Two- and three-dimensional dynamic finite element analyses of the Long Valley Dam

Abstract

Earthquake response records from the well-instrumented Long Valley Dam in the Mammoth Lake area of California are compared with numerical prediction made using finite element models. The soil response to cyclic loading is accounted for by the use of a multi-surface plasticity model. The input and output to the finite element analyses take the form of accelerations at the base and at various crest locations. The computed and measured crest acceleration are compared in both the time and frequency domains. Natural frequencies have also been obtained for the finite element models and for the real structure. The time-domain results give good agreement and high correlation in the up/down-stream direction but poor agreement in the vertical direction. The failure of the finite element models to capture the high-frequencies present in the vertical and transverse directions is thought to be partly due to the crude finite element discretization used. L'article compare les données de réponse aux tremblements de terre pour le barrage bien instrumenté de Long Valley dans la région du Mammouth Lake en Californie aux prédictions numériques faites à l'aide de modèles à éléments finis. La réponse du sol au chargement cyclique est expliquée grâce à d'un modèle de plasticité à surfaces multiples. Les données d'entrée et de sortie pour les analyses par éléments finis prennent la forme d'ecélerations à la base et à différents emplacements de crête. Les accélérations de Crête calculées et mesurees sont companées pour le temps et pour les fréquences. On a obtenu aussi des fréquences naturelles pour les modèles en éléments finis et pour la structure réelle. Les résultats pour le temps et pour la fréquence s'accordent bien avec une bonne corrélation dans les directions en amont et en aval mais ne s'accordent que médiocrement pour la direction verticale. On pense que le fait que les modèles par éléments finis n'attrapent pas les hautes fréquences dans les directions verticale et transversale est dû en partie à la discrétization sommaire employée pour les éléments finis.