenges N2 - Protection against terrorist or accidental scenarios in industrial settings requires suitable designs of structures to resist blast loads. Field testing as well as finite element simulations are among the techniques available to engineers in the understanding of the structural behavior against blast loading. As blast testing of complex scenarios can be very resource intensive, tests are generally performed for simplified scenarios. Numerical tools can be used to model these scenarios in order to get a better insight into blast loading, structural response and the resulting damage to the structure. In the next steps, the simplified scenario is successively modified in numerical simulations to incorporate complexities that cannot be covered in blast testing experiments. One of the conditions for this approach to work is that the original simplified numerical simulation is valid. The scopes and challenges encountered in such a validation are the focus of this presentation. A relatively ‘simple’ field test of a horizontal reinforced concrete (RC) slab subjected to blast loading is taken as an example for validation of the performance of numerical tools. The blast test incorporated various measurement techniques to quantify the blast load as well as the behavior of the RC slab. Blast load was measured using flush-mounted piezoelectric pressure gauges, whereas acceleration sensors and fiber-optic sensor cables were used to characterize the dynamic behavior of the slab under blast loading. Additionally, damage characteristics were ascertained also using fiber-optic sensing. The application of such measurement techniques, along with different numerical software available for the analysis of the scenario in question, demonstrate the scope of our contribution. T2 - 24th International Physical Security Forum Brussels CY - Brussels, Belgium DA - 15.04.2024 KW - Blast KW - Reinforced Concrete Structures KW - Numerical simulations PY - 2024 AN - OPUS4-60880 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Liehr, A. A1 - Wegener, T. A1 - Degener, Sebastian A1 - Bolender, A. A1 - Möller, N. A1 - Niendorf, T. T1 - Experimental Analysis of the Stability of Retained Austenite in a Low‐Alloy 42CrSi Steel after Different Quenching and Partitioning Heat Treatments N2 - Quenching and partitioning (Q&P) steels are characterized by an excellent combination of strength and ductility, opening up great potentials for advanced lightweight components. The Q&P treatment results in microstructures with a martensitic matrix being responsible for increased strength whereas interstitially enriched metastable retained austenite (RA) contributes to excellent ductility. Herein, a comprehensive experimental characterization of microstructure evolution and austenite stability is carried out on a 42CrSi steel being subjected to different Q&P treatments. The microstructure of both conditions is characterized by scanning electron microscopy as well as X‐ray diffraction (XRD) phase analysis. Besides macroscopic standard tensile tests, RA evolution under tensile loading is investigated by in situ XRD using synchrotron and laboratory methods. As a result of different quenching temperatures, the two conditions considered are characterized by different RA contents and morphologies, resulting in different strain hardening behaviors as well as strength and ductility values under tensile loading. In situ synchrotron measurements show differences in the transformation kinetics being rationalized by the different morphologies of the RA. Eventually, the evolution of the phase specific stresses can be explained by the well‐known Masing model. KW - Condensed Matter Physics KW - General Materials Science PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-581618 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202300380 SN - 1438-1656 VL - 25 IS - 17 SP - 1 EP - 16 PB - Wiley AN - OPUS4-58161 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Glienke, R. A1 - Kalkowsky, F. A1 - Hobbacher, A. F. A1 - Holch, A. A1 - Thiele, Marc A1 - Marten, F. A1 - Kersten, R. A1 - Henkel, K.-M. T1 - Evaluation of the fatigue resistance of butt‑welded joints in towers of wind turbines - A comparison of experimental studies with small scale and component tests as well as numerical based approaches with local concepts N2 - Wind turbines are exposed to a high number of load cycles during their service lifetime. Therefore, the fatigue strength verification plays an important role in their design. In general, the nominal stress method is used for the fatigue verification of the most common used butt-welded joints. The Eurocode 3 part 1–9 is the current design standard for this field of application. This paper presents recent results of fatigue tests on small-scaled specimens and large components with transverse butt welds to discuss the validity of the FAT-class. Furthermore, results from numerical simulations for the verification with the effective notch stress and the crack propagation approach are used for comparison. Based on the consistency between the numerical results and the fatigue tests, the influence of the seam geometry on the fatigue resistance was investigated. Finally, a prediction of the fatigue strength of butt-welded joints with plate thicknesses up to 80 mm was carried out. KW - Transverse butt weld KW - Weld imperfections KW - Wind turbine tower KW - Fatigue strength KW - Local approaches KW - Large components KW - Wind energy PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-596648 DO - https://doi.org/10.1007/s40194-023-01630-3 SN - 1878-6669 SP - 1 EP - 26 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-59664 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Balscheit, Hagen T1 - Evaluation of pile tip buckling based on large scale tests N2 - Der Vortrag zum zugehörigen Konferenzbeitrag beschreibt eine groß angelegte Feldtestkampagne mit 16 Rammversuchen, um das Risiko des plastischen Versagens der Pfahlspitzen besser zu verstehen Ein numerisches Modell mit transientem Bodenkontakt zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Testergebnissen. Parametervariationen verdeutlichen, wie empfindlich die Pfahlreaktion auf Imperfektionen und Randbedingungen ist. T2 - 5th International Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics (ISFOG) CY - Nantes, France DA - 09.06.2025 KW - Pile Tip Buckling KW - Monopile KW - Offshore Windenergy KW - Driving Refusal KW - Large Scale Test PY - 2025 AN - OPUS4-63391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Balscheit, Hagen A1 - Geißler, Peter A1 - Schepers, Winfried A1 - Cuèllar, Pablo T1 - Evaluation of pile tip buckling based on large scale tests N2 - Der Beitrag beschreibt eine groß angelegte Versuchskampagne mit Pfahlrammungen, um das Risiko des plastischen Versagens der Pfahlspitze besser zu verstehen und numerische Modelle zu validieren. Ein numerisches Modell mit transientem Bodenkontakt zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Testergebnissen. Parametervariationen verdeutlichen, wie empfindlich die Pfahlreaktion auf Imperfektionen und Randbedingungen ist. T2 - 5TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON FRONTIERS IN OFFSHORE GEOTECHNICS CY - Nantes, France DA - 09.06.2025 KW - Pile Tip Buckling KW - Monopile KW - Offshore Windenergy KW - Driving Refusal KW - Large Scale Test PY - 2025 SN - 978-2-85782-758-0 DO - https://doi.org/10.53243/ISFOG2025-476 SP - 1218 EP - 1223 PB - International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) CY - Nantes AN - OPUS4-63387 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Deresse, N. E. A1 - Thiele, Marc A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Sarem, M. A1 - Francois, St. A1 - Verstrynge, E. T1 - Evaluation of Concrete Fatigue Damage with Elastic Wave-based Measurement Techniques N2 - The fatigue damage evolution and the fatigue life of quasi-brittle materials such as concrete are not yet completely understood. Accordingly to get better insights, researchers have recently been incorporating advanced measuring techniques in their fatigue experiments. In this research, acoustic emission techniques (AET), active ultrasonic, and deformation measurements are used to track the damage evolution of concrete samples subjected to fatigue loading. The samples are subjected to constant amplitude and stepwise fatigue loading in Brazilian splitting test set-ups. Initially, a good agreement is observed between the deformation and the ultrasonic measurements in capturing the crack propagation during Brazilian splitting tests. The three fatigue damage phases could be identified with all of the three techniques. The Phase II damage rates quantified by deformation measurements and AET in stepwise fatigue tests were used to predict the number of cycles to failure at various stress levels. The predictions were validated using the number of cycles to failure of the constant amplitude fatigue tests. T2 - 36th Conference of the European Working Group on Acoustic Emission CY - Potsdam, Germany DA - 18.09.2024 KW - Concrete KW - Acoustic emission KW - Ultrasonic testing KW - Fatigue PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-615677 DO - https://doi.org/10.58286/30228 SN - 1435-4934 VL - 29 IS - 10 SP - 1 EP - 10 PB - NDT.net AN - OPUS4-61567 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hu, W.-H. A1 - Xu, Z.-M. A1 - Liu, M.-Y. A1 - Tang, D.-H. A1 - Lu, W. A1 - Li, Z.-H. A1 - Teng, J. A1 - Han, X.-H. A1 - Said, Samir A1 - Rohrmann, R. G. T1 - Estimation of the Lateral Dynamic Displacement of High-Rise Buildings underWind Load Based on Fusion of a Remote Sensing Vibrometer and an Inclinometer N2 - This paper proposes a novel method to estimate the lateral displacement of high-rise structures under wind loads. The coefficient β(x) is firstly derived, reflecting the relation between the structural lateral dynamic displacement and the inclination angle at the height x of a structure. If the angle is small, it is the ratio between the structural fundamental mode shape and its first-order derivative without influence of external loads. Several dynamic experiments of structures are performed based on a laser remote sensing vibrometer and an inclinometer, which shows that the fundamental mode is dominated in the structural displacement response under different types of excitations. Once the coefficient β(x) is curve-fitted by measuring both the structural lateral dynamic displacement and the inclination angle synchronously, the real-time structural lateral displacement under operational conditions is estimated by multiplying the coefficient β(x) with the inclination angle. The advantage of the proposed method is that the coefficient β(x) can be identified by lateral dynamic displacement measured in high resolution by the remote sensing vibrometer, which is useful to reconstruct the displacement accurately by the inclination angle under operational conditions KW - Inclination angle KW - High-rise building KW - Lateral dynamic displacement KW - Remote sensing vibrometer PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-506833 DO - https://doi.org/10.3390/rs12071120 VL - 12 IS - 7 SP - 1120 PB - MDPI CY - 4052 Basel, Schweiz AN - OPUS4-50683 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Erschütterungsprognose mit KI? Schnelle Ersatzmodelle und physikbasiertes maschinelles Lernen in der Bauwerk-Boden-Dynamik N2 - Erschütterungsprognosen können mit sehr detaillierten Modellen durchgeführt werden. Dies ist sowohl bei der Erstellung des Modells (zum Beispiel für ein Finite-Element-Modell für Boden und Bauwerk), als auch bei der Berechnung zeitaufwändig, von einigen Minuten für die Wellenausbreitung in geschichteten Böden mit Wellenzahlintegralen bis zu mehreren Stunden für Randelementlösungen für die korrekte Bauwerk-Boden-Wechselwirkung. Hier sind einfache und schnelle Ersatzmodelle von Vorteil, die die Ergebnisse der detaillierten Berechnungen gut wiedergeben. Diese Ersatzmodelle können vollständig auf physikalischen Überlegungen beruhen (white-box Modelle) oder mit Hilfe von maschinellem Lernen aus einer Vielzahl von detaillierten Rechenergebnissen erzeugt werden (black-box Modelle). Erfahrungen mit black-box Modellen zeigen, dass es sinnvoll ist das maschinelle Lernen mit physikalischen Informationen anzureichern (grey-box Modelle). Es werden Anwendungsmöglichkeiten für physikbasiertes maschinelles Lernen im Bereich von Bahnerschütterungen aufgezeigt, die Erschütterungsemission durch die Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung, die Wellenausbreitung im Boden, die Erschütterungsimmission in Gebäude, Gleisschäden und das Monitoring von Eisenbahnbrücken. T2 - VDI-Tagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 02.04.2025 KW - Bahnerschütterungen KW - Emissionsmodell KW - Immissionsmodell KW - Transmissionsmodell KW - Tunnelausbreitung KW - Gleisüberwachung PY - 2025 SN - 978-3-18-092447-2 SN - 0083-5560 VL - 2447 SP - 53 EP - 64 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-62886 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Erschütterungsprognose mit KI? Schnelle Ersatzmodelle und physikbasiertes maschinelles Lernen in der Bauwerk-Boden-Dynamik N2 - Erschütterungsprognosen können mit sehr detaillierten Modellen durchgeführt werden. Dies ist sowohl bei der Erstellung des Modells (zum Beispiel für ein Finite-Element-Modell für Boden und Bauwerk), als auch bei der Berechnung zeitaufwändig, von einigen Minuten für die Wellenausbreitung in geschichteten Böden mit Wellenzahlintegralen bis zu mehreren Stunden für Randelementlösungen für die korrekte Bauwerk-Boden-Wechselwirkung. Hier sind einfache und schnelle Ersatzmodelle von Vorteil, die die Ergebnisse der detaillierten Berechnungen gut wiedergeben. Diese Ersatzmodelle können vollständig auf physikalischen Überlegungen beruhen (white-box Modelle) oder mit Hilfe von maschinellem Lernen aus einer Vielzahl von detaillierten Rechenergebnissen erzeugt werden (black-box Modelle). Erfahrungen mit black-box Modellen zeigen, dass es sinnvoll ist das maschinelle Lernen mit physikalischen Informationen anzureichern (grey-box Modelle). Es werden Anwendungsmöglichkeiten für physikbasiertes maschinelles Lernen im Bereich von Bahnerschütterungen aufgezeigt, die Erschütterungsemission durch die Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung, die Wellenausbreitung im Boden, die Erschütterungsimmission in Gebäude, Gleisschäden und das Monitoring von Eisenbahnbrücken. T2 - VDI-Tagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 02.04.2025 KW - Bahnerschütterungen KW - Emissionsmodell KW - Immissionsmodell KW - Transmissionsmodell KW - Tunnelausbreitung KW - Gleisüberwachung PY - 2025 AN - OPUS4-62889 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Frei, Vivian A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Thiele, Marc A1 - Rogge, Andreas T1 - Ermüdungsverhalten von Beton für unterschiedliche Probekörpergeometrien N2 - Die heute in der Anwendung befindlichen Bemessungskonzepte für Ermüdung von Beton stammen zum Teil noch aus den 1990er Jahren und sind speziell hinsichtlich hochfester Betone konservativ ausgelegt. Um die Vorteile von Türmen für Windkraftanlagen, vor allem auch aus hochfesten Betonen, im Zuge des geplanten Ausbaus der Windenergieversorgung in Deutschland wirtschaftlich nutzbar zu machen, müssen diese Bemessungskonzepte weiterentwickelt werden. Dafür sind umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung von Bruchlastwechselzahlen und zur Charakterisierung der Schädigungsentwicklung unter Ermüdungsbeanspruchung erforderlich. Allgemein anerkannte bzw. verbindliche Regelwerke oder Verfahren zur experimentellen Bestimmung der Ermüdungsfestigkeit (Bruchlastwechselzahlen) an Betonproben gibt es zurzeit aber nicht und die bisher durchgeführten Untersuchungen variieren in Parametern wie Probengeometrie, Probengröße und Prüffrequenz. Eine vergleichende Analyse der Ergebnisse der Studien und insbesondere die Übertragbarkeit auf bauteilrelevante Abmessungen ist auf dieser Grundlage nur sehr eingeschränkt möglich. KW - Ermüdungsverhalten KW - Probekörpergeometrien KW - Druckschwellenversuch KW - Bruchlastwechselzahlen KW - Beton PY - 2023 UR - https://www.betonverein.de/dbv-heft-52-materialermuedung-von-stahl-und-spannbeton-unter-hochzyklischer-beanspruchung-ergebnisse-des-verbundforschungsvorhabens-win-con-fat IS - 52 SP - 19 EP - 22 PB - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. CY - Berlin AN - OPUS4-58746 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. T1 - Ermittlung dynamischer Bodensteifigkeit aus konventionellen geotechnischen Berichten N2 - Am Beispiel von mehreren Bauvorhaben wird untersucht, mit welchen Unsicherheiten bei der Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und Scherwellengeschwindigkeit zur Beschreibung der dynamischen Bodeneigenschaften gerechnet werden muss. Die Auswertung von Korrelationen aus der Literatur zur Abschätzung der Scherwellengeschwindigkeit aus Drucksondierdaten zeigt, dass bei homogenen Sandböden die Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit über die Tiefe sehr gut wiedergegeben werden kann. Die Korrelationen haben dabei die Tendenz, den tatsächlichen Wert zu überschätzen. In den vorliegenden Fällen haben sich Überschätzungen zwischen 20 % und 50 % ergeben. Mit zunehmendem Feinkornanteil werden die Unsicherheiten aus den Korrelationen jedoch größer. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Dynamische Bodensteifigkeit PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 347 EP - 359 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54762 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick T1 - Enhancing structural models with material tests and static response data - a case study considering a steel beam with asphalt layer subject to temperature variations N2 - Gradual or sudden changes in the state of structural systems caused, for example, by deterioration or accidental load events can influence their load-bearing capacity. Structural changes can be inferred from static and/or dynamic response data measured by structural health monitoring systems. However, they may be masked by variations in the structural response due to varying environmental conditions. Particularly, the interaction of nominally load-bearing components with nominally non-load bearing components exhibiting characteristics that vary as a function of the environmental conditions can significantly affect the monitored structural response. Ignoring these effects may hamper an inference of structural changes from the monitoring data. To address this issue, we adopt a probabilistic model-based framework as a basis for developing digital twins of structural systems that enable a prediction of the structural behavior under varying ambient condition. Within this framework, different types of data obtained from real the structural system can be applied to update the digital twin of the structural system using Bayesian methods and thus enhance predictions of the structural behavior. In this contribution, we implement the framework to develop a digital twin of a simply supported steel beam with an asphalt layer. It is formulated such that it can predict the static response of the beam in function of its temperature. In a climate chamber, the beam was subject to varying temperatures and its static response wass monitored. In addition, tests are performed to determine the temperature-dependent properties of the asphalt material. Bayesian system identification is applied to enhance the predictive capabilities of the digital twin based on the observed data. T2 - International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure (SHMII-10) CY - Online meeting DA - 30.06.2021 KW - Digital twin KW - Structural health monitoring KW - Material tests KW - Bayesian updating PY - 2021 AN - OPUS4-54130 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick A1 - Schneider, Ronald A1 - Baeßler, Matthias A1 - Recknagel, Christoph ED - Cunha, Á. ED - Caetano, E. T1 - Enhancing structural models with material tests and static response data - a case study considering a steel beam with asphalt layer subject to temperature variations N2 - Gradual or sudden changes in the state of structural systems caused, for example, by deterioration or accidental load events can influence their load-bearing capacity. Structural changes can be inferred from static and/or dynamic response data measured by structural health monitoring systems. However, they may be masked by variations in the structural response due to varying environmental conditions. Particularly, the interaction of nominally load-bearing components with nominally non-load bearing components exhibiting characteristics that vary as a function of the environmental conditions can significantly affect the monitored structural response. Ignoring these effects may hamper an inference of structural changes from the monitoring data. To address this issue, we adopt a probabilistic model-based framework as a basis for developing digital twins of structural systems that enable a prediction of the structural behavior under varying ambient condition. Within this framework, different types of data obtained from real the structural system can be applied to update the digital twin of the structural system using Bayesian methods and thus enhance predictions of the structural behavior. In this contribution, we implement the framework to develop a digital twin of a simply supported steel beam with an asphalt layer. It is formulated such that it can predict the static response of the beam in function of its temperature. In a climate chamber, the beam was subject to varying temperatures and its static response wass monitored. In addition, tests are performed to determine the temperature-dependent properties of the asphalt material. Bayesian system identification is applied to enhance the predictive capabilities of the digital twin based on the observed data. T2 - International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure (SHMII-10) CY - Online meeting DA - 30.06.2021 KW - Digital twin KW - Structural health monitoring KW - Material tests KW - Bayesian updating PY - 2021 SN - 2564-3738 SP - 1537 EP - 1544 AN - OPUS4-54126 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Elastische Elemente in der Emission, Transmission und Immission von Bahnerschütterungen N2 - Dieser Vortrag präsentiert einige Prinzipien und einige Beispiele zur Minderung von Eisenbahnerschütterungen. Die Prinzipien unterscheiden sich für die Minderungsmaßnahmen im Gleis, im Boden und bei Gebäuden. Kraftübertragungsfunktionen isolierter und nicht isolierter Gleissysteme, reflektierte und durchgelassene Wellenamplituden bei gefüllten Bodenschlitzen und die Übertragung der Freifeldschwingungen ins Gebäude werden analysiert. Bei den einfachen Gleismodellen muss der richtige Anteil der unabgefederte Fahrzeugmasse zum eindimensionalen Gleismodell hinzugefügt werden. Der Minderungseffekt eines gefüllten Bodenschlitzes ist von der Steifigkeit und nicht von der Impedanz des Schichtmaterials bestimmt. Bei einer elastischen Gebäudelagerung muss die Minderungswirkung mit der richtigen Boden- (Fundament-) Steifigkeit berechnet werden, und das abgeminderte Gebäudeverhalten hängt wesentlich von der effektiven Gebäudemasse ab, die mit zunehmender Frequenz deutlich kleiner als die starre Gebäudemasse ist. T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Bludenz, Austria DA - 17.5.2022 KW - Erschütterungsminderung KW - Bahngleis KW - Bodenschlitz KW - Gebäudelagerung KW - Elastische Elemente PY - 2022 AN - OPUS4-54916 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Wiehle, Philipp T1 - Einfluss der Feuchtigkeit auf das Tragverhalten von Lehmmauerwerk N2 - Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht der Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Eigenschaften von Lehmmauerwerk. Der Wissensstand zum feuchteabhängigen Tragverhalten von Lehm(mauerwerk) ist bisher lückenhaft, sodass keine explizite Berücksichtigung der Bauteilfeuchte bei der Bemessung tragender Konstruktionen erfolgt. Aktuelle und verlässliche Daten zum Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Kenngrößen moderner Lehmbaustoffe fehlen bisher ebenso wie Messwerte in Bezug auf die Bauteilfeuchte unter natürlichen Klimabedingungen. Deswegen wurden im Rahmen dieser Arbeit umfangreiche Untersuchungen zum mechanischen und hygrothermischen Verhalten von Lehmmauerwerk durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen bestehen im Wesentlichen aus Druckversuchen an Lehmsteinen, -mörteln, kleinformatigen Lehmmauerwerksprobekörpern und geschosshohen Lehmmauerwerkswänden. Um das Feuchteverhalten beschreiben zu können, fanden außerdem erstmalig magnetresonanzspektroskopische Messungen an Lehmsteinen statt und es wurden die tatsächlich auftretenden Feuchtegehalte an einer Lehmmauerwerkswand unter natürlichen Klimabedingungen in Form von Langezeitmessungen ermittelt. Es konnte festgestellt werden, dass ein linearer Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit und relativer Luftfeuchte besteht, wobei sich die Druckfestigkeit umgekehrt proportional zur relativen Luftfeuchte verhält. Je Prozent Steigerung der relativen Luftfeuchte kommt es zur Abnahme von einem Prozent der Druckfestigkeit. Gleiches gilt für das Elastizitätsmodul. Weiterhin konnte auf Basis der feuchtetechnischen Untersuchungen ein numerisches Modell zur Berechnung des instationären hygrothermischen Verhaltens für Lehmbaustoffe kalibriert werden. Anhand dieses Modells gelang es die bemessungsrelevanten Feuchtegehalte unter Berücksichtigung des instationären hygrothermischen Verhaltens realitätsnah zu berechnen. Die maximalen Feuchtegehalte im Lehmmauerwerk konnten somit in Form einer Parameterstudie in Abhängigkeit des Anwendungsfalls ermittelt werden, wodurch eine explizite Berücksichtigung des Feuchtegehaltes bei der Bemessung ermöglicht wurde. Die Verknüpfung der Erkenntnisse aus den mechanischen und hygrothermischen Untersuchungen dieser Arbeit bildet die Grundlage für das Bemessungskonzept der im Juni 2023 veröffentlichten DIN 18940: Tagendes Lehmsteinmauerwerk. KW - NMR KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Druckfestigkeit KW - Feuchtigkeit PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-637794 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-20800 SP - 1 EP - 114 CY - Berlin AN - OPUS4-63779 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit A1 - Hering, Marcus T1 - Eine Machbarkeitsstudie zur Skalierung von Sprengversuchen an Stahlbetonbauteilen N2 - Sprengversuche sind erforderlich, um Explosionsereignisse auf Grund von Unfällen oder Anschlägen zu untersuchen und um das Schutzniveau für Menschen und Anlagen in kritischen Infrastrukturen zu bewerten. Die Durchführung von Feldversuchen in großem Maßstab für komplexe Szenarien ist sehr ressourcenintensiv. Verlässliche Experimente im kleinen Maßstab sind eine vielversprechende Alternative. Die Skalierungsgesetze für die Bemessung von Stahlbetonkonstruktionen unter Explosionsbelastung sind jedoch nicht hinreichend etabliert. Die Forschungsarbeit fokussiert sich auf Stahlbetonstrukturen, die für die Standardisierung von skalierten Sprengversuchen in Frage kommen. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurden auf dem TTS-Gelände Sprengversuche an Probekörpern unterschiedlicher Größe durchgeführt. Dabei wurden verschiedene horizontal gelagerte Stahlbetonplatten getestet und unterschiedlichen Explosionsbelastungen ausgesetzt. Die Sprengversuche umfassten verschiedene Messtechniken zur Quantifizierung der Explosionslast sowie des Verhaltens der Stahlbetonplatten. Die Explosionslast wurde mit bündig eingebauten piezoelektrischen Druckmessern gemessen, während Beschleunigungssensoren und flächig applizierte verteilte faseroptische Sensorik verwendet wurden, um das dynamische Verhalten der Platte unter Explosionsbelastung zu charakterisieren. Darüber hinaus wurden Schädigungsmerkmale ebenfalls mit verteilter faseroptischer Sensorik ermittelt. Die Anwendung solcher Messtechniken sowie die Nutzung verschiedener numerischer Softwaretools bieten die Möglichkeit die Skalierungsgesetze zu verifizieren bzw. anzupassen. T2 - BBK - Fachkongress Forschung für den Bevölkerungsschutz 2025 CY - Bonn, Germany DA - 05.02.2025 KW - Sprengversuch KW - Skalierung KW - Faseroptik PY - 2025 AN - OPUS4-62509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kemmler, Samuel A1 - Rettinger, Christoph A1 - Rüde, Ulrich A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Köstler, Harald T1 - Efficiency and scalability of fully-resolved fluid-particle simulations on heterogeneous CPU-GPU architectures N2 - Current supercomputers often have a heterogeneous architecture using both conventional Central Processing Units (CPUs) and Graphics Processing Units (GPUs). At the same time, numerical simulation tasks frequently involve multiphysics scenarios whose components run on different hardware due to multiple reasons, e.g., architectural requirements, pragmatism, etc. This leads naturally to a software design where different simulation modules are mapped to different subsystems of the heterogeneous architecture. We present a detailed performance analysis for such a hybrid four-way coupled simulation of a fully resolved particle-laden flow. The Eulerian representation of the flow utilizes GPUs, while the Lagrangian model for the particles runs on conventional CPUs. Two characteristic model situations involving dense and dilute particle systems are used as benchmark scenarios. First, a roofline model is employed to predict the node level performance and to show that the lattice-Boltzmann-based Eulerian fluid simulation reaches very good performance on a single GPU. Furthermore, the GPU-GPU communication for a large-scale Eulerian flow simulation results in only moderate slowdowns. This is due to the efficiency of the CUDA-aware MPI communication, combined with the use of communication hiding techniques. On 1024 A100 GPUs, an overall parallel efficiency of up to 71% is achieved. While the flow simulation has good performance characteristics, the integration of the stiff Lagrangian particle system requires frequent CPU-CPU communications that can become a bottleneck, especially when simulating the dense particle system. Additionally, special attention is paid to the CPU-GPU communication overhead since this is essential for coupling the particles to the flow simulation. However, thanks to our problem-aware co-partitioning, the CPU-GPU communication overhead is found to be negligible. As a lesson learned from this development, four criteria are postulated that a hybrid implementation must meet for the efficient use of heterogeneous supercomputers. KW - Discrete element method KW - Hybrid implementation KW - High-performance computing KW - Particulate flow KW - Lattice Boltzmann method PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-623958 DO - https://doi.org/10.1177/10943420241313385 SN - 1741-2846 SP - 1 EP - 19 PB - SAGE Publications AN - OPUS4-62395 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Effects of a varying track and soil stiffness on ground vibrations near railway lines N2 - Usually, geometric irregularities are considered as the main cause of ground vibrations from trains. A varying stiffness of the track, the track support and the soil can also generate ground vibrations. The regular stiffness variation of the track on and between the sleepers results in a deterministic dynamic axle load. The random stiffness variation of the track support yields also dynamic axle loads. The dynamic axle loads are generated by the varying wheel displacements under the static axle load by the acceleration of the unsprung mass of the rail vehicle. The random stiffness variation has a second effect. The pulses from the passage of the static axle loads are superposed regularly to the quasi-static response, but also irregularly to yield a “scattered” part of the axle pulses. The same holds for a random variation of the soil stiffness. All these effects of stiffness variations have been calculated by wavenumber-domain multi-beam track models, a random finite-element soil model and the superposition of axle impulses in a stochastic simulation. The results are confronted with many measurements at different sites. It is concluded that the stiffness variation of the track and the soil generate an important ground vibration component near railway lines. T2 - Railways 2022 CY - Montpellier, France DA - 22.08.2022 KW - Ground vibration KW - Railways KW - Varying track stiffness KW - Varying soil stiffness PY - 2022 AN - OPUS4-56036 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Effects of a varying track and soil stiffness on ground vibrations near railway lines N2 - Usually, geometric irregularities are considered as the main cause of ground vibrations from trains. A varying stiffness of the track, the track support and the soil can also generate ground vibrations. The regular stiffness variation of the track on and between the sleepers results in a deterministic dynamic axle load. The random stiffness variation of the track support yields also dynamic axle loads which are generated by the acceleration of the unsprung mass (from the varying wheel displacements under the static axle load). The random stiffness variation has a second effect. The pulses from the passage of the static axle loads are superposed regularly to the quasi-static response, but also irregularly to yield a “scattered” part of the axle pulses. The same holds for a random variation of the soil stiffness. All these effects of stiffness variations have been calculated by wavenumber-domain multi-beam track models, a random finite-element soil model and the superposition of axle impulses in a stochastic simulation. The results are confronted with many measurements at different sites. It is concluded that the stiffness variation of the track and the soil generate an important ground vibration component near railway lines. T2 - International Conference Railways 2022 CY - Montpellier, France DA - 22.08.2022 KW - Ground vibration KW - Axle loads KW - Irregularities KW - Varying stiffness PY - 2022 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-56605 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Herrmann, Ralf A1 - Hille, Falk A1 - Wille, Frank T1 - Dynamisches Verhalten und Überwachung des Großen Fallturms der BAM in Horstwalde N2 - Falltürme sind Bauwerke, die als Versuchsanlagen sehr speziellen, impulsartigen Belastungen ausgesetzt sind. Am Fallturm auf dem Testgelände Technische Sicherheit (TTS) der BAM wurde bei Routineinspektionen eine Abnahme der strukturellen Integrität in Form von Vorspannungsverlusten in den Bolzen der Stahlverbindungen festgestellt. Um ein Verständnis für die zugrundeliegenden Trag- und Schädigungsmechanismen zu erlangen, wurde ein umfassendes Structural Health Monitoring (SHM) System geplant und am Bauwerk installiert unter Nutzung von digitalen Bauwerksmodellen. Für die Auslegung des Überwachungssystems, insbesondere aber zur Unterstützung der Untersuchung des Schädigungsprozesses, wurden Finite-Elemente-Modelle erstellt. Um sicherzustellen, dass die FE-Modelle das reale Tragwerksverhalten mit ausreichender Genauigkeit abbilden, mussten sie jedoch in Bezug auf die gemessenen Antworten des Tragwerks kalibriert werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt experimentelle und numerische Untersuchungen zur Identifizierung des strukturellen Systems des Stahlrohrgitterturms in Vorbereitung einer Überwachungskampagne. Die Auswertung von gemessenen Schwingungen unter ambienter Anregung ermöglichte die Identifizierung der Eigenfrequenzen mehrerer globaler Schwingungsmoden des Fallturms. Zur Modellvalidierung wurde zunächst eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um die Parameter mit dem größten Einfluss zu ermitteln. Anschließend wurde ein evolutionärer Algorithmus (EA) zur Optimierung nach dem Prinzip der Minimierung der Differenzen zwischen gemessenen und simulierten charakteristischen Antworten eingesetzt. Das aktualisierte Modell wurde schließlich an der dynamischen Reaktion der Turmstruktur infolge einer realen Falltest-induzierten Stoßbelastung validiert. Die Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung zwischen numerischen und experimentellen Ergebnissen. N2 - Drop test towers are structures subjected to very specific dynamic loadings. At the drop test tower at the Test Site Technical Safety (TTS) of BAM routine inspections revealed a decline of structural integrity in form of loss of pretension in bolts of structural steel connections. To get an understanding about the underlying damage mechanisms as well as to assure the structural safety in operation, a multifaceted Structural Health Monitoring (SHM) system was planned and installed at the structure with the help of digital models. For planning the monitoring system but especially for supporting the investigation of the damaging process finite element models are deployed. Though, to ensure the capability of the FE model to reproduce the real structural behavior in sufficient accuracy, it needs to be calibrated in respect to measured responses of the structure. The present contribution describes experimental and numerical investigations to identify the structural system of the steel tube lattice tower in preparation of the monitoring campaign. An ambient vibration test allowed the identification of the natural frequencies of several global vibrational modes of the drop test tower. For model updating first a sensitivity analysis is applied to identify the most influencing parameter. In succession a genetic algorithm was applied for optimization in the sense of minimization of the difference between measured and simulated characteristic responses. The updated model is finally validated on the dynamic response of the tower structure to a real drop test induced impact loading. The results showed a good agreement between numerical and experimental results though the robustness of the simulation should be improved by more sophisticated numerical modelling. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Großer Fallturm Horstwalde KW - Structural Health Monitoring KW - Belastungsversuch KW - Modalanalyse KW - Schwingungsdynamik KW - Finite Elemente Simulation PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SN - 978-3-18-102379-2 DO - https://doi.org/10.51202/9783181023792-265 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 265 EP - 284 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-55472 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -