Carbon dioxide, as a natural refrigerant, is safe and environment-friendly. It is also an economic refrigerant which can be utilized in residential heat pumps. Analysis has been done to evaluate the performance of the CO2 heat pump in Gamen 12 (Skrapan) in the Sodermalm area, owned by Vasakronan; which is a real estate company. The building satisfies its heating needs through connecting to the district heating network. Furthermore, the CO2 heat pump was installed to recover the available high- potential- waste energy from the building. The evaluation starts with one year of field measurements of an existing system (May 2017 to May 2018). Additionally, quality control and a revision of the data are essential to have the most accurate values. The use of necessary equations is then followed to estimate and establish the critical parameters to the heat pump's performance. For instance, some of the essential parameters include temperature and pressure. In this study, a numerical model was used to present four different scenarios which handle the parameters that impact the performance of the heat pump. These scenarios also aim to improve the system for future installations. The results show that the performance of the heat pump can be improved by 16% and 14% respectively when the outlet gas-cooler temperature and the evaporation temperature are optimized. The best performance of the system is achieved when the outlet gas-cooler temperature decreased, and the evaporation temperature increased simultaneously. This change yielded to the best optimal value, which is up to 30% higher than the previous performance. Another scenario was created for future installations. In this scenario, it was assumed that the heat pump consists of three gas coolers, two of which were utilized for heating domestic water while the third one was used for space heating. Results showed that the new installed scenarios were economically promising and yielded in better performance of the system. Finally, an economic assessment was adopted in this study which showed cost-saving effect at a specific running capacity of the system; 8% of the total cost which equal to 168 000 SEK was saved annually when the heat pump runs at average capacity 54%. After applying the suggested improvements, the savings will be higher and would reach 218 000 SEK annually and the capacity of the heat pump reaches 70%, which is equal to 11% of the total cost of providing heating to the building. / Koldioxid, som ett naturligt kylmedel är säkert och miljövänligt. Det är också ett ekonomiskt kylmedel som kan användas i bostadsvärmepumpar. Analys har gjorts för att utvärdera uppförandet av CO2-värmepumpen i Gamen 12 (Skrapan) i Södermalmområdet, och vasakronan äger denna byggnad; vilket är ett fastighetsbolag. Byggnaden uppfyller sina värmebehov genom att ansluta till fjärrvärme . Vidare installerades CO2-värmepumpen för att återvinna den tillgängliga högspänningsavfallsenergin från byggnaden. Utvärderingen börjar med ett år av fältmätningar från maj 2017 till maj 2018 av ett befintligt system. Dessutom är kvalitetskontroll och revision av data väsentliga för att få de mest exakta värdena. Därefter följs användningen av nödvändiga ekvationer för att uppskatta och fastställa parametrar som är kritiska för värmepumpens prestanda. Exempelvis inkluderar några av de väsentliga parametrarna temperatur och tryck. Vidare användes i en studie en numerisk modell för att presentera fyra olika scenarier som hanterar de parametrar som påverkar värmepumpens prestanda. Scenarierna syftar också till att förbättra systemet för framtida eller liknande installationer. Resultaten visar att värmepumpens prestanda kan förbättras med 16% respektive 14% när utloppsgaskylstemperaturen och indunstningstemperaturen optimeras. Systemets bästa prestanda uppnås när utloppsgaskylstemperaturen sjönk och förångningstemperaturen ökade samtidigt. Denna förändring gav det bästa optimala värdet, vilket är upp till 30% högre än tidigare prestanda. Ett annat scenario skapades för den framtida installation. I detta scenario antogs att värmepumpen består av tre gaskylare, varav två kommer att användas för uppvärmning av hushållsvatten medan den andra används för rymmeuppvärmning. Resultaten visade att den nya installationen lovar ekonomiska resultat och ger bättre prestanda i systemet. Slutligen antogs en ekonomisk bedömning i den här studien och det genomförde resultatet av kostnadsbesparingar med en specifik Kapacitet hos systemet som är 168000 SEK / år och motsvarar 8% av den totala kostnaden som resultaten visade. Efter att ha tillämpat de föreslagna förbättringarna kommer besparingarna att bli högre och uppgå till 218000 SEK / år vilket motsvarar 11% av den totala kostnaden för uppvärmning till byggnaden.

No description available.

No description available.

The dry deep mixing method is widely used to improve a soft clay soil to increase the shear strength as well as to reduce the time for consolidation. It is a mechanical mixing process that makes parts of the soil stiffer than its original strength. It is mainly applicable to soft clay or peat soil.   In this master thesis, the objective was set to perform a comparative analysis on the prediction of the settlements of a clay soil improved by lime/cement columns (LCC). The theoretical settlement predictions were made using two analytical and numerical modeling. A case study was carried out on a part of Stockholm bypass project where LCC was applied to improve soft clay for a foundation of a concrete trough. Field measurements of the vertical deformation of the improved soil were performed using settlement plates to compare the analytical and numerical results. The first analytical method was performed based on the recommendation of TK Geo 13 (2013) while the second method was performed based on the concept of a composite ground. In the case of the numerical method, FEA was performed using 2D plane strain model in Plaxis simulation. The performance of the geometry and combined matching models were investigated to convert the axisymmetric to plane strain model. The variation in stiffness of the columns were taken into consideration by applying two stiffness values 30 and 33 MPa for the upper and lower half of the column respectively. A preload of 58 kPa was applied on the improved clay soil to simulate the time-dependent consolidation settlement due to the stress addition. A comparison was carried out between the results obtained from the analysis and a field measurement. The two analytical methods produced a better agreement with the field measurement regarding long-term consolidation settlement and a reasonable agreement concerning the rate of consolidation. The numerical analysis showed a good agreement with the benchmark concerning both the long-term consolidation settlement as well as the rate of consolidation. The geometry matching model gave a reasonable result regarding correctness of the result compared with the combined matching. Based on the results obtained in this study, the numerical methods had a better agreement with the measurements. / Jordförstärkning med kalkcementpelare är en vanlig metod för förstärkning av lösa jordar genom ökning av den blandade jordens hållfasthet samt minskning av konsolideringstiden. Metoden är en mekanisk process som ökar jordens styvhet och är främst tillämpbar i lös leror men även organiska jordar.   Detta examensarbete har syftat till att jämföra sättningsberäkningar i lera som är förstärk med KC-pelare. De teoretiska beräkningarna har utförts genom två analytiska modeller samt numerisk modellering. En fallstudie har utförts på del av Förbifart Stockholm där jordförstärkning av lös lera med KC-pelare har använts inför grundläggning av ett betongtråg. Resultat från fältmätningar av installerade markpeglar har jämförts med resultat från de teoretiska sättningsberäkningarna.   Den första beräkningsmetoden utfördes i enlighet med rekommendationer från TK Geo 13 (2013) och den andra metoden är baserad på principer för kompositjordar. Den numeriska beräkningen har utgjorts av FEM-modellering i 2D i programmet Plaxis. För att anpassa en plan-töjningsmodell till en axialsymmetrisk modell har inverkan av geometrin samt kombinerad anpassning av modell studerats. Hänsyn har tagits till KC-pelarnas styvhet genom att använda två olika värden (30 resp. 33 MPa) för KC-pelarnas övre respektive undre del. En överlast om 58 kPa applicerades på KC-pelarförstärkt området för att påskynda den tidsberoende konsolideringssättningarnas förlopp som orsakas av överlastens tillskottspänningar.   Baserat på resultat från uppmätta sättningar jämfört med beräkningar, har följande slutsatser dragits. Jämförelser mellan resultaten har visat på en rimlig överrensstämmelse mellan de två analytiska metoderna och utförda fältmätningar avseende långtids konsolideringssättningar. Den numeriska beräkningen har visat en god överensstämmelse med fältmätningar med hänsyn till både konsolideringssättningar och konsolideringsgraden. Den geometriskt anpassade modellen visade ett rimligare resultat i förhållande till den kombinerade anpassade modellen. Sammanfattningsvis bedöms det att den numeriska modelleringen stämmer bättre överens med resultaten från uppmätta sättningar i förhållande till analytiska beräkningar.

<p>Följande examensarbete omfattar en fallstudie av Bro norr om Söderströmsbron, en tunnelbanebro i stål med fyra spår. Den byggdes 1956 som en del av förbindelsen mellan station Gamla stan och station Slussen i Stockholm. I fallstudien, som är ett samarbete mellan KTH och SL, ingår att bedöma brons dynamiska egenskaper, tillstånd avseende utmattning samt att skapa en finita elementmodell av bron. Vidare begränsas fallstudien till brokonstruktionen för det spår som går närmast slussen mellan Mälaren och Saltsjön, och som i dagsläget utgör gröna tunnelbanelinjen mot Farsta strand, Hagsätra och Skarpnäck.</p><p>Under 2005 trafikerades det aktuella spåret under högtrafik av 30 tåg i timmen och under lågtrafik av 15 tåg i timmen. När tåg passerar visar bron stora förskjutningar och glapp mellan sliprar och underliggande stålkonstruktion. Dessa förskjutningar skapar spänningar i stålet och avgörande för brons tillstånd avseende utmattning är antalet skadliga spänningsvidder vid kritiska snitt som inträffat sedan brons färdig­ställande.</p><p>Dagens spänningsvidder mäts med hjälp av töjningsgivare placerade i fältmitt. Mätningen har utförts av KTH, avdelningen för Brobyggnad i samband med examens­arbetet. Av intresse är utmattningsrisk för svetsad anslutning mellan lång- och tvär­balkar. Utmattningsrisken beräknas dels med typiserade spänningskollektiv enligt BSK 07, dels med verkliga spänningskollektiv enligt Palmgren-Miners delskade­hypotes. Enligt båda metoderna konstateras utmattningshållfastheten vara uttömd, med reservation för förbandsklasser och partialkoefficienter. Kollektivparametern <em>κ</em> enligt BSK 07, vilken vid dimensionering beaktar spänningskollektivets form, uppskattas vara närmare 2/3 än SL:s nuvarande värde 5/6.</p><p>Ur responsen från givarna konstateras att den dynamiska förstoringsfaktorn vid 60 km/h varierar mellan 0.63 och 1.43, vilket visar att brons respons har ett stort dynamiskt innehåll.</p><p>En finita elementmodell skapas i Abaqus med hjälp av Matlab, med syftet att komplettera resultat från mätningar. I modellen studeras töjning, vertikal förskjutning och acceleration, dynamisk förstoringsfaktor och egenmoder. Den statiska responsen för modell och bro konstateras vara snarlik.</p> / <p>This thesis includes a case study of the Bro norr om Söderströmsbron, a steel subway bridge with four rail tracks. The bridge was built in 1956 as a part of the connection between the two subway stations Gamla stan and Slussen in Stockholm. The case study, which is a collaboration between KTH and SL, includes an evaluation of the dynamic properties of the bridge, in which condition it is regarding fatigue and the creation of a finite element model of the bridge. The case study is limited to the construction carrying the rail track closest to the lock between Mälaren and Saltsjön, and now represents the green subway line towards Farsta strand, Hagsätra and Skarpnäck.</p><p>In 2005, the train frequency during rush hour was 30 trains per hour and during low traffic 15 trains per hour. When a train crosses, the bridge shows large displacements and gaps between the sleepers and the underlying steel structure. The displacements cause stresses in the steel and crucial to the bridge fatigue state is the number of damaging stress ranges that have occurred since the opening of the bridge.</p><p>The current stress variations are measured using strain gauges positioned in the mid-span. Measurements were carried out by KTH, division of Structural Design & Bridges, during this thesis. Of key interest is a welded edge between the main- and crossbeams. The risk of fatigue is calculated using standardised stress ranges according to BSK 07 and Palmgren-Miners cumulative damage theory. According to both methods, the fatigue life of the bridge is exceeded, with reservations to the detail category and partial coefficients. The stress collective parameter <em>κ</em> according to BSK 07, which in design accounts for the distribution of the stress collective, is estimated closer to 2/3 than SL’s present value of 5/6.</p><p>According to the strain gauges, the dynamic amplification factor at 60 km/h varies between 0.63 and 1.43, indicating that the bridge’s response has a large dynamic content.</p><p>A finite element model is created in Abaqus using Matlab, with the purpose of complementing results from the measurements. In the model, the strain, vertical displacements and acceleration, dynamic amplification and natural modes are studied. The static response of the model and bridge were found to be similar.</p> / QC 20100707

The work presented in this thesis comprises the assessment of existing arch bridges with overlying backfill. The main objective is to estimate the load carrying capacity in ultimate limit state analysis. A case study of the old Årsta railway bridge is presented, serving as both the initiation and a direct application of the present research. The demand from the bridge owner is to extend the service life of the bridge by 50 years and increase the allowable axle load from 22.5 to 25 metric tonnes. The performed analyses show a great scatter in estimated load carrying capacity, depending on a large number of parameters. One of the factors of main impact is the backfill material, which may result a significant increase in load carrying capacity due to the interaction with the arch barrel. Based on theoretical analyses, extensive conditional assessments and the demand from the bridge owner, it was decided that the bridge needed to be strengthened. The author, in close collaboration with both the bridge owner and the persons performing the conditional assessment, performed the development of a suitable strengthening. The analyses showed a pronounced three-dimensional behaviour, calling for a design using non-linear finite element methods. Due to demands on full operability during strengthening, a scheme was developed to attenuate any decrease in load carrying capacity. The strengthening was accepted by the bridge owner and is currently under construction. It is planned to be finalised in 2012. The application of field measurements to determine the structural manner of action under serviceability loads are presented and have shown to be successful. Measured strain of the arch barrel due to passing train has been performed, both before, during and after strengthening. The results serve as input for model calibration and verification of the developed strengthening methods. The interaction of the backfill was not readily verified on the studied bridge and the strengthening was based on the assumption that both the backfill and the spandrel walls contributed as dead weight only. The finite element models are benchmarked using available experimental results in the literature, comprising masonry arch bridges with backfill loaded until failure. Good agreement is generally found if accounting for full interaction with the backfill. Similarly, accounting for the backfill as dead weight only, often results in a decrease in load carrying capacity by a factor 2 to 3. Still, several factors show a high impact on the estimated load carrying capacity, of which many are difficult to accurately assess. This suggests a conservative approach, although partial interaction of the backfill may still increase the load carrying capacity significantly. / Arbetet i föreliggande avhandling omfattar analyser av befintliga bågbroar med ovanliggande fyllning. Huvudsyftet är att uppskatta bärförmågan i brottgränstillstånd. En fallstudie av gamla Årstabron redovisas, vilken utgör både initieringen och en direkt tillämpning av föreliggande forskning. Kravet från broförvaltaren är att öka brons livslängd med 50 år, samtidigt som axellasten ska ökas från nuvarande 22.5 ton till 25 ton. Utförda analyser visar på stor spridning i uppskattad bärförmåga, beroende på ett stort antal parametrar. En av de främsta faktorerna är fyllningens egenskaper, vilken kan resultera i en markant ökning av bärförmågan p.g.a. samverkan med bågen. Baserat på teoretiska analyser, tillståndsbedömningar och krav från broförvaltaren beslutades att bron skulle förstärkas. En förstärkningsmetod har utvecklats i nära samarbete med broförvaltaren och personer som tidigare utfört tillståndsbedömningarna. Analyserna visar ett utpräglat tredimensionellt beteende, vilket har föranlett användandet av icke-linjära finita elementmetoder. Krav på full trafik under samtliga förstärkningsarbeten har resulterat i att dessa utförs enligt en föreskriven ordning, som ska reducera minskning i bär­förmåga under samtliga etapper. Förstärkningsförslaget godkändes av Banverket och är för närvarande under byggnation. Enligt plan ska dessa slutföras under 2012. Fältmätningar har använts för att bestämma det statiska verkningssättet under brukslaster, vilket visas ge goda resultat. Resulterande töjningar från passerande tåg har uppmäts i bågen, både före, under och efter förstärkning. Resultaten har använts både för att kalibrera beräkningsmodeller och att verifiera utförda förstärkningar. Samverkan mellan båge och fyllning har inte kunnat verifierats för den aktuella bron och de utvecklade förstärkningarna baseras på en modell där både fyllning och sidomurar endast utgör yttre verkande last. De framtagna finita element modellerna har jämförts med experimentella resultat från litteraturen, omfattande tegelvalvsbroar med ovan­liggande fyllning belastade till brott. Generellt erhålls god överensstämmelse om full samverkan mellan båge och fyllning antas. Om fyllningen istället endast betraktas som yttre last, minskar lastkapaciteten ofta med en faktor 2 till 3. Fortfarande uppvisar ett antal faktorer stor inverkan på bärförmågan, vilka ofta är svåra att med säkerhet bestämma. Ett konservativt betraktningssätt rekommenderas, även om delvis sam­verkan med fyllningen fortfarande kan öka bärförmågan avsevärt. / QC 20110426

Residential and public buildings account for about 40% of the annual energy use in Europe. Many buildings are in urgent need of renovation, and reductions in energy demand in the built environment are of high importance in both Europe and Sweden. Building energy simulation (BES) tools are often used to predict building performance. However, it can be a challenge to create a reliable BES model that predicts the real building performance accurately. BES modelling is always associated with uncertainties, and modelling occupancy behaviour is a challenging task. This research presents a case study of a BES model of a school building from the 1960s in Gävle, Sweden, comprising an example of a validation strategy and a study of energy use and potential energy-efficiency measures (EEMs). The results show that collection of input data based on evidence, stepwise validation (for unoccupied and occupied cases), and the use of a backcasting method (which predicts varying occupancy behaviour and airing) is an appropriate strategy to create a reliable BES model of the studied school building. Several field measurements and data logging in the building management system were executed, in order to collect input data and for validation of the predicted results. Through the stepwise validation, the building’s technical and thermal performance was validated during an unoccupied period. The backcasting method demonstrates a strategy on how to predict the effect of the varying occupancy behaviour and airing activities in the school building, based on comparisons of BES model predictions and field measurement data. After applying the backcasting method to the model, it was validated during an occupied period. The annual predicted specific energy use was 73 kWh/m2 for heating of the studied building. The distribution of heat losses indicates that the best potential EEMs are changing to efficient windows, additional insulation of the external walls, improved envelope airtightness and new controls of the mechanical ventilation system. / Byggnadssektorn står för ungefär 40 % av den årliga energianvändningen i Europa. Många byggnader är i stort behov av renovering och en minskning av energibehovet inom den byggda miljön är av stor vikt i både Europa och Sverige. För att undersöka byggnaders energianvändning används ofta simuleringsverktyg, men det kan vara utmanande att skapa pålitliga simuleringsmodeller som tillräckligt noggrant predikterar den verkliga byggnadens energianvändning. Simulering av byggnaders energianvändning är alltid förknippat med osäkerheter och att simulera människors beteendemönster är en stor utmaning. Den här forskningen innefattar en fallstudie med en simuleringsmodell av en skolbyggnad, byggd under 1960 talet och belägen i Gävle, inkluderat ett exempel på en valideringsstrategi och en studie av energianvändning och potentiella energieffektiviseringsåtgärder i byggnaden. Resultaten visar att insamling av indata baserade på evidens, stegvis validering (obemannad och bemannad) och användande av en backcasting-metod (vilket predikterar varierande brukarbeteende och vädring) är en lämplig strategi för att skapa en pålitlig energisimuleringsmodell för den studerade skolbyggnaden. Flertalet fältmätningar genomfördes och data loggades i systemet för fastighetsautomation, för att samla indata och för validering av de predikterade resultaten. Genom den stegvisa valideringen kunde byggnadens tekniska och termiska prestanda valideras för en obemannad period. Backcasting-metoden visar en strategi för hur man kan prediktera varierande brukarbeteende och vädringsaktiviteter i skolbyggnaden, baserat på jämförelser av modellens prediktioner och data från fältmätningar. När backcasting-metoden tillämpats i energisimuleringsmodellen, kunde modellen valideras för en bemannad period. Den årliga predikterade specifika energianvändningen för uppvärmningen är 73 kWh/m2. Fördelningen av värmeförluster i byggnaden indikerar att de bästa potentiella energieffektiviseringsåtgärderna är byte till fönster med bättre U-värde, tilläggsisolering av ytterväggarna, bättre lufttäthet i byggnadsskalet och ny styrning av det mekaniska ventilationssystemet.

Följande examensarbete omfattar en fallstudie av Bro norr om Söderströmsbron, en tunnelbanebro i stål med fyra spår. Den byggdes 1956 som en del av förbindelsen mellan station Gamla stan och station Slussen i Stockholm. I fallstudien, som är ett samarbete mellan KTH och SL, ingår att bedöma brons dynamiska egenskaper, tillstånd avseende utmattning samt att skapa en finita elementmodell av bron. Vidare begränsas fallstudien till brokonstruktionen för det spår som går närmast slussen mellan Mälaren och Saltsjön, och som i dagsläget utgör gröna tunnelbanelinjen mot Farsta strand, Hagsätra och Skarpnäck. Under 2005 trafikerades det aktuella spåret under högtrafik av 30 tåg i timmen och under lågtrafik av 15 tåg i timmen. När tåg passerar visar bron stora förskjutningar och glapp mellan sliprar och underliggande stålkonstruktion. Dessa förskjutningar skapar spänningar i stålet och avgörande för brons tillstånd avseende utmattning är antalet skadliga spänningsvidder vid kritiska snitt som inträffat sedan brons färdig­ställande. Dagens spänningsvidder mäts med hjälp av töjningsgivare placerade i fältmitt. Mätningen har utförts av KTH, avdelningen för Brobyggnad i samband med examens­arbetet. Av intresse är utmattningsrisk för svetsad anslutning mellan lång- och tvär­balkar. Utmattningsrisken beräknas dels med typiserade spänningskollektiv enligt BSK 07, dels med verkliga spänningskollektiv enligt Palmgren-Miners delskade­hypotes. Enligt båda metoderna konstateras utmattningshållfastheten vara uttömd, med reservation för förbandsklasser och partialkoefficienter. Kollektivparametern κ enligt BSK 07, vilken vid dimensionering beaktar spänningskollektivets form, uppskattas vara närmare 2/3 än SL:s nuvarande värde 5/6. Ur responsen från givarna konstateras att den dynamiska förstoringsfaktorn vid 60 km/h varierar mellan 0.63 och 1.43, vilket visar att brons respons har ett stort dynamiskt innehåll. En finita elementmodell skapas i Abaqus med hjälp av Matlab, med syftet att komplettera resultat från mätningar. I modellen studeras töjning, vertikal förskjutning och acceleration, dynamisk förstoringsfaktor och egenmoder. Den statiska responsen för modell och bro konstateras vara snarlik. / This thesis includes a case study of the Bro norr om Söderströmsbron, a steel subway bridge with four rail tracks. The bridge was built in 1956 as a part of the connection between the two subway stations Gamla stan and Slussen in Stockholm. The case study, which is a collaboration between KTH and SL, includes an evaluation of the dynamic properties of the bridge, in which condition it is regarding fatigue and the creation of a finite element model of the bridge. The case study is limited to the construction carrying the rail track closest to the lock between Mälaren and Saltsjön, and now represents the green subway line towards Farsta strand, Hagsätra and Skarpnäck. In 2005, the train frequency during rush hour was 30 trains per hour and during low traffic 15 trains per hour. When a train crosses, the bridge shows large displacements and gaps between the sleepers and the underlying steel structure. The displacements cause stresses in the steel and crucial to the bridge fatigue state is the number of damaging stress ranges that have occurred since the opening of the bridge. The current stress variations are measured using strain gauges positioned in the mid-span. Measurements were carried out by KTH, division of Structural Design &amp; Bridges, during this thesis. Of key interest is a welded edge between the main- and crossbeams. The risk of fatigue is calculated using standardised stress ranges according to BSK 07 and Palmgren-Miners cumulative damage theory. According to both methods, the fatigue life of the bridge is exceeded, with reservations to the detail category and partial coefficients. The stress collective parameter κ according to BSK 07, which in design accounts for the distribution of the stress collective, is estimated closer to 2/3 than SL’s present value of 5/6. According to the strain gauges, the dynamic amplification factor at 60 km/h varies between 0.63 and 1.43, indicating that the bridge’s response has a large dynamic content. A finite element model is created in Abaqus using Matlab, with the purpose of complementing results from the measurements. In the model, the strain, vertical displacements and acceleration, dynamic amplification and natural modes are studied. The static response of the model and bridge were found to be similar. / QC 20100707

The process for assessing the condition of a composite bridge via strain measurements is detailed in this thesis. Field measurements were utilized to conduct the assessment of a bridge located in the northern region of Sweden. The bridge is constructed with a trough and two beams, and its structure is supported by two retaining walls that enclose a 21.8-meter-long compartment. A one hundred and sixty kilo Newton vehicle cargo of trains passes the bridge. The objective is to measure and assess the bridge in the event that the axial load increases to 300 kN. Testing commenced in February of 2023. The measurement of strain was conducted using test cases. To determine the bridge's behaviour, modelling was conducted in accordance with the measurements. For this thesis, a set of models with finite elements was established and analysed. Models are made using data taken in the field and the properties of the materials. With these models as guides, he was able to make a model that is 97% accurate of how the bridge really is. The retaining walls were left out of the models because measurements showed that they were very rigid.  The influence line was also created to find the positions of the axial loads, resulting in the largest value of bending moment. After that, those positions were used for a new model with 350 KN of axial loads. Next, the stresses resulting from the actual axial loads are computed and validated using Eurocode criteria. The last step was to compare the results of the calculation with the results of the finite element analysis. The modelling results showed values that were similar to the test results, so these were used to compare the results. The modelling results serve by measuring strain interactions d as an evaluation of the bridge's condition. The assessment shows that the bridge is stronger than when standard methods are used. / Detta examenarbete beskriver i detalj hur töjningsmätningar används för att bedöma en kompositbros tillstånd. En bro i den norra regionen av Sverige bedömdes med hjälp av fältmätningar. Bron är konstruerad med ett tråg och två balkar. Två stödmurar omsluter utrymmet på 21,8 meter. En godsvagn som väger 160 kN går över bron. Målet är att mäta och utvärdera bron i händelse av att den axiella belastningen stiger till 300 kN.  Testningen började i februari 2023. Det användes testfall för att mäta töjning. Modellering utfördes i enlighet med mätningarna för att avgöra brons beteende. En uppsättning modeller med ändliga element konstruerades och analyserades för denna avhandling. Data från fältet och materialegenskaper användes för att skapa modellerna. En modell som är 97 % korrekt av brons verkliga form kan skapas med hjälp av dessa modeller som vägledning. Modellerna inkluderade inte stödmurarna eftersom mätningar visade att de var extremt styva. Det största böjningsmomentet uppnåddes genom att använda inflytelselinjen för att hitta axiella belastningspositioner. En ny studie använde dessa positioner för 350 kN axiella belastningar. Nästa steg var att beräkna och verifiera spänningarna från de verkliga axiella belastningarna med hjälp av Eurocode-standarderna.  Det sista steget var att göra en jämförelse mellan resultaten från den ändliga elementanalysen och beräkningen. Värden som visades i modellresultaten var liknande de värden som visades i testet, så dessa användes för att jämföra resultaten. Modelleringsresultaten använder töjningsinteraktioner för att bedöma brotillståndet. Undersökningen visar att bron är starkare än med standardmetoder.

Natural ventilation is the dominating ventilation process in ancient buildings like churches, and also in most domestic buildings in Sweden and in the rest of the world. These buildings are naturally ventilated via air infiltration and airing. Air infiltration is the airflow through adventitious leakages in the building envelope, while airing is the intentional air exchange through large openings like windows and doors. Airing can in turn be performed either as single-sided (one opening) or as cross flow ventilation (two or more openings located on different walls). The total air exchange affects heating energy and indoor air quality. In churches, deposition of airborne particles causes gradual soiling of indoor surfaces, including paintings and other pieces of art. Significant amounts of particles are emitted from visitors and from candles, incense, etc. Temporary airing is likely to reduce this problem, and it can also be used to adjust the indoor temperature. The present study investigates mechanisms and prediction models regarding air infiltration and open-door airing by means of field measurements, experiments in wind tunnel and computer modelling. In natural ventilation, both air infiltration and airing share the same driving forces, i.e. wind and buoyancy (indoor-outdoor temperature differences). Both forces turn out to be difficult to predict, especially wind induced flows and the combination of buoyancy and wind. In the first part of the present study, two of the most established models for predicting air infiltration rate in buildings were evaluated against measurements in three historical stone churches in Sweden. A correction factor of 0.8 is introduced to adjust one of the studied models (which yielded better predictions) for fitting the large single zones like churches. Based on field investigation and IR-thermography inspections, a detailed numerical model was developed for prediction of air infiltration, where input data included assessed level of the neutral pressure level (NPL). The model functionality was validated against measurements in one of the case studies, indicating reasonable prediction capability. It is suggested that this model is further developed by including a more systematic calibration system for more building types and with different weather conditions. Regarding airing, both single-sided and cross flow rates through the porches of various church buildings were measured with tracer gas method, as well as through direct measurements of the air velocity in a porch opening. Measurement results were compared with predictions attained from four previously developed models for single‑sided ventilation. Models that include terms for wind turbulence were found to yield somewhat better predictions. According to the performed measurements, the magnitude of one hour single-sided open-door airing in a church typically yields around 50% air exchange, indicating that this is a workable ventilation method, also for such large building volumes. A practical kind of diagram to facilitate estimation of suitable airing period is presented. The ability of the IDA Indoor Climate and Energy (IDA-ICE) computer program to predict airing rates was examined by comparing with field measurements in a church. The programs’ predictions of single-sided airflows through an open door of the church were of the same magnitude as the measured ones; however, the effect of wind direction was not well captured by the program, indicating a development potential. Finally, wind driven air flows through porch type openings of a church model were studied in a wind tunnel, where the airing rates were measured by tracer gas. At single-sided airing, a higher flow rate was observed at higher wind turbulence and when the opening was on the windward side of the building, in agreement with field measurements. Further, the airing rate was on the order of 15 times higher at cross flow than at single-sided airing. Realization of cross flow thus seems highly recommendable for enhanced airing. Calibration constants for a simple equation for wind driven flow through porches are presented. The measurements also indicate that advection through turbulence is a more important airing mechanism than pumping.   The present work adds knowledge particularly to the issues of air infiltration and airing through doors, in large single zones. The results can be applicable also to other kinds of large single-zone buildings, like industry halls, atriums and sports halls. / Naturlig ventilation är den dominerande ventilationsprocessen i äldre byggnader såsom kyrkor, och även i de flesta småhus i Sverige och övriga delar av världen. Luftinfiltration och vädring utgör viktiga komponenter i naturlig ventilation, där luftinfiltration är luftflöde genom oavsiktliga läckage i byggnadsskalet, medan vädring är avsiktligt luftutbyte genom stora öppningar såsom fönster och dörrar/portar. Vädring kan i sin tur ske ensidigt (genom en öppning) eller som tvärdrag (genom två eller flera öppningar belägna på olika ytterväggar). Det totala luftutbytet påverkar värmeförluster och inomhusluftens kvalité. I kyrkor orsakar avsättning av luftpartiklar en gradvis nedsmutsning av invändiga ytor, inklusive väggmålningar och andra konstföremål. Betydande mängder partiklar avges från besökare, tända ljus, rökelse, o.d. Tillfällig vädring kan minska detta problem, men även användas för att justera innetemperaturen. Föreliggande studie analyserar mekanismer och predikteringsmodeller gällande luftinfiltration och dörrvädring genom fältmätningar, vindtunnelförsök och datorsimuleringar. Luftinfiltration och vädring har samma drivkrafter, d.v.s. vind och termik (inne‑ute temperaturskillnader). Båda dessa drivkrafter är svåra att predicera, särskilt vindinducerade flöden och kombinationen av termik och vind. Två av de mest etablerade modellerna för luftinfiltrationsprediktering i byggnader har utvärderats via mätningar i tre kulturhistoriska stenkyrkor i Sverige. En korrigeringsfaktor av 0,8 föreslås för bättre prediktion av den ena modellen (som gav bäst resultat) gällande höga en-zonsbyggnader såsom kyrkor. En detaljerad numerisk modell är utvecklad för luftinfiltrationsprediktering, där indata baseras på fältundersökningar, inkl. IR-termografering och uppmätt av neutrala tryckplanet (NPL). Modellens funktionalitet har validerats via mätningar i en av fallstudierna och pekar på tämligen god prediktionsprestanda. Vidare utveckling av modellen föreslås, inkl. ett mer systematiskt kalibreringssystem, för olika typer av byggnader och väderförhållanden. Gällande vädring mättes både ensidigt flöde och tvärdrag genom portar i olika kyrkobyggnader med hjälp av spårgas samt direkta lufthastighetsmätningar i portöppning. Mätresultaten jämfördes med erhållna prediktioner från fyra tidigare utvecklade modeller för ensidig ventilation. De modeller som tog hänsyn till vindturbulens gav något bättre resultat. Enligt utförda mätningar medför en timmes ensidig portvädring i en kyrka cirka 50 % luftutbyte, vilket indikerar att detta är en tillämpbar ventilationsmetod, även för så pass stora byggnadsvolymer. Ett särskilt vädringsdiagram presenteras, som syftar till att underlätta uppskattning av erforderlig vädringsperiod. Vidare studerades predikteringsprestanda hos IDA Indoor Climate and Energy (IDA-ICE) simuleringsprogram avseende vädring, där simuleringsdata jämfördes med fältmätningar i en kyrka. Programmets prediktion av ensidigt luftflöde genom en öppen kyrkport var av samma storlekordning som det uppmäta; dock klarade programmet inte av att hantera inverkan av vindriktning så väl, vilket pekar på en utvecklingspotential. Avslutningsvis undersöktes vinddrivet flöde igenom portöppningar i en kyrkmodell i vindtunnel, där luftomsättningen mättes med hjälp av spårgasmetoden. Vid ensidig vädring observerades högre flöde vid högre vindturbulens och när öppningen var på vindsidan av byggnaden, i överensstämmelse med fältmätningarna. Dessutom var vädringsflödet vid tvärdrag i storleksordningen 15 högre än det vid ensidig vädring. Det verkar alltså som att man kan öka vädringstakten avsevärt om man kan åstadkomma tvärdrag. Kalibreringskonstanter presenteras också för en enkel ekvation för vinddrivet flöde genom portar. Vindtunnelstudien indikerar vidare att advektion genom turbulens är en viktigare vädringsmekanism än pumpning. Föreliggande arbete bidrar med kunskap speciellt kring luftinfiltration och vädring genom portar i höga en-zonsbyggnader. Resultaten kan även vara tillämpliga på andra typer av höga en-zonsbyggnader såsom industrihallar, atrier/ljusgårdar och idrottshallar. / Church project