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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

This paper illustrates importance of the cooperation, between the Concrete Dams Department and the Applied Metrology Division, in the scope of the activity of the Portuguese National Laboratory for Civil Engineering (LNEC) for industry

Many countries have enacted dam safety laws at the national level and have beenapplying them to dam safety management activities. In Brazil, the first Dam SafetyRegulation was published in 2010. The National Dam Safety Information System(SNISB, by its Portuguese acronym) is an instrument of the Brazilian National DamSafety Policy (PNSB), which was established by the Federal Law nº 12.334/2010. TheSNISB consists of a system for collecting, processing, storing and recovering informationrelated to dams under construction, in operation and decommissioned. The main purposeof SNISB is to inform about the safety conditions of regulated dams across the countryand to allow the follow-up of the advances in the implementation of the PNSB. Its basicprinciples are the decentralization of data and information production and input; unifiedcoordination of the system and access to information guaranteed to whole society.The main features of SNISB include the support for implementing the PNSB; theinteraction with existing systems at ANA; the exchange of information with dam owners;the follow up activities from regulators and the support for the production of the annualDam Safety Report.The responsibility for keeping the information available in SNISB system belongs to theregulating entities, either federal or state, which are responsible for ensuring that damowners comply with the dam safety regulations. Dam owners will be the main source ofinformation to the system. Besides being a federal regulating agency, the National WaterAgency (ANA) is also the system manager.

This paper reports a case study of the thermal analysis of a concrete damduring its construction phase. The thermo-chemical problem is solved using a heattransfer model. In the absence of specific adiabatic calorimetric tests of the concrete, anexponential function was calibrated by the best fitting of estimated heat of hydration atthe ages of 3, 7 and 28 days. The predicted temperatures obtained from the code arecompared with the actual temperatures measured in situ by the monitoring systeminstalled in the dam.

Dams have contributed to the human development and have brought manybenefits, such as delivering hydropower, irrigating agricultural fields, supplyingdrinking water, or just for navigational and recreational purposes. Nevertheless, damsare critical structures that raise multiple concerns and risks associated with theecological, social and economic impact. Angola has a rich and complex network of waterbasins and dams that serves different strategic purposes as defined in its water resourcemanagement policy and respective strategic plan that, namely, considers relevant tobuild new dams and to better operate the existent ones. In fact, some of the mostimportant dams in Angola are equipped with safety management information devices thatperform data collection and storage for infrastructural analysis and reporting. However,many of these systems are currently in a critical condition. The civil war of 1975-2002took a toll on dam safety measures and systems and most of them are outdated ormalfunctioning. The dams that are presently under construction, like Matala, willalready be equipped with safety management devices that are able to performmeasurement of variables such as displacement and discharges, among others. Yet, newand adequate legislation must be created for all these efforts to effectively take place: theNational Dam Safety Plan may provide the answer and framework to this state of affairs.Additionally, in this paper we assert that a more complex and integrated system can helpto achieve this plan. Hence, the main contribution of this paper is the proposal of thegestBarragens-2, a next-generation Dam Safety Management System (DSMS),particularly fitting for the geographic and political context of Angola. This DSMS highlevelarchitecture reflects our experience with the design, development and operation ofa former DSMS in Portugal over this last decade, but also the state of art analysis andour own learning process, introspection and criticism. The gestBarragens-2architectural view defines the complex integration of several subsystems in twocomplementary dimensions: the applicational and the technological. The applicationalsubsystems are mainly functional, while the technological subsystems provide crosscuttingfeatures that are widely used in the DSMS as a whole.

Apresentam-se os aspetos relevantes da análise e interpretação do comportamento observado da barragem de Rebordelo, no rio Rabaçal, em Trás-os-Montes, durante o primeiro enchimento controlado da albufeira, ocorrido no início de 2005, e nos primeiros anos de exploração, com base na observação das ações e das respostas, bem como na utilização de modelos matemáticos para resolução dos problemas térmico e estrutural.Nas análises térmica e estrutural consideraram-se: i) um modelo tridimensional da barragem e do maciço rochoso de fundação, resolvido pelo método dos elementos finitos; ii) o comportamento viscoelástico do betão; e iii) a variação das ações da água sobre o paramento de montante e das ações térmicas no corpo da barragem.As grandezas observadas e os resultados numéricos apresentaram uma boa concordância, atestando a adequabilidade dos modelos de comportamento utilizados e o bom desempenho da obra.

A caracterização das propriedades dos materiais estruturais através de ensaios é prática corrente em obras onde as deformações e tensões são elevadas, como pontes de grande vão, centrais nucleares, edifícios altos e grandes barragens.Neste trabalho apresentam-se alguns estudos de avaliação da correlação entre a composição e as propriedades de deformabilidade dos betões integral e crivado utilizados na construção de barragens. Para isso compilaram-se os elementos relativos à composição e aos principais resultados dos ensaios de deformabilidade do betão de diversas barragens portuguesas, efetuados pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil desde 1951. Foi possível estabelecer correlações entre alguns dados de composição e os resultados experimentais e entre os coeficientes de fluência do betão crivado e do betão integral, considerando os resultados dos ensaios realizados em laboratório e in situ.

No âmbito da automatização das atividades relacionadas com o controlo de segurança degrandes barragens de betão, o LNEC promoveu, em 2004, o desenvolvimento do sistemaGestBarragens1. Tendo em conta a confiança adquirida ao longo de várias décadas nosinstrumentos de recolha manual, cujo funcionamento se baseia em princípios físicosrelativamente simples, a validação das medições efetuadas com os sistemas de recolhaautomática de dados (RAD) tem-se baseado na comparação das suas medições com asefetuadas com instrumentos de recolha manual instalados em paralelo. Atualmente essacomparação pode ser efetuada, considerando longos períodos de tempo, a partir dosregistos existentes na base de dados do sistema GestBarragens e tirando partido defuncionalidades específicas implementadas neste sistema.

Os estudos de caracterização da deformabilidade dos materiais estruturais através de ensaios são prática corrente em grandes barragens. A caracterização do comportamento do betão em condições in situ, através de ensaios em células de fluência, pode ajudar na interpretação dos resultados obtidos em laboratório, para melhorar o conhecimento das propriedades do betão em condições de obra e a interpretação do comportamento observado das estruturas.Neste trabalho apresentam-se as técnicas de ensaio utilizadas na avaliação da deformabilidade do betão da barragem de montante do Baixo Sabor, dando especial relevo aos ensaios de fluência in situ, realizados em células de fluência instaladas no corpo da obra. O plano de ensaios incluiu a determinação do módulo de elasticidade em várias idades e das extensões de fluência do betão crivado, em laboratório, e do betão integral e do betão crivado, in situ. Procedeu-se ainda à análise dos resultados obtidos e a um ajuste preliminar da função de fluência de Ba

O sistema de observação de uma barragem de betão inclui o conjunto de dispositivosinstalados para medição das grandezas selecionadas para o controlo de segurança da obra.Ao resultado da medição de uma grandeza, produto final de todo um processo experimentale analítico para a obtenção de um valor atribuível a essa grandeza, está sempre associadoum grau de incerteza dependente de diversos fatores (instrumentos, operadores, meioambiente, etc.). Neste trabalho apresenta-se uma metodologia que visa obter uma indicaçãoacerca da qualidade dos resultados fornecidos por um sistema de observação, tendo-seadotado como exemplo a medição de deslocamentos radiais em bases de fios de prumo dabarragem do Alto Lindoso.

Os ensaios não destrutivos são cada vez mais utilizados na caraterização de estruturas. A precisão dos resultados destes ensaios é importante na verificação do estado de conservação e na tomada de decisão na reabilitação de estruturas. Neste trabalho aborda--se os ensaios de ultrassons que são correntemente utilizados na caraterização de estruturas em betão, nomeadamente para obter informações sobre a homogeneidade, o estado de conservação e caracterizar os defeitos. São apresentados com particular detalhe os métodos empíricos que permitem estimar a profundidade de fendas superficiais em estruturas de betão pela medição do tempo de propagação de ondas ultrassónicas.Com o objetivo de compreender melhor as trajetórias de propagação daquelas ondas e avaliar a aplicabilidade destes métodos experimentais, os autores desenvolveram modelos numéricos de diferenças finitas no domínio do tempo para simulação da propagação de ondas ultrassónicas recorrendo ao programa SimSonic (2D). Este modelo permitiu simular ensaios em provetes prismáticos de betão e aferir a qualidade das interpretações de base experimental.

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