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.

The purpose of this thesis is to evaluate the contribution of grouted rock bolts on the stability of concrete dams. The load capacity of the grouted rock bolts are assessed considering eventual deteriorating processes. An additional objective was to compare the resulting load capacity with the prevailing regulations in RIDAS (the power companies’ guidelines on dam safety) and possibly suggest new guideline values. The literature study consists of two parts; concrete dams and grouted rock bolts. In the first part concrete dams are discussed and especially the inherent forces and aspects when controlling their stability. The second part treats grouted rock bolts and the theoretical focus is on their function and possible failure modes as well as on the degrading processes (primarily corrosion) that are affecting the rock bolts.  Subsequently, the theory was applied on the Swedish concrete buttress dam Storfinnforsen, which is the largest concrete dam in Sweden. The dam was selected for this study mainly because its shape is archetypical for buttress dams. In addition, a digitalized model of the dam was obtainable from previous research projects.  A numerical analysis with the finite element analysis software ABAQUS was performed in order to evaluate the stability of the dam and to support the analytical analysis. The load capacity of the grouted rock bolts was analytically evaluated with consideration to eventual degradation. Assuming a corrosion rate of 60 μm/year, the grouted rock bolts in Storfinnforsen could after 100 years be trusted with a load capacity of approximately 180 MPa. That load capacity is due to shear failure, which constitutes the most plausible failure mode for rock bolts in buttress dams. The value 180 MPa is to be seen in contrast to the current limitation of 140 MPa that is defined in RIDAS (2011). The conclusion of this thesis is accordingly, that the maximum allowed load capacity that can be assigned the grouted rock bolts in the stability calculations of concrete dams can be increased from todays 140 MPa. This conclusion is substantiated by the analytical analyses with the numerical calculations as support.