Abstract Progressive collapse implies that a local damage on a building leads to a continuing collapse. This can include the whole or a part of the building. It was first in 1968, after a gas explosion in a 22 story building, Ronan Point, London that led to a progressive collapse that made the world aware of this problem and that it needed to be addressed. The event made that certain standards was implemented in several countries to decrease the risk of progressive collapse. The standards for progressive collapse arrived in Sweden 1972. In Sweden there is two standards that concerns dimensioning about progressive collapse, which are 1991-1-7 and 1992-1-1. Although the standards are hard to interpret and design engineers have had to draw their own conclusions. This paper does only focus on rules about vertical and horizontal joints. In the paper the difficulty that comes with dimensioning the different standards are interpreted and made clear. The interpretations that have been made in this paper is suggestions and to show how well the theory is matched to the practice, to showcase this I’ve made some prefabricated cases. The most important conclusions of this paper is: The actors need to have more knowledge about progressive collapse It’s a clear that we need a standardized method, because practitioners are doing it in many different ways Today’s standards need to be supplemented from different areas, which is shown in chapter 5.1.1 There is also further studies needed in this area, progressive collapse Keywords: Progressive collapse, Vertical joints, Horizontal joints, Accidental action

Introduction: An investigation about how ties are designed for accidental loads according to Eurocode 1: SS-EN 1991-1-7 and Eurocode 2: SS-EN 1992-1-1, with attention on ESK 11, the Application of the European construction standards by the National Board of Housing. Eurocodes are the European standard for how buildings should be constructed. They are treated to some extent in the EKS, who makes adaption to the rules with consideration to the Swedish environment. And by the National Board of Housing, EKS becomes a norm in Sweden and is applied to construction. Accidental loads can be diminished by a minimum to the largest of Eurocode 1 and 2 with changes of EKS. Purpose: To investigate and clarify how ties for accidental loads are designed and arranged. Method: For the relevancy of this thesis a major focus is to study Eurocode 1 and 2, side by side with EKS 11. These will be compared to real construction drawings provided by Kadesjös Ingenjörsbyrå AB and additionally be confirmed with manual calculations for a fictitious building made by the authors. Results: The results present proposals for how different ties under tension should be defined, designed, and placed. Together with an overall solution for designs, and calculations of a fictitious building that meets the same requirements as for the buildings in the study objects. Whether there are any conflicts between regulating documents will also be brought up. Conclusion: In the event of accidental loads ties shall act as a measure to prevent the progressive race caused by an accident, by strengthening the connections between different structural parts. The ties that are studied in this thesis are categorized by either of two definitions, direct ties, and indirect ties. Where direct ties are only used for the purpose to function as a tie for accidental loads, and where indirect ties could be used by already existing reinforcement. The investigation shows that most of the ties that are required for accidental loads can be designed with indirect ties, that not all of them are necessary and that the required dimensions are low.

Introduktion: Håldäck är ett prefabricerat bjälklag med en viktig betydelse för en byggnads stomstabilitet. Bjälklaget har som egenskap att fånga upp de horisontallaster som påverkar konstruktionen och fördelar krafterna vidare i konstruktionen. För överföring av skjuvkrafter och dragkrafter mellan bjälklag och vägg används kopplingar i håldäckets långsida. Denna studie syftar till att med hjälp av praktiska försök pröva om det finns en högre kapacitet i sidokoppling i håldäck mot vad som framgår av den beräkningsmodell som används idag vid dimensionering. Metod: Studiens metod är huvudsakligen experiment då primärdata samlas in för vidare analys. En fullskaleprovning har genomförts där kopplingen av typen pinnskruv med mutter har provats i två olika dimensioner av håldäck. För insamling av sekundärdata används metoden dokumentstudie då en fördjupning av lagar, standarder och riktlinjer är det huvudsakliga syftet. Resultat: Studien redogör resultat av Betongelementbokens validitet för beräkning av sidokopplingars kapacitet i håldäck. Resultatet visar att kopplingen i praktiken har en starkare hållfasthet än vad beräkningsmodellen från Betongelementboken redogör för.  Analys: Den beräkningsmodell som används idag för beräkning av kapacitet hos sidokoppling av håldäck ger överdimensionerande värden i jämförelse med resultat från provning. Metod för provning gav resultat med hög validitet och reliabilitet. Diskussion: Genom fullskaleprovning och riktlinjer för dimensionering genom provning gav experimentet jämförbara resultat. Metod för experimentet har gett goda resultat och studien kan användas som underlag för vidare studier.

Det här examensarbetet går ut på att jämföra EKS 11 och SS-EN 1991-1-7 olika beräkningsmodeller för olyckslaster. Ifall en byggnad endast har ett trapphus som enda nödutgång krävs det att den dimensioneras för olyckslaster. Dessa olyckslaster delas upp i två olika grupper, kända- och okända olyckslaster. Kända olyckslaster är exempelvis påkörning när byggnaden ligger nära en väg och explosion ifall det finns exempelvis gasledningar i byggnaden. Okända olyckslaster är de laster där man inte kan dimensionera för ett exakt värde. Istället dimensionerar man för att minska konsekvenserna av lasten där främsta alternativet är att använda de krav som ställs på väsentliga bärverksdelar och applicera dem på de bärande konstruktionsdelarna. Alternativt när byggnaden inte har gasledningar så kan man beräkna för okända laster genom att dimensionera via värdet som uppkommer från en gasexplosion, 34 kN/m2. Dimensioneringen anpassas efter ett verkligt projekt konstruerat av Structor. Tidigare problem har uppstått vid tolkning av eurokodens beräkningsgång och därför har eks 11 kommit med förtydliganden och med mer triviala lösningar kring olyckslaster. Beräkningsgången för de olika olyckslasterna ser olika ut beroende på om man följer eks 11:s metod eller eurokodens metod. Målet med arbetet är att förtydliga skillnaderna mellan de olika beräkningsgångarna och se vad som ligger till grund för dom. För att kunna skapa en bredare förståelse kring olyckslaster har eurokoden, EKS 11, litteratur och Structor varit till stor hjälp. Examensarbetet är avgränsat till olyckslaster när det bara finns ett trapphus som enda utrymningsväg där det sker en jämförelse mellan EKS 11 och SS-EN 19911-7. Resultatet visar att de två olika beräkningsgångarna ger två olika svar vid beräkning av både kända- och okända laster. Ekvationerna för att räkna fram olyckslaster i de olika standarderna tar hänsyn till olika saker vilket leder till olika resultat. Slutsatsen som går att dra är att det alltid finns olika förutsättningar för varje projekt. Därför bör det göras en riskanalys i projekteringsskedet för att avgöra vilken standard som ska användas för det aktuella projektet. / This dissertation is based on a comparison between the two different procedures on accidental actions in the Swedish norm EKS 11 and SS-EN 1991-1-7. If a construction only has a stairwell as the only emergency exit it requires that accidental actions determines. These accidental actions are categorized mainly to known and unknown accidental actions. Known accidental actions are for example collision by a vehicle or a gas leak from a gas pipe in the building. Unknown accidental actions are those loads that cannot be completely determined. Instead an analyze how to decrease the damage by accidental actions are used. The main approach is to value members as key elements, in effect making them strong enough to withstand a prescribed hazard loading. An alternative if the construction does not have any gas pipes is to use the pressure of 34 kN/m2 to represent the static equivalent from a notional gas explosion. The values in the work are based from a project constructed by the Swedish company Structor. Previously difficulties have occurred while comprehending the Eurocode’s calculation procedures therefore the new Swedish norm EKS have clarified a lot about accidental actions. The calculation procedures results in two different answers between the Eurocode and the Swedish norm EKS. The aim with this dissertation is too clarify the differences between them and perceive the reasons behind it. To be able to have a wider understanding of the subject accidental actions a screening has occurred of the Eurocode, the Swedish norm EKS and literature. The Swedish company Structor has also shared a lot of knowledge on the subject. The dissertation has been limited to accidental actions on stairwells as the only emergency exit and a comparison between the Swedish norm EKS 11 and SS-EN1-7. The outcome of the two different calculations shows two different results of the known and unknown accidental actions. The equations for calculating accidental action in the different standards considerate different things which leads to different results. The conclusion is that there always are different conditions in every project. Therefor a risk assessment should be done before the construction begins to determine which standard is the most suitable for the project.

To achieve structural integrity in precast concrete systems, connections between elements must be capable to transfer both vertical and horizontal loads which puts high demands on single ties. Hollow-core slabs are often used to stabilize the structural system which puts high demands on the connections between the slab and the buildings stabilizing units. Because of this, the connections need to withstand high tensile and shear forces. The purpose of this report is to investigate the tensile capacity of tie-connections used between hollow-core slabs that are parallel with e.g. stabilizing walls and compare with current design methods. Current design methods suggest that tensile failure will occur in the roof and bottom of the cores which provides low design capacities. Two connections are investigated through full scale pull-out tests where the results are compared with the design methods. The results from testing the tensile capacity show that the failure module occurred as suggested. However, the tests show significantly higher capacity than proposed by the design methods. Eurocodes Design assisted by testing are applied to the test result and a new design method is proposed. Both provides design values that are approximately twice as large as the values suggested in previous design methods.

Elementbyggnad medför ofta problem, dels på grund av avsaknaden av naturliga kopplingar mellan dess element, dels kring hur konstruktionen i dess utformning ska motstå fortskridande ras. Med fortskridande ras avses det förlopp som uppstår då kollaps av en enskild bärverksdelsprids till intilliggande konstruktion. En konstruktion som har tillräcklig förmåga att motstå detta förlopp benämns robust.Bo G. Hellers, professor emeritus i konstruktionslära vid Kungliga tekniska högskolan, beskriver i en debattartikel att många byggnader uppförda med prefabricerade betongelement från miljonprogrammet inte uppnår tillräcklig robusthet.Syftet med denna studie baseras på Bo G. Hellers uttalande och har varit att undersöka om en befintlig byggnad uppförd under miljonprogrammet är utformad på ett sådant sätt att tillräcklig robusthet uppnås. Om otillräcklig robusthet påvisas tas även åtgärdsförlag fram för att öka byggnadens robusthet enligt dagens norm.De frågor som studien besvarar är: Hur är undersökt byggnad konstruerad i avseende på robusthet? Kan det med någon av dagens dimensioneringsmetoder påvisas att byggnaden är robust? Hur kan eventuella åtgärder utformas för att uppnå tillräcklig robusthet?För att besvara den aktuella frågeställningen har en litteraturstudie av de metoder som finns för dimensionering i avseende på robusthet genomförts, liksom av material som rör miljonprogrammet och dess områden. Dessutom har ritningar av en aktuell byggnad samlats inoch analyserats. Vidare har även diskussioner med professionella aktörer med kompetens inom området genomförts.För att uppfylla de normkrav som ställs krävs att det finns horisontella och vertikala dragband, alternativt att konstruktionen utformas med horisontella dragband och att alternativa lastvägar kan påvisas vid fiktivt avlägsnande av en bärverksdel. Kan inte alternativa lastvägar påvisasska avlägsnad bärverksdel dimensioneras som en väsentlig bärverksdel. Konstruktionen ska även innehålla tillräcklig sammanhållningsarmering mellan fasad och bjälklag.Vid analys av ritningar över den befintliga byggnaden konstateras att de kopplingar som finns mellan bjälklagselementen, tillsammans med bjälklagens böjarmering, samt mellan bjälklag och gavelelement kan utgöra horisontella dragband respektive sammanhållningsarmering. Eftervidare undersökning påvisas dock att de horisontella kopplingarnas kapacitet inte är tillräcklig för att överföra de krafter som erfordras och kräver därav åtgärd.De vertikala kopplingar som finns mellan gavelelementen bedöms inte kunna vara verksamma som vertikala dragband då dessa kopplingars förankringslängd är bristande. För innerväggar saknas helt kopplingar i vertikalled vilket omöjliggör ett uppfyllande av kraven.Ett alternativ för att uppfylla normen är att möjliggöra alternativa lastvägar. Vid fiktiv borttagning av ett gavelelement betraktas fallet som en flaggkonstruktion. Här krävs att en skjuvkraft ska vara överförbar mellan kvarstående gavelelement och ovanpåliggande bjälklag. Vid undersökning av kapacitet hos de befintliga kopplingarna mellan elementen visar sig denna vara bristande och kraftöverföringen är inte möjlig. Samma fall kan tillämpas vid fiktiv borttagning av en innervägg men då denna helt saknar kopplingar är inte någon kraftöverföring möjlig. Innerväggen kan även betraktas som en fritt upplagd balk där dragkapaciteten i underkant ska vara tillräcklig, vilket den efter undersökning inte kan påvisas vara. Inga bärverksdelar uppfyller heller kraven för väsentliga bärverksdelar.För att uppnå tillräcklig kapacitet och möjliggöra erforderliga kraftöverföringar används i samtliga fall plattstål samt L-stål som förankras i betongen med expander. För att möjliggöra inre dragband monteras plattstål mellan bjälklagen och då böjarmeringens kapacitet är tillräcklig i samtliga riktningar kan bjälklagen, efter denna åtgärd, utnyttjas som både inre och yttre dragband.Vid gavelelementen monteras plattstål på dess utsida och L-stål på dess insida. Dessa förankras med expander och möjliggör tvärkraftsöverföring och ger tillräcklig förankring på varje bjälklagsnivå. Plattstål kopplar även samman enskilda gavelelement och vertikala krafter kan därmed också överföras. För innerväggen monteras L-stål vilket möjliggör tillräcklig kraftöverföring mellan innerväggen och ovanförliggande bjälklag.Efter genomförd undersökning kan följande slutsatser dras: Byggnaden är till viss del utformad i avseende på robusthet då gavelelement är kopplade till varandra samt till bjälklagselement. Även bjälklagselementen är kopplade till varandra. Byggnaden i dess aktuella utförande kan inte påvisas vara tillräcklig robust för att uppfylla kraven som ställs i dagens gällande normer. För att uppfylla kraven på tillräcklig robusthet kan fogarna förstärkas genom att montera L-stål och plattstål förankrade med expandrar. Med föreslagen åtgärd kan tillräcklig robusthet endast uppnås vid dimensionering enligt betongnormen. / The avoidance of joints in critical locations and how to design a structure to prevent progressive collapse is often two major problems associated with the use of precast concrete structures. This is due to the lack of natural connections between the elements which is generated automatically when using structures cast in situ. A building which has a good ability to withstand a progressive collapse can be referred to as “robust”.The purpose of this study is to investigate the robustness of a building from the million program era in regards to its initial structural design. If the ability to withstand a progressive collapse is proven to be insufficient, actions based on current standards will be proposed.Questions intended to be answered by this study are: How is the examined building designed in regards to robustness? Can the building by current standards be referred to as robust? Which actions can be taken to achieve sufficient robustness?To answer these questions a survey of literature, relevant for the subject, has been conducted as well as discussions with professionals with expertise in the subject. Blueprints of a building from the million program era has also been collected and analyzed.Analysis of the blueprints show that the building was built with some regards to robustness. Horizontal ties were placed in joints to connect the floor elements and the floor elements with the wall elements. Between exterior wall elements vertical ties were also placed to handle vertical loads. However, vertical ties, that connect the inner walls to the floor elements, are none existent.Further analysis of these joints show that their capacity does not meet the requirement for them to be able to transfer the desired forces. Therefore actions have to be taken to meet current standards.The actions proposed in this study is based on placing flat steel connections and L-steel connections in the joints to increase the capacity and enable the required force transfers. The steel connections are anchored to the concrete with expansion anchors.The study leads to the following conclusions: The building is in some ways designed to withstand a progressive collapse. The wall elements are connected with horizontal and vertical ties to nearby elements. The floor elements are also connected with horizontal ties. The initial building design does not meet the requirements of the current standards in regards to robustness. To meet the current standards the joints have to be reinforced. These reinforcements are done by placing flat steel connections and L-steel connections in the joints. These actions only fulfill the requirements of the concrete structures standard.

Denna rapport inleds med övergripande genomgång av dagens gällande regelverk, Eurokod, medförklaring av olika begrepp som är relaterade till ämnet robusthet. Det görs en genomgång av huren byggnadskonstruktör bör beakta robustheten med förslag vid olika dimensioneringssituationerenligt norm. Eftersom normen inte alltid är tydlig, så redovisas en tolkning av normen (inkl. EKS11) i enlighet med fib (2012). Vidare så förtydligas även innebörden av konsekvensklasser, riskanalyser,utformning och dimensionering av förband och dragband enligt norm. I dettaexamensarbete redogörs också för de egenskaper som är viktiga för att bärverk ska kunna motståexceptionella förhållanden. Beräkningsexempel ges, med förslag på utformning och placering avförband för att uppnå en viss robusthet enligt norm. Dagens regelverk är många gångerbristfälliga och oklara. Exempelvis finns ingen dimensioneringsprocedur för hur en tillräckligrobusthet uppnås, vilket nödvändigtvis inte alltid är den minimala robustheten som normen ger.Det framgår heller inte hur bärverken bör utformas för att uppnå robusthet och redundans,speciellt för prefabricerade element-, där tillräcklig robusthet många gånger kan vara svårt elleromöjligt att uppnå. Normens dimensioneringssituationer grundar sig på statiska lastmodeller ochhuruvida dessa ger tillräcklig robusthet eller inte, läggs det ingen fokus på. Robusthetens storlekbaserar sig mer eller mindre på vedertagna schablonmässiga värden. En nackdel med detta äratt förutsättningar i byggnader kan förändras med tiden vilket kan leda till att dagensdimensionering blir otillräcklig. Detta belyser faran med att vara nöjd med dagens förenkladedimensioneringsverktyg, eftersom den bakomliggande fysiken då lätt kommer i skymundan, elleri värsta fall, faller i glömska. Ett exempel på detta är dimensionering av väsentliga bärverk (keyelement)som är avgörande för byggnadens stabilitet eller för att motverka fortskridande rasenligt SS-EN 1991-1-7. Väsentliga bärverk dimensioneras för en statiskt jämnt utbredd last på34 kN/m² som är ett uppskattat värde utifrån en olyckshändelse med en gasexplosion i RonanPoint (Storbritannien). Värdet härstammar ifrån värdet 5 psi (gasol/hushållsgas kan ge ensprängkraft på 2,5 psi) och man kan fundera på om detta värde är lämpligt att använda i Sverige,då nästan inga gasspisar används i bostäder idag. I detta examensarbete beskrivs övergripandebärverkets dynamiska respons. Det är vanligt att byggnadskonstruktörer många gånger intebesitter kunskaper om dynamiska laster, bärverkens dynamiska respons och ibland icke-linjäraanalyser. Exceptionell last som är ett samlingsnamn för flera olyckslaster så som explosion,påkörning (från fordon, tåg, fartyg etc.), brand, häftiga helikopterlandningar etc. I dettaexamensarbete har valts att lägga fokus på okända olyckslaster och en känd, vanligtförekommande olyckslast (påkörningslast). / This report begins with an overall review of the current regulations, Eurocode, and explanations ofvarious concepts related to the topic of robustness. A review of how a building designer shouldconsider the robustness with proposals for different design situations according to the guidelines isalso presented. Since the guidelines are not always clear, an interpretation of its application (incl.EKS 11) in accordance with fib (2012) is given. Furthermore, the meaning of consequence classes,risk analyzes, design of tension ties is clarified. In this thesis it is discussed what properties areimportant for the structures to withstand exceptional loads. Calculation examples and placement oftension ties to achieve a certain robustness are presented. Current regulations are often insufficientand unclear. For example, there is no procedure for how to achieve enough robustness, which isnot always the minimum robustness that the code prescribes. It is also not clear how the structuresshould be designed to achieve robustness and redundancy, especially for prefabricated elements,where enough robustness often can be difficult or impossible to achieve. The current code is basedon static load models, and whether they provide enough robustness are not considered. The robustnessis based on accepted code values. One disadvantage is that conditions in buildings can changeover time, which can cause current design methods to be insufficient. This highlights the danger ofbeing satisfied with current simplified codes and guidelines, since the underlying physics can easilyfall into oblivion. An example of this is the design of key elements that are crucial for the stabilityof buildings or to withstand progressive collapse according to SS-EN 1991-1-7. Key elementsare designed for a statically uniformly distributed load of 34 kN/m², which is an estimatedvalue from an accident, where the value reflects the explosion load from a gas explosion inRonan Point (United Kingdom). The value stands for 5 psi and one can wonder if this value issuitable to use in Sweden, since almost no gas stoves are used anymore in housing today. Thisthesis describes overall the dynamic response of a structure. It is common that building designersoften do not have knowledge of dynamic loads, the dynamic response and sometimes non-linearanalyzes. Exceptional load is a collective name for several accident loads such as explosion,collision (from vehicles, trains, ships etc.), fire, violent helicopter landings etc. In this thesisit is chosen to focus on unknown accident loads and one com-mon, known accident load (impactload.