The most used widely material in the construction and industrial industry is concrete. Concrete is a material that has been used for a long time and will remain to do so. Therefore, it is especially important to obtain knowledge of the material’s properties and how it is affected by various conditions. A major problem with concrete is cracking that occurs when its shrinkage is prevented. When a concrete wall is cast against ground, shrinkage occurs. The cracks that develop due to this can cause leaks and reinforcement corrosion that not only reduces the lifespan of the concrete, but are also making it aesthetically ugly. One solution to reduce the restraint is to divide the casting into stages. This study contains investigation whether a thoughtful stage casting is a method that can theoretically and practically affect the shrinkage restraint and thereby the cracking in concrete walls. This report observes the tensile stresses in a 15 meter long concrete wall with strength class C30/37. The wall is exposed for two different relative humidity circumstances, indoor environment which gives 50% and outdoor environment which gives 80%. The analysis comprises four different casting methods for a wall; casting in one piece and three casting methods according to thoughtful stage casting. The contemplated time range between the casting stages is normal production time, 30 days, and extended production time, 60 days. At first the calculations for shrinkage and creep of the concrete had to be done according to Eurocode 2. The results from the calculations are thereafter used in the finite element program FEM-Design from the company Strusoft. The results in the report demonstrates the tensile stresses that arise in a 15 meter long wall without the stages and when the casting is done with thoughtful stages. A variation of the foundation depth consisting of non-cohesive soil is also presented for one of the casting methods. The conclusion of the results is that stage casting is a solution to reduce restraint and thereby stresses in concrete walls. The results reveal that the tensile stresses are reduced with the highest value of approximately 80%. The efficiency of casting into stages is possible and practicable within a normal production time. / Det mest använda materialet i anläggnings- och industribranschen är betong. Betong är ett material som har använts länge och kommer fortsätta att användas. Därför är det främst viktigt att ha kunskap om materialets egenskaper och hur det påverkas av olika förhållanden. Ett stort problem med betong är sprickbildning när dess krympning förhindras. När en betongvägg gjuts mot ett underlag förekommer krymptvång. Sprickorna som uppstår på grund av detta kan orsaka läckage och armeringskorrosion som minskar betongens livslängd och är dessutom estetiskt fula. Ett sätt att minska tvånget är att dela in gjutningen i etapper. I detta arbete undersöks om en genomtänkt gjutetappsindelning är en metod som teoretiskt och praktiskt kan påverka krymptvånget och därmed sprickbildningen i betongväggar. Denna rapport betraktar dragspänningarna i en 15 meter lång betongvägg med hållfasthetsklassen C30/37. Väggen utsätts för två olika relativa luftfuktighetsförhållanden, inomhusmiljö samt utomhusmiljö vilket ger ett värde på 50% och 80%. Analyserna omfattar fyra olika gjutningsmetoder för väggen; gjutning utan etappindelning samt gjutning utförd enligt tre genomtänkta etappindelningar. Tiden som betraktas mellan gjutetappsindelningarna begränsas till normal produktionstid, 30 dagar, och en förlängd produktionstid, 60 dagar. Först utförs handberäkningar enligt Eurokod 2 på betongens krympning och krypning för att sedan sätta in resultaten i finita element programmet FEM-Design från Strusoft. Resultaten i rapporten redovisar de maximala dragspänningarna som uppstår i en 15 meter lång vägg utan etappindelning och då gjutning genomförs av genomtänkt etappindelning. Även en variation av friktionsjordens djup analyseras för en utav etappindelningarna. Slutsatsen av resultaten är att gjutetappindelning är en lösning till reduktion av tvång och därmed minskad spänning i betongväggar, då de maximala dragspänningarna reducerades med som högst ca 80%. Effektiviteten av gjutetappindelning är möjlig inom en normal utförandetid.

Predicting noise using computational methods is a common approach in the field of acoustics, offering flexibility and results before a potentially costly installation. This project explores the possibility to calculate the change in noise level emitted from a speaker covered by a capsule, filled with porous material and positioned in two different ways, using the finite element method in the program COMSOL for low to mid frequency bands. The Helmholtz equation is solved in the air medium of the model excluding wave propagation in the solid domain of the capsule where it is present. To replicate the attenuation from porous materials in COMSOL the Delany-BazleyMiki poroacoustics model is used. Comparing the calculation to a control measurement conducted at the Marcus Wallenberg Laboratory, provisional predictions of accuracy is given in groups of configurations and in 1/3-octave bands. Using the available computational power in a common office computer it might be difficult to accurately portray the real-world installation since it might be necessary to alter geometric region, physics or frequency rangedue to runtime issues resulting in deviating results. / Att förutspå ljuddämpning med hjälp av beräkningsmetoder är ett vanligt arbetssätt inom akustik som bidrar till flexibilitet och resultat innan en potentiellt kostsam installation. Det här projektet utforskar möjligheten att beräkna förändringen i ljudnivå från en högtalare som är täckt utav en kapsel fylld utav poröst material. Kapseln är placerad i två olika konfigurationer och finita element metoden används genom programmet comsol för att räkna ut ljudnivåer i låg och medelhöga frekvensband. Helmholtz ekvation löses i luftmediet som omger kapseln och högtalaren och Delany-Bazleys modell för porösa material används, vilken finns tillgänglig i COMSOL. Jämförelsen mellan beräkningen och en kontrollmätning gjord i Marcus Wallenbergs Laboratorium ger indikation på precisionen hos modellen, vilket visas i tersband. Med beräkningskraften hos en konventionell kontorsdator kan det vara svårt att noggrant beskriva den verkliga installationen där avsteg från verkligheten ofta handlar om förenklad geometri och fysik eller förändrat frekvensspann för att förhindra eskalerande problem med programmets körtid vilket leder till avvikande resultat.

Die Präsentation stellt kurz die Grundlagen der Berechnung von Schraubenverbindungen in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2230 Teil 1 dar. Auch die vier FEM-Modellklassen, die die VDI 2230 Teil 2 (Entwurf) zur Berechnung von Mehrschraubenverbindungen vorschlägt, werden behandelt, und die in Creo Simulate vorhandenen Softwarefeatures zu deren Umsetzung vorgestellt. Es folgt eine Darstellung, was bei der Linearisierung von Schraubenverbindungen zur vereinfachten Berechnung zu beachten ist, und wieso bei der Berechnung im FEM-System dann nicht notwendigerweise eine Vorspannung benötigt wird. Ausführlich wird das neue Schraubenfeature in Creo Simulate betrachtet, das eine weitgehend automatisierte Modellierung und Berechnung von Standardverschraubungen erlaubt. Weitere Features, wie die neuen Vorspannelemente, werden erläutert, sowie auch die Grenzen der Software aufgezeigt. Abschließend werden zwei anspruchsvolle Anwendungsbeispiele vorgestellt: Eine zentrisch belastete Verschraubung mit Berücksichtigung von Elasto-Plastizität und einer komplexen Lasthistorie (Anziehen durch Anzugsmoment, Setzeffekte, Entfall des Torsionsmomentes durch das Anziehen, Betriebskraft) sowie eine exzentrisch belastete Verschraubung, die wegen eines relativ dünnen Flansches starke Biegezusatzbeanspruchungen erfährt. / The presentation shows the foundations of bolt analysis according to VDI-guideline 2230 part 1. In addition, the four FEM model classes proposed in VDI 2230 part 2 (draft) are described, as well as the features available in Creo Simulate to realize these model classes. Next, the presentation shows the requirements for linearizing bolted connections, and why in a FEM analysis with a linearized connection no preload is necessary. The new fastener feature introduced in Creo Simulate is explained in detail. This feature allows the automated modeling and analysis of bolted connections having standard geometry. Further software features, like pretension elements, as well as the current software limitations are shown. Finally, two advanced application examples are shown: A centrically loaded bolted connection taking into account elasto-plasticity and a complex load history (tightening torque, embedding, removal of tightening stress, operational load), and an eccentrically loaded flange connection, which is subjected to high additional bending loads because the flange is relatively thin.

Die Präsentation stellt kurz die Grundlagen der Berechnung von Schraubenverbindungen in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2230 Teil 1 dar. Auch die vier FEM-Modellklassen, die die VDI 2230 Teil 2 (Entwurf) zur Berechnung von Mehrschraubenverbindungen vorschlägt, werden behandelt, und die in Creo Simulate vorhandenen Softwarefeatures zu deren Umsetzung vorgestellt. Es folgt eine Darstellung, was bei der Linearisierung von Schraubenverbindungen zur vereinfachten Berechnung zu beachten ist, und wieso bei der Berechnung im FEM-System dann nicht notwendigerweise eine Vorspannung benötigt wird. Ausführlich wird das neue Schraubenfeature in Creo Simulate betrachtet, das eine weitgehend automatisierte Modellierung und Berechnung von Standardverschraubungen erlaubt. Weitere Features, wie die neuen Vorspannelemente, werden erläutert, sowie auch die Grenzen der Software aufgezeigt. Abschließend werden zwei anspruchsvolle Anwendungsbeispiele vorgestellt: Eine zentrisch belastete Verschraubung mit Berücksichtigung von Elasto-Plastizität und einer komplexen Lasthistorie (Anziehen durch Anzugsmoment, Setzeffekte, Entfall des Torsionsmomentes durch das Anziehen, Betriebskraft) sowie eine exzentrisch belastete Verschraubung, die wegen eines relativ dünnen Flansches starke Biegezusatzbeanspruchungen erfährt. / The presentation shows the foundations of bolt analysis according to VDI-guideline 2230 part 1. In addition, the four FEM model classes proposed in VDI 2230 part 2 (draft) are described, as well as the features available in Creo Simulate to realize these model classes. Next, the presentation shows the requirements for linearizing bolted connections, and why in a FEM analysis with a linearized connection no preload is necessary. The new fastener feature introduced in Creo Simulate is explained in detail. This feature allows the automated modeling and analysis of bolted connections having standard geometry. Further software features, like pretension elements, as well as the current software limitations are shown. Finally, two advanced application examples are shown: A centrically loaded bolted connection taking into account elasto-plasticity and a complex load history (tightening torque, embedding, removal of tightening stress, operational load), and an eccentrically loaded flange connection, which is subjected to high additional bending loads because the flange is relatively thin.

In today’s society cities grow increasingly larger, not only on the ground but vertically as well. Utilizing height means taller buildings, which often are large steel- and concrete constructions. Why not construct tall buildings out of timber instead, a material by many believed to be far better from an environmental perspective than steel and concrete? The answer lies in the lack of knowledge regarding tall timber constructions and the stresses they need to withstand. The report was conducted at the construction consulting company Bjerking AB, Uppsala. The focus in this report was to examine accelerations and deformations as an effect of wind loads. The issue at hand was whether the connections between building elements affect the dynamic responses that occur. The chosen model was a 15 storey timber building whose walls and floors consisted mainly of cross laminated timber elements as the load bearing structure. As a large amount of the analyses were complex, the calculations were made in the computer program FEM-Design, which is a finite element program. After performing numerous calculations with different settings, a result emerged. Clear trends could be seen in the connections’ influence on accelerations and deformations. A stiffer connection makes the building more resistant to wind loads. This result has to be considered when constructing tall timber buildings to avoid problems with accelerations and deformations. However, merely adjusting the connections to meet requirements is not sufficient, other measures are also needed. / I dagens samhälle växer sig städer allt större, inte bara till ytan utan även på höjden. För att kunna exploatera på höjden krävs högre hus vilka ofta byggs av stora stål- och betongkonstruktioner. Men varför byggs inte höghus istället av trä som av många anses vara mycket bättre ur bland annat miljösynpunkt? Svaret ligger i kunskapsbristen som finns kring hur höga trähus ska konstrueras för att klara de olika påfrestningarna det utsätts för. Arbetet genomfördes i samarbete med konsultföretaget Bjerking AB, Uppsala. En del av de problemen som finns har undersökts, nämligen accelerationer och deformationer som en effekt av vindlaster. Frågeställningen är huruvida infästningarna och dess inspänningsgrad mellan olika byggnadselement påverkar de statiska respektive dynamiska effekterna som uppstår. Den valda modellen, ett 15-våningar högt trähus, bestod i huvudsak av CLT-element, Cross Laminated Timber, i både väggar och bjälklag som hade till uppgift att föra ner lasterna till grunden. Då analysen är komplex utfördes en stor del av beräkningarna i FEM-Design som är ett avancerat beräkningsprogram. För att säkerställa indata samt komplettera kunskapen inom området utfördes en bakgrundsstudie. Efter utförta beräkningar på den bestämda modellen fastslogs resultatet. En tydlig trend kunde följas vid beaktning av accelerationer och deformationer vid olika värden på inspänningen mellan byggnadselementen. Styvare förband gör byggnaden mer beständig gentemot vindlaster. Ett resultat som måste beaktas för att kunna lösa en del av de problem som uppstår med höga hus i trä. Dock räcker det inte att enbart justera inspänningsgraden för att klara gällande krav och normer, utan ytterligare åtgärder krävs.

Der mit flüssigem Natrium gefüllte Druckbehälter eines Präzessionsexperimentes unterliegt im Betrieb einer Vielzahl an Belastungen. Neben den aus der Rotation und Präzession resultierenden Fliehkräften und dem gyroskopischen Moment müssen ebenfalls die fertigungsbedingten Unwuchten sowie die Fluid-Struktur-Interaktion berücksichtigt werden. Darüber hinaus stellen die bei der Erwärmung bzw. Abkühlung auftretenden thermischen Spannungen eine wesentliche Beanspruchung dar. Es wird ein Algorithmus vorgestellt, der es ermöglicht, alle diese transienten und winkelabhängigen Lasten bei minimalem Rechenaufwand in den Berechnungsprozess einzubeziehen und die für den statischen und zyklischen Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie maßgeblichen Beanspruchungen zu identifizieren. Dies ermöglicht die vollflächige Berechnung des Auslastungsgrades in ANSYS Workbench.

Two different soils may be generated from open-pit mining: lumpy soils with a granular structure and clay mixtures, depending on the length of the conveyor belt and the strength of the original soils. Lumpy soils may be created for a high strength of the excavated soils. They are dumped as landfills without any compaction, which permits the water and air flows via the inter-lump voids. As a result, a new structure consisting of the lumps and reconstituted soil within the inter-lump voids can be created. However, if the original soil has a low strength or a long transportation takes place, the material may disintegrate into small lumps and thoroughly mix soils from different layers. Landfills consisting of clay mixtures arise in this way. The stability and deformation of landfills are crucial for design of occupied area and landfill slopes. For this reason, three different landfill materials will be investigated in this thesis: (1) the lumpy granular soil from fresh landfills, (2) the lumpy composite soil corresponding to old landfills and (3) clay mixtures. Firstly, an artificial lumpy soil was investigated. It is a transition form between the reconstituted and natural lumpy soils. Compression, permeability and strength of lumpy materials have been evaluated based on oedometer and triaxial tests. The shear strength of the normally consolidated lumpy specimens lies approximately on the Critical State Line of the reconstituted soil. The reconstituted soil, which exists in the inter-lump voids, plays a crucial role in the behaviour of artificial lumpy materials. Similarly to the artificial lumpy soil, inter-lump voids of the natural lumpy soil are mainly closed above a relatively small stress level, which is induced by the rearrangement of the lumps. However, its limit stress state is located above the Critical State Line of the reconstituted soil, which may be caused by the diagenetic soil structure in the natural lumps. The structure transition of the lumpy granular material can be divided into three possible stages related to the stress level. Firstly, the compressibility of a fresh lumpy is relativity high due to the closure of the inter-lump voids within a low stress range. In this stage, the hydraulic conductivity is mainly controlled by the inter-lump skeleton due to the existence of macro drainage paths, while the shear strength is controlled by the reconstituted soil around the lumps. Afterwards, its compressibility decreases with the consolidation stress and the soil behaves similarly to an overconsolidated soil. The clayfill appears to be uniform visually in this stage, but its structure is still highly heterogeneous and the hydraulic conductivity is higher than that of the reconstituted soil with the same overall specific volume. Finally, the loading reaches the preconsolidation stress of the lumps, and the whole soil volume becomes normally consolidated. Isotropically consolidated drained triaxial shear tests were performed on artificially prepared specimens with parallel and series structures. The laboratory tests show that the specimens with the series structure have the same failure mode as the constituent with the lower strength; the specimens with the parallel structure have a failure plane which crosses both constituents. As a result, the shear strength of the series specimens is only slightly higher than that of the constituent with the lower strength and the strength of the parallel specimens lies between those of the constituents. Afterwards, the behaviour of an artificial lumpy material with randomly distributed inclusions is investigated using the Finite Element Method. The computation results show that the stress ratio, defined as the ratio of the volume-average stress between the lumps and the reconstituted soil within the inter-lump voids, is significantly affected by both the volume fraction and the preconsolidation pressure of the lumps under an isotropic compression path, while the volume fraction of the lumps plays a minor role under a triaxial compression path. Based on the simulation results and analysis of the two basic configurations, a homogenization law was proposed utilizing the secant stiffnesses. The compression behavior of the lumpy composite soil was analyzed within the homogenization framework. Firstly, the volume of the composite soil was divided into four individual components. The inter-lump porosity was introduced to account for the evolution of the volume fractions of the constituents, and it was formulated as a function of the overall porosity and those of its constituents. A homogenization law was then proposed based on the analysis of the lumpy structure together with a numerical method, which gives a relationship for tangent stiffnesses of the lumpy soil and its constituents. Finally, a simple compression model was proposed for the composite lumpy material, which incorporates both the influence of the soil structure and the volume fraction change of the reconstituted soil. Furthermore, a general framework for the consolidation behaviour of the lumpy composite soil was proposed based on the double porosity concept and the homogenization theory. To describe the behaviour of lumps with low stress level, a new failure line was proposed with help of the equivalent Hvorslev pressure and critical state concept. The structure effect was incorporated into the nonlinear Hvorslev surface within sensitivity framework and the generalized Cam clay model proposed by McDowell and Hau (2003) was adopted on the wet side of the critical state. A secant stiffness, defined as the ratio between the deviatoric stress and deviatoric strain, was used in the homogenization law. Finally, a simple model for the natural lumpy soil was proposed within the homogenization framework. The physical properties, compression behaviour and remolded undrained shear strength of clay mixtures were investigated by reproducing the soils artificially in the lab. Afterwards, the models for the compression and undrained shear strength of clay mixtures were proposed. The model for the strength of the clay mixture originated from simplifying the structure of a clay mixture, in which the elements of the constituents are randomly distributed in a representative elementary volume. By defining a water content ratio (the ratio of water contents between the constituents), the undrained shear strength of each constituent was estimated separately and then combined together with corresponding volume fractions. A homogenization law was proposed afterwards based on the analysis of the randomly arranged structure. A simple compression model considering $N$ constituents was proposed within the homogenization framework, which was evaluated by a mixture with two constituents. / In einem Tagebau können die feinkörnigen Böden in unterschiedlichen Zustandsformen entstehen. Dies sind zum einen klumpige Böden mit einer granular ähnlichen Struktur (Pseudokornstruktur) und einer hohen Konsistenzzahl und zum anderen Mischungen aus mehreren Tonen oder Schluffen mit niedriger Konsistenzzahl. Der Zustand wird dabei massgebend von dem Transport (z.B. Länge des Förderbandes) und dem Ausgangszustand (z.B. der Anfangsscherfestigkeit) beeinflusst. Klumpige Böden entstehen bei der Abbaggerung des natürlichen Materials auf der Abbauseite, welches eine hohe Festigkeit besitzt. Alle Böden werden normalerweise ohne Verdichtung verkippt, so entstehen bei der Verkippung von klumpigen Böden grosse Makro-Porenräume zwischen den Klumpen, welche sehr luft- bzw. wasserdurchlässig sind. Nach einiger Zeit entsteht eine neue Struktur aus den Klumpen und dem Material des sich von aussen auflösenden Klumpens, welches das Füllmaterial bildet. Wenn die Festigkeit des Ausgangsmaterials niedrig ist oder lange Transportwege stattfinden, zerfallen die Klumpen. Zudem werden die Böden von verschiedenen Schichten der Abbauseite unter einander gemischt, wodurch die Tongemische entstehen. Sowohl für die Dimensionierung und Berechnung der aus den Verkippungen entstehenden Tagebaurandböschungen sowie für eine spätere Nutzung des ehemaligen Tagebaugebietes ist die Kenntnisüber das Deformations- und Verformungsverhalten von Kippenböden notwendig. Daher wurden in dieser Arbeit Tagebauböden und ihr zeitlich veränderliches Verhalten untersucht. Dabei werden diese, bezugnehmend auf den Anfangszustand, in drei typische Materialien unterschieden: (1) der frisch verkippte klumpige Boden, (2) eine Mischung aus Klumpen und Füllmaterial, welche höhere Liegezeiten repräsentiert und (3) Mischungen von feinkörnigen Ausgangsböden. Zunächst wurden künstlich hergestellte klumpige Böden untersucht. Sie bilden eine Übergangsform zwischen aufbereiteten und natürlichen klumpigen Böden. Das Kompressions- und Scherverhalten sowie die Durchlässigkeit wurden an Ödometer und Triaxialversuchen bestimmt. Das Füllmaterial, welches die Makroporen zwischen den Klumpen füllt, spielt eine entscheidende Rolle für das Materialverhalten. Ähnlich wie bei den künstlich hergestellten klumpigen Böden schliessen sich auch bei den Böden im Tagebau die Makroporenschen bei niedrigen Spannungen. Dabei werden die Klumpen umgelagert. Allerdings befindet sich die Grenze des Spannungszustandes oberhalb der Critical State Line des Füllmaterials, was möglicherweise mit den unter Diagenese entstandenen Bodenstrukturen erklärt werden kann. Die Strukturänderung der klumpigen Böden kann aufgrund des Spannungsniveaus in drei mögliche Stufen unterteilt werden. Am Anfang ist die Kompressibilität der frischen verkippten Klumpen hoch, da sich die Makroporen bereits bei geringen Spannungen schliessen. Zu diesem Zeitpunkt sind auch die Durchlässigkeiten in erster Linie von den grossen Porenräumen der Makroporen, welche als Entwässerungspfade dienen, beeinflusst. Die Scherfestigkeit hingegen, wird durch die aufgeweichten Böden an den Oberflächen der Klumpen massgebend beeinflusst. Bei höheren Konsolidationspannungen sinkt die Kompressibilität und der Boden verhält sich wie einüberkonsolidierter Boden. Obwohl die Struktur aufgrund der veränderten Klumpenoberflächen zu diesem Zeitpunkt homogener wirkt, ist die Struktur noch heterogen und die Durchlässigkeit ist höher als bei einem aufbereiteten Boden mit gleichem spezifischem Volumen (Porenzahl). Letztendlich erreicht der aktuelle Spannungszustand den derüberkonsolidierten Klumpen und der gesamte Boden verhält sich wie ein normal konsolidierter Boden. Des Weiteren wurden isotrop konsolidierte drainierte Triaxialversuche an künstlich aus zwei Ausgangsmaterialien hergestellten Proben mit parallelen und seriellen Strukturen durchgeführt. Die Laborversuche zeigten, dass die Proben mit seriellem Aufbau dieselben Gleitflächen haben, wie der Ausgangsboden mit der niedrigeren Scherfestigkeit. Die Gleitfläche der Proben mit parallelen Strukturen verlief durch beide Materialien. Es wurde festgestellt, dass die Scherfestigkeit der seriell aufgebauten Proben geringfügig höher, als die des Bodens mit der niedrigeren Scherfestigkeit ist. Die Scherfestigkeit der parallel aufgebauten Proben liegt zwischen den beiden Ausgangsmaterialien. Danach wurde das Verhalten der künstlich erzeugten klumpigen Böden mit zufällig verteiltem Füllmaterial mit Hilfe der Finiten Elemente Methode verglichen. Die Simulationen zeigten, dass unter einer isotropen Kompressionsbelastung das Spannungsverhältnis, definiert aus dem Verhältnis der Spannung des Volumendurchschnitts zwischen den Klumpen und dem Füllmaterial, deutlich durch die Volumenanteile und die Vorkonsoliderungsspannung der Klumpen beeinflusst wird. Während das Volumenverhältnis eine untergeordnete Rolle in den in Triaxialzellen unter Scherung belasteten Proben spielt. Aus den Simulationsergebnissen und den Laborversuchen der beiden Grundkonfigurationen wurde ein Homogenisierungsgesetz abgeleitet, welches die Sekandensteifigkeiten verwendet. Das Kompressionsverhalten der Mischungen aus Klumpen und Füllmaterial wurde mit Blick auf die Homogenisierung analysiert. Zunächst kann das Volumen der Mischungen in 4 individuelle Komponentenanteile zerlegt werden. Die Makroporosität zwischen den Klumpen wurde zur Entwicklung der Volumenanteile des Füllmaterials eingeführt. Sie wurde als eine Funktion der totalen Porosität und der Materialien formuliert. Auf Grundlage einer theoretischen Analyse an klumpigen Böden und unter Zuhilfenahme einer numerischen Methode wird ein Gesetz zur Homogenisierung vorgeschlagen. Dieses enthält eine Beziehung zwischen der Tagentensteifigkeit der Klumpen und seinem Füllmaterial. Abschliessend wird ein einfaches Kompressionsmodel für die Mischung aus Klumpen und Füllmaterial vorgeschlagen, welches den Einfluss der Bodenstruktur und der Änderung des Volumenanteils des Füllmaterials berücksichtigt. Darüber hinaus wurde eine allgemeine Formulierung für das Konsolidationsverhalten der klumpigen Böden mit Füllmaterial vorgeschlagen, welche sich auf das Konzept der doppelten Porosität (Klumpen und Füllmaterial) und eine Homogenisierungstheoerie bezieht. Um das Verhalten der Klumpen bei niedrigen Spannungen zu beschreiben, wird eine neue Grenzbedingung unter Zuhilfenahme der äquivalenten Hvorslev-Spannung und des Criticial State Konzeptes vorgeschlagen. Der Struktureffekt für sensitive Böden wurde in die nichtlineare Hvorslev-Oberfläche eingebaut. Das allgemein gültige Cam-Clay-Model von McDowell und Hau (2003) wurde um die nasse Seite des Critical State Konzeptes erweitert. Eine Sekandensteifigkeit, definiert aus dem Verhältnis zwischen der Deviatorspannung und der Deviatordehnung, wurde für das Homogenisieurungsgesetz ebenfalls verwendet. Abschliessend wird ein Modell für natürliche klumpige Böden vorgestellt, welches auch eine Homogenisierung beinhaltet. Die physikalischen Eigenschaften, das Kompressionsverhalten und die undrainierten Scherfestigkeiten von aufbereiten Tongemischen wurden im Labor unter Herstellung künstlicher Bödengemische untersucht. Anschliessend wurde ein Kompressions- und Schermodell für aufbereitete Tongemische vorgeschlagen. Das Modell der Scherfestigkeit der Tongemische entstand aus der Vereinfachung der Tongemischstruktur, in welcher die Elemente der Ausgangsmaterialien zufällig in dem Einheitsvolumen verteilt sind. Werden Wassergehaltsverhältnisse (das Verhältnis der Wassergehalte der Ausgangsmaterialien) definiert, kann die undrainierte Scherfestigkeit für alle Bestandteile separat geschätzt werden und dannüber die Volumenanteile bestimmt werden. Ein Homogenisierungsgesetz wurde auf Grundlage der theoretischen Analyse von zufällig angeordneten Strukturen entwickelt. Ein einfaches Kompressionsmodell, welches N-Ausgangsmaterielien bzw. Tone und eine Homogenisierung enthält, wird vorgeschlagen, und an einer Mischung aus 2 Bestandteilen im Labor validiert.

Ce document propose une modélisation indirecte par sous-structuration des vibrations d'origine ferroviaire transmises aux bâtiments par le sol. La méthodologie globale est empruntée à la méthode des mobilités dans laquelle chaque sous-structure est caractérisée par sa mobilité. L'excitation est représentée par une force ponctuelle en surface du sol ou par une ligne de forces décorréllées. Elle est néanmoins calibrée sur des résultats expérimentaux. Une attention particulière a été portée à la caractérisation des comportements vibratoires des éléments du problème. La plupart des représentations de l'ensemble sol-fondations est effectuée à l'aide d'un code FEM-BEM en 2 et 2.5 dimensions. Le bâtiment est modélisé par différentes techniques : FEM, BEM, SEA et ondulatoire. Une approche probabiliste permet d'évaluer l'impact de la variabilité des sols environnent sur la mobilité des fondations. Les impédances stochastiques qui en découlent sont intégrées aux modèles de propagation. Leurs impacts sur les vibrations du bâtiment sont alors accessibles. La méthodologie permet d'obtenir les niveaux vibratoires des composantes du bâtiment / This document proposes an approach by sub-structuralization of the problem of the vibrations of railroad origin passed on in buildings by the soil. The global methodology is borrowed from the method of the mobilities, every sub-structure is characterized by its mobility. The excitement is represented by an on-surface punctual strength of the ground or by a line of uncorrelated forces. Nevertheless it can be calibrated on experimental results. A particular attention was carried in the characterization of the vibratory behavior of the elements of the problem. A major left the representations of the group soil-foundation is made by a FEM-BEM code. The building is modelled by various techniques: FEM, BEM, SEA and waves approach. A probability approach allows to estimate the impact of the variability of soil close to foundations in the model of soil-structure interaction. The stochastic impedances which ensues from it are integrated into the models of propagation. Their impacts on the vibrations of the building are also accessible. The methodology allows to obtain the vibratory levels of the components of the building

The Swedish government is planning to increase the maximum vehicle gross load regulations on parts of the national roads from the present 60 t, for the load carrying capacity class BK1, to 74 t, for the proposed new load carrying capacity class BK4. The initial implementation of the new load carrying capacity class for 74 t vehicles will only regard major highways and important roads, however, at a later stage the plan is to implement the new BK4 class on the full current BK1 road network. The biggest obstacle which arises when implementing these increased traffic loads is insufficient load carrying capacity for the bridges on the road network.   Thus, the objective of this thesis is to examine and analyze the effects of the increased traffic loads on Swedish road bridges. In order to identify the structural effects of the load increase, and draw general conclusions regarding the effects on the bridge network as a whole, a case study with load carrying capacity calculations is carried out on a two-span concrete slab fram bridge at a highway interchange in Värö in western Sweden. The bridge is classified as critical by Trafikverket. The load carrying capacity calculation is carried out using the Swedish standards, in which maximum load values for the axle load, A, and the bogie load, B, is calculated.   The load effects acting on the bridge are calculated using the finite element software BRIGADE/Standard, with input traffic A and B loads amounting to 12 t and 21 t respectively for the new BK4 class and to 12 t and 18 t respectively for class BK1. In addition to the load carrying capacity calculations with BK4 traffic loads, a comparison is carried out between the results obtained when using the axle- and bogie loads from the BK1 versus the BK4 load carrying capacity class in the load carrying capacity calculations.   The load carrying capacity calculations performed on the studied bridge shows that the capacity of the bridge, both in regards to moment and shear force, is insufficient to meet the new, increased, BK4 A/B – requirements. The critical A/B – values for the whole bridge are 17 t and 18 t respectively, to be compared with the required 12- and 21 t limit for the new BK4 load carrying capacity class, thus, making the load carrying capacity of the bridge inadequate. The critical A/B – values appear for the longitudinal shear force load case at the point where the shear force reinforcement over the column support ends. Moreover, the difference between the results obtained when using the BK1 versus the BK4 traffic loads in the calculations were found to be negligible.   Due to the differing properties and characteristics of each individual bridge on the Swedish road network it is difficult to make general statements regarding the effects of the increased traffic loads on the bridge network as a whole. Specific load carrying capacity calculations will need to be performed on each individual bridge in order to evaluate its capability to withstand the new increased BK4 traffic load. However, capacity calculations regarding the BK1 load carrying capacity class can, with sufficient accuracy, be used to evaluate the capability of a bridge to withstand the increased traffic loads in the BK4 load carrying capacity class, thus, making it easier to evaluate the strengthening needs for the bridge network as a whole. / Sveriges regering planerar en utökning av den maximalt tillåtna bruttovikten för fordon på delar av det allmänna vägnätet från den nuvarande begränsningen på 60 t, för bärighetsklass BK1, till 74 t, för den nya föreslagna bärighetsklassen BK4. I det första skedet kommer den nya bärighetsklassen, för fordon med bruttovikt upp till 74 t, bara att implementeras på stora motorvägar och andra ur transportsynpunkt viktiga vägar, men, i ett senare skede finns också planer på att implementera den nya bärighetsklassen, BK4, på hela det nuvarande BK1 vägnätet. Det största problemet som förväntas uppkomma under införandet av de nya, ökade, trafiklasterna är otillräcklig bärighet på vägnätets broar.   Således är målet med denna uppsats att undersöka och analysera effekterna av dessa ökade trafiklaster för broar på det Svenska vägnätet. För att identifiera effekterna, och dra generella slutsatser, gällande denna ökade trafiklast för broarna på det Svenska vägnätet i sin helhet kommer en fallstudie med bärighetsberäkningar utföras på en plattrambro vid trafikplats Värö - en bro som Trafikverket bedömer som kritisk. Bärighetsberäkningen utförs enligt svenska standarder, där maximala tillåtna värden på axellasten, A, och bogielasten, B, beräknas.   Lasteffekterna som verkar på bron beräknas med hjälp finita element programvaran BRIGADE/Standard med trafiklaster, A och B, som uppgår till 12  respektive 21 t för den nya BK4 bärighetsklassen och 12 respektive 18 t för bärighetsklass BK1. Som tillägg till bärighetsberäkningarna med BK4 laster utförs också en jämförelse av resultaten som uppkommer när axel- och bogielasterna från BK1 respektive BK4 används i beräkningarna.    Bärighetsberäkningarna på den studerade bron visar att brons kapacitet, både gällande moment och tvärkraft, är otillräcklig när den belastas med de ökade BK4 trafiklasterna. De kritiska A- och B- värdena för bron är 17 respektive 18 t, värden som skall jämföras med kraven på 12 respektive 21 t för den nya bärighetsklassen BK4 – därmed är brons bärighet otillräcklig. De kritiska A- och B-värdena för bron uppkommer för lastfallet med longitudinell tvärkraft vid punkten där tvärkraftsarmeringen över mittstödet slutar verka. Jämförelsen mellan beräkningsresultaten som uppkom med trafiklaster enligt BK1 respektive BK4 visade att skillnaden mellan beräkningsresultaten var försumbar.   På grund av de varierande egenskaperna hos varje enskild bro på det Svenska vägnätet är det svårt att dra generella slutsatser gällande effekterna av lastökningen för vägnätet som helhet. Specifika bärighetsberäkningar måste utföras på varje individuell bro för att kunna utvärdera dess kapacitet att klara av de nya, ökade, BK4 trafiklasterna. Emellertid kan bärighetsberäkningar som beträffar bärighetsklassen BK1, med tillräcklig tillförlitlighet, användas för att bedöma en bros möjlighet att motstå de ökade trafiklasterna i den nya bärighetsklassen BK4, vilket förenklar utvärderingen av vilka broar som kräver förstärkning.

Ces travaux présentent l'étude de transformateurs par voie acoustique, basés sur la technologie CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer ), visant à développer des composants monolithiques assurant l'isolation électrique au sein de la commande des interrupteurs à semi-conducteurs. S'agissant de microsystèmes électromécaniques, les CMUTs offrent des perspectives intéressantes en terme d'intégrabilité monolithique avec les interrupteurs à semi-conducteurs. L'architecture proposée est constituée de deux transducteurs CMUTs de part et d'autre d'un substrat en silicium. Un outil de modélisation a été développé dans le but de prédire le comportement du transformateur. Des protocoles de mesure du rendement des dispositifs fabriqués ont été mis en place permettant une évaluation quantitative des performances des prototypes (un rendement de 32 % est atteint avec une marge de progression à 60 %). L'exploitation du modèle développé, et validé par les résultats de caractérisation, a permis de mettre en évidence les limites et perspectives d'amélioration de ces dispositifs. / This work is a study of CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transduer)based acoustical transformers as a step in the development of insulating components in semiconductor switches control chain. CMUT transducers being electromechanical systems (MEMS), their monolithic integration with semiconductor switches is full of interesting perspectives . The proposed architecture consists of two CMUTs layered on each side of a silicon substrate. A computational tool was designed to predict the behaviour of the transformer. Measurement protocols of the power efficiency of the constructed transformers were set up and allowed to quantify the prototypes' performances (A 32 % efficiency is currently reached, with improvements attainable up to 60 %). Exploring the results of the developed model, validated by bench measurements, allowed to determine the current limits of the transformers as well as perspectives of improvement.