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Variance of intact rock strength determined by triaxial tests
No full textGiven the results of triaxial tests, regressions are commonly used to evaluate the parameters of failure criteria that model intact rock strength, and to perform statistical inferences used to evaluate characteristic values defined in EC7. These inferences are only possible if the basic hypothesis underlying regression are followed, namely homoscedasticity (constant variance of the errors). This paper presents analyses of 23 sets of triaxial tests, starting by the evaluation of the regression parameters of the Mohr-Coulomb linear criterion and of the Hoek-Brown non-linear criterion, followed by carrying several statistical tests to check the homoscedasticity null hypothesis of independence between the variance of intact rock strength and the confining stress.10pDBB/NMM
Modelação numérica da propagação de ondas e do comportamento de navios amarrados no interior de portos
No full textNa presente dissertação, desenvolveu-se uma metodologia para caracterização do movimento de um navio amarrado no interior de portos na presença de um campo de ondas. Esta metodologia consiste em utilizar vários modelos numéricos para caracterizar convenientemente: a) a propagação das ondas desde o largo até ao local de acostagem; b) a modificação das características das ondas no interior do porto; c) a ação das ondas sobre o navio; d) a resposta do navio; e) as forças resultantes no sistema de marração. Os modelos utilizados são:
· SWAN: modelo não linear espectral para simular a propagação de ondas em zonas costeiras extensas;
· DREAMS: modelo linear para simular a propagação de ondas em zonas costeiras abrigadas;
· BOUSS-WMH: modelo não linear para simular a propagação de ondas regulares e irregulares em zonas costeiras abrigadas;
· GMALHA: gerador de malhas de elementos finitos triangulares;
· WAMIT®: que resolve, no domínio da frequência, os problemas de radiação e de difração na interação de um corpo flutuante livre com as ondas;
· NPP: gerador de painéis planos sobre o casco do navio;
· HYDRO: que transforma os resultados da interação do corpo flutuante livre com as ondas do domínio da frequência para o domínio do tempo;
· BAS: que resolve as equações de movimento de um navio amarrado.
O desempenho do modelo BOUSS-WMH, em situações de grande não linearidade, foi analisado através da simulação de quatro casos de teste também simulados em laboratório. O BOUSS-WMH provou ser um modelo robusto capaz de representar a deformação da superfície livre de forma adequada, embora, em zonas com forte não linearidade, tenha apresentado algumas limitações, nomeadamente na formação
de harmónicas de ordem superior à terceira. Verificou-se que os resultados numéricos tendiam a sobrestimar os valores da altura de onda em zonas pouco profundas.
Para minorar estas limitações e tornar o modelo mais robusto, fiável e adequado para ser aplicado em casos reais, foram adicionados e implementados novos termos às equações do modelo BOUSS-WMH, nomeadamente, a reflexão parcial, o atrito de fundo e a rebentação (fenómenos físicos inerentes às águas pouco profundas e zonas confinadas).
A reflexão parcial foi implementada a partir da adição de um termo de viscosidade na equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com reflexão parcial foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Porto de Vila do Porto, ilha de Santa Maria, Açores), e os resultados foram comparados com medições em ensaios em modelo físico. Verificou-se que a implementação da reflexão parcial diminui em 44% o erro médio quadrático face à simulação com fronteiras totalmente refletoras.
O atrito de fundo foi implementado a partir da adição de um termo representativo da tensão tangencial de fundo à equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com atrito de fundo foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Praia de Faro). Verificou-se que a introdução do atrito de fundo dissipa energia como pretendido e reduz as instabilidades numéricas.
A rebentação foi implementada com a introdução de um termo de viscosidade turbulenta. Dois critérios distintos foram introduzidos para definir o início e o final da rebentação: a) FSA, baseado na aceleração da elevação da superfície livre; b) RTFN, baseado no número Froude relativo da cava. O modelo com rebentação foi aplicado a três casos de teste estudados em laboratório. A comparação dos resultados do modelo com as medições dos ensaios físicos permite dizer que, de um modo geral, o modelo numérico simula muito bem a localização da rebentação, bem como a dissipação de energia a ela associada. O critério de rebentação baseado no método de RTFN tende a sobrestimar a altura das ondas, mas apresenta índices de concordância maiores do que os obtidos com o critério FSA. A vantagem deste método reside no menor número de parâmetros a calibrar. Os resultados alcançados foram muito bons, dada a complexidade do fenómeno de rebentação das ondas e a simplicidade dos termos utilizados na sua modelação.
O gerador GMALHA também foi alvo de melhoramentos nos algoritmos de geração, de forma a possibilitar a existência de ilhas no interior do domínio de cálculo.
O modelo numérico WAMIT® foi desenvolvido para aplicações em mar aberto sem muitas estruturas refletoras próximas do navio. Todas as estruturas devem ser discretizadas, o que aumenta exponencialmente o esforço computacional exigido, e são obrigatoriamente totalmente reflectoras. Ora esta é uma limitação importante quando se está no interior de um porto, primeiro devido às dimensões e depois devido às fronteiras parcialmente refletoras. Assim, o modelo WAMIT® foi modificado de modo a incluir as características das ondas modeladas previamente com um dos modelos de propagação.
Foram desenvolvidas duas novas rotinas HASK_D e HASK_B, respetivamente para o modelo linear DREAMS e para o modelo não linear BOUSS-WMH. Estas rotinas e as modificações ao modelo WAMIT® foram validadas com a aplicação a casos simples onde o modelo WAMIT® original também podia ser aplicado. A presença de um campo de ondas difratadas pela presença de uma estrutura fixa foi simulada com sucesso. Existem diferenças pouco significativas, principalmente nas altas frequências. Uma explicação para estas diferenças relaciona-se com o facto de que as ondas com períodos baixos apresentam maiores instabilidades numéricas à medida que diminui o número de pontos por comprimento de onda na malha de elementos finitos.
Com o intuito de facilitar o tratamento da informação, que, num estudo deste género, tem um volume e complexidade consideráveis, foram desenvolvidas interfaces para cada um dos modelos e estes foram acoplados numa ferramenta integrada – SWAMS – Simulation of Wave Action on Moored Ships. A ferramenta SWAMS facilita a execução dos modelos numéricos e a interligação entre eles é simplificada e automatizada. Finalmente, a ferramenta SWAMS foi validada ao ser aplicada a dois casos reais (Porto de Leixões e Porto de Sines).
O primeiro caso simulado foi o de um navio amarrado no Terminal 3 do Porto de Leixões. Os resultados de ensaios em modelo físico foram utilizados para validar o SWAMS. Foi possível identificar, através das simulações numéricas, que alguns parâmetros, necessitavam de ser calibrados. Constatou-se que, uma análise de sensibilidade, não só aos parâmetros, mas também a pequenas variações nas caraterísticas das ondas, deve sempre acompanhar um estudo desta natureza. Verificou-se que os resultados numéricos, obtidos com o SWAMS, são muito semelhantes aos ensaios físicos, em termos de períodos e amplitudes das oscilações dos movimentos e das forças. O erro relativo das forças máximas no sistema de amarração é, salvo raras exceções, muito baixo. O amortecimento do navio, devido ao sistema de amarração, é bem simulado pelo SWAMS. A comparação dos resultados do SWAMS com os que se obteriam utilizando o modelo WAMIT® original, com uma parede vertical junto ao navio, mostra uma melhoria muito significativa. Confirmou-se que a representação física das fronteiras do porto e da sua envolvente influenciam os resultados obtidos e permitem obter uma maior aproximação à realidade. Concluiu-se ainda que a resposta de um navio amarrado no interior de um porto pode ser subestimada se não forem consideradas todas as transformações lineares e não lineares das ondas inerentes ao facto de estarem confinadas entre fronteiras refletivas e praias onde a profundidade é progressivamente decrescente.
O segundo caso simulado foi o de um navio amarrado no Terminal XXI do Porto de Sines. Foi estabelecido o regime de agitação em frente ao molhe leste a partir dos registos na boia Sines1D transferidos com o modelo numérico SWAN. Foram analisadas as condições de agitação ao longo do cais acostável para 3 alternativas (alt1, alt2 e alt3) da configuração do quebra-mar que protege o Terminal. Analisaram-se os movimentos de um navio amarrado no posto 1 e forças no sistema de amarração para essas alternativas. Utilizou-se o modelo BOUSS-WMH para propagar o estado de agitação verificado ao
largo (medido na boia) num dia em que foram relatados problemas de movimentos excessivos de navios. Verificou-se que as alterações propostas, apesar de diminuírem a agitação no seu interior, levam a um aumento das forças no sistema de amarração do navio. Desta forma, o que parece ser uma medida para reduzir a agitação marítima no interior do porto, tem o efeito contrário devido a fenómenos ressonantes e consequente amplificação das alturas de onda.
Foi também efetuado um estudo de ressonância com ondas longas. Analisaram-se alguns dias específicos em que ocorreram problemas de movimentos excessivos e cabos partidos nos navios. Os períodos medidos no marégrafo (instalado próximo ao posto1) naqueles dias coincidem com os períodos de ressonância da bacia do Terminal XXI obtidos pelo modelo numérico DREAMS, o que permite intuir que a ressonância das oscilações da superfície livre é o fenómeno que causa a maioria dos problemas
operacionais e de segurança neste Terminal. Para verificar esta assunção fizeram-se simulações do comportamento do navio amarrado, sujeito a um conjunto de ondas longas. Comparou-se a força máxima obtida nas amarras. Verificou-se que existem gamas de frequências que podem ser excitadas e que provocam a ressonância do sistema navio+amarração. Concluiu-se que apenas uma análise integrada permite identificar todas frequências suscetíveis de causar problemas aos navios amarrados.DHA/NP
Alkali-Silica Reaction, ASR – Review on how to deal with ASR in concrete structures
No full textA significant number of problems related to concrete deterioration have been detected in large concrete structures in Portugal and worldwide, the leading cause being ASR. The importance of these structures, the number of for which ASR has already been identified or is very likely to be diagnosed in a near future, as well as the number of structures that are under or planned for construction, which may also come to develop ASR is why it is still nowadays a major concern and a complex problem. Therefore, a study is being conducted at LNEC to diminish the negative impact of ASR by increasing knowledge on how to reliably control ASR in new structures and on how to properly assess its extent and potential for future development in the existing ones, so that the risks to structural integrity and need for mitigation/remediation actions can be properly assessed. This paper presents methodologies, based on state-of-the-knowledge collected on that study, which may be used by construction industry stakeholders in the prevention of ASR in new concrete structures and on ASR diagnosis and prognosis in existing concrete structures.6pDM/NBP
Prediction of bending performance of old timber beams by combining information from different methods
No full textNa assessment procedure for bending performance of timber beams on-site by combining informationfrom diferente non or semi-destructive methods is presented and discussed. Different methods were applied (core drilling, pilodyn, ultrasounds and stress waves) to old timber beams removed from a building given the fact after visual inspection it was decided that they will no longer able to comply to the limit state requirements. The study comprised the visual grading of the beams and afterwards a proof-load test was applied to them for obtaining the modulus of elasticity. The information obtained from the different tests are combined using meta-analysis and probabilistic methods and the results obtained solely from visual grading or by the application of a proposed coherent procedure (combining all data) compared. The results showed that SDT/NDT methods can be useful for the confirmation of visual strength grading results. Thus a more reliable structural analysis can be performed and a more informed decision yaken about the serviceability state of the structure.513-522 ppThe authors acknowledgments to the Portuguese company Inwood - Soluções de Madeira S.A. for providing the beams for testing at LNECDE/NC
Solos saudáveis para uma vida saudável
No full text1pn.º 90DG/NGEAIndustria e Ambiente – Revista de Informação Técnica e Científic
Crushing and oedometric deformation of rockfill using DEM
No full textThe behavior of rockfill may be simulated using the discrete element (particle) modelling. Although its main advantage consists of not requiring the formulation of complex constitutive models, it requires extensive calibration to determine the particle–contact parameters in order to predict the macro-scale response. In this paper, the authors performed computer simulations of crushable agglomerates using distinct element method
(DEM). These agglomerates were made by bonding elementary spheres using a stamp logic, in order to provide a statistical variability to the strength and shape of the agglomerates, similar to that of a real rockfill. This method was able to match the Weibull statistics of the crushing strength of real rockfill grains, when tested individually between parallel platens. Then, oedometric tests were simulated and compared quantitatively with the testing data. Several aspects were discussed, particularly, the effect of the loading rate on the position of the compression curves regarding the practical question of performing DEM simulations as fast as possible without creating inertia errors. They are also discussed in relation to characterising crushable rockfill during oedometric compression. These simulations of crushable agglomerates using DEM provides valuable insights concerning the micromechanical origins of rockfill compressibility. Once the model was calibrated through
the results of tests performed, it can be used as a virtual laboratory to explore several aspects, as size and shape of the particle’s sample. The model was capable of reproducing short-term compressibility (oedometer) tests, but the simulation of long-term compressibility and creep or secondary coefficient are still under development. The model also provided information on the evolution of the grain size distribution during loading of the specimen.20pDG/NGO
Comprehensive analysis of the concrete deformability test results of portuguese large dams
No full textStructural material characterization through testing is a common practice in structures such as large-span bridges, nuclear power stations, tall buildings and large dams, where the installed strains and stress take significant values.
The collected data of composition and deformability test results of the concrete of several Portuguese dams, built since 1951, properly treated, allowed the establishment of correlations between the composition and the deformability properties of the full-mixed and the wet-screened concrete used in dam construction. Taking into account the laboratory and in situ testing, correlations between some composition elements and the experimental test results and between creep coefficients of wet-screened and full-mixed concrete were obtained.12pDBB/N
The Brazilian national dam safety information system (SNISB)
No full textMany countries have enacted dam safety laws at the national level and have been
applying them to dam safety management activities. In Brazil, the first Dam Safety
Regulation was published in 2010. The National Dam Safety Information System
(SNISB, by its Portuguese acronym) is an instrument of the Brazilian National Dam
Safety Policy (PNSB), which was established by the Federal Law nº 12.334/2010. The
SNISB consists of a system for collecting, processing, storing and recovering information
related to dams under construction, in operation and decommissioned. The main purpose
of SNISB is to inform about the safety conditions of regulated dams across the country
and to allow the follow-up of the advances in the implementation of the PNSB. Its basic
principles are the decentralization of data and information production and input; unified
coordination of the system and access to information guaranteed to whole society.
The main features of SNISB include the support for implementing the PNSB; the
interaction with existing systems at ANA; the exchange of information with dam owners;
the follow up activities from regulators and the support for the production of the annual
Dam Safety Report.
The responsibility for keeping the information available in SNISB system belongs to the
regulating entities, either federal or state, which are responsible for ensuring that dam
owners comply with the dam safety regulations. Dam owners will be the main source of
information to the system. Besides being a federal regulating agency, the National Water
Agency (ANA) is also the system manager.DBB/N
Effects of geographical and dietary variation on the symbiotic flagellate protists communities of the subterranean termite Reticulitermes grassei Clément
No full textDespite their importance on diverse ecosystems, termites may also be considered severe pests of wood in service, and also as agricultural and forestry pests.
Subterranean termites’ ability to digest lignocellulose relies not only on their digestive tract physiology, but also on the symbiotic relationships established with flagellate protists and bacteria. In this tripartite lignocellulolytic system, the termite contribute with endogenous cellulases and mechanical processing, flagellate protists phagocyte the wood particles and digest them, and prokaryotes have, among others, an important role in maintaining the physical-chemical equilibrium inside the termite hindgut. The flagellate protist community living inside the termites is rather diverse, as there is a strong division of labour among them to accomplish the intricate process of lignocellulose digestion.
The objectives of this work were to: 1) investigate the changes in flagellate protists communities of the termite Reticulitermes grassei in different locations; 2) test the possible effect of different laboratorial diets on diversity and abundance of the flagellate protists.
R. grassei termites were captured in four different locations (Évora, Faial Island, Leiria and Sesimbra), in Portugal, and their symbiotic flagellate protist community diversity and abundance was evaluated. Termites belonging to the same colony were submitted to six different diets (natural diet, pine wood, European beech, thermally modified beech, cellulose and starvation) and after the trials their flagellate protist community was also evaluated.
The differences between termite colonies from different locations may not be denied, although not considered to be significant. Similar flagellate protists communities were found on non-treated sound woods, while cellulose fed and starving termites had significantly different communities. The flagellate protists community of untreated beech and thermally modified beech fed termites were considered to be significantly different, with three morphotypes missing in the treated wood fed termites.
Although the effects of geographical location were not considered significant, the laboratory diets caused major adaptations of the flagellate protists communities. The termite symbiotic flagellate protists community is a dynamic assemblage able to adapt to different conditions and diets.9pDE/NC
3D Analysis of Montesinho CFRD using Code-Aster FEM program
No full textThis paper describes the setup of a finite element method (FEM) model for the
three dimensional simulation of the construction of a concrete face rockfill dam and
filling of the its reservoir using the Code-Aster code. The prototype of the study is the
36.5 m high Montesinho dam, located in the north of Portugal near the Spain border,
witch is finishing its construction, at the time of the paper writing. The dam is located in
the Sabor river in the Montesinho Natural Reserve and it is a concrete face rockfill dam.
Its main purpose is to provide water supply to Bragança town reinforcing the current
reserve of the Serra Serrada dam located 3 km west of Montesinho, which is not sufficient
to supply Bragança during a normal summer. Due to the fact that the dam is located in
Montesinho Natural Reserve, which is a very important and sensitive ecological reserve,
very special measures has been taken by the dam owner – ATMAD (Águas de Trás-os-
Montes e Alto Douro) to minimize the ecological impacts on the environment.
Code-Aster is a general purpose FEM software package, developed by Eléctricité de
France (EDF) during many years, for the expertise and the maintenance of EDF's power
plants and electrical networks. In 2001 it was decided by EDF to release Code-Aster to
the public under the GNU General Public License. Since that it has been under constant
development making it more capable do address a wide range of phenomena. Code-Aster
is written in Fortran and Python and has more than 1.5 million lines of code. In this
study, a finite element procedure was developed to simulate the construction process of
the dam and its first filling. To model the behaviour of the rockfill material a elastic
model with a simple Drucker-Prager model was used. This is a first approach to further
developments. The model parameters were calibrated by large-scale triaxial tests
performed on materials used in the dam. The step-by-step construction followed by
subsequent impounding of the reservoir was simulated in the numerical procedure. The
numerical results agree well with in situ monitoring records of dam settlements,
indicating that the three-dimensional finite element procedure applied here can be used
to evaluate the deformation of CFRDs.13pDG/NGO