Dynamic response of a concrete dam impounding an ice-covered reservoir: Part II. Parametric and numerical study

Author: Bouaanani Najib   Paultre Patrick   Proulx Jean  

Publisher: NRC Research Press

ISSN: 1208-6029

Source: Canadian Journal of Civil Engineering, Vol.31, Iss.6, 2004-12, pp. : 965-976

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Abstract

This paper presents a numerical and parametric study of the effect of an ice cover on the dynamic response of a concrete dam using the approach proposed in the companion paper in this issue. The method was programmed and implemented in a finite element code specialized for the seismic analysis of concrete dams. The 84-m-high Outardes 3 concrete gravity dam in northeastern Quebec was chosen as a model for this research. Some basic aspects of the numerical model are established in this paper and we show that the ice cover affects the dynamic response of the ice–dam–reservoir system. Main features of this influence are emphasized and discussed in a parametric study through the analysis of: (i) acceleration frequency response curves at the dam crest, (ii) hydrodynamic frequency response curves inside the reservoir, and (iii) the hydrodynamic pressure distribution on the upstream face of the dam. Key words: gravity dams, concrete dams, ice, reservoirs, mathematical models, ice–structure interaction, fluid–structure interaction, forced-vibration testing, finite elements modelling.Cet article présente une étude numérique et paramétrique de l'effet d'un couvert de glace sur la réponse dynamique d'un barrage en béton en utilisant l'approche proposée dans l'article en ce numéro. La méthode proposée a été programmée et incorporée dans un logiciel d'éléments finis pour l'analyse sismique des barrages en béton. Le barrage d'Outardes 3 au nord-est du Québec, de 84 m de hauteur, a été choisi comme modèle d'étude pour le présent projet de recherche. Après avoir établi les bases du modèle numérique, il est démontré que le couvert de glace affecte la réponse dynamique du système glace-barrage-réservoir. Les aspects importants de l'effet du couvert de glace sont mis en relief et discutés selon une étude paramétrique en analysant : (i) les courbes de réponse en fréquence à la crête du barrage, (ii) les courbes de réponse en fréquence de la pression hydrodynamique dans le réservoir et (iii) la distribution de la pression hydrodynamique sur la paroi amont du barrage. Mots clés : barrages-poids, barrages en béton, glace, réservoirs, modèles mathématiques, interaction glace–structure, interaction fluide-structure, essais en vibrations forcées, modélisation par éléments finis.