Dokument-ID Dokumenttyp Verfasser/Autoren Herausgeber Haupttitel Abstract Auflage Verlagsort Verlag Erscheinungsjahr Seitenzahl Schriftenreihe Titel Schriftenreihe Bandzahl ISBN Quelle der Hochschulschrift Konferenzname Quelle:Titel Quelle:Jahrgang Quelle:Heftnummer Quelle:Erste Seite Quelle:Letzte Seite URN DOI Abteilungen OPUS4-653 Dissertation Wuttke, Frank Beitrag zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen In der Dissertation wurden unterschiedliche Methoden zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen analysiert. Es wurden neue Methoden zur Parameteridentifikation unter Nutzung von Oberflächenwellen vorgeschlagen. Die Ziele der Arbeit können wie folgt definiert werden: a) Die Entwicklung eines geeigneten theoretischen Modells als Grundlage zur Untersuchung des Standortes hinsichtlich vorhandener Bodensteifigkeiten. b) Die Entwicklung einer neuen Inversionsmethodik unter Berücksichtigung aller auftretenden Moden im Oberflächenwellenfeld. Die Erstellung eines Modells des vertikal heterogenen Untergrundes erfolgte im Frequenz-bereichs für beliebig geschichtete Böden, aufbereitet durch weitestgehend analytische Formulierungen. Durch Nutzung beliebiger horizontaler, elastisch-isotroper Schichten konnte die vertikale Heterogenität approximiert werden. Die Definition der Green'schen Funktionen wurde in Form der Reflexions- und Transmissionskoeffizienten durchgeführt. Die Lösung des formulierten Halbraumproblems erfolgte unter Verwendung der Konturintegration. Dazu wurde die Vorgehensweise der bestehenden Lösung des homogenen Halbraums auf das Problem des geschichteten Mediums übertragen. Die daraus sich ergebende Lösung ist in ein Körperwellen- und ein Oberflächenwellenfeld separiert. Der Vorteil dieser analytischen Betrachtungsweise liegt in der eindeutigen Zuordnungsmöglichkeit der erhaltenen Lösungen zu Wellentypen und in der klaren Dispersionscharakteristik der berechneten Modelle. Im Gegensatz dazu liefern numerische Lösungen, wie FEM, immer ein Wellenfeld, in dem die Wellentypen zugeordnet bzw. interpretiert werden müssen. Mit Hilfe der synthetischen Bodenmodellierung wird das Verhalten von geschichteten Böden bei durchlaufenden Oberflächenwellenfeldern simuliert und untersucht. Für die Untersuchung der Profile wurde hauptsächlich die Modale Superposition von Oberflächenwellen und die Wellenzahl-Integration verwendet. Bei der Analyse von Oberflächenwellenfeldern in vorhandenen Medien sind abweichend von den üblichen seismischen Methoden spezielle Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der vorhandenen Dispersion notwendig. Zur Durchführung der Dispersionsanalyse wird in geotechnischen Untersuchungen in der Regel das Phasen-Differenzen-Verfahren (SASW) genutzt. Aufgrund der beschränkten Aussagefähigkeit dieses Verfahrens zu auftretenden höheren Moden werden verbesserte Analysemethoden zur experimentellen Auswertung hinzugezogen. Diese Methoden nutzen zur Informationsgewinnung das räumlich ausgedehnte Wellenfeld. Ausgehend von dem Dispersionsverhalten kann die Bodenstruktur mittels inverser Methoden bestimmt werden. Für die gemeinsame Inversion der in den Messungen vorhandenen Moden wurde ein entsprechendes Inversionsverfahren abgeleitet. Als Grundlage der Inversion wurde ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrates gewählt. Der Vorteil hinsichtlich einer effizienten und stabilen Inversion unter Nutzung dieser Methodik überwiegt den Nachteil der lokalen Suche nach dem Fehlerminimum. Zum Erreichen der stabilen und zielgerichteten Inversion wird der Levenberg-Marquardt Algorithmus, zusammen mit der Wichtung der Dispersionsäste entsprechend ihres Anregungsverhaltens in den Dispersionsspektren, eingesetzt. Von Vorteil hat sich innerhalb der Arbeit die gleichzeitige Behandlung von theoretischen und experimentellen Parameterstudien erwiesen, da sich Ergebnisse und Erkenntnisse beider Seiten ergänzten. Eine Interpretation von Felddaten kann damit weitaus sicherer durchgeführt werden. Zusätzlich konnten die erarbeiteten experimentellen und theoretischen Verfahren gegenseitig überprüft werden. 2004 urn:nbn:de:gbv:wim2-20050708-6874 10.25643/bauhaus-universitaet.653 Professur Bodenmechanik OPUS4-2913 Konferenzveröffentlichung Schanz, Tom; Wuttke, Frank; Dineva, Petia Gürlebeck, Klaus; Könke, Carsten HYBRID APPROACH OF WAVE NUMBER INTEGRATION-BOUNDARY INTEGRAL EQUATION METHOD FOR SITE EFFECT ESTIMATION OF A LATERALLY VARYING SEISMIC REGION In this paper we evaluate 2D models for soil-water characteristic curve (SWCC), that incorporate the hysteretic nature of the relationship between volumetric water content Θ and suction Ψ. The models are based on nonlinear least squares estimation of the experimental data for sand. To estimate the dependent variable Θ the proposed models include two independent variables, suction and sensors reading position (depth d in the column test). The variable d represents not only the position where suction and water content are measured but also the initial suction distribution before each of the hydraulic loading test phases. Due to this the proposed 2D regression models acquire the advantage that they: (a) can be applied for prediction of Θ for any position along the column and (b) give the functional form for the scanning curves. 15 urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-29132 10.25643/bauhaus-universitaet.2913 Professur Bodenmechanik OPUS4-3405 Wissenschaftlicher Artikel Nasser, Mourad; Schwedler, Michael; Wuttke, Frank; Könke, Carsten Seismic analysis of structural response using simplified soil-structure interaction models Seismic analysis of structural response using simplified soil-structure interaction models Bauingenieur, D-A-CH-Mitteilungsblatt Institut für Strukturmechanik (ISM) OPUS4-2787 Konferenzveröffentlichung Stutz, Henning; Wuttke, Frank Gürlebeck, Klaus; Lahmer, Tom; Werner, Frank EVALUATION OF SOIL-STRUCTURE INTERACTION MODELS USING DIFFERENT MODEL-ROBUSTNESS APPROACHES The aim of this study is to show an application of model robustness measures for soilstructure interaction (henceforth written as SSI) models. Model robustness defines a measure for the ability of a model to provide useful model answers for input parameters which typically have a wide range in geotechnical engineering. The calculation of SSI is a major problem in geotechnical engineering. Several different models exist for the estimation of SSI. These can be separated into analytical, semi-analytical and numerical methods. This paper focuses on the numerical models of SSI specific macro-element type models and more advanced finite element method models using contact description as continuum or interface elements. A brief description of the models used is given in the paper. Following this description, the applied SSI problem is introduced. The observed event is a static loaded shallow foundation with an inclined load. The different partial models to consider the SSI effects are assessed using different robustness measures during numerical application. The paper shows the investigation of the capability to use these measures for the assessment of the model quality of SSI partial models. A variance based robustness and a mathematical robustness approaches are applied. These different robustness measures are used in a framework which allows also the investigation of computational time consuming models. Finally the result shows that the concept of using robustness approaches combined with other model-quality indicators (e.g. model sensitivity or model reliability) can lead to unique model-quality assessment for SSI models. 15 Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 04 - 06 2012, Bauhaus-University Weimar urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-27878 10.25643/bauhaus-universitaet.2787 Graduiertenkolleg 1462 OPUS4-2793 Konferenzveröffentlichung Alalade, Muyiwa; Kafle, Binod; Wuttke, Frank; Lahmer, Tom Gürlebeck, Klaus; Lahmer, Tom CALIBRATION OF CYCLIC CONSTITUTIVE MODELS FOR SOILS BY OSCILLATING FUNCTIONS In order to minimize the probability of foundation failure resulting from cyclic action on structures, researchers have developed various constitutive models to simulate the foundation response and soil interaction as a result of these complex cyclic loads. The efficiency and effectiveness of these model is majorly influenced by the cyclic constitutive parameters. Although a lot of research is being carried out on these relatively new models, little or no details exist in literature about the model based identification of the cyclic constitutive parameters. This could be attributed to the difficulties and complexities of the inverse modeling of such complex phenomena. A variety of optimization strategies are available for the solution of the sum of least-squares problems as usually done in the field of model calibration. However for the back analysis (calibration) of the soil response to oscillatory load functions, this paper gives insight into the model calibration challenges and also puts forward a method for the inverse modeling of cyclic loaded foundation response such that high quality solutions are obtained with minimum computational effort. Therefore model responses are produced which adequately describes what would otherwise be experienced in the laboratory or field. 6 Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-27932 10.25643/bauhaus-universitaet.2793 Professur Angewandte Mathematik OPUS4-2808 Konferenzveröffentlichung Khosravian, Reza; Wuttke, Frank Gürlebeck, Klaus; Lahmer, Tom QUALITATIVE INVESTIGATION OF THE EFFECT OF SOIL MODELING APPROACH ON DYNAMIC BEHAVIOR OF A SMALL-SCALE 2-DOF STRUCTURE WITH PILE FOUNDATION Known as a sophisticated phenomenon in civil engineering problems, soil structure interaction has been under deep investigations in the field of Geotechnics. On the other hand, advent of powerful computers has led to development of numerous numerical methods to deal with this phenomenon, resulting in a wide variety of methods trying to simulate the behavior of the soil stratum. This survey studies two common approaches to model the soil's behavior in a system consisting of a structure with two degrees of freedom, representing a two-storey frame structure made of steel, with the column resting on a pile embedded into sand in laboratory scale. The effect of soil simulation technique on the dynamic behavior of the structure is of major interest in the study. Utilized modeling approaches are the so-called Holistic method, and substitution of soil with respective impedance functions. 6 Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28080 10.25643/bauhaus-universitaet.2808 Graduiertenkolleg 1462 OPUS4-3596 Wissenschaftlicher Artikel Alalade, Muyiwa; Nguyen-Tuan, Long; Wuttke, Frank; Lahmer, Tom Damage identification in gravity dams using dynamic coupled hydro-mechanical XFEM Damage identification in gravity dams using dynamic coupled hydro-mechanical XFEM. 18 International Journal of Mechanics and Materials in Design 1 19 10.25643/bauhaus-universitaet.3596 Professur Stochastik und Optimierung OPUS4-4839 Wissenschaftlicher Artikel Alalade, Muyiwa; Reichert, Ina; Köhn, Daniel; Wuttke, Frank; Lahmer, Tom Qu, Chunxu; Gao, Chunxu; Zhang, Rui; Jia, Ziguang; Li, Jiaxiang A Cyclic Multi-Stage Implementation of the Full-Waveform Inversion for the Identification of Anomalies in Dams For the safe and efficient operation of dams, frequent monitoring and maintenance are required. These are usually expensive, time consuming, and cumbersome. To alleviate these issues, we propose applying a wave-based scheme for the location and quantification of damages in dams. To obtain high-resolution "interpretable" images of the damaged regions, we drew inspiration from non-linear full-multigrid methods for inverse problems and applied a new cyclic multi-stage full-waveform inversion (FWI) scheme. Our approach is less susceptible to the stability issues faced by the standard FWI scheme when dealing with ill-posed problems. In this paper, we first selected an optimal acquisition setup and then applied synthetic data to demonstrate the capability of our approach in identifying a series of anomalies in dams by a mixture of reflection and transmission tomography. The results had sufficient robustness, showing the prospects of application in the field of non-destructive testing of dams. Basel MDPI 19 Infrastructures 2022 Volume 7, issue 12, article 161 urn:nbn:de:gbv:wim2-20221201-48396 10.3390/infrastructures7120161 Institut für Strukturmechanik (ISM)