Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: All structures are designed for a particular set of load combinations. For roof structures the critical loading combinations are predominantly wind actions. The accumulative effect of wind actions, by wind entering through dominant openings to exert pressure on the inside of roof structures together with the suction of wind vortices on the outside of the roof, can contribute to extreme load combinations. Frequently recorded failures on roof structures suggest that either the loads are underestimated or the resisting capacity of the roof coverings is overestimated. The focus of this study is directed on the latter, determining the effective resistance of roof coverings in the form of sheeting against a Uniformly Distributed Load (UDL) such as wind actions. To determine the carrying capacity of a roofing structure, the standard approach used involves experimental tests on certain configurations with two or more spans. The structural test set-up is loaded with sandbags until failure is reached. For the design of roofing systems, design tables are used that list the maximum allowable purlin spacing. The purlin spacing is presented in the form of a fixed value in units of length and is shown independent of a UDL that the roof needs to be designed for. The need to a new approach to determining the resistance of roof covering systems was identified. The resistance of roof coverings for the Ultimate Limit State (ULS) and the Serviceability Limit State (SLS) depends on a number of parameters such as the bending resistance, the stiffness of the sheeting in bending and the carrying capacity of the fastening system. To evaluate these structural parameters, experimental tests were performed. A full-scale experimental test setup, capable of simulating a UDL on roof sheeting, was developed. The experimental test set-up consists of four different configurations, each specifically schematized to evaluate a certain structural design parameter. The magnitude of the structural design parameters depends on the applied UDL and the span length, which is the distance between consecutive supports of the sheeting system. Therefore, by using the structural design parameters determined experimentally, a set of design tables could be generated. The design tables produce the maximum allowable span length of a roofing system that uses a desired UDL as a variable. By using the design tables, the purlin spacing for any roof structure can be calculated given its design loading combination. The calculated purlin spacings are now a function of the basic parameters that determine the resistance of the roof sheeting. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Geen opsomming

Design regulations for concrete structures differ through time and place. Throughout the years design regulations have been changed and adjusted for improvement and to ensure safe and secured structures. In Sweden, several design codes and regulations were published from time to time, regulations that needed to be followed when designing structures for different purposes. Some of the design codes that were used during the 20th century were BABS (Byggnadsstyrelsens anvisningar till byggnadsstagdan, 1947-1968), SBN (Svensk Byggnom, 1968-1989), NR (Nybyggnadsregler, 1989-1994), and BKR (Boverkets Konstruktionsregler, 1994-2010) used for the consideration of load combinations on different structures. For design methods and theories “Statliga betongbestämmelser of year 1949” and “BBK 79, Nya betongbestämmelser” were published and used at that time. With development in the construction industry, new laws and regulations were issued to bear with today’s high standards and safety regulation. The Eurocodes were released to consider all new improvements and adjustments as well as facilitate trade between the European countries participating in the European standardization work, CEN. The Eurocodes were set as a base reference for several design purposes among the Europe area. The thesis was performed at the engineering consultancy company WSP to collect and assemble knowledge about the old norms and calculation methods and compare them with Eurocode and identify similarities and differences. The knowledge on the old and new codes was used to study two case studies. Case studies 1 and 2 are both office building structures where high and varying loads occur. Case study 1, built in 1954, consists of a 6-floor story building with the upper floors used as offices and the ground floor as commercial shops. Case study 2, built in 1961, consists of an 8-floor story building with 6 upper floors for office use and ground floors for commercial shops. From each case study one upper floor was chosen for the design and a continuous beam was designed for bending and shear. The design of columns was done on the last column which lays on the foundation of each building. The design calculations are made for beams and columns starting with “Statliga Betongsbestämmelser” as a reference code and the area of steel obtained from the dimensioning are kept the same in the design using “BBK79” and “Eurocode”. The variable difference are the load combinations that differ among the three codes BABS, SBN80 and Eurocode and the change in the design method which resulted in the change in the utilization ratio. The results were similar for both case studies which shows the consistency in the calculations. The total load q increased by 10% in SBN and 41% increase in Eurocode compared to BABS. This showed the change in safety standards by raising the total load on a structure by the use of partial coefficients. For beams in case 1, the utilization for bending was 98% of its capacity when designing using BABS with Statliga Betongsbestämmelser. This value decreased to 64% while using SBN80 with BBK79. In Eurocode the ratio of utilization increased to a value of 75%. Moreover, the utilization of columns in bending using BABS with Statliga betongbestämmelser showed a ratio of 84% and then decreased to 47% in SBN80 with BBK79 and increased somewhat to 51% in Eurocode. Regarding shear design all three norms were critical and strict in the method of design. It showed the importance and sensitivity of beams against shear. For BABS 67% of shear utilization was obtained and this value decreased to 54% in SBN and 52% in Eurocode. This shows the change in the method of designing using consecutive codes at three different times. The change concerns new concepts in the safety regulations from applying the safety on the material in the old norms to increasing the load and allow more usage of the material in the more recent codes. BBK79 and Eurocode share similarities in the design procedures and the use of the partial coefficient method. The increase of utilization in the Eurocode is due to the higher partial coefficient values and the modified load combination equations that resulted in a higher possible load than that from BBK79 but with almost the same load-bearing capacity in both BBK79 and Eurocode. / Genom åren har tillvägagångsättet för dimensionering av betongkonstruktioner reformerats. Äldre konstruktioner är beräknade med den norm som vid tidpunkten för projekteringen gällde. Variationer av normer som har använts under åren för lastkombinering är BABS (Byggnadsstyrelsens anvisningar till byggnadsstadgan 1947–1968), SBN (Svensk Byggnorm, 1968–1989), NR (Nybyggnadsregler, 1989– 1994) och BKR (Boverkets Konstruktionsregler, 1994–2010). Normer som använts för dimensionering är ”Statliga betongbestämmelser år 1949” och ”BBK 79, nya betongbestämmelser”. Eurokoder som är gemensamma dimensionsregler för bärverk i Europa började tillämpas dels för högre krav sattes på konstruktioner, dels för att underlätta handeln inom de länder som ingår i det europeiska standardiseringsarbetet CEN. Eurokoderna utgör en referensbas för olika ändamål vad gäller dimensionering av konstruktioner i Europa. Detta examensarbete genomfördes på med konsultföretaget WSP för att samla in och sammanställa kunskapen om gamla normer och beräkningsmetoder och jämföra dem med Eurokoderna och identifiera likheter och skillnader. Kunskapen om gamla och nya normer användes i två fallstudier. Fallstudierna 1 och 2 är båda kontorsbyggnader där höga och varierande laster förekommer. Fallstudie 1, byggt 1954, består av en sexvåningars byggnad med de övre våningarna för kontor och bottenvåningen för kommersiella affärslokaler. Fallstudie 2, byggd 1961, består av en åttavånings byggnad med de sex översta våningarna för kontor och de understa för affärslokaler. I varje fallstudie valdes ett övre våningsplan ut för dimensionering och en kontinuerlig balk dimensionerades för böjande moment och tvärkraft. Dimensioneringen av en pelare genomfördes för den sista pelarna som ansluter till respektive byggnads grundläggning. Konstruktionsberäkningarna görs för balkar och kolonner som börjar med ”Statliga Betongsbestämmelser” som en referenskod och armeringsarean från den dimensioneringen låses och används sedan vid dimensioneringen enligt ”BBK79” och “Eurocode”. Den variabla skillnaden är lastkombinationerna som skiljer sig mellan de tre koderna BABS, SBN80 och Eurokod och förändringen i dimensioneringsmetoden som resulterade i förändringen i utnyttjandegrad. Resultaten var liknande för båda fallstudierna som visar konsistensen i beräkningarna. Den totala belastningen q ökade med 10 % i SBN och 41 % ökning i Eurokod jämfört med BABS. Detta visade förändringen i säkerhetsstandarder genom att höja den totala belastningen på en struktur med hjälp av partiella koefficienter. För balken i fallstudie 1 var utnyttjandegraden för böjande moment 98 % av dess kapacitet vid dimensionering med BABS med Statliga Betongsbestämmelser. Detta värde minskade till 64 % när SBN80 och BBK79 användes. Med Eurokod ökade utnyttjandegraden till 75 %. Vidare visade dimensionering med BABS med Statliga betongbestämmelser en utnyttjandegrad för pelaren på 84 % som sedan minskade till 47 % med SBN80 och BBK79 och ökade något till 51 % med Eurokod. När det gäller tvärkraftsdimensionering var alla tre normer kritiska och strikta. Det visade vikten av och känsligheten hos balkar mot skjuvning. För BABS erhölls 67 % av kapaciteten för tvärkraft och detta värde minskade till 54 % i SBN och 52 % i Eurokod. Detta visar förändringen i metoden att dimensionera med hjälp av på varandra följande koder vid tre olika tidpunkter. Förändringen gäller nya koncept i säkerhetsföreskrifterna från att beakta säkerheten för materialet i de gamla normerna till att öka belastningen och möjliggöra en högre utnyttjandegrad av materialet i de nyare koderna. BBK79 och Eurocode delar likheter i konstruktionsförfarandena och användningen av metoden för partiell koefficient. Ökningen av utnyttjandet i Eurokoden beror på de högre partiella koefficientvärdena och de modifierade ekvationerna för belastningskombinationer som resulterade i en högre möjlig belastning än den från BBK79 men med nästan samma bärförmåga i både BBK79 och Eurokod.

The aim of the thesis is the design and the assessment of an administrative center in Vimperk. The building is divided into three height levels, the highest has 7 floors. The building is rectangular floor plan with dimensions of 102,5 x 48,0 m. The construction is designed as framing with truss roofing, bracing and purlins for attaching sheathing.

Denna rapport är en del av ett examensarbete på avdelningen för "Byggteknik och design" med inriktning "husbyggnad, projektering och konstruktion" på Kungliga Tekniska högskolan i Stockholm, Sverige. Rapporten handlar om byggandet av ett tak för en skolbyggnad i byn Lwengo Basilla som ligger i sydöstra delarna av Demokratiska republiken Kongo. Skolprojektet finansieras av en ideell organisation i Sverige som heter "Elikia na Biso" och leds av Miza Landström. Designen och konstruktionen av skolan har tagits fram med hjälp av studenter från olika avdelningar inom Kungliga Tekniska högskolan (KTH). En grupp studenter från KTH hjälpte till att lägga grunden och väggarna i skolan. Nästa grupp av studenter skickades för att hjälpa till med byggandet av skolans tak. Denna rapport fokuserar på att dimensionera och konstruera taket på skolan med hjälp av lokala material på ett effektivt sätt. Stegen för att bygga en geringslåda (precisionslåda), samt sågning och spikning av takstolen, och uppsättning av takstolarna på rätt plats har beskrivits i detalj. Virket som användes till takstolarna var mycket mer hållbara än vad som förväntades, och detta förstärker stabiliteten och säkerheten av hela taket. Taket på den första skolan blev klar, och de anställda kommer att bygga taket på den andra skolan själva med de erfarenheter de fått under byggandet av den första skolan. / This report is a part of a thesis in the department of “Construction engineering and Design” with specialization in “house building, planning and construction” at the Royal Institute of Technology in Stockholm, Sweden. The report is about the construction of a roof for a school building in the village of Lwengo Basilla located in south eastern parts of Democratic Republic of Congo. The school project is funded by a non-profit organization in Sweden named “Elikia na Biso” headed by Miza Landström. The design and construction of the school has been put forth with the help of students from different departments of the Royal Institute of Technology (KTH). A group of students from KTH helped to lay the foundation and the walls of the school. The next group of students was sent to help with the construction of the school roof. The focus of this report is to dimension and construct the roof of the school using local materials in an efficient way. The steps of constructing a mitre box(precision box), the sawing and nailing of the roof truss, and raising the roof trusses into place are all described in detail. The timber used for the roof trusses was much more durable than what was expected, this ensures the stability and safety of the roof. The roof of the first school was finished, and the workers will build the roof of the second school by themselves with the experience they gained during the construction of the first school.

The diploma thesis deals with the design and assessment of reinforced concrete structure supporting two-storey building of the underground garage for cars. In the space above the garage is designed open area with public space. The project was designed especially outer water-impermeable construction method white bath and a base plate and a perimeter wall. The structure was designed as a comprehensive model. Computing analyzed by finite element method. All selected elements were assessed at the ultimate limit state and limit state, namely to limit state of cracking load and forced stress.