A frame structure exposed to fire undergoes two types of changes due to the resulting temperature fields. The first is the thermal expansion of the structural members and the second is the degradation of the material strength and stiffness as temperature rises. Initially the thermal expansion dominates the response and the structural member (beam) is exposed to compressive forces due to restrained expansion, thus precipitating flexural buckling. At higher temperatures the mechanical material properties degrade. This fact, together with the high compressive forces in the bottom flanges of the beam often results in local buckling, followed by the formation of a plastic hinge close to the support region. The combination of transverse loads and the rising temperature leads to the development of excessive deflections in the beam. When temperature rises enough for the bending resistance of the beam to become insufficient, catenary action is introduced. The result is that the beam transitions to a stage where tensile forces appear due to the catenary action. In these different stages of the response of the structure the beam-to-column connection plays a crucial role and its robustness will determine if the structure will be able to maintain its integrity.The robustness of a structure in a fire situation greatly depends on the rotational capacity of the connection region. High rotational capacity is required at elevated temperatures since the steel beams lose their bending stiffness and exhibit increasingly large deflections under constant load. Beam deflections result in increasing rotations at the supports and may lead to collapse due to connection failure. Other possible failure modes may occur in the structural members, for example due to yielding in tension of the beam. The reverse channel has been proposed as a practical alternative to assemble beams to tubular columns. In a simple implementation, the bending moment generated in the joint due to rotation of the beam may be neglected; however, research efforts are being attempted to quantify the level of constraint. The typical arrangement of the connection type consists of a reverse channel with its flanges welded onto the face of concrete-filled tubular columns and the web bolted to the endplate of a beam. Thicknesses and depths of the reverse channel determine the level of rotational restraint at high temperature. The reverse channel has the ability to undergo catenary deformation in the tensile zone due to the applied rotation at the support and similarly it is relatively ductile in the compression zone. Overall, the reverse channel connection response is rather ductile in terms of its ability to undergo large rotational deformation as long as bolt failure is avoided through proper design.Various tests have been performed to study the behaviour of this type of connection such as full scale buildings, sub-frames, isolated joints and individual sections. The aim of these tests was to capture the connection behaviour in relation to other structural components in fire. This thesis focuses on the tests carried out on the connection components and their finite element modelling. A comprehensive parametric study was performed to assess the influence of different parameters on the behaviour of the connection component at elevated temperatures. The results from the finite element analyses have been utilized to validate analytical models that describe the behaviour of this type of connection at ambient and elevated temperature. Insight into the analytical models provides proper background to a structural designer to estimate the initial stiffness and understand the behaviour of the reverse channel in the connection. / En ramkonstruktion utsatt för brand påverkas på två olika sätt av temperaturhöjningen. För det första blir det en längdutvidgning av temperaturhöjningen och för det andra tappar materialet styrka och styvhet med ökande temperatur. Inledningsvis dominerar effekten av temperatur-utvidgningen. Denna leder till tryckande tvångskrafter i konstruktionen vilka kan leda till knäckning.Vid höga temperaturer sjunker materialets styvhet och styrka. Detta kan tillsammans med de höga tryckkrafterna leda till att flytleder bildas vid stöd. De stora tryckkrafterna kan också orsaka knäckning i balken och transversallasterna kan med den minskade styvheten på grund av temperaturhöjning ge upphov till mycket stora deformationer och balkens bärförmåga blir vid tillräckligt höga temperaturer otillräcklig. Vid tillräckligt stora deformationer övergår det statiska verkningssättet från böjning till linverkan. Under denna övergång spelar förbanden mellan balkar och pelare en central roll, och hur dessa klarar att hantera laster och deformationer avgör om hela konstruktionen kan klara belastningen.Hur en konstruktion klarar en brandbelastning beror i hög grad på hur förbanden mellan balkar och pelare klarar rotationer. En stor rotationskapacitet krävs vid höga temperaturer eftersom stålbalkar då har låg bärförmåga och deformationerna kan bli mycket stora även om lasterna är oförändrade. Stora deformationer i balkarna leder till stora rotationer i knutpunkterna vilket kan leda till att förbanden brister och hela konstruktionen kollapsar. Andra möjliga brottmoder kan vara kollaps av balkarna på grund av plasticering under drag. U-profilen har föreslagits som ett praktiskt alternativ för att ansluta balk till pelare. Rotationskapaciteten för ett sådant förband kan bedömas som försumbar, men forskningsinsatser görs för att bestämma den. En föreslagen utformning är att svetsa U-profilens flänsar till den betongfyllda pelaren med slutet tvärsnitt och livet fäst med skruvar i ändplåten på en balk. Rotationsstyvheten vid höga temperaturer kommer att bero på dimensioner på U-profilen. En U-profil har möjligheten att genomgå omvandlingen till linverkan i den dragna delen när den utsätts för ändrotation med den tryckta delen intakt. I allmänhet har ett förband med en U-profil möjlighet att klara stora rotationer under förutsättning att skruvförbandet är utformat på rätt sätt.Ett antal försök har genomförts för att studera hur föreliggande förband kan fungera i en byggnad, en del av en ram, enskilda förband och i tvärsnitt. Försöken har gjorts för att nå förståelse för hur förbandet fungerar tillsammans med andra konstruktionsdetaljer när de utsätts för brandbelastning. Denna avhandling fokuserar på försöken med delar ur förbandet och finit element modellering. En omfattande parameterstudie har gjorts för att förstå hur olika parametrar påverkar förbandets egenskaper vid förhöjd temperatur. Från FE-beräkningarna har analytiska modeller tagits fram som beskriver förbandets egenskaper vid medelhöga och höga temperaturer och dessa ger konstruktören möjlighet att uppskatta den ursprungliga styvheten hos förbandet med U-profil och förståelse för dess uppträdande. / <p>Godkänd; 2013; 20131008 (timhei); Tillkännagivande disputation 2013-11-11 Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen, dubbel doktorsexamen LTU och University of Coimbra, Portugal. Namn: Tim Heistermann Ämne: Stålbyggnad/Steel Structures Avhandling: Stiffness of Reverse Channel Connections at Room and Elevated Temperatures Opponent: Professor Darko Beg, Head of Steel Structures, Ljubljana University, Ljubljana, Slovenien Ordförande: Professor Milan Veljkovic, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå tekniska universitet Vice ordförande: Assistant Professor Rui António Duarte Simões, Civil Engineering Department, University of Coimbra, Coimbra, Portugal Tid: Tisdag den 3 december 2013, kl 09.00 Plats: F1031, Luleå tekniska universitet</p>

The functional-based building regulations issued in 1994/95, made it possible to once again build higher buildings with timber structures in Sweden. At the same time there was a need to make the traditional project- oriented construction process more efficient, with prefabricated building systems and products as one possible solution. Since then, a number of timber housing companies have established product strategies and developed system solutions to meet the demands from different markets. In other European countries, changes in rules and regulations have positively facilitated the development of timber building products and systems and established new companies and strategies. Austria is one example, where architecture and technology are in focus, developing different product strategies in the timber housing industry. External factors and their changing, affect the formulation of viable business strategies in the timber housing industry. This dissertation aims to describe and analyse the strategic development of timber housing companies in Sweden and Austria. Strategy theories on the alignment of internal elements and external factors to create competitive advantage are applied in this dissertation. The results are based on empirical data gathered in a multiple case-study with two cases from Sweden and Austria, respectively. Result show that the strategic development of the Austrian timber housing companies was determined by the established conditions in the construction process. Timber structures already had strong positions in specific market segments; hence, the strategic behaviour of timber housing companies progressed with an inside-out approach. The strategic focus was to develop efficient internal processes that focus on design skills, flexible production facilities and on-site assembly resources to improve competitive advantage. The strategic development of the Swedish timber housing companies was based on what was possible from the changes in basic conditions, which partly diverted from the common and shared understanding in the construction process; hence the strategic behaviour of timber housing companies have had an outside-in approach to create competitive advantage. They have developed product platforms of standardised modules or elements and where cooperation with technical and system design complementors have been important to offer competitive timber building system solutions. The results indicate a strong correlation between basic conditions - construction process - firm conduct. Changes in basic conditions will give raise to firm conduct, different from the normative behaviour in the construction process, by firms with resources and capabilities by the changing basic conditions. / Möjligheten att bygga höga byggnader med trästomme i Sverige kom som en följd av införandet av funktionsbaserade byggregler i mitten av 1990-talet. Samtidigt fanns ett behov av att effektivisera den traditionellt projektorienterade byggprocessen där industriellt förtillverkade systemprodukter sågs som en möjlig lösning. Detta utgjorde drivkraften till att ett antal träbyggnadsföretag har skapats och utvecklat produktstrategier och systemlösningar för högre hus i trä. Även i ett europeiskt perspektiv har det skapats ökade möjligheter för träbyggprodukter inom husbyggandet via regeländringar, vilket påverkat företagens strategier. Ett exempel är Österrike där arkitektur och teknik varit förtecken i utvecklandet av olika produktstrategier inom träbyggnadsindustrin. Omvärldsfaktorer och dessas förändring påverkar hur träbyggföretag skapar och utvecklar sina företagsstrategier. Denna avhandling syftar till att beskriva och analysera den strategiska utvecklingen av träbyggföretag i Sverige och Österrike. Avhandlingen har sin teoretiska bas i strategiteorier, där passningen mellan interna och externa förutsättningar ligger till grund för hur företag utvecklar konkurrensfördelar. Resultaten är baserade på data insamlade via en multipel fallstudie där två fall från Sverige respektive Österrike ingick.Resultaten visar att de österrikiska träbyggföretagens strategiska utveckling har skett inom ramen för vad som är givet av den etablerade byggprocessen. Träbyggnader har haft sina givna marknader och företagens strategiska agerande har varit med ett inifrån-ut-perspektiv. Det strategiska agerande har präglats av att utveckla effektiva interna processer med fokus på konstruktionskunnande, flexibla produktionsmetoder och byggplatsåtaganden för att öka konkurrensförmågan. De svenska träbyggföretagens strategiska utveckling har skett inom ramen för vad som är möjligt utifrån de förändrade grundförutsättningarna, och delvis avvikande från normen i byggprocessen. Träbyggföretagen har haft ett utifrån-in perspektiv och utvecklat träbyggsystem baserade på standardiserade modul- eller planelement. Samarbeten med olika projekteringsresurser har varit viktiga för erbjudanden med hetsåtagande.Resultaten visar att det finns ett starkt samband i kopplingen mellan grundförutsättningar - byggprocess - företagsagerande. När förändringar i grundförutsättningar sker som avviker från byggprocessens etablerade norm skapas möjligheter för företag med passande resurser och erbjudanden. / Godkänd; 2008; 20081105 (ysko)

Redesigning buildings to improve their space efficiency and allow changes in use is often essential during their service lives to comply with shifts in living standards and functional demands.This may require the introduction of new openings in elements such as beams, walls, and slabs,which inevitably reduces their structural performance and hence requires repair or strengthening.However, there are uncertainties regarding both the effects of openings and the best remedial optionsfor them. Traditionally, two methods have been used to strengthen reinforced concrete (RC) walls with openings, these being either to create a frame around the opening using RC/steel membersor to increase the cross-sectional thickness. Currently, intervention in existing buildings must be minimal in order to minimise inconvenience caused by limiting the use of the structure during repairs. One option is to use externally-bonded fibre-reinforced polymers (FRPs). In this study, the author reports on an experimental investigation of the effectiveness of carbonFRP (CFRP)–based strengthening for restoring the axial capacity of a solid reinforced concretewall after cutting openings. Nine half-scale specimens, designed to represent typical wall panels in residential buildings with and without door-type openings, were tested to failure. The walls were tested in two-way action and subjected to axial loading with low eccentricity (defined as one sixth of the wall’s thickness) along the weak axis to represent imperfections due to thickness variation and misalignment of the panels during the construction process. An extensive instrumentation scheme was used to monitor the specimen’s behaviour during the loading cycles. In addition to classical approaches for measuring strains and displacements, optical 3D measurements were also acquired using the digital image correlation (DIC) technique. These provided better overviews of the failure mechanism by recording the crack pattern development and deformation of the walls throughout the loading history. Reducing the cross-sectional area by cutting out openings i.e. 25% (hereafter referred to as small opening) and 50% (hereafter referred to as large opening) led to 36% and 50% reductions in peak loads, respectively. In both situations the failure was brittle due to crushing of concrete with spalling and reinforcement buckling. The CFRP strengthening increased the axial capacity of walls with small and large openings by 34 – 50% and 13 – 27%, respectively. This partially restored theircapacities to 85 – 95% and 57 – 63% of their precutting capacity (i.e. solid wall), respectively. A procedure based on a rigid-plastic approach for evaluating the ultimate load of walls with cut-out openings that have been strengthened with FRPs was also proposed in this study. Predictions made using the proposed method agree closely with experimental results. / <p><strong>Examining Committee</strong>: Professor Karin Lundgren, Division of Structural Engineering, Department of Civil and Environmental Engineering, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden</p><p>Professor Henrik Stang, Section for Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark</p><p>Professor Mats Oldenburg, Division of Mechanics of Solid Materials, Department of Engineering Sciences and Mathematics, Luleå University of Technology, Luleå, Sweden</p>

Demands for shorter lead times, customized buildings and high quality deliveries drive house-building firms to systematise work in their supply chains. A practice of reusing processes and technical solutions leads to the formation of platforms in industrialised house-building. Product platforms originate from industries employing a make-to-order strategy, where platforms are used to achieve efficient design and product development work. The house-building design phase, integrated in an engineer-to-order supply chain, has been identified as crucial for achieving an efficient production. In the design phase, design work combines platform predefinitions with project requirements. The aim of this thesis is to describe how house-building platforms are systematised, as well as propose a framework for the use and development of platforms over time.To expand the knowledge development and use of platforms in house-building design, case studies were conducted that collected data from interviews and observations as well as using archival data at two different companies. One was a Swedish industrialised house-building company, with many levels of platform predefinitions that use off-site production; the other was a Swedish company using several platforms employing industrialised methods for on-site production. The design work of over sixty building projects has been studied through following project managers, engineers and platform developers in their day-to-day work. The use in projects of predefinitions of functional requirements, components, processes and relationships has been compared and contrasted using platform and engineering design theories.The result of this research shows that, in an engineer-to-order production strategy, creative and systematic designs are combined. This combination is needed to create product uniqueness and thus it is important to understand and maintain the balance between commonality and distinctiveness within the platforms used in housebuilding projects. Continuously changing demands in construction hinder a fully predefined platform. Long cycle times in house-building demand a continuous flow of knowledge between platform and day-today work in projects. Hence, platform versions and product variants often become non-functional in an engineer-to-order supply chain, so methods to support the knowledge flow become necessary. The research findings show that design work, integrated into the supply chain of house-building, is a source of experience feedback for platformdevelopment.The conclusion is that a movement towards mass customization in house-building is possible using the product platform concept, if the platform is applied to projects using support methods with experience being continuously fed back to the platform from house-building projects. However, there is a risk that use of predefinition in platforms is made without considering the consequences. The reuse of predefined processes could limit innovation capability, increase the risk for imitation and organisational inertia. Too great a restriction of components in the house-building platform could limit the product offer and narrow the market segment. The study also shows that predefinitions might lead to an unbalanced focus on buildability instead of client satisfaction. / Krav på kortare ledtider, kundanpassat byggande och hög kvalitet på leveranser tvingar byggföretagen att systematisera arbetet i sina produktionsled. Genom att återanvända processer och tekniska lösningar kan det dagliga arbetet utvecklas inom plattformar för industriellt bostadsbyggande. Produktplattformar med syfte att stödja effektiv design och produktutveckling baseras på strategier för tillverka mot order produktion. Projekteringsfasen, som en integrerad del avbostadsbyggandets produktionskedja, har identifierats som avgörande för att erhålla en effektiv produktion. I projekteringsfasen kombineras fördefinitioner från plattformen med projektets krav. Syftet med denna avhandling är att beskriva hur bostadsplattformar kan systematiseras, och föreslå ett ramverk för användning och utveckling av plattformar över tid.För att fördjupa kunskapen om hur plattformar används och utvecklas i bostadsprojektering har fallstudier genomförts genom insamling av data via intervjuer, observationer och arkiv hos två olika företag. Ett svenskt industriellt bostadsbyggande företag med hög grad av fördefinering för prefabricerad produktion. Det andra företaget använder flera plattformar och industrialiserade metoder för platsbyggande produktion. Projekteringsarbete har studerats i över sextio bostadsprojekt genom att följa projektledare, ingenjörer och plattformsutvecklare i deras dagliga arbete. Användandet av fördefinierade funktionskrav, komponenter, processer och relationer har analyserats mot plattforms och designteorier.Forskningsresultatet visar att kreativt och systematiskt arbete kombineras i en konstruera-mot-order kontext. Kombinationen är nödvändig för produktens unikitet, och därför är balansen mellan repetition och variation viktigt för förståelse om och andvändande av plattformar i husbyggnadsprojekt. Ständigt föränderliga krav inom byggandet hindrar en fullt fördefinierad plattform. Långa cykeltider i bostadsbyggandet ställer krav på ett kontinuerligt flöde av kunskap mellan plattform och det dagliga arbetet inom byggprojekten. Plattformsversioner och produktvarianter blir ofta icke-funktionella i en konstruera-mot-order kontext, metoder behövs därför för att stödja flödet. Forskningsresultaten visar på att projekteringsarbete, integrerat i bostadsbyggandets leveranskedja, är en källa för erfarenhetsåterföring i utveckling av en plattform.Slutsatserna visar att en förändring mot effektivt kundanpassat bostadsbyggandet är möjlig om plattformar används tillämpade i projekt med stödjande metoder och kontinuerlig erfarenhetsåterföring från byggprojekten till plattformen. Däremot, finns det en risk att plattformar fördefinieras utan att reflektera över konsekvenserna. Användning av fördefinierade processer skulle kunna begränsa innovationsförmågan, öka risken för imitation och skapa förändringsmotstånd inom organisationer. Detaljering av komponenter i en bostadsplattform kan begränsa produktutbudet och minska marknadssegmentet. Studien visar också att fördefinitioner kan leda till obalanserad fokusering på byggbarhet istället för funktionalitet för kunden. / Godkänd; 2013; 20131003 (gusjan); Tillkännagivande disputation 2013-10-29 Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Gustav Jansson Ämne: Träbyggnad/Timber Structure Avhandling: Platforms in Industrialised House-Building Opponent: Professor Brian Atkin, Project Management Academy, Queensland University of Technology, Brisbane, Australien Ordförande: Docent Helena Johnsson, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå tekniska universitet Tid: Torsdag den 21 november 2013, kl 10.00 Plats: F531, Luleå tekniska universitet

No description available.

Byggbranschen står idag inför en förändring gällande bodetablering. På basen av ett prejudikat i mark- och miljööverdomstolen kan nu bygglov komma att krävas vid uppställning av byggmoduler. Byggloven medför ett större krav på bygghandlingar för grunden och modulerna. Deje trä är i dagsläget en stor tillverkare av ett beprövat etableringssystem, Dejegrunden. Kraven på handlingar medför att Deje träs produkt måste uppdateras med nya hållfasthetsberäkningar enligt EK05 och nya detaljerade konstruktionsritningar.   I samband med arbetet att upprätta bygghandlingar görs även en säkerställning av produktens kvalitet genom en undersökning för att kontrollera om en P-märkning är möjlig. Märkningen är en stark symbol inom byggbranschen som ställer höga krav på tillverkningsprocess, materialanvändning och brukarens säkerhet. Monteringsanvisningar tillverkas för företagets och brukarens säkerhet vid etablering.   Bodgrundens flexibilitet innebär att uppställningen kan variera, vilket medför att hållfastheten skiljer sig åt i olika grundsystem. Resultatet visar systemens maximala lastkapacitet som är högst 90 kN. Ritningar och anvisningar tillverkas enligt branschnormer och anvisningarna har inspirerats av tidigare upplägg från Deje trä. En P-märkningen bedöms vara möjlig och ett underlag för ett vidare arbete till att verkställa en dylik märkning är framlagd. / Today the building industry faces changes in regard to the establishment of building modules. A precedent was set in court which stipulates that building permits may now be required for the formation of building modules at construction sites. The permits entail a requirement of building documents for the base and modules. At present Deje trä is a leading production company of “Dejegrunden”, a base for building modules. The demand for documents require changes to be made to the product´s existing documentation, new strength calculations in accordance with the new euro codes, EC05 and new detailed construction drawings are needed.   In conjunction with the new documentation a product quality assessment is done to assess the possibility of executing a P-marking of the product. The marking is a strong indicator within the building industry as it puts great demand on the production process, material and safety when used. The assembly instructions are made to ensure the users’ and the company’s liability when in use.   The flexibility of the module base means that a variety of modules can be established and in turn a variety of calculations is needed. The result indicates that the maximum capacity of a single support, which is 90 kN. The drawings and instructions were made in accordance with the standards of the building industry and previous setups of the company. The documentation of the work is deemed sufficient for an execution of quality labeling of the product. / Hållfasthetsberäkningar, k-ritningar, monteringsanvisningar, kvalitetsmärkning

Arbetet för att dimensionera en stålstomme till en hallbyggnad är en omfattande process med många ingående delare. Projektethar till syfte att dimensionera en stålstommetillen stålhallsamt att jämföra stålets egenskaper med träets egenskaper. Målsättningen är att samla ihop tillräckligt med teori om trä och stål för attkunna jämföra skillnader och likheter mellan de båda materialen samt att med hjälp av beräkningsprogrammen FEM-design och Concrete Section dimensionera en stålstomme till en stålhall. Utifrån beräkningsresultatet ska sedan stålstommen 3D modelleras i CAD-programmet TeklaStructures.Resultatet i projektet innefattar maximala laster som krävs för att dimensionera grundplattan och kantbalken samt de dimensioner som krävs för de mest belastade byggnadsdelarna i varje kategori.Stål och trä är två relativtolika material ur aspekterna; materialegenskaper, fukt, brand och miljö vilket gör att det är svårt att på ett rättvist sätt bedöma vad som är bättre eller sämre mellan dessa. Det är till exempel lätt att se att trä är bäst ur miljösynpunkt eftersom det i stort sett växer av sig själv ute i naturen och inte alls har lika höga energiomsättningar ochsammahalter farliga utsläppvid tillverkningsom stål har. Läggs det däremot till aspekter som till exempel volymökningar, flexibilitet och livslängder på byggnaden som ska byggas och jämför byggnadens totala energiomsättning per år kan jämförelsen bli mer intressant. / The work involved in the design of aload-bearing steel framework of a hall building is an extensive process. The purpose of the project isto design the load-bearing steel framework of a hall building and compare the steel’s characteristics with wood ́s characteristics. The objective is to gather information about steel and wood, then compare the materials similarities and differences. Furthermore, with the help of calculating programs FEM-design and Concrete sections, to design a bearing steel framework to a hall building.From the results of the two calculating programs a 3D model will be drawn in the CAD-program Tekla Structures.The results of this project showthe maximum forces required to designthe concretebase plateas well asthemost utilized building componentineach category. Steel and wood are two quite different materials based on the aspects of: material characteristics, moisture, fire and environment. This makes it hard to make a fair comparison in order to find the better or worst between the materials. For example; it is sometimes easy to say that wood is the better material from an environmental perspective, because it has a lower energy consumption and less dangerous emissions in the manufacturing phase than steel. Looking at it with a wider perspective, the choice between the materials may be different and more interesting. Aspects such as volume increase, flexibility and life span can be included in the calculations; and the material’s energy consumption over a year could be considered instead of only the energy consumption during manufacture.

The goals of structural design are fundamentally different when designing structures at normal temperature or when designing them in a fire situation. While structures are primarily designed for normal temperature situations considering the different design limit states, in the fire design situation, however, the already designed structure is assessed for its resistance in the fire design limit state. The assessment of the structure in the fire limit state may lead to either active or passive fire protection measures. The assessment of the structure in fire may be done in several different domains such as its structural resistance, integrity of structural components to prevent spread of fire and insulation properties of materials. The focus of the thesis presented here is on the structural resistance of steel structural members particularly steel beams and trusses in fire situations.The Eurocodes permit designers to use either a simple prescriptive design procedure or a more complex performance based procedure for design of structures in fire. The prescriptive design is a simple choice regarding design of steel structures in fire due to their use of simple analytical equations; but through several studies it has been established that this approach might be conservative and in some situations it might not reflect the complexity of interaction between the heated structural members and its surrounding colder parts of the structure. The performance based approach has therefore been increasingly adopted in structural fire design, which, although more complex than the prescriptive approach, is closer to the real structural behaviour.Through a performance based approach, this thesis aims to establish that steel structural members are able to offer structural resistance in fire situations that are much higher than would be expected from a prescriptive approach. Two different types of structural members such as steel beams in multi-storey buildings and trusses in single storey buildings were considered here. It has been shown through extensive finite element analysis in both cases that actual resistance of these structural members in fire situations can exceed their primary resistance mechanism through flexure. Alternative load transfer mechanism through catenary action offers the added resistance at much higher temperatures than the conventional critical temperatures from prescriptive design. The thesis also proposes simplified calculation procedures that can be used to reasonably predict the structural resistance at elevated temperatures considering the catenary action. / <p>Godkänd; 2016; 20160808 (naviqb); Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Naveed Iqbal Ämne: Stålbyggnad /Steel Structures Avhandling: Analysis of Catenary Effect in Steel Beams and Trusses Exposed to Fire Opponent: Professor Paulo Vila Real, Department of Civil Engineering, University of Aveiro, Aveiro, Portugal. Ordförande: Professor Milan Veljkovic, Avdelningen för byggkonstruktion och produktion, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå tekniska universitet, Luleå. Tid: Tisdag 6 september 2016, kl 10.00 Plats: F531, Luleå tekniska universitet</p>

The hypothesis of this thesis is that there are rational, technical and architectural gains to be made from interactively developed architectural and structural utilisation of massive timber plates. The aim is to study and describe architectural features of structural applications of massive timber and ways to utilise and develop timber-based plates in building applications by combining an architectural and a structural engineering perspective. The work presented in this thesis concerns the fields of architecture and structural engineering, their interrelations and interaction in building systems based on cross-laminated timber products. Characteristic of the entire work is the search for advantages from material- and product-specific features and how to utilise these architecturally and structurally, unified in a holistic perspective. The work contains two case studies and a theoretical extension. The studies and discussions on development of the utilisation have lead in two directions: towards industrialised residential building construction and towards timber plate structures in combination with steel rods or cables for wide spans. For building systems production, erection methods and system-action are of main importance for the result and a case study comprising four Swedish and two Austrian projects on medium- and high-rise residential blocks has been performed. For advanced structures it is the material and product properties that are of main importance and a case study on timber-structures for wide spans has been performed. One Swedish project has been considered aligned with four Austrian examples. Two- and three-dimensional structures for wide spans of the type treated in the thesis are not yet in production. The results from the case studies and a discussion on form finding, the study of and search for the interplay between force and structural form, have been developed into a theoretical extension of advanced structures with timber-plates in combination with steel rods, cables and trestle structures. The theoretical extension has resulted in a new type of structural element based on timber plates. / Hypotesen i avhandlingen är att det går att dra fördelar, i fråga om rationalitet, konstruktion och formspråk, av massivträapplikationer som utvecklats genom interaktion mellan arkitektur och konstruktion. Syftet har varit att studera och beskriva arkitektoniska aspekter av massivträkonstruktioner, samt sätt att utnyttja och utveckla träbaserade skivelement (plattor och skivor) i byggnader genom att anlägga ett kombinerat arkitektoniskt och konstruktivt perspektiv. Arbetet som presenteras i denna avhandling rör områdena arkitektur och konstruktion samt dessas inbördes relationer och interaktion i byggsystem baserade på krysslimmade träbaserade konstruktionselement. Genomgående i avhandlingen är att diskussionerna kretsar kring material- och produktspecifika egenskaper och hur dessa kan utnyttjas arkitektoniskt och konstruktivt, sammanfört i ett holistiskt perspektiv. I arbetet ingår två fallstudier och en teoretisk del. Studier av och diskussioner kring utvecklingen av utnyttjandet har lett i två rikningar: mot industrialiserad produktion av flerbostadshus och mot kombinationer av träskivor och dragstål eller kablar för stora spännvidder. I fallet med flerfamiljshus är produktion, byggmetoder och systemverkan av stor betydelse för resultatet. En fallstudie har genomförts omfattande fyra svenska och två österrikiska projekt med flerfamiljshus. I det andra fallet är framför allt material och produktegenskaper av stor betydelse och en fallstudie har genomförts, omfattande ett svenskt projekt och fyra österrikiska referensobjekt. Två- och tredimensionella konstruktioner för stora spännvidder, av den typ som behandlas i avhandlingen, är ännu inte i produktion. Resultaten från fallstudierna och en diskussion kring form finding, studiet av samspelet mellan krafter och konstruktiv form, har utvecklats i ett teoretiskt avsnitt om avancerade konstruktioner med träskivor i kombination med dragstål, kablar och bockkonstruktioner. Det teoretiska utvidgningen har resulterat i ett nytt konstruktionselement. / Godkänd; 2005; 20061001 (ysko)

The horizontal stabilization of timber frame buildings is oftenprovided by shear walls. Plastic design methods can be used todetermine the load-carrying capacity of fully and partially anchoredshear walls. In order to use these methods, a ductile behaviour of thesheathing-to-framing joint must be ensured. If hold-downs are notprovided, the vertical uplifting forces are transferred to the substrate bythe fasteners of the sheathing-to-framing joints. Since the forces in theanchor bolts and the sheathing-to-framing joints do not act in the samevertical plane, the bottom rail will be subjected to bending in thecrosswise direction, and splitting of the bottom rail may occur. If thebottom rail splits the applicability of the plastic design method forpartially anchored shear walls is questionable. This doctoral thesisaddresses the problem of brittle failure of the bottom rail in partiallyanchored timber frame shear walls.The first part of the study comprised of two basic experimentalprograms, for single-sided and double-sided sheathed shear walls. Theaim was to evaluate the different failure modes and the correspondingsplitting capacity of the bottom rail. Two brittle failure modes wereobserved: (1) a crack opening from the bottom surface of the bottomrail; and (2) a crack opening from the side surface of the bottom railalong the line of the fasteners of the sheathing-to-framing joints. It wasfound that the distance between the washer edge and the loaded edgeof the bottom rail has a decisive influence on the type of failure modeand the maximum failure load of the bottom rail.Two theoretical models for the load-carrying capacity for each typeof failure mode based on a fracture mechanics approach are studied andvalidated. The two analytical closed-form solutions are in goodagreement with the test results. The fracture mechanics models seem tocapture the essential behaviour and to include the decisive parametersof the bottom rail. These parameters can easily be determined and thefracture mechanics models can be used in design equations for bottomrails in partially anchored shear walls. Also, an extended fracturemechanics model for the load-carrying capacity for each type of failuremode is presented and evaluated.The present study discusses the splitting behaviour of the bottom railand provides methods to determine the splitting capacity for two brittlefailure modes, splitting of the bottom surface (mode 1) and of the sidesurface of the rail (mode 2). By these means brittle failure of thebottom rail can be avoided and the full plastic load-carrying capacity ofthe sheathing-to-framing joints can be utilized. / <p>Godkänd; 2014; 20141024 (giucap); Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Giuseppe Caprolu Ämne: Träbyggnad/Timber Structures Avhandling: Evaluation of Splitting Capacity of Bottom Rails in Partially Anchored Timber Frame Shear Walls Opponent: Professor Ian Smith, University of New Brunnswick, Wood Science and Technology Centre, USA Ordförande: Professor Ulf Arne Girhammar, Avd för byggkonstruktion och -produktion, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå tekniska universitet Tid: Torsdag den 18 december 2014, kl 10.00 Plats: E632, Luleå tekniska universitet</p>