TY - CONF A1 - Ringeloth, David T1 - DZSF - Rissdetektion Spannbetonschwellen - Statuspräsentation LOS C (BAM) N2 - Im Rahmen des DZFS-Forschungsvorhaben "Technische Machbarkeitsstudie zur Rissdetektion an Eisenbahn-Spannbetonschwellen mit Methoden der zerstörungsfreien Prüfung" ist die BAM mit einer Machbarkeitsstudie mit akustischen Verfahren an Eisenbahn-Spannbetonschwellen beteiligt. Die vorliegende Statuspräsentation für das DZSF zeigt Ergebnisse aus durchgeführten Untersuchungen mit dem Ultraschall-Reflexions-Verfahren. Darin Enthalten sind eine Darstellung untersuchter Schwellen sowie eine Einführung in grundlegende Begriffs-, Koordinaten- und Flächendefinitionen im Bezug zu den Untersuchungen an den Betonschwellen. Ebenfalls erfolgt eine Vorstellung des Messgerätes sowie der Messanordnung. Nachfolgend werden Ergebnisse aus den vergleichenden Untersuchungen an intakten und geschädigten Betonschwellen mit dem Ultraschall-Reflexions-Verfahren erläutert. Dabei werden bildgebende Darstellungen der Messergebnisse, ausgehend von verschiedenen Messflächen der Schwellen, für eine intakte und eine geschädigte Schwelle analysiert. Im Weiteren werden auch Ergebnisse aus der Betrachtung unterschiedlicher Frequenzbereiche für die Ultraschalluntersuchung an Betonschwellen dargestellt. T2 - 248. DGZfP-Arbeitskreis Dresden: Vortrag "Das DZSF als Ressortforschungseinrichtung für den Schienenverkehr und Vorstellung ausgewählter Projekte aus der ZfP" CY - Dresden, Germany DA - 13.11.2024 KW - Ultraschall KW - Betonschwellen KW - Rissdetektion KW - A1040 Mira 3D KW - Eisenbahn-Spannbetonschwellen PY - 2024 AN - OPUS4-62277 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Recknagel, Christoph T1 - Innovative Versuchsmethodik - INFUKON Performance-orientierte Dauerhaftigkeitsuntersuchung gefügter Bauteile/Konstruktionen N2 - Permanent erfolgen konstruktive Verbesserungen der Bauwerke, stoffliche Weiterentwicklungen der Baustoffsysteme sowie technologische Optimierungen der Bauprozesse. Insbesondere für Fugenkonstruktionen und Fugenfüllstoffsysteme fehlt ein realitätsnahes, stoffneutrales und vergleichbares versuchstechnisches Untersuchungs- und Bewertungskonzept. Der Posterbeitrag „Innovative Versuchsmethodik - INFUKON" möchte auf eine neu entwickelte Versuchsmethodik zur Funktions- und Dauerhaftigkeitsuntersuchung von Fugenlösungen im Bauwesen hinweisen. Methodische Grundlage der erforderlichen Neuentwicklung ist eine funktionsanalytische Herangehensweise entsprechend dem „performance concept". Aus der Analyse der maßgebenden Einwirkungen und daraus erforderlichen Funktions- und Dauerhaftigkeitsprinzipien wurde ein multimodal aufgebauter Versuchsstand mit größtmöglicher Einsatzvielfalt entwickelt. Verschiedenartige mechanische Einwirkungen in mehraxialer Wirkrichtung können einzeln oder in unterschiedlichster Kombination mit verschiedenartigen klimatischen und zusätzlichen Sonderbeanspruchungen überlagert auf realitätsnah aufgebaute Systemprobekörper aufgebracht werden. Die derart frei konfigurierbaren Beanspruchungsfunktionen können die maßgebenden Beanspruchungszustände bauteilgerecht widerspiegeln. Erstes Anwendungsgebiet sind Untersuchungen zur Optimierung des Fugenbereiches von hochbeanspruchten Betonfahrbahndecken. Eine Übertragung der Versuchsmethodik auf weitere Dehnfugenkonstruktionen oder aber auch Funktions- und Dauerhaftigkeitsuntersuchungen sonstiger gefügte Bauteile wurde weitestgehend im gefundenen versuchstechnischen Lösungsansatz implementiert. T2 - Jubiläumskongress 100 Jahre Deutscher Straßen- und Verkehrskongress CY - Bonn, Germany DA - 23.10.2024 KW - Innovative Versuchsmethodik KW - Infrastruktur KW - Performance-concept KW - Innovative Untersuchungsmethodik PY - 2024 AN - OPUS4-61467 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Johann, Sergej T1 - Investigation of long-term embedded RFID sensors for structural health monitoring N2 - Ensuring the health of civil engineering structures is crucial for the safety and longevity of the built environment. In this direction, structural health monitoring (SHM) has been increasingly employed, providing insight into the structural behavior, based on sensor data representing structural responses. This paper investigates the plausibility of embedding sensors into concrete structures for SHM, leveraging radio frequency identification (RFID) technology, in an attempt to enable the passive operation of sensors without continuous power supply and to reduce potential sources of interference. In contrast to conventional SHM sensors, the uninterrupted operation of embedded sensors must be ensured because post-installation interventions are either impractical or impossible. RFID technology enables wireless data acquisition and energy transmission without mechanical impact on civil engineering structures, although it may be challenging when RFID sensors are embedded in concrete. This study presents a durable passive embedded RFID sensor system (i.e., a system without batteries), including the selection of components, such as housing and cable materials, suitable for withstanding the aggressive environment of concrete without damaging the sensitive electronics or contaminating the data recorded by the sensors. The proposed sensor system is validated in laboratory tests, the results of which provide insights into the influence of each component and are intended to advance the implementation of embedded sensor systems. T2 - IEEE Sensors 2024 CY - Kobe, Japan DA - 20.10.2024 KW - Structural health monitoring KW - RFID-based sensors KW - Smart sensors KW - Embedded sensors PY - 2024 AN - OPUS4-62163 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baier, Johanna T1 - Structural design of rammed earth considering the impact of moisture N2 - In March 2024, a research project was initiated at BAM with the aim of developing a design concept for rammed earth construction. It is based on experimental and numerical investigations into the mechanical load-bearing behaviour at both material and component level. As the mechanical parameters of earth building materials are strongly dependent on material moisture, the moisture behaviour of rammed earth is also being investigated in more detail. T2 - LEHM 2024 - 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Rammed earth KW - Structral design KW - Material moisture PY - 2024 AN - OPUS4-62031 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Diercks, Philipp A1 - Robens-Radermacher, Annika A1 - Rosenbusch, Sjard Mathis A1 - Unger, Jörg F. A1 - Saif-Ur-Rehman, Saif-Ur-Rehman T1 - fenics-constitutive N2 - This software enables the use of nonlinear constitutive models with FEniCSx. KW - Constitutive models KW - FEniCSx KW - Fenics-constitutive PY - 2024 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.13364955 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-62114 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Andrés Arcones, Daniel T1 - Modell- und Parameterunsicherheiten am Beispiel eines Digitalen Brückenzwillings N2 - Digitale Zwillinge bieten wertvolle Einblicke in das Verhalten von Bauwerken und ermöglichen eine fundierte Entscheidungsfindung. Durch den Einsatz von Simulationen, die auf physikalischen Gesetzen beruhen, ist es möglich, Vorhersagen über die Struktur auf der Grundlage zukünftiger oder hypothetischer Situationen zu treffen. Die Verwendung solcher Simulationen impliziert jedoch eine Reihe von Annahmen und Vereinfachungen, die unvermeidbare Fehler in die Vorhersagen einbringen. Die Quantifizierung dieser Unsicherheiten ist der Schlüssel für den Einsatz zuverlässiger digitaler Zwillinge von Brücken. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Unsicherheiten Quantifizierung KW - Brückenüberwachung KW - Digitaler Zwilling PY - 2024 AN - OPUS4-61568 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Anwendung von KI für die Materialoptimierung im Bauwesen N2 - Diese Arbeit untersucht den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) in der Materialentwicklung für Beton, mit einem Fokus auf Karbonatisierungswiderstand, CO₂-Reduktion und Kostenoptimierung. Das KI-Tool SLAMD, das auf inverses Materialdesign setzt, konnte in Studien die Entwicklungszeit für Betonmischungen um bis zu 80 % verkürzen. Durch die Integration zusätzlicher 1H-Kernspinresonanz-Daten wurde der Prozess um weitere 40 % beschleunigt. Insgesamt zeigt sich, dass der Einsatz von KI die Effizienz und Nachhaltigkeit in der Materialentwicklung signifikant steigern kann. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Cement & Concrete KW - SLAMD app KW - Nuclear magnetic KW - Resonance KW - Carbonation resistance PY - 2024 AN - OPUS4-61423 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rosenbusch, Sjard Mathis A1 - Diercks, Philipp A1 - Kindrachuk, Vitaliy A1 - Unger, Jörg F. T1 - Integrating custom constitutive models into FEniCSx: A versatile approach and case studies N2 - The development and integration of user-defined constitutive relationships into finite element (FE) tools using standardized interfaces play a pivotal role in advancing the capabilities of FE solvers for structural mechanics applications. While commercial FE solvers like Abaqus and Ansys have designed their interfaces to provide custom stresses, tangents, and updated history variables, the open-source solver FEniCSx remains efficient only when the constitutive update has an analytical representation. This restricts the application of FEniCSx for non-linear structural mechanics. Since FEniCSx has become a powerful and popular open-source tool for solving partial differential equations, particularly due to its automatic computation of Hessians, we aim to develop a generalized interface to enhance its capability for constitutive modeling. This approach will address complex constitutive equations that require iterative solutions at the quadrature point level. Specific implementation challenges, such as using return-mapping procedures, can then be managed commonly. The provided interface for custom constitutive models offers a versatile way to implement them in various languages, including C++, Python, Rust, and Fortran. Finally, using the example of UMATs for viscoplastic models, we demonstrate how available user subroutines can be incorporated into the interface while maintaining computational performance of FEniCSx comparable to that of Abaqus. KW - Finite element method KW - Constitutive models KW - FEniCSx KW - UMAT KW - Rust KW - Python KW - C++ PY - 2024 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.13980988 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-62112 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Richtlinie zur Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemissionsanalyse N2 - Ein großer Teil unserer Brücken wurden in den 1950er bis 1970er Jahren als Spannbetonbrücken gebaut. Mit der damals noch relativ jungen Technologie entstanden elegante, teilweise gewagte Bauwerke mit großen Spannweiten, welche die Vorteile der Materialien Stahl und Beton geschickt kombinieren. Die Standsicherheit einiger dieser Brücken ist heute gefährdet. Die Ursachen liegen in der enorm gewachsenen Belastung durch Schwerverkehr, teilweise ungenügender Wartung und in konstruktiven und Materialschwächen, die der mangelnden Erfahrung mit der Technologie in der Bauzeit geschuldet sind. Ein neuralgischer Punkt der Bauwerke sind die in den Beton integrierten Spannglieder. Infolge von Korrosion und Ermüdung können Elemente der Spannglieder reißen, wodurch die für das Tragwerk notwendige Spannung und somit die Tragfähigkeit reduziert werden. Nicht bei allen Brücken kündigen sichtbare Risse im Beton oder auffällige Verformungen den Tragfähigkeitsverlust bzw. das finale Versagen rechtzeitig an. Die Schallemissionsanalyse ist die derzeit einzige Methode, das Reißen einzelner Spannstähle zuverlässig und mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand zu detektieren. Trotzdem es schon einige Spannbetonbauwerke gibt, die mit Schallemissionsanalyse überwacht werden, ist das Verfahren noch wenig bekannt. Außerdem fehlen technische Richtlinien, was die Ausschreibung und Vergabe von entsprechenden Aufträgen und die Bewertung der Angebote sehr erschwert. Um sowohl Baulastträger als auch Dienstleistungsanbieter in den Vergabeverfahren und im Betrieb der Monitoringsysteme zu unterstützen, hat sich eine Gruppe von Experten aus den Bereichen Bauingenieurwesen und Schallemission zum Entwurf einer Richtlinie „Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemission“ zusammengefunden. Mit diesem Beitrag wird die Richtlinie vorgestellt, die 2024 erscheinen soll. T2 - Fachtagung Bauwerksdiagnose CY - Berlin DA - 29.02.2024 KW - Spannbeton KW - Brücke KW - Spannstahlbruch KW - Schallemission PY - 2024 AN - OPUS4-59688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tyagi, Divyansh T1 - Damage Localisation and Quantification from Experimental Modal Data using Sparsity Promoting Priors N2 - Structural components gradually undergo damage during their service life. This leads to un-desirable Operating Conditions (OCs) such as high stresses, large displacements, etc., which could ultimately lead to their failure. Thus, it is necessary to identify the presence and extent of damage to take appropriate measures for failure mitigation. A computer model of a com-ponent is used to make predictions about the aforementioned OCs under different boundary conditions, thereby serving as a means to forecast failure. However, a data-driven update of the model parameters according to the component’s current damage state is important for it to make reliable predictions. The goal of this work is to perform damage localisation and quantification in the model us-ing modal response data, due to its property of implicitly carrying damage information. As an example, experimental modal data together with its uncertainty bounds from a gradually damaged concrete slab is used. An inverse problem is formulated and solved using Bayesian inference. Damage regions are defined with a spatially varying field corresponding to a reduc-tion in the nominal Young’s modulus over a sub-domain. An arbitrary number of such damage regions are assumed to be present over the domain. The locations of these regions and the local reduction in Young’s modulus within them are then inferred. Sparsity-promoting priors with regard to the number of damage regions are used, which provide the needed regularization for the problem. T2 - FrontUQ 2024 CY - Braunschweig, Germany DA - 24.09.2024 KW - Bayesian Inference KW - Solid Mechanics KW - Sparsity Promoting Priors PY - 2024 AN - OPUS4-61786 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -