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
Numerical analyses of concrete buttress dams to design dam monitoring
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Numeriska analyser av betonglamelldammar för att dimensionera dammövervakning (Swedish)
Abstract [en]

Old concrete buttress dams are sensitive to cracking if exposed to large temperature variations. The cracks can make dams sensitive to failure, depending on the size and location of the cracks. These problems can be overcome by lowering the temperature variations and stabilizing the dams. Insulation walls can be built to lower the temperature variations, and the area inside the insulation wall can be climate controlled to ensure a constant temperature. Stabilizing measures could be installing tendons, anchoring monoliths to the foundation or to keep parts of the monolith together. However, the best way to make sure the dam is functioning as expected is to monitor the behavior of the dam through different sensors. The sensors should be connected to some kind of dam monitoring software, which can indicate whether the dam is going to fail in a near future. For this to work, some kind of alert and alarm values has to be determined.

The main purpose for this project is to develop a finite element model that could be used to simulate the real behavior of a concrete buttress dam and predict the future behavior of the dam. This makes it possible to determine alert and alarm values for monitoring equipment installed on the dam.

Some steps are necessary to be able to create a finite element model representing the real behavior and to predict the future behavior of a dam. A first step is calibration of the model against real measurements, and during the calibration process it is important to evaluate the predictions made. A second step is to determine the normal variation in the behavior of the dam. A last step is to define suitable alert and alarm values, where the alert values are based on the normal variation of the dam and the alarm values are based on failure analyses.

The results show that it is possible to calibrate a finite element model with sufficient accuracy in order for it to be used for predictions of the dams behavior. The results show two failure modes of the concrete buttress dam which deviate from previous research, where post-tensioned tendons were not included.

From the results, information is given about where to place sensors to be able to capture a failure, how well the finite element model is calibrated, and what the alarm values should be. Furthermore, the results show that the evaluation of predictions made in the calibration process is of utmost importance to achieve a model representing the real behavior.

Abstract [sv]

Gamla betonglamelldammar är känsliga för sprickbildning om de utsätts för stora temperaturvariationer. Sprickor kan göra dammarna känsliga för brott, beroende på storlek och placering av sprickorna. Dessa problem kan övervinnas genom att sänka temperaturvariationerna och stabilisera dammarna. Isoleringsväggar kan byggas för att sänka temperaturvariationerna, och området innanför isoleringsväggen kan klimatkontrolleras för att säkerställa en konstant temperatur. Stabiliserande åtgärder skulle kunna vara att installera spännkablar, förankring av monoliten till berggrunden eller att hålla ihop delar av monoliten. Emellertid är det bästa sättet att se till dammen fungerar som förväntat för att övervaka beteendet hos dammen genom olika sensorer. Givarna borde anslutas till någon form av programvara för dammövervakning, som kan indikera om dammen kommer att gå till brott inom en snar framtid. För att detta ska fungera måste någon form av mjuka och hårda larmvärden bestämmas.

Huvudsyftet för detta projekt är att skapa en finit elementmodell som kan användas för att simulera det verkliga beteendet hos en betonglamelldamm och förutsäga framtida beteende av dammen för att kunna bestämma mjuka och hårda larmvärden för vald övervakningutrustning på dammen.

Några steg är nödvändiga för att kunna skapa en finit elementmodell som representerar det verkliga beteendet och göra det möjligt att förutsäga det framtida beteendet av en damm. Ett första steg är kalibrering av modellen mot riktiga mätningar och under kalibreringsprocessen är det viktigt att utvärdera predikterade värden. Ett andra steg är att bestämma den normala variationen av dammens beteende. Ett sista steg är att definiera lämpliga värden för mjuka och hårda larmvärden, där de mjuka värdena baseras på dammens normala variation och de hårda larmvärdena på brottsanalyser.

Resultaten visar att det är möjligt att kalibrera en finit elementmodell med tillräckligt god noggrannhet att den kan användas för prediktering av dammens beteende. Resultaten visar två brottmoder av betonglamelldammen som skiljer sig från tidigare studier där spännkablar inte hade inkluderats.

Från resultaten ges information om var sensorer ska placeras för att kunna fånga ett brott, hur väl finita elementmodellen kalibrerats, och vilka de mjuka och hårda larmvärdena bör vara. Dessutom visar resultaten att utvärderingen av predikteringar som gjorts i kalibreringsprocessen är av yttersta vikt för att uppnå en modell som representerar det verkliga beteendet.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 100 p.
Series
TRITA-BKN-Examensarbete, ISSN 1103-4297 ; 492
Keyword [en]
Concrete, buttress dams, thermal effects, finite element analysis, instrumentation, alarm values, alert values
Keyword [sv]
Betong, lamelldammar, termiska effekter, finit element analys, intstrumentering, larmvärden
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-189250ISRN: KTH/BKN/EX-492-SEOAI: oai:DiVA.org:kth-189250DiVA: diva2:944795
Subject / course
Concrete Structures
Educational program
Master of Science in Engineering - Urban Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-06-30 Created: 2016-06-30 Last updated: 2016-06-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(16287 kB)218 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 16287 kBChecksum SHA-512
a5dd18e5f2c7744783412c246158e1a15834547af03a40c5712352730f50df17ccbb78806f9ee7fe3e64a96f23318e5c1320a9e92c0d3a5f1734dcb74de3dcb0
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Concrete Structures
Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 218 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: 678 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