Sveriges geologi består mestadels av lös lera vid markytan följt av hård morän och hård berggrund på botten. Lös lera är inte gynnsamt vid grundläggning av konstruktioner pga. sättningar, dessa förhindras genom att påla ned till den hårda grunden. Pålning är en vanligt förekommande grundläggningsmetod i Sverige där pålsystem med varierande påltyper, längder och material används. Spetsburna pålar står för en stor andel av de olika påltyperna som används med anledning av landets hårda berggrund. Denna studie centreras kring tre olika varianter av spetsburna pålar: ihåliga stålpålar, betongpålar och betongfyllda stålpålar. Vid systemberäkningar betraktas spetsburna pålar ofta som fast inspända i hårt underlag såsom berg och hård morän där all last överförs nedåt genom pålspetsen. Därmed tas ingen hänsyn till bärförmågebidraget som uppstår till följd av friktion från kringliggande jord längs mantelytan. Detta innebär att pålarna beräknas ha en lägre styvhet än i verkligheten och förväntas därför komprimeras mer vid belastning i axiell led. På grund av detta förs ungefärliga värden in i systemberäkningar. Pålar kan inte undersökas eller repareras när konstruktionen väl har uppförts varför det är viktigt att redan vid projekteringsstadiet utföra mer korrekta systemberäkningar. Denna studie utfördes på uppdrag av vår industrihandledare med målet att utifrån parametrar såsom pållängd, last och axiella deformationer, simulera, beräkna och utvärdera skillnaden i styvhet för enskilda pålar, både med och utan inverkan från fjädringen i jorden. Fallstudierna består av två fall där endast homogena ler- och friktionsjordlager förekommer. Genom litteraturstudier och användningen av finita elementmetoden (FEM) i MATLAB kunde simuleringarna genomföras. Resultaten påvisar att jorden bidrar till en märkbar ökning av pålarnas styvhet i proportion till jordens djup. Vidare visar en analys av de olika fallen att friktionsjord har en större påverkan än kohesionsjord vid större djup. Vår slutsats är att jorden bör medräknas vid systemberäkningar innefattande långa spetsburna pålar, där en lyckad implementering av detta skulle kunna leda till en mer hållbar utveckling inom byggbranschen, sett ur ett miljö- och kostnadsperspektiv. Med denna rapport som grund rekommenderas att större vikt läggs vid jordens mantelbärförmåga samt möjligheterna för dess nyttjande i framtida projekt. / The Swedish landscape mostly consists of loose clay by the surface followed by hard moraine and hard bedrock at the bottom. Loose clay is an unfavorable soil formation for structural foundations due to its higher risk for settlements, which can be prevented by piling down to a hard soil layer. Piling is a common founding method in Sweden, whereat pile systems with varying pile types, lengths and materials are used. End bearing piles account for a large proportion of the different pile types used, considering the country's stable bedrock. This study focuses on three different variants of end bearing piles: hollow steel piles, concrete piles and concrete filled piles. During system calculations, end bearing piles are currently regarded as fixed to hard surfaces such as bedrocks and hard moraine where the entire load is transferred downwards through the pile tip. Thereby, no consideration is given to the contribution in bearing capacity that arises as a result of the friction from soil adhering along the shaft surface. This implies that the piles are estimated to have a lower stiffness than in reality and are therefore expected to be more compressed when axially loaded. This leads to the usage of approximated values in system calculations. Piles cannot be examined or repaired once the structure has been constructed, and it is thus important to perform more accurate system calculations during the design stage. This study was commissioned by our industrial supervisor with the aim of simulating, calculating and evaluating the difference in stiffness for individual piles, both with and without the influence of the surrounding soil friction, based on parameters such as pile length, load and axial deformations. The case studies consist of two cases where only homogeneous clay and friction soil layers occur. Through literature studies and the use of the finite element method (FEM) in MATLAB, the simulations could be carried out. The results show that the soil contributes to a noticeable increase of the piles’ stiffnesses in proportion to the soil depth. Furthermore, an analysis of the various cases shows that friction soil has a greater influence than cohesion soil at greater depth. Our conclusion is that the soil should be included in system calculations för end bearing piles, where a successful implementation of this could lead to a more sustainable development within the domain of construction, seen from an environmental and cost perspective. With this report as a basis, it is recommended that greater emphasis be placed on the soil’s bearing capacity and the possibilities for its utilization in future projects.

Wood is a sustainable material that reduces the climate impact that comes from the construction sector. In addition, Wood is economical and offers many advantages such as the low weight, that it is a renewable material and the flexibility. However, in order for Wood to be durable and have a smaller climate impact, the right construction method should be used for each type of building, otherwise it can lead to collapse.In this thesis, the most durable and stable construction method was investigated between column-beam systems in glulam and CLT board, for a machine hall building made of wood, based on factors such as environmental impact, fire resistance and stability. The investigation used FEM-Design software to analyze the course of the fire, which facilitated a more comprehensive analysis and reduced the risk of human error. FEM Design simplified the use of more complex methods that required greater knowledge and longer time to implement. In contrast, hand calculations were used for the stability comparison and data were collected for the environmental impact from EPDS. The study showed that glulam structures have higher stability capabilities with a superiority of 2.1% in compressive strength, 9,1% in flexural strength, 3,5 % shorter in breaking length and 86% lower in slenderness ratio indicating the probability of deformation under load compared to crosslaminated timber (CLT) making it a preferred material for larger constructions. Glulam also generates around 5% less CO2 emissions per cubic meter compared to CLT. In terms of fire safety, CLT performed better under a 60-minute fire exposure and required less Class F gypsum board as fire protection. Choosing a construction method is a multidimensional assessment that weighs factors such as construction site, the nature of the construction project and personal preferences, despite specific research findings.

The work presented in this thesis comprises the assessment of existing arch bridges with overlying backfill. The main objective is to estimate the load carrying capacity in ultimate limit state analysis. A case study of the old Årsta railway bridge is presented, serving as both the initiation and a direct application of the present research. The demand from the bridge owner is to extend the service life of the bridge by 50 years and increase the allowable axle load from 22.5 to 25 metric tonnes. The performed analyses show a great scatter in estimated load carrying capacity, depending on a large number of parameters. One of the factors of main impact is the backfill material, which may result a significant increase in load carrying capacity due to the interaction with the arch barrel. Based on theoretical analyses, extensive conditional assessments and the demand from the bridge owner, it was decided that the bridge needed to be strengthened. The author, in close collaboration with both the bridge owner and the persons performing the conditional assessment, performed the development of a suitable strengthening. The analyses showed a pronounced three-dimensional behaviour, calling for a design using non-linear finite element methods. Due to demands on full operability during strengthening, a scheme was developed to attenuate any decrease in load carrying capacity. The strengthening was accepted by the bridge owner and is currently under construction. It is planned to be finalised in 2012. The application of field measurements to determine the structural manner of action under serviceability loads are presented and have shown to be successful. Measured strain of the arch barrel due to passing train has been performed, both before, during and after strengthening. The results serve as input for model calibration and verification of the developed strengthening methods. The interaction of the backfill was not readily verified on the studied bridge and the strengthening was based on the assumption that both the backfill and the spandrel walls contributed as dead weight only. The finite element models are benchmarked using available experimental results in the literature, comprising masonry arch bridges with backfill loaded until failure. Good agreement is generally found if accounting for full interaction with the backfill. Similarly, accounting for the backfill as dead weight only, often results in a decrease in load carrying capacity by a factor 2 to 3. Still, several factors show a high impact on the estimated load carrying capacity, of which many are difficult to accurately assess. This suggests a conservative approach, although partial interaction of the backfill may still increase the load carrying capacity significantly. / Arbetet i föreliggande avhandling omfattar analyser av befintliga bågbroar med ovanliggande fyllning. Huvudsyftet är att uppskatta bärförmågan i brottgränstillstånd. En fallstudie av gamla Årstabron redovisas, vilken utgör både initieringen och en direkt tillämpning av föreliggande forskning. Kravet från broförvaltaren är att öka brons livslängd med 50 år, samtidigt som axellasten ska ökas från nuvarande 22.5 ton till 25 ton. Utförda analyser visar på stor spridning i uppskattad bärförmåga, beroende på ett stort antal parametrar. En av de främsta faktorerna är fyllningens egenskaper, vilken kan resultera i en markant ökning av bärförmågan p.g.a. samverkan med bågen. Baserat på teoretiska analyser, tillståndsbedömningar och krav från broförvaltaren beslutades att bron skulle förstärkas. En förstärkningsmetod har utvecklats i nära samarbete med broförvaltaren och personer som tidigare utfört tillståndsbedömningarna. Analyserna visar ett utpräglat tredimensionellt beteende, vilket har föranlett användandet av icke-linjära finita elementmetoder. Krav på full trafik under samtliga förstärkningsarbeten har resulterat i att dessa utförs enligt en föreskriven ordning, som ska reducera minskning i bär­förmåga under samtliga etapper. Förstärkningsförslaget godkändes av Banverket och är för närvarande under byggnation. Enligt plan ska dessa slutföras under 2012. Fältmätningar har använts för att bestämma det statiska verkningssättet under brukslaster, vilket visas ge goda resultat. Resulterande töjningar från passerande tåg har uppmäts i bågen, både före, under och efter förstärkning. Resultaten har använts både för att kalibrera beräkningsmodeller och att verifiera utförda förstärkningar. Samverkan mellan båge och fyllning har inte kunnat verifierats för den aktuella bron och de utvecklade förstärkningarna baseras på en modell där både fyllning och sidomurar endast utgör yttre verkande last. De framtagna finita element modellerna har jämförts med experimentella resultat från litteraturen, omfattande tegelvalvsbroar med ovan­liggande fyllning belastade till brott. Generellt erhålls god överensstämmelse om full samverkan mellan båge och fyllning antas. Om fyllningen istället endast betraktas som yttre last, minskar lastkapaciteten ofta med en faktor 2 till 3. Fortfarande uppvisar ett antal faktorer stor inverkan på bärförmågan, vilka ofta är svåra att med säkerhet bestämma. Ett konservativt betraktningssätt rekommenderas, även om delvis sam­verkan med fyllningen fortfarande kan öka bärförmågan avsevärt. / QC 20110426

Byggbranschen bidrar till stora utsläpp av växthusgaser, och det är därför viktigt att utforska hållbara material för att minska påverkan. Studien fokuserar på grundfundament för mindre trähus i Sverige, där betong i platta på mark ersätts med korslimmat trä (KLT) för att reducera klimatpåverkan. Eftersom betong har hög tryckhållfasthet gjordes analys av kantbalkens kapacitet. Fyra alternativ på kantbalkar undersöks: KLT/EPS400, KLT/Foamglas, KLT/EPS s100 och EPS400. Studien bedömer även den nuvarande dimensioneringen i hållfasthetsberäkningarna. Testdata för tryckhållfasthet används för att jämföra med förväntade resultat och avgöra om beräkningsmodellen ”2:1 metoden” är tillräcklig.Syftet är att bedöma möjligheterna för användning i två hustyper hos en ledande hustillverkare i Sverige. Miljöpåverkan av alternativen beräknas med IVL Svenska Miljöinstitutets verktyg, BM, där även en betonggrund jämförs. Det utförs även en enklare insikt i skillnader av produktion mellan en klassisk betonggrund och Klaragrunden. Studien visade att 1-plansvillan Lycke kan utföras med KLT och EPS s100, och att 1,5-plansvillan Tyresund kan se möjligheter med KLT och FoamglasT4+. Studien visade också att den bästa genomsnittliga grunden är KLT och EPS s400. Genom att byta ut betongen i en platta på mark med KLT, gör det möjligt att sänka grundens CO2 utsläpp med 65-68%. / The construction industry contributes significantly to greenhouse gas emissions, making it crucial to explore sustainable materials to reduce its impact. This study focuses on foundation systems for small wooden houses in Sweden, where concrete slabs are replaced with cross-laminated timber (CLT) to decrease climate impact. Due to concrete's high compressive strength, an analysis of the edge beam's capacity was done. Four edge beam alternatives are examined: CLT/EPS400, CLT/Foamglas, CLT/EPS s100, and EPS400. The study also evaluates the current dimensioning in strength calculations. Compression strength test data is used to compare with expected results and determine if the calculation model "2:1 method" is sufficient. The aim is to assess the possibilities for use in two house types from a leading house manufacturer in Sweden. The environmental impact of the alternatives is calculated using IVL Swedish Environmental Institute's tool, BM, where a concrete foundation is also compared. There is also a brief insight into the differences in production between a traditional concrete foundation and Klaragrunden. The findings indicated that the single-story villa Lycke can be constructed using CLT and EPS s100, while the 1.5-story villa Tyresund can explore possibilities with CLT and Foamglas T4+. Moreover, the study revealed that the CLT and EPS s400 combination yielded the best average foundation. By replacing the concrete in a ground slab with CLT, it is possible to reduce the CO2 emissions from the foundation by 65-68%.