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3-D nonlinear behavior of an obelisk subjected to the Lorca May 11, 2011 strong motion record
A series of very shallowearthquakes occurred in the late afternoon ofMay 11, 2011 near the city ofLorca and 55 kmfromMurcia in Spain. The main shock (Mw5.2) occurred at 17:47 (UTC), causing9 deaths and over 250 injured with widespread damage and panic.The strong motion generated by the event was recorded in the town of Lorca near the epicenter.It was a short duration record with peak ground acceleration higher than 0.37 g. In the vicinity ofthe recorded motion (360 m), there is an obelisk composed of 11 frustums resting on a 1-m-highfoundation with a total height of 5.71 m. The general motion observed after the event was of theorder of 1 cm (translation) for most interfaces, while at the upper two, the motionwas of rotationof 2° to 4° in the counterclockwise direction seen from above.In order to understand the behavior of such a structure, numerical simulations of the obeliskwereperformed with the discrete element code 3DEC, employing a rigid block model. The deformationis assumed to be concentrated at the joints between the blocks, governed in the linear range by thejoint stiffness parameters, in the normal and shear directions. In the nonlinear range, a purelyfrictional behavior is adopted, without tensile strength. An elastic joint was introduced at thebase of the model, simulating the deformability of the foundation. The global model deformabilitywas calibrated by means of in situ dynamic characterization.Dynamic analyses were performed, taking into account the large displacement effects that governthe block rocking motion, applying the recorded seismic motion in the 3 directions. Parametricstudies were undertaken to assess the influence of the various input parameters. The modelresults are compared with the observed permanent displacements of the structure.
Ano: 2015
Número Páginas:
212-228pp.
Autor(es): Lemos, J. V.; Oliveira, C.S.; Navarro, M.
Revista: Engineering Failure Analysis
Editor: Elsevier
Volume:
58.
Keywords: Discrete elements; Obelisk; Lorca earthquake; Earth-rotated objects
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A rigid particle model for rock fracture following the voronoi tessellation of the grain structure: formulation and validation
It is known that rigid circular particle models proposed in the literature do not properly reproduce therock friction angle and the rock tensile strength to compressive strength ratio. A 2D rigid particle model is herepresented which tries to overcome these issues while keeping the simplicity and the reduced computational costs characteristic of circular particle models. A particle generation algorithm is adopted which generates polygonal shape particles based on the Laguerre
Ano: 2015
Número Páginas:
535
Autor(es): Azevedo, N.; Candeias, M.; Gouveia, F.
Revista: Rock Mechanics and Rock Engineering
Editor: Springer-Verlag
Volume:
48.
Keywords: Calibration; Particle shape; Fracture; Rock
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Dynamic analysis of concrete dams: fluid structure displacement based interaction models
The hydrodynamic interaction between a solid (dam and foundation) and a fluid(reservoir) should be considered whenever the reservoir is present. A fluid displacement-basedformulation is presented, and two fluid elements are proposed: an 8-node fluid cubic elementsub-integrated (F8N-1GP), and an 8-node mixed discretization cubic element formed by twoindependent 5 tetrahedra overlay (F8N-MDE). A forced vibration analysis, and a maximumdesign earthquake equivalent loading, are carried out in two different dams. The performanceof the proposed fluid displacement-based finite elements is compared with the performanceobtained with the degenerated solid (DS) concept, and with the simplified Westergaard addedmass approach. It is shown that the SD approach can lead to erroneous pressure values at thefluid domain, and that the penalty term which prevents circulation modes needs to be consideredwhen less regular meshes are adopted in the fluid discretization.
Ano: 2015
Número Páginas:
113-132pp.
Autor(es): Azevedo, N.; Câmara, R.
Revista: Dam Engineering
Editor: Dam Engineering Subscriptions Global Trade Media
Volume:
Volume XXV Issue 4.
Keywords: Concrete dams; Dynamic analysis; Lagrangian model; Fluid-structure interaction
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Um modelo hidromecânico para análise de fundações de barragens gravidade em betão
Apresenta-se a formulação explícita de um modelo hidromecânico em pequenos deslocamentos, baseado numa tecnologia de elementos finitos de junta. O modelo hidromecânico proposto requer um esquema de pré-processamento robusto, de modo a garantir que os contactos entre os diversos blocos que representam o maciço rochoso de fundação e a barragem são somente aresta/aresta. A parte mecânica do modelo, apesar de limitada a pequenos deslocamentos, tem a vantagem de permitir uma representação rigorosa da distribuição de tensões ao longo das juntas. A parte hidráulica do modelo é perfeitamente compatível com a parte mecânica. O modelo hidromecânico é validado recorrendo a uma situação hipotética de uma barragem gravidade fundada num maciço com fraturação regular e a uma situação real de uma barragem em serviço, comparando os resultados com os obtidos com um modelo discreto em grandes deslocamentos. São também comparados os resultados de análises de estabilidade, concluindo-se que é possível avaliar a segurança ao deslizamento de barragens gravidade em betão recorrendo a modelos de interação em pequenos deslocamentos.
Ano: 2015
Número Páginas:
05-33pp..
Autor(es): Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.
Revista: Geotecnia
Editor: Sociedades de Geotecnia de Portugal e Brasil: SPG, ABMS e ABGE
Volume:
Vol 133.
Keywords: Elementos finitos de junta; Modelo hidromecânico; Fundações de barragens gravidade
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A DEM based tool for the safety analysis of masonry gravity dams
A numerical model for analysis of masonry gravity dams based on the Discrete Element Method is presented.The dam and the rock foundation are represented as block assemblies, using elementary 3- and 4-node blocks. Complex block shapes are obtained by assembling the elementary blocks into macroblocks,allowing the model to be applied in various situations ranging from equivalent continuum to fully discontinuumanalysis. A contact formulation was developed, which represents the interaction between macroblocksin terms of contacts established between elementary blocks, based on an accurate edge
Ano: 2014
Número Páginas:
248-260pp.
Autor(es): Bretas, E. M.; Lemos, J. V.; Lourenço, P.
Revista: Engineering Structures
Editor: Elsevier
Volume:
59.
Keywords: Failure mechanisms; Discrete elements; Masonry dams
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Crack-path field and strain-injection techniques in computational modeling of propagating material failure
The work presents two new numerical techniques devised for modeling propagating material failure, i.e. cracks in fracture mechanics or slip-lines in soil mechanics. The first one is termed crack-path-field technique and is conceived for the identification of the path of those cracks, or slip-lines, represented by strain-localization based solutions of the material failure problem. The second one is termed strain-injection, and consists of a procedure to insert, during specific stages of the simulation and in selected areas of the domain of analysis, goal oriented specific strain fields via mixed finite element formulations. In the approach, a first injection, of elemental constant strain modes (CSM) in quadrilaterals, is used, in combination of the crack-path-field technique, for obtaining reliable information that anticipates the position of the crack-path. Based on this information, in a subsequent stage, a discontinuous displacement mode (DDM) is efficiently injected, ensuring the required continuity of the crack-path across sides of contiguous elements. Combination of both techniques results in an efficient and robust procedure based on the staggered resolution of the crack-path-field and the mechanical failure problems. It provides the classical advantages of the
Ano: 2014
Número Páginas:
289-348pp.
Autor(es): Oliver, J.; Dias, I. F.; Huespe, A.E.
Revista: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
Editor: ELSEVIER
Volume:
274.
Keywords: Embedded discontinuities; Strain injection; Crack-path field; Strong discontinuities; Computational material failure; Fracture
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First Infilling of the Venda Nova II Unlined High-Pressure Tunnel: Observed Behaviour and Numerical Modelling
The underground structures of the Venda NovaII reversible hydroelectric power scheme present features that make it an interesting case study. Worthy of mention are the inclination and length of the unlined pressure tunnel, the high water head and the great depth of the powerhouse cavern. In projects of this type, the main effect ofthe internal water pressure in the pressure tunnel is the establishment of seepage from the tunnel into the rock mass, which can reach the adits and the powerhouse cavern.This seepage is influenced by several factors, such as the geometry of the underground openings, the rock massproperties
Ano: 2014
Número Páginas:
885
Autor(es): Lamas, L.; Leitão, N. S.; Esteves, C.; Plasencia, N.
Revista: Rock Mechanics and Rock Engineering, Special Issue: Water Issues in Underground Excavations
Editor: Springer
Volume:
Volume 47, Number 3.
Keywords: Hydromechanical analysis; Observed behaviour; First infilling; Unlined pressure tunnel
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Stress wave propagation test and numerical modelling of an underground complex
Ground vibration is the most important environmental effect of blasting, and tools for its understanding and control are a prime necessity for the excavation of tunnels and caverns in hard ground. This paper contributes to an improved understanding of the way waves travel in the ground, particularly when there are excavations in the path of propagation, while also enhancing existing numerical models to better simulate that behaviour and thus provide better means to address underground vibration impacts. To this purpose, twenty low intensity blast between neighbour tunnels of an underground complex were performed, followed by a numerical study of the test. The test and simulation showed that, contrary to what is implied in semi-empirical attenuation laws, factors like the propagation path or local amplification can be more important than instant explosive weight and distance to blast.
Ano: 2014
Número Páginas:
21p..
Autor(es): Resende, R.; Lamas, L.; Lemos, J. V.; Calçada, R.
Revista: International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences
Editor: Elsevier
Volume:
72.
Keywords: Vibration impact; Dynamic modelling; Tunnelling; Vibration; Blasting
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The effect of skew angle on the mechanical behaviour of masonry arches
tThis paper presents the development of a three dimensional computational model, based on the DiscreteElement Method (DEM), which was used to investigate the effect of the angle of skew on the load carryingcapacity of twenty-eight different in geometry single span stone masonry arches. Each stone of the archwas represented as a distinct block. Mortar joints were modelled as zero thickness interfaces which canopen and close depending on the magnitude and direction of the stresses applied to them. The variablesinvestigated were the arch span, the span: rise ratio and the skew angle. At each arch, a full width verticalline load was applied incrementally to the extrados at quarter span until collapse. At each load increment,the crack development and vertical deflection profile was recorded. The results compared with similar
Ano: 2014
Número Páginas:
53-59pp.
Autor(es): Sarhosis, V.; Oliveira, D.; Lemos, J. V.; Lourenço, P.
Revista: Mechanics Research Communications
Editor: Elsevier
Volume:
61.
Keywords: Discrete elements; Numerical modelling; Arches; Masonry
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A 3D generalized rigid particle contact model for rock fracture
Purpose - The rigid spherical particle models proposed in the literature for modeling fracture in rock have some difficulties in reproducing both the observed macroscopic hard rock triaxial failure enveloped and compressive to tensile strength ratio. With the purpose of obtaining a better agreement with the experimental behaviour, a 3D generalized rigid particle contact model based on a multiple contact point formulation is presented which allows moment transmission and includes in a straightforward manner the effect of friction at the contact level.Design/methodology/approach
Ano: 2013
Autor(es): Azevedo, N.; Lemos, J. V.
Revista: Engineering Computations: International Journal for Computer-Aided Engineering and Software
Volume:
2.
Keywords: Rock; Fracture; Contact model; Particle model; Discrete element
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Comunicações
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Deteção de danos baseada em vibrações: Aplicação a uma barragem de betão
Os sistemas de monitorização da condição estrutural baseados em vibrações têm sidoimplementados com sucesso em diversas estruturas de engenharia civil, como pontes, coberturas deestádios e geradores eólicos, fornecendo dados importantes sobre o seu comportamento dinâmico epermitindo o estabelecimento de metodologias de deteção de danos com base na evolução daspropriedades modais. Aliando este conhecimento ao surgimento de sensores de baixo ruído edigitalizadores de alta resolução, surgiu a oportunidade de implementar sistemas de monitorizaçãodinâmica contínua em barragens e assim validar a adequação destes sistemas à monitorização destetipo de estruturas, com o objetivo de detetar danos.A deteção de um comportamento estrutural anormal, que pode indicar a ocorrência de dano, podeser baseada em diagramas de controlo e está associada a alterações nos valores dos parâmetrosmodais que, não sendo explicadas por outros fenómenos físicos, sugerem uma alteração na rigidezda estrutura. Para testar estas ferramentas estatísticas, os parâmetros modais obtidos a partir deséries temporais medidas diretamente na estrutura podem ser alterados com danos simuladosnumericamente.Neste contexto, a capacidade de diagramas de controlo para identificar o surgimento decomportamentos estruturais anormais em barragens é estudada neste trabalho usando dadosobtidos a partir da monitorização dinâmica contínua da barragem do Baixo Sabor, uma barragem debetão de um aproveitamento hidroelétrico que começou a operar no final de 2015. Não sendoexpectável detetar danos numa estrutura tão recente, um conjunto de cenários de danos plausíveisfoi simulado usando um modelo numérico, tendo a influência nas propriedades dinâmicas dabarragem sido usada para contaminar os valores das frequências naturais obtidas da monitorizaçãocontínua.
Ano: 2021
Autor(es): Pereira, S.; Magalhães, F.; Gomes, J. P.; Cunha, A.; Lemos, J. V.
Editor: LNEC
Keywords: deteção de dano; análise modal operacional; monitorização dinâmica contínua; Barragem de betão
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Development of hybrid HSCT-FE models to study the behavior of large dams due to concrete swelling
N/A
Ano: 2021
Autor(es): Rodrigues, M.; Oliveira, S.; Proença, J.
Editor: ICAAR
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EVALUATION OF DIFFERENT COMPUTATIONAL MODELLING STRATEGIES OF A MASONRY VAULT WITH BUTTRESSES AND BACKFILL
In this paper, a critical comparison of two of the most common methods for theanalysis of masonry vaults up to collapse is carried on. Innovative 2D Discrete Element (DE)and Finite Element (FE) models have been adopted aiming at capturing the main features ofmasonry single curvature structures mechanical behavior. Two numerical strategies areadopted: a discrete element model and a continuous homogenized model. The first approachprovides an estimate of the collapse load and failure pattern of masonry based on ad-hocimplemented algorithm. The second approach is formulated in the framework of multi-surfaceplasticity and implemented in a FE code for the path-following non-linear analysis of masonrywall described as continuous anisotropic plate. The two numerical approaches are adopted toreproduce the Experimental Campaign of a full-scale Catalan vault with buttresses and backfill,statically loaded at 1/3 span. The failure modes and the crack patterns obtained by the proposedmodels are compared between them and with that observed in the experimental test as well asthe load-displacement response curves. Both the proposed models efficiently capture thebehavior of the vault and, in particular, the backfill deformation and load-spreading effect,hinges position and formation order.
Ano: 2021
Autor(es): Gobbin, F.; De Felice, G.; Malena, M.; Lemos, J. V.
Editor: Eccomas
Keywords: Estruturas de alvenaria
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Grain deformability influence on the fracture behaviour of rock
It is known that the initially proposed circular/spherical rigid particle models are not able to match the ratio of the compressive strength to tensile strength that occurs in rock and the predicted macroscopic friction angle was much lower than the known hard rock experimental values. For this reason, several enhancements have been proposed to address these issues, namely the use of a clumped particle logic, the increase of the number of contacts per particle, the adoption of polygonal/polyhedral grain structures. A flexible 2D DEM based particle model that allows deformable particles to interact in a simplified away is presented. The flexible particle model is tested using biaxial tests and Brazilian tests. The results obtained are compared with those obtained with a rigid particle model with similar contact strength properties and with a flexible particle model, where the flexibility is due to the inner discretization of the grain with smaller particles. The results show that the proposed flexible particle model can predict a behaviour similar to a flexible particle model through inner particle discretization that is more computationally demanding. It is also shown that when compared with a rigid model, the flexible model predicts more reasonable indirect tensile strength to direct tensile strength ratio and requires a smaller value of contact fracture energy to give a good agreement with known experimental data.
Ano: 2021
Número Páginas:
12p.
Autor(es): Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.
Editor: CIMNE
Keywords: Particle deformability; FEM; DEM; Rock; Fracture
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Interação dinâmica fluido/estrutura em barragens de betão utilizando uma formulação de Lagrange na discretização dos elementos de fluido
A modelação da interação, sob excitações dinâmicas, do corpo da barragem com a albufeira éimportante na análise do comportamento da barragem sob ações sísmicas e na análise einterpretação da resposta dinâmica da estrutura sob excitação ambiente e em ensaios de vibraçãoforçada. Nesta comunicação é analisada a interação barragem-albufeira, considerando que o corpoda barragem apresenta aceleração constante no tempo.São estudadas duas barragens gravidade para dois valores de inclinação do paramento de montante,e uma barragem com geometria tipo abóbada. As distribuições de pressão hidrodinâmicas obtidas noparamento de montante são comparadas com a solução experimental proposta por Zangar, para ocaso das barragens gravidade de paramento inclinado, e com a distribuição teórica proposta porWestergaard, para o caso da barragem tipo abóbada.Os resultados numéricos obtidos permitem concluir que um modelo de fluido em deslocamentospermite obter uma solução estável para as geometrias estudadas, em particular quando se utilizamelementos hexahédricos de oito nós subintegrados. Conclui-se também que, em malhastridimensionais irregulares, em barragens gravidade com inclinação significativa e em barragensabóbada, o valor a adotar para o coeficiente de penalização de modo a minimizar os modos decirculação deve ser avaliado cuidadosamente. Demonstra-se ainda a importância do refinamento damalha da albufeira na vizinhança do paramento.
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Almeida, C.; Azevedo, N.; Braga Farinha, M. L.; Rocha de Almeida, J.; Oliveira, S.
Editor: APEE e GPBE
Keywords: Elemento finito; Interface albufeira/barragem; Análise hidrodinâmica; Formulação de Lagrange
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Measured response of a large arch dam. Comparison with FE results from DamDySSA and Code_Aster
Measured response of a large arch dam. Comparison with FE results
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Alegre, A.; Robbe, E.; Oliveira, S.
Editor: SHMII-10
Keywords: Measured response of a large arch dam
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Modelação de paredes de alvenaria de pedra tradicional com um modelo de partículas
Nesta comunicação apresenta-se a modelação de paredes de alvenaria de pedra tradicionalrecorrendo a um modelo de partículas (MP) 2D, baseado no método dos elementos discretos, quetem sido adotado na modelação da fratura em materiais quase-frágeis. Nesta abordagem numérica,os elementos constituintes da estrutura de alvenaria, pedras e a argamassa, são entendidos comosendo formados por um esqueleto de agregados de várias dimensões em contacto direto, comligações do tipo coesivo, que permitem ao esqueleto de agregados suportar forças de tração. Odesenvolvimento dos modelos numéricos apresentados teve por base os modelos experimentaisdesenvolvidos e ensaiados pelo segundo autor [1].Após uma descrição sucinta do modelo numérico, apresenta-se os ensaios experimentais adotadoscomo referência dos estudos numéricos realizados. Descreve-se a metodologia de geração dosmodelos numéricos representativos da estrutura de alvenaria de pedra e apresenta-se o processo decalibração das propriedades dos contactos pedra-pedra e argamassa-argamassa, de modo a se obteruma resposta elástica e resistente próxima da pedra e da argamassa, alcançada nos ensaiosexperimentais.Em seguida são simulados ensaios de compressão simples com base nos parâmetros de contactodefinidos no processo de calibração. Dos ensaios numéricos, verifica-se que, com base nosparâmetros calibrados, os valores de rigidez e de resistência máxima obtida numericamente são daordem de grandeza dos valores obtidos experimentalmente. Os estudos apresentados demonstramque, após calibração dos parâmetros de contacto, os modelos MP permitem representar, com baseem modelos de interação simples, o processo de formação e propagação de fendas em paredes dealvenaria de pedra tradicional, a rigidez, a ductilidade e o valor da carga máxima.
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Azevedo, N.; Pinho, F.; Cismasiu, I.; Souza, M.
Editor: APEE e GPBE
Keywords: Fratura; Modelo de partículas; Alvenaria de pedra tradicional
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Modelo de contacto do tipo kelvin generalizado baseado no med para a análise da rigidez em mastiques
têm sido adotados no estudo da fratura e propriedades viscoelásticas do mastique e dasmisturas betuminosas a partir da representação de uma microestrutura irregular e doscontactos partícula-partícula. Nesse sentido, este trabalho apresenta um modelo departículas tridimensional baseado nos diagramas de Laguerre-Voronoi da estruturagranular para o estudo da viscoelasticidade dos mastiques betuminosos. Dos modelosde contacto existentes, o modelo de Burger é o mais utilizado na análise dos materiaisbetuminosos. Contudo, este modelo apresenta limitações na previsão de propriedadesdinâmicas numa ampla variedade de frequências. Para isso, um modelo de contacto dotipo generalizado de Kelvin (GK) foi desenvolvido para a representação dos contactosviscoelásticos. Este modelo, composto por uma parcela elástica, uma parcelaviscoelástica e uma parcela visco-plástica, é baseado numa formulação incremental, emque o incremento de deslocamento resulta num incremento de força. A conversão daspropriedades macroscópicas, obtidas a partir do ajuste de resultados experimentais emmastiques, em parâmetros de contacto e a respetiva calibração são apresentados. Osmastiques foram submetidos a ensaios cíclicos com carregamento sinusoidal paravalidar o modelo em diferentes temperaturas e frequências. Verificou-se que ocomportamento reológico obtido com o modelo de contacto foi bem previsto. Por fim, osresultados reológicos obtidos com o modelo GK e o modelo de Burger foramcomparados. Como esperado, o modelo de contacto GK apresentou uma melhorresposta quando comparado aos resultados obtidos experimentalmente. Estudos docomportamento dinâmico em misturas betuminosas estão em andamento.
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Câmara, G.; Azevedo, N.; Micaelo, R.
Editor: Sociedade Portuguesa de Geotecnia
Keywords: Misturas betuminosas; Mastique; Método dos elementos discretos; Modelo de kelvin
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Modelos híbridos de separação de efeitos do tipo HSCT-FE para estudo do comportamento de barragens abóbada sob ações expansivas
Modelos híbridos de separação de efeitos do tipo HSCT-FE para estudo do comportamento de barragens abóbada
Ano: 2021
Número Páginas:
10p.
Autor(es): Rodrigues, M.; Oliveira, S.; Proença, J.
Editor: RBE2020, LNEC
Keywords: Modelos híbridos de separação de efeitos
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Monitorização e modelação do comportamento dinâmico da barragem do Cabril no período 2008-2020
N/A
Ano: 2021
Autor(es): Oliveira, S.; Alegre, A.; Ferreira, I.; Mendes, P.; Proença, J.
Editor: RBE2020, LNEC
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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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Applications of computational mechanics to underground structures ln hydraulic projects
A brief description of the phenomena and problems associated with underground structures in hydraulic projects is presented, namely in what concerns the powerhouses, surge chambers and pressure tunnels and shafts. An analysis of the calculation methodologies followed in the structural design of this works is presented, as well as of the numerical models usually adopted, namely finite and boundary element models. Finally, some applications of computational mechanics are presented. First, a parameter study for underground powerhouses, with special emphasis in the definition of shapes, existence of several caverns,and in the tridimensional equilibria is described. Afterwards, examples of application to some hydraulic projects are illustrated: a large underground powerhouse in Mozambique, the Alto Lindoso hydroelectric power scheme in construction in the north of Portugal, and the Castelo do Bode tunnel, in operation, integrated in the water supply system to Lisbon.
Ano: 1992
Autor(es): Sousa, L.; Lamas, L.; Martins, C. S.
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Estado de tensão dos maciços rochosos
O presente trabalho aborda a origem do estado de tensão interna dos maciços rochosos e apresenta os factores que o influenciam. Apresentam-se as técnicas e a aparelhagem correntemente utiiizada na determinação do estado de tensão, bem como a interpretação dos ensaios mais comuns, dando-se maior relevo aos ensaios com macacos planos pequenos (S F J) e com o extensómetro tridimensional (S T T),efectuados correntemente pelo LNEC.
Ano: 1989
Autor(es): Loureiro Pinto, J.
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Estudo da compartimentação de maciços rochosos por uma técnica de amostragem linear e dos blocos formados pelas descontinuidades - Aplicação a uma galeria do Alto Lindoso
Descreve-se sucintamente uma técnica para amostragem linear de descontinuidades em faces expostas de maciços rochosos e referem-se métodos para tratamento dos dados de campo com vista à definição defamílias de descontinuidades e caracterização de uma forma estatística da sua orientação, espaçamento e extensão. Apresentam-se os resultados obtidos para o caso de uma galeria subterrânea no aproveitamentohidroeléctrico do Alto Lindoso. Para as famílias de descontinuidade identificadas apresenta-se um estudo dos blocos tetraédricos que se poderão formar nas diferentes faces de rocha e analisam-se as suas condições de estabilidade.
Ano: 1989
Autor(es): Lamas, L.
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Relatório de actividades do estagiário de investigação António Lopes Baptista
N/A
Ano: 1988
Autor(es): Batista, A. L.
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Aplicação do método dos elementos de fronteira na análise de estruturas subterrâneas
Apresentam-se, neste relatório, modelos numéricos baseados no método dos elementos da fronteira, desenvolvidos no LNEC para análise de estruturas subterrâneas. Tecem-se algumas considerações sobre o método dos elementos de fronteira, descrevem-se os modelos desenvolvidos para equilíbrios planos e tridimensionais e apresentam-se alguns exemplos de aplicação.
Ano: 1985
Autor(es): Lamas, L.; Frazíllio, E. M.; Sousa, L.; Martins, C. S.
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Modelo tridimensional de elementos de fronteira para análise de estruturas subterrâneas
N/A
Ano: 1984
Autor(es): Lamas, L.
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Estudo das fundações da barragem de Cabora-Bassa - lº. Relatório (Deformabilidade e fluência do maciço rochoso e das rochas constituintes da fundação da barragem)
N/A
Ano: 1969
Autor(es): Peres Rodrigues, F.; Loureiro Pinto, J.; Almeida, A. C.
Keywords: Maciço rochoso; Fundação de barragem; Barragem de Cabora-Bassa
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Estudo das condições de fundação dos contrafortes da barragem do Caia
N/A
Ano: 1966
Autor(es): Silveira, A. F.; Peres Rodrigues, F.; Barroso, M.
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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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