Beregninger av hvelvdam med vederlagspilar

Abstract

Hvelvdammer har høy grad av statisk ubestemthet, og elementmetoden er derfor en egnet analysemetode. I denne oppgaven har man laget en skallmodell av en enkeltkrum hvelvdam med vederlagspilar i elementmetodeprogrammet DIANA. Man har undersøkt kreftene i hvelvet og effekten på vederlagspilaren ved ulike randbetingelser.

Elementanalysene av skallmodellen viser tilfredsstillende samsvar med analytiske løsninger av enklere tilfeller som buer og aksesymmetriske skall.

Resultatene fra elementanalysene viser at mesteparten av vertikalkreftene fra hvelvet går ut og ned i vederlagspilaren, og at vannlasten, som i utgangspunktet er horisontal, gir vertikale strekkrefter i samme størrelsesorden som trykkbidraget fra dammens egenvekt langs store deler av damfundamentet.

Valg av randbetingelser for elementmodellen har betydning både for kreftene ut i vederlagspilaren og for hvelvets kapasitet. Ved innspent randbetingelse langs damfundamentet reduseres den horisontale trykkraften ut i vederlagspilaren med 1/3 i forhold til kun fastholding mot translasjon som randbetingelse, men samtidig reduseres også det stabiliserende skiveskjæret mot vederlagspilaren.

Når man modellerer fjellet rundt dammen, øker den horisontale trykkraften mot vederlagspilaren med 25 % sammenliknet med fastholding som randbetingelse, samtidig endres også skiveskjæret i ugunstig retning.

Når man utvider skallmodellen med platedampilarene som flankerer hvelvdammen, reduseres den horisontale trykkraften mot vederlagspilaren med 20 %.

Når man undersøker glidning av vederlagspilaren ved å bruke grenseflateelement, påvirkes resultatene av diskontinuiteter i fundamentgeometrien, og kun den jevneste damprofilen gir glidning langs hele vederlagspilaren.

Elementmodellen påvirkes betydelig av temperaturendringer. Temperaturer innen normalt variasjonsrom gir krefter i hvelvet og mot vederlagspilaren som er i samme størrelsesorden som kreftene på grunn av vanntrykk.