kth.sePublications KTH
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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
Statistical and spatial distribution of ice loads and sliding failures of concrete buttress dams
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
2026 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Statistical and spatial distribution of ice loads and sliding failures of concrete buttress dams (English)
Abstract [en]

Concrete dams in cold regions are subjected to static ice loads that can govern both design andlong-term safety assessment. Current engineering practice in Sweden relies on theempirical guidelines established by RIDAS, which base the magnitude of the ice load solely onthe geographic location. The current approach fails to account for the stochastic nature andspatial distribution of the ice load. This study has therefore conducted analyses of thestatistical distribution using ice load measurements from northern Sweden, as well as analysesof the spatial distribution using ice load measurements from the Taraldsvikfossen dam inNorway. These distributions were utilized to perform sliding failure analyses on five genericdams with varying heights.The weekly and monthly peak ice load measurements were extracted from the data fromthe dam in northern Sweden. This data was curve-fitted and was deemed to best fit a lognormaldistribution, resulting in two statistical distributions, with mean values of 50 kN/m and 63kN/m and standard deviation of 64 kN/m and 73 kN/m for the weekly and monthly peakdistributions, respectively. Compared to previously proposed distributions, these exhibit alower probability of high ice loads, suggesting that the existing models may be too conservative.Monte Carlo simulations were used to conduct probabilistic sliding stability analysis onfive generic dam models, incorporating both the distributions from this study as wellas existing distributions, and comparing these distributions while being untruncated andtruncated. The results show that the probability of sliding failure decreases as the dam getsbigger, and when truncation is incorporated.The spatial distribution was investigated using data from the Taraldsvikfossen dam. The resultsfrom the analysis suggest that ice loads below 40 kN/m can be assumed to act uniformly alongthe dam's length, whereas ice loads above 40 kN/m can be assumed to act randomly along thedam’s length. This thesis’s findings suggest that the current RIDAS design scenario for damsin the north of Sweden, of a 200 kN/m ice load acting across the entire dam wall, might be tooconservative. When the results from the spatial variation analysis were incorporated intothe probabilistic sliding stability analysis, the probabilities of sliding failure droppedsignificantly compared to the first sliding stability assessment. This might help to explain whycertain dams remain standing, despite theoretical stability evaluations claiming they will fail.It is recommended that more research is done on different dams, both geographically andgeometrically. More research campaigns measuring ice loads at multiple positions along thedam wall are also recommended to further study the spatial distribution. Another suggestion forfuture research is to further analyse the maximal ice loads to assess whether truncation is reasonable.

Abstract [sv]

Betongdammar i kalla regioner utsätts för statiska islaster som kan vara avgörande för bådedimensionering och långsiktig säkerhetsbedömning. Den nuvarande tekniska praxisen i Sverigebygger på de empiriska riktlinjer som fastställts av RIDAS, där islastens storlek uteslutandebaseras på det geografiska läget. Den nuvarande metoden tar inte hänsyn till islastensstokastiska natur och rumsliga fördelning. I denna studie har därför analyser av den statistiskafördelningen genomförts med hjälp av islastmätningar från norra Sverige, samt analyser av denrumsliga fördelningen med hjälp av islastmätningar från Taraldsvikfossen-dammen i Norge.Dessa fördelningar användes för att utföra glidbrottanalyser på fem generiska dammar medvarierande höjd.Mätningarna av de veckovisa och månatliga toppvärdena för islasten hämtades från data fråndammen i norra Sverige. Dessa data kurvanpassades och bedömdes bäst passa enlognormalfördelning, vilket resulterade i två statistiska fördelningar med medelvärden på 50kN/m och 63 kN/m samt standardavvikelser på 64 kN/m och 73 kN/m för de veckovisarespektive månatliga toppfördelningarna. Jämfört med tidigare föreslagna fördelningaruppvisar dessa en lägre sannolikhet för höga islaster, vilket tyder på att de befintliga modellernakan vara för konservativa. Monte Carlo-simuleringar användes för att genomföra enprobabilistisk glidstabilitetsanalys på fem generiska damm modeller, där både fördelningarnafrån denna studie och befintliga fördelningar införlivades, och dessa fördelningar jämfördesbåde i otrunkerad och trunkerad form. Resultaten visar att sannolikheten för glidbrott minskarju större dammen blir, och när trunkering utnyttjas.Den rumsliga fördelningen undersöktes med hjälp av data från Taraldsvikfossen-dammen.Resultaten från analysen tyder på att islaster under 40 kN/m kan antas verka jämnt längsdammens längd, medan islaster över 40 kN/m kan antas verka slumpmässigt längs dammenslängd. Resultaten i detta examensarbete tyder på att det nuvarande RIDASkonstruktionsscenariotför dammar i norra Sverige, där en islast på 200 kN/m verkar över heladammväggen, kan vara för konservativt. När resultaten från analysen av den rumsligavariationen införlivades i den probabilistiska glidstabilitetsanalysen minskade sannolikhetenför glidbrott avsevärt jämfört med den första glidstabilitetsbedömningen. Detta kan bidra till attförklara varför vissa dammar förblir stående, trots att teoretiska stabilitetsbedömningar hävdaratt de kommer att gå till brott.Det rekommenderas att ytterligare forskning bedrivs på olika dammar, både geografiskt ochgeometriskt. Det rekommenderas även att fler mätningar av islasten på flera olika ställen längsdammväggen genomförs, i syfte att ytterligare undersöka den rumsliga fördelningen. Ett annatförslag för framtida forskning är att ytterligare analysera den maximala islasten för att bedömaom det är rimligt att använda trunkering.

Place, publisher, year, edition, pages
2026.
Series
TRITA-ABE-MBT ; 26273
Keywords [en]
Ice load, statistical distribution, spatial distribution, concrete buttress dam, lognormal distribution, Monte Carlo Simulations, probability of sliding failure.
Keywords [sv]
Islast, statistisk fördelning, rumslig fördelning, betonglamelldamm, lognormal fördelning, Monte Carlo-simuleringar, sannolikhet för glidbrott
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-387767OAI: oai:DiVA.org:kth-387767DiVA, id: diva2:2096570
External cooperation
Tyréns AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2026-08-31 Created: 2026-08-31

Open Access in DiVA

fulltext(5605 kB)18 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5605 kBChecksum SHA-512
88fcc765359c7e2763040e13db2f9a3dcb611e3e8bb0d6a5dab0186258405631df7e585e42f5252f181143c4c87974198f0fbbef06d55b49a93d3eeba8b7f9e5
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Concrete Structures
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 521 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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