Academic literature on the topic 'Armerad betong'

Since 1 January 2010 it is a requirement to use the European standards, Eurocodes, in Sweden when constructing bridges. One chapter that has caused an extra amount of problems for the engineers is the one about fatigue analysis, which resulted in us doing this thesis. To do this we had to read all of the Eurocodes that direct, or indirect deals with fatigue and calculating of such. We have read the background documents for the Eurocodes and master’s thesis in the subject. We also studied the calculations of bridges constructed by different construction firms. We have chosen to limit the thesis to discuss only road bridges made of concrete due to the lack of method for verification of concrete in the national appendix. There is a need for clarification of what method to use. To make sure that this thesis will be of use to the constructors, we have presented easy-to-use instructions for how to calculate fatigue on reinforced concrete bridges. We have also calculated an example of a bridge in two spans where we present the calculations in Excel more thoroughly. Fatigue of concrete is in many cases not the critical factor and it can most often be verified by simple methods. The concrete reinforcement is more often the subject to fatigue, but verification can relatively easy be done with the method described in the national appendix if a good Excel- or MathCAD sheet is used.
Sedan den 1 januari 2010 är det krav i Sverige att för bro- och anläggningskonstruktioner använda de nya europeiska standarderna, eurokoder, för dimensionering. Ett kapitel som vållat stora problem för brokonstruktörer är kapitlet om utmattningslaster och dimensionering för dessa vilket ledde till att vi gjorde detta examensarbete. Vi har läst igenom de eurokoder som direkt och indirekt behandlar utmattning och utmattningsberäkningar, granskat bakgrundsdokument till eurokoderna samt läst examensarbeten som handlar om utmattning. Dessutom har vi också granskat beräkningar från ett flertal broar som olika konsultföretag konstruerat. Vi har valt att avgränsa arbetet till att enbart handla om utmattning av vägbroar i armerad betong. Detta har vi gjort för att metoder för verifiering av betongen i vägbroar inte är definierade i de nationella tilläggen till eurokoderna. Därför behövs ett förtydligande av vilka metoder som är lämpliga att använda. För att konstruktörer ska ha praktisk nytta av detta examensarbete, har vi redovisat en beräkningsgång med kommentarer och dessutom utfört egna beräkningar för en förenklad variant av en plattbro i två spann där vi redovisar beräkningarna i Excel mer ingående. Vad vi har kommit fram till är att armeringen ofta är mer utsatt för utmattning än betongen men verifieringsmetoden beskriven för armeringen i det nationella tillägget är en metod som är relativt lätt att använda med ett bra Excel eller MathCAD-ark.

Commissioned for this report is Ramboll, Bridge and Tunnel Unit in Stockholm. The idea throughout the work has been to primarily help bridge designers compiling advice and instructions on how fatigue verification for railway bridges in reinforced concrete shall be performed under the new rules, the Eurocodes. After the introduction of the Eurocodes in 2011 has major problems emerged among designers around Sweden. In some areas, it differs in the calculation rules compared with rules from the Swedish Transport Administration and the National Board of Housing, Building and Planning calculation. Fatigue verification is one area where the new calculation rules are different from the past. A large part of the report has been to interpret and find the relevant information in the Eurocodes concerning fatigue. When questions or doubts have surfaced, this has been discussed with Elisabeth Helsing at the Swedish Transport Administration and bridge designers at Ramboll. The result is a report where the structure is organized in the way that the bridge designers can move from cover to cover and realize that fatigue verification in reality follows the same order as the report's sections. The issues have been resolved and reported regularly through the report with complementary findings as a result. Some of the greatest advances in the report are the load combinations to be used for the method for fatigue verification, how the dynamic factor and the magnification factor should be used and how the trainloads to be designed for each method for fatigue verification.

This report is about the shear force design of reinforced concrete according to Europe’s common dimension rules, Eurocode. The purpose is to describe the calculation procedure and the background to the formulas and expressions that occurs. Furthermore results from different calculation methods (hand calculations and computer calculations) will be compared to see how they differ. The goal with this is to go through the parts of Eurocode dealing with shear force and that this will lead to a clear review of these. You should also be able to see how results and the calculation procedure differ between different calculation methods. The reason of that is to see if it, in some cases, can be worth to spend some more time on calculations by hand. By the report you can see that, in many cases, the calculations made by hand leads to a smaller amount of shear reinforcement than the calculations in the computer programs. It may therefore be worth to calculate some designs by hand, especially since there was quite a difference in some cases. This is of course a judgment that has to be made for every single case by its own, since it takes considerably longer time to calculate a construction by hand than in a computer program.

The purpose of this study was to investigate the properties of steel fibre reinforced concrete and its design models in relation to conventional reinforced concrete from a mechanical, economical and ergonomic perspective. Design examples were also presented for beams and slabs-on-ground for their shear and moment capacity. For this reason, both bending tests and design calculations were performed to help compare the different reinforcing methods. The bending tests were performed on seven beams where three were conventional and four were reinforced with steel fibre. Half of the steel fibre beams were reinforced with 1 % of the volume amount while the other half contained 1.5 %. The design examples were all according to the new Swedish standard for fibre concrete, SS 812310: 2014 and the European standard for concrete structures, Eurocode 2. Examples of shear capacity in relation to the bending tests were given. This thesis also included design examples of moment capacity for slab-on-ground to show its wide area of use. According to the performed bending tests, it showed that beams reinforced with 1% and 1.5% steel fibres could effectively handle shear forces. In comparison to the conventional reinforced beams, the steel fibre beams had an increased shear capacity with a minimum of 20%.  The bending tests and the design calculations showed that steel fibres can replace stirrups as shear reinforcement. Clear ergonomic and economic benefits of reinforcing with steel fibres were shown. Handling of conventional reinforcement was physically stressful as opposed to the shorter casting process that came with steel fibre reinforcement which contributed to a better working environment.

Klimatförändringarna påverkar världen negativt. År 2015 togs Parisavtalet fram för att bekämpa klimatkrisen, vilket resulterade i större krav på byggnadssektorn. Byggnadssektorn står för en stor del av både den totala energianvändningen och energirelaterade utsläpp av växthusgaser. Dessa måste minskas för att kunna uppnå de miljökrav som definieras i Parisavtalet. Korslimmat trä, även kallat KL-trä, är ett konstruktionsmaterial på marknaden som främjar för ett hållbart byggande jämfört med det nuvarande dominerande materialet betong.  Syftet med forskningen är att redogöra för skillnaden mellan väggar av armerad betong och KL-trä. Studien har framtagits genom ett experiment där modelleringsprogrammet StruSoft FEM-design användes för att modellera, dimensionera och analysera en referensbyggnad placerad på Gävle Strand i Gävle. Fokuset ligger på hur materialen förhåller sig som ett bärande material och dess skillnad. Forskningen tar inte hänsyn till energi, fukt-, ljud- eller brandkrav. Analys av de båda materialen visar att betongen har fördelar, speciellt gällande nedböjning och tjocklek. Resultatet för KL-trä visar att det är möjligt att bygga ett flervåningshus. Däremot kan det kräva högre dimensioner och ger större nedböjning jämfört med betong. Resultatet visar att ytterväggarna av KL-trä behöver vara 80 mm tjockare än betongväggarna och nedböjningen är i det värsta fallet 4,8 mm för KL-trä respektive 1,8 mm för betong. Resultatet visar att den totala vikten för byggnaden med väggar av KL-trä är 74 % av den totala vikten för byggnaden med betongväggar. Vikten för en byggnad med väggar av KL-trä har stora fördelar och gynnar miljön och är tack vare av dess låga vikt enklare att arbete med. Då KL-trä är det bättre alternativet för miljön bör fler byggherrar ha i åtanke att använda lösningar med trä som stomme för att främja ett hållbart byggande.
Climate change has a negative impact on the world. In the year 2015, the Paris agreement was presented to fight the climate crisis, which put greater demands on the construction sector. The construction sector accounts for a large part of both total energy use and energy-related greenhouse gas emissions, which must be reduced to meet the environmental requirements defined in the Paris Agreement. Cross-laminated timber, also known as CLT, is a construction material on the market that promotes sustainable construction compared to the currently dominating material concrete since the climate footprint for wood materials is less. The purpose of this research is to specify the difference between CLT and concrete walls. The study was developed through an experiment where the modeling program StruSoft FEM design was used to model, design, and analyze a reference building located at Gävle strand in Gävle. The focus is on how these structural materials behave as load-carrying elements and their differences. The research does not take energy, moisture, sound, or fire requirements into account. Analysis of both materials shows that concrete has advantages, especially regarding deflection and thickness. The results of CLT show that it is possible to build a multi-story house. However, CLT requires larger dimensions and gives greater deflections compared to concrete. The results show that the external walls need an 80 mm greater thickness than the concrete walls and the translational displacement is in the worst case 4,8 mm for CLT respective 1,8 mm for concrete. The results show that the total weight of the building with walls of CLT is 74 % of the total weight of the building with concrete walls. The weight of a building with CLT walls has great advantages and benefits both the environment and because of the lighter weight easier to work with. Since CLT is the better alternative for the environment, more builders should keep in mind to look at solutions with wood as a skeleton to promote sustainable construction.

Högre byggnader i Sverige stabiliseras vanligen med väggar som dimensioneras för att uppta både skjuv- och tryckkraft, så kallade ”Shear-Walls” eller stabiliserande väggar. Vid dimensionering av dessa element refererar den aktuella normen, SS-EN 1992-1-1 (EK2) till fackverksmetoden. Då det råder brist på praktiskt applicerbara dimensioneringsregler för fackverksmetoden för stabiliserande väggar används i dagens läge ofta den amerikanska betongnormen, ACI som med sitt enklare och mer praktiska tillvägagångssätt konkurrerar ut fackverksmetoden. Eftersom dessa hus byggs i Sverige ska Eurokoderna tillämpas, därför är det intressant att veta hur stor skillnaden i både armering, men även styvhet blir om båda metoderna tillämpas på ett väggelement. Referensobjektet för jämförelsen är ett 25-våningshus i Liljeholmen där en stabiliserande vägg väljs. För att ens kunna göra en jämförelse behöver man de aktuella krafterna och momenten som råder på väggen, vilka fås från programmet ETABS. Tillämpning av ACI-normen resulterar i en klassisk formelberäkning där den största svårigheten ligger i att omvandla de amerikanska storheterna till SI-enheter. Fackverksmetoden är dock mer invecklad och examensarbetet börjar med att beskriva de grundligt. På grund av fackverksmetodens natur, används två olika mjukvaror för att underlätta arbetet. En spänningsfördelning tas fram för de rådande krafterna på väggen med hjälp av programmet ForcePad för att sedan användas som underlag i programmet CAST där själva fackverksutformningen sker. Den formelbaserade metoden enligt den amerikanska normen, ACI har fördelar framför fackverksmetoden som tillämpas enligt EK2. Fördelen är att den är snabb och lätt att applicera för alla typer av väggelement. Däremot har analysen av väggelementet som är dimensionerat med båda dessa metoder visat en mer konservativ lösning enligt EK2. Vi har dimensionerat samma vägg med dessa två olika metoder och fått ut att utnyttjandegraden är ca 9 % lägre för fackverksmetoden. Dimensioneringen enligt EK2 och fackverksmetoden är mer konservativ då det fodras mer armering ur dimensioneringen. Det gör att väggen får en extra säkerhet gentemot väggen som dimensionerats enligt ACI. Då EK2 hänvisar till att stabiliserande väggar ska dimensioneras med fackverksmetoden är det inte möjligt att ge en annan rekommendation. Objektivt sett är ACI en metod som ger ett tillfredställande resultat och tar mycket mindre tid att tillämpa vilket gör att den blir mer konkurrenskraftig. För solida väggar utan öppningar lämpar sig användning av ACI metoden medan fackverksmetodens styrka ligger i dimensionering av mer komplicerade väggelement.
High-rise buildings in Sweden are usually stabilized with walls design for both shear and compressive loads, so-called ”Shear walls”. Design of these elements refers to the Strut and-Tie method according to the European design code, SS-EN 1992-1-1 (EK2). Due to the lack of practically applicable design method for the Strut-and-Tie method often the American Concrete code is used to design these shear walls. Since these buildings are to be built in Sweden the Eurocodes should be applied. Therefore it is interesting to know how the difference in both the reinforcing and the stiffness becomes when both methods are applied for these wall elements. Reference object for comparison is a 25-storey building in Liljeholmen, where a shear wall is studied. In order to make a comparison, the current forces and moment that exist on the wall are needed, which are available from the ETABS-program. Application of the ACI code results in a classical formula calculation in which the main difficulty lies in transforming the American units to European. The Strut-and-Tie method is more complicated and the thesis begins by describing it in detail. Because of the complexity of the Strut-and-Tie methods, two softwares are used to facilitate the work. A stress distribution for the current wall is obtained by using the software ForcePAD. This stress distribution is used as input in the program CAST, where the design of the Strut-and-Tie model is done. The approach of shear wall design at this stage includes vertical and horizontal loads. The vertical loads are designed with standardized interaction curves where different load combinations are checked against interaction curves with various reinforcement scenarios. However, shear forces are determined by ACI formulas. The ACI method, which is formula based, has advantages over the ST-method applied according to EK2, it is quick and easy to apply to all types of wall elements. However, analysis of the wall element designed with both of these methods has shown a more conservative solution according to EK2. According to the FE-analysis of the wall element the demand capacity ratio is about 9 % lower for the wall element designed with the STmethod. The design according to EK2 and the ST-method require more reinforcement and is therefore more conservative compared to the wall designed by the ACI. The EK2 refers to the ST-method when designing “Shear Walls” and it is therefore not possible to give any different recommendation of design. Objectively speaking, the ACI method gives a satisfactory result and takes less time to apply, making it more competitive. For solid walls without openings it is suitable to use the ACI method, while the STmethod’s strength lies in the design of more complex wall elements.

Byggnader uppförda i armerad betong har en lång livslängd, vilket kan medföra att samhället ställer andra krav på utformning och användning under byggnadens livslängd. Detta medför att håltagningar kan krävas för att uppfylla samhällets behov, då det inte är hållbart att riva och bygga nytt. Vid en håltagning minskar dock elementets bärförmåga, vilket medför att sprickor kan uppstå som kan leda till brott i konstruktionen. För att undvika brott i konstruktionen kan den behöva förstärkas. Syftet med arbetet är att, med hjälp av StruSoft FEM-Design 3D Structure (FEM), undersöka om en befintlig vägg i armerad betong behöver förstärkas vid håltagning, samt undersöka hur väggen reagerar vid olika förstärkningar i stål med avseende på utnyttjandegrad, nedböjning och spänning. Arbetet omfattade en given byggnad, kallad “referensbyggnaden”, från ett projekt ägt av Byggkonstruktören AB. Den bärande väggen som i det här arbetet har studerats, vilar på två stöd, vilket innebär att väggen betraktas som en hög balk. Förstärkningsmetoderna för sådana öppningar omfattar vanligen ramförstärkning eller ökning av väggens tvärsnitt. Detta arbete har riktat in sig på förstärkning med stål eftersom det är en beprövad metod. Metoden för arbetet var modellering i FEM. FEM är ett program som används för modellering, analys samt dimensionering av bärande element i byggnader. I FEM baseras dimensionering på Eurokod med nationella tillägg. En modell modellerades utifrån referensbyggnaden, analyserades samt dimensionerades. Väggen fick en utnyttjandegrad på 97% innan håltagning och en utnyttjandegrad på 223% efter håltagning. Väggen behövde därmed förstärkas. Arbetet resulterade i fem förstärkningslösningar i stål med en utnyttjandegrad mellan 81–97%. Skillnaden i nedböjning och spänning för förstärkningslösningarna var små och bör därför inte påverka valet av förstärkningslösning. Den största skillnaden mellan de olika förstärkningslösningar är vikten av stålet som omfattar förstärkningen, vilken varierar mellan 337–1305 kg, detta bör beaktas vid val av förstärkning för ett hållbart byggande.

Detta examensarbete vid Luleå tekniska universitet har utförts i samarbete med avdelningen för byggkonstruktionvid det nordiska konsultföretaget Norconsult AB. Arbetet bygger på en önskan från Norconsultatt ta fram en beräkningsmodell för höga balkar i överensstämmelse med Eurokod 2 motsvarande densom finns i BBK 04. Eurokod 2 har endast en knapphändig beskrivning av hur höga balkar bör dimensioneras.Detta skapar frustration och osäkerhet hos konstruktörer. Den tidigare svenska betongnormen,BBK 04, innehöll en tydlig och enkel mer empirisk beräkningsmetod för höga balkar, vilket gav en störresäkerhet vid projekteringen. Arbetet begränsas till att studera enkelt upplagda och kontinuerliga balkar i två spann belastade med enpunktlast mitt i vartdera spannet. Geometrin är densamma för samtliga balkar och armeringsmängdenvarieras tillsammans med brottlasten. Initialt utfördes en litteraturstudie för att erhålla en fördjupad kunskap om området samt att bygga uppen förståelse för teorin för höga balkar och den fackverksmodell som används i Eurokod 2. Vidare presenterasen försöksrapport, Rogowsky et al. (1983), som redovisar en experimentell laboratoriestudie därhöga balkar belastas till brott. Resultaten som presenteras är brottlast, töjning i betong och armering,sprickmönster samt nedböjning. Fyra enkelt upplagda och fyra kontinuerliga balkar väljs ut för vidarejämförelse och analys. Härvid används det ickelinjära beräkningsprogrammet ATENA 2D, där studeradebalkar modelleras. Handberäkningar enligt EK2 och BBK 04 utförs för respektive balk och tillhörandearmeringsmängd beräknas. En maximal brottlast itereras fram för respektive balk och beräkningsmetod (EK2 eller BBK 04). Armeringsmängdensom ges av denna beräkning modelleras i ATENA 2D och motsvarande balk analyseras.Resultaten jämförs sedan. Erhållna resultat sammanställs och jämförs med varandra: Rogowsky et al. (1983), ATENA 2D och handberäkningarnaenligt både Eurokod 2 och BBK 04. Jämförelsen visar att det finns få likheter mellan EK2och BKK 04, med avseende på erhållen armeringsmängd. BBK kräver generellt större armeringsmängdän Eurokod 2. Studien visar att beräkningarna med ATENA 2D stämmer väl överens med laboratorieförsöken.Resultaten visar även att antaganden enligt Eurokod 2 stämmer väl överens med hur de studeradebalkarna beter sig i verkligheten. En enkel beräkningsmodell som motsvarar BBKs konservativa modell är inte möjlig att ta fram inom deramar och begränsningar som finns för detta examensarbete. Istället sammanställs en modell i form av enpunktlista som förtydligar, sammanfattar och exemplifierar den mer verklighetstrogna beräkningsgångenför höga balkar enligt Eurokod 2.