The research objectives for this project were to explicitly define the anchor bolt corrosion problem in the state of Georgia and recommend action to the Georgia Department of Transportation. The bearing assembly of concern is the plate bearing assembly, in which carbon steel and/or bronze plates are anchored by either carbon steel or stainless steel anchor bolts. Inspection report data revealed that anchor bolt corrosion was ubiquitous for all environments in Georgia; the problem was reported for 27% of the steel girder bridges throughout the state. Based on a synthesis of the field investigations, bolt failure analyses, laboratory experimental testing, and review of GDOT inspection report surveys, the corrosion of carbon steel anchor bolts is caused universally by concentration cell corrosion. Other corrosion mechanisms of concern are galvanic and crevice corrosion, which are both enhanced by the current bearing design. Corrosion protection provided through zinc galvanization cannot sufficiently protect the carbon steel bolt for its entire service life. Corrosion potential and cyclic polarization data confirmed that ASTM Type 304, Type 316, Type 2101, and Type 2205 were protected from concentration cell and localized corrosion in the simulated bearing environment. Therefore, it is recommended that the stainless steel anchor bolts of these types be use in future designs and that the bolts should be electrically separated from all dissimilar metals using a Nylon or Teflon washer to prevent preferential corrosion of carbon steel. It is further recommended that the bronze lube plate should be eliminated entirely and that the bearing type should be a reinforced elastomeric bearing. Maintenance of existing sliding plate bearings should include regular cleaning by brushing away debris from the bearing surfaces, and bridges with carbon steel anchor bolts should be retrofitted to provide additional lateral restraint according to current maintenance procedures.

Har du någonsin åkt genom en tunnel och undrat hur det kommer sig att det tunga berget över dig inte kollapsar in i detta hålrum? Har du lagt märke till underliga metallpinnar som sticker ut ur väggar och tak? Dessa metallpinnar är bultar, och de är en del av säkerhetsåtgärderna som ser till att tunnlar över hela Sverige är säkra att färdas i. När en tunnel byggs är det viktigt att ta reda på vilka egenskaper som berget har för att kunna avgöra hur stora säkerhetsåtgärder som bör implementeras. Dessa egenskaper kan vara sådant som sprickors utbredning och orientering, hur mycket vatten som finns i sprickorna, vad berget består av och krafter som påverkar berget. Säkerhetsarbetet kring tunnlar kan göra skillnaden mellan liv och död, men hur ska man forska kring detta? I ett labb kan man med hjälp av en modell undersöka vad som fungerar bäst, men även det minsta möjliga för att förhindra kollaps. I detta arbete har en modell som representerar ett tunneltak använts. Den används till undervisning för förståelse av bultar. Modellen var en upphöjd stålram med avtagbar botten, stålramen var kvadratisk med 82 cm sidolängd. I denna ram placerades skruvar och järnvägsmakadam för att simulera ett tunneltak med bultar i mindre skala. Järnvägsmakadam är krossat berg med en kornstorlek på ca 32 till 64 mm. Skruvarna trycker ihop makadamen med hjälp av brickor för att tryck ska uppstå och trycket mäts med tryckgivare som är placerade i modellen. Arbetet som har utförts med hjälp av modellen syftar till att utveckla metoder för hur sådana försök bör utföras i framtiden. Tidigare försök har gjorts och då har det observerats att denna modell har varit stabil när skruvarna spänts till 7 Nm (Newtonmeter) vridmoment och att den kollapsade av minimal påverkan när skruvarna spändes till 5 Nm. Därför gick vi in i detta arbete med hypotesen att modellens lägre gräns för stabilitet fanns strax under 5 Nm. Vid de tidigare försöken mättes inte trycket i modellen och vi hade därför ingen hypotes om detta. Försöken utfördes på olika vis. Skruvarna spändes i olika mönster och med olika vridmoment, makadamen placerades också på olika sätt när modellen byggdes upp. Som resultat ställdes vridmoment och tryck upp i tabeller och diagram. Det skulle visa sig att hypotesen om att den lägre gränsen var nära 5 Nm vridmoment inte stämde. Modellen hölls uppe även när skruvarna endast spändes till 2 Nm. Både när modellens bottenlager var fördelaktigt och ofördelaktigt uppbyggt ur ett stabilitetsperspektiv så höll modellen vid 2 Nm. Lägre vridmoment än 2 Nm kunde inte testas i brist på känsligare verktyg. / Have you ever traveled through a tunnel and wondered why the heavy rock above you doesn’t collapse on top of you? Have you noticed the odd metal rods that sticks out from the walls and ceiling? These metal rods are bolts, a part of the security measures that make sure that tunnels all over Sweden are safe to travel through. When a tunnel is built, it is important to know the properties of the rock to be able to assess what type of security measures that need to be applied. These properties can be fractures and their orientation, the composition of the rock and the forces that are present. The security work regarding tunnels can be the difference between life and death, but how can research in this field be carried out? Model experiments in a laboratory can be of great use to investigate the most efficient way to stabilize the rock, but also the minimal effort required to prevent collapse. For this report a model that represents the roof of a tunnel has been used. The model is used for learning about rock bolts and consisted of an elevated 82 cm square steel frame with a detachable floor. Bolts and crushed rock were placed within the frame to simulate a tunnel roof in a smaller scale. The crushed rock had a grain size of 32 to 64 mm. The bolts in combination with small metal discs compress the rock to produce pressure, and the induced pressure is measured with pressure indicators placed within the model. The experiments conducted with this model aims to develop potential new methods for future uses and experiments. Previous experiments with this type of model have shown that the model is stable when the bolts have been tightened to 7 Nm (Newton Meters) torque, and subsequently collapsed with minimal influence when the bolts were tightened to 5 Nm. Therefore, the hypothesis of this report was based on previous experiments, where the lower limit of the model seemed to be close to 5 Nm. The previous experiments didn’t measure the pressure throughout the strained rock mass, and therefore there is no hypothesis regarding this. The experiments were conducted in different ways. The bolts were tightened both in different patterns and with different torques, and the crushed rock were placed differently throughout the experiments as the model was being built. The following result of torque and pressure were presented in tables and graphs. The result showed that the hypothesis regarding the lower boundary being close to 5 Nm was not correct. The model stayed in place even when the bolts were tightened as low as 2 Nm. The model was stable at 2 Nm both with a favorable and unfavorable bottom layer of rock. Therefore, it is required to tension the bolt with torque lower than 2 Nm to determine the lower limit of stability, but that could not be tested due to the lack of proper tools.

The aim of this master thesis is the retrofit of a condensing steam turbine. The thesis obtains a revision of the steam turbine, the reconstruction of steam turbine blades and the basic calculation of bolt torques of the turbine split plane. The master thesis is assigned to a specific retrofit of the steam turbine Lang. In the introductory part the thesis is focused on the turbine description and the basic functions of selected turbine components. The following part deals with the revision and the proposal of repairs for all components and the recommendation of additional modernizations of specific measuring equipments. The analysis of anchoring the stator and rotor blading and their reconstruction is discussed in the next part. In the last part the thesis focuses on the sealing of the turbine split plane and the calculation of the various bolt torques closely linked to the sealing.

Internationellt sett är merparten av de dammbrott som ägt rum kopplat till grundläggningen. Det är oftast kopplat till att det finns osäkerhet i de rådande grundförhållandena. Som extra säkerhet, installerades bergförankringar som en åtgärd att behandla osäkerheterna i de rådande grundförhållandena. I Sverige är merparten av kraftverksdammarna uppförda mellan 1940-och1960 talet. Det var inte ovanligt att cementingjutna slakarmerade kamstål sattes under dammarna som en extra säkerhet. När dessa bergbultar installerades var kunskapen om dess verkningssätt begränsat, då teorier om bergbultens verkningssätt började utvecklas under 70- och 80-talet. Vid dimensionering av bergförankring till dammbyggnader i nutid tillämpas RIDAS, Kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, som är upprättade av de Svenska dammägarna. I RIDAS framgår att när det endast föreligger en risk för glidning får rostfri slak armering användas som bergförstärkning och dimensioneras enligt BBK, Boverkets handbok för betongkonstruktioner, kap 3.11 "kraftöverföring genom fog". Examensarbetets inledande del är en litteraturstudie som är inriktad på den forskning som har bedrivits rörande bergbultens principiella beteende när den går till brott. Vidare i litteraturstudien har en beräkningsteori som utvecklats av Holmberg (1991) vilken beskriver en bergbults bidrag till bärförmågan för en bergspricka studerats i detalj. Teorin har även jämförts mot experimentellt utförda skjuvförsök av bergbultar. Med hjälp av den teori som presenterades i litteraturstudien genomfördes en stabilitetsanalys av en betongmonolit i utskovsdammen på en typisk Svensk vattenkraftstation. Målet var att undersöka möjligheten för bergbultarna, som är installerade i berggrunden att samverka, med ett antaget horisontell sprickplan under dammbyggnaden. Det bidrag till bärförmågan som bergbultarna och bergsprickan utgör till totalstabiliteten jämförs med de krav som ställs i RIDAS. I slutet av arbetet förs en diskussion om de presenterade teoriernas förmåga att beskriva bultens bärförmåga under olika förhållanden samt hur en bergförankring bör utformas för att säkerställa dragbrott i bulten. Efter det ges förslag på forskning rörande bergbultning som kan utföras, för att bättre förstå bergbultens principiella beteende. / Internationally, the majority of dam failures that have occurred are related to the foundation. It is usually linked to the large uncertainty in the actual propertys of the foundation. A common measure was to install rock bolts as an extra precaution in the subgrade to handle the uncertainties of the subgrade. In Sweden, most of the hydroelectric dams were constructed between 1940 and 1960. It was not uncommon that cemented reinforced rock bolts were installed in the subsoil as an extra precaution. When these rock bolts were installed, understanding of their stress handling was limited, considering the fact that the theory of the rock bolts behavior was first studied between 1970 and 1980. The first part of this thesis is a thorough review of the literature which focuses on the research that has been conducted on the fundamental behavior of the rock bolt when it fails. In this study, a computational theory describing a rock bolts load contribution to a rock joint is presented, verified against experimental shear tests performed on rock bolts. In the design of rock anchoring to the construction of reservoirs in the present application RIDAS, Power Companies' guidelines for dam safety, the guidelines is formed by the Swedish dam owners. Accordingly to RIDAS where there is only a risk for a slide in a rock joint stainless untensioned rock bolts are allowed to be used fore support and dimension according to BBK, Boverkets handbok för betongkonstruktioner, kap 3.11 "kraftöverföring genom fog". Using the theory presented in the literature review, a stability analysis of a monolith on Långbjörn PowerStation was carried out. The goal was to explore the possibility of rock bolts installed in the subgrade to interoperate with a rock joints under the dam building. The load contribution of rock bolts and the rock joints has to overall stability is compared with the requirements of the Swedish power company’s guidelines for dam safety, RIDAS. At the end of the thesis, the presented theories’ applicability under different conditions and how a rock anchor should be designed to be as efficient as possible is discussed. In conclusion, suggestions for research that can be performed on bolting, to gain better understanding of the fundamental behavior of the rock bolt are presented.

Denna rapport undersöker hastighetsberoende friktionsbeteende i zinkpleterade 8.8 M12x1.75 skruvförband med en klämlängd på 82 mm och ett åtdragningsmoment på 120 Nm. Totalt 84 åtdragningar genomförs med nya skruvar, brickor och muttrar för varje åtdragning med utrustning tillhandahållen av Atlas Copco. All data importeras och analyseras i Matlab. Analysen visar att inom en standard avvikelse från medelvärdet kan klämkraften variera med så mycket som 90% beroende på var inom det 10-200 rpms hastighetsspannet skruven drogs åt. Vidare framgår även att restmomentet är mycket beroende av den hastighet som skruven drogs åt vid, med ett restmoment ~5 Nm över slutmomentet för 10 rpm och ~20 Nm över slutmomentet vid 200 rpm. En ursprunglig hypotes tas fram som antar att en utförlig modell av lastfördelningen i skruvensgänga och under skruvens skalle kan användas för att förutse skruvförbandets friktionsbeteende. Denna hypotes övergavs då mätresultat och analys visar att effekten av en förbättrad lastfördelningsmodell inte skulle märkas då spridningen i friktionen är för stor. / This report examines the speed dependency of frictional behavior in zinc plated 8.8 M12x1.75 bolt joints with an 82 mm clamping length at a tightening torque of 120 Nm. A total of 84 test tightenings have been performed with new bolts, nuts and washers for each tightening. The tests are performed using equipment supplied by Atlas Copco and all data is imported and analyzed in Matlab. It is found that within one standard deviation of the mean value the clamping force can vary as much as 90% depending on where in the 10-200 rpm speed range the bolt is tightened. Furthermore it is concluded that the residual torque is also highly speed dependent, registering at ~5 Nm above the final torque at 10 rpm and ~20 Nm above at 200 rpm. An initial hypothesis was developed regarding the pressure distribution in the thread and under the bolt head in the hopes that better understanding and modeling of this aspect could help predict frictional behavior in the bolt joint. This hypothesis was abandoned after it is concluded that the impact of an improved pressure model would be much too small to be noticeable due to the already large scatter in frictional coefficients.

The thesis aimed to study the impact of manufacturing and assembly technology, the valve bolt fitted to diesel high pressure pump CP3 in the Bosch, which has been found to leak. As experimental material was chosen heat treated bolts M16x1,5 made of material 12 050th. Groups of samples were produced in two ranges hardness. Experimental determination of the optimum range of hardness was assessed on the basis of the results of the process of the screw and set the value of plastic deformation of the sealing surfaces of the parts. Experimental section also deals with the analysis of bearing surfaces on the pump and the components, after the screw process. To some extent, is observed as surface treatment

No description available.

No description available.

Vid tunneldrivning inom infrastrukturprojekt i Sverige är den mest förekommande bergbulten för permanenta förstärkningar den konventionella kamstålsbulten. En ingjuten bult utan förspänning. Montaget sker genom att med handkraft pressa in bulten i ett cementfyllt borrhål. Detta ger upphov till spill av cement och stor fysisk ansträngning, när tusentals bultar monteras i varje projekt. Den permanenta bergssäkringen uppnås först när den omslutande cementen har härdat. Detta medför ett moment i bergförstärkningsskedet där entreprenören måste säkra tunneln med temporära driftbultar.   För att undvika temporärbultning kan en förspänd ingjuten bult användas som permanent bult. Exemplet på en sådan bult är PC-bulten. Vid montage ger den en omedelbar driftsäkring och en permanent förstärkning genom injektering via det inre röret. Bulten blir då helt ingjuten av cement.  Syftet med studien är att jämföra PC-bulten med kamstålsbulten. Studien undersöker den förmodade nyttan i belastningsergonomi och ekonomi av att använda PC-bulten som permanent förstärkningsbult. Genom att utföra en styrd observation på ett studiebesök där tunneldrivning med bergförstärkning skedde har de båda bultarnas montagearbete jämförts ur belastningsergonomisk synpunkt. För att utreda skillnader i arbetsvolym och tidsåtgång utfördes beräkningar på ett sammanställt bultprotokoll. Beräkningarna visar vilken förstärkningsbult som medför den lägsta kostnaden för bultförstärkning.  Av resultatet i studien framgår det att det finns en stor potential i ett framtida användande av PC-bulten som permanent bult vid tunnelförstärkning. Potentialen ligger i en klart förbättrad arbetsmiljö i avseendet belastningsergonomi och i den tidsvinst framtida projekt kan nyttja. / The conventional rebar bolt, a grouted bolt with no pre-stress, is the most commonly used rock reinforcement bolt for tunneling in Swedish infrastructural projects. The assembly takes place by manually pushing the bolt into a borehole filled with grout. This gives rise to spillage and great physical exertion when thousands of bolts are mounted in each project.   Permanent safety is only achieved when the surrounding cement has cured. This entails a moment in the rock reinforcement stage where the contractor must secure the tunnel with temporary operating bolts.  To avoid temporary bolting, a pre-stressed bolt can be used as a permanent bolt. An example of such a bolt is the PC-bolt. When assembled, it provides immediate operational safety and permanent reinforcement by injection through the inner pipe. The bolt is then completely sealed with grout.  The purpose of the study is to compare the PC-bolt with the rebar bolt. The study explores the supposed benefit of economics and load ergonomics of using the PC-bolt as a permanent reinforcement bolt. By conducting a controlled observation on a field study to a site where tunneling with rock reinforcement occurred. The assembly of the two bolts has been compared out of a load ergonomic view point. In order to investigate differences in work volume and time, calculations were made on a compiled bolt protocol. The calculations show which reinforcement bolt results in the lowest cost of the assembly.  The result of the study shows that there is a great potential in the future use of the PC-bolt as a permanent bolt for tunneling. The potential lies in a clearly improved work environment regarding ergonomic loads and more time efficient installation that can be utilized in future projects.

L’installation et la maintenance des ancrages passifs scellés au rocher représentent un coût important dans le budget de fonctionnement des infrastructures de transport sujettes à l’aléa rocheux. Dans ce contexte, clarifier et optimiser les méthodes de dimensionnement actuellement employées représente un enjeu fort. Or le comportement d’un ancrage passif scellé au rocher est très complexe : il fait intervenir non seulement la rupture des matériaux constituants mais également la rupture des interfaces. Par ailleurs, la résistance de l’interface barre-scellement lors de l’arrachement d’un ancrage dépend du caractère dilatant de cette interface, liée à la géométrie de la barre (verrous) et à la plastification du matériau de scellement. Le travail de cette thèse porte sur une meilleure compréhension du comportement en traction d’un ancrage passif scellé au rocher, l’objectif étant d’améliorer la conception et le dimensionnement des ancrages sollicités axialement. Premièrement, le travail a consisté à définir le comportement de l’interface barre-scellement, Pour cela, un modèle numérique a été développé afin de reproduire des essais d’arrachement, sous différentes contraintes de confinement radial, de barres d’acier de haute adhérence (HA) scellées sur une longueur de 15 cm dans un cylindre de coulis de ciment (Moosavi et al. 2005). La géométrie réelle de l’interface acier–scellement a été considérée dans le modèle. Le comportement du coulis de scellement a été représenté par un modèle de type «concrete damage plasticity» (CDP), modèle de Lubliner (1986), implémenté dans Abaqus (2012). La représentation dans une approche continue de la plastification locale et de la fissuration, a nécessité un calage pour tenir compte des effets d’échelle. Le comportement de l’interface barre-scellement a ainsi été identifié comme cohésif dommageable avec frottement, dans une bande de cisaillement de largeur entre 2 et 3 fois la hauteur des verrous. Dans l’objectif de simuler un ancrage sur le terrain, des éléments d’interface représentant le contact acierscellement (sans les verrous) ont été développés.. La performance des éléments a été testée par la modélisation d’essais réalisés par Benmokrane et al. (1995) pour des barres de HA scellées en forage dans un bloc de béton, c’est-à-dire avec des conditions-limites radiales à rigidité constante. En parallèle, afin de tester l’influence de différents paramètres (géométrie, propriétés de matériau, accessoires de mise en oeuvre) sur le comportement de l’ancrage, une campagne insitu de 36 essais d’arrachement de barres d’acier HA scellées dans un massif calcaire résistant a été réalisée. Certaines barres équipées de fibre optique ont permis d’étudier finement la mobilisation de l’interface entre la barre d’acier et le matériau de scellement lors de la sollicitation axiale. Ces observations expérimentales, comparées aux résultats de la simulation numérique des essais, ont permis de valider le modèle numérique développé et en particulier les éléments d’interface. Par ailleurs, dans nos conditions d’essais, il n’est pas noté d’effet de la longueur de scellement ou de la résistance du coulis de scellement sur la résistance de l’ancrage : la résistance est limitée par la résistance en traction de la barre d’acier. Quant à la rigidité de l’ancrage, c’est le rapport diamètre de la barre/diamètre du forage ou un coulis plus résistant qui tend à rigidifier le comportement de l’ancrage. Pour un rocher résistant et homogène, la longueur de scellement efficace est au maximum de 65cm pour les diamètres usuels de barre. Elle tend à augmenter quand le système est plus déformable : coulis de scellement moins résistant ou, pour un diamètre de barre donné, diamètre de forage plus grand. La présence de la canule d’injection ne semble pas perturber le comportement de l’ancrage. Par contre, une attention particulière doit être portée à la mise en oeuvre de la chaussette géotextile. / Fully grouted rockbolts have been used for decades for transport infrastructure exposed to rockfall hazards. However their installation and maintenance are usually costly. Therefore, understanding and optimizing of the current design method for this type of anchorage is a major challenge. This study is not simple because of the complexity of fully grouted rockbolt behavior: its failure involves not only the failure of constituent materials (rockbolt, grout, rock), but also the failure of bolt-grout and grout-rock interfaces. Moreover, the strength of bolt-grout interface depends on the interface dilatancy, which is likely linked to the geometry of ribs and to the plastification of grout material. This thesis which includes two different parts, a numerical modeling and an experimental work, contributes hence to a better understanding of fully grouted rockbolt behavior under an axial tensile load, in order to improve the current design method. Firstly the bolt-grout interface behavior in particular the force transmission between the bolt and the grout, was studied. For this purpose, a numerical model was proposed to simulate the pull-out test of a short length of 15cm of bolt grouted in a cylinder of cement hardened paste, under constant confinement pressure (Moosavi et al., 2005). In this model, the bolt-grout interface was modeled with its real geometry, including ribs. To consider the different types of behavior and failure (tension, compression and shear) of the grout, this one was modeled by the concrete damage plasticity model (CDP model), which was developed by Lubliner et al. (1986) and implemented in Abaqus (2012). Moreover, the localization of plastic strain and the fracture of grout imply different size effects, which were also taken into consideration within the calibration of the parameters of the CDP model. The bolt-grout interface behavior was also identified to be a cohesive-damage friction interface within a 2 or 3 times the height of the ribs wide shear band. From these numerical modeling results, a constitutive model for the bolt-grout interface was developed to replace the real geometry of bolt-grout contact, in order to model in-situ anchors, whose length is much longer than that of anchors in laboratory tests. The interface model was then validated by performing the numerical simulation of the pullout tests of grouted bolt in borehole drilled in concrete block, carried out by Benmokranne et al. (1995), under constant rigidity of confinement instead of constant pressure of confinement. For the second part of this study, a series of 36 pull-out field tests of fully grouted rockbolt in a rigid limestone rock wall was conducted in order to study the influence of different parameters on the behavior of rock anchors (geometry, material characteristics, accessories). Certain of the bolts equipped with optical fiber allowed bolt strains to be measured along their length, and hence, the stress mobilization along the bolt-grout interface to be studied. The comparison between experimental and numerical results permitted us to validate the numerical simulation, in particular the proposed interface model. With our field test conditions, no influence of grouting length or grout resistance on the strength of anchor was noticed and the bolt strength was limited by the tensile strength of the steel rebar. It is the ratio of bolt diameter/borehole diameter or a stronger grout that tends to stiffen anchor. In a resistant and homogeneous rock and for usual rebar diameters, the efficient grouting length is lower than 65cm. This length increases when the system is more deformable, by using a less resistant grout or a higher grout thickness. The instalation of the cannula seem not to affect the anchor’s strength. However, a particular attention must be paid to the use of the geotextile sock.