Purpose: This work investigates the load-bearing capacity of a foundation built out of cross-laminated timber. The foundation is built with the same principles as a slab on grade made out of concrete. The purpose is also to account for the different operating principles of a wooden slab on grade with, and without, an edge beam. Method: To answer the issues at hand, a literature study was used to collect relevant information. Calculations were made with data from an example house which is presented with various drawings that illustrate the building’s size and form. Data from the example house is used to determine the loads. Thereafter, calculations were made both by hand and with the computer software FEM-design which uses the finite element method. Results: The main principle of shallow foundation design is contact pressure. The calculations show a range of contact pressure applied to the underlying soil and insulation of the foundation. Load combinations according to Eurocode 1 are used to determine the sum of loads affecting the foundation. All load combinations result in a higher contact pressure when using a foundation without an edge beam. Calculations done by hand presents the maximum value of contact pressure of the two separate foundations and highlights the difference between the two. The results from hand calculations and computer software regarding contact pressure varies. Calculations performed in FEM-design use three variations of the modulus of subgrade reaction to investigate the impact of said modulus. FEM-design also calculates the deflection which is significantly larger without an edge beam. The Conclusions of this work include a reduction in contact pressure when the wooden foundation is constructed with an edge beam. Calculations done by hand may overestimate the stiffening ability of the wooden edge beam. The modulus of subgrade reaction affects the magnitude of deflection in a larger extent than the contact pressure. It is suitable to design a wooden foundation with an edge beam with the purpose of keeping deflection to a minimum.

Byggbranschen har som alla branscher en önskan att minska sin klimatpåverkan. Genom att ersätta betongbjälklag med samverkansbjälklag kan cementanvändningen minskas. För att kunna ha stora spännvidder är det nödvändigt att de ingående materialen samverkar i så stor grad som möjligt. Här är förbindaren en viktig komponent då styvheten i förbindaren är en viktig faktor för att öka graden av samverkan. Syftet med denna rapport är att undersöka deformationsegenskaperna hos förbindare i trä och betong. Ökad kunskap inom detta område kan leda till bättre förutsättningar att dimensionera samverkansbjälklag samt andra trä- och betongkonstruktioner. Beräkningsmodeller för flytledens läge baserades på Johansens teorier samt teorierna för balk på elastiskt underlag. Tryckprover utfördes med flera olika förbindare i både trä och betong för att ta reda på bäddmodul och bäddhållfasthet. Dragprover utfördes på samtliga av dessa förbindare för att fastställa sträckgränsen av varje enskild förbindare. För att styrka omberäkningsmodellerna uppvisade korrekta resultat böjdeformerades förbindare förankrade i provkroppar av betong och trä. Provkropparna delades och en flytled mättes ut på två olika sätt för varje provkropp. De nödvändiga materialparametrarna tillämpades sedan i beräkningsmodellerna och kontrollerades med de utmätta flytlederna. Resultaten från provningar och beräkningar tyder på att Johansens teorier fungerar bra i brottgränstillstånd samt att spänningsfördelningen då ter sig som en jämnt utbredd fördelning. Då materialen fortfarande är elastiska fungerar teorin om elastiskt underlag bra och spänningsfördelningen ter sig då triangulärt. Proverna tyder även på att träets bäddhållfasthet och bäddmodul påverkas beroende på om förbindaren är spetsig eller trubbig. / Just as other industries, the construction industry wishes to reduce its climate impact. By replacing traditional concrete flooring with composite action flooring, the used amount of cement can be reduced. To be able to reach longer spans it is necessary that the composite action between the components is as high as possible. The stiffness of the fastener is one crucial factor that has a large impact on the composite action. The purpose of this report is to examine the deformation properties of the connectors when fastened in wood and concrete, respectively. Increased knowledge in this area may lead to more efficient ways of designing composite action constructions. In this report, the location of the yield hinge was determined with models based on Johansens theories for nails in wooden structures as well as the theory of beams on elastic foundations. Compression tests were performed on several different connectors in concrete and wood to determine the foundation modulus and embedment strength. Tensile tests were performed on the same type of fasteners to determine the yield strength of each connector. Bending-tests on specimens made of wood and concrete with connectors anchored to them was used to verify if the calculation-models displayed a correct result. The specimens were then split in half and the location of the yield hinge was measured in two different ways. The necessary characteristics acquired from the tests were afterwards used in the calculations and compared to the obtained yield hinge. The results from the performed tests and calculations show that Johansens theories are applicable in ultimate limit state. They also show that when within ultimate limit state, the stress distribution in the material tends to be evenly distributed. The theory of beam on elastic foundation tends to work well when all materials are still acting linear-elastic. When this is the case, the stress distribution seems to be triangular. The results also show that whether the fastener is sharpened or not has an influence on the embedment strength as well as the foundation modulus of the wood.

Detta examensarbete är en introduktion till ämnet transversalbelastade pålar i kohesionsjord. Rapportenbehandlar teorin kring transversalbelastning, bäddmodul och gruppeffekt av pålar i lerjord. Trepublicerade rapporter där experiment av transversalbelastning av pålar i lerjordar har dokumenterats i detta examensarbete. Rapporten innehåller även experiment av transversalbelastning av stålrörpålar i Göteborg. I experimentet har en varmvalsad kvadratisk stålrörspåle samt två cirkulära, längsgående svetsade stålrörspålar, provbelastats. Den kvadratiska och en av de cirkulära stålrörspålarna har instrumenterats med trådtöjningsgivare längst hela utsidan av pålen. Alla tre pålar instrumenterats med inklinometerrör i översta 6m av pålarna. Pålarna installerades med hjälp av grävmaskin utrustad med högfrekvent vibrator. Som mothåll installerades tre spontplankor med längd på 10m med och en total bredd på cirka 2 meter. Efter installation tilläts leran konsolidera i cirka fyra månader. Samtliga pålar belastades i laststeg där magnituden av belastning mättes med hjälp av lastcell. Mätningarna av påltopparnas förskjutning gjordes med hjälp av mätklocka som fästes på en referensbalk bakom pålarnas förskjutningsriktning. Deformationen mot djupet mättes med inklinometer före och efter varje laststeg. Referensbalken och mothållets förskjutning mättes in med hjälp av mätprismor före och efter belastning av respektive påle. Ingen av töjningsgivarnaöverlevde installationsprocessen och konsolideringstiden. Flertalet problem har uppstått under fältförsöket där pålar behövts kapats, töjningsgivare skadats och inklinometerrör lossnat. I slutändan kunde inga töjningsgivare mätas på någon av pålarna. Inklinometermätningar var möjlig de översta 4m i båda cirkulära pålar och 6m i den kvadratiska pålen. Analysdelen i detta examensarbete är begränsat då fokus legat på fältförsöken. Analytiska beräkningar har utförts för en jordprofil bestående av ren lera. De analytiska beräkningarna är gjorda enligt Handboken Bygg Geoteknik och bärförmågan av stålrörspålarna kontrollerats enligt Eurokod 3. De analytiska beräkningarna består av spänning-, tvärkraft- och momentfördelning samt lutningsvinkel och horisontell deformation längst djupet för respektive tvärsnitt. De analytiskaberäkningarna är gjorda med fyra olika bäddmoduler. En känslighetsanalys för att undersöka vikten av korrekt indata har gjorts. Resultatet visade att de analytiska beräkningarna överskattar styvheten i leran avsevärt vid maximal last. Förskjutningarna som uppmättes vid fältförsök var avsevärt större än de som beräknats. Förskjutningen vid fältförsöket var plastiska redan vid små laster. De analytiska beräknade förskjutningarna stämmer relativt väl vid små laster. Vidare studier behöver göras för att få bättre förståelse av jordens kapacitet. VKR-pålen verkar avsevärt styvare jämfört med de två cirkulära stålrörspålarna.

Föreliggande studie omfattar en jämförelse mellan sättningsberäkningar med datorprogrammen FEM Design 11 (senast kommersiella versionen) och FEM Design 12 (betaversion under utveckling). I FEM Design 11 modelleras jorden med fjädrar som ges egenskaper motsvarande bäddmoduler, vilka inte på ett helt rättvisande sätt kan spegla jordens komplexa respons vid belastning. Fjädrar kan t.ex. inte överföra skjuvkrafter mellan varandra, vilket får till följd att de enskilda fjädrarnas respons vid belastning är oberoende av varandra. Vid analys av en byggnads sättningar, med ett datorprogram där endast fjädrar (bäddmoduler) används för att beskriva jordens deformationsegenskaper, kan således en helt korrekt bild över jordens verkliga beteende inte återspeglas.I FEM Design 12 kan jorden även modelleras med volymelement, vars egenskaper modelleras enligt kontinuumsmekanik. Härvid kan hänsyn tas till jord utanför konstruktionen. Detta beror på att volymelement för jorden inte är beroende av att kopplas mot ett konstruktionselement, t.ex. en bottenplatta.Syftet med föreliggande examensarbete är att jämföra resultatet från sättningsberäkningar med datorprogrammen FEM Design 11 och FEM Design 12. Detta för att kunna påvisa fördelarna med att modellera jord med volymelement jämfört med att modellera jordens deformationsegenskaper med fjädrar (bäddmoduler). Vidare analyseras vilka fördelar som kan uppnås med ett beräkningsverktyg där såväl byggnads- som geokonstruktioner kan modelleras tillsammans jämfört med nuvarande förhärskande metodik, att modellera geokonstruktioner för sig i ett datorprogram och byggnadskonstruktioner för sig i ett annat datorprogram med nödvändigheten att manuellt flytta information däremellan. Slutligen ämnar författarna söka svar på i vilken utsträckning detta kan gynna framtida projekt.Modellen kommer att byggas upp i FEM Design 11 där jorden modelleras med fjädrar, vars egenskaper beskrivs med bäddmoduler, i diskreta punkter. Vidare kommer modellen att öppnas upp i FEM Design 12 där bäddmodulerna raderas och ersättas med en jordvolym. Resultaten av dessa bägge sättningsberäkningar, kommer sedan att jämföras. Resultaten kommer även att jämföras med motsvarande beräkningar med PLAXIS för att verifiera att beteendet hos jorden har kunnat beskrivas på ett rättvisande sätt. Resultat erhållen ur Projekt X visar att sättningarna är större, både till storlek och fördelning, vid modellering med volymelement. Med denna studie har det även påvisats att en kontinuerlig spänningsfördelning tillåts vid modellering med volymelement, vilket inte är möjligt vid modellering med bäddmoduler. / This study is meant to make a comparison between settling calculations in FEM Design 11 (latest commercial version) and FEM Design 12 (beta version in development). In FEM Design 11, the soil can only be modeled with springs, which does not reflect the real behavior of the soil. Another drawback of modeling with springs is that they cannot transfer shear forces between each other, that is to say that the responsiveness of the springs is independent of each other.In FEM Design 12, soil can also be modeled with volume elements based on continuum mechanics. In this regard, the soil around the plate it taken into account when it is modeled as a construction material (volume element).This paper is to provide answers about if the benefit of modeling the soil with volume element is large enough compared to models with springs. It also analyzes which benefits that can be achieved by this. Finally, the authors intend to seek answers as to whether this can benefit future projects in whole.The model will be built in FEM Design 11 where the soil is modeled with springs, whose properties are described with bedding modules, in discreet points. Furthermore, the model will be opened up in FEM Design 12 where the springs are replaced with volume elements. Results of the settling calculations will then be compared. The results will also be compared with the PLAXIS model to get a confirmation that the soil behaves fairly. Result obtained from Project X shows that the settlements are bigger, both in size and distribution, when modeling with volume elements. With this study, it has also been demonstrated that a continuous voltage distribution allows the modeling of volume elements, which is not possible when modeling with bed modules.

Vid beräkning av grundkonstruktioner tillämpas ofta Winkler-modellen där jorden ersätts med en fjäderbädd som motsvarar jordens styvhet, en så kallad bäddmodul. Samverkanseffekter försummas ofta i dagens sätt att ansätta bäddmoduler och konsekvensen av detta blir att oförutsedda dragspänningar uppstår. Syftet med undersökningen är att ge konstruktörer ett underlag så de kan välja en beräkningsmodell som ger beräkningsförutsättningar vid dimensionering av grundkonstruktioner som tar hänsyn till samverkanseffekter. Målet är att påvisa hur samverkanseffekter och ansättning av bäddmodul påverkar delar av grundkonstruktionen med hänsyn till moment. Tre olika metoder för att beräkna bäddmoduler och två olika sätt att ansätta dessa har studerats med avseende på hur moment uppträder i grundkonstruktionen. Sex modeller har analyserats i datorprogrammet FEM-Design genom fyra valda sektioner i grundkonstruktionen. Resultatet visar att val av bäddmodul inte påverkar formen på momentkurvan men att det maximala momentet kan variera stort. Resultatet påvisar även att det uppstår zoner med dragspänning i konstruktionens överkant som en effekt av samverkan. / The Winkler-model is often applied when calculating foundation slabs. The model intend to replace the subgrade with a bedding of vertical springs that corresponds with the stiffness of the soil. The integration of the foundation slab is often neglected in todays approved methods of implementing subgrade modulus. The consequence of this overlook may cause unforeseen tensile stress in the foundation. The purpose of this study is to support engineers in their decision of choosing a model and provide proper conditions designing slabs taking into account for interplay of the whole foundation structure. The aim is to demonstrate how the interplay in the construction and the application of the subgrade modulus affects parts of the foundation regarding bending moment. Three different methods of calculating subgrade modulus and two ways of application have been studied with purpose to illustrate how bending moment appear in the structure. Four sections have been selected to represent the structural behavior to analyze six model cases in the FEM-Design program. The result indicates the choosing of subgrade modulus affect maximum value of bending moment although the appearance of the momentum curve are not affected. Results also show that zones of tensile stress occur at the top of the foundation as an effect of integration effects of the whole structure.