FEM-Design används i allmänhet för dimensionering av huskonstruktioner. Detta arbete syftar på att göra programmet mer anpassningsbart för brodimensionering. Examensarbetet går ut på att integrera militära fordon i FEM-Design modeller. I det här examensarbete har hjulfordon, bandfordon och konvojer modellerats. Ett tidigare examensarbete om modellering av typfordon och lastmodellering kontrollerades i detta arbete. Det kontrollerades för att säkerställa att modelleringen har skett på ett korrekt sätt. Lasterna analyserades genom att sätta in de tidigare modellerade lasterna på en platta respektive en balk, där momentdiagrammet skulle ge samma resultat som om den hade gjorts för hand. De militära fordonenslasterna beräknades efter trafikverkets krav och resultatet definierades i FEM- Design, så att resultatet ska kunna användas vid dimensionering. Arbetet tillsammans med Strusoft AB resulterade i att 128 nya laster modellerades i FEM-Design. Dessutom kontrollerades 30 redan modellerade typfordonslaster av lastmodellerna 1–3. Resultatet visar en stor mängd nya fordonslaster som definierats i FEM-Design efter trafikverkets standarder. Om programmet även lyckas tillämpa fler funktioner som är mer anpassade för att definiera laster, genom vidare studier kan FEM-design i framtiden vara mer konkurrenskraftigt med de andra brokonstruktionsprogrammen. / FEM-Design is generally used for structural design of buildings. This work aims to make the program more adaptable to bridge design. It is possible in this way that loads of military vehicles are modeled in FEM-Design. In this work Wheeled vehicles, tire vehicles, convoys have been modeled. A previous degree project on modeling of special vehicles and load modeling was checked in this work. It was made to ensure that they were modeled correctly. The loads were analyzed by inserting the modeled loads on a plate or a beam where the moment diagram would give the same result as if it had been made by hand. The military vehicle loads were calculated according to the Swedish transportation administration requirements and the result was defined in FEM-Design so that the result can be used for load modelling. The work together with Strusoft AB resulted in 128 new loads being modeled in FEM-Design. In addition, 30 already modeled special vehicle loads of load models 1-3 were checked. The result shows a large number of new vehicle loads that are defined in FEM-Design according to the Swedish Transport Administration's standards. If the program also manages to apply more functions that are more adapted to define loads, through further studies, FEM design in the future can be more competitive with the other bridge design programs.

This master thesis deals with the performance of existing reinforced concrete bridges strengthened with externally bonded carbon fibre reinforced polymers (CFRP). One of the main aims of this work is to understand the functionality of such an external strengthening method applied to a concave surface in a heavy concrete structure such as a bridge. Another important goal is to investigate the bond behavior of this method. To accomplish the aforementioned aims a case study bridge is chosen to be examined. The Essinge bridge located in the central Stockholm, is the selected bridge in which this report will focus on. Externally strengthening an existing bridge is a method used to both preserve as well as improve the existing structure. Some examples justifying the need to use such a technique are: the degradation of materials or changes in the bearing capacity of the structure which might be the result of increased traffic loads. In the case of Essinge bridge, the structure is strengthened with externally bonded CFRP sheets after the extension of the bridge which led to changes in the statical mode of action of the structure. An additional reason which makes this case interesting to study is the ’’concave’’ surface on which the CFRP sheets are applied to. To study the Essinge bridge in detail, both a numerical analysis and a three-dimensional finite element model is used. All the numerical simulations are performed in the Abaqus software. It is important to mention that for the majority of the simulations a two-axle vehicle load of 300kN (per axle) is applied to the structure. Moreover, a quality assurance of the FE model is carried out to verify the functionality of the model. Some of the results coming from these analyses can be compared with measurements from the monitoring system placed on the bridge. Moreover, other simulation results could be compared with results coming from a test loading performed on the bridge on May 2021. From this comparison, a satisfactory agreement could be found in the peak values of normal strain in concrete and CFRP. Due to time limitations, only linear static analyses are performed. Consequently, in order to capture the non-linearity of the concrete, the Extended Finite Element Method (XFEM) available in Abaqus is used to model a possible crack in the concrete. More specifically, the crack is placed in the concrete part of the deck plate where the maximum value of normal stress is obtained. The bond behavior between the concrete and the CFRP sheets is modelled in two different ways. The first way represents a ’’perfect’’ bond between these two materials meanwhile the second one is based on the so-called Cohesive Zone Method (CZM). The fundamental difference between these two methods is that when using the CZM, a possible failure mode in the bond layer can be captured. Moreover, the input data and parameters defined in the CZM have a detrimental role in the obtained results. It can be noted that the results of the case study bridge cannot be generalized. On the other hand, a better understanding about the external strengthening method implemented on the example of Essinge bridge is obtained. By using the CZM, a vehicle load which could initiate damage in the bond layer could be found. / Detta examensarbete handlar om prestandan för befintliga betongarmerade broar som är externt förstärkta med kolfiberväv. Ett av huvudsyftena med detta arbete är att förstå hur en sådan förstärkningsmetod fungerar när den är applicerad på ett konkavt underlag av en tung betongkonstruktion, såsom en bro. Ett annat viktigt mål är att undersöka beteendet av bindningsskiktet som finns mellan betongen och kolfiberväven. För att uppnå de ovannämnda målen, undersöks en fallstudie bro. Bron över Pampaslänken, som ligger i centrala Stockholm, är den utvalda bron som denna rapport kommer att fokusera på. Att förstärka en befintlig bro externt är en metod som använts för att både bibehålla och förbättra den existerande strukturen. Några exempel som motiverar behovet av att använda en sådan metod är nedbrytning av material eller förändringar i konstruktionens bärförmåga som kan vara ett resultat av ökade trafikbelastningar. När det gäller bron över Pampaslänken, applicerades den externa förstärkningen efter breddningen av bron, vilket ledde till förändringar i strukturens statiska verkningssätt. En ytterligare anledning som gör detta fall intressant att studera är den konkava ytan för vilken förstärkningsmetoden används. För att studera bron över Pampaslänken i detalj, används både en numerisk analys samt en tredimensionell finit elementmodell. Alla numeriska simuleringar är utförda i programvaran Abaqus. Det är viktigt att nämna att för de flesta av simuleringarna appliceras en tvåaxlig fordonslast på 300kN (per axel) på konstruktionen. Dessutom genomförs en kvalitetssäkring av FE-modellen för att verifiera modellens funktionalitet. Några av resultaten från dessa analyser kan jämföras med mätningar från systemet med trådtöjningsgivarna som är placerade på bron. Andra simuleringsresultat kan jämföras med resultat som kommer från en provbelastning som utfördes på bron under maj 2021. Från denna jämförelse kan en överenskommelse hittas i de maximala töjningsvärdena i både betongen och kolfiberväven. På grund av tidsbegränsningar utförs endast linjära elastiska analyser. För att kunna fånga betongens olinjära beteende används den så kallade utvidgade finita elementmetoden (XFEM) som finns i Abaqus, för att modellera in en eventuell spricka i betongen. Mer specifikt placeras sprickan på den delen av farbaneplattan där de maximala normalspänningarna erhålls. Bindningsskiktet som finns mellan betongen och kolfibervävarna modelleras på två olika sätt. I det första sättet skapas ett ’’perfekt’’ band/skikt mellan dessa två material medan i det andra baseras modelleringen på den så kallade Cohesive Zone Method (CZM). Den grundläggande skillnaden mellan dessa två metoder är att när man använder CZM kan ett eventuellt vidhäftningsbrott fångas upp i bindningsskiktet. Dessutom har indata samt olika parametrar som är definierade i CZM, en stor påverkan på de erhållna resultaten. Det kan konstateras att resultaten från fallstudiebron inte kan generaliseras. Däremot har man fått en bättre förståelse för den externa förstärkningsmetoden som implementerats i bron över Pampaslänken. Genom att använda CZM hittas en fordonlast som kan orsaka skador i bindningsskiktet.

A technical solution to the problem of unavoidable movements in bridge structures is the use of bridge bearings. Bridge bearings are small integral parts of the entire bridge structure serving several purposes, such as connection, transfer of forces, allowing movements, force damping etc. However, bridge bearings could create more problems for the bridge structure than it solves if not properly understood, especially when it receives less attention than it deserves. Technical and practical issues, such as selection of the right bearing type for use, merits and demerits of different bearing types, maintenance and monitoring, replacement, life cycle cost etc. are all imperative to ensure that bearings satisfy their purpose.   This study takes into consideration the practical and theoretical experience available for the use of bridge bearings. Two electronic surveys were used to garner knowledge and expertise from bridge engineers, bearing manufacturers and other stake holders in the course of this study, also practical knowledge concerning various types and problems of bridge bearings, maintenance, repair and replacement, life cycle costing etc. were employed in addition to physical investigation of bridge bearings in the Stockholm area of Sweden.   Generally, all bearing types were found to perform their functions satisfactorily when in good conditions, though inevitable problem of degradation reduces the life span of these bearings, especially the ones made mainly of steel being affected by corrosion. Those made of rubber components also degrade and perform poorly in low temperatures and under high load magnitude, though they are the most economical solution to many problems, especially in seismically active areas. Modern and enclosed bearing types such as pot, spherical, disc, LRB, FPB etc. are best used in critical conditions like high vertical load, extensive degree/extent of movement, seismic areas etc. but they are expensive solutions due to technicality in construction, and they are not exempted from various problems of degradation.

I byggbranschen har nya metoder för lastanalys utvecklats och digitaliserats med hjälp av datorer och kraftfulla analysprogram. En stor del av dagens lastanalys utförs med hjälp av FEM baserade program. Dessa program bidrar till mer tidsbesparing och större noggrannhet.FEM-Design är ett FEM baserad analys program som kan hantera olika typer konstruktioner. Trots detta är inte programmet tillräckligt lämpat för brodimensionering när det gäller trafiklaster på broar. Konstruktören behöver därför gå igenom Eurokods-och Trafikverkets regler och krav för att hitta information kring trafikaster och därefter skapa dem i programmet.För att kunna utnyttja programmets kraftiga funktioner och anpassa det mer för brodimensionering, behöver programmet kompletteras med nya funktioner som underlättar hantering av rörliga laster. Målet var att undersöka olika lastmodeller enligt Eurokoden och TRVFS, och skapa dem i FEM-Design. Dessutom peka ut vilka förbättringar som kan utföras i programmet för att underlätta hantering av dessa trafiklaster.Tillsammans med StruSoft AB utfördes lastdefinitioner av Lastmodell 1, Lastmodell 2, och Lastmodell 3 i programmet FEM-Design.Resultatet av arbetet visar en mängd nya fordonslaster som definierades i programmet och som är baserade på det europeiska Eurokoden, och inhemska krav.Programmet FEM-Design går framgångsrikt att göras mer praktisk för brodimensioneringar. Med fortsatta studier, extra funktioner, och mer lastmodell-definitioner har FEM-Design potentialen att även konkurrera med andra bro-program. / In the construction industry, new methods of load analysis have been developed and digitized using computers and powerful analysis programs. A large part of today's load analysis is performed using FEM based programs, which contributes to time saving and greater accuracy.FEM-Design is a FEM based analysis program that can handle different types of constructions. Nevertheless, the program is not sufficiently applied to bridge dimensioning when it comes to traffic loads on bridges. The designer therefore needs to review the Eurocode rules and national requirements in order to find information about the moving loads and then define them in the program.In order to utilize the program's powerful features and suit it more for bridge dimensioning, the program needs to be complemented with new features that will facilitate the handling of moving loads. The goal was to examine the different load models according to the Eurocode and TRVFS, and creates them in FEM Design. In addition, identify which improvements can be made to the program to facilitate the handling of the traffic loads.Together with StruSoft AB, load definitions of Load model 1, Load model 2, and Load model 3 were performed in the FEM-Design program.The result of the work shows a number of new vehicle loads as defined in the program, which are based on the European Eurocode, and the country's special requirements.The program can successfully be made more practical for bridge constructions. With continued studies, additional features, and more load model definitions, FEM-Design has the potential to compete with other bridge programs.

I takt med att allt fler kulturhistoriskt värdefulla byggnader rivs i landets kommuner utarmas Sveriges kulturarv enligt Riksantikvarieämbetet. Vilken betydelse har då en kulturhistorisk värdebeskrivning i den kommunala beslutsprocessen? Lidingö stad valdes som fallstudie eftersom man där beslutat att riva öns landmärke, en fackverksbro av järn och nitad stål, Gamla Lidingöbron, invigd 1925. Bron är med sin karaktäristiska konstruktion och stora bågspann ett starkt etablerat signum vid öns infart. Den har flera likheter med Gamla Årstabron i Stockholm som till skillnad från Gamla Lidingöbron är statligt ägd, utsedd till byggnadsminne och därmed skyddad. Det framkom i denna studie att Gamla Lidingöbrons kulturhistoriska värde inte hade diskuterats inför rivningsbeslutet 2012 samt att en för ändamålet beställd värderingen saknades i beslutsunderlaget. Planarbetet för en ny bro, ”Lilla Lidingöbron”, som senare lades fram fick kritik från alla remissinstanser som yttrade sig om kulturmiljö eftersom de ansåg att den äldre stålbron borde bevaras. Kommunen uppmanades att ta fram ett bevarandealternativ. Kritiken ledde inte till någon omprövning trots existerande alternativa förslag.  Det enda som skedde var att beskrivningen av brons värde till slut skrevs in i den nya detaljplanen med ordalag tagna ur värderapporten. På vissa ställen dock vända till sin motsats (sid 20-25). Det tillades även där att den kulturhistoriska värderapporten hade använts inför inriktningsbeslutet 2012 trots att det inte var så. Beslutet visade sig ha rötter till tidigt 2000-tal vilket beskrivs i en bilaga.  En utblick görs mot beslutsprocessen för Gamla Danviksbron i Stockholm, byggd 1922, i syfte att exemplifiera hur ett redan taget rivningsbeslut faktiskt kan ändras efter att kulturvärdet åberopats av remissinstans. Till skillnad från Lidingö kommun samarbetade man därefter med de sakkunniga i byggnadsvård för att bevara Gamla Danviksbron.  Slutsatsen är att en kulturhistorisk värdebeskrivning är viktig då den informerar och vägleder om vad som är värdefullt, vad man bör bevara och varför. Dock kan en sådan rapport förlora sin mening när det finns politiska intressen som favoriserar andra lösningar. Likaså när tjänstemän och politiker helt enkelt inte har kunskap om kulturhistoriska värden eller saknar kompetens att samordna olika aktörers intressen när det kommer till att integrera kulturvärden, miljö och innovativa lösningar (bevara och förnya) – med ekonomi och funktion. / As more buildings with established cultural-historical value are being demolished around the country, Sweden's cultural heritage risks being depleted according to The Swedish National Heritage Board. What then is the impact of a cultural-historical value report in the municipal decision-making process? The municipality of Lidingö was chosen as an example because of its decision to demolish the island's landmark bridge; the Old Lidingö bridge (Gamla Lidingöbron), an iron and steel truss bridge from 1925. This bridge, with its characteristic construction, and large arched span, is a strongly established symbol for the island. It has several similarities with the protected state-owned Old Årsta bridge in Stockholm. In this study, it emerged that an existing cultural-historical report, describing the bridge’s high value, was not taken into consideration as a basis for the decision made by the municipality in 2012. During the planning work for a new bridge, Little Lidingö bridge, the municipality received criticism from concerned parties (e.g. Stockholm County Administrative Board) that commented on the cultural value, because they felt that the bridge should be preserved. The municipality was encouraged to develop a conservation-focused alternative. In response to the criticism, the officials did not reconsider the decision. They merely included more of the content of the cultural-historical value report in the detailed development plan. In some of the added paragraphs the meaning of the words was reversed (page 20-25). The development plan also states that the report had been considered prior to the demolition decision, although it had not been. Indications that the 2012 decision had its roots in the early 2000s are included in the appendix. To compare with similar decisions, a brief look is also taken at Stockholm municipality, where the decision-making process regarding the Old Danvik Bridge, built in 1922, is given as an example of how they instead changed direction, and collaborated with experts in cultural conservation.In conclusion, a cultural-historical value description is extremely important. It provides a basic description of what is valuable, what should be preserved and why. However, such a report may lose its impact if there is a political agenda moving in another direction. Another reason that this type of document might be devalued is if officials and politicians lack knowledge of cultural history, or the skills to coordinate the interests of different actors; integrating cultural values, the environment, and innovative solutions (preserving and innovating) – with economics and function.

Balanced cantilever bridges have historically experienced excessive deformations. Previous researchsuggeststhat the cause may be due to differential thickness in the box girder cross-section and underestimation of creep and shrinkage.In this project, the long-term deformationof balanced cantilever bridges due tonon-uniformcreep and shrinkage have been investigated. The non-uniformcreep and shrinkage arecaused by variations in drying rates for the different parts of the box-girder cross-sections.A finite element model was createdintheprogram Abaqusas a case study of the Alvik bridge.The finite element model was used to evaluate the difference betweennon-uniform and uniform creep and shrinkage with Eurocode 2.Further, a comparison between Eurocode 2 and Bažant’sB4 modelwas conductedfor non-uniform creep and shrinkage. The comparison aimedto evaluate the difference between industry and research specific calculation models, forthe effect of creep and shrinkage on deformations.A parameter study was alsoconducted to discern theeffect of parameters: ballast load, water-cementratio and conditions related to drying of concrete (relative humidity and perimeter exposed to air).Acomparison withthe deformationmeasurementsof theAlvik bridge was conductedto validate the resultsfrom the model.The results showed that there was a significant difference in the calculateddeformationof the bridge during the first ten years between analyses based onnon-uniform and uniformdistribution of creepand shrinkage,respectively.The non-uniformanalysis gave largerdeformations.However, only minor differences between the two approachescould be detected in the final deformation after 120 years. The main reason for the differences in the early behaviour is primarily caused by the differences in shrinkage rate between the top and bottom flanges. In these analyses, the top flange was assumed tonotdry out from the top. Thereby, the shrinkage rate of the top flange caused by one-way drying was similar to the bottom flange that was assumed to be exposed for two-waydrying.TheB4 model gave larger deformations compared to Eurocode2.This may be due to difference in the definition ofperimeter and surface. Eurocode 2 considers the perimeter exposed to air. The B4 model instead considers the entire surface area of the part.TheB4 model and Eurocode 2 show similar results asthe measurements. However, the B4 model gaveresults more consistent with the measurements.In the parameter study,lowerrelative humidity gave smaller deformations, since concrete shrinksquicker in dry ambient air.Varying the water-cement ratiodid not affect the deformationsnoticeably.Higher ballastheight gave significantly larger deformations. The height of the ballast was an uncertainfactor due to varying heights in the structural drawings of the case study. Accurate height of ballast is therefore important. / Freivorbau broar har historiskt sett haft problem med kraftiga deformationer. Tidigare forskning föreslår att detta har orsakats av tjockleksskillnader i lådtvärsnitt och underskattning av krypning och krympning. Denna studie har undersökteffektenav ojämn krypningoch krympning på freivorbau broars långtidsdeformationer.Den ojämna krypningen och krympningen orsakas av skillnader i uttorkningshastigheterför lådtvärsnittets olika delar. En finitaelementmodell definieradesi programmet Abaqus som en fallstudie på Alviksbron.Modellen användes för att utvärdera skillnaden mellan ojämn och jämn krypning och krympning med Eurokod 2. En jämförelsemellan Eurokod 2 och Bažant’s B4 modellgenomfördes med hänsyn till ojämn krypningoch krympning.Syftet med jämförelsen var att utvärdera skillnadermellan byggnormeroch forskningmodeller med hänsyn till deformationer orsakade av ojämnkrypningoch krympning.Vidare genomfördes enparameterstudie för att urskilja effekten av parametrarna: ballast last, vatten-cement-tal och förhållanden relaterade till betongensuttorkning(relativ fuktighet och omkrets utsatt för luft).Deformationerna från finita elementmodellen jämfördes med uppmätta deformationer av Alviksbron.Resultaten visade att det fanns en signifikant skillnad i beräknad deformationunder de första tio årenmellan ojämn och jämn krypning och krympning.Ojämn krypning och krympning gav större deformationer.Mindre deformationsskillnad gavs dock i slutgiltig deformationefter 120 år. Den främsta anledningentill skillnaderna i deformation under de första tio årenär orsakat av skillnaderi krympningens hastighet mellan övre-och undre fläns.I analyserna antogs det att övre flänsen inte torkade ut från dess övre del.Därmed varkrympningens hastighetlikartad för övre flänsen som torkade ut åt ett håll, och undre flänsen som torkade ut åttvå håll.B4 modellen gav större deformationerjämfört med Eurokod 2.En möjlig förklaring för detta är definieringen av omkrets gentemot ytans area.Eurokod 2 definierar en omkrets utsatt för luft. B4 modellen definierar i stället arean av en yta, utan att ta hänsyn till om den är utsatt för luft.Även om B4 modellen och Eurokod 2 ger likartade deformationer, ger B4 modellen oftare deformationer som stämmer bättre överens med deformationsmätningarna av Alviksbron.Lägre relativ fuktighet gav mindre deformationer, eftersom betong krymper fortare i torrt klimat. Ändring av vattencementtal gav inte någon märkbar ändring i deformationer.Högre ballasthöjd gav betydligt större deformationer. Höjden på ballast var en osäker faktorpå grund av varierandehöjder i Alviksbrons konstruktionsritningar.Noggrann höjdbestämmelse av ballasten är därför viktigt.