Dammsäkerhetsutvärdering av spruckna betongdammar

Most of the concrete buttress dams in Sweden were built from the 1950s till the1980s based on the traditional method of analyses. Those structures are reinforced and heavy in structure. Their height to thickness ratio being large makes them prone to crack during their lifespan. The presence of these cracks make the reinforcements used in the buttress dam susceptible to corrosion due to the water entering through the cracked areas. Therefore, studying the effect of cracks and corrosion regarding the safety of dams is important and should be carried out before the dams fail to function. However, only limited researches have been conducted to address these issues. The main goal of this project is to evaluate if the traditional method of analysis were sufficient to capture the failure modes of the dam before and after the occurrence of cracks and corrosion of the reinforcement. In the traditional method, the analytical stability calculations for the factor of safety of sliding and overturning are computed separately. However, in reality, those two failure modes do not occur separately but in combined mode. Therefore, to study this matter, two case studies were considered. In these studies, both finite element analysis (FEA) and analytical calculations were performed to investigate the failure modes. Moreover, this project assesses the influence of cracks and corrosion of reinforcements in the factor of safety. And, the software that was used to carry out the FE analyses were COMSOL and Abaqus. And alongside to FE software, MATLAB was used to carry out the analytical calculations. The results from the analyses showed that the combined failure modes in FE-analyses were the mode of failure of the buttress dams in all cases. Therefore, the analytical calculations were not sufficient to capture the failure modes. Furthermore, the reinforcements that were incorporated in the dam were observed to have a significant effect on the factor of safety depending on the patterns of the cracks. Similarly, the corrosion of the reinforcement had severe effects on the factor of safety based on the crack patterns. Based on the findings from the project, the combined failure mode from FE analysis the governing failure mode, and therefore, traditional analytical methods should be carried out to help evaluate those FE analyses but not to capture the actual failure modes. Besides, the incorporated reinforcements and their corrosion had notable influences on the safety factor of dams which should be investigated carefully.De flesta betonglamelldammar i Sverige byggdes under 1950 - 80-talet baserat påden traditionella analysmetoden. Dessa strukturer är armerade och tunga. Derashöjd-tjocklek förhållande är stor nog för att de ska vara benägna att spricka underderas livstid. Uppkomsten av dessa sprickor utsätter armeringen i lamelldammar förkorrosion på grund av att vattnet tränger in genom dessas sprickor. Därför är detytterst viktigt att studera effekter av sprickor och medföljande korrosion avseendedammsäkerhet och bör utföras innan dammarna är ur funktion. Trots vikten avdetta problem, har endast begränsade studier genmfört för att hantera dessa frågor.Huvudmålet med detta examensarbete är att utvärdera den traditionellaanalysmetodens kapacitet att fånga dammens brottillstånd före och efteruppkomsten av sprickor och armeringskorrosion. I den traditionella metoden utförsde analytiska stabilitetsberäkningar av säkerhetsfaktorn för glidning och stjälpningseparat. Men i verkligheten förekommer inte dessa två fenomen separat utan ikombinerat form. För att studera detta fenomen beaktades därför två fallstudier. Ibåda fallen utfördes finita element metod (FEM) och analytiska beräkningar föratt utvärdera brottillstånd. Dessutom utvärderas påverkan av sprickor ocharmeringskorrosion på säkerhetsfaktorn. Programvaran som användes för attutföra FE-analyserna var COMSOL och ABAQUS. Analytiska beräkningarutfördes i MATLAB.Resultaten från analyserna visade att ett kombinerat brottillstånd uppstod iFE-analyserna av lamelldammarna i samtliga studerade fall. Därmed är de utfördaanalytiska beräkningar inte tillräckliga för att fånga brottillståndet. Vidareobserverades att armeringar hade betydande inverkan på säkerhetsfaktornberoende på sprickmönstren. På liknande sätt hade armeringskorrosion signifikantinverkan på säkerhetsfaktorn beroende på sprickmönstren.Utifrån resultatet av FE-analyserna kan man konstatera att den kombineradebrottmoden var det avgörande brottillståndet, och därför bör traditionellaanalysmetoder utföras för att stödja utvärderingen av dessa FE-analyser men inteför att erhålla de faktiska brottillstånd. Dessutom, det kunde observeras attarmering och armeringskorrosion har betydande påverkan på säkerhetsfaktorn avdammar och bör undersökas noggrant