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

Sammanfattning: 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.