Contribuição para o controlo de incertezas na modelação numérica do comportamento de barragens: aplicação a uma barragem BCR
| Autor: | Gaspar, Ana Pimentel Torres |
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| Přispěvatelé: | Correia, A. Gomes, Modaressi, Arézou, Lopez-Caballero, F., Universidade do Minho |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2014 |
| Předmět: |
Incertezas
627.82 RCC dams Méthodes de fiabilité Comportamento termo-químico-mecânico Analyse de sensibilité Barragens BCC Barrages BCR Thermo-chemo-mechanical behaviour Campos aleatórios Uncertainties RBD-FAST Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil Métodos de fiabilidade Análise de sensibilidade Champs aléatoires Engenharia Civil [Engenharia e Tecnologia] Comportement thermo-chemo-mécanique Random fields Reliability methods Sensitivity analysis Incertitudes |
| Zdroj: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) instacron:RCAAP |
| Popis: | Tese de doutoramento em "Civil Engineering" (ramo do conhecimento em "Geotechnics") The use of fully probabilistic approaches to account for uncertainties within dam engineering is a recently emerging field on which studies have been mostly done concerning the safety evaluation of dams under service. This thesis arises within this framework as a contribution on moving the process of risk analysis of dams beyond empirical knowledge, applying probabilistic tools on the numerical modelling of a roller compacted concrete (RCC) dam during its construction phase. The work developed here aims to propose a methodology so as to account for risks related to cracking during construction which may compromise the dam’s functional and structural behaviour. In order to do so, emphasis is given to uncertainties related to the material itself (i.e. strength, water-to-cement ratio, among others) as well as to ambient conditions during the construction phase of RCC dams. A thermo-chemo-mechanical model is used to describe the RCC behaviour. Concerning the probabilistic model, two aspects are studied: how the uncertainties related to the input variables are propagated through the model, and what is the influence of their dispersion on the dispersion of the output, assessed by performing a global sensitivity analysis by means of the RBD-FAST method. Also, spatial variability of some input parameters is accounted for through bi-dimensional random fields. Furthermore, a coupling between reliability methods and finite element methods is performed in order to evaluate the cracking potential of each casted RCC layer during construction by means of a cracking density concept. As an important outcome of this applied research, probability curves for cracking density within each casted layer as functions of both age and boundary conditions are predicted, which is believed to be an original contribution of this thesis. The proposed methodology may therefore be seen as a contribution to help engineers understand how uncertainties will affect the dam behaviour during construction and rely on it in the future to improve and support the design phase of the dam project. A aplicação de métodos probabilísticos para o estudo de incertezas no ramo da engenharia de barragens é um campo em crescente ascensão no qual a grande maioria dos estudos realizados se concentra na avaliação da segurança de barragens durante o período de serviço. Este trabalho de tese situa-se neste contexto, pretendendo contribuir para a abordagem de análise de risco em barragens em betão compactado com cilindros (BCC) durante a fase de construção. Assim, é proposta uma metodologia na qual são tidos em conta riscos relacionados com a fissuração do BCC durante a sua construção, o que poderá comprometer o comportamento funcional e estrutural da barragem. As incertezas consideradas integram algumas propriedades do material (i.e. resistência, rácio água-cimento, entre outras) bem como as condições climatéricas que se observam durante a fase de de construção de barragens em BCC. Para descrever o comportamento do BCC é utilizado um modelo termo-químico-mecânico. O modelo probabilístico considera, por um lado, a propagação das incertezas relacionadas com as variáveis de entrada e, por outro, permite avaliar qual a influência que têm na dispersão da resposta do modelo. Essa influência é avaliada através de uma análise de sensibilidade global, recorrendo ao método RBD-FAST. A variabilidade espacial de alguns parâmetros de entrada é também tida em conta através de campos aleatórios bi-dimensionais. O acoplamento entre métodos de fiabilidade e elementos finitos permite avaliar o potencial de fissuração de cada camada de BCC durante a construção da barragem. Para tal é introduzido o conceito de densidade de fissuração. Esta abordagem constitui uma contribuição original, com a obtenção de curvas de probabilidade para a densidade de fissuração, avaliadas ao nível de cada camada e em função da idade e condições de fronteira. A metodologia desenvolvida constitui uma contribuição para a compreensão da influência de determinadas incertezas no comportamento da barragem durante a sua construção, podendo servir no futuro como um importante suporte à fase de projecto de barragens. Contribution pour le controle des incertitudes dans la modelisation numerique de la performance de barrages. Application a un barrage en BCR. L’application des approches probabilistes pour tenir compte des incertitudes dans le domaine des barrages est un sujet en developpement. Cependant, la plupart des etudes ont ete realisees sur l’evaluation de la securite des barrages pendant leur service. Ce travail de these vise a appliquer ce type d’approches et a faire une contribution a l’analyse de risque des barrages en beton compacte au rouleau (BCR) des sa construction, a l’aide d’une simulation numerique. Les travaux presentes dans ce manuscrit proposent l’application d’une methodologie qui vise a quantifier la vulnerabilite vis-a-vis de l’apparition de la fissuration pendant la construction du barrage, ce qui peut aflecter a long-terme la permeabilite et par consequent, compromettre son comportement structurel. Pour ce faire, l’accent est mis sur les incertitudes liees a quelques caracteristiques des materi- aux (e.g., resistance, rapport eau-ciment, entre autres) et aux conditions environnementales pendant la phase de construction. Un modele thermo-chemo-mecanique est utilise pour decrire le comportement du BCR. En ce qui concerne le modele probabiliste, deux aspects sont etudies: i) comment les incertitudes liees aux variables d’entree sont propagees dans le modele, et ii) quelle est l’influence de leur dispersion par rapport a la dispersion totale de la sortie. Ce dernier est evalue par l’intermediaire d’une analyse de sensibilite globale eflectuee avec la meth- ode RBD-FAST. En outre, la variabilite spatiale des parametres d’entree est aussi prise en compte a travers des champs aleatoires bidimensionnels. Par ailleurs, un couplage entre des methodes de fiabilite et la methode d’elements finis est eflectue de facon a evaluer le potentiel de fissuration dans chaque couche de BCR lors de sa construction en utilisant un concept de densite’ dc fissumtion. Comme resultat important issu de ce travail de recherche, des courbes de probabilite pour la densite de fissuration sont obtenues au niveau de chaque couche en fonction de leur age et des conditions aux limites, ce qui est considérée comme étant une contribution originale de cette these. La méthodologie proposée peut etre utilise pour aider a comprendre comment les incerti- tudes vont affecter le comportement du barrage pendant sa construction et servir d’appui dans le futur pour améliorer et soutenir la phase de conception du projet de barrage. Mots-clés: Barrages BCR, Comportement thern1o-chemo-nqécanique, Incertitudes, Meth- odes de fiabilité, Analyse de sensibilité, RBD-FAST, Champs aléatoires. The financial support by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) PhD grant (SFRH/BD/63939/2009, QREN POPH - Tipologia 4.1). |
| Databáze: | OpenAIRE |
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