Fackverksmodellen är idag den modell som vid dimensionering av pålfundament är vanligast att använda. Det kan finnas tillfällen där en fackverksmodell inte är fördelaktig att dimensionera ett fundament efter, till exempel vid stora pålavstånd då det leder till höga fundament. Pålfundament kan även dimensioneras enligt balkmodellen. Detta examensarbete kommer att undersöka fördelarna och nackdelarna med respektive beräkningsmodell. Med hjälp av två konstruerade beräkningsmallar för respektive modell dimensioneras ett fundament med fyra pålar. Fallstudien kommer att bli grunden för jämförelsen.   Båda beräkningsmallarna kommer att följa SS-EN-1992-1-1:2005 Eurokod 2 dimensionering av betongkonstruktioner. De ekvationer som används vid dimensionering med respektive modell kommer att redovisas för att förtydliga genomförandet för detta arbete. Jämförelsen kommer att göras för följande parametrar;   ​armerings- och betongmängd ​sprickfördelande armering förankring av längsgående stänger fundamentets geometri påverkan av felslagning   Utifrån resultatet från fallstudien blir fundament dimensionerande enligt fackverksmodellen högre än fundament dimensionerat enligt balkmodellen. Balkmodellen kräver mer huvudarmering och är mer känslig för felslagning. Sprickarmering krävs inte i lika stor utsträckning för fundament dimensionerande enligt balkmodell. Fackverksmodellen kräver större förankringslängd.   Vilken modell som är bäst lämpad beror på fundamentets utformning och vilka förutsättningar som finns på arbetsplatsen. Finns det krav på hur högt fundamentet får vara är balkmodellen bättre lämpad. Där pålarna kan placeras inom minimiavstånd och där ingen begränsning på hur högt fundamentet får vara är det lämpligt att använda sig av fackverksmodellen. / The strut-and-tie model is today the model that is most commonly used for designing pile caps. There may be occasions where a strut-and-tie model is not that beneficial to design a pile cap after, for example big distances between piles will lead to high pile caps. Pile caps can also be designed according to the so-called flexural model. This thesis will investigate the pros and cons that comes with each model. This will be done by constructing two calculation templates for each model to design a four-pillar foundation.   Both calculation templates will follow SS-EN-1992-1-1: 2005 Eurocode 2 design of concrete structures. The equations that will be used for designing each model will be explained to clarify the implementation of this work. The comparison will be made for the following parameters;   ​reinforcement and concrete amount crack reinforcement anchorage of longitudinal reinforcement the height of the pile cap impact of miss-piling   Based on the outcome of the case study, a pile cap designed according to the strut-and-tie model results in higher caps than a cap designed according to the flexural model. The flexural model requires more longitudinal reinforcement and is more vulnerable to miss-piling. Crack reinforcement is not required to the same extent for the flexural model compared to caps designed according to the strut-and-tie model. The strut-and-tie model requires longer anchoring length for the longitudinal reinforcement.   The model that is best suited depends on the preconditions where the foundation is going to be placed and the formation of the pile cap. If there is a limit for how high the pile cap can be, the flexural model can be better suited. Where the piles can be placed within minimum distances and there is no limitation on the height of the foundation, it is advisable to use the ‘strut-and-tie model.

Fackverksmodellering (eng. strut-tie modeling) är en accepterad och rationell beräkningsmetod för betongkonstruktioner där vanlig balkteori inte kan appliceras. Det gäller områden för s.k. diskontinuitetsregioner (D-regioner). Den komplexa spännings- och kraftfördelningen som uppstår i D-regioner substitueras till fackverkskomponenter i form av trycksträvor, dragstag och noder. Lastfallen omvandlas, under förenklade villkor, med andra ord till ett lösbart fackverksfall. Metodiken för tillgångasättet har länge ansetts som iterativ och långdragen process, där ett fackverk antas samt optimeras tills ett godtyckligt och rimligt fackverk har uppnåtts. Erfarenhet har betydelse för hur fackverksutformningen kommer att se ut. Oerfarna ingenjörer kan till en början ha svårt att se hur spännings- och kraftfördelningen i en betongkonstruktion sprider ut sig. Med hjälp av FEM kan fackverksmodelleringens process effektiviseras. Spänningsoch kraftfördelningen kan tas fram i belastande betongkonstruktioner i form av finita elementmodeller. Därmed kan konstruktörerna visuellt utforma fackverket efter fördelningen. I studien har ett verkligt fall tillhandahållits från företaget WSP. Konstruktionsdelen som ska dimensioneras är en väggskiva från ett flerbostadshus i Stockholm. Med FEM-design har väggskivan rekonstruerats till en finita elementmodell med en framtagen spännings- och kraftfördelning. Fördelningen har använts som ett underlag för vidare dimensionering för hand efter Svenska Standard, Eurokod 2. Resultaten visar att det är möjligt att utforma ett fackverk med FEM-design som underlag. Även framtagna stångkrafter och upplagskrafter har jämförts mellan handberäkning och FEM, som visar att skillnader mellan beräkningsmetoderna är mellan ungefär 5,1-7,7 %, dock bara för studiens fall. Rapporten visar att en påskyndning i processen kan göras om man använder FEM. Metoden möjliggör en förenkling i processen som kan nyttjas av oerfarna konstruktörer. Detta kan bidra till en bättre slutprodukt och gynna utvecklingen för byggbranschen i slutändan. / Strut-tie modeling is an accepted and rational calculation method for regions in concrete structures where Berouille-theorem can’t be applied. These regions are so called discontinuity regions (D.regions). The stress and force distribution is substituted for strut, ties and nodes much like the members of a truss. Complex load-bearing cases can be transformed, under simplified conditions, to solvable cases. The strut-tie modeling can be seen as an iterative process. At the start of the process the form of the truss is assumed and optimized through trial and error. Experience in the field is therefore of big significance, where unexperienced designers can have a hard time to visualize the stress and force distribution through the concrete structure. The purpose of the study is to use the strut-tie method on a concrete structure. The study will investigate if the strut-tie method can be simplified and if the assumed truss is reasonable. The stress and force distribution is going to be visualized through a finite element model, and hence try to eliminate the iterative modelling phase. In the study, a real load-bearing case will be examined. The concrete structure is a deep beam in an apartment block in Stockholm, Sweden. The designs of the apartment have been provided from the multinational company WSP. The deep beam have been reconstructed to a finite element model through the program FEMdesign 17 3D Structure. The visualized results from the stress and force distribution have been used as a base for further calculations, with the strut-tie method, in accordance to Eurocode 2. The result from the study shows that it’s possible to create a truss from FEM-designs visualized stress- and force distribution. In the study a comparison have also been made between truss member forces calculated by strut-tie and the forces calculated by FEM-design. It shows a difference between 5,1-7,7%. The study shows through the program FEM-design 17 that strut-tie method can be improved, and help unexperienced designers during the truss modeling phase.

Fyrpålsfundament har traditionellt utförts med uppbockad jämnt fördelad rutarmering. Efter införandet av de europeiska konstruktionsreglerna, Eurokoderna, rekommenderas att en fackverksmodell tillämpas vid dimensionering av pålfundament. Normalt appliceras en fackverksmodell med trycksträvor som går från pelare ut till respektive påle och med dragband mellan pålarna. Armeringen utförs som slutna slingor koncentrerat mellan pålarna. Entreprenör föredrar den jämnt fördelade rutarmeringen då utförandet av den armerade betongplattan underlättas. I det här examensarbetet undersöks en alternativ fackverksmodell som förväntas ge en spänningsbild som motiverar en jämnare utbredd armering i betongplattans underkant samtidigt som alla dimensioneringskrav i brottgränstillstånd är uppfyllda. Vidare jämförs den upprättade fackverksmodellen med traditionellt använda beräkningsmodeller. Studien innefattar en FE-analys av ett fyrpålsfundament som modelleras med olika armeringsfördelning. Fördelningen av armeringen är framtagen ur analytiska beräkningar baserade på tre olika beräkningsmodeller: ny upprättad fackverksmodell, traditionell fackverksmodell och modell baserad på klassisk balkteori. Erhållna resultat visar på att alla tre beräkningsmodellerna kan med framgång tillämpas vid dimensionering av pålfundament i brottgränstillstånd. Studien bör betraktas som en initial undersökning där nästa steg är att verifiera erhållna resultat från FE-analys med provningar på pålfundamentet.