Tyréns ABs har utfört stabilitetsundersökningar för fastigheterna Plogen16samtVälten2 och 3 i Umeå kommun. Områdena är attraktiva vid Umeälv och fastighetsbolaget Cityfastigheter i Umeå AB har önskan att exploatera dem. De beaktade områdena innesluts av Tvärån och Umeälv som medför att området får ett komplext utseende. Det finns således två slänter som omsluter områdena, en mot Tvärån och en mot Umeälv. Områdena består främst av silt med inslag av sand och sulfidsilt men mäktighet på 10 meter. Slänten mot Tvärån visade på markrörelse medan den branta slänten mot Umeälv inte visade några stabilitetsproblem. Tidigare utförda stabilitetsberäkningarna av Tyréns AB visade på 13-14 meter säkerhetsavstånd från slänten mot Umeälv. Då områdena är bebyggda närmare än säkerhetsavståndet och då anses stabil när ingen deformation av slänten har kunnat tydas, väcks frågan hur vida 2D-beräkningar är tillräckliga för att beskriva stabiliteten i dessa typer av slänter kring älvar. Det ledde fram till en önskan om att genomföra stabilitetsberäkningar i 3D. Programvara som valdes för att genomföra 3D-beräkningar var PLAXIS 3D. Då de utförda beräkningarna av Tyréns AB genomfördes i programmet SLOPE/W som tillhör programvaran Geostudio bedömdes att beräkningar i PLAXIS 2D vara nödvändiga att genomföra för att en jämförelse skulle kunna ske. Detta för att PLAXIS och SLOPE/W har olika beräkningsmetoder för att beräkna stabiliteten. Beräkningarna genomfördes i PLAXIS 2D för de båda slänterna med dränerad och odränderad analys. Det för att beakta det mest ogynnsamma situationen. 2D-modellen i SLOPE/W replikerades till PLAXIS 2D medan 3D-modellen byggdes upp från en inmätt terrängmodell av områdena. Undersökningarna visade att odränerade förhållanden gav den lägsta säkerheten av slänterna för 2D och för 3D. Resultaten mellan 2D- och 3D-beräkningar påvisade en betydande stabilitetsökning vid 3D-beräkningar. Beräkningarna i 2D, odränerat, genomfördes inte då modellen kollapsade i beräkningsförfarandet, det tolkades som att säkerhetsfaktorn är under 1 för slänten mot Umeälv. För samma slänt i 3D-modellen uppgick säkerhetsfaktorn till 1,48. Den dränerade beräkningen gav i 2D ett brott på 8 meter från släntkrön och en säkerhetsfaktor på 1,2 och i 3D-beräkningen beräknades den värsta brottytan i den strandpromenaden som ligger vid släntfoten av Umeälv. Det tyder på att de tredimensionella effekterna är av avgörande betydelse för stabiliteten. Det är därmed av värde att utföra 3D-beräkningar för komplexa områden.

For bridges to cope with increased requirements such as increased loads, strengthening work can be carried out. In cases where older steel-concrete bridges do not have a composite action, an alternative is to create composite-action to achieve a higher flexural strength. It is introduced by post-installing shear connectors. There are many different alternatives of shear connectors that can be used, hence a number that can be installed from below the bridge to minimize the impact on the traffic. Coiled Spring Pins are of the interference fit type connector and are put in place from below the bridge by first drilling a hole upward through the upper steel flange and then into the concrete slab. Then, the spiral bolt is pushed up into the drilled hole by means of a hydraulic hammer. Using data from push-out tests and non-linear material models for steel and concrete, a non-linear finite element analysis was created using the commercial finite element software Abaqus. The analysis is based on dimensions and load cases that will mimic a planned full-scale beam test that will be carried out later in 2019. To verify that the material and the model behave in a realistic manner, an analysis was initially performed on a beam without composite-action, and a full-composite action beam with infinitely rigid connectors. These were then compared with hand calculations according to Eurocode. When the material models were verified, it is seen that the materials steel and concrete work for themselves in the analysis without composite-action and together in the analysis with full composite-action. The data for the spiral bolts is than defined instead of infinitely rigid connectors and new analyzes were performed to see the effect of the coiled spring pins properties. The results show that a significant increase in the point load in the middle of the beam can take place before failure occurs after installation of this type of shear connector. Already at a low number of connectors and a low shear connection-ratio, a significant increase in the flexural strength is seen in the beam. By using partial-composite action, with a lower number of spiral bolts, a significant higher flexural strength can be achieved in an economical way. / När kraven på att broar ska klara av ökade laster, kan förstärkningsarbeten utföras. I de fall där äldre stål-betongbroar saknar samverkanseffekt, är det ett alternativ att inför samverkan för att uppnå en högre böj-hållfastighet. Det införs genom att man installerar skjuvförbindare i efterhand. Det finns många olika alternativ av skjuvförbindare som kan användas, därav ett antal som går att installera underifrån bron för att minimera påverkan på trafiken. Spiralbultar (Coiled Spring Pins) är av typen presspassnings-förbindare och sätts på plats underifrån bron genom att det först borras ett hål uppåt genom övre stålflänsen och sedan upp i betongplattan. Därefter pressas spiralbulten upp i det borrade hålet med hjälp av en hydraulisk hammare. Med hjälp av data ifrån push-out-tester samt icke-linjära material modeller för stål och betong, skapades en icke-linjär analys i det finita element metods programmet Abaqus. Analysen är uppbyggd med dimensioner och lastfall som ska efterlikna ett planerat full-skaligt balktest som kommer utföras under 2019. För att verifiera att materialet och modellen beter sig realistiskt, utförs en analys på en balk utan samverkan, samt en full-samverkans balk med oändligt styva förbindare. Dessa jämförs sedan med handberäkningar enligt Eurokod. När materialmodellerna var verifierade sågs det att materialen stål och betong arbetar för sig själva i analysen utan samverkan och tillsammans i analysen med full-samverkan. Data för spiralbultarna lades sedan in istället för oändligt styva förbindare och nya analyser utförs för att se påverkan av spiralbultarnas egenskaper. Resultaten visade att en betydande ökning av punklasten i mitten av balken kan ske innan brott uppstår vid installation i efterhand av denna typen skjuvförbindare. Redan vid ett lågt antal förbindare och ett lågt skjuv-förhållande ses en betydande ökning av böj-hållfastigheten i balken. Genom att använda delvis-samverkan med ett lägre antal spiralbultar kan man på ett ekonomiskt sätt uppnå en betydligt högre böj-hållfasthet.

The purpose of this thesis is to evaluate the contribution of grouted rock bolts on the stability of concrete dams. The load capacity of the grouted rock bolts are assessed considering eventual deteriorating processes. An additional objective was to compare the resulting load capacity with the prevailing regulations in RIDAS (the power companies’ guidelines on dam safety) and possibly suggest new guideline values. The literature study consists of two parts; concrete dams and grouted rock bolts. In the first part concrete dams are discussed and especially the inherent forces and aspects when controlling their stability. The second part treats grouted rock bolts and the theoretical focus is on their function and possible failure modes as well as on the degrading processes (primarily corrosion) that are affecting the rock bolts.  Subsequently, the theory was applied on the Swedish concrete buttress dam Storfinnforsen, which is the largest concrete dam in Sweden. The dam was selected for this study mainly because its shape is archetypical for buttress dams. In addition, a digitalized model of the dam was obtainable from previous research projects.  A numerical analysis with the finite element analysis software ABAQUS was performed in order to evaluate the stability of the dam and to support the analytical analysis. The load capacity of the grouted rock bolts was analytically evaluated with consideration to eventual degradation. Assuming a corrosion rate of 60 μm/year, the grouted rock bolts in Storfinnforsen could after 100 years be trusted with a load capacity of approximately 180 MPa. That load capacity is due to shear failure, which constitutes the most plausible failure mode for rock bolts in buttress dams. The value 180 MPa is to be seen in contrast to the current limitation of 140 MPa that is defined in RIDAS (2011). The conclusion of this thesis is accordingly, that the maximum allowed load capacity that can be assigned the grouted rock bolts in the stability calculations of concrete dams can be increased from todays 140 MPa. This conclusion is substantiated by the analytical analyses with the numerical calculations as support.

The construction industry is moving towards an increasingly industrial production and one step towards this is to use prefabricated rebar cages. A new concept is being tested where tied rebar cages are produced on the construction site by industrial robots. The industrial robots produce the rebar cages based on a geometric model and when finished they are lifted to the casting site with the help of a crane. In order for this concept to become an efficient process, it must already be possible to evaluate the stability of the rebar cages in the early design phase to be able to efficiently determine whether it is possible to lift the rebar cages to the casting site after production. The scope of this thesis is to investigate what is required to create a numerical model with help of data from a geometric model in an efficient way in order to determine whether a rebar cage can be lifted. This thesis is limited to one specific rebar cage that has already been created in the CADprogram Tekla Structures by the contractor Skanska Sweden AB. The process of what is required when creating a numerical model with data from a geometric model is limited between the analysis software LUSAS Bridge and the CAD software Tekla Structures. To be able to determine what is required in order to create a numerical model with data from a geometric model in the analysis software LUSAS Bridge in an efficient way a survey was performed. The survey includes the necessary steps to create a numerical model of a tied rebar cage from a geometric model and the problems that occurs along the way to get an efficient process. In order to determine if the geometric model of the rebar cage is liftable a linear analysis was created in the analysis software LUSAS Bridge. The analysis was created with data from the geometric model created in Tekla Structures and with experimental results from a study where tied connection strength and stiffness were evaluated. The analysis was created to simulate a rebar cage for a bridge foundation in scale 1:2 that is lifted in four lifting points. The lifting points in this analysis is modeled as supports while the rebar cage is subjected to an acceleration force to simulate a lift. The analysis is performed in two parts, first when the tied connections have full stiffness capacity and the second part when the stiffness is decreased to be able to evaluate what happens to the stability of the rebar cage. In order to determine if the rebar cage is liftable two conditions are looked at, (1) stress in rebars and (2) forces in the joint elements. The results from the study show that in order to create a numerical model of a tied rebar cage in an efficient way some improvements must be done in the analysis software LUSAS Bridge. The most time-consuming process when creating a numerical model of a tied rebar cage are the connections. In order to create these tied connections in an efficient way some new functions must be created in LUSAS Bridge where the software can generate different types of tied connections. The results from the analysis show that the stress in the rebars at the lifting points is the criterion that is most critical when the rebar cage is lifted. The maximum stress reached 356 MPa with the utilization rate of 81,9% when the connection stiffness has full capacity. When the connection stiffness was adjusted, it was also shown here that the stress was the criterion that is most critical. The analysis for 50% connection stiffness capacity showed a maximum stress of 402 MPa with the utilization rate of 92,4%, this shows an increase of 10,5% of the utilization rate when the IV  connection stiffness is decreased with 50%. Based on these results, it can be stated that the rebar cage can be lifted if four lifting points are used. It can also be seen from the results that the stiffness in the connections has a very small impact on the behavior of the cage and therefore the placement of the rebars contributes more to the stability. / Byggindustrin går mot ett allt mer industriellt byggande och ett steg på vägen är att använda sig av prefabricerade armeringskorgar. Ett nytt koncept håller på att undersökas där man vill framställa najade armeringskorgar på byggarbetsplatsen med hjälp av industrirobotar. Industrirobotarna bygger armeringskorgarna utifrån en geometrisk modell för att sedan lyftas till gjutplatsen med hjälp av en kran. För att detta koncept ska bli en effektiv process måste man redan i projekteringsfasen kunna utvärdera armeringskorgarnas lyftbarhet för att kunna avgöra om det går att lyfta armeringskorgarna till gjutplatsen efter att de är färdigmonterade. Examensarbetets syfte är att undersöka vad som krävs för att ska skapa en numerisk modell med hjälp av data från en geometrisk modell på ett effektivt sätt för att sedan kunna avgöra om en armeringskorg går att lyfta. Denna studie är avgränsad till enbart en typ av armeringskorg som redan är skapad i CADprogrammet Tekla Structures av entreprenören Skanska Sverige AB. Processen som krävs för att skapa en numerisk modell med hjälp av en geometrisk modell är begränsad till analysprogrammet LUSAS Bridge och CAD-programmet Tekla Structures. För att kunna avgöra vad som krävs för att skapa en numerisk modell med hjälp av en geometrisk modell i analysprogrammet LUSAS Bridge utfördes en kartläggning. Kartläggningen omfattar de steg som krävs för att skapa en numerisk modell av en najad armeringskorg från en geometrisk modell och de svårigheter som finns längs vägen. För att kunna avgöra om den geometriska modellen av armeringskorgen är lyftbar skapades en linjär Finita Element Analys i analysprogrammet LUSAS Bridge. Analysen är skapad med hjälp av data från den geometriska modellen från Tekla Structures samt testresultat från en tidigare studie där man har provat hållfastheten och styvheten hos najade knutpunkter. Analysen är skapad för att efterlikna en armeringskorg till ett brofundament i skala 1:2 som lyfts i fyra punkter. Lyftpunkterna i denna analys är simulerade som stöd medan armeringskorgen utsätts för en accelerationskraft för att efterlikna ett lyft. Analysen utförs i två delar, en när de najade knutpunkterna har full styvhet och den andra när styvhet för knutpunkterna minskar. Detta för att se hur styvheten i knutpunkterna påverkar stabiliteten i armeringskorgen. Armeringskorgens lyftbarhet bedöms av två olika kriterier (1) spänning i armeringsjärnen och (2) krafter i knutpunkterna. Resultaten från studien visar att för att kunna skapa en numeriskmodell av en najad armeringskorg på ett effektivt sätt måste en del förbättringar göras i analysprogrammet LUSAS Bridge. Den process som är mest tidskrävande är när man skapar de najade knutpunkterna för armeringskorgen. För att det ska gå att genomföra detta på ett effektivt sätt måste en ny funktion skapas i LUSAS Bridge där programmet kan generera olika typer av knutpunkter automatiskt. Resultaten från analysen visade att spänningen av armeringsjärnen vid lyftpunkterna är det kriterium som är mest kritisk när armeringskorgen utsätts för lyft. Den maximala spänningen uppgick till 356 MPa med en utnyttjandegrad på 81,9% för armeringskorgen med full styvhet. När styvheten justerades visades det även här att spänningen är det kriterium som är mest kritiskt. Analysen för 50% styvhet visade en maximal spänning på 402 MPa med en utnyttjande grad på 92,4%, detta visar en ökning på 10,5% av utnyttjandegraden när styvheten halveras. VI  Utifrån dessa resultat kan man konstatera att armeringskorgen går att lyfta om man använder fyra lyftpunkter. Man kan även utifrån resultaten se att en minskning av styvheten i knutpunkterna har en liten påverkar på armeringskorgens lyftbarhet och istället är det placeringen av armeringsjärnen som har störst betydelse.