Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.393-399
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2005
The purpose of this study is to suggest some references of maintenance and design of concrete gravity dams by analyzing dynamic characteristics in x, y, z directions. It is considered as additional mass, soil interaction for numerical dynamic analysis for gravity concrete dams in Han River basin as some cases. The result shows that the overflow structure can be possibly underestimated for the evaluation of the seismic performance using seismic intensity, modified seismic intensity methods. A much more research is still necessary for the evaluation of comprehensive seismic performance of concrete gravity dam
A FE-BE procedure is presented for dynamic analysis of concrete arch dams. In this technique, dam body is discretized by finite elements, while foundation rock is handled by three dimensional boundary element formulation. This would allow a rigorous inclusion of dam-foundation rock interaction, with no limitations imposed on geometry of canyon shape. Based on this method, a previously developed program is modified, and the response of Morrow Point arch dam is studied for various ratios of foundation rock to dam concrete elastic moduli under an empty reservoir condition. Furthermore, the effects of canyon shape on response of dam, is also discussed.
We present a methodology to validate with monitoring data finite element models of existing concrete dams: numerical analyses are performed to assess the structural response under the effects of seasonal loading conditions, represented by hydrostatic pressure on the upstream-downstream dam surfaces and thermal variations as recorded by a thermometers network. We show that the stiffness effect of the rock foundation and the surface degradation of concrete due to aging are crucial aspects to be accounted for a correct interpretation of the real behavior. This work summarizes some general procedures developed by this research group at Politecnico di Milano on traditional static monitoring systems and two significant case studies: a buttress gravity and an arch-gravity dam.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.997-1002
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2003
Roller-compacted concrete(RCC) dam is a new type that combines advantages of earthfill dam and concrete dam in construction, This method save cost due to their rapid method of construction. RCC is, used in RCC dams, no-slump concrete so it is different that measure method of consistency and mixture properties compare with conventional mass concrete, There are existing two major design method, which one used in USA the other used in Japan. The results obtained in this study would be useful in establishing mixture proportions for dam concrete for RCC dams by apply method of compound their merit.
International conference on construction engineering and project management
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2024.07a
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pp.1321-1321
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2024
Concrete arch dams, unlike conventional concrete gravity dams, have thin arch-shaped cross sections and must be designed considering a three-dimensional shape. In particular, double-curvature arch dams, which have arch-shaped vertical and horizontal sections, require careful consideration during design due to their unique shape. Although stress analysis is complex, and various factors need to be considered during the design, these dams offer economic advantages as they require less material. Consequently, numerous double-curvature arch dams have been constructed worldwide, and ongoing research focuses on optimizing their shapes. In this study, an efficient optimization algorithm was developed for the shape optimization of concrete arch dams with double-curvature using genetic algorithms and improved population initializing technique. The developed technique utilized domain knowledge in the field of arch dams to generate an excellent initial population. To assess the relevance of domain knowledge, an investigation was conducted on the accumulated knowledge and empirical formulas from literature. Two pieces of domain knowledge can be gleaned from the iterative structural design experiences associated with arch dams. First, it concerns the thickness of the central cantilever of an arch dam. For minimum tensile stress, it is best to make the thickness as thin as possible at the dam crest and gradually become thicker as it goes down. The second aspect concerns the sliding stability of the arch dam, which depends on the central angle of the horizontal section. This angel is important for stability because the plane arch serves to transfer the hydraulic load from the reservoir to both abutments. Also, preliminary design formulas for arch dams from a manual written by the United States Bureau of Reclamation (USBR) were used. On the other hand, since domain knowledge is based on engineering experiences and data from existing dams, its usability should be verified by comparing it with the results of design optimization performed by classic genetic algorithms. To validate the performance of the optimization algorithm with the improved population initialization technique, a test site with an existing dam was selected, and algorithmic application tests were conducted. Stress analysis is performed for each design iteration, evaluating constraints and calculating fitness as the objective function. The results confirmed that the algorithm developed in this study exhibits superior performance in terms of average fitness and convergence rate compared to classic genetic algorithms.
Arefian, Amir;Noorzad, Ali;Ghaemian, Mohsen;Hosseini, Abbas
Earthquakes and Structures
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v.10
no.3
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pp.717-733
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2016
Trapezoidal Cemented Sand and Gravel Dam, namely Trapezoid CSG, is a new type of dam. Due to lack of dynamic studies in the field of CSG dam, this research was performed to analyze Trapezoidal CSG dam using dynamic Finite element method with ABAQUS Software. To investigate possible earthquake-induced damages, fragility curves are plotted based on damage index, the length of the cracks created at the dam base and the area of cracked elements in the dam. The seismic analysis indicated that minimum and maximum tensions are generated in the heel and toe of the dam, respectively. According to the fragility curves, with increase in PGA, the possibility of the exceeding the defined limit state is increased. However, the rate of increment is significantly reduced after PGA=0.4 g. Also, the same result is achieved for the second limit state. The "area of cracked elements" is more conservative criterion than the "crack length at the dam base", especially at PGA<0.4 g. As conclusion, CSG dams, despite of being made of poor materials in comparison with concrete dams, show good resistance, and even in some situations, better performance than the weighted concrete dams.
The dams are huge structures storing a large amount of water and failures of them cause especially irreparable loss of lives during the earthquakes. They are named as a group of structures subjected to fluid-structure interaction. So, the response of the fluid and its hydrodynamic pressures on the dam should be reflected more accurately in the structural analyses to determine the real behavior as soon as possible. Different mathematical and analytical modelling approaches can be used to calculate the water hydrodynamic pressure effect on the dam body. In this paper, it is aimed to determine the dynamic response of concrete gravity dams using different water modelling approaches such as Westergaard, Lagrange and Euler. For this purpose, Sariyar concrete gravity dam located on the Sakarya River, which is 120km to the northeast of Ankara, is selected as a case study. Firstly, the main principals and basic formulation of all approaches are given. After, the finite element models of the dam are constituted considering dam-reservoir-foundation interaction using ANSYS software. To determine the structural response of the dam, the linear transient analyses are performed using 1992 Erzincan earthquake ground motion record. In the analyses, element matrices are computed using the Gauss numerical integration technique. The Newmark method is used in the solution of the equation of motions. Rayleigh damping is considered. At the end of the analyses, dynamic characteristics, maximum displacements, maximum-minimum principal stresses and maximum-minimum principal strains are attained and compared with each other for Westergaard, Lagrange and Euler approaches.
This paper presents a dam-reservoir interaction model that includes, water compressibility, sloshing of surface water, and radiation damping at the far-end reservoir, to investigate the influence of concrete deterioration on seismic behavior along with seismic performance of gravity dams. Investigations on seismic performance of the dam body have been conducted using the linear time-history responses obtained under six real and 0.3 g normalized earthquake records with time durations from 10 sec to 80 sec. The deterioration of concrete is assumed to develop due to mechanical and chemical actions over the dam lifespan. Several computer programs have been developed in FORTRAN 90 and MATLAB programming languages to analyze the coupled problem considering two-dimensional (2D) plane-strain condition. According to the results obtained from this study, the dam structure shows critical responses at the later ages (75 years) that could cause disastrous consequences; the critical effects of some earthquake loads such as Chi-Chi with 36.5% damage and Loma with 56.2% damage at the later ages of the selected dam body cannot be negligible; and therefore, the deterioration of concrete along with its effects on the dam response should be considered in analysis and design.
Altunisik, Ahmet Can;Sevim, Baris;Sunca, Fezayil;Okur, Fatih Yesevi
Advances in concrete construction
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v.11
no.5
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pp.397-407
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2021
This paper investigates the optimal sensor placements and capabilities of this procedure for dynamic characteristics identification of arch dams. For this purpose, a prototype arch dam is constructed in laboratory conditions. Berke arch dam located on the Ceyhan River in city of Osmaniye is one of the highest arch dam constructed in Turkey is selected for field verification. The ambient vibration tests are conducted using initial candidate sensor locations at the beginning of the study. Enhanced Frequency Domain Decomposition and Stochastic Subspace Identification methods are used to extract experimental dynamic characteristics. Then, measurements are repeated according to optimal sensor locations of the dams. These locations are specified using the Effective Independence Method. To determine the optimal sensor locations, the target mode shape matrices which are obtained from ambient vibration tests of the selected dam with a large number of accelerometers are used. The dynamic characteristics obtained from each ambient vibrations tests are compared with each other. It is concluded that the dynamic characteristics obtained from initial measurements and those obtained from a limited number of sensors are compatible with each other. This situation indicates that optimal sensor placements determined by the Effective Independence Method are useful for dynamic characteristics identification of arch dams.
Hariri-Ardebili, Mohammad Amin;Seyed-Kolbadi, Seyed Mahdi;Mirzabozorg, Hasan
Structural Engineering and Mechanics
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v.48
no.1
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pp.17-39
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2013
In the present paper, a coaxial rotating smeared crack model is proposed for mass concrete in three-dimensional space. The model is capable of applying both the constant and variable shear transfer coefficients in the cracking process. The model considers an advanced yield function for concrete failure under both static and dynamic loadings and calculates cracking or crushing of concrete taking into account the fracture energy effects. The model was utilized on Koyna Dam using finite element technique. Dam-water and dam-foundation interactions were considered in dynamic analysis. The behavior of dam was studied for different shear transfer coefficients considering/neglecting fracture energy effects. The results were extracted at crest displacement and crack profile within the dam body. The results show the importance of both shear transfer coefficient and the fracture energy in seismic analysis of concrete dams under high hydrostatic pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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