Non-intrusive load monitoring (NILM) refers to a set of statistical methods for inferring information about a household from its electricity load curve, without adding any additional sensor. The aim of this master thesis is to adapt NILM techniques for the assessment of the efficiency of retrofitting work to provide a first version of a retrofitting assessment tool. Two models are developed: a model corresponding to a constrained optimization problem, and a hierarchical Bayesian mixture model. These models are tested on a set of houses that have electric heating (which are the main target of retrofitting work). These models offer a satisfactory accuracy retrofitting assessment for about half of the houses. / Non-intrusive load monitoring (NILM) består av en uppsättning statistiska metoder för att härleda information om ett hushåll från belastningskurvan i bostaden, utan att lägga till ytterligare sensorer. Syftet med detta examensarbete är att anpassa NILM-teknikerna till utvärdering av energieffektivitet i energibyggnader och för att föreslå en första version av ett verktyg för utvärdering av effektiviteten i renoveringsarbeten. Två modeller föreslås: en modell som motsvarar ett begränsat optimeringsproblem och en hierarkisk Bayesiansk blandningsmodell. Modellerna testas på en uppsättning med elvärme (som är huvudmålet för renoveringsarbeten). De utvecklade modellerna gör det möjligt att upprå en tillfredsställande noggrannhet vid utvärderingen av arbeten för ungefär hälften av husen.

Earthquakes are one of the biggest problems in civil engineering all over the world. Due to earthquakes, great disasters in cities with collapsed structures and human losses have been caused. More specific, old buildings that have been built based on old regulations and design building codes do not fulfil anymore the new criteria of seismic designing.In this study, an old building has been evaluated for the seismic load in order to decide if there is a need for strengthening it using retrofitting methods. The seismic evaluation is based on Eurocode 8 and after the application of retrofitting techniques the building fulfilled its seismic design criteria. The existing building is a four-storey, concrete structure that has been built in 1970 and is located in Athens (the capital city of Greece). The seismic evaluation is conducted by using the software Seismostruct.Two analyses are performed in order to evaluate the seismic behavior of the building. First, an eigenvalue analysis is conducted before and after retrofitting. By using this analysis the torsional sensitivity of the building has been checked. Then, using pushover analysis, the comparison of the target displacement (expected displacement of the building for the design seismic action) for each limit state and the displacement of the building when the first member of the building reached the corresponding limit state, is presented. Target displacement must not be greater than this displacement in order to ensure the safety of the building. If the comparison shows that target displacement is greater, the weak links in the facility should be identified and the proper retrofitting method should be applied for the improvement of the seismic behavior of the building. Pushover analysis is conducted before and after the application of retrofitting methods.After performing the eigenvalue and pushover analysis of the existing building it was found that the building was torsional sensitive and shear failures occurred in many beams of the structure. Regarding the bending failures, the target displacement was not greater than the displacement of the building when the first member of the building reached any of the corresponding limit states. Therefore the building was safe against bending failures. With the application of X-shaped steel braces in selected frames, the building had higher stiffness and it was not torsional sensitive but shear failures occurred again in many beams. Furthermore, compressive failures occurred in columns that were connected with the steel braces. Finally, with the application of fibre reinforced plastic jacketing in the members that failed in the previous pushover analysis there were no shear or compressive failures. Finally the structure was safe against seismic actions.The application of retrofitting methods improved the seismic behavior of the building and the structure fulfilled the updated regulations of Eurocode 8 regarding seismic design. This project thesis may give rise to further studies and researches concerning seismic retrofitting and seismic damage prevention.

Die Arbeit stellt ein umfangreiches Hilfsmittel beim Umgang mit alten Brückenkranstrukturen dar, um einen sicheren Kranbetrieb an der Grenze und beim Überschreiten der rechnerischen Lebensdauer zu gewährleisten. Sie konzentriert sich dabei auf Ermüdungsschäden in der primären Tragstruktur von Brückenkranen, da diese das größte Gefahrenpotential darstellen. Die Zielsetzung der Arbeit lässt sich im Kern mit der „Maximierung der Krannutzungsdauer bei minimalen Stillstandzeiten und sicherem Kranbetrieb“ beschreiben. Aufgrund der Komplexität von Ermüdungsrissen in Bezug auf deren Entstehung und auf den Umgang nach deren Auftreten wurde die Zielsetzung mit unterschiedlichen Lösungsansätzen verfolgt. Es wurden die drei Kernansätze – Lebensdauervorhersage, Strukturüberwachung und Struktursanierung bzw. -ertüchtigung verfolgt. Zur Reduzierung von Stillstandzeiten dient eine Lebensdauervorhersage, mithilfe welcher die verbleibende Zeit bis zum Eintreten einer Strukturschädigung abgeschätzt werden kann, was eine bedarfsorientierte und frühzeitige Strukturertüchtigung erlaubt und somit die prädiktive bzw. präventiv zustandsabhängige Instandsetzung ermöglicht. Eine Lebensdauervorhersage basiert auf Berechnungen der Ermüdungsfestigkeit, welche ertragbare Beanspruchbarkeiten und ertragene Beanspruchungen gegenüberstellen. Um die Qualität einer Lebensdauervorhersage erheblich zu verbessern, wurde ein Messverfahren entwickelt, welches die Erfassung der Kranbelastungsgrößen mit einem vergleichsweise geringen messtechnischen Aufwand erlaubt und an jedem Brückenkran nachgerüstet werden kann. Ein sicherer Kranbetrieb soll mit einer fortwährenden Strukturüberwachung kritischer Bereiche sichergestellt werden. Ermüdungsrisse in Kranstrukturen werden zumeist im Rahmen von turnusmäßig durchgeführten Sichtprüfungen oder häufig sogar zufällig festgestellt. Dies hat zur Folge, dass das Risswachstum größtenteils weit fortschreiten kann und die Struktur stark geschädigt wird oder es zum Bruch und somit zu schweren Havarien kommt. Zur Vermeidung derartiger Szenarien wurde ein Verfahren zur Erfassung von Ermüdungsrissen auf Basis der Veränderung der Materialdehnung während des Risswachstums entwickelt. Wie auch das Verfahren zur Erfassung der Belastungsgrößen zeichnet es sich durch einen geringen messtechnischen Aufwand und eine universelle Anwendbarkeit aus. Neben der qualitativen Erfassung von Ermüdungsrissen ermöglicht das Verfahren ebenfalls quantitative Aussagen in Form von Risslängen und -positionen. Durch den Abgleich mit bruchmechanischen Grenzwerten, welche im Rahmen von strukturmechanischen Simulationen ermittelt werden können, kann das Gefahrenpotenzial eines Ermüdungsrisses während des fortschreitenden Risswachstums bewertet werden. Eine Maximierung der Kranlebensdauer kann durch eine lokale Veränderung der Tragstruktur erreicht werden. Bei der Konstruktion vieler älterer Krane konnten keine strukturmechanischen Simulationen zur Bewertung kritischer Strukturdetails genutzt werden. Hierdurch kam es mitunter zur falschen Einschätzung von Kerben. Durch die nachträgliche Begutachtung bestehender Kranstrukturen mithilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM), können derart kritische Strukturbereiche identifiziert und darüber hinaus modifiziert werden. In der Arbeit werden verschiedene Kernansätze bei der beanspruchungsbezogenen Optimierung von Kranstrukturen extrahiert und dargestellt. Diese können entweder als Reaktion auf einen Schaden (Sanierung) oder als Prävention vor einem Schaden (Ertüchtigung) umgesetzt werden. Da die modifizierten Strukturbereiche i. d. R. erheblich von den in den Normen katalogisierten Strukturstellen abweichen, sollte im Vorfeld der Umsetzung einer Strukturmodifizierung eine versuchstechnische Validierung erfolgen. Hierfür wurde eine Prüfvorrichtung entwickelt, welche speziell für große Strukturbauteile geeignet ist und die Ermittlung beanspruchbarkeitsspezifischer Parameter für nicht katalogisierte Strukturbereiche von Brückenkranen ermöglicht. Im Rahmen der Zusammenfassung wurde ein Leitfaden zur Anwendung der Arbeit in Form von mehreren Fließbildern bereitgestellt. Hierdurch soll die Nutzung der entwickelten Verfahren und Methoden einem breiten Spektrum potenzieller Anwender zugänglich gemacht werden.:1 Einführung 1.1 Ausgangssituation 1.2 Zielsetzung und Lösungsweg 2 Beanspruchung von Bauteilstrukturen 2.1 Beanspruchungskomponenten ebener Strukturen 2.2 Beanspruchungskomponenten räumlicher Strukturen 2.3 Verzerrungen ebener Strukturpunkte 2.4 Das Hauptachsensystem 2.4.1 Transformation bei reiner Schubbeanspruchung 2.4.2 Transformation bei allgemeiner Beanspruchung 2.5 Hauptnormaldehnungen 2.6 Querkontraktion 2.7 Transformierte Spannungen und Hauptnormalspannungen 2.8 Mohrscher Spannungs- und Verzerrungskreis 2.9 Bezugssystemunabhängige Vergleichshypothesen 3 Messen von Beanspruchungszuständen mithilfe von Dehnungsmessstreifen (DMS) 3.1 Wirkprinzip von Dehnungsmessstreifen (DMS) 3.2 Wheatstone’sche Brückenschaltung 3.2.1 Herleitung 3.2.2 Mechanische Anwendung 3.3 Fehlereinfluss am ebenen Beanspruchungszustand 3.3.1 Fehler infolge von Scherung 3.3.2 Fehlereinfluss der Appliziergenauigkeit 3.3.3 DMS-Rosetten zur Vermeidung von Applizierungsfehlern 4 Statische Beanspruchbarkeit von Bauteilstrukturen 5 Ermüdungsfestigkeitsberechnung und Lebensdauervorhersage 5.1 Aufnahme von Wöhlerlinien 5.2 Vorgehen bei der Lebensdauervorhersage 5.3 Rechengang am Beispiel der FKM-Richtlinie 5.3.1 Begründung der Auswahl der FKM-Richtlinie 5.3.2 Werkstoffwechselfestigkeit 5.3.3 Bauteilwechselfestigkeit (konstruktiver Einfluss) 5.3.4 Auszählen des Beanspruchungsverlaufes 5.3.5 Bauteildauerfestigkeit (Mittelspannungseinfluss) 5.3.6 Bauteilbetriebsfestigkeit (Einfluss des Beanspruchungsverlaufes) 5.3.7 Nachweis und Berechnung der Lebensdauer 6 Ermittlung des Beanspruchungsverlaufes an Brückenkrantragwerken 6.1 Hauptbelastungsgrößen des Krantragwerks 6.2 Rekonstruktion des Beanspruchungs-Zeit-Verlaufes 7 Verfahren zur Erfassung der Kranbelastungsgrößen 7.1 Bedarfsbegründung des Verfahrens 7.2 Theoretische Herleitung des Verfahrens 7.3 Verwendung zusätzlicher DMS 7.4 Aufnahme von Dehnungs-Kennlinien 7.5 Vorbereitung der Installation 7.6 Beispiel anhand realer Messdaten 7.7 Zusammenfassung und Ausblick der Weiterentwicklung 8 Verfahren zur Strukturüberwachung an Brückenkrantragwerken 8.1 Einführung 8.2 Theoretische Herleitung 8.3 Validierung des Verfahrens 8.3.1 Versuchsvorrichtung 8.3.2 Gekerbte Strukturbauteile 8.3.3 Geschweißte Strukturbauteile 8.3.4 Ergebnis 8.4 Anwendung am Brückenkran 8.4.1 Herleitung 8.4.2 Versuchstechnische Validierung 8.5 Fehlereinflüsse 8.5.1 Positionierung der DMS 8.5.2 Plastisches Werkstoffverhalten 8.6 Zusammenfassung und Ausblick der Weiterentwicklung 9 Ertüchtigung und Sanierung von Brückenkrantragwerken 9.1 Systematik der Struktursanierung 9.2 Beispiele der Strukturertüchtigung 9.3 Validierung erarbeiteter Sanierungsstrategien 9.3.1 Entwicklung eines Resonanzpulsators 9.3.2 Versuchsdurchführung 9.4 Zusammenfassung und Ausblick der Weiterentwicklung 10 Zusammenfassung und Anwendung dieser Arbeit 11 Ausblick

Retrofitting measures in old buildings aimed at reducing energy consumption has become a widespread subject and an urgent matter to counteract the effects of climate change and GHGs emissions. The globe has reaffirmed its agreement taken in COP21 to reduce emissions in COP26. The building sector is one of the culprits with a 70 % future energy consumption forecasted by 2050 i.e., the year certain countries aim to carbon neutral (e.g., Sweden). An old building with a severe problem of energy leakage has been studied under the influence of multiple parameters such as building orientation, shading systems, location, Low-E film and an alternative energy supply (GHP). The original building’s EnU amounted to 194.5 kWh/m2•yr; the parameters were applied and orientation of 90⁰ worked best, if the building was being designed, contrary to this case. However, energy reductions, compared to the base model, were actually achieved with the application of Low-E (5%) films and when substituting the heating demand with a GHP (57.5%), LEF-GHP reached (59.2%) and a corresponding decrease in CO2 emissions. Thermal comfort was best achieved with models that had the highest energy consumption such as LEF and ES making it counterproductive in fulfilling the aim of reducing GHG footprint of Rådhuset. The economic feasibility study showed that the installation of a GHP with at least the COP of 4.0 would lead to a shorter payback period than solely applying LEF. A tailored solution of a change in the energy source such as electrified heat supply from renewables combined with LEFs would reduce the energy and emission impact of any building; this would help the building sector reach the envisioned goal of carbon neutrality in 2050.

Dans un contexte de transition énergétique et numérique, L’Usine du Futur se définit commeéconome en énergie, mais aussi agile grâce à des moyens de production flexibles etreconfigurables. Conférer ces propriétés aux procédés existants est un challenge complexe quiinduit souvent une réorganisation des unités. Dans ce cadre, la méthodologie RREFlex a pourobjectif de proposer des solutions alternatives d’intégration énergétique à la fois viables, robusteset adaptables via le remodelage des réseaux d’échangeurs de chaleur déjà installés.Contrairement à la conception initiale consistant à réaliser de manière conjointe la conception duprocédé et du réseau d’échangeur de chaleur associé, l’exercice de remodelage d’unitésexistantes peut s’avérer sensiblement plus complexe. En effet, il s’inscrit souvent dans unedémarche d’amélioration continue sur des installations ayant déjà connu au cours de leur vie destransformations pour faire face aux évolutions de la demande ou à de nouvelles contraintesenvironnementales. Aujourd’hui, nombre d’analyses de récupération énergétique sont réaliséessur les sites industriels mais celles-ci ne donnent pas nécessairement lieu à des réalisationsconcrètes. Les raisons le plus souvent invoquées sont d’ordre financières mais aussi, pratiques.En effet, les solutions proposées ne sont pas toujours réalistes d’un point de vue opérationnellecar elles tiennent rarement compte de la variabilité du procédé, soit due à des perturbations nonmaitrisées sur les températures et les débits, soit due à la présence de multiples points defonctionnement (changement de campagne, évolution de la charge, etc.). De plus, ces solutionstiennent peu compte des contraintes spécifiques du site étudié (topologie des unités, compatibilitédes courants, sécurité, etc.), la formulation a priori de ces dernières ne pouvant être exhaustive.L’outil RREFlex - outil Robuste pour la synthèse de Réseaux d’Echangeurs Flexibles - a étédéveloppée pour pallier autant que possible ces limites. S’appuyant sur une analyse statistiquedes historiques de mesures remontés en salle de contrôle, un premier module - EDiFy : EnhancedData collection for Flexibility analysis - permet de localiser et de caractériser les différents cas demarche des unités. Notamment, la valeur moyenne et la variance des données caractéristiques duprocédé (températures, flux calorifiques) sont estimées pour chaque cas de marche. Ce jeu dedonnées étant souvent incomplet, il est nécessaire d’avoir recours à un modèle de simulation duprocédé pour le compléter et valider la cohérence des données mesurées pour chaque cas demarche potentiellement identifié. Sur cette base, une seconde étape dédiée au diagnosticénergétique permet d’évaluer la pertinence des échangeurs de récupération déjà installés. Cetteanalyse permet d’identifier et de prioriser un ensemble de scenarii de remodelage considéréscomme prometteurs. Chacun d’eux est défini par la liste des échangeurs à reconsidérer et uncertain nombre de paramètres de configuration. Chaque scenario retenu est alors exploité pour lasynthèse du réseau d’échangeurs associé. Cette étape s’appuie sur un modèle de programmationlinéaire mixte multi-période (PLM) pour déterminer la nouvelle topologie du réseau d’échangeurs.Dans ce cadre, le modèle a évidemment la possibilité d’introduire de nouveaux échangeurs maisaussi de déplacer les échangeurs existants et conservés dans un scénario donné, tant qu’ilscouplent la même paire de courant qu’initialement. Les réseaux obtenus sont donc adaptables auxdifférents cas de marche identifiés à la première étape et reconfigurable grâce à l’implantation deby-pass. Le panel de réseaux proposés est enfin évalué et classé au moyen d’indicateurs deperformance, dont notamment la robustesse vis-à-vis de la variabilité du procédé. L’approche aété validée sur deux sites de dimension industrielle: un procédé de fabrication de MVC et un trainde préchauffe de pétrole brut / In a context of numerical and energy transition, the Factory of the Future is meant to be moreenergy efficient but also smarter and agile through the use of flexible and reconfigurableproduction means. Enabling existing processes to achieve those properties is a difficult challengewhich often induces a reorganization of the units. In this context, RREFlex methodology wasdeveloped to provide several alternatives heat integration solutions both viable, robust andadaptable through the retrofitting of existing heat exchanger networks. Unlike grass-root design,which consists in designing both the process and the heat exchanger network at the same time(and thus, allowing many possibilities), retrofitting existing units can be a lot more complex.Indeed, as part of a continuous improvement process of the production, the plants have oftenalready undergone transformations during their life to cope with changes in demand or newenvironmental constraints. Currently, numerous energy recovery analysis are performed onindustrial sites but do not necessarily involves concrete industrial measures. The main reasons forthe lack of results are mainly financial but also practical. The provided solutions are often nonrealistic in terms of operability because of the lack of accounting for the variability of the process,whether due to external disturbances on temperatures and flowrates or due to multiple operatingconditions (many production campaigns, evolution in process load, etc.). Moreover, thosesolutions also do not take on-site constraints into account (units topology, process streamscompatibility, safety, etc.), as it is difficult to apprehend such constraints. The RREFlex module(Robust software tool for the synthesis of Flexible Heat Exchanger Networks), was developed toassess these issues. Based on a statistical analysis of historical data extracted from on-sitemeasurements, a first module - EDiFy : Enhanced Data collection for Flexibility analysis – enablesthe location and characterization of the multiple steady state regimes. The mean value andvariance of operating conditions characterizing the process (e.g. temperature, heat flow) areestimated for each steady state. As this data set is usually incomplete, it is necessary to use asimulation model of the process to complete and validate the consistency of the measurements ofeach identified steady state.Based upon those data, an energy diagnosis step enables the assessment of each existing heatexchanger liability. This analysis results in the identification and classification of several promisingretrofitting scenarios. Each one is defined by a list of heat exchangers to reconsider and severalconfiguration parameters.Each selected scenario is then used to design the corresponding optimal heat exchanger network.The latter step, which is based on a multi-period mixed linear programming model, aims at thedesign of a new heat exchanger network topology. In this context, the model includes not only thepossibility to add new heat exchangers but also to shift the preserved heat exchangers for a givenscenario, as long as the original pair of streams is kept. The resulting heat exchanger networksare thus adaptable to every operating conditions identified in the first step of the methodology butalso reconfigurable through the use of by-passes. The performances of the resulting networks areevaluated and classified using key performance indicators, especially the robustness which iscrucial to account for the process variability.The approach was validated on two industrial scale case studies: a MVC production process and arefinery heating train.

Le bâti ancien est aujourd’hui confronté à des enjeux normatifs, environnementaux et patrimoniaux qui favorisent sa réhabilitation et engagent une multiplicité d’acteurs dans cette activité. Ces engagements mettent en débat les savoirs, les mondes professionnels et les attachements que ces acteurs tissent autour des espaces édifiés. La thèse explore ces dynamiques autour du cas particulier du bâti ancien en pisé (bâtiments construits en terre crue damée dans des coffrages) dans le département de l’Isère. L’objectif de ce travail est de comprendre et de décrire comment et par qui ce bâti est mis en projet et réhabilité, dans un double sens d’amélioration physique et de revalorisation d’un objet aux significations multiples. Nous faisons l’hypothèse que les projets de réhabilitation, par les multiples formes d’engagement qu’ils construisent, participent à détacher l’expérience de ce bâti d’une expérience ordinaire. Ces projets mettent à l’épreuve les attachements que leurs porteurs développent autour du bâti existant et de la matière terre qui le constitue autant que les savoirs et les pratiques constructives qui s’y appliquent. Ces épreuves participent à l’émergence de collectifs qui tissent un maillage politique au sein duquel se composent des espaces de dialogue et d’appropriation des usages, de la pratique et du devenir du bâti existant.Pour explorer cette hypothèse, la recherche s’inscrit dans une perspective interdisciplinaire qui articule ressources théoriques et méthodes développées en architecture, en ethnologie et en sociologie. Elle développe une anthropologie pragmatique des cultures constructives qui compose une problématisation commune entre ces disciplines autour des questions soulevées par la réhabilitation du bâti ancien. L’exploration de ces questions se base sur un travail d’enquête qualitative multi-située. Il décrit les mondes de la réhabilitation en action, en suivant des parcours de projet portés par plusieurs catégories d’acteurs (habitants, professionnels, institutions). La thèse revient d’abord sur les différentes formes d’engagement qui participent à mettre le bâti ancien en projet, de l’intervention sur un bâtiment spécifique à sa mise en valeur de manière générale. Ces expériences de réhabilitation portent l’attention sur différentes qualités du bâti et contribuent à le faire sortir de l’ordinaire. Le bâti ancien en pisé est ainsi engagé – et engage lui-même – dans de multiples réalités. À la fois maison, lieu de vie, lieu de travail, patrimoine local ou architecture de terre, il fait agir, réagir et rentrer en relation les acteurs qui s’y intéressent. La deuxième partie de l’analyse décrit comment la difficulté d’appliquer des protocoles de réhabilitation entraine les porteurs de projet à s’engager dans des épreuves et à chercher des prises leurs permettant de mener à bien leurs projets. Ces épreuves entrainent les acteurs qui s’y investissent à ajuster leurs relations entre eux et avec le bâti au fur et à mesure du processus de projet. À mesure qu’ils s’approprient les savoirs de la réhabilitation, ils développent différentes formes d’attachement autour du bâti. Les projets de réhabilitation contribuent alors à l’émergence de collectifs plus ou moins pérennes qui se réapproprient les modalités d’intervention sur le bâti et les décisions qui le concernent. La thèse s’attache finalement à mieux comprendre les dimensions plurielles (matérielle, constructive, architecturale et interactionnelle) des cultures constructives du pisé et de sa réhabilitation et propose les éléments d’un dialogue à poursuivre avec les acteurs de terrain autour de l’intérêt et des conditions permettant de faire tenir un espace politique autour des usages et du devenir du bâti existant. / Ancient buildings face today normative, environmental and patrimonial issues which foster their renovation and engage a great diversity of actors. This multiplicity initiates a debate around knowledge, professional worlds and attachments which are woven around existing buildings. This thesis delves into these dynamics focusing on the case of ancient rammed earth building (raw earth compressed into an external formwork) in the French department of Isere, France. It aims at describing how and by whom rammed earth buildings are involved in retrofitting projects, considering both their physical and representational improvement. We make the hypothesis that retrofitting projects, through the multiple ways of engagement they imply, help to free the experience of this buildings from an ordinary experience. Indeed, they put on trial the attachments developed by the actors around existing buildings and earthen material as much as the building knowledge and practices. These trials bring out collectives that weave a political meshwork. At different scales, this meshwork composes spaces for dialogue and appropriation of uses, practices and futures of existing buildings.The exploration of this hypothesis follows an interdisciplinary perspective that connect theoretical resources and methods developed in architecture, ethnology and sociology. It develops a pragmatic anthropology of building cultures composing a common problematic for these disciplines to discuss ancient building retrofitting. The investigation is based on multi-sited qualitative ethnography. Following projects paths carried by different actors (inhabitants, professionals, institutions), it describes the retrofitting worlds in action. First, the thesis describes the various forms of engagement in retrofitting projects, from the intervention on a specific building to its evaluation as heritage. These experience draw attention on different qualities of the buildings and bring them out of their ordinary status. Ancient rammed earth buildings are therefore engaged – and engage themselves – in multiple realities: house, place of life, workplace, local heritage, earthen architecture. It makes the actors act, react and interact. Then, the analysis shows how the difficulty of applying strict rehabilitation protocols leads the actors to engage in trials and to develop holds to carry out their projects. As the project progresses, these trials lead them to adjust their relations with each other and with existing buildings. As they grasp knowledge about retrofitting, they develop different attachments. Therefore, retrofitting projects contribute to the emergence of collectives, more or less durable. At their own scale, these collectives reclaim the methods of interventions on buildings and the decision that concern them. The thesis eventually aims to better understand the plural dimensions (material, constructive, architectural and interactional) of rammed earth building retrofitting and propose components for a dialogue to carry on with local stakeholders around the interests and conditions that would make possible to hold a political space around the uses and futures of existing buildings.

Fossil fuel depletion, economic development, urban expansion and climate change present tough challenges to municipal- and regional-scale energy systems. Regional energy system planning, including waste treatment, renewable energy supply, energy efficiency, and climate change, are considered essential to meet these challenges and move toward a sustainable society. This thesis includes studies on energy system from municipal waste, potential for a fossil fuel-independent regional energy system with increased renewable energy products using waste as one of energy sources, and the performance of biomass-fired combined heat and power (CHP) plants. A top-down method is adopted to organize the studies, from national waste-to-energy (WtE) scenarios to individual energy plants. The first study considers the overall potential contribution of WtE to energy supply and greenhouse gas (GHG) emissions mitigation in Sweden until 2050 under several different scenarios. Depending on WtE scenario considered, the study shows that WtE can supply energy between 38 and 186 TWh and mitigate between CO2 of 1 and 12 Mt per year by 2050 based on the baseline of year 2010. At a regional level, static and dynamic optimization models with a focus on WtE are developed for two regions in Sweden and Finland. The former is used to investigate the possibilities of optimal positioning of new energy plants, retrofitting existing energy plants and planting energy crops. The latter case study is on regional heat and power production using biogas generated from agricultural and livestock wastes. Centralized biogas production units perform better than distributed production regarding energy and carbon balance though the net energy output is negligible. However, a significant GHG emission can be reduced compared to the present status. Retrofitting existing conventional CHP plants is another option for improving regional energy system. The study shows that integrating heat-demanded processes such as drying, bioethanol and pellet production with existing CHP plants can improve overall energy efficiency and power output, increase annual operation time and reduce production cost as well as mitigate GHG emissions.  It is recommended that building new WtE/energy plants at optimum sites, upgrading the existing energy plants, expanding the agricultural/forestry waste/residues output (biomass) and planting more energy crops shall be taken into considerations for the future regional energy systems. / Utarmning av fossila bränslekällor, ekonomisk utveckling, städernas utbredning och klimatförändring är svåra utmaningar för kommunala- och regionala energisystem. Planering av det regionala energisystemet, inklusive avfallshantering, förnyelsebara energikällor, energieffektivisering och hänsyn till klimatförändringar, anses avgörande för att möta dessa utmaningar och gå mot ett hållbart samhälle. Denna avhandling innehåller studier av energisystem centrerad kring hushållsavfall, potentialet för fossilbränslefria regionala energisystem som utnyttjar ökad andel förnyelsebara energiprodukter med avfall som en energikälla och prestandautvärdering av ett biomassa-eldat kraftvärmeverk. Studierna har organiserats efter storlek på system, från nationella avfall-till-energi scenarier till enskilda kraftverk.   Den första studien behandlar övergripande möjligheten att genom avfall-till-energi bidra till energiförsörjningen och begränsa utsläppet av växthusgaser i Sverige till 2050 under flera olika scenarier. Beroendet på avfall-till-energiscenario visar studien att genom att utnyttja avfall kan mellan 38 och 186 TWh energi levereras och dessutom kan koldioxidutsläppen reduceras med 1-12 miljoner ton till år 2050 med 2010 som basår.   På den regionala nivån, statiska och dynamiska optimeringsmodeller, med fokus på avfall-till-energi, är utvecklats för två regioner, en i Sverige och en i Finland. Det första modellen används för hitta den optimala placeringen av nya energianläggningar, anpassning av befintliga anläggningar och placering av odlingar av energigrödor. Den senare ingår i en fallstudie av den regionala kraft- och värmeproduktionen genom utnyttjande av biogas producerad från jordbruksavfall och djurgödsel. Centraliserade biogasanläggningar presterar bättre än decentraliserad anläggningar när det gäller energi – och kolbalanser även om i båda fallen så är skillnaden mellan konsumerad mängd bränsle, värme och el och producerad värme och el försumbar. Däremot kan en betydande mängd av växthusgasutsläppet i båda fallen undvikas jämfört med nuläget.   Anpassning av befintliga konventionella kraftvärmeverk är ett annat alternativ för att förbättra det regionala energisystemet. Studien visar att genom att integrera värmekrävande processer såsom torkning, bioetanol- och pelletsproduktion med befintliga kraftvärmeverk kan den totala energieffektiviten och uteffekten förbättras, öka den årliga drifftiden och minska produktionskostnaderna och utsläppen av växthusgaser.   Rekommendationen är att för de framtida regionala energisystemen överväga att bygga nya avfall-till-energianläggningar med optimal placering, uppgradera befintliga energianläggningar utöka insamlandet av avfall/restprodukter från jord- och skogbruk och plantera mer energigrödor.

In the U.S., work-related death is an all too familiar occurrence on farms. Tractor overturns continue to be the most frequent cause of these fatalities. Efforts to alter farming’s ranking as one of the most deadly occupations in the country must provide proven strategies for the elimination of these preventable deaths. In the past, efforts to decrease the rate of overturn fatalities and injuries have largely focused onincreasing the proportion of tractors with a rollover protective structure (ROPS). These devices, in combination with seatbelts, are 99% effective in protecting the tractor operator from death or injury. Unfortunately, only 59% of U.S. tractors are currently equipped with ROPS. Due to the relative lack of political willpower to legislate ROPS installation and the less than encouraging response to education and awareness programs to date, it appeared necessary to explore alternative intervention strategies. The over-arching purpose of this thesis project has been to assess the utility of social marketing as a framework for developing effective health and safety interventions in the farm community. However, our specific objectives included; a more thorough understanding of the perceived barriers and motivators that influence farmer’s safety decisions, the design and evaluation of social marketing incentives developed to encourage safe behaviors and the evaluation of a social marketing campaign designed to positively impact farmer’s intentions and readiness to retrofit unsafe tractors. The research was by and large conducted in New York State and supported by grants from the National Institutes of Occupational Safety and Health (NIOSH). Previous research conducted in the New York farm community had indicated that small crop and livestock farmers would be an ideal intervention target for a social marketing tractor overturn intervention as their farms accounted for close to 85% of New York farms which lack or have only one ROPS protected tractor. A qualitative assessment of perceived barriers and motivators regarding retrofitting behaviors was performed with representatives of the small crop and livestock community. Grounded theory analysis of these in-depth interviews revealed several key categories which include: 1) risk becomes “normal”, 2) risk becomes part of a “farming identity”, and 3) risk becomes “cost-effective”. This information was used to design potential intervention incentives, such as toll-free assistance finding and purchasing ROPS, financial rebates, and campaign messages designed to address farmer’s stated concerns. Subsequent research included testing and revising messages and evaluating the effect of the different campaign incentives in a prospective quasirandomized controlled trial conducted in different regions of New York and Pennsylvania. The results indicate that social marketing offers a promising framework for the development of injury or fatality prevention programs in farm communities. Farmers in the social marketing region demonstrated the most significant changes in both behavioral intention and readiness to retrofit compared to farmers from other regions. Data also indicated that social norms strongly influence farmer’s decisions to work safely, as demonstrated by the strong correlations between behavioral intention measures and measures of social norms. As well as providing an assessment of the utility of social marketing as an intervention framework, the thesis provides a cogent example of how behavioral theories can be used in the design and evaluation of intervention programs. Both stages of change theory and the theory of planned behavior proved to be valuable for measuring dispositional and behavioral changes and for finetuning future interventions.

Multi-purpose project requirements lead to construction of large dams. In order to maintain the desired safety level of such dams, comprehensive inspections based on use of a number of precise instruments are needed. The ideal dam instrumentation system should provide time-dependent information about critical parameters so that possible future behavior of the structure can be predicted. New dams are normally equipped with adequate instrumentation systems. Most of the existing dams, however, do not have adequate instruments or current instrumentation systems may not be in good condition. By implementing the modern equipment to existing dams, the uncertainty associated with the impacts of aging or unexpected severe external events will be reduced and possible remedial measures can be taken accordingly. This study summarizes the major causes of dam failures and introduces the instruments to be used to monitor the key parameters of a dam. The concept of the instrument retrofitting to an unmonitored dam is highlighted through a case study. A sample system is proposed for G&ouml / k&ccedil / ekaya Dam, with reference to an investigation of the current condition of the structure. The deficiencies observed during a site visit are listed and the corresponding rehabilitative repair measures are suggested. Finally, different alternatives of a new instrumentation system are introduced and compared in terms of technical and economical aspects.

Η παρούσα Διατριβή Διπλώματος Ειδίκευσης πραγματεύεται το ζήτημα της καμπτικής ενίσχυσης υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος υφισταμένων κατασκευών. Συγκεκριμένα, διερευνάται η αποτελεσματικότητα μίας νέας μεθόδου ενίσχυσης, η οποία συνίσταται στην επικόλληση υφάσματος ινοπλισμένων πολυμερών στις παρειές του μέλους, η αγκύρωση του οποίου πέραν της κρίσιμης διατομής εξασφαλίζεται με χρήση αγκυρίων μορφής θυσάνου ινών άνθρακα. Επιπλέον, και εξωτερικά των αγκυρίων, εφαρμόζεται τοπικός μανδύας συνθέτων υλικών. Για το σκοπό αυτό, διεξήχθησαν στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών συνολικά πέντε πειραματικές δοκιμές επί υποστυλωμάτων πλήρους κλίμακας. Τα χρησιμοποιηθέντα δοκίμια ήταν υποστυλώματα τετραγωνικής διατομής τύπου προβόλου, με ύψος ίσο με το μισό ύψος τυπικού ορόφου, σχεδιασμένα με ανεπαρκείς λεπτομέρειες όπλισης. Ένα εξ αυτών ενισχύθηκε με τοπικό μανδύα στον πόδα του και υπεβλήθη σε δοκιμή ανακυκλιζόμενης πλευρικής μετακίνησης της κορυφής του, με ταυτόχρονη επιβολή σταθερού θλιπτικού αξονικού φορτίου. Στην ίδια ιστορία φόρτισης υπεβλήθησαν τρία ακόμα δοκίμια, ενισχυμένα σύμφωνα με την υπό διερεύνηση μέθοδο, μελετώντας την επιρροή του αριθμού των εφαρμοσθέντων αγκυρίων και της συνολικής ποσότητας των ινών τους στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Τέλος, ένα δοκίμιο υπεβλήθη σε μονοτονική φόρτιση αυξανομένης πλευρικής μετακίνησης με ταυτόχρονη επιβολή σταθερού θλιπτικού αξονικού φορτίου, με σκοπό τη μελέτη της επίδρασης της ανακύκλισης της φόρτισης στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Το σύνολο των χρησιμοποιηθέντων συνθέτων υλικών στο πειραματικό πρόγραμμα, συνίστατο από ίνες άνθρακα σε μήτρα εποξειδικής ρητίνης. Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε επτά Κεφάλαια. Το πρώτο Κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή της παρούσης διατριβής. Παρουσιάζονται οι λόγοι που καθιστούν αναγκαία την καμπτική ενίσχυση υποστυλωμάτων σημαντικού μέρους των υφισταμένων κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος, γίνεται σύντομη αναφορά στη χρήση των συνθέτων υλικών στο πεδίο των ενισχύσεων καθώς και στις μηχανικές ιδιότητες αυτών και τέλος γίνεται αναφορά στο αντικείμενο της παρούσης διατριβής. Στο δεύτερο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της υπό διερεύνηση μεθόδου ενίσχυσης. Στο τρίτο Κεφάλαιο, συνοψίζονται στοιχεία από τη διεθνή βιβλιογραφία, σχετικά με προγενέστερες έρευνες που έχουν λάβει χώρα και που έχουν άμεση σχέση με το αντικείμενο της παρούσης διατριβής. Στο τέταρτο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται το πειραματικό πρόγραμμα που έλαβε χώρα, προκειμένου να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της υπό διερεύνηση μεθόδου και η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων σε αυτήν. Στο πέμπτο Κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των διεξαχθέντων πειραματικών δοκιμών. Γίνεται παρουσίαση των πειραματικών αποτελεσμάτων για το σύνολο των δοκιμίων, σε διαγραμματική κατά κανόνα μορφή. Ακολουθεί συγκριτική παρουσίαση της συμπεριφοράς αυτών. Επίσης, γίνεται προσπάθεια, μέσω των πειραματικών καταγραφών, εκτίμησης των μέσων παραμορφώσεων αστοχίας των χρησιμοποιηθέντων αγκυρίων. Στο έκτο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται μια προσπάθεια εκτίμησης των μέσων παραμορφώσεων αστοχίας των χρησιμοποιηθέντων αγκυρίων, μέσω των καταγεγραμμένων κατά τις πειραματικές δοκιμές ροπών αντίστασής των δοκιμίων, κάνοντας χρήση ενός υπολογιστικού εργαλείου, το οποίο αναπτύχθηκε από τον ίδιο το συγγράφοντα για το σκοπό αυτό. Τα εξαγχθέντα συμπεράσματα, εν συνεχεία, αξιολογούνται βάσει των πειραματικών καταγραφών. Στο έβδομο Κεφάλαιο, τέλος, το οποίο αποτελεί και τον επίλογο της παρούσης διατριβής, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα εξαγχθέντα συμπεράσματα και γίνονται προτάσεις για μελλοντική έρευνα. Μέσω των διεξαχθέντων πειραματικών δοκιμών και της επεξεργασίας των αποτελεσμάτων αυτών, κατέστη σαφές πως η υπό διερεύνηση μέθοδος καμπτικής ενίσχυσης υποστυλωμάτων είναι επαρκώς αποτελεσματική, ώστε να αποτελέσει βιώσιμη λύση στο πεδίο των ενισχύσεων, σε περιπτώσεις που απαιτείται αύξηση της καμπτικής αντοχής υποστυλωμάτων χωρίς παράλληλη απαίτηση αύξησης της ικανότητας παραμόρφωσης αυτών, κυρίως λόγω της ευκολίας εφαρμογής της. / This master thesis presents the results of an experimental program aiming to study the behavior of RC columns under simulated seismic loading, strengthened in flexure (of crucial importance in capacity design) using Carbon Composite Anchors. The role of different parameters is examined, mostly by comparison of the lateral load versus displacement response characteristics. With proper design, it seems that column strength enhancement does not develop at the expense of low deformation capacity.