Publicações

Neste trabalho apresenta-se a aplicação de uma metodologia que pode ser usada para avaliar a segurança de barragens abóbada relativamente a estados limites últimos envolvendo a fundação. É usado o método dos elementos discretos e o programa 3DEC. Apresenta-se um modelo global da barragem e fundação, com o qual é possível efetuar análises mecânicas e análises hidráulicas. No modelo são representadas três das cinco principais famílias de descontinuidades do maciço e outras superfícies de descontinuidade, tais como a superfície de fundação e as juntas de contração da barragem. A influência da pressão da água na fundação na estabilidade de uma cunha do maciço a jusante da obra é analisada comparando os resultados obtidos sem subpressões, com os obtidos aplicando as pressões calculadas com o modelo hidráulico ou aplicando campos de pressões simplificados, definidos a partir de uma superfície freática compatível com as condições de fronteira.

One of the most important phenomena of the delayed behaviour of mass concrete used in dams is creep, i.e., the increase in deformation over time when subjected to constant stress. Although several studies concerning concrete creep were carried out throughout the last decades in a structural and material level, the physical and chemical phenomena are yet to be fully understood. This paper presents a study on the Alqueva dam

N/A

Borehole water-inflow tests allow measurement of discharges and water pressures in isolated sections of drains and piezometric boreholes. A series of water-inflow tests and water electrical conductivity analysis were carried out in an area of the foundation of an arch dam. Detailed three-dimensional numerical models developed for the analysis of the tests data in two foundation areas are presented. Results of rock mass permeability tests and areas where seepage paths cross each drain, identified with both water-inflow tests and water electrical conductivity analysis, were taken into account. Models were validated against flow rates and water pressures recorded in situ. By examining water-inflow tests using numerical models, the main flow processes are identified and quantified. Test results and conclusions drawn from the detailed 3D models were used to elaborate a global model of the foundation. The present study shows that borehole water-inflow tests add valuable information to the usual monitoring data, which improves our ability to analyse the behaviour of concrete dam foundations. It is also concluded that although discontinuum models provide a more natural representation of flow in jointed rock masses, equivalent continuum models can still be used successfully to study both global and local hydraulic behaviour of dam foundations.

Recycled aggregates may make an important contribution toward decreasing the adverse consequences of the production and the dumping of construction and demolition waste CDW on the environment. The results of the experimental research work carried outat Lisbon

This paper presents a study of the viability of improving the performance of cementitious mortars through the addition of very fine aggregates from crushed red clay ceramics. For that purpose, an experimental campaign was performed with the main purpose of testing the possibility of improving the performance of cementitious mortars at several levels: strength, water absorption, shrinkage, water permeability, durability, among others. The results obtained look very promising, even though this line of research needs to be further pursued.

Neste artigo, apresenta-se uma avaliação experimental do comportamento à água de argamassas de reboco com incorporação de produtos reciclados, estudadas segundo três diferentes vertentes: adição de finos reciclados, redução do teor de cimento (com simultânea adição de finos) e substituição da areia por material reciclado, em toda a sua curva granulométrica. O material que aqui se apresenta como reciclável é o resíduo de tijolo da indústria cerâmica e da indústria da construção.

A aplicação de materiais reciclados é uma aposta a implementar com alguma urgência no quotidiano da construção. O material aqui apresentado como reciclável é o resíduo de tijolo da indústria cerâmica e da indústria da construção, para aplicação em argamassas de reboco. O desempenho a nível mecânico de argamassas de reboco incorporando resíduo de tijolo co-mo agregado foi testado experimentalmente e é analisado em pormenor no presente artigo.

The main objective of the use of very finered clay ceramic waste in rendering mortars is thereduction in the primary binder (cement) contentmade possible by the potential pozzolanic effect ofthis recycled material, with very clear environmentalbenefits in the reduction of overly-high energyconsuming cement and economic benefits in thepotential reduction of the cost of mortars. This paperpresents an experimental program where ceramicwaste crushed to very fine particles was used topartially replace cement in mortars manufacturing,acting as a secondary binder. A large number of testsof the most relevant characteristics of various mortarsin which this principle was applied were performedand compared with the results of the same tests in areference rendering mortar with no ceramic fines (andno reduction of the cement content). The results aremost promising both from a performance-based andan environmental point of view.

Os sectores da indústria cerâmica e da construção contribuem de forma significativa para a economia portuguesa. No entanto, são uma ameaça para o meio ambiente face ao elevado montante de subprodutos e resíduos por eles gerado, à consequente deposição em aterro, ao desperdício energético e à agressão causada pela exploração de matérias-primas que, embora existam ainda em quantidade e qualidade, são recursos esgotáveis.

Os ensaios de betão integral de barragens, produzido com agregados de grandes dimensões, são de difícil execução, requerem equipamentos específicos e têm um custo elevado comparativamente com os ensaios correntes. É recorrente a crivagem do betão integral, i. e., a remoção, após a mistura dos componentes e ainda em fresco, dos agregados de grandes dimensões do betão integral, obtendo-se o betão crivado. Este tipo de betão é moldado em provetes de menores dimensões e é amplamente ensaiado durante a construção.Esta comunicação apresenta uma metodologia para a previsão da resistência à compressão do betão integral a partir de resultados experimentais e de modelos analíticos. A previsão consiste na combinação de duas leis semi-empíricas, a lei de escala e uma adaptação da lei de Abrams. A primeira permite a uniformização da resistência obtida a partir de provetes de diferentes dimensões e a segunda prevê a resistência com base na relação água-materiais cimentícios e na máxima dimensão do agregado.A metodologia foi validada através de um estudo de sensibilidade para determinar o número mínimo de resultados necessário para obter uma boa estimativa da resistência dos diferentes tipos de betões com agregados de grandes dimensões, incluindo o betão integral. O estudo utilizou os resultados de caracterização das propriedades do betão da barragem do Baixo Sabor.

A maioria das roturas de barragens gravidade ocorreu por deslizamento ao longo da superfície de contacto barragem/fundação, de descontinuidades do maciço rochoso, ou de camadas do maciço rochoso de menor resistência. A possibilidade de deslizamento de uma barragem é em regra avaliada com base em técnicas simplificadas de equilíbrio limite, efetuando uma sequência de cálculos em que as características resistentes das superfícies de descontinuidade são progressivamente minoradas. Neste trabalho, a partir de modelos descontínuos bidimensionais da fundação de barragens gravidade, que simulam a interação hidromecânica, analisa-se a estabilidade das obras aplicando modelos constitutivos com enfraquecimento para o contacto betão/rocha, que se entende serem mais próximos do comportamento real desta descontinuidade. Para duas barragens gravidade com alturas diferentes é apresentada inicialmente a análise numérica com base no método da redução de resistências admitindo uma interface betão/rocha com coesão nula. Os resultados são comparados com os obtidos analiticamente com base em equilíbrio de corpo rígido. Demonstra-se a equivalência entre o método de aumento da carga hidrostática e o método de redução de resistência. Posteriormente realiza-se uma análise de estabilidade com base no aumento da carga hidrostática para dois modelos de enfraquecimento para as superfícies de ligação betão/betão e betão/rocha, considerando que a fundação tem um comportamento elástico linear ou um comportamento frágil. Com base neste tipo de modelos é possível identificar modos de rotura do conjunto barragem/fundação mais realistas e obtêm-se, como esperado, fatores de segurança mais elevados.

Os modelos de partículas têm vindo a ser utilizados no estudo do comportamento de materiais quase-frágeis, em particular do betão. Este tipo de modelos permite a consideração da distribuição, quantidade e forma dos agregados no interior de um determinado provete de betão e a obtenção da resposta estrutural para diferentes condições de ensaio (compressão, tração, corte, curta duração, longa duração, entre outros).Esta comunicação apresenta os principais desenvolvimentos dos modelos de partículas, baseados no método dos elementos discretos, para a previsão do comportamento de provetes de betão em ensaios de determinação do módulo de elasticidade e da função de fluência à compressão. Dado que o modelo permite a consideração explícita dos agregados, é possível analisar a interação entre os diferentes componentes e estudar a influência das suas propriedades no desenvolvimento da deformabilidade e da resistência do betão.Os resultados do estudo mostram que, uma vez calibradas as diferentes propriedades dos contactos entre as partículas de argamassa, de agregado e da interface pasta de cimento-agregado, o modelo de partículas permite a simulação da resposta macroscópica do provete de betão para solicitações impostas em ensaios correntes.

To understand the performance of the dam during the first filling, it iscrucial to predict in real time the displacement and the stresses due to the waterreservoir level and environmental conditions. Particular attention must be givento environmental actions which have a significant effect on arch dams. Hence, acorrect simulation of the first filling should entail, amongst other, a proper tran-sient heat transfer analysis to determine the temperature distribution in the dam.The purpose of this paper is to describe the main issues concerning the struc-tural and geotechnical modelling as well as the heat transfer and boundary con-ditions simulation necessary to obtain a representative behavior of the dam duringthe first filling.An example of numerical simulation of the behavior of an arch concrete damduring the first filling of the reservoir is also given. The temperature distributioninside the dam was estimated using a finite element model which considered theeffects associated with air temperature, water temperature and solar radiation.The structural response of the dam was assessed using the same finite elementmodel. In this case, the contraction joints and the contact surface rock/concretewere included in the model and represented by zero thickness interface elements.The validation of the computed temperatures and the induced displacements wasperformed by comparison with the values measured with the monitoring systeminstalled in the dam.

The Foz Tua Project is the latest accomplished hydroelectric investment of EDP - Energias de Portugal, located in a tributary of Douro River, close to its mouth, in the northeast of Portugal, which includes a concrete double curvature arch dam 108 m high with a total crest length of 275 m, closing a narrow granitic valley.After a brief presentation of the project, the monitoring system is introduced, reporting namely the automatically controlled remote observations.The overall characterization of the behaviour evolution is presented, noticing the perceived agreement between observations in redundant systems, as well as the sought correlation between related physical quantities.Furthermore, some minor inelastic behaviours related to local adjustments of the dam/foundation structure, as well as the improvements in the designed foundation drainage and piezometric networks which were implemented accordingly to the foundation hydraulic behaviour observed in the last impoundment stages, are also commented.Bearing in mind the adequate behaviour during the first filling of the reservoir and the good fitness of a nonlinear finite element model it was concluded that the dam is apt to the following serviceability state.

Monitoring is a key activity to ensure the structural safety of dams and is used for detection of deterioration, including local degradation issues and more extensive deterioration scenarios, such as the development of internal expansion reactions which, in the worst case scenario, can lead to severe cracking and even to the abandonment of the dam.This paper presents an overview of an information system that includes a monitoring database, which includes the records of the main actions (water level, air and water temperatures and temperature inside the concrete) and of the main structural responses (radial and tangential displacements measured in inverted plumb-lines and using geodetic techniques, displacements measured in rod extensometers and by precision levellings in target points, joint displacements measured in joint meters, bi- and tridimensional strain fields measured in sets of strainmeters). The hydraulic behaviour of the foundation is also monitored, including the measurement of water discharges along the drainage gallery and the water pressure in the foundation (uplift). The database has monitoring data since the construction period of each dam until this date through periodic readings over the years.Different measurements in some dams, with and without identified deterioration processes, are presented and compared in order to showcase the importance of monitoring activities over the structures lifetime.

This paper presents a methodology for the prediction of dam concrete instantaneous and long-term deformability properties using discrete element method (DEM) based on particle models (PM). The concrete mix, namely the content, size and distribution of the aggregates is explicitly taken into account. This type of concrete has large aggregate size and fraction volume. Due to the computational cost of the analysis of a large number of particles, dam concrete specimen is represented by an arrangement of mortar particles and of coarse aggregates particles. The overall behaviour is determined by the micro properties at each contact type, i.e., mortar-mortar, aggregate-aggregate, and aggregate-mortar which defines the interfacial transition zone (ITZ).The proposed approach is to characterize and model both the mortar and the coarse aggregates separately and study their interaction in the heterogeneous model of concrete. For the mortar, a long-term analysis is required for modelling the aging viscoelastic properties. For the aggregates, an elastic analysis defines the contact micro properties in order to obtain the macro properties of the intact rock.The numerical results obtained from the dam concrete particle model using DEM show a good agreement with the available experimental results for several loading ages.

The Ribeiradio-Ermida multipurpose hydro scheme, built between July 2010 and the end of 2015, is the first major project in the Vouga River basin and is located in the centre of Portugal. Its main purposes are power generation, water supply and flood control. The Ribeiradio dam is a 83 m high concrete gravity dam, with a controlled gated spillway over the dam structure. This project encompasses a second lower dam, Ermida, located 5 km downstream, to regulate Ribeiradio flows. Both schemes are under operation since the first quarter of 2016.This paper presents the main features and results obtained during the first filling of the Ribeiradio dam reservoir and during the subsequent period of exploitation until the end of 2017. In accordance with the Portuguese legislation, the results of the detailed inspections of the dam and its foundation, as well as the integrated analysis of all results provided by the monitoring system, which are presented in the paper, have shown both the dam and its foundation present a satisfactory behaviour.

The failure of dams with large reservoirs can be the cause of catastrophic accidents with very important losses of human lives, material and environmental assets. For these reasons, the safety control of these constructions is regulated and followed by national authorities, considering the structural, hydraulic-operational and environmental aspects. In Portugal, the national authority is technically assisted, for dams that involve major risks, by the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC).The structural safety control of dams is based on regular inspection and on the interpretation of data collected from the monitoring system, obtained from different measurement instruments installed according to the dam safety monitoring plan, and taking into account the results of numerical models, considering the material properties and the loads.Baixo Sabor dam, which is owned and was engineered and constructed by EDP-Energias de Portugal, is a good example of the technology and experience in the field of monitoring and instrumentation available in LNEC and in the Faculty of Engineering of the University of Porto (FEUP), able to analyze the behavior of the structure in all phases, namely during the first filling of the reservoir and exploitation period. Some results collected from different measurement instruments are presented, showing the proper functioning of the monitoring system.

To show how quality control of data, statistics, Machine Learning, and Artificial Intelligence will change Infrastructure Safety and Risk Management and Public Safety Forever is expected with the RESTATE project. This work aims to develop methodologies and procedures to support decision-making for the timely safety control of large infrastructures under operating conditions. This project aims to address new methodologies based on Deep Learning to create value in three main activities: quality control of monitoring data, analysis and interpretation of the structural behaviour, and safety assessment.

Nowadays, organizations are embracing digital transformation, investingin the integration of information and communication technology (ICT) toolsand solutions. Advanced ICT technologies converge with operations technologies(OT), allowing machines, processes, employees, and products to be part ofa single data framework, from data collection to analysis, interpretation, and assessment,which are the foundation for informed decision-making. Industry 4.0takes advantage of emergent ICT to make the right decisions, at the right time,optimizing processes, minimizing risks and improving value chains. The mainaim of the structural safety assessment and control of critical infrastructures, suchas dams and bridges, is to protect people, property and the environment fromharmful effects of failure or misoperation of infrastructures. This goal is achievedthrough Structural Health Monitoring and Control (SHMC) activities to monitorand track the life-cycle of critical infrastructures in such a way that it can providesufficient information for long- and short-term decisions regarding structuralsafety assessment. The objective of this work is to present a reflection of the impactof the industry 4.0 trends on the structural safety assessment of critical infrastructuresand, more specifically, to understand the level of maturity and toshow how the leveraging of enabling technologies such as augmented reality,Internet of Things (IoT), additive manufacturing, cloud computing, big data andanalytics are impacting the SHMC activities on critical infrastructures, which aretraditional cyber-physical systems with complex sensor networks used to assessand control structural safety and health.

As atividades de controlo de segurança de barragens de betão têm um caráter preventivo, com o intuito de facilitar a tomada de decisões de forma atempada para evitar ou minimizar as consequências resultantes de um acidente ou incidente de uma barragem. No controlo de segurança de barragens com sistemas de monitorização automática, a análise de uma grande quantidade de dados ainda pode tornar-se uma tarefa difícil. Por um lado, pretende-se garantir o controlo de segurança, em tempo real, mas, por outro lado, a capacidade humana de processar a informação de dados é limitado. No entanto, os desenvolvimentos tecnológicos em termos de capacidade de processamento de informação têm permitido o desenvolvimento de ferramentas para a análise de grandes quantidades de dados. A necessidade de rever os procedimentos de análise de dados adequados para a extração de informação tornou-se um aspeto importante para a tomada de decisão em tempo útil. Por estas razões, é fundamental proporcionar às entidades responsáveis pela segurança das barragens um sistema de apoio à gestão da informação que facilite o acesso aos dados, a interpretação da informação e a tomada de decisão, de forma atempada. Neste contexto, o principal objetivo desta dissertação é a definição de metodologias para: i) melhorar a qualidade das grandezas medidas pelo sistema recolha automática de dados, através da implementação de procedimentos para o controlo da sua qualidade e para a validação dos resultados, tendo em conta a incerteza de medição dos sistemas de medição; ii) melhorar os procedimentos relacionadas com a análise de dados e a sua interpretação, através de uma abordagem baseada nos dados da observação, a fim de apoiar a decisão de quais as grandezas que devem ser incluídas na sistemas de recolha automática de dados, quantificar o efeito da onda térmica diária na resposta da estrutura e reconhecer padrões de comportamento da barragem; iii) a definição de avisos relacionados com a identificação de comportamento anómalo, e de potenciais cenários de rotura. A aplicação das metodologias propostas num sistema de apoio à gestão da informação será um passo sólido para a melhoria dos processos de controlo de segurança em tempo real.

Apresenta-se um estudo sobre o comportamento de fundações de barragens de betão na fase de exploração normal das obras desenvolvido com o objectivo de validar e fundamentar a aplicação de modelos numéricos de análise do comportamento hidromecânico de maciços rochosos, tendo em vista generalizar a sua utilização e tornar mais eficaz a observação e controlo de segurança destas obras. Foi estudada a representação em modelos numéricos da cortina de impermeabilização e do sistema de drenagem e das condições geológico-geotécnicas concretas das zonas de fundação analisadas, tendo em conta, nomeadamente, os problemas computacionais associados a modelos tridimensionais. Foram realizados ensaios de afluência de água em duas grandes barragens portuguesas, uma gravidade e uma abóbada, que se verificou serem fundamentais para caracterizar o escoamento no maciço, complementando a informação obtida com o sistema de observação. Desenvolveram-se modelos hidráulicos e hidromecânicos do comportamento das fundações destas barragens, que no caso da barragem gravidade foram utilizados no estudo de cenários de rotura. Apresentam-se conclusões sobre a adequação e limitação dos modelos numéricos utilizados, sobre os parâmetros essenciais para calibrar e aplicar esses modelos, e propõem-se métodos de planeamento e utilização dos sistemas de observação de fundações de barragens, de modo a melhorar o controlo de segurança.

O presente trabalho pretende contribuir para o aperfeiçoamento dos modelospara análise do comportamento de barragens de betão ao longo do tempo, submetidasa processos expansivos devidos a reacções químicas de origem interna. Odesenvolvimento destas reacções expansivas, determinado pela composição do betãoe influenciado pelos campos térmico, higrométrico e de tensões, pode provocarfissuração e contribuir para a deterioração precoce das obras.O trabalho aborda, na parte inicial, a fenomenologia dos processos expansivos,salientando-se os factores de natureza física e química que mais os influenciam. Deseguida apresentam-se os aspectos relacionados com a identificação e acaracterização das reacções expansivas, no que respeita às evidências físicas e aosseus efeitos estruturais. Analisam-se, entre outras obras, as barragens portuguesasafectadas por esta patologia.A influência dos factores que regulam o desenvolvimento do processoexpansivo (composição do betão, temperatura, humidade e estado de tensão) équantificada com base num modelo de interacção químico-mecânico, permitindo umaestimativa das expansões à escala das obras de engenharia. Este modelo foiintegrado num código computacional de elementos finitos que considera ocomportamento diferido do betão, através de um modelo viscoelástico com maturação,e o surgimento e propagação da fendilhação, por meio de uma formulação de dano.Utiliza-se uma técnica incremental na discretização das acções que permite simular aevolução do comportamento ao longo do tempo, tendo em conta os fenómenosdiferidos e o progressivo desenvolvimento da fissuração.Apresentam-se dois estudos de aplicação a barragens portuguesas afectadaspor processos expansivos. O primeiro estudo refere-se à barragem de Santa Luzia,uma abóbada construída entre 1939 e 1943, em que a magnitude das expansões émoderada. O segundo estudo reporta-se à barragem de Pracana, uma obra decontrafortes cuja albufeira foi mantida vazia durante mais de uma década após trintaanos de exploração, devido à fendilhação generalizada da sua estrutura provocada porgrandes expansões diferenciais, que depois foi reabilitada, encontrando-se desdeentão em exploração normal há cerca de quinze anos. Os resultados destes estudosdemonstram o interesse e as potencialidades das metodologias desenvolvidas naquantificação do processo expansivo, na interpretação do comportamento observado ena avaliação das condições de segurança das obras.

This work deals with the estimation of the parameters of mixtures of beta variables. The work is organized in four main sections preceded by an introduction and succeeded by conclusions. The second section summarizes the properties of the beta distribution and describes two methods to estimate its parameters from observed samples, the method of moments and the maximum likelihood method. The third section presents the general concept of a mixture of random variables, presents the likelihood function of a sample of a beta mixture, finally, describes the EMA