This study presents a numerical investigation into the elastic buckling behaviour of steel plate girders with transverse stiffeners, focusing on the web buckling mode. The influence of key parameters, including web thickness, stiffener thickness and spacing, and flange-stiffener connectivity, is examined to understand their effect on the critical buckling load associated with this mode. Elastic buckling analyses are carried out for various combinations of these parameters using a finite element model based on a nonlinear shell element formulation, which incorporates von Kármán-type nonlinear strain-displacement relations to effectively capture geometric nonlinearities and local instability phenomena. The results are systematically presented and discussed to highlight the sensitivity of buckling performance to each parameter. Detailed insights are provided into the underlying structural behaviour, revealing trends and interactions that govern the elastic web stability of steel plate girders with transverse stiffeners across different design configurations.

The construction and maintenance of large dams require close integration between geodetic and civil engineering disciplines to ensure structural stability, operational reliability, and long-term safety. This paper reviews the role of geodetic techniques in supporting civil engineering processes throughout the planning, construction, and monitoring phases of dam projects. This paper highlights how continuous monitoring and data interpretation enable early detection of abnormal structural behavior, verification of design assumptions, and implementation of corrective measures.

This study presents a digital twin approach to quantifying the durability and failure risk of concrete gravity dams by integrating advanced numerical modelling with field monitoring data. Building on a previously developed finite element model for dam–reservoir interaction analysis, this research extends its application to the assessment of existing, fully operational dams by using digital twin technology. One such case study of a digital twin is given for the concrete gravity dam, Salakovac. The numerical model combines finite element formulations representing the dam as a nonisothermal saturated porous medium and the reservoir water as an acoustic fluid, ensuring realistic simulation results of their interactions. The selected finite element discrete approximations enable the detailed analysis of the dam failure mechanisms under varying extreme conditions, while simultaneously ensuring the consistent transfer of all fields (displacement, temperature, and pressure) at the dam–reservoir interface. A key aspect of this research is the calibration of the numerical model through the systematic definition of boundary conditions, external loads, and material parameters to ensure that the simulation results closely align with observed behaviour, thereby reflecting the current state of the ageing concrete dam. For the given case study of the Salakovac Dam, we illustrate the use of the digital twin to predict the failure mechanism of an ageing concrete dam for the chosen scenario of extreme loads.

– In this paper, the influence of waste shear strength parameters on landfill slope stability is studied. Namely, using the limit equilibrium method in GeoStudio 2018, stability analyses of a typical landfill slope are performed using semi-probabilistic and probabilistic approaches. The semi-probabilistic computations of slope stability are performed based on the available literature recommendations for the waste shear strength parameters. The results obtained for different recommendations are compared and discussed. In the probabilistic computations, the waste shear strength parameters are treated as random variables with Gaussian random distribution, where the parameters of the distribution are again selected based on the literature recommendations. Here, the influence of dispersion in the values of waste shear strength parameters is also examined. In addition, sensitivity analyses are also performed to gain insights into the relative importance of parameters. With the aforementioned analyses, an effort was made to investigate and derive conclusions about how the selection of waste shear strength parameters affects landfill slope stability.

Cette thèse porte sur la sécurité globale des structures en matériaux hétérogènes saturés soumis à des charges extrêmes, et est appliquée à des problèmes d’interaction fluide-structure, tels que l’interaction barrage-réservoir. Un modèle numérique d’interaction est proposé pour prédire les principales tendances et le comportement général d’un barrage en matériau saturé en interaction avec le réservoir dans des analyses de défaillance d’intérêt pratique. Le modèle numérique proposé est d’abord présenté dans un cadre bidimensionnel (2D), puis étendu à un cadre tridimensionnel (3D). La structure est considérée comme un milieu poreux saturé constitué d’un matériau cohésif. On suppose que le fluide externe en interaction avec la structure agit comme une source de saturation des pores. La réponse de la structure en matériau saturé est décrite avec un modèle lattice discrete couplé de type poutre, basé sur la discrétisation du domaine avec la tessellation de Voronoï, où les liens cohésifs sont représentés par des poutres de Timoshenko non linéaires avec un champ de déplacements enrichi en termes de discontinuités fortes. Le couplage entre la phase solide et le fluide dans les pores est traité avec la théorie de Biot et la loi de Darcy décrivant l’écoulement d’un fluide à travers d’un milieu poreux. La prise en compte numérique du couplage interne ajoute un degré de liberté supplémentaire du type pression à chaque nœud de l’élément fini de Timoshenko, qui est ensuite utilisé pour résoudre les problèmes d’interface entre la structure et le fluide. On considère que le fluide externe dans le réservoir est limité à des petits mouvements, ce qui nous permet de le modéliser avec la théorie des ondes acoustiques. Pour cela, la formulation lagrangienne avec l’approximation mixte déplacement-pression est choisie. Le traitement de l’interface fluide-structure dans le modèle numérique d’interaction est résolu d’une manière simple et efficace. Notamment, les éléments finis de la structure et du fluide externe partagent les mêmes degrés de liberté dans les nœuds communs, permettant ainsi la résolution du système d’équations avec une approche de calcul monolithique. Toutes les implémentations et les simulations numériques sont effectués avec la version recherche du code informatique FEAP (Finite Element Analysis Program). Les modèles numériques proposés pour la structure, le fluide externe et le modèle d’interaction sont validés dans le régime élastique linéaire en comparant les résultats calculés avec les valeurs de référence obtenues soit avec des solutions analytiques, soit avec des modèles continus. Les simulations numériques dans le régime non linéaire ont comme but de démontrer les capacités du modèle proposé de capturer la réponse complète à l’échelle macro et les mécanismes de rupture des structures en matériaux saturés. Enfin, la capacité du modèle d’interaction proposé de traiter la défaillance localisée progressive d’un barrage construit en matériau cohésif poreux sous l’interaction barrage-réservoir a été testé pour un programme de chargement spécifique. Pour prendre en compte les effets de la température, le couplage thermique est introduit dans le modèle numérique de la structure.

Abstract This paper deals with nonlinear fluid-structure problems brought about by progressive localized failure of a dam structure built of porous cohesive material in interaction with reservoir under extreme static and/or dynamic loads. The theoretical formulation for structure is based upon Biot’s porous media theory extended to localized poro-plasticity that provides a sharp representation of cracks saturated with fluid. The fluid-structure interaction is handled by a seamless discretization between structure and fluid achieved by using a judicious combination of Voronoi cell approximation for structure, finite element approximation for fluid saturating cracks and finite element approximation for outside fluid. This is achieved by exploiting the duality of Voronoi cell and Delaunay triangle representations to allow exchanging information between mechanics and pore pressure fields at the numerical integration points to account for internal fluid-structure interaction, as well as with the external fluid motion in the reservoir being limited to small (irrotational) motion, described by Lagrangian description and mixed discrete approximation. Numerical simulations illustrate an excellent performance of the proposed model, capable to provide the overall safety assessment for pore-saturated structures, with outside fluid acting as the source of pore saturation and the external loading, in both quasi-static and dynamic setting.