Uplift water pressure is one of the dominating forces with signicant impact acting on a dam. It is usually measured with piezometers installed along the dam. However, the value of the pressure along the dam is often hard to measure due to the limited number of piezometers available (Bernstone et al., 2009). Furthermore, uplift pressure can oscillate substantially in a single hole both with time and also spatially under the dam due to the combination of rock mass characteristics in the foundation, loads and temperature variations.There is still a lack of information regarding the magnitude and variation of the uplift pressure. The aim of this thesis is to investigate the spatial variation of the uplift pressure based on uplift pressure measurements taken from Storfinnforsen and Ramsele dams. The aim is also to investigate how the uplift pressure depends on the rock mass conditions. The two dams Storfinnforsen and Ramsele provides a unique opportunity due to the signicant amount of piezometers, 270 in total, installed along the rock foundation for the new monitoring programme at the monoliths of both dams.Based on the measured uplift pressure, a probabilistic distribution has been assigned to the uplift pressure. In addition, a possible correlation between the rock mass quality and the uplift pressure as well as the joint aperture and the uplift pressure was analysed.

The aim of the thesis is to study the response of Swedish buttress dams if they are subjected to an earthquake of relevant magnitude to Sweden. Swedish dams are evaluated for an extensive amount of load cases, but not for earthquake loading. Therefore, it is not known how the Swedish buttress dams would respond during such loading. Earthquake engineering is practised only to a marginal extent in Sweden due to a low risk of major earthquakes. In fact, an earthquake hazard zonation map that provides data for earthquake resistant design, does not even exist for Sweden. Therefore, part of the thesis is aimed at acquiring data from alternative sources to enable seismic evaluation. The effect of earthquakes on Swedish buttress dams are analysed through case studies. The case studies are performed with numerical analysis using the commercial finite element program Brigade Plus. The case studies are performed on two buttress dam models that were selected based on an inventory of Swedish buttress dams. In the case studies, the dam models are evaluated for the Safety Evaluation Earthquake (SEE), which correspond to 10 000 years return period. At the SEE event, the Peak Ground Acceleration (PGA), is also related to the geographical location of a dam. The envelope of available PGA in Sweden was used in the case studies to cover the spectrum of PGA. The response of the dams to the lowest value of PGA is insignificant and the dams are essentially unaffected. However, for the highest value of PGA the responses indicates that the concrete of the dams is severely cracked and that the ultimate capacity of the reinforcement may be exceeded. Hence, it is concluded that the geographical location of a Swedish dam is highly influential on the response to earthquake loading. / Syftet med denna uppsats är att analysera effekten på svenska betonglamelldammar i det fall de utsätts för en jordbävning av relevant magnitud för Sverige. Svenska dammar har blivit utvärderade för ett stort antal lastfall, dock ej för jordbävningslaster. Det är därför inte känt hur svenska betonglamelldammar uppträder under sådana laster. Jordbävningsdimensionering tillämpas endast marginellt i Sverige eftersom det föreligger låg risk för kraftfulla jordbävningar. Faktum är att en zonindelningskarta över jordbävningsrisk för byggnadsdimensionering inte ens existerar i Sverige. Därför dedikeras en del av uppsatsen till att hitta data från alternativa källor för seismisk utvärdering. Effekten av jordbävningar på svenska betonglamelldammar analyseras genom fallstudier. Dessa är genomförda baserat på numerisk analys med det kommersiella finita element programmet Brigade Plus. Analyserna är baserade på två utvalda betonglamelldammodeller som valdes genom en inventering av svenska betonglamelldammar. I fallstudien utvärderas dammarna för en Säkerhet Utvärderings Jordbävning (SUJ), denna motsvaras av 10 000 års återkomsttid. Vid en SUJ relateras den Maximala Mark Accelerationen (MAA) även till det geografiska läget av en damm. Ytterlighetsvärdena av tillgänglig MMA värden i Sverige användes i fallstudien för att täcka in hela spektrumet. Effekten av det lägsta MMA värdet på dammarna är obetydlig och dammarna kan anses i stort sett opåverkade. Det högsta värdet av MMA indikerar dock att dammarnas betong utsätts för stor uppsprickning och att kapaciteten av armeringen överskrids. Det kan därmed fastslås att det geografiska läget av en damm har stort inflytande över vilken effekt som kan förväntas vid en jordbävning

It is essential to understand the mechanics of ice load and how it affects concrete dams located in a cold climate, such as Sweden, where the temperature becomes sufficiently cold to freeze the surface of the reservoir. The purpose of this thesis is to study ice load distribution along concrete dams, and its response during the application of an ice load. Two types of concrete dams were analysed, an arch dam and a buttress dam. For these dams, the influence from different parameters on the ice load distribution along the dams is studied. In addition to this, a study on how the ice load affects dam stability had also been performed. Stability analyses based on the finite element method were performed using both linear and nonlinear formulation of the interaction behaviour between the base of the dam and the underlying rock. A parametric study of ice sheet expansion on different dam types and geometries were performed. The expansion of the ice sheet was assumed to either be caused by a constant temperature 15 ˚C uniformly distributed over the ice thickness, or by a temperature gradient from 15 ˚C at the top surface of the ice sheet and 0 ˚C at the bottom. The parametric study also includes an investigation about influence of the shape of the reservoir beaches, where it either had a perpendicular shape towards the surface of the dam, or it had an angle of 30˚ with the dam surface. In the linear stability analysis, the structure continued to deform with increasing of the resultant pressure until it reached nonlinearity. The dam deflection had a linear relation with the applied ice load force until it reached the point when structure behaviour was nonlinear. The structure failed due to sliding, overturning or combination of both sliding and overturning. A material failure can also occur if the nonlinear material behaviour is considered, however this was not considered in this study. The parametric study showed that the ice load distribution was less near the beaches, and the distribution of the load on the concrete dam was higher near the top surface of the ice sheet. It was also shown in the study that the distribution of the ice load along the dam was as a cosine function where it had the maximum value at the buttress and the minimum at monolith connections. The result also showed that the load distribution over the thickness of the ice sheet was the same along the dam, regardless of the shape of the beaches or the length of the ice sheet. / Det är viktigt att förstå hur islasten beter sig och hur den påverkar betongdammar som är belägna i kallt klimat, som t.ex. Sverige, där temperaturen blir tillräckligt låg för att frysa ytvattnet i en flod. Syftet med detta examensarbete är att studera isbelastningsfördelningen längs en betongdamm och dess respons under en belastningen. Två olika typer av betongdammar har analyserats, vilka är valvdamm samt lamelldamm. För dessa, studerades det hur olika parametrar påverkar lastfördelningen från istrycket längsmed dessa dammar. Slutligen har det studerats hur islasten påverkar dammsäkerheten och risken för dammbrott. Inverkan från interaktionen mellan dammen och det underliggande berget som linjär eller olinjärt har studerats i stabilitetsanalyser baserade på finita elementmetoden. En parameterstudie har också genomförts för olika dammtyper och geometrier där islasten orsakades av en expansion av isytan. Denna expansion antogs vara orsakad av antingen av en jämn fördelad temperatur över istjockleken på 15 ˚C, eller en temperaturgradient över istjockleken med +15 ˚C på den övre ytan och 0 °C vid isens bottenyta. Den parametriska studien beaktar även inverkan från utformningen av stränderna, där den har definierats som antingen vinkelrät mot dammen eller med en lutande vinkel på 30 grader. I fallet med linjära stabilitetsanalyser kommer konstruktionen att fortsätta att deformeras som ett resultat av ökande resulterande tryckkraft. Dammens deformation har ett linjärt förhållande med den applicerade islasten till dess att den når en punkt då strukturens beteende övergå till olinjärt. Strukturens brottmod kan uppstå på grund av glidning, stjälpning eller i en kombination av både glidning och stjälpning. materialbrott kan uppstå om icke-lineariteterna beaktas. Dammen gick till brott på grund av glidning, vältning eller i kombinationen av dessa då. Materialbrott kan uppstå om icke-linjära materialmodeller inkluderas, men detta beaktades dock ej i denna studie. Den parametriska studien visar att isbelastningen är mindre nära stränderna och att belastningen på betongdammen är högre vid isens ovanyta. Studien visar att islastfördelningen längsmed dammen liknar en cosinusfunktion som når sitt maximum vid stödskivan och sitt minimum vid monolitanslutningen. Resultatet visar även att islastfördelningen genom islastens tjocklek har samma form längsmed dammen oavsett utformningen av stränder eller istäckets längd.

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.