7.2 Ingenieurbau
Filtern
Dokumenttyp
- Vortrag (169)
- Beitrag zu einem Tagungsband (82)
- Zeitschriftenartikel (65)
- Posterpräsentation (10)
- Buchkapitel (4)
- Dissertation (4)
- Beitrag zu einem Sammelband (3)
- Sonstiges (2)
- Tagungsband (Herausgeberschaft für den kompletten Band) (1)
Sprache
- Englisch (257)
- Deutsch (82)
- Mehrsprachig (1)
Schlagworte
- Structural Health Monitoring (25)
- Ground vibration (20)
- Structural health monitoring (15)
- Fatigue (14)
- Brücken (11)
- Monitoring (11)
- Offshore (11)
- Offshore wind energy (11)
- Hammer impact (9)
- Impact (9)
- Train passage (9)
- Damage characterization (8)
- Model interpolation (8)
- Planar tomography (8)
- SHM (8)
- Structural systems (8)
- Vibration measurements (8)
- Building vibration (7)
- Damage detection (7)
- Deterioration (7)
- Layered soil (7)
- Reliability (7)
- Slab track (7)
- Soil-structure interaction (7)
- Train-induced ground vibration (7)
- Bahnerschütterungen (6)
- Compressive strength (6)
- Design methods (6)
- Grout (6)
- Inspection (6)
- Numerical modelling (6)
- Offshore wind turbines (6)
- Physical phenomenology (6)
- Pile foundations (6)
- Reinforced concrete structure (6)
- Environmental effects (5)
- Interface (5)
- Layered soils (5)
- Modalanalyse (5)
- Numeric simulation (5)
- Repair (5)
- Temperature rejection (5)
- Ultrasonic testing (5)
- Vibration (5)
- Windenergie (5)
- Bayesian updating (4)
- Container loading (4)
- Crack detection (4)
- Damage localization (4)
- Datenmanagement (4)
- Drop test (4)
- Erosion (4)
- Erschütterungen (4)
- Erschütterungsminderung (4)
- Excitation forces (4)
- Fault detection (4)
- Foundation load (4)
- Foundations (4)
- Gründungsstrukturen (4)
- High-strength concrete (4)
- Inspection planning (4)
- Mitigation (4)
- Offshore geomechanics (4)
- Shell Buckling (4)
- Statistical tests (4)
- Steel structures (4)
- Subspace methods (4)
- Subspace-based method (4)
- Tunnel (4)
- Vehicle-track-soil interaction (4)
- Vibration measurement (4)
- Wind (4)
- Wind Energy (4)
- Ansys Autodyn (3)
- Attenuation (3)
- Axle impulses (3)
- BIM (3)
- Bauwerksüberwachung (3)
- Belastungsversuch (3)
- Box-Behnken (3)
- Bridge (3)
- Bridges (3)
- Brücke (3)
- Buckling (3)
- Compaction Grouting (3)
- Cracks (3)
- DUCON® (3)
- Deep foundations (3)
- Dispersionsmessung (3)
- Drucker-Prager (3)
- Ductility (3)
- E-modulus (3)
- Earth masonry (3)
- Elastische Gleiselemente (3)
- Emission (3)
- Erschütterungsprognose (3)
- Filter effects (3)
- Fly ash (3)
- Grouted connection (3)
- Grouting (3)
- Großer Fallturm Horstwalde (3)
- Irregular soil (3)
- Leichtbau (3)
- Linear parameter varying systems (3)
- Load vector (3)
- Maintenance (3)
- Material moisture (3)
- Metakaolin (3)
- Micro-reinforcement (3)
- Micromechanical modelling (3)
- Mobile elements (3)
- Model updating (3)
- Monopiles (3)
- Numerical modeling (3)
- Offshore Pile Foundation (3)
- Offshore Windenergieanlagen (3)
- Offshore foundations (3)
- Offshore wind turbine (3)
- Physical testing (3)
- Post-impact evaluation (3)
- Probabilistic (3)
- Quasi-static and dynamic tests (3)
- Railway (3)
- Railway bridge (3)
- Randomly heterogeneous soil (3)
- Rehabilitation (3)
- Reinforced concrete (3)
- Risk (3)
- Scattering (3)
- Schwingungsdynamik (3)
- Soil erosion (3)
- Soil properties (3)
- Statistical evaluation (3)
- Statistical method (3)
- Stereo photogrammetry (3)
- Subspace-based residual (3)
- Temperature effects (3)
- Train speed (3)
- UHPC (3)
- Vehicle-track interaction (3)
- Vibrations (3)
- Wellenausbreitung (3)
- Wellengeschwindigkeit (3)
- Zivile Sicherheit (3)
- 2-span bridge (2)
- AISTEC (2)
- Acceleration sensors (2)
- Achsfolgespektren (2)
- Acoustic emission testing (2)
- Amplitude-charge weight laws (2)
- Amplitude-distance laws (2)
- Analysis of variance (2)
- Apartment building (2)
- Artificial Intelligence (2)
- Artificial intelligence (2)
- Automatisierte schweißtechnische Fertigung (2)
- Axle sequence (2)
- Axle-sequence spectrum (2)
- Ballast track (2)
- Bauteile (2)
- Bauwerke (2)
- Bauwerksmonitoring (2)
- Bayes'sche Analyse (2)
- Bayesian System Identification (2)
- Bayesian analysis (2)
- Bayesian methods (2)
- Bayesian system identification (2)
- Bemessung (2)
- Big Data (2)
- Bitumen (2)
- Bodenübertragungsfunktion (2)
- Cable failure (2)
- Cable-stayed bridge (2)
- Changing process noise (2)
- Chemisoprtion (2)
- Climate chamber (2)
- Compressive Cyclic loading (2)
- Compressive cyclic loading (2)
- Computer Vision (2)
- Concrete (2)
- Coupled fluid-particle simulation (2)
- Coupler systems (2)
- Crack Luminescence (2)
- Crack formation (2)
- Crack pattern (2)
- Cyclic load (2)
- DEM (2)
- Damage identification (2)
- Design (2)
- Digital twin (2)
- Digitalisierung (2)
- Displacements (2)
- Drone (2)
- Earth block masonry (2)
- Elastische Elemente (2)
- Elastische Gebäudelagerung (2)
- Energy (2)
- Erschütterungsausbreitung (2)
- Evaluation (2)
- Explosion-induced ground vibrations (2)
- Faseroptik (2)
- Feuchte (2)
- Finite Elemente Simulation (2)
- Finite element models (2)
- Freight train (2)
- GPU parallel computation (2)
- Gleiströge (2)
- Ground vibration measurements (2)
- Grouted Connection (2)
- Halbraum (2)
- High-performance computing (2)
- High-speed (2)
- High-speed train (2)
- Immission (2)
- Injection Sequence (2)
- Irregular ballast (2)
- Irregularities (2)
- Jacket support structure (2)
- Jet erosion test (2)
- Klimakammer (2)
- Knudsen effect (2)
- LBM-DEM (2)
- Laboratory beam structure (2)
- Lehm (2)
- Long-term shrinkage (2)
- Luminescence (2)
- Macromechanical Sample Strength (2)
- Material tests (2)
- Mauerwerk (2)
- Measurement (2)
- Measurements (2)
- Messen im Bauwesen (2)
- Micro silica (2)
- Micromechanical Tensile Failure (2)
- Mix design (2)
- Modal Analysis (2)
- Moisture (2)
- Moisture content (2)
- Molecular diffusion (2)
- Non destructive testing (2)
- Non-Destructive Evaluation (2)
- Non-destructive testing (2)
- Numerical model (2)
- Office tower (2)
- Offshore Wind (2)
- Offshore Wind Energy (2)
- Offshore Windenergy Pile Buckling (2)
- Offshore geotechnics (2)
- Offshore wind (2)
- Offshore-Windenergieanlagen (2)
- Optimal Sensor Placement (2)
- Passenger train (2)
- Physisorption (2)
- Pile Foundation (2)
- Pile Tip Buckling (2)
- Prediction (2)
- Prediction of explosion induced ground and building vibration (2)
- Probability of Detection (2)
- Prädiktive Instandhaltung (2)
- Radar (2)
- Railway tunnel (2)
- Railways (2)
- Rechenmodelle (2)
- Reinforcement (2)
- Relative humidity (2)
- Repowering (2)
- Research data management (2)
- Residual evaluation (2)
- Resonance (2)
- Risslumineszenz (2)
- SDDLV (2)
- Safety (2)
- Scattered axle impulses (2)
- Schadensdetektion (2)
- Schwingungsbasierte Verfahren (2)
- Size effect (2)
- Slenderness effect (2)
- Soil-Structure-Interaction (2)
- Soil-pile interaction (2)
- Soil-wall-floor model (2)
- Static axle loads (2)
- Static load (2)
- Strength (2)
- Strukturmonitoring (2)
- Suction bucket (2)
- Supplementary cementitious materials (2)
- Surface-tunnel reduction (2)
- System Identification (2)
- System identification (2)
- Tensile Capacity (2)
- Time-variant reliability (2)
- Tomographic damage evaluation (2)
- Track damage (2)
- Track-soil interaction (2)
- Train excitation (2)
- Transmission (2)
- Umwelteinflüsse (2)
- Uncertainty (2)
- Uncertainty in reference (2)
- Uncertainty quantification (2)
- Unterraummethoden (2)
- Value of Information (2)
- Vehicle–track interaction (2)
- Verkehrsinfrastukturen (2)
- Vollraum (2)
- Wellenausbreitung in der Tiefe (2)
- Wind Turbines (2)
- Wind energy (2)
- Wind turbine tower (2)
- Windenergieanlagen (2)
- Windenergy (2)
- Zuggeschwindigkeit (2)
- Zuverlässigkeit (2)
- 3D imaging (1)
- Achsimpulse (1)
- Acoustic emission (1)
- Acoustic emission analysis (1)
- Ambient excitation (1)
- Amplituden-Abstands-Gesetze (1)
- Analytical Design Methods (1)
- Asphalt (1)
- Assessment (1)
- Asymptotic local approach (1)
- Automated Modal Analysis for Tracking Structural Change during Construction and Operation Phases (1)
- Automated operational modal analysis (1)
- Automatic modal parameters identification (1)
- Automatisierte Fertigung (1)
- Automatisierte schweißtechniche Fertigung (1)
- Autonomous underwater vehicles (1)
- Axial load bearing (1)
- Axle loads (1)
- Axle pulses (1)
- BAM Windenergie Fügetechnik (1)
- Bahngleis (1)
- Base isolation (1)
- Baugrunddynamik (1)
- Bauwerk-Boden-Wechselwirkung (1)
- Bauwerksdiagnostik (1)
- Beanspruchungszustand (1)
- Belastungsfahrt (1)
- Belastungstest (1)
- Belastungszug (1)
- Benchmark (1)
- Beton (1)
- Betonautobahn (1)
- Betonautobahnen (1)
- Beulen (1)
- Bewertung (1)
- Bionik (1)
- Blast (1)
- Blast tests (1)
- Bodenschlitz (1)
- Bodenvariabilität (1)
- Boundary element (1)
- Boundary element method (1)
- Bridge monitoring (1)
- Bridge resonance (1)
- Bridge vibration (1)
- Bruchlastwechselzahlen (1)
- Brückensicherheit (1)
- Buckling piles circular shells (1)
- Buckling soil-structure-interaction offshore piles track (1)
- Building and Construction (1)
- Building information modelling (1)
- Building response (1)
- Bulging (1)
- CFD (1)
- Cancellation (1)
- Cars (1)
- Cement-based composites (1)
- Centerline solidification cracking (1)
- Chemisorption (1)
- Civil and Structural Engineering (1)
- Civil structures (1)
- Climate Chamber (1)
- Coating (1)
- Cohesive granular materials (1)
- Cohesive soils (1)
- Column/wall resonance (1)
- Combined finite-element boundary-element method (1)
- Compaction grouting (1)
- Compliance function (1)
- Components of excitation (1)
- Compression tests (1)
- Computational (1)
- Condensed Matter Physics (1)
- Conductor (1)
- Continuous soil (1)
- Continuously inhomogeneous geological media (1)
- Continuously inhomogeneous soils (1)
- Crack (1)
- Crack damage detection (1)
- Crack growth (1)
- Crack repair (1)
- Cyber security (1)
- Cyclic axial shearing (1)
- Cyclic degradation (1)
- DEM-LBM simulation (1)
- Damage Detection (1)
- Damage Identification (1)
- Damage evolution (1)
- Decision matrix analysis (1)
- Deckeneigenfrequenzen (1)
- Deckenschwingungen (1)
- Design models (1)
- Design practice (1)
- Detection (1)
- DiMoWind RDS-PP Maintenance Digital Twin Offshore Wind Energy (1)
- Digital Image Correlation (1)
- Digital Image Correlation (DIC) (1)
- Digital Models (1)
- Digital Twin (1)
- Digitale Zwillinge (1)
- Discrete Element Method (1)
- Discrete element method (1)
- Drop Test (1)
- Drop Tests (1)
- Drop tower (1)
- Druckfestigkeit (1)
- Druckschwellenversuch (1)
- Dynamic axle loads (1)
- Dynamic excitation (1)
- Dynamic loads (1)
- Dynamic soil properties (1)
- Dynamische Bodenkennwerte (1)
- Dynamische Bodensteifigkeit (1)
- Dämpfung (1)
- EERA Joint Program (1)
- Earth (1)
- Earth blocks (1)
- Earth material (1)
- Earthen hydraulic constructions (1)
- Earthen hydraulic infrastructures (1)
- Einflusslinie (1)
- Einflusslinien (1)
- Einfügungsdämmung (1)
- End-of-life decision making (1)
- Entscheidungsfindung (1)
- Environmental (1)
- Environmental Effects (1)
- Environmental and Operational Variability (1)
- Environmental changes (1)
- Environmental influence (1)
- Erhaltungsmanagement (1)
- Ermüdung (1)
- Ermüdungsprüfung (1)
- Ermüdungsschäden (1)
- Ermüdungsverhalten (1)
- Erneuerbare Energien (1)
- Erosion of cohesive soils (1)
- Erschütterungen im Fernfeld (1)
- Estimation (1)
- FEM (1)
- FEM analysis (1)
- Fahrzeug-Fahrweg-Boden-Wechselwirkung (1)
- Fallturm (1)
- Fatigue damage (1)
- Fatigue deterioration (1)
- Fatigue strength (1)
- Fault detectionchanging (1)
- Features (1)
- Fequency domain (1)
- Fiber optic sensing (1)
- Fibre optic sensors (1)
- Finite element (1)
- Finite element analysis (1)
- Finite element method (1)
- Finite element model updating (1)
- Finite elements (1)
- Finite-Elemente-Modellkalibrierung (1)
- Finite-element boundary-element method (1)
- Flexibility (1)
- Flexible car body (1)
- Flexible wheelset (1)
- Floor resonance (1)
- Floors (1)
- Fluid-structure interaction (1)
- Footbridge (1)
- Force reconstruction (1)
- Foundation Pile (1)
- Foundation reliability analysis (1)
- Freileitung (1)
- Frequency response function (1)
- GMNIA (1)
- GNSS (1)
- GPA (1)
- GPU Parallel computing (1)
- GPU parallelisation (1)
- Gebäudelagerung (1)
- Gebäudemodelle (1)
- Gebäudeschwingungen (1)
- Gekoppelte Fluid-Partikel Simulationen (1)
- General Materials Science (1)
- Geology (1)
- Geomechanics (1)
- Geomechanics of offshore foundations (1)
- Geometric vehicle and track irregularities (1)
- Geometrie (1)
- Global ambient vibrations (1)
- Granular Cohesive Materials (1)
- Granular Cohesive Materials, (1)
- Granular cohesion (1)
- Ground (1)
- Grout Injection (1)
- HAZID (1)
- HTLS (1)
- Hard impact (1)
- Harter Anprall an Stahlbetonstrukturen (1)
- High-Rise Building (1)
- High-rise building (1)
- High-rise buildings (1)
- Horizontal stress (1)
- Horizontal wind turbine (1)
- Hydraulic jet erosion (1)
- IEPE (1)
- Impact damage of reinforced concrete (1)
- Impact damage on reinforced concrete (1)
- Impact loading (1)
- Impakt (1)
- Impedanzmethode (1)
- Imperfektion (1)
- Impinging jet (1)
- Inclination angle (1)
- Inertial Interaction (1)
- Inertial interaction (1)
- Inhomogeneous soils (1)
- Innovative Messtechnik (1)
- Inspeciton (1)
- Inspektion (1)
- Interface model (1)
- Jet impingement (1)
- Kinematic Interaction (1)
- Kinematic interaction (1)
- Kraft auf den Boden (1)
- LBM-DEM coupling (1)
- LBM-DEM simulation (1)
- Laminar flow (1)
- Laminography (1)
- Large components (1)
- Laser beam welding (1)
- Lateral dynamic displacement (1)
- Lateral load bearing (1)
- Lattice Boltzmann Method (1)
- Lattice Boltzmann method (1)
- Leichtbauprinzipien (1)
- Lifetime Extension (1)
- Load Test (1)
- Load bearing behaviour (1)
- Load identification (1)
- Load tests (1)
- Load-bearing (1)
- Load-bearing behaviour (1)
- Local approaches (1)
- Long-span bridge (1)
- Low-frequency shaker (1)
- MEMS (1)
- Maintal Bridge Gemuenden (1)
- Maintalbrücke Gemünden (1)
- Maintenance Digital Twin Offshore Wind Energy (1)
- Marine geomechanics (1)
- Marine geotechnics (1)
- Maschinenbetrieb (1)
- Maschinenfundament (1)
- Material Point Method (1)
- Material Point Method (MPM) (1)
- Material model (1)
- Measurement campaigns (1)
- Mechanical challenges (1)
- Merkblatt (1)
- Messfahrt (1)
- Microfine Cement (1)
- Microfine cement (1)
- Micromechanical LBM-DEM simulation (1)
- Micromechanical analysis (1)
- Micromechanical simulation (1)
- Microsilica (1)
- Minderungsmaßnahmen (1)
- Mixed formulation (1)
- Modal analysis (1)
- Modal force spectrum (1)
- Modal load spectrum (1)
- Modal system identification (1)
- Model Building (1)
- Model Update (1)
- Model Updating (1)
- Model update (1)
- Modell-Update (1)
- Modellierung (1)
- Modes (1)
- Modes and waves (1)
- Modulus of elasticity (1)
- Monitoring-informed inspection and maintenance planning (1)
- Monopile (1)
- Monopile Buckling (1)
- Monopile installation risks (1)
- Movin load test (1)
- Multi-beam method (1)
- Multi-beam track model (1)
- Multiple impact (1)
- NDT (1)
- Nachgiebigkeiten (1)
- Nelson’s method (1)
- Normung (1)
- Numerical analysis (1)
- Numerical damage simulation (1)
- Numerical simulation (1)
- Numerical simulation of impact damage (1)
- Numerical simulations (1)
- Numerische Analysen (1)
- Obstacles (1)
- Offhore (1)
- Office building (1)
- Offshore Structures (1)
- Offshore Wind Energy Converter (1)
- Offshore Windenergie (1)
- Offshore pile foundation (1)
- Offshore pile foundations (1)
- Offshore steel structures (1)
- Offshore wind energy foundations (1)
- Offshore wind farm (1)
- Offshore wind farms (1)
- Offshore wind-turbine foundations (1)
- Offshore-Wind (1)
- Offshore-Windkraftanlagen (1)
- Operational modal analysis (1)
- Optimal sensor placement (1)
- Optimierungsmethoden (1)
- Optimization techniques (1)
- Perfectly Matched Layer (PML) (1)
- Pfahlfußbeulen (1)
- Pfahlnachgiebigkeiten (1)
- Physisoprtion (1)
- Piaui state (1)
- Pile Buckling (1)
- Pile Capacity (1)
- Pile ageing (1)
- Pile bending stiffness (1)
- Pile foundation (1)
- Pile groups (1)
- Pile retrofit system (1)
- Pile-Tip-Buckling (1)
- Point Cloud (1)
- Predictive maintenance (1)
- Pressure (1)
- Probabilistic modelling (1)
- Probabilitische Ingenieurmodelle (1)
- Probability of detection (1)
- Probekörpergeometrien (1)
- Process noise (1)
- Prognose (1)
- Propagation from a tunnel (1)
- Quasi-static response; (1)
- Rail roughness (1)
- Railbridge (1)
- Railway induced vibration (1)
- Railway track (1)
- Railway tracks (1)
- Railway trafiic (1)
- Randelementmethode (1)
- Random dynamics and vibrations (1)
- Random stiffness variation (1)
- Rayleighwellendispersion (1)
- Rechenverfahren (1)
- Recovery experiments (1)
- Referenzbeispiel (1)
- Remote sensing vibrometer (1)
- Residential building (1)
- Richtige Fahrzeugmasse (1)
- Richtlinie (1)
- Rigid vehicle model (1)
- Risiko (1)
- Risikoanalyse (1)
- Risk-based design (1)
- Risk-based maintenance planning (1)
- Rissprozes (1)
- Rissprozess (1)
- SHCC (1)
- SHM Environmental (1)
- SHM environmental bridges (1)
- Sandstone (1)
- Santa-marta (1)
- Scaling (1)
- Schadensüberwachung (1)
- Schallemission (1)
- Scherwellengeschwindigkeit (1)
- Schienenfahrweg (1)
- Schienenfahrwege (1)
- Schrauben (1)
- Schubmodul (1)
- Schwingungsmessungen (1)
- Schwingungsmonitoring (1)
- Schädigungsprozesse (1)
- Sensitivity vectors (1)
- Serra da cangalha (1)
- Shearing (1)
- Shell buckling (1)
- Shrinkage (1)
- Shrinkage Reducing Admixture (1)
- Sicherheit (1)
- Simple and fast prediction (1)
- Simple prediction (1)
- Simulation and experiment (1)
- Site-characterization (1)
- Soft impact (1)
- Soft track elements (1)
- Soil Struture Interaction (1)
- Soil forces (1)
- Soil stiffness (1)
- Soil-building interaction (1)
- Soil-building resonance (1)
- Soil-wall floor model (1)
- Soil-water-structure interaction (1)
- Sorption isotherm (1)
- Spannbeton (1)
- Spannstahlbruch (1)
- Spatially varying ground conditions (1)
- Spektralanalyse (1)
- Stability Buckling soil-structure-interaction piles offshore (1)
- Stabilität (1)
- State of stress (1)
- Static loading (1)
- Statistical correlations (1)
- Statistical pattern recognition (1)
- Statistische Auswertung (1)
- Statistische Korrelationen (1)
- Stiffness variation (1)
- Stochastic Subspace Damage Detection (1)
- Strain (1)
- Stress stiffening (1)
- Stress-strain relation (1)
- Stress–strain-relation (1)
- Structural Systems (1)
- Structural integrity (1)
- Structural integrity maintenance (1)
- Structural integrity management (1)
- Structural system identification (1)
- Störgrößen (1)
- Substructures (1)
- Suction Bucket (1)
- Superplasticizer (1)
- Supplementary Cementitious Materials (1)
- Support structures (1)
- Surface Foundation (1)
- Surface line (1)
- Sustainable binders (1)
- Switch (1)
- Systemidentifikation (1)
- TOP (1)
- TRC (1)
- Tagung (1)
- Temperature effect (1)
- Temperature effect rejection (1)
- Temperature modeling (1)
- Temperatureinflüsse (1)
- Tensile test (1)
- Test specification (1)
- Tip Buckling (1)
- Track and vehicle irregularities (1)
- Track beam (1)
- Track damage monitoring (1)
- Track damage quantification (1)
- Track deflection (1)
- Track displacements (1)
- Track filter (1)
- Track filtering (1)
- Track vibration (1)
- Tragfähigkeit (1)
- Tragstrukturen (1)
- Train configuration (1)
- Train passages (1)
- Train-induced vibration (1)
- Tran speed (1)
- Transfer fuction (1)
- Transfer function (1)
- Transverse butt weld (1)
- Trench (1)
- Truss structures (1)
- Tunnel line (1)
- Tunnel-pile transfer (1)
- Tunnel-to-surface reduction (1)
- Tunnelstrecke (1)
- Turnout (1)
- UAS (1)
- Un- certainty (1)
- Unbounded domain (1)
- Under-sleeper pads (1)
- Value of information (1)
- Variational Bayesian statistics (1)
- Varying soil stiffness (1)
- Varying stiffness (1)
- Varying track stiffness (1)
- Vibration analysis (1)
- Vibration excitation (1)
- Vibration monitoring (1)
- Viscosity (1)
- Vorspannung (1)
- Wahrscheinlichkeit (1)
- Water Science and Technology (1)
- Water-structure interaction (1)
- Wave propagation (1)
- Wave-Tower interaction (1)
- Wavenumber domain (1)
- Wavenumber integrals (1)
- Wavenumber method (1)
- Waves (1)
- Weld imperfections (1)
- Welded (1)
- Wellenfeldberechnung (1)
- Wheelset (1)
- Wheelset accelerations (1)
- Wind Energy Structures (1)
- Wind energy tower (1)
- Wind turbines (1)
- Wind-farm aerodynamics (1)
- Windenergieanlage (1)
- Windfarm wake analysis (1)
- Workability (1)
- Zerstreute Achsimpulse (1)
- building information modelling (1)
- elastische Gebäudelagerungen (1)
- fachwerkartige Stahltragwerken (1)
- layered soil (1)
- risk, reliability, inspection planning, offshore wind turbines (1)
- structural health monitoring (1)
- structural integrity management (1)
- support structures (1)
- temperature (1)
- zerstreute Achslastimpulse (1)
- Übertragungsmatrizen (1)
- Überwachung (1)
Organisationseinheit der BAM
- 7.2 Ingenieurbau (340) (entfernen)
Paper des Monats
- ja (5)
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.
Die Anwendung von Leichtbauprinzipien im Stahlbau, wie z.B. die Verwendung von aufgelösten Tragstrukturen, sog. Jackets-Fundamenten, bietet ein großes Potential zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs, insbesondere im Hinblick auf die benötigte Stahlmenge.
In diesem Vortrag zeigen wir die Potenziale einer vollständigen Digitalisierung der schweißtechnischen Fertigungs- und Prüfkette auf, um eine vollautomatische Fertigung sowie Qualitätsprüfung von Rohrknoten als Schlüsselelement von Jackets-Fundamenten zu ermöglichen. Darüber hinaus wird der Zusammenhang zwischen der Geometrie der Nahtform und der resultierenden Ermüdungsfestigkeit durch numerische Methoden unter Einbeziehung bionischer Prinzipien bewertet. Es wird gezeigt, dass Hohlprofilknoten vollautomatisch unter Berücksichtigung von Geometrietoleranzen geschweißt werden können. Darüber hinaus konnte die Nahtform gemäß den numerischen Modellen hergestellt werden, was ein großes Potenzial für eine verlängerte Lebensdauer bietet. Anschließend werden die Verbesserungen bei der Ressourceneffizienz und die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen durch eine Lebenszyklusanalyse bewertet.
Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau
(2022)
Ziel des Verbundvorhabens „SmartWeld“ ist es, für die schweißtechnische Fertigung von Stahlbaustrukturen exemplarisch am Beispiel von Hohlprofilknoten, welche als designrelevante Elemente von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) einsetzbar sind, die Möglichkeiten des Leichtbaus unter konsequenter Digitalisierung der Fertigungskette aufzuzeigen, um einerseits die Ressourceneffizienz zu forcieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Fertigungsstrategien aufzuzeigen.
Innerhalb von „SmartWeld“ werden daher die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Fertigung von Leichtbau-Gründungsstrukturen am Beispiel aufgelöster Tragstrukturen (Jackets) aufgezeigt. Eine lastgerechte Auslegung der Schweißverbindungen nach bionischen Prinzipien ermöglicht, weitere Einsparpotenziale an Ressourcen bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer zu erschließen.
Die Ausnutzung konstruktiver Prinzipien des Leichtbaus zur Erzeugung innovativer und ressourcenschonender Produkte erfordert den Einsatz digitaler Werkzeuge in der Designphase, der virtuellen Absicherung, der Fertigung und Qualitätsüberwachung sowie nachgelagerten Bauteilprüfung zur Abbildung der Nutzungsphase. Im Rahmen der Arbeiten wird daher der gesamte Produktentstehungs- und Prüfprozess betrachtet. Dies beinhaltet das Design im Kontext des konstruktiven Leichtbaus, den schweißtechnischen Fertigungsprozess, die Bauteilprüfung sowie den Transfer der Ergebnisse in die Industrie durch serientaugliche Demonstratoren. Der Fokus der Arbeiten ist, die Fertigung auch im Umfeld eines für großskalige Stahlstrukturen üblichen hohen Individualisierungsgrades schweißtechnisch zu automatisieren und das Leichtbaupotenzial gezielt umzusetzen. Die Vorgaben aus der Designphase hinsichtlich einer lastgerechten Gestaltung bzw. Implementierung bionischer Ansätze können so gezielt durch einen adaptiven, automatisierten Schweißprozess eingestellt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Ermüdungs¬festigkeit und damit Produktlebensdauer, wodurch die Strukturen dünnwandiger ausgeführt und Ressourcen sowie CO2 eingespart werden können.
Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau
(2022)
Ziel des Verbundvorhabens „SmartWeld“ ist es, für die schweißtechnische Fertigung von Stahlbaustrukturen exemplarisch am Beispiel von Hohlprofilknoten, welche als designrelevante Elemente von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) einsetzbar sind, die Möglichkeiten des Leichtbaus unter konsequenter Digitalisierung der Fertigungskette aufzuzeigen, um einerseits die Ressourceneffizienz zu forcieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Fertigungsstrategien aufzuzeigen.
Innerhalb von „SmartWeld“ werden daher die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Fertigung von Leichtbau-Gründungsstrukturen am Beispiel aufgelöster Tragstrukturen (Jackets) aufgezeigt. Eine lastgerechte Auslegung der Schweißverbindungen nach bionischen Prinzipien ermöglicht, weitere Einsparpotenziale an Ressourcen bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer zu erschließen.
Die Ausnutzung konstruktiver Prinzipien des Leichtbaus zur Erzeugung innovativer und ressourcenschonender Produkte erfordert den Einsatz digitaler Werkzeuge in der Designphase, der virtuellen Absicherung, der Fertigung und Qualitätsüberwachung sowie nachgelagerten Bauteilprüfung zur Abbildung der Nutzungsphase. Im Rahmen der Arbeiten wird daher der gesamte Produktentstehungs- und Prüfprozess betrachtet. Dies beinhaltet das Design im Kontext des konstruktiven Leichtbaus, den schweißtechnischen Fertigungsprozess, die Bauteilprüfung sowie den Transfer der Ergebnisse in die Industrie durch serientaugliche Demonstratoren. Der Fokus der Arbeiten ist, die Fertigung auch im Umfeld eines für großskalige Stahlstrukturen üblichen hohen Individualisierungsgrades schweißtechnisch zu automatisieren und das Leichtbaupotenzial gezielt umzusetzen. Die Vorgaben aus der Designphase hinsichtlich einer lastgerechten Gestaltung bzw. Implementierung bionischer Ansätze können so gezielt durch einen adaptiven, automatisierten Schweißprozess eingestellt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Ermüdungs¬festigkeit und damit Produktlebensdauer, wodurch die Strukturen dünnwandiger ausgeführt und Ressourcen sowie CO2 eingespart werden können.
Innovative Design- und Fertigungsstrategien zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau
(2022)
Offshore wind energy plays an important role for the desired transition towards a carbon dioxide free industry within the next decades. However, the grounding of the offshore wind plants governs the overall installation process besides bureaucratic bottlenecks.
The application of lightweight principles in steel construction, e.g. the usage dissolved load-bearing structures, so called Jackets foundations, offer great potential in reducing the resource consumption, especially with respect to the needed amount of steel.
In this context this presentation focuses on a fully digitalization of the welding manufacturing and as well as testing chain to enable a fully automated manufacturing as well as quality assessment of tubular nodes as key element of Jackets foundation structures. Furthermore, the relationship between the seam shape geometry and resulting fatigue strength is evaluated by numerical methods incorporating bionic principles. It is shown that tubular nodes can be welded fully automatically taking geometry tolerances into account. Moreover, the seam shape could be manufactured as requested by the numerical models which offers great potential for an extended lifetime. Subsequently, the improvements in resource efficiency and reduction of carbon dioxide emissions are evaluated by a life-cycle-assessment.
Structural health monitoring is a promising technology to automatically detect structural changes based on permanently installed sensors. Vibration-based methods that evaluate the global system response to ambient excitation are suited to diagnose changes in boundary conditions, i.e., changes in member prestress or imposed displacements. In this paper, these changes are evaluated based on sensitivity-based statistical tests, which are capable of detecting and localizing parametric structural changes. The main contribution is the analytical calculation of sensitivity vectors for changes in boundary conditions (i.e., changes in prestress or support conditions) based on stress stiffening, and the combination with a numerically efficient algorithm, i.e., Nelson’s method. One of the main advantages of the employed damage diagnosis algorithm is that, although it uses physical models for damage detection, it considers the uncertainty in the data-driven features, which enables a reliabilitybased approach to determine the probability of detection. Moreover, the algorithm can be trained and the probability of detecting future damages can be predicted based on data and a model from the undamaged structure,
in an unsupervised learning mode, making it particularly relevant for unique structures, where no data from the damaged state is available. For proof of concept, a numerical case study is presented. The study assesses the loss of prestress in a two-span reinforced concrete beam and showcases suitable validation approaches for the sensitivity calculation.
Der Vortrag beschreibt die Relevanz der Zuverlässigkeitsbewertung von klassischen ZfP- und SHM-Verfahren. Diese Zuverlässigkeitsbewertung soll auch für das an der BAM entwickelte Risslumineszenzverfahren durchgeführt werden. Die Risslumineszenz wird zunächst vorgestellt und es wird beschrieben welchen Weg man beschreiten muss, um eine Zuverlässigkeitsbewertung für eine Technik durchzuführen, die nicht nur als ZfP-Verfahren genutzt werden soll, sondern auch für die Dauerüberwachung unter der Einbindung einer KI-basierten automatisierten Risserkennung. Die mit dieser Erweiterung des Einsatzspektrums einhergehenden Faktoren für Messunsicherheit und -variabilität wird als Problematik erkannt und als zukünftige Aufgabe, die es zu lösen gilt, definiert.
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.
The fatigue process of concrete under compressive cyclic loading is still not completely explored. The corresponding damage processes within the material structure are especially not entirely investigated. The application of acoustic measurement methods enables a better insight into the processes of the fatigue in concrete. Normal strength concrete was investigated under compressive cyclic loading with regard to the fatigue process by using acoustic methods in combination with other nondestructive measurement methods. Acoustic emission and ultrasonic signal measurements were applied together with measurements of strains, elastic modulus, and static strength. It was possible to determine the anisotropic character of the fatigue damage caused by uniaxial loading based on the ultrasonic measurements. Furthermore, it was observed that the fatigue damage seems to consist not exclusively of load parallel oriented crack structures. Rather, crack structures perpendicular to the load as well as local compacting are likely components of the fatigue damage. Additionally, the ultrasonic velocity appears to be a good indicator for fatigue damage beside the elastic modulus. It can be concluded that acoustic methods allow an observation of the fatigue process in concrete and a better understanding, especially in combination with further measurement methods.
Die VDI Richtlinie 3837 enthält detaillierte Angaben zur Erschütterungsemission. Die DIN 45672-3 enthält nur den Tunnel- oder einen Bodenmesspunkt als Ausgangspunkt der Prognose. Die Erschütterungsanregung durch die Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung wird beschrieben. Die ERgebnisse der BAM stimmen sehr gut mit dem Prognosekonzept von Highspeed 2 überein. Dies wird an den Punkten 1. Störgrößen, 2. Achsimpulse, 3. Tunnelstrecken aufgezeigt.
Ground vibrations near railway lines are generated by the forces that are acting between wheel and rail. It seems to be a straight forward assumption that the vehicle dynamics are important for the level and the frequencies of the excitation forces. Different vehicle dynamics phenomena are analysed for their role in the excitation of ground vibrations: rigid body modes of the bogies, elastic (bending) modes of the car body, and elastic modes of the wheelset. The theoretical analyses use rigid body models, simplified elastic models, and detailed elastic models. Some of these problems are vehicle–track interaction problems where 3D finite‑element boundary‑element models have been used for the track and soil. It is shown that the rigid or flexible vehicle modes are well in the frequency range of ground vibrations (4 to 100 Hz). They have an influence on the excitation force but the additional forces are rather small and can be neglected in ground vibration prediction. The theoretical results are checked by experimental results of a simultaneous measurement of vehicle,
track, and ground vibrations.
An assessment of the elastic-plastic buckling limit state for multi-strake wind turbine support towers poses a particular challenge for the modern finite element analyst, who must competently navigate numerous modelling choices related to the tug-of-war between meshing and computational cost, the use of solvers that are robust to highly nonlinear behaviour, the potential for multiple near-simultaneously critical failure locations, the complex issue of imperfection sensitivity and finally the interpretation of the data into a safe and economic design.
This paper reports on an international ‘round-robin’ exercise conducted in 2022 aiming to take stock of the computational shell buckling expertise around the world which attracted 29 submissions. Participants were asked to perform analyses of increasing complexity on a standardised benchmark of an 8-MW multi-strake steel wind turbine support tower segment, from a linear elastic stress analysis to a linear bifurcation analysis to a geometrically and materially nonlinear buckling analysis with imperfections. The results are a showcase of the significant shell buckling expertise now available in both industry and academia.
This paper is the first of a pair. The second paper presents a detailed reference solution to the benchmark, including an illustration of the Eurocode-compliant calibration of two important imperfection forms.
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.
Die natürliche Variabilität des Bodens bewirkt, dass jegliche in-situ Messung dynamischer Bodenparameter stets nur den Untersuchungsort beschreiben, und jede Verwendung für benachbarte Orte bereits eine Extrapolation ist. Gleichzeitig ist die Ermittlung von Bodeneigenschaften in-situ mit erheblichen Kosten verbunden, insbesondere bei Standorten wie z. B. Offshore-Windparks. Im innerstädtischen Raum sind seismische Messungen wegen der vorhandenen Bebauung und Flächenversiegelungen nur eingeschränkt möglich. Es bietet sich daher an, indirekte Methoden auf Basis von Drucksondierungen anzuwenden, weil diese Untersuchungen inzwischen zum Standardrepertoire selbst bei kleineren Bauvorhaben gehören.
Der neue nationale Anhang zu DIN EN 1998-1 erlaubt die Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und dynamischen Bodeneigenschaften zur Anwendung bei seismischen Standortanalysen. Es werden jedoch keine Hinweise zur Auswahl geeigneter Korrelationen gegeben. Mit ISO/TS 14837-32 liegt ein Standard vor, in dem sogar für sandartigen Boden und tonartigen Boden zwei konkrete Korrelationen zur Anwendung vorgeschlagen werden. Dasselbe gilt für den Entwurf des Eurocode 7-2, prEN 1997-2 von 2022.
Untersuchungen zeigen, dass seismische Verfahren, wenn sie nicht unter Labor-Freifeldbedingungen durchgeführt werden, signifikante Streuungen aufweisen. Sofern statistische Korrelationen eine Streuung aufweisen, die in derselben Größenordnung liegen wie Ergebnisse seismischer Verfahren, können beide Verfahren in Grundsatz alternativ eingesetzt werden.
Wir zeigen, dass bei homogenen ausgeprägt sandartigen Böden mit statistisch ermittelten Korrelationen die dynamischen Bodensteifigkeiten mit einer Genauigkeit abgeschätzt werden können, die mit der Ungenauigkeit der seismischen Verfahren übereinstimmt. Mit zunehmenden Feinkornanteil werden die Unsicherheiten der statistischen Korrelationen größer. Bei stark überkonsolidierten glazialen Böden sollte von der Anwendung empirischer Korrelationen Abstand genommen werden.
The aim of the study is to infer the soil stratification from the provided CPT and borehole data. We infer the soil type at any location within the domain of interest from the SBT index Ic (Robertson, 2009). This index can be directly related to the CPT data through an empirical correlation model. In addition, the soil classes contained in the borehole logs can be expressed as bounds on Ic. A log-transformation was applied to Ic, Y = ln(Ic), and Y was modelled by a 3D Random Field, with a fully Bayesian hierarchical Gaussian Process model to explicitly capture uncertainties.
We evaluate masked block-structured grids for ocean domains which allow to represent small-scale geometric features without resorting to very small blocks or excessive mesh resolution. The considered approach aims to combine the geometric flexibility of unstructured meshes with the computational efficiency of stencil-based discretizations and is implemented and tested in a quadrature-free discontinuous Galerkin shallow water solver. We investigate the accuracy and the computational performance of the scheme on a range of realistic ocean domains meshed with blocks of different size and provide some comparisons to results obtained on unmasked block-structured grids and unstructured meshes.
This paper scopes the specialties of a hazard identification study for large and extra-large unmanned undersea vehicles (UUVs). A generic node/function structure is derived from different large and extra-large UUV designs, partially own vehicle designs from research projects, and partially from commercial vehicles. For each node, a short overview of its components and the proper function or operations is defined. A set of guide words is used to prompt a hazard discussion for each node, which identifies unwanted functions, resulting in potential hazards and unmitigated consequences. Related to the SafeMASS-Report from DNV, this work concentrates on selected topics of the bridge-related function on voyage, control & monitoring, and abnormal situations. For unmanned vehicles without any person on board, these three topics become more important for underwater vehicles with very limited connectivity or temporary disruptions of communication whereby an operator in a remote-control center could only be provided with rough vehicle or mission states. Therefore, vehicle control, whether in hard- or software, must handle most tasks belonging to the considered functions automatically or autonomously. Hence, the most appropriate reactions of the system to unwanted system
behavior must be implemented. This HAZID study could, on the one hand, be used as background for such an implementation, and on the other hand, it is used to verify the implemented actions on the risks and hazards.
One crucial metric of interest to wind farm operators is the remaining useful life (RUL) of single components, wind turbines, or even entire wind farms. Occasionally, questions arise regarding how to operate a turbine, even in the presence of manufacturing or design errors, which from a computational design standpoint reduce the remaining lifetime below the intended service life. A typical measure involves adapting the monitoring and inspection plan. Using such a maintenance plan, the author intends to simulate the lifetime of jacket-type structure in a fatigue test. The objective of the experiment is to demostrate that systems like three-dimensional jackets possess redundancies that enable reliable continued operation, despite the reduced fatigue life of individual components due to technical flaws, if an appropriate maintenance concept is in place. This presentation discusses the steps leading to the procedure of the experiment including the design process and the maintenance planning.
Der zukünftige Eurocode 7 wird ausdrücklich die Nutzung zuverlässigkeitsbasierter Methoden in der geotechnischen Planung und Bemessung erlauben. In Deutschland gibt es bisher kaum Erfahrung in der praktischen Anwendung derartiger Verfahren und entsprechend sind die Vorbehalte gegenüber diesen Methoden oft groß. Der neue DGGT-Arbeitskreis (AK) 2.15 „Zuverlässigkeitsbasierte Methoden in der Geotechnik“ hat sich zum Ziel gesetzt, durch praxisorientierte Anleitungen und Empfehlungen sowie begleitende Aus- und Weiterbildungsangebote den praktischen Zugang zu diesen Verfahren zu unterstützen. Ziel ist es, Möglichkeiten und Grenzen zu verdeutlichen sowie vor allem ihre Potenziale zu erschließen. In dem vorliegenden Beitrag werden allgemeine Grundlagen und die zukünftigen Arbeitsfelder des AK 2.15 vorgestellt. Ausgehend von der Einführung relevanter Fachbegriffe wird zunächst die Einbettung zuverlässigkeitsbasierter Verfahren in den aktuellen Normungs- und Regelungskontext aufgezeigt. Anschließend werden anhand des Lebenszyklus eines geotechnischen Bauwerks die Unsicherheiten in den geotechnischen Prognosen und Bewertungen beschrieben. Daran anknüpfend wird aufgezeigt, an welchen Stellen zuverlässigkeitsbasierte Methoden als mögliches Werkzeug sinnvoll genutzt werden können, um Ingenieur:innen, Bauherr:innen und Prüfer:innen in Nachweis- und Entscheidungsprozessen zu unterstützen. Zu den sich daraus ableitenden Arbeitsthemen werden durch den AK 2.15 zukünftig Empfehlungen erarbeitet und sukzessive veröffentlicht
Schutzbauwerke von systemkritischen Infrastruktureinrichtungen wie Betonwände und Betonbarrieren müssen Anprallereignissen oder schweren Unfällen in einem vertretbaren Maße widerstehen können. Anprallereignisse können verschiedenster Natur sein. Hierzu zählen Steinschlag, Fahrzeug- oder Flugzeuganprall oder auch Geschosseinschlag. Geschosseinschläge bzw. Bei den Anprall- oder Impaktereignissen wird zwischen hartem und weichem Anprall unterschieden, bei hartem Anprall verformt sich der Anprallkörper nicht oder nur geringfügig, bei weichem Anprall stark.
In diesem Artikel werden Forschungsergebnisse zum harten Anprall auf bewehrte Stahlbetonplatten vorgestellt, welche über die letzten Jahre im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen dem Institut für Massivbau (IMB) der Technischen Universität Dresden (TUD) und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durchgeführt wurden. Auf dem Gelände des Otto-Mohr-Labors (OML) der TUD steht hierfür ein speziell konzipierter Fallturm zur Verfügung. Der Aufbau im Fallturm lässt aktuell druckluftbeschleunigte Impaktversuche mit mittleren Anprallgeschwindigkeiten zu. Die durch Anprall geschädigten Stahlbetonplatten wurden anschließend bei der BAM mit Strahlung tomographisch untersucht. Diese Untersuchungen ermöglichen einen Blick auf die Schädigung und Rissstruktur im Inneren der Stahlbetonplatten.
Ein Schwerpunkt der durchgeführten Untersuchung ist der Vergleich von Testergebnissen mit den häufig angewendeten halbempirischen Berechnungsmethoden zu den erforderlichen Wandstärken und den sich daraus ergebenden zulässigen Anprallgeschwindigkeiten. Bei diesem Vorgehen wird auch die mit analytischen Methoden abschätzbare Durchdringungsgeschwindigkeit bzw. Austrittgeschwindigkeit eines Projektils ermittelt und mit den realen Testergebnissen verglichen. Außerdem wird der Einfluss von sowohl externen als auch internen Strukturparametern auf Risse betrachtet und ein Fazit abgeleitet. Weiterhin werden laufende und zukünftige wissenschaftliche Untersuchungen zum Anprall auf Betonstrukturen am IMB und der BAM genannt.
The EU member states have set out ambitious long-term goals for deploying offshore wind energy. The installed offshore wind capacity is set to increase from 14.6 GW in 2021 to around 320 GW in 2050. This signifies the role of offshore wind energy as a major contributor to reaching the EU’s climate and energy goals. To ensure that the defined targets are met, a significant number of new wind farms has to be installed and existing wind farms reaching the end of their planned life need to be reused efficiently. Some of the relevant reuse alternatives are lifetime extension, repowering based on the existing support structures and repowering with new turbines.
As a basis of the decision-making regarding the reuse of existing offshore wind farm, the expected utility of each relevant option should be determined based on the associated expected rewards, costs and risks. The optimal concept maximizes the utility of the decision-maker and fulfills the existing constraints and requirements. To facilitate such a quantitative decision-making, models and methods have to be developed. In particular, models are required that enable predictions of (a) the condition and performance of the turbines and support structures and (b) the renumeration, costs and consequences of adverse events. These predictions have to consider (a) the governing uncertainties, (b) the available information from the planning, construction, installation and operating phase, (b) potential repair, retrofitting and strengthening schemes and (c) possible monitoring, inspection and maintenance regimes for the future operating phase.
Over the past years, several models, methods and tools have been developed at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) to support the structural integrity management of offshore wind turbine substructures. These include:
(a) a prototype for reliability-based, system-wide, adaptive planning of inspections of welded steel structures in offshore wind farms,
(b) a method for monitoring and risk-informed optimization of inspection and maintenance strategies for jacket structures subject to fatigue, and
(c) a probabilistic cost model of inspection and maintenance of welded steel structures in offshore wind farms.
This contribution provides an overview on these works and discusses how they can be adapted and extended to support the decision-making regarding lifetime extensions and repowering of offshore wind farms.
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.
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.
The propagation of ground vibrations is theoretically analysed with frequency-wavenumber and simplified methods. Experimental methods are presented which can characterise the site-specific ground vibrations by wave velocities, stiffness and damping. Measurements with hammer and train excitation have been performed at several sites. The one-third octave spectra show the stiffness-dependent amplitudes and the low- and high-frequency filter effects due to the layering and the damping of the soil. Specific train effects, an additional high-frequency filter, the sleeper passage frequency, and an amplified mid-frequency component can be clearly found. The attenuation with distance is analysed in detail where the theoretical exponential and the empirical frequency-dependent power law are considered. Hammer and train excitation show the same site-specific effects which are mainly due to the stronger or weaker damping of the soil. The train attenuation is generally weaker than the hammer attenuation. The attenuation exponent of the power law, which is strongly dependent on the site and the frequency, is reduced for the train vibration by 0.3 to 0.5 in agreement with the theory. Reasons are discussed for the overall power law and for the dominating mid-frequency component.
The Federal Institute of Material Research and Testing has performed many impact tests from very small laboratory tests to very big “free-field” tests with heavy containers on stiff foundations. The first measurements have been done on a big foundation where it should be guaranteed that the foundation is rigid and the container is tested properly. Later on, a smaller drop test facility has been built on the ground inside an existing building. It had to be controlled by prediction and measurements that the drop test will not damage the building. Tests from different heights on soft, medium, and stiff targets have been done to find out rules which allow to identify acceptable and unacceptable drop tests. Later on, the biggest drop test facility has been built for masses up to 200 t. It was necessary for the design of the foundation to estimate the forces which oc-cur during the drop tests. In addititon, the acceptable tests should be selected and controlled by measurements where the impact duration is important. Dif-ferent sensors, accelerometers, accelerometers with mechanical filters, geo-phones (velocity transducers), strain gauges, and pressure cells have been ap-plied for these tasks. Signal transformations and model calculations have been used to check and understand the dynamic measurements. The simplest law is the conservation of the momentum which is a good approximation if the impact is short. If the soil under the foundation has an influence on the deceleration of the container, the maximum foundation velocity is lower than the simple esti-mation.
The Federal Institute of Material Research and Testing has performed many impact tests from very small laboratory tests to very big “free-field” tests with heavy containers on stiff foundations. The first measurements have been done on a big foundation where it should be guaranteed that the foundation is rigid and the container is tested properly. Later on, a smaller drop test facility has been built on the ground inside an existing building. It had to be controlled by prediction and measurements that the drop test will not damage the building. Tests from different heights on soft, medium, and stiff targets have been done to find out rules which allow to identify acceptable and unacceptable drop tests. Later on, the biggest drop test facility has been built for masses up to 200 t. It was necessary for the design of the foundation to estimate the forces which oc-cur during the drop tests. In addititon, the acceptable tests should be selected and controlled by measurements where the impact duration is important. Dif-ferent sensors, accelerometers, accelerometers with mechanical filters, geo-phones (velocity transducers), strain gauges, and pressure cells have been ap-plied for these tasks. Signal transformations and model calculations have been used to check and understand the dynamic measurements. The simplest law is the conservation of the momentum which is a good approximation if the impact is short. If the soil under the foundation has an influence on the deceleration of the container, the maximum foundation velocity is lower than the simple esti-mation.
The research project Verification of Buckling Assessment and Behaviour in Large Monopiles (VERBATIM) focuses on challenges arising due to the ongoing increase of dimensions of monopiles as foundation for offshore wind turbines. This project is focused on two main topics:
- Monopile tip buckling during pile installation
- Local buckling of embedded piles during operation
It is known from previous investigations and experiences in practice that large deformations of a monopile tip during offshore installation works can occur. These large deformations initiated at the tip of the monopile are commonly referred to as “pile tip buckling”. Own research focuses on optimising monopile dimensions to reduce the cost of monopile foundations for offshore wind turbines while preventing pile tip buckling.
Buckling of embedded cylindrical shells for offshore structures is a common engineering task. Structures can be analysed using standard software and have been done so in recent studies e.g., Gottschalk. However, the trend towards larger monopile and optimised structures has led to a fundamental need for better and verified models. A main challenge is the submodelling of the structure-soil-interaction. Developing such complex models is one main goal of the VERBATIM project.
For both main topics model tests were performed at the laboratories of BAM and TU Berlin. These experimental results were used to verify related numerical models and simulations.
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.
Using digital twins for decision making is a very promising concept which combines simulation models with corresponding experimental sensor data in order to support maintenance decisions or to investigate the reliability. The quality of the prognosis strongly depends on both the data quality and the quality of the digital twin. The latter comprises both the modeling assumptions as well as the correct parameters of these models. This article discusses the challenges when applying this concept to realmeasurement data for a demonstrator bridge in the lab, including the data management, the iterative development of the simulation model as well as the identification/updating procedure using Bayesian inference with a potentially large number of parameters. The investigated scenarios include both the iterative identification of the structural model parameters as well as scenarios related to a damage identification. In addition, the article aims at providing all models and data in a reproducibleway such that other researcher can use this setup to validate their methodologies.
Messtechnische Systeme zur Dauerüberwachung von Bauwerken ermöglichen Einblicke in deren reale Trag- und Verformungsverhalten. Die Planung und technische Umsetzung solcher Maßnahmen erfordern für die erfolgreiche Erfüllung der Aufgabenstellungen eine hohe Fachkompetenz, sowohl auf der planerischen Seite, als auch für die fachliche Bewertung von angebotenen Monitoringlösungen. Als Hilfestellung dafür wurde von der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) das Merkblatt „Dauerüberwachung von Ingenieurbauwerken“ erarbeitet, welches nun verfügbar ist. In diesem Beitrag werden die Inhalte des neuen Merkblatts vorgestellt und dieses in die vorhandene Literatur eingeordnet.
The long-term preservation of our infrastructure requires not only intelligent sensor technology and highly developed monitoring procedures, but also innovative digital tools for analyzing, evaluating and utilizing the results. This includes mathematical and, in particular, probabilistic methods for damage detection and tracking as well as for calculating service life and maintenance cycles and data management. The example project Maintal Bridge Gemuenden as part of the AISTEC project shows the workflow for the implementation of structural health monitoring and experimental tests with a train of Deutsche Bahn. The influence lines, as one possible way for damage detection, were measured with a highly accurate GNSS System to locate the trains position when crossing the bridge. The results were compared to measurements from 1987 just before the bridge went in operation.
The new crack luminescence method offers the possibility of making fatigue surface cracks in metallic materials more visible during inspections through a special coating system. This coating system consists of two layers, whereby the first layer has fluorescent properties and emits visible light as soon as it is irradiated by UV light. The top layer is black and is designed to prevent the fluorescent layer from emitting if no crack develops in the underlying material. The technique proved particularly useful in a wide variety of fatigue tests of steel components under laboratory conditions. Moreover, it has the potential to be used in various industrial applications. To enable industrial deployment and integration into maintenance strategies, a concept study is developed in this contribution, resulting in a qualification framework that can serve as a foundation for determining the reliability of the crack luminescence system in terms of a probability of detection curve. Within this study, factors causing measurement variability and uncertainty are being determined and their influences assessed. Due to the extension of the system by a moving computer vision system for automated crack detection using artificial intelligence, additional long-term effects associated with structural health monitoring systems need to be incorporated into an extended probability of detection study as part of the technical justification. Finally, important aspects and findings related to design of experiments are discussed, and a framework for reliability assessment of a new optical crack monitoring method is presented, emphasizing the influence of various uncertainty parameters, including long-term effects such as system ageing.
The new crack luminescence method offers the possibility of making fatigue surface cracks in metallic materials more visible during inspections through a special coating system. This coating system consists of two layers, whereby the first layer has fluorescent properties and emits visible light as soon as it is irradiated by UV light. The top layer is black and is designed to prevent the fluorescent layer from emitting if no crack develops in the underlying material.
The technique proved particularly useful in a wide variety of fatigue tests of steel components under laboratory conditions. Moreover, it has the potential to be used in various industrial applications. To enable industrial deployment and integration into maintenance strategies, a concept study is developed in this contribution, resulting in a qualification framework that can serve as a foundation for determining the reliability of the crack luminescence system in terms of a probability of detection curve. Within this study, factors causing measurement variability and uncertainty are being determined and their influences assessed. Due to the extension of the system by a moving computer vision system for automated crack detection using artificial intelligence, additional long-term effects associated with structural health monitoring systems need to be incorporated into an extended probability of detection study as part of the technical justification.
Finally, important aspects and findings related to design of experiments are discussed, and a framework for reliability assessment of a new optical crack monitoring method is presented, emphasizing the influence of various uncertainty parameters, including long-term effects such as system ageing.
Impact resistance of reinforced concrete (RC) structures can be significantly improved by strengthening RC members with thin composite layers featuring high damage tolerance. Indeed, to limit the well-known vulnerability of cement-based materials against impact loading, the synergistic effects of short fibres and continuous textile meshes as hybrid reinforcement has been proved to be highly beneficial. This paper addresses the characterisation of novel cement-based hybrid composites through accelerated drop-weight impact tests conducted on rectangular plates at different impact energies. Two distinct matrices are assessed, with particular interest in a newly developed limestone calcined clay cement (LC3)-based formulation. Important parameters quantifying energy dissipation capability, load bearing capacity and damage are cross-checked to compute the ballistic limit and estimate the safety-relevant characteristics of the different composites at hand. Although textiles alone can improve the damage tolerance of fine concrete to some extent, the crack-bridging attitude of short, well-dispersed fibres in hybrid composites imparts a certain ductility to the cement-based matrices, allowing a greater portion of the textile to be activated and significantly reducing the amount of matrix spalling under impact.
Information on the condition and reliability of an offshore jacket structure provided by a vibration-based structural health monitoring system can guide decisions on inspection and maintenance. When selecting the sensor setup, the designer of the monitoring system must assess its overall benefit compared to its costs before installation. The potential benefit of continuously monitoring the dynamic response of a jacket structure can be formally quantified through a value of information analysis from Bayesian decision theory. In this contribution, we present a framework for optimizing the placement of vibration sensors on offshore jacket structures by maximizing the value of information of the monitoring system. To solve the resulting discrete optimization problem, we adapt a genetic algorithm. The framework is demonstrated in a numerical example considering a redundant jacket-type steel frame. The numerical study shows that monitoring the vibration response of the frame is beneficial. Good sensor setups consist of relatively few sensors located towards the upper part of the
frame. The adapted genetic algorithm performs similarly well as established sequential sensor placement algorithms and holds substantial promise for application to real jacket structures.
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.
Brücken sind Teil der alternden Verkehrsinfrastruktur. Um die Nutzungsdauer zu verlängern und plötzliche Schäden zu detektieren kann Bauwerksmonitoring ("Structural Health Monitoring") eingesetzt werden. Der Einfluss von Umgebungsbedingungen, beispielsweise der Temperatur, auf das Bauwerksverhalten ist meist größer als der Einfluss von Schäden. Diese Einflüsse bestmöglich voneinander zu trennen und Veränderungen im Tragverhalten korrekt Schäden oder Umgebungsbedingungen zuzuordnen ist eine offene Forschungsfrage. Diese Arbeit zeigt eine mögliche Lösung, bei der gekoppelte Modelle von Umwelteinflüssen, Schäden und Tragverhalten des Bauwerks auf Grundlage von Monitoringdaten aktualisiert werden. Das Framework dazu wird vorgestellt und an einem Laborexperiment eines Stahlbetonbalkens in der Klimakammer angewandt. Die Ergebnisse bestätigen die Vorgehensweise. In nächsten Schritten müssen komplexere Tragwerke und die Sensitivität des Ansatzes untersucht werden.
The Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) collaborates with TNO to develop a software framework for automated calibration of structural models based on monitoring data. The ultimate goal is to include such models in the asset management process of engineering structures. As a basis for developing the framework, a multi-span road bridge consisting of ten simply supported steel box girders was selected as a test case. Our group measured output-only vibration data from one box girder under ambient conditions. From the data, we determined eigenfrequencies and mode shapes. In parallel, we developed a preliminary structural model of the box girder for the purpose of predicting its modal properties. In this contribution, we provide an overview of the measurement campaign, the operational modal analysis, the structural modeling and qualitatively compare the identified with the predicted modes. As an outlook, we discuss the further steps in the calibration process and future applications of the calibrated model.
The resonances of railway bridges have often been analysed for short bridges under periodical high-speed trains, for simply supported one-span bridges, for the fundamental bridge mode, and by time-domain analyses. Many time-consuming calculations have been performed to establish simplified rules for standards. In this contribution, the passage of different (existing, new and hypothetic) trains over different bridges will be analysed in frequency domain by using three separated spectra with the purpose to get a better physical insight in the phenomena. At first, the excitation spectrum of the modal forces is built by the mode shape and the passage time of the train over the bridge. The second spectrum is the frequency response function of the bridge which include the modal frequency, damping and mass. The third part is the spectrum of the axle sequence of an arbitrary train which is not limited to periodical or specific (conventional, articulated, regular or standard) trains and which does not include any bridge parameters. The final solution in frequency domain is obtained as the product of these three complex, strongly varying spectra for the dominating bridge mode or in general as the sum of these products over all relevant bridge modes. The time domain solution is obtained via the inverse Fourier transform, and the resulting time histories have been successfully compared with some measurement results. The method is applied to the vertical and torsional modes of a mid-long 1-span bridge on elastomeric bearings under standard train speeds, and to a long multi-span integral bridge under long periodical freight trains. Different resonance and cancellation effects have been found for systematically varied train speeds according to the axle sequence of the whole train which is dominated by the two locomotives in that case. To be more specific, the first torsional mode of the mid-span bridge is excited for a train speed of 100 km/h whereas the second bending mode is excited for a train speed of 160 km/h. In both cases, the other mode is suppressed by the minima of the axle-distance spectra. In addition, the case of the German high-speed train ICE4 and the very high-speed hyperloop case will be discussed briefly. In general, it is shown that resonance effects are also worth to be studied for freight and passenger trains with lower speeds.
Train-induced ground vibrations – The emission and transmission from tunnel and surface lines
(2023)
Train-induced ground vibrations are quite different for tunnel and surface lines. The excitation of the track and ground vibration by the vehicle-track-soil interaction maybe influenced by the stiffer track support of the tunnel invert. The excited waves are propagating on a different path compared to the surface line. The wave propagation in the interior of the soil is calculated by a wavenumber integral in a similar way as the propagation along the surface and a general reduction of < 0.5 has been found. An additional reduction has been found because of the missing Rayleigh wave. The different excitation of tunnel lines is analysed theoretically by the combined finite-element boundary-element method and some results about the influencing tunnel and soil parameters will be shown. Measurements have been made at the Mühlberg-Tunnel in Germany. The vibrations of the train, the track and the soil have been measured simultaneously at the tunnel and a nearby surface line. Spectra will be shown for different train speeds between 60 and 160 km/h. A clear reduction effect for the tunnel line compared to the surface line has been observed in a specific (train-speed-dependent) frequency range. This agrees well with the observations of other research institutes. The mid-frequency tunnel-surface reduction seems to be a consequence of the stiffer track structure which leads to a wider distribution of the axle loads. Therefore, the axle impulses due to the train passage are longer and have a lower frequency content. This will have an effect on the ground vibrations at some distance which are present in case of an irregular transmission path through a ballast and soil with varying stiffness. A similar reduction effect can also be found for other track forms where the axle impulses are distributed on a longer track segment, for example slab tracks, tracks with under ballast plates, under ballast mats or under sleeper pads.
The reduction in train-induced ground vibrations by different railway lines and by mitigation measures in the propagation path was analysed in a unified approach by two-dimensional finite element calculations. In general, there was no reduction at low frequencies, and the reduction be-came stronger with increasing frequencies. A maximum reduction of 0.1 at high frequencies was established with an open trench. Reductions between 0.7 and 0.2 have been found for the other sit-uations, filled trenches, walls, plates, and blocks, as well as for railway lines on dams, in cuts and in a tunnel. Bridges can produce amplifications due to their resonance frequencies, but also strong reductions due to massive bridge piers. The influence of some parameters has been analysed, such as the bridge span, the inclination of the dam and the cut, the stiffness of the soil, and the tunnel structure. The dynamic track stiffnesses of a surface, bridge, and tunnel track have been calculated using the 3D finite-element boundary-element method for comparison with corresponding meas-urements.
The soil-foundation-structure interaction is always important when building vibrations due to train passages have to be considered. The frequency range for train vibrations is up to 100 Hz. Normally, soft surface soils are crucial so that the wavelength can be much smaller than the foundation dimensions. Three topics are of interest for the prediction and the under-standing of building vibrations. 1. The „kinematic interaction“ or the „added foundation ef-fect“, which is calculated either by the combined boundary-element finite-element method or by the wavenumber domain method, results in a reduction of the free-field vibration. The stiff-ness of the foundation resists the wave deformation, plates and walls for horizontally propa-gating waves or piles for vertically incident waves. 2. The „inertial interaction“ or the „added building effect“ yields an amplification around the vertical building resonance, which may be a rigid mode on the compliant soil or a flexible mode for high-rise buildings, and a reduction at higher frequencies. This has been analysed by detailed finite element models of apartment and office buildings. 3. Base isolation is a method to further reduce building vibrations. It is important to know the soil-foundation impedance for the possible reduction, as well as the correct building impedance. A high-rise building cannot be considered as a rigid mass model. It has a frequency-dependent behaviour with longitudinal waves travelling from the founda-tion to the top of the building which include the effect of floor vibrations. Experiences from building projects in Vienna, Frankfort and Berlin will give some additional results for the ex-citation from tunnel lines, the kinematic response of pile foundations, and the inertial re-sponse of the flexible multi-storey buildings.
The resonances of railway bridges have often been analysed for short bridges under periodical high-speed trains, for simply supported one-span bridges, for the fundamental bridge mode, and by time-domain analyses. Many time-consuming calculations have been performed to establish simplified rules for standards. In this contribution, the passage of different (existing, new and hypothetic) trains over different bridges will be analysed in frequency domain by using three separated spectra with the purpose to get a better physical insight in the phenomena. At first, the excitation spectrum of the modal forces is built by the mode shape and the passage time of the train over the bridge. The second spectrum is the frequency response function of the bridge which include the modal frequency, damping and mass. The third part is the spectrum of the axle sequence of an arbitrary train which is not limited to periodical or specific (conventional, articulated, regular or standard) trains and which does not include any bridge parameters. The final solution in frequency domain is obtained as the product of these three complex, strongly varying spectra for the dominating bridge mode or in general as the sum of these products over all relevant bridge modes. The time domain solution is obtained via the inverse Fourier transform, and the resulting time histories have been successfully compared with some measurement results. The method is applied to the vertical and torsional modes of a mid-long 1-span bridge on elastomeric bearings under standard train speeds, and to a long multi-span integral bridge under long periodical freight trains. Different resonance and cancellation effects have been found for systematically varied train speeds according to the axle sequence of the whole train which is dominated by the two locomotives in that case. To be more specific, the first torsional mode of the mid-span bridge is excited for a train speed of 100 km/h whereas the second bending mode is excited for a train speed of 160 km/h. In both cases, the other mode is suppressed by the minima of the axle-distance spectra. In addition, the case of the German high-speed train ICE4 and the very high-speed hyperloop case will be discussed briefly. In general, it is shown that resonance effects are also worth to be studied for freight and passenger trains with lower speeds.
Train-induced ground vibrations - the emission and transmission from tunnel and surface lines
(2023)
Train-induced ground vibrations are quite different for tunnel and surface lines. The excitation of the track and ground vibration by the vehicle-track-soil interaction maybe influenced by the stiffer track support of the tunnel invert. The excited waves are propagating on a different path compared to the surface line. The wave propagation in the interior of the soil is calculated by a wavenumber integral in a similar way as the propagation along the surface and a general reduction of < 0.5 has been found. An additional reduction has been found because of the missing Rayleigh wave. The different excitation of tunnel lines is analysed theoretically by the combined finite-element boundary-element method and some results about the influencing tunnel and soil parameters will be shown. Measurements have been made at the Mühlberg-Tunnel in Germany. The vibrations of the train, the track and the soil have been measured simultaneously at the tunnel and a nearby surface line. Spectra will be shown for different train speeds between 60 and 160 km/h. A clear reduction effect for the tunnel line compared to the surface line has been observed in a specific (train-speed-dependent) frequency range. This agrees well with the observations of other research institutes. The mid-frequency tunnel-surface reduction seems to be a consequence of the stiffer track structure which leads to a wider distribution of the axle loads. Therefore, the axle impulses due to the train passage are longer and have a lower frequency content. This will have an effect on the ground vibrations at some distance which are present in case of an irregular transmission path through a ballast and soil with varying stiffness. A similar reduction effect can also be found for other track forms where the axle impulses are distributed on a longer track segment, for example slab tracks, tracks with under ballast plates, under ballast mats or under sleeper pads.
The contribution shows measurement examples of cars, floors, foundations, railway tracks, a footbridge, and a railbridge. Vibrations may include modes and waves. Namely in soil-structure interaction, modes are damped, shifted and prevented so that alternatives for the modal analysis are necessary: The approximation of the whole spectrum (flexibility function) and of the whole train passage (moving-load response).
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.
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.
The soil-foundation-structure interaction is always important when building vibrations due to train passages have to be considered. The frequency range for train vibrations is up to 100 Hz. Normally, soft surface soils are crucial so that the wavelength can be much smaller than the foundation dimensions. Three topics are of interest for the prediction and the under-standing of building vibrations. 1. The „kinematic interaction“ or the „added foundation ef-fect“, which is calculated either by the combined boundary-element finite-element method or by the wavenumber domain method, results in a reduction of the free-field vibration. The stiff-ness of the foundation resists the wave deformation, plates and walls for horizontally propa-gating waves or piles for vertically incident waves. 2. The „inertial interaction“ or the „added building effect“ yields an amplification around the vertical building resonance, which may be a rigid mode on the compliant soil or a flexible mode for high-rise buildings, and a reduction at higher frequencies. This has been analysed by detailed finite element models of apartment and office buildings. 3. Base isolation is a method to further reduce building vibrations. It is important to know the soil-foundation impedance for the possible reduction, as well as the correct building impedance. A high-rise building cannot be considered as a rigid mass model. It has a frequency-dependent behaviour with longitudinal waves travelling from the founda-tion to the top of the building which include the effect of floor vibrations. Experiences from building projects in Vienna, Frankfort and Berlin will give some additional results for the ex-citation from tunnel lines, the kinematic response of pile foundations, and the inertial re-sponse of the flexible multi-storey buildings.