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Um modelo discreto de partículas 2D para simulação da fratura em rocha: Formulação e Calibração
Modelos detalhados de partículas têm sido adotados na modelação da fratura em materiais quase-frágeis. Neste artigo é adotado um modelo de partículas 2D que tem sido desenvolvido tendo em vista o estudo da fratura em rocha. Os sistemas de partículas são gerados com base num algoritmo de geração de partículas poligonais baseado nos Voronois de Laguerre da triangulação de Delaunay dos centros de gravidade das partículas circulares. O modelo de partículas poligonais, aproximado através de partículas circulares que interagem entre si através de um esquema de contacto múltiplo, é validado em ensaios biaxiais, e em ensaios do tipo Brasileiro, em rocha. São apresentados vários estudos paramétricos que permitem identificar a influência dos parâmetros micromecânicos nas propriedades macroscópicas, elásticas e resistentes. É por fim analisada a relevância de um modelo de contacto com leis de enfraquecimento bilinear em tração e corte de modo a obter valores coerentes de tração última nos ensaios diretos e nos ensaios Brasileiros.
Ano: 2013
Número Páginas:
97-101.
Autor(es): Azevedo, N.
Revista: Geotecnia
Volume:
129.
Keywords: Fratura em rocha; Modelo partículas
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3D stability analysis of gravity dams on sloped rock foundations using the limit equilibrium method
A convenient approach to performing stability analysis of concrete gravity dams is the so-called twodimensional
Ano: 2012
Número Páginas:
147-156pp.
Autor(es): Bretas, E. M.; Leger , P.; Lemos, J. V.
Revista: Computers and Geotechnics
Editor: Elsevier
Volume:
44.
Keywords: Sloped rock foundation; Limit equilibrium; Sliding; Concrete gravity dam
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Comparison of different techniques of tilt testing and basic friction angle assessment
A relevant parameter for estimating discontinuity shear strength is the basic friction angle, usually derived from different types of tilt tests. However, the tilt tests described in the literature produce varying basic friction angle values. From a large number of different types of tilt tests on different kinds of rocks, it was possible to conclude that the mechanisms of sliding along cylinder generatrixes and planar surfaces are quite different, andthat tests based on sliding along generatrixes are not appropriate for determining reliable basic friction anglevalues for discontinuity planes. Tests on small specimens are also not recommended, for geometry reasons and because ensuring reliable stress conditions is difficult. Toquantify the natural variability in tilt testing, large specimens of the same granite were tested. The results revealed coefficients of variation for the basic friction angle in the range of 5
Ano: 2012
Número Páginas:
1023
Autor(es): Alejano, L.; González, J.; Muralha, J.
Revista: Rock Mechanics and Rock Engineering
Editor: Springer
Volume:
Vol 45; Nr 6.
Keywords: Joint strength; Variability assessment; Tilt testing; Basic friction angle
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Masonry dams: Analysis of the historical profiles of Sazilly, Delocre, and Rankine
The significant advances in masonry dam design that took place in the second half of the19th century are analyzed and discussed within the context of the historical developmentof dam construction. Particular reference is made to the gravity dam profiles proposed bySazilly, Delocre, and Rankine, who pioneered the application of engineering concepts to damdesign, basing the dam profile on the allowable stresses for the conditions of empty and fullreservoir. These historical profiles are analyzed taking into consideration the present safetyassessment procedures, by means of a numerical application developed for this purpose,based on limit analysis equilibrium methods, which considers the sliding failure mechanisms,the most critical for these structures. The study underlines the key role of upliftpressures, that was only addressed by Lévy after the accident of Bouzey Dam, and providesa critical understanding of the original design concepts, which is essential for therehabilitation of these historical structures.
Ano: 2012
Número Páginas:
19-45pp.
Autor(es): Bretas, E. M.; Lemos, J. V.; Lourenço, P.
Revista: International Journal of Architectural Heritage
Editor: Taylor & Francis
Volume:
6.
Keywords: Safety assessment; Masonry dam
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Response by the Authors to S. R. Hencher
N/A
Ano: 2012
Número Páginas:
3p.
Autor(es): Alejano, L.; González, J.; Nahon, A.
Revista: Rock Mechanics and Rock Engineering
Editor: Springer
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Strain localization, strong discontinuities and material fracture: Matches and mismatches
The work focuses on the connections of strain localization modeling of material failure and discrete fracture mechanics. It is an attempt to give an answer to the old question of whether the finite element solutions of material failure problems based on strain localization techniques, using standard continuum stress
Ano: 2012
Número Páginas:
323-336pp.
Autor(es): Oliver, J.; Huespe, A.E.; Dias, I. F.
Revista: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
Editor: ELSEVIER
Volume:
241-244.
Keywords: Fracture mechanics; Strong discontinuities; Strain localization; Computational material failure
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Modelling of arch dam foundation failure scenarios - case studies of Baixo Sabor and Alto Ceira dams
In concrete arch dam foundations, potential failure mechanisms are typically defined by natural rock discontinuities or the concrete-rock interface. Discrete element models are particularly adequate for the safety assessment of these failure scenarios, given their ability to represent the geologic structure of the rock mass, as well as the concrete cantilevers. Application of these procedures to 2 large dams presently under construction in Portugal, Baixo Sabor and Alto Ceira arch dams, is presented. The numerical models represent the foundation rock mass as a system of deformable blocks defined by the main faults and joint sets identified at the site. The safety analysis is performed by progressive reduction of strength along the discontinuities until the failure condition is reached.
Ano: 2011
Número Páginas:
299-312pp.
Autor(es): Lemos, J. V.; Antunes , N.
Revista: Dam Engineering
Editor: Global Trade Media
Volume:
vol. 21, no. 4.
Keywords: Discrete elements; Discrete elements; Failure analysis; Rock foundations; Arch dams
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Micromechanical Modelling of Stress Waves in Rock and Rock Fractures
The goal of this paper is to simulate the interaction of stress waves and rock fractures in a particle micromechanical model. Stress waves travelling in fractured rock masses are slowed down and attenuated by natural heterogeneities, voids, microcracks and, above all, by faults and fractures. Considerable laboratory and theoretical investigation have uncovered the major aspects of this phenomenon, but models that cover the core mechanisms of the wave propagation in rock masses are necessary to investigate aspects of wave
Ano: 2010
Número Páginas:
741-761pp.
Autor(es): Resende, R.; Lamas, L.; Lemos, J. V.; Calçada, R.
Revista: Rock Mechanics and Rock Engineering
Editor: Springer-Verlag
Volume:
43.
Keywords: Micromechanical model; Discrete element method; Stress wave; Rock dynamics; Rock joint
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Um modelo discreto de partículas para análise da fractura em betão armado
O método dos elementos discretos adoptando partículas para discretização dodomínio tem sido utilizado no estudo do fenómeno da fractura em meios nãohomogéneos, como o betão e a rocha. Neste artigo, é proposto um modelo de análisepara o betão armado no qual as armaduras são modeladas com elementos rígidosunidimensionais ligados por molas. Os elementos rígidos interagem com o betão,modelado por partículas circulares, através de uma interface de contacto. O modelo évalidado com base em ensaios de flexão em viga a três pontos e a quatro pontos,sem armaduras de esforço transverso. No ensaio de flexão a 3 pontos o modelo dáuma boa aproximação do comportamento real em termos do processo de evolução dafractura e da relação carga-deslocamento. No ensaio de flexão a 4 pontos, verifica-seuma boa correlação com os resultados experimentais, nomeadamente o valor dacarga última, o efeito de escala e a evolução do processo de fractura.
Ano: 2010
Autor(es): Azevedo, N.
Revista: Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas
Editor: RPEE
Keywords: Fractura; Betão armado; Elementos discretos
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Numerical modelling for interpretation of stress measurements by overcoring
The overcoring method for measuring in situ stresses is frequently used in rock engineering projects. Most models for its interpretation assume that the rock is homogeneous, linear elastic and isotropic. The elastic constants are determined by various methods, namely by biaxial tests on the recovered core.A three-dimensional finite element model was developed, which allows to compute the stress state from the strain measurements obtained during overcoring, assuming a transversely-isotropic behaviour of the rock mass. Different testing methodologies for elastic constants determination of anisotropic rocks are introduced and discussed. Several numerical tests were performed to analyse the influence of the weakness planes that sometimes occur in the rock core owing to the tensile strains that are generated during the biaxial test. To avoid the tensile strains in the biaxial test, a new triaxial testing procedure of the overcored rock sample with the cell was developed. The effect of the degree of rock anisotropy on in situ stress determination and the error involved in neglecting rock anisotropy are analysed. Differences on the principal stresses and principal directions calculated considering the usual isotropic model and the developed numerical model for a real case of anisotropic rock are presented.
Ano: 2009
Número Páginas:
6.
Autor(es): Figueiredo, B.; Muralha, J.; Lamas, L.
Keywords: Monitoring; Flat jack tests; Overcoring tests; Undergound cavern; In situ stresses
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Seismic and Structural Health Monitoring of Cabril dam
This paper is focused on the Portuguese experience regarding the development and operation of continuous vibrations monitoring systems in large concrete dams. The goal is to emphasize the importance of the combined use of monitoring data and numerical models for Seismic and Structural Health Monitoring (SSHM) of Dams. The case study is Cabril arch dam (132 m high), the highest dam in Portugal, in which a pioneer SSHM system has been in operation since 2008. This system, installed by LNEC, was designed for measuring accelerations in the dam body and near the base (dam-foundation interface), using 16 uniaxial and 3 triaxial accelerometers. Appropriate software has been developed to integrate and complement the monitoring system, aiming to automatically process and analyse the recorded data, including tools for simplified study of monitoring results and for automatic comparison with numerical results from 3DFE models. The main experimental results obtained for Cabril dam are presented, namely the evolution of natural frequencies over time, mode shapes and the measured seismic response to an earthquake event. A comparison with results from numerical modelling is presented, using a coupled 3DFE model based on a formulation in displacements and pressures, considering a state space approach to simulate the dynamic behaviour of the dam-reservoir-foundation system and the Newmark method to compute the seismic response.
Ano: 2019
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.
Editor: LNEC
Keywords: Modal Identification, Ambient and seismic measured vibrations, Experimental and numerical results, Cabril dam.
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Seismic and structural health monitoring systems for large concrete dams
This paper is focused on the LNEC experience regarding the development and operation of continuous vibrations monitoring systems in large concrete dams. The goal is to emphasize the importance of the combined use of monitoring data and numerical models for Seismic and Structural Health Monitoring (SSHM) of Dams. The SSHM system installed in Cabril dam (132 m high), in operation since 2008, is described. The design and implementation of this system, including hardware and software, was the result of a long-term LNEC research program, still on-going. The SSHM system software was developed in order to automatically perform the analysis of collected data, including the automatic comparison with numerical results from 3DFE models. Similar systems have been installed in other large dams in Portugal.
Ano: 2019
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.
Editor: Stanford University
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Seismic monitoring system of Baixo Sabor hydroelectric power scheme
The Baixo Sabor hydroelectric scheme is located at northeast of Portugal and creates a reservoir with a storage capacity of 630 million m3 of water. The dam is a concrete double-curvature arch dam with 123 m high. According to the Portuguese legislation and considering the seismic risk of the dam construction zone, a Seismic Monitoring System (SMS) need be provided. In their most extensive configuration, these systems may incorporate remote stations along the reservoir for studying the propagation of seismic waves and to detect eventual induced reservoir seismicity.So, for the observation of the seismic activity on the surrounding area of the reservoir, to characterize the seismic action and the corresponding structural response of the dams, an observation system based on triaxial accelerometers was designed and installed. This system has been in continuous operation since its installation, and the data of the recorded earthquake records has been analyzed and processed. This article presents a brief description of the regional geological and tectonic setting including the stratigraphic and lithological unit
Ano: 2019
Autor(es): Monteiro, G.; Neves, J.; Gomes, J. P.
Editor: 3rd Meeting of EWG Dams and Earthquakes
Keywords: Dynamic monitoring; Safety; Seismic hazard; Concrete; Dams
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Sistemas do tipo SSHM para monitorização sísmica e controlo da integridade estrutural de barragens de betão. Experiência do LNEC na última década
Atualmente, o controlo da segurança de grandes barragens de betão tende a apoiar-se em sistemas de monitorização com Recolha Automática de Dados (RAD), incluindo a medição de grandezas para caracterização da resposta sob ações dinâmicas, em que é necessário utilizar altas frequências de amostragem, em geral da ordem de 50 Hz ou superiores. No caso da barragem do Cabril, por exemplo, o LNEC e a EDP instalaram, em 2008, um sistema para monitorização da resposta da obra sob ações sísmicas e sob excitação ambiente/operacional com vista a controlar a integridade estrutural da obra através do controlo da evolução ao longo do tempo dos principais parâmetros modais da obra. A instalação deste tipo de sistemas (SSHM:
Ano: 2019
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.
Editor: IST
Keywords: Vibrações sísmicas; Barragens de betão; Identificação modal; Controlo da integridade estrutural; Modelação numérica da resposta dinâmica; Interação dinâmica barragem-fundação-albufeira
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Tracking the modal parameters of baixo sabor concrete arch dam with uncertainty quantification
During the last decade, many vibration-based structural health monitoring systems have been successfully implemented in different structures such as bridges, towers, stadia roofs and wind turbines, with the aim of studying the structures dynamics and its evolution over time and even-tually detect the occurrence of novel structural behaviour that may indicate the presence of damage.Such vibration-based monitoring systems generally rely on the identification of modal proper-ties, which are then used as monitoring features. Therefore, from operational modal analysis to the tracking of the said features, many processing steps occur that depend on the accuracy of the identified modal properties in order to produce good results. Thus, the calculation of the uncertainties associated with the identified modal properties may act as an important tool in this process.In this context, data obtained from the continuous dynamic monitoring of a concrete arch dam has been used to test the effect of taking the uncertainties of identified modal properties into consideration when performing operational modal analysis and modal tracking.
Ano: 2019
Autor(es): Pereira, S.; Reynders, E.; Magalhães, F.; Cunha, A.; Gomes, J. P.
Editor: UNCECOMP 2019 - 3rd International Conference on Uncertainty Quantification
Keywords: Concrete arch dam; Continuous dynamic monitorin; Operational modal analysis; Uncertainties in modal properties
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Análise e interpretação do comportamento observado da barragem de Pretarouca durante o primeiro enchimento da albufeira e o primeiro período de exploração
A barragem de Pretarouca, no rio Balsemão (serra de Montemuro, concelho de Lamego), tem 29,70 m de altura e 305 m de desenvolvimento. A albufeira tem 3,2 hm3, destinando-se a água a abastecimento público. A obra, construída entre 2007 e 2009, é explorada pela empresa Águas do Norte, do grupo Águas de Portugal, com o apoio do LNEC nos aspetos relacionados com a segurança estrutural.Na comunicação apresentam-se os aspetos relevantes da análise e interpretação do comportamento observado da barragem durante o primeiro enchimento da albufeira, ocorrido em 2009, e o período de exploração subsequente. Na análise estrutural considerou-se um modelo plano do conjunto barragem-fundação, o comportamento viscoelástico dos materiais, a variação das ações da água e as variações térmicas que ocorreram no betão da obra.Os resultados numéricos são comparados com os resultados da observação contínua da obra, apresentando uma boa concordância.
Ano: 2018
Número Páginas:
954-963pp.
Autor(es): Dias, I. M.; Batista, A. L.; Paixão, J. B.
Editor: GPBE
Keywords: Método dos elementos finitos; Barragem de Pretarouca; Observação; Primeiro período de exploração; Primeiro enchimento da albufeira
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Analysis and interpretation of the structural behaviour of Bouçoais-Sonim dam during the first filling of the reservoir and the following 10 years of operation
This paper presents the relevant monitoring data and the main results of the analysis and interpretation of the structural behaviour of Bouçoais-Sonim dam, a medium-size gravity concrete dam of 42.5 m high, during the first filling of the reservoir, in March 2005, and the subsequent 10 years of operation.As usual, the dam safety control is performed by considering the data provided by the monitoring system, which is analysed and interpreted with the support of numerical models. These activities are particularly relevant during the first filling of the reservoir, which is a real load testing, and during the first years of operation, when the dam
Ano: 2018
Número Páginas:
14p.
Autor(es): Dias, I. M.; Batista, A. L.; Pereira, R.
Editor: LNEC \ IBRACON
Keywords: Finite element method; Monitoring; First period of operation; Bouçoais-Sonim dam; Thermal and structural modelling; First filling of the reservoir
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Apoio do LNEC no projeto, construção e exploração de barragens de betão
O Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), desde a sua criação, em 1946, tem dado um apoio significativo ao projeto, à construção e à exploração de barragens de betão e obras subterrâneas associadas, tanto em Portugal como no estrangeiro. Esta atividade tem sido muito diversificada e abrange todas as fases de vida das obras, podendo salientar-se os estudos e atividades relacionados com a caracterização dos maciços rochosos, a definição de formas estruturais e hidráulicas, utilizando modelação física e matemática, a análise estrutural por métodos experimentais e numéricos, a observação do comportamento e o controlo da segurança. No sentido de reduzir a dependência energética de Portugal, nos últimos anos tem vindo a ser aumentada a capacidade de produção hidroelétrica, com o reforço de potência de aproveitamentos existentes e com a construção de novos aproveitamentos. O presente trabalho apresenta os aspetos principais de algumas obras em que o LNEC tem estado envolvido, colaborando com a autoridade nacional, os donos de obra, os projetistas e os construtores. As atividades descritas têm vindo a ser desenvolvidas por uma vasta equipa de especialistas do LNEC, entre os quais se incluem os autores do presente trabalho.
Ano: 2018
Autor(es): Gomes, J. P.; Batista, A. L.; Lemos, J. V.; Lamas, L.; Tavares de Castro, A.
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Keywords: Observação; Exploração; Cosntrução; Projeto; Obras Subterrâneas; Fundações; Barragens
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Input-output vs output-only modal identification of Baixo Sabor concrete arch dam
The Baixo Sabor dam, whose construction ended in 2014, is a double curvature concrete arch dam 123 m high, built and owned by EDP Produção (a company of EDP-Energias de Portugal Group) in Sabor river, one of the right side tributaries of the river Douro in the North of Portugal. This structure creates a large reservoir whose first filling took place between 2015 and 2016. The estimate of the modal properties of this structure has been developed on the basis of two alternative procedures: (1) the performance of forced vibration tests based on the use of an eccentric mass vibrator and (2) the implementation of a vibration based structural health monitoring system, involving 20 uniaxial accelerometers, used to observe the dam behaviour during the first filling of the reservoir and the two first years of operation. This paper, apart from making a brief description of the dynamic tests performed, as well as, of the main characteristics of the monitoring system and results obtained during the first months of operation, presents a comparative analysis between the modal estimates achieved by the input-output and output-only modal identification techniques employed using the data associated to the performance of the forced vibration tests.
Ano: 2018
Autor(es): Gomes, J. P.; Pereira, S.; Magalhães, F.; Lemos, J. V.; Cunha, A.
Editor: 9th European Workshop on Structural Health Monitoring
Keywords: Dynamic monitoring; OMA; Forced vibration test; Concrete arch dams
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Installation and results from the first 18 months of operation of the dynamic monitoring system of Baixo Sabor arch dam
The Baixo Sabor hydroelectric power plant, located in the northeast of Portugal, includes a reservoir with a storage capacity of 630 million m3 of water created by a concrete double-curvature arch dam, 100 m high, which was equipped with a vibration based structural health monitoring system. This system involves 20 uni-axial accelerometers, 12 of them radially disposed in a gallery close to the dam crest, and the other 8 radially placed along two other galleries. The accelerometers are connected to a set of digitizers distributed in the three instrumented galleries and synchronized by GPS. This paper presents the main characteristics of the monitoring system and the results obtained during the first 18 months of operation, which include the first filling of the reservoir. These results include in particular the characterization of the accelerations amplitude and the evolution of the dam modal parameters (natural frequencies, modal damping ratios and mode shapes), as well as of the influence of the water level and tem-perature on the modal parameters. Suitable statistical models are applied to mitigate those effects in order to obtain time series of natural frequencies suitable for detection of structural changes.
Ano: 2018
Autor(es): Pereira, S.; Gomes, J. P.; Magalhães, F.; Lemos, J. V.; Cunha, A.
Editor: The Sixth International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering
Keywords: Dynamic monitoring; Operation Modal Analysis; Concrete arch dams
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Livros
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Computational modeling of masonry structures using the discrete element method
Masonry is a combination of units such as stones, bricks or blocks usually laid in a cementitious or limemortar. It is probably the oldest material used in construction and has proven to be both simple to buildand durable. Over the years, existing masonry constructions have inevitably suffered damage with time.Earthquakes, soil settlements, material degradation and lack of maintenance are the main reasons forthat. Careful and periodic assessment of such structures is necessary in order to evaluate their structuralcapacity and safety levels. However, performing the structural analysis of masonry construction is notan easy task. A review is presented of the main models based on the discrete element method and the available related numerical techniques that have been proposed for the analysis of masonry. The essential assumptions adopted by these models and numerical implementation issues are discussed. Differences between available models are illustrated by applications to various masonry problems including static and dynamic analysis of masonry arch bridges, walls, vaults, domes and ancient colonnades.This book is composed of 17 chapters authored/co-authored by 25 outstanding researchers from 11countries (Canada, France, Greece, Hungary, Iran,Italy, Mexico, Norway, Portugal, UK, USA), whichwere reviewed by 60 referees.
Ano: 2016
Número Páginas:
505p.
Autor(es): Sarhosis, V.; Bagi, K.; Lemos, J. V.; Milani, G.
Editor: IGI Global
Keywords: Elementos discretos; Modelação numérica; Alvenaria
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Contribuição de Manuel Rocha para a mecânica das rochas e as fundações de barragens
N/A
Ano: 2013
Número Páginas:
296pp.
Autor(es): Lemos, J. V.; Lamas, L.
Editor: LNEC
Keywords: Investigação científica e técnica; Barragem de betão; Fundação rochosa; Fundação de barragem; Mecânica das rochas; Pt
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Capítulos de Livros
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Chapter 5 Discrete Element Modeling
This chapter consists of two parts. First a general overview is given: the exact definition of the Discrete Element Method is provided, and the main types of existing models are introduced; then the theoretical fundaments of the most important approaches available today for masonry analysis are given. The second part of the chapter focuses on 3DEC, the most widespread commercial DEM code for masonry analysis. This second part begins with a theoretical overview. Application issues for masonry structures are then considered (block material behaviour, contact representation, structural elements like cables or bars etc.). Among the practical examples arches, barrel vaults, walls, coloumns and complete structures (like houses) are presented, including the issues of quasi-static versus dynamic analysis and of block fracture as well. The readers can find helpful advice on how to simulate their own problems most effectively.
Ano: 2023
Autor(es): Lemos, J. V.; Bagi, K.
Revista: Discrete Computational Mechanics of Masonry Structures
Editor: Springer
Keywords: Masonry models
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Discrete Element Modelling of Masonry Arch Bridges, Arches and Vaults
N/A
Ano: 2022
Autor(es): Lemos, J. V.; Gobbin, F.; Forgacs, T.; Sarhosis, V.
Revista: From Corbel Arches to Double Curvature Vaults.
Editor: Springer
Keywords: numerical modelling; masonry
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DEM modelling of the non-linear static and dynamic response of masonry structures
Discrete element models have become a major tool for masonry analysis, allowing a suitable representation of its discontinuous nature and marked nonlinear behaviour. The chapter reviews the fundamental assumptions of the main DEM formulations available. It focuses more specifically on the widely used UDEC and 3DEC codes, explaining their relation with the other approaches, and the most relevant issues arising in their application to masonry. Applications to the main types of structures are reviewed, considering both static and dynamic analyses. Recent research providing comparisons of the numerical models with experimental and field data is particularly covered. The discussion of the different examples is aimed at clarifying the key capabilities of DEM and demonstrating the most effective ways of using it in a variety of masonry analysis situations.
Ano: 2019
Número Páginas:
469-501pp.
Autor(es): Sarhosis, V.; Lemos, J. V.; Bagi, K.
Revista: Numerical Modeling of Masonry and Historical Structures - From Theory to Application
Editor: Elsevier
Keywords: DEM; Masonry structures
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Seismic and Structural Health Monitoring of Dams in Portugal
This chapter is focused on the Portuguese experience on the developmentand exploration of systems for continuously monitoring dam vibrations, usingaccelerometers. The pioneer system for seismic and structural health monitoring(SSHM) installed in Cabril dam (the highest Portuguese arch dam: 132 m high) isdescribed in detail. The design of this system was the result of a long-term LNECresearch program, still ongoing. These monitoring systems should include softwaredeveloped to automatically perform the analysis of collected data, including theautomatic comparison with numerical results from 3DFE models. In view of thegood results obtained with the system in operation in Cabril dam since 2008, similarsystems have been installed in other large dams in Portugal, particularly in recentlybuilt dams. Finally, Baixo Sabor dam is presented as an example of a new Portuguesedam with a complete SSHM system, in operation since 2015. Themain experimentalresults obtained for both dams are shown, namely the evolution of natural frequenciesover time, mode shapes and the measured seismic response to earthquake events.
Ano: 2019
Número Páginas:
87-113pp..
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.
Revista: Seismic Structural Health Monitoring - From Theory to Successful Applications
Editor: Springer
Keywords: Modal identification · Concrete dams · Ambient and seismic vibrations
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Teses de Doutoramento
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Análise experimental de cenários de rotura em fundações de barragens de betão
Para verificação do cumprimento das exigências de segurança das barragens,tanto relativamente à funcionalidade (cenários correntes), como em relação àsegurança ao colapso (cenários de rotura), é essencial utilizar modelos de simulação oude interpretação (no caso de obras existentes) do seu comportamento. Estes modelossão idealizações (simplificações) da realidade, tanto no que diz respeito às acções(modelos das acções), como no que respeita à componente estrutural (modelos estruturais).A solução destes modelos, através de adequados métodos de análise, quantificaparâmetros da resposta das estruturas que permitem avaliar a sua segurança, utilizandocritérios de segurança previamente definidos.A validação destes modelos pode ser feita, no caso de cenários correntes,através da sua comparação com os resultados da observação do comportamento debarragens. No caso de cenários de rotura, não existe muita experiência de comparaçãodestes resultados com situações reais: é pequeno o número de acidentes ocorrido e,mesmo nestes, o volume de informação é reduzido. Desta forma, o recurso a métodosexperimentais, para o estudo de cenários de rotura, tem uma importância acrescida.Assim o principal objectivo deste trabalho é contribuir para melhorar a capacidade deavaliação da segurança de barragens de betão envolvendo cenários de rotura pela fundação.Neste trabalho desenvolveram-se dois ensaios experimentais em modelosfísicos: um primeiro envolvendo uma barragem abóbada, para o estudo de cenários derotura da fundação para acções estáticas; e um segundo de uma barragem gravidadeensaiado em mesa sísmica, com vista a estudar a rotura pela fundação para acçõesdinâmicas.A previsão e interpretação dos ensaios foram efectuadas com modelosmatemáticos adequados, que permitiram a sua validação e posterior utilização no estudode outros cenários.
Ano: 2009
Autor(es): Gomes, J. P.
Keywords: Método dos elementos discretos; Método dos elementos finitos; Modelos numéricos; Mesa sísmica; Análise dimensional; Modelos físicos; Análise até à rotura; Controlo da segurança de barragens; Barragens de betão
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Relatórios
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Barragem do Cabril - Sistema para monitorização de vibrações em contínuo medição e análise automática da resposta dinâmica sob excitação ambiente/operacional e sob ações sísmicas
Neste trabalho apresenta-se o sistema para monitorização em contínuo do comportamento dinâmico da barragem do Cabril que foi instalado em 2008, pelo LNEC e pela EDP, referindo alguns dos principais resultados que têm sido obtidos a partir da análise dos dados recolhidos, quer sob excitação ambiente/operacional, quer sob ações sísmicas. Salienta-se a importância do desenvolvimento do software para tratamento, análise e gestão automática dos dados e apresentam-se os programas que têm vindo a ser desenvolvidos no LNEC, em MATLAB, para apoio a este tipo de sistemas, nomeadamente programas de identificação modal (Modal_ID2.0 e Modal_ID_Auto2.0) e programas de elementos finitos tridimensionais para análise do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira (DamDySSA2.0).
Ano: 2017
Autor(es): Oliveira, S.; Silvestre, A.
Keywords: Densidade espetral de potência; Amortecimentos modais; Comportamento dinâmico de barragens; Modos de vibração; Frequências naturais; Interação dinâmica barragem-albufeira; Análise espetral; Monitorização de vibrações em contínuo
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Discrete element modelling of rock engineering structures for seismic safety analyses - PhD thesis research plan of Margarida Espada
This document presents the research plan for the doctoral thesis of LNEC's Junior Research Fellow Margarida Espada. This work, to be submitted to the Faculty of Engineering of the University of Porto (FEUP), will be developed in the Modelling and Rock Mechanics Unit of the Concrete Dams Department, and it is part of the on-going P2I research project DEMRock6m. This work aims at developing more efficient methodologies to perform safety studies and seismic analysis of rock engineering structures, based on discrete element models and in the integrated use of probabilistic models for the geometric and shear strength parameters and for the water pressures in rock discontinuities. This will allow a more realistic definition of the rock mass in discrete element models and an adequate identification of the potential failure mechanisms.
Ano: 2016
Autor(es): Espada, M.; Muralha, J.; Lemos, J. V.; Couto Marques, J.
Keywords: Dam foundations; Rock discontinuities; Seismic analysis; Probabilistic analysis; Safety analysis; Discontinuities generation tool; Discrete element models
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Método de Euler não linear aplicado a órbitas do sistema n-CORPOS
Neste relatório é apresentado o método de Euler para calcular as órbitas do sistema n-corpos,por exemplo, o dos planetas do sistema Solar, tendo em conta a propagação das forçasgravíticas entre o Sol e os planetas e entre os planetas entre si. Apenas requer como dadosiniciais uma observação anterior das órbitas em termos de posição e velocidade. A correcçãoda interacção entre planetas não é suavizada, o que se justifica pelos seus valores. A correcçãorelativista é importante.
Ano: 2013
Número Páginas:
11pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
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Soluções distribucionais das equações de Navier-Stokes
As equações de Navier-Stokes são equações de derivadas parciais. As incógnitas nocaso de incompressibilidade consistem no campo de velocidades. As pressões numa 1ªaproximação resultam de um equilíbrio estático.A principal causa de problemas relacionados com a solução destas equações é devida àparcela das acelerações convectivas que está na origem da turbulência.Pesando estas equações e integrando duas vezes por partes obtém-se uma forma fracadestas equações.Em problemas 3D as variáveis independentes são 3 espaciais e 1 temporal. Admite-seque o campo de velocidades pode ser desenvolvido em série de distribuições de Delta deDirac espaciais e suas derivadas com coeficientes funções do tempo. Com funções deteste polinomiais obtém-se a formulação distribucional proposta das equações deNavier-Stokes.
Ano: 2013
Número Páginas:
15pp.
Autor(es): Câmara, R.; Azevedo, N.
Editor: LNEC
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Análise térmica de barragens de betão - Ações térmicas ambientais
N/A
Ano: 2012
Número Páginas:
114pp.
Autor(es): Leitão, N. S.
Editor: LNEC
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Ondas esféricas quânticas
O objectivo deste relatório é o estudo da matemática aplicada à solução de problemasfísicos de propagação de ondas esféricas com operador espacial biharmónico,consideradas quânticas.As técnicas matemáticas usadas incluem a transformada de Laplace da função de ondaf e o cálculo de sua inversa tal como sugerida por Pipes e Harvill.O método matemático usado para descrever as ondas esféricas quânticas é compequenas adaptações o método causal não-linear descrito por Croca.
Ano: 2011
Número Páginas:
12pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
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Tópicos sobre equações de derivadas parciais
N/A
Ano: 2011
Número Páginas:
15pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
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Ensaios de juntas de argamassa para um modelo físico de uma barragem abóbada a ensaiar na mesa sísmica
N/A
Ano: 2009
Número Páginas:
64pp.
Autor(es): Muralha, J.
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RADIAÇÃO SÍSMICA DUMA FALHA PARA UMA BARRAGEM ABÓBADA
N/A
Ano: 2007
Número Páginas:
50pp.
Autor(es): CÂMARA, R.
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Geração de malhas de elementos finitos tridimensionais. Desenvolvimento e apresentação do módulo computacional GeTMEF1.0
A análise do comportamento de barragens de betão com base em modelos de elementos finitos tridimensionais exige a definição da discretização a adoptar para o conjunto barragem-fundação, ou barragem-fundação-albufeira. A realização desta tarefa sem o recurso a programas de geração automática é muito dispendiosa pelo que tem vindo a ser desenvolvido no NMMF um módulo computacional para geração automática de malhas de elementos finitos tridimensionais especialmente adaptado para a geração de malhas tridimensionais de barragens abóbada. Inicialmente desenvolvido em FORTRAN, o referido módulo computacional para geração de malhas de elementos finitos tridimensionais tem vindo a ser objecto de diversos melhoramentos, os mais recentes centrados ao nível da interface com o utilizador. Assim, apresenta-se neste relatório o módulo computacional
Ano: 2006
Autor(es): Dias, I. M.; Oliveira, S.
Keywords: Barragens; Hexaedros; Geração de malhas de elementos finitos
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Informações Científicas e Técnicas
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Identification of transversely isotropic parameters in overcored rock specimens - A back analysis approach
This document presents a back analysis procedure for identification of the elastic parameters of transversely isotropic rock cores, containing an overcoring triaxial strain probe, from the strains measured during a biaxial test. A three-dimensional finite element model was developed to simulate the biaxial test on the overcored rock specimen and to compute the strains at the location of the strain gauges. Different optimisation algorithms were tested and the most suitable one was selected. The back analysis procedure was tested for identification of the five elastic parameters and the two orientation angles that characterise a transversely isotropic rock core. In spite that, with the developed methodology, convergence was reached and all those parameters could be identified, sensitivity analyses demonstrated that the results obtained were not stable and therefore they were not reliable. By introducing constrains based on common practice and previous experience, a stable and robust methodology was achieved: the three elastic parameters, E1, E2 and ?2, are reliably identified using the value of G2 calculated with Saint-Venants expression and a fixed value of ?1, while the orientation parameters are obtained from observation of overcored rock. Analysis of the results shows that application of this methodology represents an enormous step forward when compared with the traditional use of isotropy. Besides, the methodology is general and can also be used with other types of overcoring equipment. The five elastic parameters and the two orientation angles obtained can then be used, together with the overcoring strains, to compute the complete in situ state of stress.
Ano: 2018
Autor(es): Espada, M.; Lamas, L.
Keywords: Transversely isotropic rock; Numerical method; Rock test; Optimisation; Triaxial strain probe; In situ stress; Overcoring; Biaxial test
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Stability analysis of excavation slopes of Baihetan arch dam foundation - Reliability analysis by application of the response surface method
This document presents the work developed by the PhD student Margarida Espada in the scope of the course unit Risk Analysis in Geotechnical Works of the Doctoral Program in Civil Engineering of the Faculty of Engineering of the University of Porto (FEUP). This work presents a reliability analysis, using the response surface method (RSM), for the case study of the left bank excavation slopes of the Baihetan arch dam foundation, which is one of the case studies of Margarida Espada's PhD thesis. The aim was to approximate an implicit limit state function by computing safety factors, using a discrete element model of the Baihetan left bank developed in 3DEC software, where the shear strength parameters of two important rock discontinuities were considered as random variables. The probability of failure was then obtained through an iterative process, using approximation methods. This work presents the 3DEC model developed to analyse the stability conditions in the Baihetan left bank and the results of the reliability analysis.
Ano: 2018
Autor(es): Espada, M.
Keywords: Dam foundation; Baihetan dam; Discrete element method; Reliability; Slopes stability
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Contribuição para o problema da existência e suavidade da solução da equação de Navier- Stokes
O problema da solução das equações de Navier Stokes é abordado neste trabalhopropondo-se uma técnica de representação das incógnitas deslocamentos e pressõesvariáveis no espaço e no tempo em série de Delta de Dirac e suas derivadas no tempocujos coeficientes se determinam com base na solução de sistemas de equaçõesdiferenciais definidos no espaço (problema com três variáveis espaciais independentesque pode ser estudado pelo método de Monge).
Ano: 2011
Número Páginas:
12pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
Keywords: Equação de navier-stokes
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Elastodinâmica
Neste relatório apresentam-se as equações básicas da elastodinâmica linear, as soluçõesfundamentais e o teorema da representação no domínio de tempo e de frequência.Para movimentos finitos de casca formula-se o teorema dos trabalhos virtuais e a suaimplementação pelo método dos elementos finitos.
Ano: 2007
Número Páginas:
54pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
Keywords: Método dos elementos finitos; Elastodinâmica
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Modelação sísmica de barragens abóboda
Neste relatório apresentam-se os principais aspectos da modelação sísmica de barragensabóbada. Assim propõe-se: modelos numéricos de geração de sismos por uma falha; aforma como o sismo actua na barragem; modelos para estudar a influência da albufeirana vibração do conjunto; métodos para solução das equações do movimento; e novasformulações de elementos finitos para o problema estrutural.
Ano: 2005
Número Páginas:
72pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
Keywords: Método dos elementos finitos; Simulação numérica; Comportamento sísmico de estruturas; Comportamento de barragens; Barragem abóboda
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An experimental and numerical study for analysis of the hydromechanical behavior of the Alto Lindoso high pressure circuit
In pressure tunnels and shafts, in addition to the mechanical effect that excavation has on the rock mass and the disturbance that it introduces in the water flow, also the contained water can interact from the mechanical and hydraulic points of view with the rock mass. Seepage in fractured rock masses is dominated by the flow that takes place through the joints, and this is highly d(;pendent on their properties, namely aperture and roughness. Joint aperture, in tum, i::; very sensitive to stress changes. Special attention must therefore be paid to the joints in hydromechanical analyses. In this report are presented some studies that were carried out for the hydromechanical characterization of joints of the Alto Lindoso rock mass and numerical simulations of the hydromechanical behaviour of two selected sections of the high pressure circuit.
Ano: 1994
Autor(es): Lamas, L.
Keywords: Simulação numérica; Barragem de Alto Lindoso; Percolação no solo; Maciço rochoso; Comportamento hidromecânico; Interacção solo-água-estrutura; Circuito hidráulico
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