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Verification of the Cause of the Cracks in a Buttress Dam
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
Energoretea AB.
Lund University, Building Materials.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.ORCID iD: 0000-0003-3586-8988
2009 (English)In: ICOLD 23rd CONGRESS PROCEEDINGS, 2009Conference paper, Published paper (Refereed)
Abstract [en]

Buttress dams located in cool areas are often subjected to severe environmental impacts. Recent assessments and investigations of a buttress dam in northern Sweden points out several types of cracks. The dam was built 1954. The front plate was not heat insulated on the downstream side when constructed, which has led to freeze-thawing damages in the plate. However, in 1994 a heat insulation wall protecting the front plate was installed. It is located between each pillar in the dam, from the rock up to the crest and located approximately in the middle of the pillars. The insulation wall has most probably led to increased mechanical stresses in the pillars as a result of contraction and expansion due to seasonal temperature changes. A finite-element model based on non-linear fracture mechanic has been utilized to study crack development in the buttress dam. The results show that the seasonal temperature variation causes high tensile stresses at different locations on the dam, and that the cracks can be initiated from at least four locations on the dam. All types of cracks can propagate simultaneously. The analysis indicates that the addition of an insulation wall, which did not include the whole body of the pillars, has caused diagonal cracks in the pillars. The insulation wall prevents the ice-formation on the front plate and protects it against frost damage. However, a more suitable placement of the insulation wall could have prevented the cracking of the pillars.

Abstract [fr]

Les barrages à contreforts situés dans des régions froides sont souvent sujets à de sévères impacts environnementaux. De récents évaluations et examens d'un barrage à contreforts situé dans le nord de la Suède ont permis de mettre en valeur plusieurs types de fissures. Le barrage a été construit en 1954. Lors de la construction, la plaque avant n'a pas été isolée thermiquement sur le côté aval, ce qui a conduit à des dommages dus au gel – dégel sur la plaque. Cependant, en 1994, un mur d'isolation thermique protégeant la plaque avant a été monté. Il est situé entre chaque pilier dans le barrage, des roches jusqu'à la crête, et positionné environ sur le milieu des piliers. Le mur d'isolation a probablement conduit à des contraintes mécaniques accrues sur les piliers comme résultat de la contraction et l'expansion dues aux changements de température saisonniers. Une modélisation par éléments finis, basée sur une mécanique de fracture non linéaire a été utilisée pour étudier le développement des fissures dans le barrage à contreforts. Les résultats montrent que la variation de température saisonnière provoque des contraintes de traction élevées à différentes locations sur le barrage, et que les fissures peuvent avoir été initialisées à partir d'au moins quatre emplacements sur le barrage. Tous les types de fissures se sont propagés simultanément. L'analyse indique que l'ajout du mur d'isolation, qui ne faisait pas partie du corps complet des piliers, a causé des fissures diagonales dans les piliers. Le mur d'isolation a évité la formation de glace sur la plaque avant et l'a ainsi protégé contre des dommages causés par le gel. Cependant, un positionnement plus adéquat du mur d'isolation aurait peut-être empêché la formation de fissure sur les piliers.

Place, publisher, year, edition, pages
2009.
National Category
Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-72474OAI: oai:DiVA.org:kth-72474DiVA: diva2:487655
Conference
23rd ICOLD Congress. Brasília, Brazil. May, 21st - May 29th 2009
Note
Q90-R.16. QC 20120507Available from: 2012-01-31 Created: 2012-01-31 Last updated: 2012-05-07Bibliographically approved

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By author/editor
Ansell, AndersMalm, Richard
By organisation
Concrete Structures
Infrastructure Engineering

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