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Limit state design approach for the safety evaluation of the foundations of concrete gravity dams
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.
Ano: 2015
Número Páginas:
1306-1322pp.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.; Caldeira, L.; Maranha das Neves, E.
Revista: Structure and Infrastructure Engineering: Maintenance, Management, Life-Cycle Design and Performance
Editor: Taylor & Francis
Volume:
Vol. 11, Nº 10.
Keywords: Mathematical modelling; Failure modes; Foundations; Dam safety; Codes of practice and standards; Geotechnical engineering; Civil and structural engineering
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Construction of decision rules for early detection of a developing concrete arch dam failure scenario. A discriminant approach
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
Ano: 2014
Número Páginas:
9.
Autor(es): Mata, J.; Tavares de Castro, A.; Leitão, N. S.; Sá da Costa, J. M.
Revista: Computers and Structures
Editor: Elsevier
Volume:
142.
Keywords: Real time monitoring; Safety control; Dam failure scenarios; Discriminant models; Concrete dams
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Constructing statistical models for arch dam deformation
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
15p.
Autor(es): Mata, J.; Tavares de Castro, A.; Sá da Costa, J. M.
Revista: Structural Control and Health Monitoring
Editor: John Wiley & Sons, Ltd.
Keywords: Quantitative interpretation model; Principal component analysis; Concrete dam behavioru; Thermal effect; Structural safety control
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Time
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
8p.
Autor(es): Mata, J.; Tavares de Castro, A.; Sá da Costa, J. M.
Revista: Engineering Structures
Editor: Elsevier
Volume:
48.
Keywords: Automated data acquisition system; Quantitative models; Short time fourier transform; Spectral analysis; Concrete dam behaviour; Structural health monitoring
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Analysis of foundation sliding of an arch dam considering the hydromechanical behavior
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.
Ano: 2012
Número Páginas:
9p.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.; Lemos, J. V.; Maranha das Neves, E.
Revista: Frontiers of Structural and Civil Engineering
Editor: Springer
Volume:
vol 6; issue 1.
Keywords: Failure analysis; Hydromechanical behavior; Rock foundations; Concrete dams
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Modelação tridimensional das pressões da água na fundação da barragem de Alqueva
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.
Ano: 2012
Número Páginas:
18p.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.; Lemos, J. V.; Maranha das Neves, E.
Revista: Atas do XIII Congresso Nacional de Geotecnia
Editor: Sociedade Portuguesa de Geotecnia
Keywords: Pressões da água; Maciços rochosos; Barragens de betaõ
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Creep of Dam Concrete Evaluated from Laboratory and In Situ Tests
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
Ano: 2011
Número Páginas:
241
Autor(es): Serra, C.; Batista, A. L.; Tavares de Castro, A.
Revista: Strain
Editor: Wiley
Volume:
48,3.
Keywords: Prediction models; Non-linear regression models; In situ and laboratory tests; Fem analysis; Dam concrete; Concrete creep
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Interpretation of concrete dam behaviour with artificial neural network and multiple linear regression models
N/A
Ano: 2011
Número Páginas:
903-910pp.
Autor(es): Mata, J.
Revista: Engineering Structures
Editor: Elsevier
Volume:
Vol 33, Issue 3.
Keywords: Dam behaviour; Multiple linear regression; Artificial neural network; Concrete dam
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Numerical modelling of borehole water-inflow tests in the foundation of the Alqueva arch dam
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.
Ano: 2011
Número Páginas:
17p.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.; Lemos, J. V.; Maranha das Neves, E.
Revista: Canadian Geotechnical Journal
Editor: NRC Research Press
Volume:
Vol. 48 Issue 1.
Keywords: Numerical modelling; Borehole water-inflow tests; Hydraulic behaviour; Rock foundations; Concrete dams
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Recycled Red-Clay Ceramic Construction and Demolition Waste for Mortars Production
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
Ano: 2010
Número Páginas:
236
Autor(es): Silva, J.; Brito, J.; Veiga, M. R.
Editor: ASCE
Volume:
Volume 22, Issue 3.
Keywords: Sustainable materials; Ceramic bricks; Mortars; Recycled aggregates
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Comunicações
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Análise sísmica de um edifício de 11 pisos com painéis pré-fabricados de alvenaria do sistema construtivo FIORIO
Durante o final dos anos 60 até meados dos anos 80 foram construídas várias urbanizações com edifícios de 5 e 11 pisos utilizando um sistema de pré-fabricação de painéis pesados de alvenaria designado por
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Silva, A.; Serra, C.; Garcia, J.
Editor: LNEC
Keywords: Análise estática não linear (pushover); Avaliação de desempenho; Ação sísmica; Sistema construtivo FIORIO; Edifício de alvenaria
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Análise tridimensional do comportamento hudromecânico de fundações de barragens gravidade
Nesta comunicação apresentam-se os resultados da aplicação de dois modelos hidromecânicos descontínuos tridimensionais na análise do comportamento da fundação de uma barragem gravidade. Os modelos considerados simulam o comportamento mecânico de forma idêntica mas o comportamento hidráulico é simulado usando abordagens diferentes: i) num dos modelos o escoamento ao longo das descontinuidades do maciço é simulado através de elementos de interface triangulares; ii) no outro modelo admite-se que o escoamento se dá através de canais localizados nas arestas dos elementos de interface triangulares que simulam as diferentes descontinuidades. O estudo efetuado permite confirmar a viabilidade da aplicação de ambos os modelos para a análise do comportamento hidromecânico de fundações de barragens, tendo em consideração a existência da cortina de impermeabilização e do sistema de drenagem. Comparam-se os caudais e pressões obtidas com os dois modelos e os resultados respetivos são utilizados para efetuar análises de estabilidade, recorrendo ao método de redução das resistências.
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Sá, M.; Braga Farinha, M. L.; Azevedo, N.; Rocha de Almeida, J.; Leitão, N. S.
Editor: SPG - Sociedade Portuguesa de Geotecnia
Keywords: Análise de estabilidade; Comportamento hidromecânico; Modelação numérica; Barragens de betão
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Avaliação da probabilidade de fendilhação devido à ação térmica anual. Aplicação à barragem de Alqueva
As barragens são estruturas com grande risco associado, devido principalmente aos seus danos potenciais. Em geral, o projeto de uma barragem de betão assenta no pressuposto da definição de uma forma que garanta um estado de tensão sem trações ou com trações reduzidas. A definição a ação térmica está frequentemente associada às variações de temperatura entre os cenários de verão e de inverno. Apesar disso, diversas variáveis têm influência no desenvolvimento de tensões de tração devido a ações térmicas em uma barragem, por exemplo, as dosagens de cimento através da geração de calor em cada colocação, os processos construtivos que determinam a temperatura de colocação e a dissipação de calor ao longo do tempo e, por conseguinte, o desenvolvimento de tensões iniciais, o arrefecimento forçado usado para injetar juntas de construção e as condições ambientais locais.Este estudo apresenta uma metodologia para avaliar a probabilidade de fissuração do betão de uma barragem de betão, considerando o efeito das variações anuais de temperatura. Com base nas temperaturas observadas no interior do betão ao longo dos anos, foi possível reproduzir uma série de registos do estado térmico da barragem, considerando a aleatoriedade associada à variação térmica anual. Recorrendo a um modelo de elementos finitos do sistema barragem-fundação, obteve-se o campo de tensões considerando a variabilidade da ação térmica anual, desde uma época de referência (injeção das juntas de contração).Com os resultados dos ensaios laboratoriais do betão é possível definir a distribuição que representa a resistência à tração do betão que, quando comparada com a distribuição de tensões calculada, permite o cálculo da probabilidade de fendilhação devido a esta ação específica.Apresenta-se também uma aplicação desta metodologia à barragem de Alqueva, recorrendo às temperaturas observadas durante um período de 10 anos e aos resultados dos ensaios laboratoriais do betão obtidos durante a construção.
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Serra, C.
Editor: LNEC
Keywords: Probabilidade de fendilhação; Variabilidade da ação térmica; Ação térmica anual; Barragem de betão
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Averiguação do estado de betão com ensaios de propagação de ondas ultra-sonoras
Durante as betonagens de um dos blocos da nova barragem do Alto Ceira, no verão de 2011, ocorreram cedências de cofragens em duas zonas diferentes. Para averiguar qual o estado do betão nessas zonas o dono de obra (EDP) requereu que fossem efetuados ensaios de propagação de ondas ultra-sonoras e que fossem prolongados alguns furos carotados nos locais a auscultar. Neste trabalho apresentam-se e analisam-se os resultados dos ensaios de propagação de ondas ultra-sonoras realizados, bem como os resultados de ensaios idênticos efetuados em provetes de betão da mesma amassadura ou com idades próximas das do betão das zonas afetadas, realizados para obter valores de referência de velocidades de propagação das ondas em betão considerado sem deficiências.
Ano: 2021
Número Páginas:
6p.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.; Ribeiro, A. C.; Ferreira da Silva, P.; Pimentel , R.
Editor: Relacre
Keywords: Caracterização do estado do betão; Ondas ultra-sonoras; Ensaios; Betão; Barragens de betão
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Estudos de cenários de rotura por deslizamento em barragens de betão com modelos de fenda discreta
A análise de cenários de rotura por deslizamento em barragens de betão requer a representação dassuperfícies de descontinuidade onde possa ocorrer deslizamento: juntas de contração da barragem(betão/betão), superfície de contacto da barragem com a fundação (betão/rocha) edescontinuidades do maciço rochoso de fundação (rocha/rocha).A avaliação da segurança ao deslizamento pela superfície de contacto da barragem com a fundação étradicionalmente realizada adotando nessa interface de ligação um modelo simplificado de Mohr-Coulomb, considerando-se apenas o termo de atrito e usando o método simplificado de redução dasresistências. Nesta abordagem, é igualmente usual assumir comportamento elástico linear do betãoda barragem, das juntas de contração e do maciço rochoso de fundação. No entanto, a superfície deligação betão/rocha apresenta coesão e resistência à tração, que vão diminuindo à medida que se dáo deslizamento ao longo destas superfícies, podendo ocorrer igualmente dano no betão dabarragem.São apresentados os resultados numéricos obtidos em estudos de estabilidade de duas barragens debetão, uma arco-gravidade e uma abóbada, incluindo a modelação da interação hidromecânica. Anão linearidade do betão da barragem e da interface betão/rocha é simulada com base em modelosde fenda discreta com enfraquecimento. Os resultados apresentados mostram que, mesmo naabordagem tradicional de redução do termo de atrito, é importante a adoção de relações nãolineares na modelação do comportamento do betão. Mostram também que os fatores de segurançaobtidos com o método simplificado podem ser muito conservativos.
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.; Azevedo, N.; Rocha de Almeida, J.; Oliveira, S.; Gouveia, F.
Editor: APEE e GPBE
Keywords: Modelo de fenda discreta Congresso; Análise de estabilidade; Modelação numérica; Barragens de betão
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Injeções de caldas cimentícias no âmbito de operações de reabilitação da superestrutura de barragens de betão - Parte 1: revisão de literatura
As caldas de cimento são frequentemente utilizadas como material de reparação no contexto de operações de reabilitação de barragens de betão, designadamente para o preenchimento de fendas na superestrutura e de juntas de contração degradadas.Após uma breve introdução acerca do uso de caldas de cimento na injeção de descontinuidades no betão de barragens, o presente documento aborda alguns aspetos relevantes que contribuem para o sucesso de operações de injeção de fendas neste tipo de estruturas.Para o efeito, abordam-se algumas questões genéricas relativamente à avaliação estrutural de barragens de betão fendilhadas e referem-se algumas especificidades em função da tipologia estrutural, nomeadamente para barragens de gravidade, barragens em abóbada e barragens de contrafortes.Tecem-se ainda algumas considerações relativamente à avaliação da estabilidade da barragem em três fases da intervenção: antes, durante e após o preenchimento das fendas. Faz-se também uma breve alusão a trabalhos preparatórios típicos, incluindo técnicas de desobstrução de fendas e de perfuração de cavidades com vista a intersetar as fendas a injetar, e a metodologias comuns e recomendadas em operações de injeção.Por fim, referem-se algumas particularidades das intervenções com vista a reabilitar juntas de contração de barragens, descrevendo-se sucintamente um procedimento habitual para restaurar estes elementos construtivos com recurso a injeções de caldas cimentícias.
Ano: 2021
Número Páginas:
359-367.
Autor(es): Silva, J.
Revista: Atas do Congresso
Editor: Associação Portuguesa de Engenharia de Estruturas & Grupo Português de Betão Estrutural
Keywords: Juntas; Fendas; Caldas Cimentícias; Reabilitação; Barragens de Betão
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Injeções de caldas cimentícias no âmbito de operações de reabilitação da superestrutura de barragens de betão - Parte 2: casos de sucesso
Neste documento apresentam-se alguns exemplos bem-sucedidos de reabilitação da superestrutura de barragens de betão que envolvem injeções de descontinuidades, tais como fendas ou juntas, com caldas de cimento.Começa-se com uma breve introdução relacionada com a injeção de descontinuidades em barragens de betão. Segue-se uma abordagem prática deste tema, com referências a reabilitações levadas a cabo nas quatro principais tipologias estruturais de barragens de betão, isto é, de gravidade, de contrafortes, em abóbada e de abóbadas múltiplas.Infiltrações substanciais foram detetadas nas três barragens de gravidade apresentadas. Na barragem de Isle-Maligne ocorreram infiltrações nas juntas de construção horizontais devido a fenómenos de lixiviação e de gelo-degelo, a deterioração da barragem de Kuromata foi sobretudo causada pelo envelhecimento, ao passo que a deterioração do betão da barragem de Garichte se deveu à fraca qualidade do betão utilizado na sua construção.Posteriormente, abordam-se as intervenções em três barragens de contrafortes. Antes da intervenção a que foi sujeita, a barragem de Big Eddy manifestava lixiviação de componentes do betão através de aberturas de juntas de betonagem. Pracana, por sua vez, tinha os paramentos degradados e fendas com origem em reações expansivas. Storfinnforsen, para além de infiltrações, apresentava fendas e destacamentos.Relativamente às barragens em abóbada e de abóbadas múltiplas, refere-se apenas um exemplo para cada uma destas tipologias: a barragem abóbada de Bimont e a barragem de abóbadas múltiplas de Daniel-Johnson, respetivamente. O betão da barragem de Bimont esteve sujeito a reações expansivas que resultaram na formação de fendas. A barragem de Daniel-Johnson fendilhou consideravelmente devido à combinação tensões de origem térmica.Todas as intervenções de reabilitação apresentadas combinaram injeções de caldas de cimento em fendas ou juntas com outras medidas, tais como betão projetado ou impermeabilização do paramento de montante.
Ano: 2021
Número Páginas:
391-401.
Autor(es): Silva, J.
Revista: Atas do Congresso
Editor: Associação Portuguesa de Engenharia de Estruturas & Grupo Português de Betão Estrutural
Keywords: Juntas; Fendas; Caldas Cimentícias; Reabilitação; Barragens de Betão
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Utilização de modelos de aprendizagem automática do tipo random forest na interpretação dos deslocamentos horizontais observados na barragem do Alto Lindoso
Este trabalho insere-se no âmbito da modelação do comportamento estrutural de barragens de betão e tem como objetivo a apresentação de modelos de aprendizagem automática do tipo random forest para a interpretação do comportamento observado de barragens de betão. Uma das componentes da atividade de análise e interpretação na fase exploração normal da barragem é realizada através da modelação do comportamento estrutural com base em métodos estatísticos. Estes modelos têm como objetivo identificar um padrão de comportamento (ou assinatura), com base na história de obra, o qual se traduz numa relação estatística entre as principais variáveis ambientais (nível da água na albufeira e variações térmicas) e o efeito do tempo e as grandezas observadas. Os modelos mais utilizados são do tipo Hydrostatic-Season-Time (HST) e do tipo Hydrostatic-Temperature-Time (HTT), ambos utilizam termos que são função do nível de água na albufeira (termo ?) e do tempo (termo ??) sendo que diferem por o HST considerar o efeito da temperatura através de funções sinusoidais de período anual e o HTT considerar registos de temperaturas efetivamente medidas no corpo da barragem. Nesta área é comum o uso de modelos, tradicionalmente designados por modelos de interpretação quantitativa (IQ), usualmente obtidos a partir do método da regressão linear múltipla tendo como função de minimização o método dos mínimos quadrados. O desenvolvimento na área da aprendizagem automática tem permitido o desenvolvimento de métodos que adequados para problemas de natureza estatística, como são o caso dos modelos do tipo random forest (RF). No caso de estudo são apresentados estes dois modelos, determinados pelos dois métodos apresentados (IQ e RF) para descrever o comportamento observado do deslocamento radial da barragem Alto Lindoso. Verificou-se que os modelos RF apresentaram um bom desempenho, mesmo quando comparados com os modelos IQ.
Ano: 2021
Número Páginas:
12.
Autor(es): Cardoso, J.; Mata, J.; Almeida, J.
Editor: Associação Portuguesa de Engenharia de Estruturas (APEE) e o Grupo Português de Betão Estrutural (GPBE)
Keywords: Random Forest; Controlo de Segurança Estrutural; Análise e Interpretação do Comportamento Observado; Barragens de Betão
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Análise e interpretação do comportamento observado da barragem de Ermida após o início do primeiro enchimento da albufeira
A barragem de Ermida, uma estrutura de gravidade de betão convencional, de perfil triangular e retilíneo,com uma altura máxima acima da fundação de cerca de 35 m, foi construída no rio Vouga, noconcelho de Sever do Vouga, entre 2012 e 2015, para regular os caudais provenientes da centralhidroelétrica da barragem de Ribeiradio, situada no mesmo rio, a montante, e para produção deenergia, numa central própria, integrada nos blocos da margem direita.A barragem dispõe de um sistema de observação que permite a medição de deslocamentos absolutose relativos, de temperaturas no interior do betão e de subpressões e caudais drenados na fundação.De acordo com o estipulado no Regulamento de Segurança de Barragens e nos respetivos documentosde apoio, o acompanhamento da obra durante o primeiro enchimento da albufeira foi objeto deum plano de observação específico que definia as observações e os procedimentos a adotar para ocontrolo de segurança e a interpretação do comportamento durante esse importante período davida da obra.Nesta comunicação apresentam-se os aspetos relevantes da análise e interpretação do comportamentotérmico e estrutural da barragem de Ermida após o início do primeiro enchimento da albufeira,utilizando modelos do conjunto barragem-fundação em duas secções da estrutura, analisadospelo método dos elementos finitos. Neste trabalho incluem-se apenas aspetos relacionados com aevolução do campo de deslocamentos, tendo sido considerados os efeitos associados à evolução donível da água na albufeira e às variações de temperatura do ar e da água da albufeira e foi tido emconsideração o comportamento viscoelástico do betão.Os resultados numéricos são comparados com os resultados da observação contínua da obra, apresentandouma boa concordância.
Ano: 2020
Número Páginas:
523-535pp.
Autor(es): Tavares de Castro, A.; Dias, I. M.
Editor: APEE e GPBE
Keywords: Comportamento estrutural; Comportamento térmico; Método dos elementos finitos; Observação; Primeiro enchimento da albufeira; Barragem de Ermida
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Discontinuous hydromechanical modelling of concrete dam foundations
The analysis of the hydromechanical behaviour of concrete dam foundations requires coupled models which account for the role of deformation in fluid flow and the stability of the rock mass. In this study the hydromechanical analysis is performed by means of an explicit time stepping small displacement algorithm, Parmac3D-Fflow, based on a discrete representation of the discontinuities. In order to evaluate the practical importance of stress-sensitive fluid flow in rock mass discontinuities a case study is presented of an arch-gravity dam, 83 m high. Especial attention is given to boundary conditions, drainage system simulation and sets of mechanical and hydraulic parameters that may control flow and stress behavior.This paper presents the results of the application of a 3D discontinuum hydromechanical model for the analysis of the behaviour of the dam foundation. In this hydromechanical model the hydraulic behaviour is simulated assuming that seepage takes place along channels located at the edges of the triangular interface elements which simulate the various discontinuities. In the study presented here the main emphasis is on the simulation of the drainage system and on the results of sliding stability analysis. Conclusions are drawn regarding the safety factors obtained using the traditional method of strength reduction and other methods in which the hydrostatic load is gradually increased.
Ano: 2020
Número Páginas:
14p.
Autor(es): Freitas, G.; Braga Farinha, M. L.; Azevedo, N.; Rocha de Almeida, J.; Sá, M.; Leitão, N. S.
Revista: Proceedings of the Fourth International DAM WORLD Conference
Editor: LNEC
Volume:
Vol. 1.
Keywords: failure analysis; numerical modelling; hydromechanical behaviour; rock foundations; concrete dams
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Capítulos de Livros
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BIM no controlo de segurança de barragens de betão: uma ferramenta de apoio às inspeções visuais
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.
Ano: 2024
Número Páginas:
13p..
Autor(es): Serra, C.; Conde Silva, J.; Granja, J.; Azenha, M.
Editor: UMinho Editora
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Using emergent technologies on the structural health monitoring and control of critical infrastructures
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.
Ano: 2022
Número Páginas:
27.
Autor(es): Mata, J.; Santos, J.; Barateiro, J.
Revista: Industry 4.0 for the Built Environment. Structural Integrity
Editor: Springer Nature Switzerland AG
Volume:
20.
Keywords: Digital Industry Technologies; Cyber-Physical Systems; Industry 4.0; Critical Infrastructures; Structural Health Monitoring and Control
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Teses de Doutoramento
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Structural safety control of concrete dams aided by automated monitoring systems
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.
Ano: 2013
Autor(es): Mata, J.
Keywords: Barragens de betão; Sistema de apoio à decisão; Sistema de recolha automática de dados; Controlo de segurança estrutural; Monitorização
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Hydromechanical behaviour of concrete dam foundations. In situ tests and numerical modelling
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.
Ano: 2010
Número Páginas:
475p.
Autor(es): Braga Farinha, M. L.
Keywords: Controlo/avaliação da segurança; Comportamento hidromecânico; Modelação numérica; Ensaios de afluência de água; Fundações rochosas; Barragens de betão
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Modelação do comportamento estrutural de barragens de betão sujeitas a reacções expansivas
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.
Ano: 2008
Autor(es): Piteira Gomes, J.
Keywords: Agregados reactivos; Microestrutura do betão; Avaliação das condições de funcionalidade; Controlo da segurança; Mitigação; Reacções álcalis-agregado
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Informações Científicas e Técnicas
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Parametric inference in the context of beta mixtures
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
Ano: 2017
Autor(es): Casaca, J. M.; Pereira, R.
Keywords: Likelihood; Statistical inference; Statistical distribution
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