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The application of the limit state design (LSD) in the geotechnical area has increased over the last two decades, but this approach is not yet widely used in dam safety evaluation. This study aims to widen the use of the LSD application for large dams, in particular concrete gravity dam foundations. This paper starts with a brief reference to the LSD approach in recently published guidelines for dam design, followed by a detailed description of the LSD formulation when applied to the foundation of concrete dams. The relevance of the joint application of the concepts of ultimate limit states and of numerical methods is highlighted. Comments are made regarding the criteria adopted in order to determine the characteristic values of the material mechanical properties, with an emphasis on discontinuities, taking into account the spatial variability. The sliding safety assessment of the foundation of a concrete gravity dam using the LSD and a discrete element model, both in persistent and in an accidental design situation, is presented. Results led to the conclusion that the LSD methodology may be followed for dam foundation design with the partial factor values prescribed in Eurocode 7.

To improve the effectiveness of concrete dam safety control in real time, a method is presented for theconstruction of decision rules for the early detection of developing failure scenarios. The decision rulesare based on the use of linear discriminant models developed with data obtained through mathematicalmodels of the dam

In its lifetime, a dam can be exposed to significant water level variations and seasonal environmental temperature changes. The structural safety control of a concrete dam is supported by monitoring activities and is based on models.In practice, the interpretation of recorded concrete dam displacements is usually based on HST (hydrostatic, seasonal, time) statistical models. These models are widely used and consider that the thermal effect can be represented by a seasonal function. The main purpose of this paper is to present an HTT (hydrostatic, thermal, time) statistical model to interpret recorded concrete dam displacements. The idea is to replace the seasonal function with the use of recorded temperatures that better represent the thermal effect on dam behavior.Two new methodologies are presented for constructing HTT statistical models, both based on principal component analysis applied to recorded temperatures in the concrete dam body. In the first method, principal component analysis is used to choose the thermometers for the construction of the HTT model. In the second method, the thermal effect is represented by the principal components of temperature of selected thermometers.The advantage of these methods is that the thermal effect is represented by real temperature measured in the concrete dam body. The HTT statistical models proposed are applied to the 110m high Alto Lindoso arch dam, and the results are compared with the HST displacement model.

The purpose of this research work is to identify the effect of the daily variation of the air temperature on the structural response of a concrete dam. It is intended to obtain a better knowledge about structuralbehaviour of concrete dams. In current day to day activities, quantitative interpretation models are used for the assessment of structural dam behaviour of concrete dams. Most models ignore the temperature effect of a wave with a daily variation. However, in dams with automated data acquisition systems this daily effect can be used to anticipate the detection of abnormal behaviour.In this paper, the Short Time Fourier Transform analysis of the residuals is used, obtained by the quantitative interpretation models and measurement data, to identify the signature that the daily variation of the air temperature has on the structural behaviour of a concrete dam. A case study is presented based on the analysis of a horizontal displacement measured on a pendulum, in the Alto Lindoso concrete dam. As a result, the relation between magnitudes of daily variations of the horizontal displacement analysed and the air temperature was defined. The relation obtained can be used to assess if there is alterations or not in the dam response to short period loads corresponding to the daily variations analysed.

This paper presents the application of a methodology which can be used to assess arch dam foundation stability, using the discrete element method (DEM) and the code 3DEC. A global three-dimensional model of a dam foundation was developed, in which some discontinuities were simulated and both the grout and drainage curtains were represented. The model, calibrated taking into account recorded data, was used to carry out non-linear mechanical analysis. The same model was employed to perform a hydraulic analysis, based on equivalent continuum concepts, which allowed the water pressure pattern within the foundation to be obtained. These water pressures were applied on discontinuities involved in the possible sliding mechanism along the dam/foundation interface, and the safety of the dam/foundation system was evaluated using a process of reduction of strength characteristics, with the aim of calculating the minimum safety factors that ensure stability. Results were compared with those obtained with the usual bi-linear uplift pressure distribution at the base of the dam, commonly used in concrete dam design. The relevance of carrying out hydraulic analysis in arch dam foundation failure studies is highlighted.

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

Neste trabalho apresenta-se um modelo hidromecânico descontínuo da fundação de uma barragem gravidade, que foi desenvolvido com o objectivo de avaliar a segurança da obra para cenários de rotura envolvendo a fundação. Os cálculos são efectuados com o programa UDEC.Consideram-se os casos de modelo com interacção hidromecânica e de abertura constante das descontinuidades, e ainda a hipótese de o sistema de drenagem se encontrar obstruído. O método de redução das resistências é usado para estimar a estabilidade do sistema barragem/fundação para diferentes cenários de rotura, e os resultados são comparados com os obtidos com o método simplificado de equilíbrio limite. Salienta-se a importância da aplicação dos modelos descontínuos nos estudos de avaliação da segurança de barragens de betão.

Descreve-se a metodologia de caracterização do comportamento diferido do betão de barragens a partir dos ensaios realizados

O betão de barragens apresenta características reológicas distintas dos betões utilizados em edifícios e pontes. Dependendo da importância da barragem, a caracterização das propriedades do betão envolve a realização de ensaios específicos.Nesta comunicação apresenta-se uma metodologia para a determinação da função de fluência básica do betão da barragem de Alqueva recorrendo aos resultados experimentais obtidos nas células de fluência instaladas "in situ", sob condições higrométricas variáveis, nos prismas ensaiados à fluência em laboratório, sob condições higrométricas controladas, e nos ensaios de módulo de elasticidade e resistência à compressão de prismas do betão. Os parâmetros da lei de fluência básica representativa do comportamento diferido do betão da obra foram obtidos através do modelo de previsão BaP, desenvolvido por Ba

Portugal é um dos países europeus com maior potencial hidroeléctrico por explorar. Atendendo à dependência energética do exterior, o governo lançou, em 2007, um programa visando o aproveitamento racional dos recursos hídricos disponíveis. Está-se, em 2010, na fase de projecto eum conjunto de barragens abóbada integradas nesses aproveitamentos. Existindo uma vasta experiência da engenharia portuguesa neste tipo de estruturas, de que são exemplo o projecto e a construção de obras notáveis desde a década de 50 do século passado, nomeadamente as barragens do Cabril, Cahora Bassa, Funcho, Alto Lindoso e Alqueva, estas duas últimas galardoadas com o prémio internacional Puente de Alcântara, mas sendo escassos os documentos técnicos orientadores da escolha da forma destas estruturas, julgou-se oportuno dar um contributo neste domínio, realizando um trabalho, no âmbito de uma dissertação de mestrado, de pesquisa e escolha de formas em função das características geométricas do vale a obstruir.O trabalho iniciou-se com a pesquisa dos critérios utilizados na escolha da forma das barragens abóbada, utilizando arcos circulares, de um e três centros, e parabólicos, tendo permitido o estabelecimento de um algoritmo de definição de formas com arcos parabólicos, em função da geometria do vale e de um número reduzido de parâmetros de controlo. O algoritmo foi acoplado a programas de geração automática de malhas tridimensionais e de elementos finitos, possibilitando, através de um processo totalmente automatizado e rápido, a análise estrutural e a selecção das formas mais adequadas.O método desenvolvido foi aplicado a casos de estudo com resultados animadores.

Many infrastructures are approaching or exceeding their design life. As a result of economic issues, these civil engineering structures are still in use despite of ageing and the associated damage build up. Dams are not an exception. Nevertheless, safety is one of the priorities of dam engineering, namely due to the high potential risk associated with these engineering works. Many dams, even though showing deterioration signs, are ex-pected to continue in operation significantly beyond the lifetime estimated in the design. Therefore, the ability to monitor the health of these structures is becoming increasingly important.Dam safety management is a complex task and requires knowledge on a wide range of subjects and the enrolment of experts from many fields. The activity is supported by a comprehensive collection of data de-rived from a set of instruments strategically placed throught out the structure in order to monitor the structure health. It is not difficult to guess that data can grow tremendously through the structure lifetime. Moreover, safety standards have been consistently improving and information and communication technologies are themselves still facing great developments and challenges. All these issues call for the development of intelli-gent tools to efficiently support the management of the dam structural health.The present work refers to the development of a powerful and innovative IT-based framework to support dam engineers in the complex task of dam safety management - the gestBarragens system. The framework has an open and flexible architecture able to integrate current and future research in the field of structural health monitoring of a large portfolio of dams. Despite the development focus in concrete dams, the developed framework can be easily extended to other type of dam structures.

On the last two decades seismic behaviour assessment turned from force based analysis to displacement basedcriteria. The purpose of this work is to provide some practical support in order to incorporate the newperformance based methodologies in the bridge design. These methodologies are mainly nonlinear staticanalysis, where structure deformation levels were imposed through the application of an increasing lateralhorizontal load. There are different procedures supported by nonlinear static analysis. In this paper, only theCapacity Spectrum Method is mentioned. The presented examples include some current reinforced concretebridges of small to medium dimension and allowed the analysis of the influence of some characteristics like theskewness, structures irregularities and the type of connection between the deck and the piers.

The safety control of large dams requires the measurement ofsome important quantities that characterize their behavior(like absolute and relative displacements, strains and stressesin the concrete, discharges through the foundation, etc.) andon visual inspections of the structures. In the more importantdams, the analysis of the measured data and their comparisonwith results of mathematical or physical models isdeterminant in the safety control decision process.The quality of the measurements assumes an important role ina dam

The analysis of the observed behaviour and the structuralsafety control of concrete dams under swelling processes,namely due to alkali-silica reactions (ASR), require the use ofappropriate mathematical models, generally supported by thefinite element method. These models must take into accountthe factors that influence the development of swellingprocesses, namely the concrete properties, the environmentalconditions (temperature and humidity) and the stress field inthe structure, as well as the over-time changes in therheologic properties of materials and the damage induced byswelling.This purpose was achieved by a damage-chemo-viscoelasticmodel, based on a constitutive isotropic damage law, whichconsider that the evolution of the damage variables (bothtensile and compressive) depends exclusively on elasticstrains. The concrete time behaviour was taken into accountby an incremental constitutive relation corresponding to aKelvin chain. The hypothesis of isotropic material with atime variable elasticity modulus and a constant Poisson ratiowas admitted. The free-stress swelling process is assumed tobe isotropic and the influence of the stress field was alsoconsidered. This model makes it possible to computedisplacements, strains, stresses and damage over time.This paper is to present the main features of the mathematicalmodels developed and the results of its application to theanalysis of the observed behaviour of an approximately 60-years old Portuguese buttress dam, the Pracana dam, whichhas been subject to a concrete swelling process due to ASR.

Nas duas últimas décadas as metodologias de avaliação dos efeitos da acção sísmica têm evoluído com o aparecimento de propostas voltadas para a avaliação do comportamento tomando como base os deslocamentos em detrimento das forças que se desenvolvem na estrutura. Os níveis de desempenho, em concordância com os níveis de acção sísmica, definem o comportamento predefinido com grandes preocupações de controlo de dano, incorporando os custos de manutenção e reparação nas equações de dimensionamento.A metodologia focada neste trabalho corresponde à análise estática não linear onde a estrutura é levada a percorrer vários níveis de deformação pela imposição de uma carga horizontal crescente. Ao introduzir o comportamento fisicamente não linear no modelo de cálculo é possível observar o desenvolvimento da plasticidade na estrutura e avaliar a capacidade de deformação disponível.Os exemplos utilizados abrangem alguns casos correntes de obras de pequena a média dimensão em betão armado e permitiram o estudo do comportamento de algumas características particulares, como o viés, a irregularidade estrutural e o tipo de ligação do tabuleiro aos pilares. Por seu lado, a utilização das características médias das propriedades dos materiais possibilitou o desenvolvimento de algumas questões relacionadas com a avaliação do desempenho destes casos reais e a extrapolação para o panorama geral, no que diz respeito a Obras de Arte correntes, em Portugal.

This paper describes the study carried out in order to establish a correlation between stress and permeability in some areas of Alqueva arch dam foundation. The study was conducted taking into account the results of global three-dimensional mechanical and hydraulic models, both validated against field data, and carrying out independently uncoupled mechanical and hydraulic analyses. The established stress/permeability curves were introduced into the hydraulic model, allowing discharges to be calculated for different levels. The difficulty of assessing the dependence of permeability on stress is highlighted and some conclusions are drawn about suitable models to study the dam foundation behaviour.

As inspeções visuais constituem uma atividade importante do controlo de segurança de barragens. O registo continuado de anomalias e ocorrências permite ao dono de obra acompanhar e manter o estado da obra e do sistema de observação e planear eventuais reparações e processos de reabilitação.Atualmente, é prática corrente recorrer a fichas de inspeção visual para o registo das ocorrências em cada elemento estrutural da obra e elaborar relatórios técnicos em que se descreve a evolução do estado de conservação desde a última inspeção.Este trabalho apresenta uma proposta para a implementação BIM a inspeções visuais de barragens de betão com o objetivo de sistematizar e digitalizar a informação proveniente das fichas de inspeção para um modelo BIM tridimensional. Pretende-se que o modelo BIM seja utiliza-do para melhorar a visualização das ocorrências ao longo do tempo.Este trabalho constitui o primeiro passo com vista à criação do sistema integrado BIM de análise de dados gerados automaticamente e de inspeções visuais.Apresenta-se uma proposta de utilização de formulários digitais pré-definidos para o registo das ocorrências e para exportação sistematizada da informação para o modelo BIM tridimensional. Propõem-se as regras de modelação da barragem para a fase de exploração da obra e a definição e classificação de objetos BIM para a estrutura, para as ocorrências e para os instrumentos, incluindo a definição das propriedades para o registo da informação.

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