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Modelação do maciço rochoso para avaliação do comportamento de barragens de betão sujeitas a vibrações explosivas
Pretende-se com este trabalho estudar o efeito das vibrações provocadas pelas explosões devidas a desmontes no comportamento da barragem de betão e respetiva fundação, avaliando a sua seguran-ça estrutural através de um modelo numérico híbrido descontínuo de elementos discretos e elemen-tos finitos recorrendo ao 3DEC.Apresentam-se os resultados do modelo numérico comparando-o com as medições de velocidades efetuadas no decorrer das obras envolvendo desmontes a fogo, sendo posteriormente analisado os efeitos na barragem. O presente trabalho deu origem ao desenvolvimento de um modelo numérico capaz de representar a resposta da estrutura às vibrações, minimizando a subjetividade da classifica-ção do seu grau de resistência.
Year: 2018
Author(s): Fonseca, R.; Gomes, J. P.; Lemos, J. V.; Resende, R.
: Mecânica Experimental
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Volume:
30.
Keywords: Método elementos discretos; Modelação numérica; Análise dinâmica; Explosivos; Vibrações; Barragens
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Modelação numérica e experimental da rotura pela fundação de barragens de betão para ações estáticas e dinâmicas
O dimensionamento de barragens, de acordo com a regulamentação portuguesa, engloba a verifica-ção da segurança da obra para diversos cenários de rotura. Nesta comunicação, apresenta-se um exemplo de aplicação conjunta de métodos experimentais e numéricos para: i) determinação do coe-ficiente de segurança de uma barragem abóbada num cenário de rotura por deslizamento de parte do maciço de fundação para ações estáticas, ii) o estudo do comportamento dinâmico até à rotura uma barragem de gravidade por deslizamento ao longo da fundação. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos a partir de modelações matemáticas devidamente calibradas.
Year: 2018
Author(s): Gomes, J. P.; Lemos, J. V.
: Mecânica Experimental
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Volume:
30.
Keywords: Modelos numéricos; Modelos físicos; Rotura pela fundação; Barragens de betão
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Modelo de partículas 3D para o estudo da fratura em rocha com base em diagramas de voronoi da estrutura granular
Os modelos de partículas, ao terem em conta a estrutura granular da rocha, consideram de forma explícita a variabilidade associada ao material, razão pela qual têm sido aplicados com sucesso no estudo da fratura em rocha. Neste trabalho é apresentado um modelo de partículas 3D com base nos diagramas de Laguerre-Voronoi da estrutura granular, que permite ter em conta de forma aproximada uma geometria do tipo poliédrica mantendo a simplicidade e o reduzido esforço computacional característico dos modelos de partículas esféricas. Propõe-se então um modelo de contacto múltiplo no qual a superfície de contacto é definida com base nas facetas dos diagramas de Voronoi. O modelo de partículas é validado com base em ensaios experimentais em rocha (triaxiais, uniaxiais e ensaio Brasileiro). Apresentam se vários estudos paramétricos que evidenciam a influência dos parâmetros do modelo de partículas nas propriedades macroscópicas elásticas e resistentes obtidas numericamente. É ainda analisada a relevância de um modelo de contacto com leis de enfraquecimento bilinear em tração e corte que conduz a valores coerentes de tração última em ensaios de tração diretos e em ensaios Brasileiros.
Year: 2018
Number Pages:
171-197pp.
Author(s): Candeias, M.; Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.
: Geotecnia
Editor: Sociedade Portuguesa de Geotecnia
Volume:
143.
Keywords: Diagramas de Laguerre-Voronoi; Fratura em rocha; Modelo 3D de partículas
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Probabilistic Model for the Representation of the ReservoirWater Level of Concrete Dams During Normal Operation Periods
The dam
Year: 2018
Author(s): Pereira, R.; Batista, A. L.; Neves, L.
: Water Resources Management
Editor: Springer
Volume:
32p..
Keywords: Reliability analysis; Uncertainty modelling; Monitoring; Reservoir water level; Concrete dams
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Seismic performance of historical buildings based on discrete element method: An adobe church
This article presents the main concepts and the application of thediscrete element method (DEM) for evaluating the seismic performanceof historical buildings. Furthermore, the out-of-plane behaviorof an adobe church with thick walls, in which the morphology of thecross-section can have an influence on the response, was evaluatedby the DEM. The performance of rigid and deformable blocks modelswas compared, and the sensitivity of the numerical model to thevariation of critical parameters was investigated. The results allowedthe identification of the most vulnerable elements and a proposal ofrecommendations for reducing the seismic vulnerability.
Year: 2018
Author(s): Mendes, N.; Lemos, J. V.
: JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING
Editor: Taylor & Francis
Keywords: Masonry; DEM
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Strain Injection Techniques for Modeling 3D Crack Propagation
This work presents some novel results obtained by using the strain injection techniquesfor modeling crack propagation in challenging 3D benchmark tests. The techniques were already tested and validated by static and dynamic simulations in 2D, so the main goal of this paper is to verify if the most important advantages of the method, low computational cost and independence of the results on the finite element mesh, are kept in 3D.The methodology, implemented in the finite element framework, consists essentially in injecting those elements that are going to capture the cracks with some enhanced strain modes for improving the performance of the elements for modeling propagating material failure.
Year: 2018
Number Pages:
547-552pp.
Author(s): Dias, I. M.; Oliver, J.; Lloberas-Valls, O.
: Key Engineering Materials
Editor: Scientific.net
Volume:
Volume 774.
Keywords: Crack propagation; Strain localization; Strain injection; Mixed formulations; Strong discontinuities; Crack-path field; Computational material failure
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Strain-injection and crack-path field techniques for 3D crack-propagation modelling in quasi-brittle materials
This paper presents a finite element approach for modelling three-dimensional crack propagation in quasi-brittle materials, based on the strain injection and the crack-path field techniques. These numerical techniques were already tested and validated by static and dynamic simulations in 2D classical benchmarks and, also, for modelling tensile crack propagation in real concrete structures, like concrete gravity dams. The main advantages of the methodology are the low computational cost and the independence of the results on the size and orientation of the finite element mesh. These advantages were highlighted in previous works by the authors and motivate the present extension to 3D cases. The proposed methodology is implemented in the finite element framework using continuum constitutive models equipped with strain softening and consists, essentially, in injecting the elements candidate to capture the cracks with some goal oriented strain modes for improving the performance of the injected elements for simulating propagating displacement discontinuities. The goal-oriented strain modes are introduced by resorting to mixed formulations and to the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA), while the crack position inside the finite elements is retrieved by resorting to the crack-path field technique. Representative numerical simulations in 3D benchmarks show that the advantages of the methodology already pointed out in 2D are kept in 3D scenarios.
Year: 2018
Number Pages:
67
Author(s): Dias, I. M.; Oliver, J.; Lloberas-Valls, O.
: International Journal of Fracture
Editor: Springer
Volume:
Volume 212, Issue 1.
Keywords: Crack propagation; Computational material failure; Strain localization; Strain injection; Mixed formulations; Crack-path field; Strong discontinuities
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Caracterização do comportamento dinâmico da barragem do Alto Ceira II através da realização de ensaios de vibração forçada e de ruído ambiente
Na presente comunicação é apresentado o estudo de caracterização dinâmica da barragem do Alto Ceira II recorrendo a métodos experimentais e numéricos. Foi efetuada a caraterização deste comportamento para as situações de albufeira vazia e cheia através da realização de ensaios de vibração forçada e da medição de ruído ambiente. A interpretação dos resultados das campanhas de ensaio e a estimação das características mecânicas médias do betão da barragem foi efetuada com o recurso a um modelo numérico calibrado com os resultados experimentais.
Year: 2017
Author(s): Gomes, J. P.; Azevedo, N.; Oliveira, S.
: Mecânica Experimental
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Volume:
29.
Keywords: Modelos numéricos; Medição da resposta para o ruído ambiente; Ensaios de vibração forçada; Comportamento dinâmico de barragens
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Contact representation in rigid block models of masonry
Rigid block models are widely used in the analysis of masonrystructures, as they provide a sound and efficient approximation of the observedbehaviour, namely for modelling collapse modes that do not involve theinternal failure of the units. The options available for the numericalrepresentation of contact in rigid block models are discussed, in particular thewell-known point contact approaches. The accuracy of the various options iscompared for static and dynamical test problems involving bending of columnsand walls. Proposals are made concerning the level of contact discretisation,namely the number of contacts and weight rules, required for a good modelperformance.
Year: 2017
Author(s): Lemos, J. V.
: Int. J. Masonry Research and Innovation
Editor: Inderscience Enterprises Ltd.
Volume:
Vol. 2, No. 4.
Keywords: Rigid block models; Numerical modelling; Mansory; Discrete element method; Contact modelling
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Contact representation in rigid block models of masonry
Abstract: Rigid block models are widely used in the analysis of masonrystructures, as they provide a sound and efficient approximation of the observedbehaviour, namely for modelling collapse modes that do not involve theinternal failure of the units. The options available for the numericalrepresentation of contact in rigid block models are discussed, in particular thewell-known point contact approaches. The accuracy of the various options iscompared for static and dynamical test problems involving bending of columnsand walls. Proposals are made concerning the level of contact discretisation,namely the number of contacts and weight rules, required for a good modelperformance.
Year: 2017
Author(s): Lemos, J. V.
: Int. J. Masonry Research and Innovation
Editor: Inderscience Enterprises Ltd.
Volume:
Vol. 2, No. 4, 2017.
Keywords: DEM; Masonry
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Installation and results from the first 6 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 20-channel vibration based structural health monitoring system.This paper, apart from describing the dam, presents the main characteristics of the monitoring system and the results obtained during the first 6 months of operation and 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). It is particular interesting to observe the influence of the water level on the modal parameters and the development of statistical models to mitigate this effect.
Year: 2017
Author(s): Pereira, S.; Magalhães, F.; Gomes, J. P.; Cunha, A.; Lemos, J. V.
Editor: Sapienza University of Rome
Keywords: Operational modal analysis; Dynamic monitoring; Arch dam
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Non-linear earthquake response of three minarets in Istanbul
Minarets are important elements of mosques. These slender structures have suffered notable damage as a result of past earthquakes. In this paper three historical masonry minarets located in Istanbul, Turkey are studied in the inelastic range using the Discrete Element Method. They are the minarets of the Hagia Sophia Museum, Süleymaniye Mosque and Mihrimah Sultan Mosque. The selected minarets are 16th century structures having different heights and body diameters. Dynamic behavior is simulated by means of ten different loading configurations as real and simulated earthquake time histories. Nonlinear dynamic response is characterized by the relative horizontal and normal dislocations of adjacent drums along the minaret body, as well as by its top displacement, all normalized by the body diameter. Damage patterns and collapse mechanisms are studied.
Year: 2017
Author(s): Cakti, E.; Saygili, O.; Oliveira, C.S.; Lemos, J. V.
Editor: 16WCEE
Keywords: Nonlinear dynamic modelling; Masonry; Slender structures
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Non-linear earthquake response of three minarets in Istanbul
Minarets are important elements of mosques. These slender structures have suffered notable damage as a result of past earthquakes. In this paper three historical masonry minarets located in Istanbul, Turkey are studied in the inelastic range using the Discrete Element Method. They are the minarets of the Hagia Sophia Museum, Süleymaniye Mosque and Mihrimah Sultan Mosque. The selected minarets are 16th century structures having different heights and body diameters. Dynamic behavior is simulated by means of ten different loading configurations as real and simulated earthquake time histories. Nonlinear dynamic response is characterized by the relative horizontal and normal dislocations of adjacent drums along the minaret body, as well as by its top displacement, all normalized by the body diameter. Damage patterns and collapse mechanisms are studied.
Year: 2017
Number Pages:
Paper N° 2903.
Author(s): Cakti, E.; Saygili, O.; Oliveira, C.S.; Lemos, J. V.
Editor: 16 WCEE
Keywords: Masonry; Slender structures
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Stress measurements for underground powerhouses
Release of the in situ state of stress is often the most relevant action during the excavation of underground structures in rock masses, such as powerhouse caverns for hydroelectric schemes, which are often excavated at great depth and have large dimensions. Design of the supports, namely using numerical models, requires an estimate of the magnitude and direction of the principal stresses. However, a large number of factors influence the in situ stress field and its characterisation is a difficult task. Besides, the number of tests carried out for determination of the in situ stresses in rock masses is usually small, due to cost and time constraints, and all the testing methods have limitations inherent to their nature.The paper presents methodologies for analysis of the stress field obtained from the results of in situ stress measurements using three methods: overcoring, hydraulic fracturing and flat jacks. These methodologies integrate all stress measurements and use numerical models of the rock mass that represent the ground topography, the lithology and the underground openings geometry, so that the most likely stress field in the zone of interest for the design of the underground openings is obtained. Instances of application to three underground powerhouses are presented.
Year: 2017
Number Pages:
24p.
Author(s): Lamas, L.; Espada, M.; Figueiredo, B.; Muralha, J.
Editor: The Southern African Institute of Mining and Metallurgy
Keywords: Underground powerhouse; Stress measurements; Rock mechanics
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VGCM3D - A 3D rigid particle model for rock fracture following the Voronoi tessellation of the grain structure: Formulation and validation
Detailed particle models by taking into account the material grain structureexplicitly consider the material randomness, including a size limiter for damage localization.A VGMC3D contact model is presented that considers the polyhedral particle shape in anapproximate way. The VGCM3D flexible contact model is validated against knownexperimental data on a granite rock, namely triaxial tests and Brazilian tests.
Year: 2017
Number Pages:
99-110pp.
Author(s): Candeias, M.; Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.
Editor: International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE)
Keywords: Calibration; Particle shape; Particle models; Fracture
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Análise Sísmica da Igreja de Kuño Tambo
Esta comunicação apresenta um estudo sobre a vulnerabilidade sísmica da igreja deKuño Tambo (Peru) com recurso ao Método dos Elementos Discretos. A avaliação docomportamento sísmico da igreja foi efetuada através de dois modelos numéricos,nomeadamente: (a) Modelo da secção transversal da parede da nave considerando amorfologia do aparelho da alvenaria, tendo por objetivo avaliar o seu comportamentopara fora do plano; (b) Modelo 3D da fachada com parte das paredes ortogonais danave, tendo por objetivo avaliar a sua resposta para fora do plano. Os resultados daanálise permitiram concluir que a ligação entre paredes ortogonais têm influênciasignificativa no comportamento da fachada.
Year: 2016
Author(s): Mendes, N.; Zanotti, S.; Lourenço, P.; Lemos, J. V.
Editor: SPES
Keywords: Análise sísmica; Adobe; MED
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Caracterização do comportamento dinâmico da barragem do Alto Ceira ii através da realização de ensaios de vibração forçada e de ruído ambiente
Na presente comunicação é apresentado o estudo de caracterização dinâmica da barragem do Alto Ceira II recorrendo a métodos experimentais e numéricos. Foi efetuada a caraterização deste comportamento para as situações de albufeira vazia e cheia através da realização de ensaios de vibração forçada e da medição de ruído ambiente. A interpretação dos resultados das campanhas de ensaio e a estimação das características mecânicas médias do betão da barragem foi efetuada com o recurso a um modelo numérico calibrado com os resultados experimentais.
Year: 2016
Author(s): Gomes, J. P.; Azevedo, N.; Oliveira, S.
Editor: LNEC
Volume:
1.
Keywords: Modelos numéricos; Medição da resposta para o ruído ambiente; Ensaios de vibração forçada; Comportamento dinâmico de barragens
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Caracterização do comportamento dinâmico de barragens de betão utilizando ensaios de vibração forçada
A determinação da resposta dinâmica das obras e o acompanhamento da evolução doseu comportamento durante as várias fases da vida é muito importante, estandoinserido nas atividades do controle de segurança estrutural. A realização de ensaiosde vibração forçada em barragens de betão para a determinação do comportamentodinâmico continua a ser uma das técnicas mais fiáveis nesta área. Nesta comunicaçãodescreve-se a metodologia de ensaio, incluindo os desenvolvimentos recentementeefetuados, e apresentam-se os resultados relativos a um caso de estudo, referente àcaraterização do comportamento dinâmico da barragem do Baixo Sabor. Foi desenvolvidoum modelo numérico para apoio na preparação do ensaio e interpretação dosresultados experimentais.
Year: 2016
Number Pages:
13p.
Author(s): Gomes, J. P.; Lemos, J. V.
Editor: LREC
Keywords: Ensaios de vibração forçada; Comportamento dinâmico; Barragens de betão
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Characterization of the dynamic behavior of an arch dam by means of forced vibration tests
The characterization of the dynamic behavior of an arch dam, and its evolution throughout the structure
Year: 2016
Number Pages:
10p.
Author(s): Gomes, J. P.; Lemos, J. V.
Editor: CFBR
Keywords: Forced vibration test; Dynamic analysis; Concrete dams
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Crack path field and strain injection techniques in dynamic fracture simulations
Dynamic fracture phenomena are studied employing low cost computational toolsbased on Finite Elements with Embedded strong discontinuities (E-FEM). Fracture nucleationand propagation are accounted for through the injection of discontinuous strain and displace-ment modes inside the finite elements. The Crack Path Field technique is employed to computethe trace of the strong discontinuity during fracture propagation.Unstable crack propagation and crack branching are observed upon increasing loadingrates. The variation in terms of crack pattern and energy dissipation is studied and a good cor-relation is found between the maximum experimental crack speed and maximum dissipation atthe onset of branching. Comparable results are obtained against simulations employing supra-elemental techniques, such as phase-field and gradient damage models, considering coarserdiscretizations which can differ by two orders of magnitude.
Year: 2016
Number Pages:
18p.
Author(s): Lloberas-Valls, O.; Huespe, A.E.; Oliver, J.; Dias, I. M.
Editor: M. Papadrakakis, V. Papadopoulos, G. Stefanou, V. Plevris (Eds)
Keywords: Strain injection techniques; Crack path field; Strong discontinuity approach; Fracture dynamics
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Books
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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.
Year: 2016
Number Pages:
505p.
Author(s): 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
Year: 2013
Number Pages:
296pp.
Author(s): 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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Capítulo de Livro
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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.
Year: 2023
Author(s): Lemos, J. V.; Bagi, K.
: 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
Year: 2022
Author(s): Lemos, J. V.; Gobbin, F.; Forgacs, T.; Sarhosis, V.
: 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.
Year: 2019
Number Pages:
469-501pp.
Author(s): Sarhosis, V.; Lemos, J. V.; Bagi, K.
: 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.
Year: 2019
Number Pages:
87-113pp..
Author(s): Oliveira, S.; Alegre, A.
: Seismic Structural Health Monitoring - From Theory to Successful Applications
Editor: Springer
Keywords: Modal identification · Concrete dams · Ambient and seismic vibrations
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Tese 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.
Year: 2009
Author(s): 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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Relatório Científico
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Applications of computational mechanics to underground structures ln hydraulic projects
A brief description of the phenomena and problems associated with underground structures in hydraulic projects is presented, namely in what concerns the powerhouses, surge chambers and pressure tunnels and shafts. An analysis of the calculation methodologies followed in the structural design of this works is presented, as well as of the numerical models usually adopted, namely finite and boundary element models. Finally, some applications of computational mechanics are presented. First, a parameter study for underground powerhouses, with special emphasis in the definition of shapes, existence of several caverns,and in the tridimensional equilibria is described. Afterwards, examples of application to some hydraulic projects are illustrated: a large underground powerhouse in Mozambique, the Alto Lindoso hydroelectric power scheme in construction in the north of Portugal, and the Castelo do Bode tunnel, in operation, integrated in the water supply system to Lisbon.
Year: 1992
Author(s): Sousa, L.; Lamas, L.; Martins, C. S.
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Estado de tensão dos maciços rochosos
O presente trabalho aborda a origem do estado de tensão interna dos maciços rochosos e apresenta os factores que o influenciam. Apresentam-se as técnicas e a aparelhagem correntemente utiiizada na determinação do estado de tensão, bem como a interpretação dos ensaios mais comuns, dando-se maior relevo aos ensaios com macacos planos pequenos (S F J) e com o extensómetro tridimensional (S T T),efectuados correntemente pelo LNEC.
Year: 1989
Author(s): Loureiro Pinto, J.
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Estudo da compartimentação de maciços rochosos por uma técnica de amostragem linear e dos blocos formados pelas descontinuidades - Aplicação a uma galeria do Alto Lindoso
Descreve-se sucintamente uma técnica para amostragem linear de descontinuidades em faces expostas de maciços rochosos e referem-se métodos para tratamento dos dados de campo com vista à definição defamílias de descontinuidades e caracterização de uma forma estatística da sua orientação, espaçamento e extensão. Apresentam-se os resultados obtidos para o caso de uma galeria subterrânea no aproveitamentohidroeléctrico do Alto Lindoso. Para as famílias de descontinuidade identificadas apresenta-se um estudo dos blocos tetraédricos que se poderão formar nas diferentes faces de rocha e analisam-se as suas condições de estabilidade.
Year: 1989
Author(s): Lamas, L.
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Relatório de actividades do estagiário de investigação António Lopes Baptista
N/A
Year: 1988
Author(s): Batista, A. L.
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Aplicação do método dos elementos de fronteira na análise de estruturas subterrâneas
Apresentam-se, neste relatório, modelos numéricos baseados no método dos elementos da fronteira, desenvolvidos no LNEC para análise de estruturas subterrâneas. Tecem-se algumas considerações sobre o método dos elementos de fronteira, descrevem-se os modelos desenvolvidos para equilíbrios planos e tridimensionais e apresentam-se alguns exemplos de aplicação.
Year: 1985
Author(s): Lamas, L.; Frazíllio, E. M.; Sousa, L.; Martins, C. S.
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Modelo tridimensional de elementos de fronteira para análise de estruturas subterrâneas
N/A
Year: 1984
Author(s): Lamas, L.
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Estudo das fundações da barragem de Cabora-Bassa - lº. Relatório (Deformabilidade e fluência do maciço rochoso e das rochas constituintes da fundação da barragem)
N/A
Year: 1969
Author(s): Peres Rodrigues, F.; Loureiro Pinto, J.; Almeida, A. C.
Keywords: Maciço rochoso; Fundação de barragem; Barragem de Cabora-Bassa
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Estudo das condições de fundação dos contrafortes da barragem do Caia
N/A
Year: 1966
Author(s): Silveira, A. F.; Peres Rodrigues, F.; Barroso, M.
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ICT
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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.
Year: 2018
Author(s): 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.
Year: 2018
Author(s): 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).
Year: 2011
Number Pages:
12pp.
Author(s): 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.
Year: 2007
Number Pages:
54pp.
Author(s): 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.
Year: 2005
Number Pages:
72pp.
Author(s): 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.
Year: 1994
Author(s): 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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