Seismic evaluation of existing arch dams and massed foundation effects

AbstractIn the present paper, the effects of a massed foundation on the nonlinear seismic response of an existing arch dam are investigated. A co-axial rotating smeared crack approach was used to model the nonlinear behavior of the mass concrete in a 3D space which is able to model cracking/crushing under static and dynamic conditions. The analysis also considered the opening/slipping of joints. The reservoir was assumed to be compressible and was modeled using the finite element method with the appropriate boundary conditions. The Dez arch dam was selected for the case study and excited by a maximum credible earthquake. It was found that assuming a massless foundation leads to the overestimation of the stresses within the dam body and causes many more crack profiles than the massed foundation model. As a result, in the case of a massed foundation, no numerical instability was found to exist during the analysis

Seismic Assessment of Arch Dams Using Fragility Curves

In the present paper, the IDA approach is applied to analyzing a thin high arch dam. The parameters of Sa, PGA and PGV are used as intensity measure (IM) and the overstressed area (OSA) is utilized as engineering demand parameter (EDP) and then, three limit states are assigned to the considered structure using the IDA curves. Subsequently, fragility curves are calculated and it is showed that the PGA is a better parameter to be taken as IM. In addition, it is found that the utilizing the proposed methodology, quantifying the qualitative limit states is probable. At last, having the fragility curves and considering their slope in addition to the other routine data which can be extracted from these curves, one may be able to conclude that in what performance level the considered dam body seems to be weak and needs retrofitting works

Evaluating Sensitivity of an AAR-Affected Concrete Arch Dam to the Effects of Structural Joints and Solar Radiation

Реакция щелочей цемента с заполнителями бетона может влиять на предельную прочность и конструкционные характеристики смоченных бетонных структур, таких как арочные плотины. Кроме химически зависимых факторов, таких как подверженность щелочно-силикатным реакциям, влажность, смесь материалов и т.п., существуют и другие, которые усложняют моделирование данного процесса. При этом важное значение имеют следующие структурные факторы: напряжения, трещины и их распределение, а также температурные распределения в поврежденных структурах. Точность и адекватность моделирования вышеуказанных факторов обеспечивают верификацию расчетных результатов. Напряженное состояние конструкции определяется в основном параметрами составляющих ее соединений, а температурное распределение – солнечной радиацией. При оценке поведения выпукло-вогнутой бетонной плотины, ослабленной из-за реакции щелочей цемента с заполнителями бетона, учитываются составляющие соединений конструкции и солнечная радиация. Кроме результатов расчетов для конечной стадии получены оценки с учетом истории нагружения плотины. При оценке уровня напряжений оба фактора являются очень важными, однако при оценке уровня допустимых перемещений эффект солнечной радиации оказывается менее критичным. На промежуточных стадиях деформации плотины наблюдается другая тенденция, причем учет в модели нелинейных свойств материалов может привести к качественно иным результатам.Реакція лугу цементу із заповнювачами бетону може впливати на граничну міцність і конструкційні характеристики змочених бетонних структур, таких як аркові греблі. Окрім хімічно залежних чинників, таких як схильність до лужно-силікатних реакцій, вологість, суміш матеріалів і т.п., існують й інші, що ускладнює моделювання даного процесу. При цьому важливе значення мають наступні структурні чинники: напруга, тріщини й їх розподіл, а також температурний розподіл у пошкоджених структурах. Точність і адекватність моделювання цих чинників забезпечує верифікацію розрахункових даних. Напружений стан конструкції визначається в основному параметрами складових її з’єднань, а температурний розподіл – сонячною радіацією. При оцінці поведінки опукло-вгнутої бетонної греблі, що ослаблена через реакцію лугу цементу із заповнювачами бетону, враховуються складові з’єднань конструкції і сонячна радіація. Окрім результатів розрахунку для кінцевої стадії отримано оцінки з урахуванням історії навантаження греблі. При оцінці рівня напружень ці чинники є важливими, однак при оцінці рівня припустимих переміщень ефект сонячної радіації є менш критичним. На проміжних стадіях деформації греблі має місце інша тенденція, причому врахування в моделі нелінійних властивостей матеріалів може привести до якісно інших результатів

Effect of Foundation Nonlinearity on Seismic Response of an Existing Arch Dam

In the present paper, the effect of foundation nonlinearity on the seismic response of an existing arch dam is investigated. Luzzone arch dam in Switzerland is selected as a case study. The foundation nonlinearity is originated from opening/slipping of joints between a potential wedge at the left abutment and remaining foundation. Reservoir's water is assumed compressible and the coupled system is solved simultaneously. Also, the foundationis assumed massed medium via viscous boundary on the far-end truncated boundary. Two cases are considered in the analyses; the system applying reservoir pressure on the foundation; the system with no reservoir pressure applied on the foundation. The results reveal that the ignoringreservoir pressure on the foundation overestimates the response of the dam body. Finally, based on the conducted analyses, considering foundation nonlinearity has no significant effect on the results in the considered case due to special design of the body shape

Orthotropic Material and Anisotropic Damage Mechanics Approach for Numerically Seismic Assessment of Arch Dam-Reservoir-Foundation System

In contrast with modeling of the contraction joints, the performance and influence of lift joints are usually neglected in numerical analysis of concrete arch dams. In this paper, the seismic nonlinear response of a concrete arch dam– reservoir–foundation system is investigated with considering the effects of lift joints using orthotropic-based material. An anisotropic damage mechanics approach is introduced and modified to take into account the effects of weak horizontal planes between concrete lifts during the construction phase. This model is capable to consider the pre-softening behavior, the softening initiation criterion and anisotropic cracking behavior in mass concrete. The coupled equation of motion in dam–reservoir system is solved by staggered displacement method while the foundation rock is assumed as a mass-less and rigid mediums. The coupled system is excited using three-component ground motion in the maximum credible level. It is found that using orthotropic-based material increases crest displacements and also leads to more damage in the dam body in comparison with the case using the common isotropic-based material.В отличие от моделирования усадочных швов, при численном анализе бетонных арочных плотин работа и влияние строительных швов обычно не учитываются. Исследуется сейсмическая нелинейная реакция системы (бетонная) арочная плотина–резервуар–основание с учетом действия строительных швов на основе ортотропного материала. Представленный анизотропный подход к механике повреждения изменен для учета слабых горизонтальных плоскостей между слоями бетона в процессе строительства. Эта модель допускает учет характеристики предварительного размягчения, критерия возникновения размягчения и характеристики анизотропного растрескивания. С помощью метода ступенчатых перемещений, предполагая, что скальное основание состоит из невесомых жестких тел, решена система связанных уравнений движения в системе плотина–резервуар. Движение грунта по трехкомпонентной технологии возбуждает данную систему на максимально вероятном уровне. Обнаружено, что использование ортотропного материала увеличивает смещение гребня плотины и, как следствие, повреждение тела плотины в большей степени по сравнению с использованием распространенного изотропного материала.На відміну від моделювання усадкових швів, при чисельному аналізі бетонних арочних гребель робота і вплив будівельних швів зазвичай не враховуються. Досліджується сейсмічна нелінійна реакція системи (бетонна) арочна гребля–резервуар–основа з урахуванням дії будівельних швів на основі ортотропного матеріалу. Представлений анізотропний підхід до механіки руйнування змінено для урахування слабких горизонтальних площин між шарами бетону в процесі будівництва. Ця модель допускає урахування характеристики попереднього розм’якшення, критерію виникнення розм’якшення і характеристики анізотропного розтріскування. За допомогою методу східчастих переміщень, припускаючи, що скельову основу складають невагомі жорсткі тіла, розв’язано систему зв’язаних рівнянь руху в системі гребля–резервуар. Рух ґрунту за трикомпонентною технологією збуджує дану систему на максимально імовірному рівні. Установлено, що використання ортотропного матеріалу збільшує зміщення гребеня греблі і, як наслідок, пошкодження тіла греблі в більшій мірі порівняно з використанням розповсюдженого ізотропного матеріалу

Numerical Study on the Effect of Single Shallow Circumferential Groove Casing Treatment on the Flow Field and the Stability of a Transonic Compressor

The present research investigates the effect of the location and the width of single shallow circumferential groove casing treatment on the flow field and the stability improvement of NASA Rotor 37 utilizing the help of computational fluid dynamics. At first, steady state simulation of Rotor37 was presented for smooth casing (without groove). Then, forty five various grooved casing were simulated and compared with the smooth casing. The results indicated that narrow grooves had slight effect on the adiabatic efficiency but as the width of the groove was increased, a decline in efficiency was observed. The investigation on the stall margin revealed that narrow grooves next to the leading edge could improve the stall margin by a reduction in the size of vortex breakdown zone. Medium-width grooves displayed an effective role in delaying the separation- produced by shock wave and boundary layer interaction- on the blade suction side near the casing. This type of grooves could improve the stall margin more than narrow grooves when located on the top of separation zone near the blade suction side. Wide grooves had negative effect on the stall margin and caused a significant drop in the efficiency and the total pressure ratio of the compressor

THE EXPERIENCE OF RECOVERY AT HOME FOLLOWING AMBULATORY SURGERY PROCEDURE: A SYSTEMATIC LITERATURE REVIEW

Background: Patients’ recovery from surgery differs when they are in a hospital setting or at home. However, an often forgotten aspect of post-operative ambulatory care is the patients' recovery at home following ambulatory surgery.Aim: To explore and describe the patients’ experiences of recovery at home following the ambulatory surgery procedure.Method: A systematic review of 7 qualitative studies in English with pre-specified criteria was conducted. An overview of qualitative evidence derived from the 17 identified main themes across the 7 primary studies was analyzed.Result: Seven thematic analysis themes were identified as being core to the patients’ experience during recovery process at home: physical symptoms, a period of regaining pre-operative functions, psychological effects, the surgical wound, delayed recovery process, social support, and the sick-role condition.. These seven themes were described patient's experiences at home following ambulatory surgery from early stage of recovery to the time of getting back to normal life.Conclusion: Recovery at home following ambulatory surgery seemed to be challenging, a quality self-care at home was lacking in the form having full control and knowledge about symptoms; adequate information, education and medication during self-care management; sufficient support by carer and nurses; and enough time-off for recovery

Incorporation of Engineering Knowledge in History Matching, Optimization, and Uncertainty Assessment Frameworks with Application to the SAGD Process

Sensitivity Analysis (SA), History Matching (HM), Optimization (OP), and Uncertainty Assessment (UA) are the four main steps during a field development plan. The main stimulus in this thesis is to provide promising frameworks within HM, OP, and UA contexts. These workflows are assessed to show their merits for tackling complex problems, mainly the Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) process. The first phase of this research study is devoted to the HM problems, where an optimization algorithm called Differential Evolution (DE) is utilized as one of the most efficient global optimization techniques to solve challenging reservoir engineering problems. Comparative studies were conducted to show the merits of the DE method compared with the Particle Swarm Optimization (PSO), which is a common optimizer used in this arena. The results confirmed the superiority of the DE technique over the PSO scheme from different perspectives. Integration of engineering knowledge in the current HM and OP workflows has not been considered for a long time, where reservoir engineers are not able to monitor the optimization methods in order to control their mechanisms during generating candidate solutions. Therefore, in the second phase, a workflow is developed to facilitate the incorporation of engineering knowledge to deal with constraints in the HM and OP contexts. The proposed framework called Fuzzy Inference System - Differential Evolution (FIS + DE), was applied during different HM and multi-objective optimization (MOO) examples, where the results demonstrated its power to solve reservoir engineering problems in a more realistic way than the current approaches. Eventually, correlations that may exist between parameters during an UA problem are addressed in this thesis. In general, they are assumed to be independent for the sake of simplicity. This entails a modified approach to improve the current UA workflows by considering the interrelationships between the uncertain parameters. The technique was applied to a SAGD case study, in which the outcomes indicated that neglecting the relationships between variables could yield a bias during an UA study due to underestimating the overall uncertainty. However, the integration of the parameters correlations provided reliable solutions to facilitate the decision making process