This thesis covers an investigation regarding the failure in the bridge slab of Gruvvägsbron, which was the result of the full scale test that the bridge was subjected to prior to demolition. Using the non-linear finite element software ATENA 3D, a model of the bridge was assembled, with the purpose to attempt to reenact the test procedure and realistically capture the failure load and behaviour. This in order to be able to conclude what kind of failure that occurred. The initial part of this thesis presents a summary of a conducted literature study, which aims to give deeper knowledge regarding the linear shear and punching shear phenomena and their respective failure mechanisms, and how they are applied on bridge slabs. Furthermore, the shear capacity of the bridge was calculated according to current design codes. A parameter study was conducted on the model, which initially showed a over-stiff response. The aim of this was to study the influence of key variables on the outcome of the analysis, and hopefully get closer to the failure load acquired inthe experiment. From the studied parameters, it was observed that a combined reduction of the tensile strength and fracture energy, together with a low fixed crack coefficient had the largest influence on the outcome of the analysis. It was also observed that the location of the failure and failing load was dependant on how the loading was applied to the model, i.e. via load control or deformation control. The final model failed at a load which surpassed the actual failure load by 10.5%. The mode of failure obtained in all the analyses were the result of a large shear crack propagating from the edges of the loading plate, through the slab to the slab/girder-intersection. This indicates that the type of failure that occurred was primarily due to a linear shear mechanism with a secondary punching effect. The design values calculated by keeping with the current codes resulted in too conservative values when compared to the obtained failure load from the experiment. This proves the difficulty in regarding the internal force distribution in slab struc-tures as well as the shear carrying width, which from the analysis were found to be larger than that obtained from the code. / Denna uppsats behandlar en utredning gällande brottet i plattan på Gruvvägsbron, som var resultatet av det fullskaletest som bron utsattes för innan rivning. Med hjälp av den icke-linjära finita element-programvaran ATENA 3D skapades en modell avbron, med syfte att på ett realistiskt sätt försöka återskapa experimentet och fånga brons verkliga beteende. Detta för att således kunna dra slutsatser angående brottets natur. Den första delen av denna uppsats innehåller en sammanfattning av en utförd litteraturstudie, som ämnar ge en ökad förståelse angående fenomenen skjuvning och genomstansning, tillsammans med olika brottmekanismer relaterade till dessa. Vidare har brons motstånd mot skjuv- och genomstansningbrott beräknats enligt rådande normer. En parameterstudie utfördes på modellen, då den ursprungligen uppvisade ett överstyvt beteende. Syftet med detta var att studera nyckelparametrars påverkan på analysens resultat, och eventuellt komma närmare den verkliga brottlasten i experimentet. Av de studerade parametrarna observerades att en samtida reduktion av draghållfasthet och brottenergi, samt ett lågt värde på den så kallade "fixedcrack"-koefficienten gav störst inverkan på resultatet. Vidare observerades att brottets lokalisering och brottlasten var beroende av hur lasten påfördes modellen, dvs genom last- eller deformationsstyrning. Den slutgiltiga modellen gick till brott vid en last som översteg den verkliga brottlasten med 10.5%. Brottet som skedde var i samtliga analyser resultatet av en skjuvspricka som sträckte sig från kanten av lastplattan, genom plattan, ner till mötet mellan platta och balk. Detta indikerar att den typ av brott som skedde var ett primärt skjuvbrott med en sekundär stanseffekt. Lastvärdena beräknade enligt rådande normer tycks vara för konservativa, om jämförelse görs med lasten som uppnåddes i experimentet. Detta visar på svårigheten i att bedöma den inre kraftspridningen i plattor, och även dess skjuvbärande bredd, då analysen visade att denna var betydligt större än vad som ges i koden.

The main topic of this thesis concerns the behavior of concrete pile cap supported by four piles with two varying positions of longitudinal reinforcements. The positions include top of piles and bottom of the pile cap. For this purpose, non-linear finite element models of a pile cap are created using software ATENA 3D. The goal was to observe which position of reinforcement yields the higher bearing capacity and to observe the failure modes in the models. To achieve the above goals, a short review of theoretical background concerning shear phenomena is performed. This, in order to enhance the knowledge regarding shear stresses, shear transfer mechanism, factors affecting shear capacity, modes of shear failure and relate them to the behavior of pile cap. Furthermore, the calculation of shear resistance capacity based on Eurocode 2 using strut and tie method and sectional approach is presented. The numerical analysis started by creating four pile cap models in ATENA 3D. The difference between the models being the position and ratio of longitudinal reinforcement. The purpose behind two reinforcement ratios were to observe the behavior of pile cap model in two cases: a) when failure occurs prior to yielding of reinforcement; b) when failure occurs while reinforcement is yielding. The models are then analyzed using software ATENA Studio. The results revealed that placing the reinforcement on top of piles in case (a) increased the capacity of the model by 23.5 % and in case (b) increased the capacity by 18.5 %. This because the tensile stresses were found to be concentrated on top of piles rather than the bottom of the pile cap. The final failure mode in the model with top reinforcement position was crushing of the inclined compressive strut at the node beneath the column and in the model with bottom reinforcement position, the splitting of the compressive strut due to tensile stresses developed perpendicular to the inclined strut. The potential advantage of placing the reinforcement at the bottom were a better crack control in serviceability limit state and a slightly less fragile failure mode compared to the top position of reinforcement. A parametric study was performed in the model as well to observe the effects of various parameters on the results obtained. It was found that fracture energy had the most significant effect on the results obtained. Finally, a comparison between the results of numerical analysis and analytical design approaches based on strut and tie method and sectional approach was performed. The comparison reveals that the design values obtained based on strut and tie method for the model were very conservative. In particular, the equation for the strength of inclined compressive strut based on Eurocode 2 was very general. / Det huvudsakliga ämnet för den här avhandlingen handlar om beteendet hos pålfundament som stöds av fyra pålar med två olika positioner av längsgående armering. Positionerna inkluderar toppen av pålarna och botten av slagdynan. För detta ändamål skapas icke-linjära finita elementmodeller av en slagdyna med mjukvaran ATENA 3D. Målet var att observera vilket armeringsläge som ger den högre bärkapaciteten och att identifiera brottmekanismen i modellerna. För att uppnå ovanstående mål utförs en kort genomgång av teoretisk bakgrund rörande skjuvningsfenomen. Detta för att förbättra kunskapen om skjuvspänningar, skjuvöverföringsmekanism, faktorer som påverkar skjuvkapacitet, skjuvbrott och relaterar dem till beteendet hos slagdynan. Beräkningen av skjuvmotståndet baserad på Eurocode2 med hjälp av Srut and tie-metod och sektionsmetod. Den numeriska analysen började med att skapa fyra pålfundament i ATENA 3D. Skillnaden mellan modellerna är positionen och förhållandet mellan längsgående armering. Syftet bakom två armeringsförhållanden var att observera beteendet hos slagdynan i två fall: a) när brott inträffar innan armering plasticeras; b) när brott inträffar medan armeringen plasticeras. Modellerna analyseras sedan med hjälp av programvaran ATENA Studio. Resultaten visade att placering av armeringen ovanpå pålarna i fall a) ökade modellens kapacitet med 23,5% och i fall (b) ökade kapaciteten med 18,5%. Detta på grund av att dragspänningarna visade sig vara koncentrerade på toppen av pålarna snarare än på botten av slagdynan. Det slutliga brottet i modellen med topparmeringsposition var krossning av det lutande tryckstaget vid noden under pelaren. I modellen med bottenarmeringsposition delades kompressionsstaget på grund av dragspänningar vinkelrätt mot det lutande staget. The potential advantage of placing the reinforcement at the bottom were a better crack control and slightly less fragile failure mode compared to the top position of reinforcement. En parametrisk studie genomfördes också i modellen för att observera effekterna av olika parametrar på de erhållna resultaten. Det visade sig att brottenergi hade den mest signifikanta effekten på de erhållna resultaten. Slutligen genomfördes en jämförelse mellan resultaten från numerisk analys och analytiska designmetoder baserade på strut and tie-metoden och sektionsmetoden. Jämförelsen avslöjar att de designvärden som erhölls baserat på strut and tie-metoden för modellen var mycket konservativa. I synnerhet var ekvationen för kapaciteten hos det lutande tryckstag baserad på Eurocode 2 mycket generell.

This master thesis gives overview of non-destructive tests of concrete and provides detailed information concerning the acoustic and electromagnetic emission during monitoring of concrete failure. Conducted loading tests of plain concrete specimens are described in the thesis together with the performed numerical simulations of these tests in the software ATENA. The simulation results of concrete failure are analysed in detail and compared with the experimental results recording failure processes with the help of acoustic and electromagnetic emission. The majority of simulation results in software ATENA 3D show good agreement with the recorded data.