Fackverksmodellen är idag den modell som vid dimensionering av pålfundament är vanligast att använda. Det kan finnas tillfällen där en fackverksmodell inte är fördelaktig att dimensionera ett fundament efter, till exempel vid stora pålavstånd då det leder till höga fundament. Pålfundament kan även dimensioneras enligt balkmodellen. Detta examensarbete kommer att undersöka fördelarna och nackdelarna med respektive beräkningsmodell. Med hjälp av två konstruerade beräkningsmallar för respektive modell dimensioneras ett fundament med fyra pålar. Fallstudien kommer att bli grunden för jämförelsen.   Båda beräkningsmallarna kommer att följa SS-EN-1992-1-1:2005 Eurokod 2 dimensionering av betongkonstruktioner. De ekvationer som används vid dimensionering med respektive modell kommer att redovisas för att förtydliga genomförandet för detta arbete. Jämförelsen kommer att göras för följande parametrar;   ​armerings- och betongmängd ​sprickfördelande armering förankring av längsgående stänger fundamentets geometri påverkan av felslagning   Utifrån resultatet från fallstudien blir fundament dimensionerande enligt fackverksmodellen högre än fundament dimensionerat enligt balkmodellen. Balkmodellen kräver mer huvudarmering och är mer känslig för felslagning. Sprickarmering krävs inte i lika stor utsträckning för fundament dimensionerande enligt balkmodell. Fackverksmodellen kräver större förankringslängd.   Vilken modell som är bäst lämpad beror på fundamentets utformning och vilka förutsättningar som finns på arbetsplatsen. Finns det krav på hur högt fundamentet får vara är balkmodellen bättre lämpad. Där pålarna kan placeras inom minimiavstånd och där ingen begränsning på hur högt fundamentet får vara är det lämpligt att använda sig av fackverksmodellen. / The strut-and-tie model is today the model that is most commonly used for designing pile caps. There may be occasions where a strut-and-tie model is not that beneficial to design a pile cap after, for example big distances between piles will lead to high pile caps. Pile caps can also be designed according to the so-called flexural model. This thesis will investigate the pros and cons that comes with each model. This will be done by constructing two calculation templates for each model to design a four-pillar foundation.   Both calculation templates will follow SS-EN-1992-1-1: 2005 Eurocode 2 design of concrete structures. The equations that will be used for designing each model will be explained to clarify the implementation of this work. The comparison will be made for the following parameters;   ​reinforcement and concrete amount crack reinforcement anchorage of longitudinal reinforcement the height of the pile cap impact of miss-piling   Based on the outcome of the case study, a pile cap designed according to the strut-and-tie model results in higher caps than a cap designed according to the flexural model. The flexural model requires more longitudinal reinforcement and is more vulnerable to miss-piling. Crack reinforcement is not required to the same extent for the flexural model compared to caps designed according to the strut-and-tie model. The strut-and-tie model requires longer anchoring length for the longitudinal reinforcement.   The model that is best suited depends on the preconditions where the foundation is going to be placed and the formation of the pile cap. If there is a limit for how high the pile cap can be, the flexural model can be better suited. Where the piles can be placed within minimum distances and there is no limitation on the height of the foundation, it is advisable to use the ‘strut-and-tie model.

Reservdelspaketering av cylinderhuvuden till personbilsmotorer för eftermarknaden sker idag för hand på ett företag i Skövde som tillverkar bilmotorer. Samtliga cylinderhuvuden lyfts för hand och placeras i wellpapplådor som levereras till återförsäljare. För att förbättra ergonomin för de anställda vid paketeringen samt att minska risken för skador på både anställda och cylinderhuvud har företaget efterfrågat ett lyftverktyg för att lyfta cylinderhuvudena med av konsultföretaget ÅF. Målet med detta arbete är således att utveckla en eller flera modeller av lyftverktyg som kan lyfta så många olika varianter av cylinderhuvud som möjligt samt wellpapplådan som dessa paketeras i.   Som utgångspunkt för konstruktionen av lyftverktyget utförs en litteraturstudie inom området lyftverktyg. Denna litteraturstudie innefattar både generella lyftverktyg som finns på marknaden samt en undersökning av företagets befintliga lyftverktyg. Litteraturstudien visar att generella lyftverktyg varierar avsevärt gällande både externa kraftkällor och vilken princip som används för att gripa föremål som ska lyftas. Studien av företagets befintliga lyftverktyg visar att företaget applicerar en rad olika sätt att gripa både cylinderhuvuden och motorblock. För lyft av cylinderhuvuden används verktyg som använder friktion mellan lyftverktyg och ventilstyrningshålen och verktyg som använder mekanisk gripning som bygger på att cylinderhuvudets geometri utnyttjas.   Grundkoncept för hur cylinderhuvud och emballage kan lyftas tas fram genom att ett flertal konstruktions- och designmetoder används. Tre grundkoncept på lyftverktyg för lyft av cylinderhuvudet i kombination med två lösningar på hur emballaget kan lyftas presenteras för företaget. Ett av grundkoncepten anses vara den bästa lösningen på hur cylinderhuvudet ska lyftas utifrån resultatet av en viktad konceptvalsmatris. Den bästa lösning på hur lådan ska lyftas anses vara att denna inte lyfts alls, utan transporteras via ett rullbord. Företaget väljer dock att ett de andragrundkoncept av lyftverktyg ska vidareutvecklas. Även den andra lösningen på hur lådan ska lyftas anses av företaget vara en bättre lösning.   Till följd av cylinderhuvudenas variation i geometri konstrueras två olika lyftverktyg. Båda konstruktionerna bygger på att två ramkonstruktioner, uppbyggda av aluminiumprofiler och monterade till varandra med linjärstyrningar, sänks ner över cylinderhuvudet. Ramkonstruktionerna dras sedan ihop med en pneumatisk cylinder. Följden av detta blir att det ena lyftverktyget griper cylinderhuvudena genom kontakttryck överfört av puckar med polyuretanskivor fastvulkade i ena änden, mellan ram och cylinderhuvud. Det andra lyftverktyget griper cylinderhuvudet utifrån dess geometri. Båda lyftverktygen är utrustade med polyesterband med monterade lyftprofiler som passar emballagets fördefinierade lyftområden. Detta gör att lådan med det paketerade cylinderhuvudet inuti kan lyftas. Resultatet blir alltså två olika lyftverktyg, ett som lyfter med tryck och friktion och ett som lyfter genom mekanisk låsning utifrån cylinderhuvudets geometri.   På konstruktionen av lyftverktyget som lyfter cylinderhuvudet med friktion görs Finita Element-analyser för att utvärdera verkande moment, effektivspänningar och deformation vid belastning. Utifrån analyserna i kombination med noggrant avvägda antaganden dras slutsatsen att de ingående skruvförbanden, linjärstyrningar och aluminiumprofilerna håller en tvåfaldig säkerhet mot begynnande plasticering.   Utifrån det slutgiltiga resultatet ges förslag på framtida arbete i form av vidareutveckling av lyftverktyget till ÅF. / The packaging of cylinder heads as spare parts for car engines is today done by hand in a company in Skövde that manufactures car engines. All cylinder heads are lifted by hand and placed inside cardboard boxes. The cardboard boxes are then sent to the retailer of spare parts. In order to improve the work situation from an ergonomic point of view and to minimize the risk of injury on both the cylinder heads and the employees, the company has ordered a lifting tool from the technical consulting company ÅF. The goal with this master thesis is to develop one or several models of lifting tool/tools that can lift as many different cylinder head models as possible. The lifting tool/tools are also going to be able to lift the cardboard box with the cylinder head inside.   As starting point for the development of the lifting tool/tools, a literature study is made in the field of lifting tools. The literature study is divided into two parts; the first one includes general lifting tools on the market today. The second part analyses the different kind of lifting tools that the company already is using today. The literature study shows that there is a big variety in general lifting tools not only considering the external forces that is used to power the tools but also in which way the tools grips the objects. The study of the company’s existing lifting tools shows that it contains a big variety in different ways to grab both cylinder heads and engine blocks. To lift cylinder heads the company uses several kinds of principles, for example; lifting tools that grips with friction between lifting tool and the holes for the valve shafts. They also use lifting tools that grabs the cylinder heads by taking advantage of the cylinder head geometry.   Basic concepts on how the cylinder head and the cardboard box can be lifted are developed by using a number of different design methods. Three basic concepts of lifting tools for lifting the cylinder head combined with two basic concepts on how the cardboard box can be lifted is presented to the company. One of the three basic concepts on how to lift the cylinder head is considered the best, based on its score in a concept score table. The best solution for how the cardboard box is to be lifted is not to lift it at all. Instead should the cardboard box be pushed away on a ball transfer table. Still, the company chooses another one of the basic concept for further development. Also the second solution on how to lift the cardboard box is chosen by the company.   Due to that the cylinder heads geometries varies so much between the different models, two different lifting tools are developed. The construction of both of the tools is based on two aluminium frames, constructed by aluminium profiles. The two frames are joined together by linear motion bearings. The frames are lowered down over the cylinder head and then being pressed together by a pneumatic cylinder. This results in that the one of the two lifting tool is gripping the cylinder head with contact pressure and friction between the cylinder head and the aluminium cylinders on the lifting tool that have polyurethane vulcanised on its ends. The other lifting tool grips the cylinder head by using the cylinder heads geometry. The two lifting tools are both equipped with polyester bands with hooks mounted on its ends that fits in the premade handles on the cardboard box. This makes it possible to lift the cardboard box with a cylinder head inside of it. The result of this is two lifting tools, one that grips with pressure and friction and one that grips by mechanical locking based on the cylinder heads geometry.   For the lifting tool that grips the cylinder head with pressure and friction a series of analyses is made using the Finite Elements method. The purpose with these analyses is to evaluate torque, stress and displacement of the lifting tool. From the results of these analyses in combination with some carefully considered assumptions, conclusions of the strength of mechanics for the lifting tool are made. This shows that all the included parts of the lifting tool; such as screw joints, linear motion bearings and aluminium profiles, have a factor of safety higher then 2 against plastic deformation.   Based on obtained results from this thesis, advises on further development for the lifting tools are presented to ÅF.

I studien redogörs övergripande för vindens grundläggande natur och till viss del hur den kan påverka ett bärverk beroende på bärverkets form samt vindens hastighet, anfallsvinkel och turbulens. Det redogörs även för ett antal strukturdynamiska fenomen orsakade av vind som kan vara aktuella för broar. Dessa fenomen är fladder, gallopering, virvelavlösning, vridande divergens och vindstötsbelastning. I studien återfnns även en sammanfattning av den vägledning om utvärdering av dynamisk respons i bärverk orsakad av vind som ges i BSV 97, vilken hänvisas till enligt föregående gällande norm Bro 2004. Det redogörs även för den vägledning som ges i nuvarande gällande norm SS-EN 1991-1-4 med tillhörande nationella anvisningar i TRVK Bro 11, TRVR Bro 11, och TRVFS 2011:12. Den vägledning som ges för utvärdering av den dynamiska responsen är begränsad till att gälla vindfluktuationer i vindriktningen som ger upphov till resonans för bärverket i en egenmod där hela konstruktionen svänger i vindriktningen och åt samma håll. I studien studeras en balkbro av samverkanstvärsnitt med längsta spännvidd ca 70 m i syfte att utvärdera egenfrekvenser och modtyper för en relativt vanlig brotyp samt hur dessa varierar med antal spann och grundläggningsförhållanden. Studien utförs med hjälp av en detaljerad FE-modell till stor del bestående av skalelement. Även jämförelse med FE-modell av samma bro modellerad med balkelement utförs. Resultaten av studien används sedan till att beräkna den dynamiska förstorningsfaktorn med hänsyn till vindstötsbelastning, vilket förutsätts vara det fenomen som har störst inverkan på vanligt förekommande balkbroar med medellång spännvidd, dvs. 50-150 m. Denna förstorningsfaktor, den så kallade bärverksfaktorn cscd beräknas här enligt en förenklad och konservativ metod föreslagen i artikel av Ülker-Kaustell, Zangeneh och Pacoste [22]. / The study presents comprehensive fundamental nature of wind and to some extent how it can affect a structure depending on the shape of the structure and the speed of the wind, its angle of attack and content of turbulence. It also presents a number of structural dynamic phenomenon caused by winds that may be relevant for bridges. These phenomena are flutter, galloping, vortex shedding, torsional divergence and gust load. In the study there is also a summary of the guidance on the evaluation of dynamic structural response caused by the wind given in BSV 97, referred to according to the preceding valid rules for bridge design in Sweden, Bro 2004. It also outlines the guidance provided in current valid rules, EN 1991-1-4, with their national guidance in TRVK Bro 11, TRVR Bro 11, and TRVFS 2011:12. The guidance given or evaluation of the dynamic response is limited to the wind fluctuations in the wind direction causing resonance in the structure for a eigenmode in which the entire structure oscillate in wind direction and in the same direction. In the study a composite box girder bridge is studied with the longest span of about 70 m in order to evaluate natural frequencies and mode types for a relatively common bridge type and how these vary with the number of spans and foundation conditions. The study is performed by means of a detailed FE-model mainly consisting of shell elements. There is also performed a comparative study with a FE-model of the same bridge modeled with beam elements. The results of the study are then used to calculate the dynamic magnification factor with respect to the gust load, which is assumed to be the phenomenon that has the greatest impact on the common girder bridges with medium range, i.e. 50-150 m. The magnification factor, the so-called structural factor cscd is here calculated according to a simplified and conservative method proposed in the article by Ülker-Kaustell, Zangeneh and Pacoste [22].

A computational framework for linear static aeroelastic analyses is presented. The overall aeroelasticity model is applicable to conceptual aircraft design studies and other low-fidelity aero-structural analyses. A partitioned approach is used, i. e. separate solvers for aerodynamics and structure analyses are coupled in a suitable way, together forming a model for aeroelastic simulations. Aerodynamics are modelled using the vortexlattice method (VLM), a simple computational fluid dynamics (CFD) model based on potential flow. The structure is represented by a three-dimensional (3D) Euler-Bernoulli beam model in a finite element method (FEM) formulation. A particular focus was put on the modularity and loose coupling of aforementioned models. The core of the aeroelastic framework was abstracted, such that it does not depend on any specific details of the underlying aerodynamics and structure modules. The final aeroelasticity model constitutes independent software tools for the VLM and the beam FEM, as well as a framework enabling the aeroelastic coupling. These different tools have been developed as part of this thesis work. A wind tunnel experiment with a simple wing model is presented as a validation test case. An aero-structural analysis of a fully elastic unmanned aerial vehicle (UAV) (OptiMale) is described and results are compared with an existing higherfidelity study. / Rapporten beskriver en beräkningsmodell för linjära, statisk aeroelastiska analyser. Modellen kan användas för konceptuella designstudier av flygplan. En partitionerad metod används, d v s separata lösare för aerodynamik- och strukturanalyser kopplas på ett lämpligt sätt, och bildar tillsammans en modell för aeroelastiska simulationer. Aerodynamik modelleras med hjälp av en så kallad vortex-lattice method (VLM), en enkel modell för beräkningsströmningsdynamik (CFD) som är baserad på friktionsfri strömning. Strukturen representeras av en tredimensionell (3D) Euler-Bernoulli-balkmodell implementerad med hjälp av en finita elementmetod (FEM). Ovannämnda modeller har utvecklats med fokus på modularitet och lös koppling. Kärnan i den aeroelastiska modellen har abstraherats så att den inte beror på specifika detaljer i de underliggande aerodynamik- och strukturmodulerna. Aeroelasticitetsmodellen i sin helhet består av separata mjukvaruprogram för VLM och balk-FEM, såväl som ett ramverk som möjliggör den aeroelastiska kopplingen. Dessa olika program har utvecklats som en del av examensarbetet. Ett vindtunnelförsök med en enkel vingmodell presenteras som ett valideringstest. Dessutom beskrivs en analys av ett elastiskt obemannad flygplan (OptiMale) och resultaten jämförs med en befintlig studie som har genomförts med modeller av högre trovärdighet.

I laborationssalarna på KTH i Södertälje, som i huvudsak används till elektrorelaterade ämnen, har det funnits ett antal balkmodeller med monterade töjningsgivare. Dessa har inte använts på många år och det saknas vidare uppgifter om modellerna. Uppdraget bestod av att utarbeta en laboration till KTH:s undervisning. Laborationen skulle handla om balkböjning och signalbehandling, med tonvikt på̊ det senare. Som hjälpmedel skulle vi använda oss av balkmodellerna. I uppdraget ingick det också att undersöka balkmodellernas elektriska och mekaniska egenskaper. Med teknisk balkteori skulle en möjlig relation mellan nedböjning och töjning tas fram. Med balkmodellen i en bryggkoppling kunde dess signal via ett DAQ-kort överföras till en PC och LabVIEW för vidare behandling. I LabVIEW kan ett anpassat gränssnitt tas fram och för visning av valda parametrar. Bryggkopplingen balanseras med hjälp av en potentiometer. I gränssnittet kan spänningsförändringen i bryggan observeras när balken påverkas av nedböjning. Efter kalibrering av systemet kan töjning och nedböjning presenteras efter beräkningar i LabVIEW. För att erhålla en så stabil och brusfri signal som möjligt har gruppen använt sig avbåde ett hårdvarufilter av lågpass-typ och ett mjukvarufilter i LabVIEW. Signalen förstärks med hjälp av en OP-förstärkare innan den matas in i DAQ-kortet. Trots sin ålder kunde balkmodellerna fortfarande användas och ge stabila signaler för vidarebehandling. Modellerna kan med fördel användas i en laboration för studenter och färdigt underlag finns för detta. Laborationen bör öka förståelsen för hur en signal från en givare kan förstärkas, filtreras och behandlas vidare i detta fall för grundläggande hållfasthetsberäkningar. / In the laboratory at KTH in Södertälje, which are mainly used for electro-related subjects, there are a number of beam models with mounted strain gauges. These have not been used for many years and there is no further information about the models. The assignment consisted of preparing a laboratory task for KTH's teaching. The laboratory would consist of beam bending and signal processing, with emphasis on the latter. As an aid, the beam models will be used, these consisted of a fixed aluminum beam with mounted strain gauges. The assignment also includes examining the electrical and mechanical properties of the beam models. With technical beam theory, a possible relationship between deflection and strain would be developed. With the beam model connected in a bridge connection, its signal could be transferred via a DAQ card to a PC and LabVIEW for further processing. In LabVIEW, a custom interface can be created and for displaying selected parameters. The bridge coupling is balanced with the help of a potentiometer. In the interface, the voltage change in the bridge can be observed when the beam is affected by deflection. After calibration of the system in the interface, strain and deflection can be presented according to calculations in LabVIEW. To obtain as stable and noise-free a signal as possible, the group has used both a low-pass hardware filter and a LabVIEW software filter. The signal is amplified by an OP amplifier before being fed into the DAQ card. Despite their age, the beam models could still be used and give stable signals for further treatment. The models can be used to advantage in a laboratory for students and there is a ready basis for this. The laboratory should increase the understanding of how a signal from a sensor can be amplified, filtered and further processed in this case for basic strength calculations.