Finite element analysis of cracking of concrete arch dams due to seasonal temperature variation

Flera dammkonstruktioner i Norden utsätts för stora temperaturvariationer mellan sommar och vinter. I norra Sverige kan dammar vara utsatta för temperaturvariationer på upp emot 60–70 °C. Detta resulterar ofta i sprickbildning i betongen vilket medför utmaningar vid både utformning av nya dammar och...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Pettersson, Fredrik, Hjalmarsson, Fredrik
Format: Other/Unknown Material
Language:English
Published: Lunds universitet/Byggnadsmekanik 2017
Subjects:
Online Access:http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8921489
Description
Summary:Flera dammkonstruktioner i Norden utsätts för stora temperaturvariationer mellan sommar och vinter. I norra Sverige kan dammar vara utsatta för temperaturvariationer på upp emot 60–70 °C. Detta resulterar ofta i sprickbildning i betongen vilket medför utmaningar vid både utformning av nya dammar och underhåll av befintliga. Säsongmässiga temperaturvariationer är den dominerande orsaken till sprickbildning i stora, massiva betongkonstruktioner. Skillnaden i temperatur mellan uppström- och nedströmssidan orsakar en temperaturgradient i dammkroppen vilket leder till en ojämn expansion eller krympning i betongen. Detta examensarbete är en del av ett initiativ från ICOLD-kommitten "Computational Aspects of Dam Analysis and Design" med mål att hitta en lämplig FE-metodologi för att bättre kunna analysera dessa typer av fenomen. En valvdamm i norra Sverige analyserades för att undersöka hur temperaturvariationer orsakar deformationer och påverkar spricktillväxt i dammkroppen. Arbetet består av tre delar som analyserar temperaturfördelningen, deformationen och spricktillväxten i dammen. Finita elementprogrammet Abaqus 2016 användes i alla analyser. Analyserna fastställer att säsongmässiga temperaturvariationer har en betydande påverkan på det mekaniska beteendet i valvdammar i kalla klimat. Kalla vintrar har en stor inverkan på valdammar avseende deformation och spricktillväxt då medeltemperaturen i dammen understiger 0 °C. Dams located in the Nordic countries are subjected to large temperature variations between summer and winter. In the northern part of Sweden dams are subjected to temperature variations of up to 60-70 °C. This often results in cracking of the concrete and causes challenges in the design of new dams as well as maintenance of existing dams. Seasonal temperature variation has been found to be the dominant cause of cracking in large, massive concrete structures. The difference in temperature of the water on the upstream side, and the ambient air on the downstream side, causes a temperature gradient in ...