Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Crack propagation in buttress dams: Application of non-linear models - Part II
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
2010 (English)Report (Other academic)
Abstract [en]

The largest and most important concrete dams in Sweden are buttress dams. These consist of a large number of concrete monoliths formed by a front-plate with a supporting buttress. Cracks have been observed in some of these dams which in a long-term perspective may affect their safety.

Concrete dams located in cool areas are often subjected to severe environmental impacts. Recent assessments and investigations of a buttress dam built 1954 in northern Sweden points out several types of cracks. The front-plate of the dam 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 that prevents ice-formation and protects the front-plate against frost damage was installed. It is located between two buttresses in the dam, from the rock up to the dam crest. The 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, plasticity theory and damage mechanics has been utilized to study crack development in a buttress dam. The combined effects of restrained thermal displacements and loads caused by water were studied. The development of cracks due to seasonal temperature variations was simulated, especially with respect to the effect of the insulating wall installed some 40 years after the completion of the 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. Thermal stresses in combination with the load caused by water were shown to be the reason for cracking. The results point out that the addition of the insulating wall greatly contributed to the development of cracks in the buttress. A more suitable placement of the insulation wall could have prevented the cracking of the pillars.

Abstract [sv]

De största och viktigaste vattenkraftsdammarna i Sverige är lamelldammar av betong. De sätts samman av ett stort antal betongmonoliter som i sin tur består av en frontplatta och en bärande dammpelare. I några av dessa monoliter har sprickor observerats, vilka med tiden kan komma att påverka dammarnas säkerhet. Dammar i områden där vinterklimat säsongsvis förekommer utsätts ofta för extrem miljöpåverkan. Vid en nyligen utförd besiktning av en lamelldamm byggd 1954 i norra Sverige identifierades flera olika typer av sprickor. Dammens frontplatta var ursprungligen inte värmeisolerad på nedströmssidan vilket har lett till frysskador i plattan. År 1994 uppfördes en isolerande vägg för att förhindra isbildning och skydda frontplattan mot ytterligare frysskador. Väggen monteras mellan närliggande dammpelare och sträcker sig från berggrunden upp till dammkrönet. Det är troligt att väggen har ökat de spänningar som uppstår i dammpelarna på grund av ojämn volymförändring vid säsongsvariationer i den omgivande lufttemperaturen. En finit elementmodell baserad på brottmekanik, plasticitetsteori och skademekanik har använts för att beskriva uppsprickningen i en lamelldamm. Den kombinerade effekten av förhindrade temperaturrörelser och vattenlast studeras. Uppkomsten av sprickor orsakade av säsongsvarierande temperaturer simulerades och särskilt undersöktes effekten av en isolerande vägg som antogs ha installerats ca 40 år efter att dammen byggdes. Resultaten visar att temperaturvariationerna över året ger upphov till stora dragspänningar på flera ställen i dammkonstruktionen och att sprickor kan uppkomma vid minst fyra olika platser. Temperatur-spänningar i kombination med vattenlast visades vara orsaken till sprick-bildningen. Resultaten visar att installationen av den isolerande väggen i hög grad har bidragit till sprickbildning i dammpelarna. En lämpligare placering av väggen hade kunna förhindrat att de sprickorna uppstod

Place, publisher, year, edition, pages
Elforsk , 2010. , 49 p.
Series
Elforsk, 10:69
National Category
Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-72490OAI: oai:DiVA.org:kth-72490DiVA: diva2:487688
Note
QC 20120301Available from: 2012-01-31 Created: 2012-01-31 Last updated: 2012-03-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Other links

http://www.elforsk.se/Rapporter/?rid=10_69_

Search in DiVA

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

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 284 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf