Change search
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
Evaluation of Failure Modes for Concrete 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.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Utvärdering av Brottmoder för Betongdammar (Swedish)
Abstract [en]

The safety of a concrete dam is ensured by designing according to failure criteria, for all combinations of loads using safety factors. Today in Sweden, RIDAS, the Swedish power companies’ guidelines for dam safety, is used for the design of dams and is based on BKR, the National Board of Housing, Building and Planning. Swedish dams are designed to resist two global failure modes; sliding and overturning. Combination of failure modes, that should be considered in the design of concrete dams, is however fairly unknown. Since 2009 the Eurocodes was adopted and came into force 2011. The Eurocodes have replaced BKR in the design of most structures in Sweden where the partial factor method is used to ensure safety in the design.

The objective of this report was to examine if the design criteria for concrete dams in today’s condition are enough to describe real failure modes. The other objective was to analyse if Eurocode is comparable to RIDAS in dam design. The stated questions were answered by performing a literature study of known dam failures and analytical calculations for different types of concrete gravity dams, with varying geometry and loading conditions. The programs CADAM and BRIGADE were also used as calculation tools to further analyse if failure occurred as expected.

The results from the analytical calculations together with the performed FE analysis indicate that limit turning does occur and often generate lower safety factors compared to overturning. Limit turning is similar to overturning failure although it accounts for material failure in the rock. This design criterion is therefore, highly dependent on the quality of the rock and requires investigations of the foundation to be a good estimation of the real behaviour of the dam body.

From the compilation of reported failures the conclusion was that the current design criteria are adequate. However, the real challenge lies in ensuring that the construction of dams is correctly performed to fulfil the stated criteria. A transition to Eurocode appears to be reasonable for the stability criterion. A modification of the partial factors is nevertheless necessary to obtain result corresponding to RIDAS, especially for the overturning criteria. 

Abstract [sv]

För att uppnå säkra dammkonstruktioner, för alla lastkombinationer, dimensioneras dammar enligt bestämda brottvillkor som ska uppfylla en viss säkerhetsfaktor. Idag används RIDAS, för dimensionering av dammar i Sverige. RIDAS Kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, är baserat på BKR, Boverkets konstruktionsregler. I Sverige dimensioneras dammar för att motstå de två globala brottmoderna glidning och stjälpning. Frågan som behöver besvaras är om det finns eller kan finnas några kombinationer av brottmoder som borde beaktas vid dimensionering av dammar. 2009 antogs Eurokoderna och trädde i kraft 2011. Eurokoderna har ersatt BKR vid dimensionering av de flesta konstruktioner i Sverige. I Eurokod används partialkoefficienter för att garantera säkra konstruktioner.

Syftet med denna rapport var att undersöka om dagens brottkriterium är tillräckliga för att beskriva hur dammar går till brott. Rapporten behandlar även möjligheten att övergå från att dimensionera dammar enligt RIDAS till att dimensionera enligt Eurokod. För att besvara detta genomfördes en litteraturstudie av rapporterade dammbrott. Dessutom genomfördes analytiska beräkningar för flera olika typer av dammar med varierande geometri och lastfall. Programmen CADAM och BRIGADE användes som ytterligare verktyg för att analysera brottmoderna.

Enligt resultat från de analytiska beräkningarna tillsammans med FE-beräkningarna ansågs limit turning inträffa och genererade i högre grad en lägre säkerhetsfaktorer i jämförelse med stjälpning. Limit turning kan förklars som delvis stjälpande och inkluderar brott av bergmassan. Brottmodet är dock beroende av kvalitéten hos berget och det krävs undersökningar av grunden för att kunna göra en god uppskattning av dammens verkliga beteende.

Sammanställningen av tidigare brott visade att nu gällande brottkriterier är lämpliga och troligtvis tillräckliga. Utmaningen är istället att säkerställa att konstruktionerna är korrekt utförda och därmed uppfyller dessa brottkriterier. En övergång till Eurokod tycks vara möjlig för de globala brottmoderna, dock är det väsentligt att partialkoefficienterna justeras för att uppnå resultat som överensstämmer med RIDAS, särskilt för stjälpning. 

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 122 p.
Series
TRITA-BKN-Examensarbete, ISSN 1103-4297 ; 455
Keyword [en]
Gravity dams, concrete, design criteria, RIDAS, Eurocode, limit turning
Keyword [sv]
Gravitationsdammar, betong, brottkriterium, RIDAS, Eurokod, limit turning
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-169708ISRN: KTH/BKN/EX-455-SEOAI: oai:DiVA.org:kth-169708DiVA: diva2:824953
Subject / course
Concrete Structures
Educational program
Master of Science in Engineering - Urban Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-06-26 Created: 2015-06-22 Last updated: 2015-06-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3984 kB)2520 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3984 kBChecksum SHA-512
34a34624eba2d3acc5c6f12a64a270aa7e959c3f2a06e6e225bf164c72874bc9955efc0d9b91279e27328f286cba98cf42c237db021837912d432583d01e3d6c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Concrete Structures
Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 2520 downloads
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: 1626 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