O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas situações este não apresenta condições de suportar o carregamento imposto. Tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica, porém não apresenta um método racional de dosagem e uma superfície de falha tridimensional conhecida. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente n/(Liv) na variação de resistência à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas e diferentes tempos de cura. Busca-se obter, também, a envoltória de ruptura tridimensional deste material. Para isso foram realizados ensaios de tração por compressão diametral em corpos de prova da mistura areia de Osório e cinza volante com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com peso especifico aparente seco de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35, 50, 65,80 e 90ºC por 1, 3 e 7 dias. Ensaios em Triaxial Verdadeiro e de ondas ultrassônicas foram executadas em amostras com 3 dias de cura a 35º, 3% de cal, peso específico seco de 14kN/m³ e nvariando de 0 até 180º. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [n/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência à tração para todas as temperaturas e tempos de cura estudados. O uso deste coeficiente permitiu a obtenção de curvas que permitem o cálculo da temperatura máxima que influência na resistência da mistura estudada para cada tempo de tempo. Este coeficiente também permitiu a obtenção de uma equação capaz de determinar a resistência máxima que pode ser obtida em cada tempo de cura independente da temperatura de cura. A envoltória de ruptura encontrada tem formato não circular, logo a resistência do material é dependente do caminho de tensões. A isotropia do material foi confirmada através da comparação entre caminhos de tensão iguais, porém executados em diferentes direções e através da comparação entre o Módulo Oedométrico há pequenas deformações (M0)e o Módulo de Cisalhamento há pequenas deformações (G0) das direções x, y e z da amostra. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but does not present a rational dosage method and a known three-dimensional failure envelope. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient n/(Liv) in the assessment of splitting tensile at different temperatures and time of curing and find. It was also looked for the three dimensional rupture envelope of this material. For this research splitting tensile tests were carried out with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing varying from 1 to 7 days and curing time varying from 20º to 90º. True Triaxial tests and ultrasonic waves tests were carried out with samples with 3% of lime content, 14kN/m³ of dry weight, 3 days of curing at 35º and nangle between nz and the consider stress path) in ranging from 0º to 180º. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied in all time and temperature studied. The use of this coefficient allowed obtaining curves that allow the calculation of the maximum temperature that influences the resistance of the studied mixture for each time period. This coefficient also allowed obtaining an equation capable of determining the maximum resistance that can be reached in each curing time independent of curing temperature. The failure envelope found has a non-circular shape, so the strength of the material is dependent on the stress path. The isotropy of the material was confirmed by comparing equal stress paths, but executed in different directions and by comparing the Oedometric Modulus in small strains (M0 ) and Shear Modulus in small strains (G0 ) of the x, y, and z directions the sample.

During shearing of stiff clays, plate-shaped clay particles are parallel-oriented in the direction of shear reaching the minimum resistance of &ldquo / residual shear strength&rdquo / . The residual shear strength envelopes of stiff clays are curved, but for practical purposes represented by linear envelopes. This study investigates the nonlinearity of the residual shear strength envelope using experimental evidence (i) from laboratory reversal direct shear tests on two stiff clays (Ankara clay and kaolinite) at 25 to 900 kPa effective normal stresses and (ii) from laboratory data collected from literature. To evaluate the importance of nonlinearity of the envelope for geotechnical engineering practice, by limit equilibrium method, (a) case histories of reactivated landslides are analyzed and (b) a parametric study is carried out. Conclusions of this study are: (1) The residual shear strength envelopes of both Ankara clay and kaolinite are nonlinear, and can be represented by a power function (cohesion is zero). (2) At least 3 reversals or cumulative 20 mm shear displacement of direct shear box is recommended to reach residual condition. (3) Empirical relations between plasticity index and residual friction angle can accurately estimate the residual strength of stiff clays. (4) Nonlinearity is especially important for landslides where average effective normal stress on the shear plane is less than 50 kPa, both for translational and rotational failures. For such slopes using a linear strength envelope overestimates the factor of safety (more significantly for the case of high pore pressures). (5) As the plasticity index increases, the power &ldquo / b&rdquo / of the nonlinear shear strength envelope decreases, indicating more significant nonlinearity. For less plastic materials, using linear and nonlinear shear strength envelopes does not affect the factor of safety.

O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas situações este não apresenta condições de suportar o carregamento imposto. Tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica, porém não apresenta um método racional de dosagem e uma superfície de falha tridimensional conhecida. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente n/(Liv) na variação de resistência à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas e diferentes tempos de cura. Busca-se obter, também, a envoltória de ruptura tridimensional deste material. Para isso foram realizados ensaios de tração por compressão diametral em corpos de prova da mistura areia de Osório e cinza volante com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com peso especifico aparente seco de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35, 50, 65,80 e 90ºC por 1, 3 e 7 dias. Ensaios em Triaxial Verdadeiro e de ondas ultrassônicas foram executadas em amostras com 3 dias de cura a 35º, 3% de cal, peso específico seco de 14kN/m³ e nvariando de 0 até 180º. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [n/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência à tração para todas as temperaturas e tempos de cura estudados. O uso deste coeficiente permitiu a obtenção de curvas que permitem o cálculo da temperatura máxima que influência na resistência da mistura estudada para cada tempo de tempo. Este coeficiente também permitiu a obtenção de uma equação capaz de determinar a resistência máxima que pode ser obtida em cada tempo de cura independente da temperatura de cura. A envoltória de ruptura encontrada tem formato não circular, logo a resistência do material é dependente do caminho de tensões. A isotropia do material foi confirmada através da comparação entre caminhos de tensão iguais, porém executados em diferentes direções e através da comparação entre o Módulo Oedométrico há pequenas deformações (M0)e o Módulo de Cisalhamento há pequenas deformações (G0) das direções x, y e z da amostra. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but does not present a rational dosage method and a known three-dimensional failure envelope. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient n/(Liv) in the assessment of splitting tensile at different temperatures and time of curing and find. It was also looked for the three dimensional rupture envelope of this material. For this research splitting tensile tests were carried out with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing varying from 1 to 7 days and curing time varying from 20º to 90º. True Triaxial tests and ultrasonic waves tests were carried out with samples with 3% of lime content, 14kN/m³ of dry weight, 3 days of curing at 35º and nangle between nz and the consider stress path) in ranging from 0º to 180º. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied in all time and temperature studied. The use of this coefficient allowed obtaining curves that allow the calculation of the maximum temperature that influences the resistance of the studied mixture for each time period. This coefficient also allowed obtaining an equation capable of determining the maximum resistance that can be reached in each curing time independent of curing temperature. The failure envelope found has a non-circular shape, so the strength of the material is dependent on the stress path. The isotropy of the material was confirmed by comparing equal stress paths, but executed in different directions and by comparing the Oedometric Modulus in small strains (M0 ) and Shear Modulus in small strains (G0 ) of the x, y, and z directions the sample.

Fundações diretas submetidas a carregamentos de compressão vertical têm sido frequentemente ensaiadas e seus comportamentos já são bem conhecidos no ramo de projeto de fundações. Fundações submetidas à tração têm crescido em importância devido ao aumento de perspectivas de uso de fontes de energia renováveis tais como turbinas de energia eólica e não renováveis tais como plataformas petrolíferas, bem como torres de transmissão de energia, cujas cargas de tração podem ser de grande importância. Contudo, esforços de tração em fundações é ainda um tema não consolidado que merece atenção tanto quanto ao comportamento carga-deslocamento quanto ao s modos de ruptura, principalmente quanto ao potencial uso de camadas de solos reaterrados reforçados com fibras e ou cimentados. Para isso, ensaios triaxiais para obtenção de parâmetros de resistência da areia e da areia reforçada com fibras foram realizados e analisados. Uma metodologia para determinação do ângulo de atrito e da coesão de areia cimentada com e sem fibras também foi proposta, baseada apenas em resultados de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral, ensaios que podem ser realizados em praticamente todos os laboratórios de solos devido a sua simplicidade, sem a necessidade de execução de ensaios mais complexos como os triaxiais e de cisalhamento direto. Ensaios de arrancamento de placas circulares embutidas em camadas de areia, areia-fibra, areiacimento, e areia-cimento-fibra foram executados, a fim de se obter cargas de ruptura e acréscimo de resistência com o aumento dos agentes de reforço e também com o aumento da relação de embutimento da placa nas camadas de areia e areia reforçada. As formas de ruptura também são avaliadas através da exumação das camadas de solo após a realização dos ensaios em areia e areia reforçada com fibras. A metodologia proposta para determinação de ângulo de atrito e coesão através de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral se mostrou eficiente, com resultados satisfatórios dos materiais estudados. Resultados indicam aumento da força necessária para arrancamento das placas embutidas nas camadas de areia-cimento, areia-cimento-fibras e até mesmo nas camadas somente de areia-fibra, quando comparadas ao arrancamento de placas embutidas em areia. A forma de ruptura também se apresentou diferente na areia em relação ao solo tratado e reforçado, indicando a influência dos agentes cimentantes e de reforço não só na resistência, como também ocasionando uma mudança na forma de ruptura. / Shallow foundations submitted to vertical compression loading have been largely tested and their behavior is well understood in project conception. Foundations submitted to tension have growing importance with increasing perspectives of worldwide developments of new energy sources such as wind turbines farms and oil platforms, as well as for energy transmission towers, whose tension loads might be of great importance. However, vertical tension is a non-consolidated matter that deserves attention regarding general behavior and failure modes, mainly after potential use of fiberreinforced and/or cemented soils for backfilling. Triaxial testing was carried out in present research to establish strength parameters of sand and fiber-reinforced sand. A methodology to determinate friction angle and cohesion intercept of fiber-reinforced and non-reinforced artificially cemented sands, based on unconfined compression and splitting tensile test results, was developed in present research as an alternative to complex lab testing such as triaxial and simple shear tests, once it could be accomplished in any basic soil laboratory. Such methodology has been shown to be quite efficient. Pullout testing of circular plates embedded in layers of sand, fiber-reinforced sand, cemented sand and fiber-reinforced cemented sand were carried out in order to achieve increasing pullout forces after fiber-reinforcement of soils and/or due to soil stabilization with cement insertion. Results indicate a growth of pullout forces for artificially cemented sands, fiber-reinforced cemented sands and for fiber-reinforced sands, when compared to plain sands. Failure modes were assessed through exhumation of soil layers after testing was finished. Failure shapes were deeply affected by insertion of cement, fibers and increasing embedment depth.

O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas situações este não apresenta condições de suportar o carregamento imposto. Tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica, porém não apresenta um método racional de dosagem e uma superfície de falha tridimensional conhecida. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente n/(Liv) na variação de resistência à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas e diferentes tempos de cura. Busca-se obter, também, a envoltória de ruptura tridimensional deste material. Para isso foram realizados ensaios de tração por compressão diametral em corpos de prova da mistura areia de Osório e cinza volante com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com peso especifico aparente seco de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35, 50, 65,80 e 90ºC por 1, 3 e 7 dias. Ensaios em Triaxial Verdadeiro e de ondas ultrassônicas foram executadas em amostras com 3 dias de cura a 35º, 3% de cal, peso específico seco de 14kN/m³ e nvariando de 0 até 180º. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [n/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência à tração para todas as temperaturas e tempos de cura estudados. O uso deste coeficiente permitiu a obtenção de curvas que permitem o cálculo da temperatura máxima que influência na resistência da mistura estudada para cada tempo de tempo. Este coeficiente também permitiu a obtenção de uma equação capaz de determinar a resistência máxima que pode ser obtida em cada tempo de cura independente da temperatura de cura. A envoltória de ruptura encontrada tem formato não circular, logo a resistência do material é dependente do caminho de tensões. A isotropia do material foi confirmada através da comparação entre caminhos de tensão iguais, porém executados em diferentes direções e através da comparação entre o Módulo Oedométrico há pequenas deformações (M0)e o Módulo de Cisalhamento há pequenas deformações (G0) das direções x, y e z da amostra. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but does not present a rational dosage method and a known three-dimensional failure envelope. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient n/(Liv) in the assessment of splitting tensile at different temperatures and time of curing and find. It was also looked for the three dimensional rupture envelope of this material. For this research splitting tensile tests were carried out with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing varying from 1 to 7 days and curing time varying from 20º to 90º. True Triaxial tests and ultrasonic waves tests were carried out with samples with 3% of lime content, 14kN/m³ of dry weight, 3 days of curing at 35º and nangle between nz and the consider stress path) in ranging from 0º to 180º. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied in all time and temperature studied. The use of this coefficient allowed obtaining curves that allow the calculation of the maximum temperature that influences the resistance of the studied mixture for each time period. This coefficient also allowed obtaining an equation capable of determining the maximum resistance that can be reached in each curing time independent of curing temperature. The failure envelope found has a non-circular shape, so the strength of the material is dependent on the stress path. The isotropy of the material was confirmed by comparing equal stress paths, but executed in different directions and by comparing the Oedometric Modulus in small strains (M0 ) and Shear Modulus in small strains (G0 ) of the x, y, and z directions the sample.

Fundações diretas submetidas a carregamentos de compressão vertical têm sido frequentemente ensaiadas e seus comportamentos já são bem conhecidos no ramo de projeto de fundações. Fundações submetidas à tração têm crescido em importância devido ao aumento de perspectivas de uso de fontes de energia renováveis tais como turbinas de energia eólica e não renováveis tais como plataformas petrolíferas, bem como torres de transmissão de energia, cujas cargas de tração podem ser de grande importância. Contudo, esforços de tração em fundações é ainda um tema não consolidado que merece atenção tanto quanto ao comportamento carga-deslocamento quanto ao s modos de ruptura, principalmente quanto ao potencial uso de camadas de solos reaterrados reforçados com fibras e ou cimentados. Para isso, ensaios triaxiais para obtenção de parâmetros de resistência da areia e da areia reforçada com fibras foram realizados e analisados. Uma metodologia para determinação do ângulo de atrito e da coesão de areia cimentada com e sem fibras também foi proposta, baseada apenas em resultados de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral, ensaios que podem ser realizados em praticamente todos os laboratórios de solos devido a sua simplicidade, sem a necessidade de execução de ensaios mais complexos como os triaxiais e de cisalhamento direto. Ensaios de arrancamento de placas circulares embutidas em camadas de areia, areia-fibra, areiacimento, e areia-cimento-fibra foram executados, a fim de se obter cargas de ruptura e acréscimo de resistência com o aumento dos agentes de reforço e também com o aumento da relação de embutimento da placa nas camadas de areia e areia reforçada. As formas de ruptura também são avaliadas através da exumação das camadas de solo após a realização dos ensaios em areia e areia reforçada com fibras. A metodologia proposta para determinação de ângulo de atrito e coesão através de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral se mostrou eficiente, com resultados satisfatórios dos materiais estudados. Resultados indicam aumento da força necessária para arrancamento das placas embutidas nas camadas de areia-cimento, areia-cimento-fibras e até mesmo nas camadas somente de areia-fibra, quando comparadas ao arrancamento de placas embutidas em areia. A forma de ruptura também se apresentou diferente na areia em relação ao solo tratado e reforçado, indicando a influência dos agentes cimentantes e de reforço não só na resistência, como também ocasionando uma mudança na forma de ruptura. / Shallow foundations submitted to vertical compression loading have been largely tested and their behavior is well understood in project conception. Foundations submitted to tension have growing importance with increasing perspectives of worldwide developments of new energy sources such as wind turbines farms and oil platforms, as well as for energy transmission towers, whose tension loads might be of great importance. However, vertical tension is a non-consolidated matter that deserves attention regarding general behavior and failure modes, mainly after potential use of fiberreinforced and/or cemented soils for backfilling. Triaxial testing was carried out in present research to establish strength parameters of sand and fiber-reinforced sand. A methodology to determinate friction angle and cohesion intercept of fiber-reinforced and non-reinforced artificially cemented sands, based on unconfined compression and splitting tensile test results, was developed in present research as an alternative to complex lab testing such as triaxial and simple shear tests, once it could be accomplished in any basic soil laboratory. Such methodology has been shown to be quite efficient. Pullout testing of circular plates embedded in layers of sand, fiber-reinforced sand, cemented sand and fiber-reinforced cemented sand were carried out in order to achieve increasing pullout forces after fiber-reinforcement of soils and/or due to soil stabilization with cement insertion. Results indicate a growth of pullout forces for artificially cemented sands, fiber-reinforced cemented sands and for fiber-reinforced sands, when compared to plain sands. Failure modes were assessed through exhumation of soil layers after testing was finished. Failure shapes were deeply affected by insertion of cement, fibers and increasing embedment depth.

Fundações diretas submetidas a carregamentos de compressão vertical têm sido frequentemente ensaiadas e seus comportamentos já são bem conhecidos no ramo de projeto de fundações. Fundações submetidas à tração têm crescido em importância devido ao aumento de perspectivas de uso de fontes de energia renováveis tais como turbinas de energia eólica e não renováveis tais como plataformas petrolíferas, bem como torres de transmissão de energia, cujas cargas de tração podem ser de grande importância. Contudo, esforços de tração em fundações é ainda um tema não consolidado que merece atenção tanto quanto ao comportamento carga-deslocamento quanto ao s modos de ruptura, principalmente quanto ao potencial uso de camadas de solos reaterrados reforçados com fibras e ou cimentados. Para isso, ensaios triaxiais para obtenção de parâmetros de resistência da areia e da areia reforçada com fibras foram realizados e analisados. Uma metodologia para determinação do ângulo de atrito e da coesão de areia cimentada com e sem fibras também foi proposta, baseada apenas em resultados de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral, ensaios que podem ser realizados em praticamente todos os laboratórios de solos devido a sua simplicidade, sem a necessidade de execução de ensaios mais complexos como os triaxiais e de cisalhamento direto. Ensaios de arrancamento de placas circulares embutidas em camadas de areia, areia-fibra, areiacimento, e areia-cimento-fibra foram executados, a fim de se obter cargas de ruptura e acréscimo de resistência com o aumento dos agentes de reforço e também com o aumento da relação de embutimento da placa nas camadas de areia e areia reforçada. As formas de ruptura também são avaliadas através da exumação das camadas de solo após a realização dos ensaios em areia e areia reforçada com fibras. A metodologia proposta para determinação de ângulo de atrito e coesão através de ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral se mostrou eficiente, com resultados satisfatórios dos materiais estudados. Resultados indicam aumento da força necessária para arrancamento das placas embutidas nas camadas de areia-cimento, areia-cimento-fibras e até mesmo nas camadas somente de areia-fibra, quando comparadas ao arrancamento de placas embutidas em areia. A forma de ruptura também se apresentou diferente na areia em relação ao solo tratado e reforçado, indicando a influência dos agentes cimentantes e de reforço não só na resistência, como também ocasionando uma mudança na forma de ruptura. / Shallow foundations submitted to vertical compression loading have been largely tested and their behavior is well understood in project conception. Foundations submitted to tension have growing importance with increasing perspectives of worldwide developments of new energy sources such as wind turbines farms and oil platforms, as well as for energy transmission towers, whose tension loads might be of great importance. However, vertical tension is a non-consolidated matter that deserves attention regarding general behavior and failure modes, mainly after potential use of fiberreinforced and/or cemented soils for backfilling. Triaxial testing was carried out in present research to establish strength parameters of sand and fiber-reinforced sand. A methodology to determinate friction angle and cohesion intercept of fiber-reinforced and non-reinforced artificially cemented sands, based on unconfined compression and splitting tensile test results, was developed in present research as an alternative to complex lab testing such as triaxial and simple shear tests, once it could be accomplished in any basic soil laboratory. Such methodology has been shown to be quite efficient. Pullout testing of circular plates embedded in layers of sand, fiber-reinforced sand, cemented sand and fiber-reinforced cemented sand were carried out in order to achieve increasing pullout forces after fiber-reinforcement of soils and/or due to soil stabilization with cement insertion. Results indicate a growth of pullout forces for artificially cemented sands, fiber-reinforced cemented sands and for fiber-reinforced sands, when compared to plain sands. Failure modes were assessed through exhumation of soil layers after testing was finished. Failure shapes were deeply affected by insertion of cement, fibers and increasing embedment depth.

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<p> </p><p>The aim of this Master Thesis is to assess the load carrying capacity of the Glomman Bridge outside of the Swedish city Örebro. The Glomman Bridge is an unreinforced concrete single span arch bridge with backfill. The bridge was constructed in 1923 on assignment from the Swedish National Railways (SJ).</p><p>The failure criteria used in this thesis is that the bridge collapses when any cross section in the concrete arch reaches its ultimate capacity. In reality, the bridge may manage heavier loads than this. When the capacity is reached in a cross section, a hinge is formed and the arch relocates the forces to other parts of the arch that can carry higher stresses. The real bridge will not collapse until a fourth hinge is formed, and by that a mechanism. To be able to calculate the cross section forces in the arch, it was necessary to know the influences of the loads on the arch when they were run along the bridge. For this purpose, influence lines were obtained from a 2D finite element model created in ABAQUS, a general FE-analyses software. A calculation routine to find the least favourable load combination was then created in Matlab, a numerical calculation software. The routine was made to find the worst case among different load cases and to combine the standardized axle pressures with the present number of axles.</p><p>A parametric survey was also performed because the material properties for the different parts of the bridge are very uncertain. In the survey, the initial values were changed one at a time to study the outcome on the load factor. The load factor is the ratio between the ultimate limit load and the actual load. The studied parameters are the compressive strength, the Young's modulus, the density and the Poisson's ratio of the different parts of the bridge. The parameters are studied individually irrespective of possible correlation. The studied parts of the bridge are the backfill, the arch, the abutments and the asphalt. The clearly most important component is found to be the backfill. With increased stiffness or increased Poisson's ratio in the backfill follows increased load factor.</p><p>The equations behind the failure envelope can be derived from equilibrium equations for the unreinforced cross section. The influence lines are normalised with respect to the capacity of the cross section to get the degree of efficiency along the whole length of the arch, instead of the common influence lines that give the cross section forces. This is done because the failure is not caused by large cross section forces but by an exceeded ultimate stress. As the different loads are run along the bridge, the largest positive and negative efficiency for bending moment and normal force are localised. The normalised cross section forces are plotted together with the failure envelope and the load factor is then calculated.</p><p>Several masonry arch bridges were loaded until collapse in a study performed by the British Transport and Road Research Laboratory. One of the bridges in the study, the Prestwood Bridge, has been used in this thesis as a comparison to the Glomman Bridge. The load carrying capacity of the Prestwood Bridge is known, and is used to verify that the method using the failure envelope is applicable.</p><p>To compare the results from the cross section analysis from the failure envelope model to another method, the Glomman Bridge and the Prestwood Bridge were also tested in the commercial software RING 2.0. The method used in RING 2.0 differs from the failure mode in this thesis by calculating the load factor when four different cross sections reach their capacity and the bridge collapses.</p><p>The failure envelope method allows an A/B-value (Axle- and Bogie load) of 102 kN/147 kN when using very poor values of the parameters and 181 kN/226 kN when using a reference case with normal parameters.</p><p>Although the load capacity is found to be acceptable, the uncertainties are still large. To get a more accurate apprehension of the condition of the actual bridge, further research should be carried out, such as e.g. a non-linear model.</p> / <p>Syftet med föreliggande examensarbete är att uppskatta bärförmågan hos bron Glomman utanför Örebro. Glomman är en oarmerad betongvalvbro i ett spann med ovanliggande jordfyllning. Bron byggdes 1926 på uppdrag av Statens Järnvägar (SJ).</p><p>Brottkriteriet i detta examensarbete är att bron går till brott när något tvärsnitt i betongbågen uppnår sin kapacitet. I själva verket är det möjligt att bron kan klara tyngre last än detta. När kapaciteten nås i ett tvärsnitt uppstår en led och bågen omlagrar krafterna till andra bågdelar som klarar större spänningar. Den verkliga bron rasar inte förrän en fjärde led har utvecklats, och därmed en mekanism. För att kunna beräkna tvärsnittskrafterna i bågen, var det nödvändigt att känna till trafiklasternas påverkan på bågen när de kördes över bron. För detta ändamål erhölls influenslinjer från en tvådimensionell finita elementmodell skapad i ABAQUS, ett generellt FE-program. En beräkningsrutin för att finna värsta tänkbara lastkombinering skapades i Matlab, ett numeriskt beräkningsprogram. Rutinen utformades för att hitta värsta fallet bland olika lastfall samt för att kombinera standardiserade axeltryck med det aktuella antalet axlar.</p><p>En parameterstudie utfördes också då materialegenskaperna för de olika delarna i bron är mycket osäkra. I parameterstudien ändrades ingångsvärdena ett åt gången för att studera utslaget på lastfaktorn. Lastfaktorn är förhållandet mellan brottgränslasten och den verkliga lasten. De parametrar som studeras är tryckhållfastheten, <em>E</em>-modulen, densiteten och tvärkontraktionen för de olika brodelarna. Parametrarna studeras enskilt utan hänsyn till eventuell korrelation. De brodelar som studeras är fyllningen, bågen, fundamenten och asfalten. Den klart viktigaste komponenten visar sig vara fyllningen. Med ökad styvhet eller ökad tvärkontraktion i fyllningen följer ökad last­faktor.</p><p>Ekvationerna bakom brottenveloppet kan härledas ur jämviktsekvationer för det oarmerade tvärsnittet. Influenslinjerna normeras med avseende på tvärsnittets kapa­citet för att få ut utnyttjandegraden längs hela bågen. Detta görs då det egentligen inte är för stor tvärsnittskraft som orsakar brott utan för stor spänning. Högsta och lägsta utnyttjandegrad för böjande moment och normalkraft lokaliseras när de olika typlasterna körs över bron. Utnyttjandegraderna placeras i brottenveloppet för att sedan räkna fram en lastfaktor.</p><p>Ett flertal liknande broar har lastats till brott i en studie genomförd av British Transport and Road Research Laboratory. En av broarna i studien, Prestwood Bridge, har använts i denna rapport som jämförelse med Glomman. Då bärförmågan hos Prestwood Bridge är känd används den till att bekräfta att metoden med brott­enveloppet är tillämpbar.</p><p>För att jämföra resultaten från tvärsnittsanalysen i brottenveloppmetoden med en annan metod, testades även Glomman och Prestwood Bridge i det kommersiella programmet RING 2.0. Metoden som används i RING 2.0 skiljer sig från brottmoden i denna rapport genom att istället beräkna lastfaktorn när fyra olika tvärsnitt har uppnått sina kapaciteter och bron kollapsar.</p><p>Metoden med brottenvelopp tillåter ett A/B-värde (Axel- och Boggitryck) på 102 kN/147 kN när mycket dåliga parametervärden används och 181 kN/226 kN när referensfallet med normala parametervärden används.</p><p>Även om bärförmågan kan anses vara acceptabel är osäkerheterna stora. För att få en nogrannare uppfattning om brons faktiska tillstånd bör fortsatta studier utföras, som t.ex. en icke-linjär modell.</p>

La conception des ouvrages de génie civil dans les massifs rocheux fracturés nécessite une connaissance de leur comportement lors des travaux. Les ma ssifs fracturés sont généralement très complexes et représentés par des matrices et des discontinuités rocheuses. Cette thèse a pour objectif d'étudier le comportement mécanique du massif du futur tunnel de St Béat. La thèse est divisée en trois parties. Nous étudions tout d'abord les phénomènes prépondérants et les facteurs agissant sur le comportement mécanique des massifs rocheux. Dans la seconde partie, nous effectuons séparément des études expérimentales sur le comportement mécanique de la matrice et des discontinuités rocheuses. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons une modélisation en 2D du comportement du massif fracturé lors du creusement du tunnel. L'étude expérimentale s'appuie sur des marbres rencontrés sur le site du tunnel. Le comportement de la matrice rocheuse est étudié à partir des essais de compression triaxiale sur des échantillons de roche saine. L'évolution de l'endommagement est caractérisée à l'aide des mesures de vitesses de propagation des ondes élastiques. Une enveloppe de rupture selon le critère linéaire de Mohr-Coulomb est proposée pour la matrice rocheuse. Le comportement au cisaillement des discontinuités naturelles est ensuite étudié sous différentes conditions de chargement (contrainte normale constante et rigidité normale imposée). La mesure de topographie des surfaces des discontinuités avant et après chaque essai mécanique permet de déterminer les paramètres statistiques de la rugosité. L'influence de la contrainte normale, la rigidité normale imposée, la rugosité initiale et la vitesse de cisaillement sur le comportement des discontinuités est mise en évidence. Des lois de comportement pertin entes sont proposées pour chaque type d'essais.Les caractéristiques mécaniques obtenues sont alors introduites dans le code de calcul UDEC afin de modéliser le comportement du massif en présence du tunnel, sous différentes conditions aux limites. La réponse en terme de déformations et de contraintes induites autour du tunnel est analysée / The design of civil engineering structures in fractured rock masses requires knowledge of their mechanical behavior. The fractured rock masses are usually very complex and separated in matrix and rock discontinuities. This thesis aims to study the mechanical behavior of St Beat tunnel rock mass. The thesis is divided into three parts. We study first the predominant phenomena and factors affecting the mechanical behavior of rock masses. In the second part, we perform separately experimental studies on the mechanical behavior of matrix and rock discontinuities. Finally, in the last section, we present a 2D model of the fractured rock mass behavior during the digging of the tunnel. The experimental study is based on the marbles encountered on the future tunnel site. The rock matrix behavior is studied using triaxial compression tests on intact rock samples. The damage evolution is characterized using propagation velocities measurements of elastic waves. A failure envelope by Mohr-Coulomb linear criterion is proposed for the rock matrix. The shear behavior of natural discontinuities is investigated under different loading conditions (normal stress or constant normal stiffness imposed). The discontinuities surfaces topography is measured before and after each mechanical test to determine the roughness statistical parameters. The influence of the normal stress, the normal stiffness, the initial roughness and the shear rate on the discontinuities behavior is demonstrated. A behavior law is proposed for each type of test.The mechanical properties obtained are introduced into the code UDEC to model the rock mass behavior with the presence of the tunnel, under different boundary conditions. The response in terms of deformations and stresses induced around the tunnel is analyzed