No description available.

The calculation process in Eurocode 2 that is showing how calculation of punching is to be done is long and some parts are not well explained. At the end of the calculation of punching, it is said that a check of the shear capacity without any reinforcement should be done outside the affected zone but the intent of the check is not justified. The purpose of the study was to find out why the check must be done and then examine whether it is possible to limit the use of the control. The results have been produced by doing literature studies on the field and calculations to understand how the control is affected. The program Excel have been used to compile and compare all the results in the calculation part. To gain a wider understanding of the area two other international standards have been compared with Eurocode 2. The standards used are American Concrete Institute 318 and Brittish Standard 8110. The maximum allowed distance of shear reinforcement without having to extend the area is 2d because the length of the base control section from the column surface in each direction has that distance. By testing how all the conditions affect the distance, is it possible to see which values are required to make the distance exceed 2d. After calculations have been made on several different prerequisites, it can be noted that on many occasions the distance is below 2d. Since so many conditions influenced the outcome, it was difficult to judge reasonable values on all of them which was making it more difficult to evaluate how often the control was needed. An uncomplicated way to limit the use of the control was by finding a prerequisite that is dominant, but it did not work in these cases so instead it was chosen to compare the shear capacitance without shear reinforcement with the transverse force loaded over the control perimeter. / När en pelarunderstödd platta belastats av en koncentrerad last från pelarna och utbredd last ovanifrån finns det risk för genomstansningsbrott eftersom pelarna som stabiliserar pressas mot plattans yta så att betongen runt pelarna stansas ut. Pelarunderstödda plattor är ett vanligt stomsätt som möjliggör att det går att ha balkfria konstruktioner som enbart stabiliseras utav innerväggar och pelare. Stomsättet kan användas i flera sorters konstruktioner t ex i kontorsfastigheter, parkeringshus och broar. Beräkningsgången i Eurokod 2 som visar hur beräkning av genomstansning i pelardäck ska göras är lång och avsikten med kontrollen är inte motiverat. I slutet av beräkningsgången av genomstansning anges att en kontroll av skjuvkapaciteten utan armering ska göras utanför den påverkade zonen men utan förklaring till varför. Eftersom det inte nämns varför kontrollen måste göras vet inte alla konstruktörer vad det är de kontrollerar och om den ens kommer till användning. Vid beräkning av pelardäck måste det göras beräkningar vid alla pelare som skiljer sig vilket kan resultera i att samma beräkning behöver göras många gånger och därför skulle det spara mycket tid om det gick att undvika sista kontrollen. Syftet med studien är att ta reda på varför kontrollen måste göras och sedan undersöka om det går att begränsa användandet av kontrollen. Resultaten har tagits fram genom att göra en litteraturstudie inom området och beräkningar för att förstå hur kontrollen påverkas. Vid beräkningsdelen har programmet Excel används för att sammanställa och jämföra alla resultat. Andra internationella normer har studerats för att kunna jämföras med Eurokod 2 samt för att få en större förståelse inom området. Normerna som används är American Concrete Institute 318 och Brittish Standard 8110. BS8110, ACI318 och Eurokod 2 skiljer sig i tillvägagångsätt en hel del och en av de största skillnaderna är att ACI318 använder en längre procentenhet av betongskapacitet när skjuvkapaciteten med armering dimensioneras. Det högst tillåtna avståndet på skjuvarmering utan att behöva förlänga området är 2d eftersom grundkontrollsnittets längd från pelarens yta i varje riktning har det avståndet. Genom att prova hur alla förutsättningar påverkar avståndet går det att se vilka värden som krävs för att avståndet ska överskrida 2d. Förutsättningen som gör störst påverkan är effektivhöjden vilket syns tydligt när de 3 faktorer som påverkar mest jämförs. Efter att beräkningar har gjorts på flera olika förutsättningsfall kan det konstateras att vid många tillfällen blir avståndet under 2d. På grund av att så många förutsättningar påverkar resultatet är det svårt att bedöma rimliga värden på alla vilket gör det svårare att värdera hur ofta kontrollen är viktig. Ett enkelt sätt att begränsa användandet av kontrollen är genom att hitta en förutsättning som är dominerande men det gick inte detta fall så därför valdes det istället att jämföra skjuvkapaciteten utan armering med tvärkraften belastad över grundkontrollområdet. Det här sättet att begränsa är bundet av vad som antas vara rimliga värden på förutsättningarna och därför kan användandet variera mycket.

Punching shear is a failure mechanism caused by concentrated loads, creating a crack pattern that resembles a cone shape or piece of pie starting from the top surface of the slab and prolongs downwards. When the total shear force is greater than the shear resistance of the slab, it may eventually lead to punching shear failure. It can be visualized as the column punches through the slab. Punching shear is very brittle and occurs all of a sudden. It is believed that the slab is subjected to hogging moments over the column in both directions, i.e. parallel and perpendicular to the free edge. Non-linear finite element analyses (NLFEA) has been used to study the cracking and failure mechanism for the reinforced slab. It is a slab over the edge support without clamping stiffness, therefore simulating the slab shear mechanism over a slender steel column is carried out in this study. The analyses has been performed using the software ATENA 3D Engineering developed by Červenka Consulting. Since the symmetry has been taken into account over an edge column, only one half of the cross-section has been modeled, with a symmetry line passing vertically through the slab and column. It can be summarized that the failure encountered around the column has a conical shape crack pattern similar to the ones encountered when punching shear occurs. However, it is important to note that this failure is not due to classic punching shear, but instead due to shear cracks developing around the column in both directions, both parallel and perpendicular to the free-edge. Three models (C1, C2, and C3) are studied to evaluate the impact that the length of the lower leg of the c-bar reinforcement has during failure. As mentioned earlier above, the crack propagation during punching shear begins from the upper surface of the slab and prolongs downwards diagonally towards the bottom of the slab and adjacent to the column. However, the crack propagation in the strip perpendicular to the free edge in all three models initiate from the bottom and propagate upwards. It can be concluded that the length reduction of the lower leg of the c-bars as a consequence reduced the shear strength capacity of the slab around the steel-plate. The reason for this is due to a reduction in maximum peak load when the lower leg of the c-bars were reduced. Consequently, this leads to a decrease in shear strength capacity of the slab and an earlier failure, where the inner-span was not able to take additional loads which could have led to greater deflections. / Genomstansning är en brottmekanism orsakad av koncentrerade laster, vilket skapar ett sprickmönster i likhet med en konfrom ellet en bit av paj som börjar från den övre ytan av plattan och förlängs nedåt. När den totala skjuvkraften är större än skjuvmotståndet i plattan , kan det så småningom leda till ett genomstansningsbrott. Det kan visualiseras som att pelaren stansar eller slår igenom plattan. Genomstansning är ett mycket sprött brott och inträffar helt plötsligt. Det antas att plattan utsätts för negativt moment ovanför pelaren i båda riktningarna, d.v.s såväl parallellt som vinkelrät mot den fria kanten. Icke-linjära finita elementanalyser (NLFEA) har använts för att studera sprickbildnings och brottmekanismen för den förstärkta plattan. Det är en platta över kantstödet utan någon fast inspänd styvhet, därför simuleras skjuvmekanismen för plattan över en slank stålpelare i denna studie. Analyserna har utförts med programvaran ATENA 3D Engineering som utvecklats av Červenka Consulting. Eftersom hänsyn har tagits till symmetrin över en kantpelare har endast halva tvärsnittet modellerats, med en symmetrilinje som går vertikalt genom plattan och pelaren. Det kan sammanfattas att brottet som påträffas runt pelaren har en konisk form med ett sprickamönster som liknar de som påträffas vid genomstansning. Det är dock viktigt att notera att detta brott inte orsakats av klassisk genomstansning, utan istället på grund av skjuvsprickor som utvecklast runt pelaren i båda riktningarna, såväl parallellt som vinkelrät mot den fria kanten. Som det tidigare nämnts ovanför börjar sprickan vid genomstansning från plattans övre yta och förlängs nedåt diagonalt mot bottenplattan och intill pelaren. Sprickmönstret i remsan vinkelrät mot den fria kanten i alla tre modellerna (C1, C2 och C3) initierar dock från botten och sprids uppåt. Slutsatsen kan dras att längdminskningen av c-stängernas underben minskade skjuvhållfastheten hos betongplattan runt pelaren. Anledningen till detta beror på en minskning av maximal toppbelastning när c-stängernas underben reducerades. Följaktligen leder detta till en minskning av skjuvhållfastheten och ett tidigare brott, där den inre spännvidden inte kunda ta ytterligare belastningar som kunde ha lett till större nedböjningar.

En utfackningsvägg är en icke bärande väggkonstruktion, ofta av trä som har för syfte att minimera energiförbrukningen för byggnader i betong. Inuti konstruktionen används ibland stålpelare för att bära ovanliggande konstruktioner. Stålpelarna utsätts för laster som de måste dimensioneras för. Över och under pelarna svetsas plåtar fast för att öka den belastade arean och hindra brott i betongen. I detta examensarbete har därför en datormodell i programmet Excel framtagits. Modellen dimensionerar kantpelare i stål enligt Eurokoderna. De brottsfall som ingår i modellen är genomstansning, prägling, spjälkning, avstånd till betongkant, reducering vid håltagning i betong, tryckkraftskapacitet för fot respektive topplåtarna och böjmoment för plåtarna.   Genomstansning är ett koniskt sprött brott som sker i betongen, det spröda brottet sker direkt utan förvarning och betongplattas bärförmåga sjunker snabbt vilket kan leda till ras.  Prägling är en lokal krossning av betongen och spjälkningen innebär att på grund av tryckkraften så uppstår en horisontell dragkraft i betongen vilket kan leda till brott. Då det är svårt att uppfatta i Eurokoderna för hur avståndet mellan plåtarna och betongkanten påverkar hållfastheten har därför en beräkningsmetod framställts, likvärdigt gäller för påverkan av håltagning nära en pelare. Exempel på hål kan vara trappor, hissar eller håltagning för värmestammar till radiatorer. Plåtarna beräknas i tvärsnittsklass tre. Modellen är uppbygg så att olika dimensioner och kvalitéer väljs, hållfastheten för konstruktionen beräknas och sedan redovisa om lasten klaras eller inte. I och med det så kan till exempel olika dimensioner och kvalitéer testas fram för att få en så optimal konstruktionslösning som möjligt. Avgränsningar har gjorts. Modellen beräknar bara de olika brottsfall som ovan nämns och berör endast kvadratiska VKR- profiler och plåtar. Pelare har beräknats som ledat infäst i båda upplagen där endast tryckkrafter dimensionerat betongen och plåtarna. Under det första skedet av arbetet så har fakta inhämtning för det olika brottsfallen gjort. Fakta har hämtats från litteratur, rapporter, undersökningar, forskningar, tidigare lösningar, diskussion med branscherfarna och tidigare respektive nyare regelverk. Därefter har datormodellen gjorts, målet med modellen är att få ett snabbt resultat och en komplett redovisning. Därför är modellen uppbygg så att varje brottsfall har en egen flik och kan redovisas enskilt.  För att modellen ska kunna användas av utomstående har standardbeteckningar, bilder och kommentarer använts. Modellen har kontrollerats med diverse beräkningsexempel och program för att få ett trovärdigt/användbart resultat. Slutsats: En väl fungerande modell har tagits fram och som kan användas av utomstående byggnadsingenjörer med minst gymnasieingenjörsutbildning. / A infill wall is a non-bearing wall construction, often is made af wood, which has the aim of minimizing the energy consumption of buildings in concrete. The inside the construction is sometimes steel designed for supporting the overlyingstructures. Steel studs are subjected to loads that they must be dimensioned to support. Above and below the colums plates are welded to increase the loaded area and prevent damages to the concrete. In this thesis a computer program in Excel has been created, the program dimensions border pillars in steel that follows the Eurocodes. Included in the program is punching, local pressure, splitting, distance to concrete, reduction when drilling in concrete, compression load capacity of foot and top plates, and bending torque the plates. Punching is a conical damage that occurs in the concrete, the damage occurs without warning and the concrete’s bearing capacity decreases rapidly which can lead to collapse. Local pressure is a local damage of the concrete and splitting, meaning that because of the pressure force arising can lead to a horizontal thrust in the concrete, which can lead to injuries. Since it is difficult to perceive the distance between the plates and the concrete edge of structural strength in the Eurocodes a calculation method has been made, equally applies to the consequences when drilling near a pillar. Examples of holes can be stairs, elevators or holes for heat strain for radiators. The plates are calculated in cross-section class three. The program is built so that different dimensions and qualities is selected, then the program calculates the strength of the structure and reports if will support the load. Different dimensions and qualities can be tested to get the optimal structure sollution. Limits have been set, the program only calculates the various injuries mentioned above and applies only to square VKR-sections and plates. Pillar has been calculated as articulated in both secured repository where the only pressure forces dimensioned concrete and plates. During the first phase of the work, gathering facts for the various types of damages has been done. Facts have been gathered from literature, reports, studies, researches, previous solutions, discussions with industry experienced and previous and more recent regulations. Since then, the computer program has been made, the goal of the program is to get a quick result and a complete report. Therefore, the program is made so that all damages is on different tabs and can be reported separately. So that the program can used by third parties standard names, images and comments are used. The program has been checked with various calculation examples and applications to achieve a credible / useful result. Conclusion: A well-functioning model has been developed and can be used by structural engineers with a education at least of technical college.

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

The construction industry is currently developing and evolving towards more automated and optimized processes in the project design phase. One reason for this development is that computational power is becoming a more precise and accessible tool and its applications are multiplying daily. Complex structural engineering problems are typically time-consuming with large scale calculations, resulting in a limited number of evaluated solutions. Quality solutions are based on engineering experience, assumptions and previous knowledge of the subject.The use of parametric design within a structural design problem is a way of coping with complex solutions. Its methodology strips down each problem to basic solvable parameters, allowing the structure to be controlled and recombined to achieve an optimal solution.This thesis introduces the concept of parametric design and optimization in structural engineering practice, explaining how the software application works and presenting a case study carried out to evaluate the result. In this thesis a parametric model was built using the Dynamo software to handle a design process involving a common structural engineering problem. The structural problem investigated is a reinforced concrete slab supported by a centre column that is exposed to punching shear failure. The results provided are used for comparisons and as indicators of whether a more effective and better design has been achieved. Such indicators included less materials and therefore less financial cost and/or fewer environmental impacts, while maintaining the structural strength. A parametric model allows the user to easily modify and adapt any type of structure modification, making it the perfect tool to apply to an optimization process.The purpose of this thesis was to find a more effective way to solve a complex problem and to increase the number of solutions and evaluations of the problem compared to a more conventional method. The focus was to develop a parametric model of a reinforced concrete slab subjected to punching shear, which would be able to implement optimization in terms of time spent on the project and therefore also the cost of the structure and environmental impact.The result of this case study suggests a great potential for cost savings. The created parametric model proved in its current state to be a useful and helpful tool for the designer of reinforced concrete slab subjected to punching shear. The result showed several solutions that meet both the economical and the punching shear failure goals and which were optimized using the parametrical model. Many solutions were provided and evaluated beyond what could have been done in a project using a conventional method. For a structure of this type, a parametric strategy will help the engineer to achieve more optimal solutions. / Just nu utvecklas Byggbranschen mot mer automatiserade och optimerade processer i projektdesignfasen. Denna utveckling beror till stor del på teknikutveckling i form av bättre datorprogram och tillgänglighet för dessa. Traditionellt sett löses komplexa konstruktionsproblem med hjälp av tidskrävande och storskaliga beräkningar, vilka sedan resulterar i ett begränsat antal utvärderade lösningar. Kvalitets lösningar bygger då på teknisk erfarenhet, antaganden och tidigare kunskaper inom ämnet.Användning av parametrisk design inom ett konstruktionsproblem är ett sätt att hantera komplexa lösningar. Dess metod avgränsar varje problem ner till ett antal lösbara parametrar, vilket gör att strukturen kan kontrolleras och rekombineras för att uppnå en optimal lösning.Denna avhandling introducerar begreppet parametrisk design och optimering i konstruktionsteknik, den förklarar hur programvaran fungerar och presenterar en fallstudie som genomförts för att utvärdera resultatet. I denna avhandling byggdes en parametrisk modell med hjälp av programvaran Dynamo för att hantera en designprocess av ett vanligt konstruktionsproblem. Det strukturella problemet som undersökts är en armerad betongplatta som stöds av en mittpelare, utsatt för genomstansning. Resultaten används för att utvärdera om en bättre design med avseende på materialanvändning har uppnåtts. Minimering av materialanvändning anses vara en bra parameter att undersöka eftersom det ger lägre kostnader och/eller lägre miljöpåverkan, detta undersöks under förutsättning att konstruktionens hållfasthet bibehålls. En parametrisk modell gör det möjligt för användaren att enkelt modifiera en konstruktionslösning med avseende på olika parametrar. Detta gör det till det perfekta verktyget att tillämpa en optimeringsprocess på.Syftet med denna avhandling var att hitta ett mer effektivt sätt att lösa ett komplext problem och att multiplicera antalet lösningar och utvärderingar av problemet jämfört med en mer konventionell metod. Fokus var att utveckla en parametrisk modell av en armerad betongplatta utsatt för genomstansning, som kommer att kunna genomföra optimering med avseende på tid som spenderas på projektet och därmed också kostnaden för konstruktionen och miljöpåverkan.Resultatet av denna fallstudie tyder på att det finns en stor möjlighet till kostnadsbesparingar och anses därför vara ett mycket hjälpsamt verktyg för en konstruktör. Resultatet visade flera lösningar som uppfyllde de konstruktionsmässiga kraven samtidigt som de gav en lägre materialanvändning tack vare optimeringen. Många lösningar tillhandahölls och utvärderades utöver vad som kunde ha gjorts i ett projekt med en konventionell metod. En parametrisk strategi kommer att hjälpa ingenjören att optimera lösningen för en konstruktion av denna typ.

På grund av bostadsbristen de senaste åren har byggbranschen varit tvungen att möta den höga efterfrågan på bostäder. Ett sätt att underlätta det tryck som skapats på grund av den höga efterfrågan är att rekonstruera byggnader avsedda för annan användning än bostäder till bostadshus. Ett problem som har uppstått vid ombyggnation av till exempel ett kontorshus som består av spännarmerade pelardäck, är känsligheten för nya hål som krävs för nya installationer som går igenom de efterspända bjälklagen (bestående av betongplattor). Problematiken består av att håltagningar som vanligtvis är lokaliserade nära pelarna måste göras på ett större avstånd från pelaren på grund av de spännkablar som går över och nära plattans pelaranslutning. Efterspända kablar är normalt sett belägna över plattans pelaranslutning enligt dagens dimensioneringsnormer för att bidra till plattornas genomstansningskapacitet.I detta examensarbete undersöktes det om det finns vetenskapligt stöd för att flytta kablarna till en längre distans från pelaren (än vad normerna rekommenderar) med hänsyn till genomstansningskapaciteten, och därmed förenkla vid en potentiell ombyggnation.Huvudsyftet med arbetet var att med hjälp av en litteraturstudie samt beräkningar jämföra ett experiment som utförts av Ghassem Hassanzadeh och Håkan Sundquist vid KTH 1997- 1998 (som visade att kablar på ett längre avstånd från pelaren ger ett visst bidrag till betongplattans genomstansningskapacitet) med dagens normer samt nyare studier. Dagens dimensioneringsnormer inkluderar inte bidraget till kapaciteten när spännkablarna placeras utanför det så kallade grundkontrollsnittet (området som undersöks vid dimensionering enligt normerna).Ett annat syfte med detta examensarbete var att studera och uppdatera de beräknade resultaten (enligt dåtidens normer) från studien. Denna rapport uppdaterar studien genom att undersöka rådande normernas beräknade resultat samt jämföra med liknande tester från andra forskare. Dimensioneringsnormerna som undersöktes var Eurokod 2, ACI 318 och MC2010Som del av litteraturstudien redovisas även en liknande försökserie från Portugal av A. Pinho Ramos, Valter J.G. Lúcio & Duarte M.V Faria samt en sammanställning av olika försök som genomfördes i Schweiz av Clément T, Ramos A.P, Fernández Ruiz M, Muttoni A. Sammanställning i Schweiz beräknade genomstansningskapaciteten för 74 olika plattor där plattorna från försöket vid KTH finns med. Den här studien tyder på att dagens dimensioneringsnormer har en säkerhetsmarginal vid approximationer (vid både normalfall och vid flytt av kablar), men att det fortfarande saknas tillräckliga belägg för att rättfärdiga en flytt av spännkablar.Rapporten är skriven för CBI Betonginstitutet där G. Hassanzadeh har varit handledare.