Artigos de Revista
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Modelação do maciço rochoso para avaliação do comportamento de barragens de betão sujeitas a vibrações explosivas
Pretende-se com este trabalho estudar o efeito das vibrações provocadas pelas explosões devidas a desmontes no comportamento da barragem de betão e respetiva fundação, avaliando a sua seguran-ça estrutural através de um modelo numérico híbrido descontínuo de elementos discretos e elemen-tos finitos recorrendo ao 3DEC.Apresentam-se os resultados do modelo numérico comparando-o com as medições de velocidades efetuadas no decorrer das obras envolvendo desmontes a fogo, sendo posteriormente analisado os efeitos na barragem. O presente trabalho deu origem ao desenvolvimento de um modelo numérico capaz de representar a resposta da estrutura às vibrações, minimizando a subjetividade da classifica-ção do seu grau de resistência.
Ano: 2018
Autor(es): Fonseca, R.; Gomes, J. P.; Lemos, J. V.; Resende, R.
Revista: Mecânica Experimental
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Volume:
30.
Keywords: Método elementos discretos; Modelação numérica; Análise dinâmica; Explosivos; Vibrações; Barragens
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Modelação numérica e experimental da rotura pela fundação de barragens de betão para ações estáticas e dinâmicas
O dimensionamento de barragens, de acordo com a regulamentação portuguesa, engloba a verifica-ção da segurança da obra para diversos cenários de rotura. Nesta comunicação, apresenta-se um exemplo de aplicação conjunta de métodos experimentais e numéricos para: i) determinação do coe-ficiente de segurança de uma barragem abóbada num cenário de rotura por deslizamento de parte do maciço de fundação para ações estáticas, ii) o estudo do comportamento dinâmico até à rotura uma barragem de gravidade por deslizamento ao longo da fundação. Os resultados experimentais foram comparados com os obtidos a partir de modelações matemáticas devidamente calibradas.
Ano: 2018
Autor(es): Gomes, J. P.; Lemos, J. V.
Revista: Mecânica Experimental
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Volume:
30.
Keywords: Modelos numéricos; Modelos físicos; Rotura pela fundação; Barragens de betão
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Modelo de partículas 3D para o estudo da fratura em rocha com base em diagramas de voronoi da estrutura granular
Os modelos de partículas, ao terem em conta a estrutura granular da rocha, consideram de forma explícita a variabilidade associada ao material, razão pela qual têm sido aplicados com sucesso no estudo da fratura em rocha. Neste trabalho é apresentado um modelo de partículas 3D com base nos diagramas de Laguerre-Voronoi da estrutura granular, que permite ter em conta de forma aproximada uma geometria do tipo poliédrica mantendo a simplicidade e o reduzido esforço computacional característico dos modelos de partículas esféricas. Propõe-se então um modelo de contacto múltiplo no qual a superfície de contacto é definida com base nas facetas dos diagramas de Voronoi. O modelo de partículas é validado com base em ensaios experimentais em rocha (triaxiais, uniaxiais e ensaio Brasileiro). Apresentam se vários estudos paramétricos que evidenciam a influência dos parâmetros do modelo de partículas nas propriedades macroscópicas elásticas e resistentes obtidas numericamente. É ainda analisada a relevância de um modelo de contacto com leis de enfraquecimento bilinear em tração e corte que conduz a valores coerentes de tração última em ensaios de tração diretos e em ensaios Brasileiros.
Ano: 2018
Número Páginas:
171-197pp.
Autor(es): Candeias, M.; Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.
Revista: Geotecnia
Editor: Sociedade Portuguesa de Geotecnia
Volume:
143.
Keywords: Diagramas de Laguerre-Voronoi; Fratura em rocha; Modelo 3D de partículas
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Probabilistic Model for the Representation of the ReservoirWater Level of Concrete Dams During Normal Operation Periods
The dam
Ano: 2018
Autor(es): Pereira, R.; Batista, A. L.; Neves, L.
Revista: Water Resources Management
Editor: Springer
Volume:
32p..
Keywords: Reliability analysis; Uncertainty modelling; Monitoring; Reservoir water level; Concrete dams
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Seismic performance of historical buildings based on discrete element method: An adobe church
This article presents the main concepts and the application of thediscrete element method (DEM) for evaluating the seismic performanceof historical buildings. Furthermore, the out-of-plane behaviorof an adobe church with thick walls, in which the morphology of thecross-section can have an influence on the response, was evaluatedby the DEM. The performance of rigid and deformable blocks modelswas compared, and the sensitivity of the numerical model to thevariation of critical parameters was investigated. The results allowedthe identification of the most vulnerable elements and a proposal ofrecommendations for reducing the seismic vulnerability.
Ano: 2018
Autor(es): Mendes, N.; Lemos, J. V.
Revista: JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING
Editor: Taylor & Francis
Keywords: Masonry; DEM
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Strain Injection Techniques for Modeling 3D Crack Propagation
This work presents some novel results obtained by using the strain injection techniquesfor modeling crack propagation in challenging 3D benchmark tests. The techniques were already tested and validated by static and dynamic simulations in 2D, so the main goal of this paper is to verify if the most important advantages of the method, low computational cost and independence of the results on the finite element mesh, are kept in 3D.The methodology, implemented in the finite element framework, consists essentially in injecting those elements that are going to capture the cracks with some enhanced strain modes for improving the performance of the elements for modeling propagating material failure.
Ano: 2018
Número Páginas:
547-552pp.
Autor(es): Dias, I. M.; Oliver, J.; Lloberas-Valls, O.
Revista: Key Engineering Materials
Editor: Scientific.net
Volume:
Volume 774.
Keywords: Crack propagation; Strain localization; Strain injection; Mixed formulations; Strong discontinuities; Crack-path field; Computational material failure
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Strain-injection and crack-path field techniques for 3D crack-propagation modelling in quasi-brittle materials
This paper presents a finite element approach for modelling three-dimensional crack propagation in quasi-brittle materials, based on the strain injection and the crack-path field techniques. These numerical techniques were already tested and validated by static and dynamic simulations in 2D classical benchmarks and, also, for modelling tensile crack propagation in real concrete structures, like concrete gravity dams. The main advantages of the methodology are the low computational cost and the independence of the results on the size and orientation of the finite element mesh. These advantages were highlighted in previous works by the authors and motivate the present extension to 3D cases. The proposed methodology is implemented in the finite element framework using continuum constitutive models equipped with strain softening and consists, essentially, in injecting the elements candidate to capture the cracks with some goal oriented strain modes for improving the performance of the injected elements for simulating propagating displacement discontinuities. The goal-oriented strain modes are introduced by resorting to mixed formulations and to the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA), while the crack position inside the finite elements is retrieved by resorting to the crack-path field technique. Representative numerical simulations in 3D benchmarks show that the advantages of the methodology already pointed out in 2D are kept in 3D scenarios.
Ano: 2018
Número Páginas:
67
Autor(es): Dias, I. M.; Oliver, J.; Lloberas-Valls, O.
Revista: International Journal of Fracture
Editor: Springer
Volume:
Volume 212, Issue 1.
Keywords: Crack propagation; Computational material failure; Strain localization; Strain injection; Mixed formulations; Crack-path field; Strong discontinuities
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Caracterização do comportamento dinâmico da barragem do Alto Ceira II através da realização de ensaios de vibração forçada e de ruído ambiente
Na presente comunicação é apresentado o estudo de caracterização dinâmica da barragem do Alto Ceira II recorrendo a métodos experimentais e numéricos. Foi efetuada a caraterização deste comportamento para as situações de albufeira vazia e cheia através da realização de ensaios de vibração forçada e da medição de ruído ambiente. A interpretação dos resultados das campanhas de ensaio e a estimação das características mecânicas médias do betão da barragem foi efetuada com o recurso a um modelo numérico calibrado com os resultados experimentais.
Ano: 2017
Autor(es): Gomes, J. P.; Azevedo, N.; Oliveira, S.
Revista: Mecânica Experimental
Editor: Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões
Volume:
29.
Keywords: Modelos numéricos; Medição da resposta para o ruído ambiente; Ensaios de vibração forçada; Comportamento dinâmico de barragens
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Contact representation in rigid block models of masonry
Rigid block models are widely used in the analysis of masonrystructures, as they provide a sound and efficient approximation of the observedbehaviour, namely for modelling collapse modes that do not involve theinternal failure of the units. The options available for the numericalrepresentation of contact in rigid block models are discussed, in particular thewell-known point contact approaches. The accuracy of the various options iscompared for static and dynamical test problems involving bending of columnsand walls. Proposals are made concerning the level of contact discretisation,namely the number of contacts and weight rules, required for a good modelperformance.
Ano: 2017
Autor(es): Lemos, J. V.
Revista: Int. J. Masonry Research and Innovation
Editor: Inderscience Enterprises Ltd.
Volume:
Vol. 2, No. 4.
Keywords: Rigid block models; Numerical modelling; Mansory; Discrete element method; Contact modelling
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Contact representation in rigid block models of masonry
Abstract: Rigid block models are widely used in the analysis of masonrystructures, as they provide a sound and efficient approximation of the observedbehaviour, namely for modelling collapse modes that do not involve theinternal failure of the units. The options available for the numericalrepresentation of contact in rigid block models are discussed, in particular thewell-known point contact approaches. The accuracy of the various options iscompared for static and dynamical test problems involving bending of columnsand walls. Proposals are made concerning the level of contact discretisation,namely the number of contacts and weight rules, required for a good modelperformance.
Ano: 2017
Autor(es): Lemos, J. V.
Revista: Int. J. Masonry Research and Innovation
Editor: Inderscience Enterprises Ltd.
Volume:
Vol. 2, No. 4, 2017.
Keywords: DEM; Masonry
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3D dem simulation of the post-healed behavior of asphalt mixtures with encapsulated rejuvenators
The integration of healing capsules into asphalt mixtures has demonstrated promising advancements in their intrinsic self-healing properties. However, the efficacy of this technology still requires further investigation. Rigid particle models, utilizing the discrete element method (DEM), have been adopted to simulate the creep, fracture, and viscoelastic behavior of asphalt mixtures, accounting for their irregular microstructure and particle contacts. This study utilizes the previously developed VirtualPM3DLab, a three-dimensional DEM framework, to numerically assess the impact of rejuvenator-modified mastic particles on the stiffness properties of post-healed asphalt mixtures where the asphalt mixture has undergone healing. Simulations consider different capsule proportions (0.30, 0.75, and 1.20 wt%) incorporated in the specimens. Numerical results reveal that the encapsulated rejuvenator reduces the stiffness modulus of asphalt mixtures, with this impact becoming more pronounced as the capsule amount increases due to the additional rejuvenator representation in the specimen. In addition, the phase angle remains unaffected across all numerical scenarios, suggesting that the viscoelastic behavior of asphalt mixtures is not significantly impacted and indicating the suitability of capsules for pavement applications. The findings also suggest that the percentage of these healing elements can slightly surpass the traditional amounts commonly used in laboratory settings.
Ano: 2024
Número Páginas:
10p..
Autor(es): Câmara, G.; Micaelo, R.; Azevedo, N.
Editor: Springer
Keywords: Rejuvenator effect; Capsules; Stifness properties; Dem; Self-healing; asphalt mixtures
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Analysis and interpretation of the structural behavior of Covão do Meio dam, affected by concrete swelling, considering concrete visco-elasticity and cracking
This paper presents an updating of the analysis and interpretation ofthe structural behavior of Covão do Meio dam (in Portugal) which concrete isaffected by an ongoing swelling process.The simulation of dam
Ano: 2024
Número Páginas:
365-373pp..
Autor(es): Dias, I. M.; Batista, A. L.
Revista: Proceedings of the 17th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete
Editor: SPRINGER
Volume:
Volume II.
Keywords: Concrete Swelling in Dams · Finite Element Method · Visco-elasticity · Damage model · Cracking
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Mineral aggregates representation in discrete numerical model of bituminous mixture
Micromechanical modelling through the Discrete Element Method (DEM) is adopted for the study of bituminous materials given its capability to replicate complex microstructures behaviour. Typically, DEM models of bituminous materials consist of an assembly of randomly distributed spherical rigid particles which interact using elastic and/or simple viscoelastic contact models, and individual aggregates are represented by single particles. However, recent years have witnessed a notable surge in research efforts aimed at incorporating true particle morphologies into numerical models.In the context of this research, an existing 3D DEM model for bituminous materials has been refined with the representation of mineral aggregates with realistic particle shapes. To achieve this, a digital library of aggregate shapes was constructed from X-ray computed tomography (CT) scans. An adaptive image-processing technique was employed to isolate the aggregates in the CT images, and the Delaunay method was used to create a 3D surface model of the aggregates. Several virtual aggregates with varying sizes were selected from this library to mirror the gradation of coarse aggregates in the 3D DEM asphalt model. Each virtual aggregate was discretized using smaller spherical particles, with its deformability given by its inner particle contacts.To evaluate the effectiveness of this enhanced approach, numerical assemblies featuring realistic particle shapes were subjected to a cyclic loading protocol. Overall, realistic particles shapes increased the stiffness modulus and decreased the phase angle of numerical specimens, and the effect was greater with a finer discretization of aggregates. The outcomes clearly demonstrate the importance of this numerical improvement to accurately simulate the bituminous mixture behaviour.
Ano: 2024
Número Páginas:
10p..
Autor(es): Micaelo, R.; Azevedo, N.; Câmara, G.
Editor: Springer
Keywords: Computed tomography; Discrete element method; Aggregate shape and deformation; Bituminous materials
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Modelação de muretes de alvenaria de pedra tradicional em compressão-corte utilizando modelos de partículas 2D: Cargas monotónicas e cíclicas
A avaliação estrutural das paredes de alvenaria de pedra tradicional é uma tarefa complexa devido à heterogeneidade e incerteza nas propriedades dos materiais constituintes, argamassa e pedra, e à variabilidade do posicionamento e geometria destes elementos na alvenaria. Nesta comunicação, modelos experimentais de alvenaria de pedra (muretes), construídos de acordo com técnicas tradicionais portuguesas, ensaiados experimentalmente sob condições de carregamento em compressão-corte, são avaliados numericamente, adotando uma abordagem de micro-modelação através de um modelo de partículas 2D (2D-MP). Estudos anteriores demonstram que os modelos 2D-MP conseguem prever o comportamento de estruturas de alvenaria antiga, nomeadamente a propagação de fendas, os modos de rotura final, a resistência máxima ao corte e a ductilidade da parede observados experimentalmente em compressão uniaxial e compressão-corte. Neste trabalho apresentam-se os estudos numéricos desenvolvidos que permitem avaliar a influência do nível de pré-compressão na resposta monotónica em compressão-corte e o desempenho do modelo 2D-MP na reprodução de ensaios cíclicos.
Ano: 2024
Número Páginas:
12p..
Autor(es): Azevedo, N.; Cismasiu, I.; Pinho, F.
Editor: Universidade do Minho (UMinho)
Keywords: Cargas monotónicas e cíclicas; Modelo de partículas 2D; Modelação numérica; Ensaios de compressão-corte; Alvenaria de pedra tradicional
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Non-linear seismic response of an ultra-high arch dam. ETA based safety assessment
N/A
Ano: 2024
Autor(es): Alegre, A.; Oliveira, S.; Mendes, P.; Proença, J.
Editor: WCEE
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Numerical modelling of experimental uniaxial and compression-shear tests on traditional stone masonry specimens, using 2D particle models
Stone masonry walls are the main structural elements of many historic buildings. Their restoration and preservation are a major concern given the increasing interest in the rehabilitation of built historical heritage and the implementation of preventive measures to mitigate seismic risk. The accurate structural assessment of the existing rubble stone masonry is a very complex and difficult task, due its composite and complex nature. The heterogeneity and uncertainty in material properties of its constituents, mortar and stone, the variability of the stone units positioning and geometry, among others, make its experimental characterization and accurate numerical modeling still nowadays a challenging task. In this context, the research presented aims to contribute to a better understanding of the in-plane shear behaviour of unreinforced two leaf rubble stone masonry walls, typical stone masonry of ancient buildings that are representative in Portugal.Rubble stone masonry specimens, built with traditional Portuguese construction techniques, tested experimentally under monotonic compression-shear loading conditions are here numerically evaluated, adopting a micro-modelling approach using a 2D particle model (2D-PM). In the 2D-PM model the stone and mortar elements are represented as particle assemblies that interact with each other, thus capable of representing their inherent physical and material heterogeneity. The numerical model is generated through a mapping process of the stone units and mortar joints. The experimental campaign conducted on rubble stone masonry wall specimens allowed to collect the data necessary for the calibration of the PM model parameters, namely the stone-stone and mortar-mortar elastic and strength contact properties. The validation of the 2D-PM models of the rubble stone masonry specimens under compression and combined compression-shear loading conditions is performed using the Parmac2D software. The presented results show that 2D-PM models can predict the crack propagation, the final failure modes, the maximum shear strength, and the wall ductility observed experimentally. Parametric studies are also presented that allow a better agreement between the numerical predictions and the experimental response showing the relevance of the stone-mortar interface strength properties in the overall macroscopic behaviour.
Ano: 2024
Número Páginas:
8p..
Autor(es): Delignière, Dóris; Pinho, F.; Azevedo, N.; Cismasiu, I.
Editor: University of Cantabria & University of Oviedo
Keywords: 2D Particle Model; Numerical modelling; Shear-compression tests; Rubble stone masonry
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Seismic performance assessment of Bouçã arch dam. Non-linear analysis considering joint movements and concrete damage under tension and compression
N/A
Ano: 2024
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.; Serra, C.; Conde Silva, J.; Mendes, P.
Editor: ECCOMAS2024
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State-space FE approach for modal analysis of concrete dams. Deterioration assessment of Cahora Bassa dam
N/A
Ano: 2024
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.; Mendes, P.; Proença, J.; Carvalho, E.; Matsinhe, B.
Editor: EWG2024
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Comparative analysis of softening contact laws in particle models: application to rock and concrete
In this work three constitutive contact models that include softening are adopted for particle model fracture studies in both rock and concrete. For a single local contact, the constitutive contact model performance is initially compared in tensile, pure shear and shear tests under constant axial. Additionally, compression, direct tensile, and confined triaxial tests of quasi-britlle material discretized with spherical particles are presented and the predicted macroscopic response is compared. For a single local contact, the three contact models predict a similar behaviour. As shown, it is possible to calibrate each contact model to reproduce complex macroscopic behaviour observed in rock and concrete, but each contact model requires different contact properties or particle generation procedures.
Ano: 2023
Número Páginas:
12p..
Autor(es): Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.; Oliveira, S.
Editor: International Centre for Numerical Methods in Engineering
Keywords: Concrete; Rock; Fracture; Contact laws; Discrete element; Particle modelling
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Discrete numerical modelling of capsule-asphalt mixture system for self-healing purposes
Asphalt mixture faces damage due to vehicle speed, repeated loads, and ultravioletradiation over time, regardless of being a self-healing material. Induced healing mechanismsare necessary to promote autonomous pavement recovery due to adverse in-service conditions,and the capsule-asphalt mixture system incorporating low-viscosity oils (rejuvenators) hasshown to be a possible solution in laboratory tests. This study aims to numerically investigatethe effect of rejuvenator-modified mastic (activated capsules) on the stiffness properties ofasphalt mixtures within the discrete element method. A three-dimensional model previouslyvalidated for rejuvenator-modified mastics with different rejuvenator-to-bitumen ratios (0, 2.5,and 10 wt%) is adopted. A generalised Kelvin contact model represents the time-dependentcontacts, and its contact parameters define the rejuvenator amount in the mastic phase. Theanalysis assesses the impact of the modified mastic amount and the rejuvenator-to-bitumenratio. Results show that the increasing modified mastic content progressively reduces themixture dynamic modulus. When the total mastic phase has rejuvenator-modified properties,the mixture stiffness modulus significantly reduces, and the phase angle performs differentlyfrom the expected (decrease with frequency) at a 10% rejuvenator-to-bitumen ratio due to theexcessively softened state, possibly compromising the pavement mechanical performance. Fora 0.30 wt% modified mastic ratio case adopting a local effect, the embedded elements do notsignificantly influence the mixture rheological properties, especially the stiffness modulus,which may be insufficient for self-healing purposes. Nevertheless, the negligible impact on thephase angle highlights the potential of the rejuvenator-modified asphalt mixture across differenttraffic and temperature conditions.
Ano: 2023
Número Páginas:
12p.
Autor(es): Câmara, G.; Azevedo, N.; Micaelo, R.
Editor: International Centre for Numerical Methods in Engineering
Keywords: Self-healing; Asphalt Mixtures; Rejuvenator-modified Mastic; Discrete Element Method
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Livros
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Computational modeling of masonry structures using the discrete element method
Masonry is a combination of units such as stones, bricks or blocks usually laid in a cementitious or limemortar. It is probably the oldest material used in construction and has proven to be both simple to buildand durable. Over the years, existing masonry constructions have inevitably suffered damage with time.Earthquakes, soil settlements, material degradation and lack of maintenance are the main reasons forthat. Careful and periodic assessment of such structures is necessary in order to evaluate their structuralcapacity and safety levels. However, performing the structural analysis of masonry construction is notan easy task. A review is presented of the main models based on the discrete element method and the available related numerical techniques that have been proposed for the analysis of masonry. The essential assumptions adopted by these models and numerical implementation issues are discussed. Differences between available models are illustrated by applications to various masonry problems including static and dynamic analysis of masonry arch bridges, walls, vaults, domes and ancient colonnades.This book is composed of 17 chapters authored/co-authored by 25 outstanding researchers from 11countries (Canada, France, Greece, Hungary, Iran,Italy, Mexico, Norway, Portugal, UK, USA), whichwere reviewed by 60 referees.
Ano: 2016
Número Páginas:
505p.
Autor(es): Sarhosis, V.; Bagi, K.; Lemos, J. V.; Milani, G.
Editor: IGI Global
Keywords: Elementos discretos; Modelação numérica; Alvenaria
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Contribuição de Manuel Rocha para a mecânica das rochas e as fundações de barragens
N/A
Ano: 2013
Número Páginas:
296pp.
Autor(es): Lemos, J. V.; Lamas, L.
Editor: LNEC
Keywords: Investigação científica e técnica; Barragem de betão; Fundação rochosa; Fundação de barragem; Mecânica das rochas; Pt
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Capítulos de Livros
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Chapter 5 Discrete Element Modeling
This chapter consists of two parts. First a general overview is given: the exact definition of the Discrete Element Method is provided, and the main types of existing models are introduced; then the theoretical fundaments of the most important approaches available today for masonry analysis are given. The second part of the chapter focuses on 3DEC, the most widespread commercial DEM code for masonry analysis. This second part begins with a theoretical overview. Application issues for masonry structures are then considered (block material behaviour, contact representation, structural elements like cables or bars etc.). Among the practical examples arches, barrel vaults, walls, coloumns and complete structures (like houses) are presented, including the issues of quasi-static versus dynamic analysis and of block fracture as well. The readers can find helpful advice on how to simulate their own problems most effectively.
Ano: 2023
Autor(es): Lemos, J. V.; Bagi, K.
Revista: Discrete Computational Mechanics of Masonry Structures
Editor: Springer
Keywords: Masonry models
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Discrete Element Modelling of Masonry Arch Bridges, Arches and Vaults
N/A
Ano: 2022
Autor(es): Lemos, J. V.; Gobbin, F.; Forgacs, T.; Sarhosis, V.
Revista: From Corbel Arches to Double Curvature Vaults.
Editor: Springer
Keywords: numerical modelling; masonry
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DEM modelling of the non-linear static and dynamic response of masonry structures
Discrete element models have become a major tool for masonry analysis, allowing a suitable representation of its discontinuous nature and marked nonlinear behaviour. The chapter reviews the fundamental assumptions of the main DEM formulations available. It focuses more specifically on the widely used UDEC and 3DEC codes, explaining their relation with the other approaches, and the most relevant issues arising in their application to masonry. Applications to the main types of structures are reviewed, considering both static and dynamic analyses. Recent research providing comparisons of the numerical models with experimental and field data is particularly covered. The discussion of the different examples is aimed at clarifying the key capabilities of DEM and demonstrating the most effective ways of using it in a variety of masonry analysis situations.
Ano: 2019
Número Páginas:
469-501pp.
Autor(es): Sarhosis, V.; Lemos, J. V.; Bagi, K.
Revista: Numerical Modeling of Masonry and Historical Structures - From Theory to Application
Editor: Elsevier
Keywords: DEM; Masonry structures
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Seismic and Structural Health Monitoring of Dams in Portugal
This chapter is focused on the Portuguese experience on the developmentand exploration of systems for continuously monitoring dam vibrations, usingaccelerometers. The pioneer system for seismic and structural health monitoring(SSHM) installed in Cabril dam (the highest Portuguese arch dam: 132 m high) isdescribed in detail. The design of this system was the result of a long-term LNECresearch program, still ongoing. These monitoring systems should include softwaredeveloped to automatically perform the analysis of collected data, including theautomatic comparison with numerical results from 3DFE models. In view of thegood results obtained with the system in operation in Cabril dam since 2008, similarsystems have been installed in other large dams in Portugal, particularly in recentlybuilt dams. Finally, Baixo Sabor dam is presented as an example of a new Portuguesedam with a complete SSHM system, in operation since 2015. Themain experimentalresults obtained for both dams are shown, namely the evolution of natural frequenciesover time, mode shapes and the measured seismic response to earthquake events.
Ano: 2019
Número Páginas:
87-113pp..
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.
Revista: Seismic Structural Health Monitoring - From Theory to Successful Applications
Editor: Springer
Keywords: Modal identification · Concrete dams · Ambient and seismic vibrations
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Teses de Doutoramento
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Análise experimental de cenários de rotura em fundações de barragens de betão
Para verificação do cumprimento das exigências de segurança das barragens,tanto relativamente à funcionalidade (cenários correntes), como em relação àsegurança ao colapso (cenários de rotura), é essencial utilizar modelos de simulação oude interpretação (no caso de obras existentes) do seu comportamento. Estes modelossão idealizações (simplificações) da realidade, tanto no que diz respeito às acções(modelos das acções), como no que respeita à componente estrutural (modelos estruturais).A solução destes modelos, através de adequados métodos de análise, quantificaparâmetros da resposta das estruturas que permitem avaliar a sua segurança, utilizandocritérios de segurança previamente definidos.A validação destes modelos pode ser feita, no caso de cenários correntes,através da sua comparação com os resultados da observação do comportamento debarragens. No caso de cenários de rotura, não existe muita experiência de comparaçãodestes resultados com situações reais: é pequeno o número de acidentes ocorrido e,mesmo nestes, o volume de informação é reduzido. Desta forma, o recurso a métodosexperimentais, para o estudo de cenários de rotura, tem uma importância acrescida.Assim o principal objectivo deste trabalho é contribuir para melhorar a capacidade deavaliação da segurança de barragens de betão envolvendo cenários de rotura pela fundação.Neste trabalho desenvolveram-se dois ensaios experimentais em modelosfísicos: um primeiro envolvendo uma barragem abóbada, para o estudo de cenários derotura da fundação para acções estáticas; e um segundo de uma barragem gravidadeensaiado em mesa sísmica, com vista a estudar a rotura pela fundação para acçõesdinâmicas.A previsão e interpretação dos ensaios foram efectuadas com modelosmatemáticos adequados, que permitiram a sua validação e posterior utilização no estudode outros cenários.
Ano: 2009
Autor(es): Gomes, J. P.
Keywords: Método dos elementos discretos; Método dos elementos finitos; Modelos numéricos; Mesa sísmica; Análise dimensional; Modelos físicos; Análise até à rotura; Controlo da segurança de barragens; Barragens de betão
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Relatórios
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Barragem do Cabril - Sistema para monitorização de vibrações em contínuo medição e análise automática da resposta dinâmica sob excitação ambiente/operacional e sob ações sísmicas
Neste trabalho apresenta-se o sistema para monitorização em contínuo do comportamento dinâmico da barragem do Cabril que foi instalado em 2008, pelo LNEC e pela EDP, referindo alguns dos principais resultados que têm sido obtidos a partir da análise dos dados recolhidos, quer sob excitação ambiente/operacional, quer sob ações sísmicas. Salienta-se a importância do desenvolvimento do software para tratamento, análise e gestão automática dos dados e apresentam-se os programas que têm vindo a ser desenvolvidos no LNEC, em MATLAB, para apoio a este tipo de sistemas, nomeadamente programas de identificação modal (Modal_ID2.0 e Modal_ID_Auto2.0) e programas de elementos finitos tridimensionais para análise do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira (DamDySSA2.0).
Ano: 2017
Autor(es): Oliveira, S.; Silvestre, A.
Keywords: Densidade espetral de potência; Amortecimentos modais; Comportamento dinâmico de barragens; Modos de vibração; Frequências naturais; Interação dinâmica barragem-albufeira; Análise espetral; Monitorização de vibrações em contínuo
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Discrete element modelling of rock engineering structures for seismic safety analyses - PhD thesis research plan of Margarida Espada
This document presents the research plan for the doctoral thesis of LNEC's Junior Research Fellow Margarida Espada. This work, to be submitted to the Faculty of Engineering of the University of Porto (FEUP), will be developed in the Modelling and Rock Mechanics Unit of the Concrete Dams Department, and it is part of the on-going P2I research project DEMRock6m. This work aims at developing more efficient methodologies to perform safety studies and seismic analysis of rock engineering structures, based on discrete element models and in the integrated use of probabilistic models for the geometric and shear strength parameters and for the water pressures in rock discontinuities. This will allow a more realistic definition of the rock mass in discrete element models and an adequate identification of the potential failure mechanisms.
Ano: 2016
Autor(es): Espada, M.; Muralha, J.; Lemos, J. V.; Couto Marques, J.
Keywords: Dam foundations; Rock discontinuities; Seismic analysis; Probabilistic analysis; Safety analysis; Discontinuities generation tool; Discrete element models
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Método de Euler não linear aplicado a órbitas do sistema n-CORPOS
Neste relatório é apresentado o método de Euler para calcular as órbitas do sistema n-corpos,por exemplo, o dos planetas do sistema Solar, tendo em conta a propagação das forçasgravíticas entre o Sol e os planetas e entre os planetas entre si. Apenas requer como dadosiniciais uma observação anterior das órbitas em termos de posição e velocidade. A correcçãoda interacção entre planetas não é suavizada, o que se justifica pelos seus valores. A correcçãorelativista é importante.
Ano: 2013
Número Páginas:
11pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
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Soluções distribucionais das equações de Navier-Stokes
As equações de Navier-Stokes são equações de derivadas parciais. As incógnitas nocaso de incompressibilidade consistem no campo de velocidades. As pressões numa 1ªaproximação resultam de um equilíbrio estático.A principal causa de problemas relacionados com a solução destas equações é devida àparcela das acelerações convectivas que está na origem da turbulência.Pesando estas equações e integrando duas vezes por partes obtém-se uma forma fracadestas equações.Em problemas 3D as variáveis independentes são 3 espaciais e 1 temporal. Admite-seque o campo de velocidades pode ser desenvolvido em série de distribuições de Delta deDirac espaciais e suas derivadas com coeficientes funções do tempo. Com funções deteste polinomiais obtém-se a formulação distribucional proposta das equações deNavier-Stokes.
Ano: 2013
Número Páginas:
15pp.
Autor(es): Câmara, R.; Azevedo, N.
Editor: LNEC
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Análise térmica de barragens de betão - Ações térmicas ambientais
N/A
Ano: 2012
Número Páginas:
114pp.
Autor(es): Leitão, N. S.
Editor: LNEC
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Ondas esféricas quânticas
O objectivo deste relatório é o estudo da matemática aplicada à solução de problemasfísicos de propagação de ondas esféricas com operador espacial biharmónico,consideradas quânticas.As técnicas matemáticas usadas incluem a transformada de Laplace da função de ondaf e o cálculo de sua inversa tal como sugerida por Pipes e Harvill.O método matemático usado para descrever as ondas esféricas quânticas é compequenas adaptações o método causal não-linear descrito por Croca.
Ano: 2011
Número Páginas:
12pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
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Tópicos sobre equações de derivadas parciais
N/A
Ano: 2011
Número Páginas:
15pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
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Ensaios de juntas de argamassa para um modelo físico de uma barragem abóbada a ensaiar na mesa sísmica
N/A
Ano: 2009
Número Páginas:
64pp.
Autor(es): Muralha, J.
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RADIAÇÃO SÍSMICA DUMA FALHA PARA UMA BARRAGEM ABÓBADA
N/A
Ano: 2007
Número Páginas:
50pp.
Autor(es): CÂMARA, R.
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Geração de malhas de elementos finitos tridimensionais. Desenvolvimento e apresentação do módulo computacional GeTMEF1.0
A análise do comportamento de barragens de betão com base em modelos de elementos finitos tridimensionais exige a definição da discretização a adoptar para o conjunto barragem-fundação, ou barragem-fundação-albufeira. A realização desta tarefa sem o recurso a programas de geração automática é muito dispendiosa pelo que tem vindo a ser desenvolvido no NMMF um módulo computacional para geração automática de malhas de elementos finitos tridimensionais especialmente adaptado para a geração de malhas tridimensionais de barragens abóbada. Inicialmente desenvolvido em FORTRAN, o referido módulo computacional para geração de malhas de elementos finitos tridimensionais tem vindo a ser objecto de diversos melhoramentos, os mais recentes centrados ao nível da interface com o utilizador. Assim, apresenta-se neste relatório o módulo computacional
Ano: 2006
Autor(es): Dias, I. M.; Oliveira, S.
Keywords: Barragens; Hexaedros; Geração de malhas de elementos finitos
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Informações Científicas e Técnicas
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Identification of transversely isotropic parameters in overcored rock specimens - A back analysis approach
This document presents a back analysis procedure for identification of the elastic parameters of transversely isotropic rock cores, containing an overcoring triaxial strain probe, from the strains measured during a biaxial test. A three-dimensional finite element model was developed to simulate the biaxial test on the overcored rock specimen and to compute the strains at the location of the strain gauges. Different optimisation algorithms were tested and the most suitable one was selected. The back analysis procedure was tested for identification of the five elastic parameters and the two orientation angles that characterise a transversely isotropic rock core. In spite that, with the developed methodology, convergence was reached and all those parameters could be identified, sensitivity analyses demonstrated that the results obtained were not stable and therefore they were not reliable. By introducing constrains based on common practice and previous experience, a stable and robust methodology was achieved: the three elastic parameters, E1, E2 and ?2, are reliably identified using the value of G2 calculated with Saint-Venants expression and a fixed value of ?1, while the orientation parameters are obtained from observation of overcored rock. Analysis of the results shows that application of this methodology represents an enormous step forward when compared with the traditional use of isotropy. Besides, the methodology is general and can also be used with other types of overcoring equipment. The five elastic parameters and the two orientation angles obtained can then be used, together with the overcoring strains, to compute the complete in situ state of stress.
Ano: 2018
Autor(es): Espada, M.; Lamas, L.
Keywords: Transversely isotropic rock; Numerical method; Rock test; Optimisation; Triaxial strain probe; In situ stress; Overcoring; Biaxial test
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Stability analysis of excavation slopes of Baihetan arch dam foundation - Reliability analysis by application of the response surface method
This document presents the work developed by the PhD student Margarida Espada in the scope of the course unit Risk Analysis in Geotechnical Works of the Doctoral Program in Civil Engineering of the Faculty of Engineering of the University of Porto (FEUP). This work presents a reliability analysis, using the response surface method (RSM), for the case study of the left bank excavation slopes of the Baihetan arch dam foundation, which is one of the case studies of Margarida Espada's PhD thesis. The aim was to approximate an implicit limit state function by computing safety factors, using a discrete element model of the Baihetan left bank developed in 3DEC software, where the shear strength parameters of two important rock discontinuities were considered as random variables. The probability of failure was then obtained through an iterative process, using approximation methods. This work presents the 3DEC model developed to analyse the stability conditions in the Baihetan left bank and the results of the reliability analysis.
Ano: 2018
Autor(es): Espada, M.
Keywords: Dam foundation; Baihetan dam; Discrete element method; Reliability; Slopes stability
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Contribuição para o problema da existência e suavidade da solução da equação de Navier- Stokes
O problema da solução das equações de Navier Stokes é abordado neste trabalhopropondo-se uma técnica de representação das incógnitas deslocamentos e pressõesvariáveis no espaço e no tempo em série de Delta de Dirac e suas derivadas no tempocujos coeficientes se determinam com base na solução de sistemas de equaçõesdiferenciais definidos no espaço (problema com três variáveis espaciais independentesque pode ser estudado pelo método de Monge).
Ano: 2011
Número Páginas:
12pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
Keywords: Equação de navier-stokes
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Elastodinâmica
Neste relatório apresentam-se as equações básicas da elastodinâmica linear, as soluçõesfundamentais e o teorema da representação no domínio de tempo e de frequência.Para movimentos finitos de casca formula-se o teorema dos trabalhos virtuais e a suaimplementação pelo método dos elementos finitos.
Ano: 2007
Número Páginas:
54pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
Keywords: Método dos elementos finitos; Elastodinâmica
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Modelação sísmica de barragens abóboda
Neste relatório apresentam-se os principais aspectos da modelação sísmica de barragensabóbada. Assim propõe-se: modelos numéricos de geração de sismos por uma falha; aforma como o sismo actua na barragem; modelos para estudar a influência da albufeirana vibração do conjunto; métodos para solução das equações do movimento; e novasformulações de elementos finitos para o problema estrutural.
Ano: 2005
Número Páginas:
72pp.
Autor(es): Câmara, R.
Editor: LNEC
Keywords: Método dos elementos finitos; Simulação numérica; Comportamento sísmico de estruturas; Comportamento de barragens; Barragem abóboda
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An experimental and numerical study for analysis of the hydromechanical behavior of the Alto Lindoso high pressure circuit
In pressure tunnels and shafts, in addition to the mechanical effect that excavation has on the rock mass and the disturbance that it introduces in the water flow, also the contained water can interact from the mechanical and hydraulic points of view with the rock mass. Seepage in fractured rock masses is dominated by the flow that takes place through the joints, and this is highly d(;pendent on their properties, namely aperture and roughness. Joint aperture, in tum, i::; very sensitive to stress changes. Special attention must therefore be paid to the joints in hydromechanical analyses. In this report are presented some studies that were carried out for the hydromechanical characterization of joints of the Alto Lindoso rock mass and numerical simulations of the hydromechanical behaviour of two selected sections of the high pressure circuit.
Ano: 1994
Autor(es): Lamas, L.
Keywords: Simulação numérica; Barragem de Alto Lindoso; Percolação no solo; Maciço rochoso; Comportamento hidromecânico; Interacção solo-água-estrutura; Circuito hidráulico
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