I samarbete med STIGA Sports AB undersöker den här rapporten stommar hos bordtennisracketar och sambandet mellan den subjektiva upplevelsen av snabbhet och deras egenskaper. Undersökningen fokuserar på de fysiska egenskaperna, tjocklek och vikt, skillnaden i produktion, form, handtagssort, limsort och lack, samt uppmätta frekvenssvar. Kategoriseringen av racketarna utfördes i samarbete med bordtennisspelare med ett så kallat knackningstest, en subjektiv men beprövad metod för att på ett effektivt sätt bedöma racketstommars snabbhet. Studien utgick från en maskininlärningsmodell av typen Random Forest för att rangordna egenskapernas betydelse med hjälp av Importance-funktionerna MDA, Permutation Feature Importance, och MDI, Random Forest Feature Importance. Datamängden bestod av 100 racketstommar av samma modell med varierandeegenskaper. Studiens resultat visar på betydelsen av mätdatans omfattning för att kunna dra allmängiltiga slutsatser. Detta till trots visar resultaten på trender vad gäller sambandet mellan den subjektiva upplevelsen och frekvenspikar, form samt densitetsfaktorn (vikt/tjocklek). Tydligast koppling återfanns mellan snabbhet och frekvenspiken motsvarande torsionmoden.

Att konstruktioner som innehållande roterande element riskerar att utsättas för resonans är något en konstruktör alltid bör ha i åtanke. Alla konstruktioner har naturliga frekvenser även kallat egenfrekvenser, naturliga rörelsemönster, vars frekvens beror på dess massa och styvhet. Resonans uppstår då dessa naturliga frekvenser ligger nära angripande krafters frekvens. Resonansfenomenet amplifierar den dynamiska lasten och ofta uppstår väldigt höga påfrestningar på konstruktionen. Denna rapport redogör för en vibrationsanalys av en fläktkonstruktion, samt ett utvecklingsarbete för att optimera denna fläkt utifrån uppsatta krav från samarbetspartnern Quant Service Sweden AB. Fläktkonstruktionen finns hos kabeltillvärkaren NKT i Karlskrona. Arbetet har utförts tillsammans med Quant Service, ansvariga för underhållet på NKT. Fläktkonstruktionen har under flera tillfällen havererat genom att motorfästets skruvförband har gett vika efter allt för stora påfrestningar. Mycket tyder på att konstruktionen utsätts för stora vibrationer, där man tror att orsaken är resonans. Detta eftersom roterande delar enligt leverantör och egna tester ska vara balanserade inom givna gränsvärden. Samarbetspartnern Quant vill nu ha en redogörelse för om de höga vibrationerna orsakas av resonans eller inte, samt hur problemet kan lösas på bästa sätt. Arbetet innehåller två olika experiment, ett impulstest med impulshammare och ett test där fläktens motor startas och körs under två minuter. Konstruktionens respons har mätts med en accelerometer och den erhållna datan har använts för att beräkna en frekvensresponsfunktion, samt ett Power Spectra Density (PSD) i Matlab. Syftet med dessa experiment var att kartlägga konstruktionens egenfrekvenser och dynamiska laster för att se om dessa ligger nära varandra, och på så vis bekräfta att resonansfenomenet orsakat de kraftiga vibrationerna. Det experimentella resultatet visar på att konstruktionen har en dynamisk last på 48,3 Hz vilket motsvarar motorns varvtal på 2900 rpm. Denna dynamiska last ligger väldigt nära en utav konstruktionens egenfrekvenser, 45 Hz, vilket stärker hypotesen om resonans. De experimentella resultaten har validerats med hjälp av en modalanalys gjord i FEM-programmet Simulation Mechanical. Det experimentella impulstestet har också simulerats i programmet. Arbetet innehåller även utveckling av tre olika typer av förstärkning av fläktkonstruktionen. Syftet var att förstärka konstruktionen för att höja dess naturliga frekvenser och på så vis undvika resonansfenomenet. De tre konstruktionerna är rankade utifrån uppsatta krav med hjälp av en konceptbedömningsmatris enligt modellen concept scooring. Modalanalyser i FEM-programmet har gjorts för samtliga tre konstruktioner för att undersöka dess egenfrekvenser. Samtliga tre konstruktioner har inga egenfrekvenser under 100 Hz. Efter arbetet har Quant möjligheten att välja en utav de tre konstruktionerna för vidare implementering. / A designer must have in mind that constructions containing rotating elements risks being subjected to resonance. All constructions have got natural frequencies, also called eigenfrequencies, natural motions, where the frequency depends on its mass and stiffness. This report describes a work consisting a vibrational analysis of a fan construction. The fan construction is located at the cable manufacture NKT in Karlskrona. The work has been performed together with Quant Service, a company responsible for the maintenance at NKT. The fan construction struggle with recurrent breakdowns where the screw joints for the engine attachment were broken after large vibrations. The problem seems to occur due to the resonance phenomena, this because the rotating elements are balanced within limits according to the supplier of the fan wheels and own test performed by Quant themselves. The partner Quant service want to know if the large vibrations occurs due to resonance. The work contains two different experiments, one impulse test with an impulse hammer, and one experiment where the fan’s engine was running and driven for 2 minutes. The construction response was sampled with an accelerometer and the obtained data was used to calculate a frequency response function, and a power spectra density (PSD) in Matlab. The aim of these experiments were to obtain a survey of the constructions natural frequencies and dynamic force to analyse if they are close to each other, and by that confirm that resonance is the causing factor. The experimental result show that the construction has got a dynamic force acting with 48,3 Hz, which corresponds to the engine speed at 2900 rpm. This dynamic force is very close to one of the constructions natural frequencies at 45 Hz. This supports the hypothesis that the problems occur due to resonance. The experimental results have been validated with a modal analysis in the FEM program Simulation Mechanical. The experimental impulse test has been simulated in the program as well. The work also consists a development of three different types of strengthening of the fan construction. The aim is to increase the natural frequencies and by that avoid the resonance phenomena. The three constructions are ranked based on the requirements set by using a concept scooring matrix. Modal analysis for each of the three new constructions were created to confirmed the increased natural frequencies. The constructions all seems to have the first natural frequencies over 100 Hz. When the work was finished Quant had the possibility to pick one of the new constructions for further implementation.

Bilindustrin är i ständig utveckling och är väl medvetna om de ökande kraven från kundermed avseende på körkomfort och körupplevelse. Lastbilar med tunga laster är ofta utrustademed en påbyggnad, till exempel en låda för pallar och gods, en sopsamlare eller en stödram förbärning av timmer. SCANIA Bodybuilding Center utvecklar riktlinjer för val av olika typer avkarosseri, dvs typ av stödram och antal , fästpunkter. Målet med detta arbete är att utvecklaen bättre förståelse för hur det stödjande ramverket och dess infästningar i en lastbil påverkarrammens dynamik och sedan föreslå förbättringar till dessa riktlinjer.Viktiga parametrar som påverkar chassisdynamiken identifierades och beskrivs från början.Fysisk vibrationstestning av chassiet och påbyggnadsram med fasthållningsfäste utfördes vidi testrigg på Scania R&D. Frekvensresponsfunktionerna från mätningarna användes för attbestämma modala parametrar. Olika test utfördes genom att ändra parametrarna och upptagningenav mätningarna. Testresultaten användes för att studera egenfrekvenser egna frekvenser,modifieringsformer och dämpning i systemet. Även en ny metod för att bygga en dynamiskfinit element (FE) modell eller chassi och påbyggnadsram är presenterad i denna undersökning.Modalanalys av chassi-påbygnadsramssystemet gjordes för att studera FEMs egna frekvenseroch modeformer. Den föreslagna metoden för koppling av chassit och delramen i FEM är kritisktbedömd genom att korrelera FE-simuleringen med de experimentella resultaten. Baserat på deutförda experimenten och den numeriska simuleringen föreslås från experiment och numerisksimulering, föreslås nya rekommendationer med avseende på påbyggnadsanslutningarnas konfigurationi lastbil. / The automotive sector is continuously evolving and the companies are well aware of therising demands from customers with regard to driving comfort and experience. Trucks carryingheavy loads are often equipped with on-built bodywork, for example a box for pallets and goods, agarbage collector device or a supporting frame for carrying timber. SCANIA bodybuilding centredevelops guidelines for selecting different types of bodywork, i.e. the type of supporting frame,design and number of attachment brackets, attachment points. The purpose of this master thesisis to develop a better understanding of how the supporting frame and its attachments in a truckinfluence the chassis frame dynamics and to propose improvements to these guidelines.Major parameters influencing the chassis dynamics were identified and described from theoutset. Physical vibration testing of the chassis-subframe assembly was carried out at roadsimulator. The frequency response functions from the measurements were used to determinethe modal parameters. Several tests were performed by altering the parameters and recordingthe measurements. The results from the test cases were used to study and analyse the eigenfrequencies, mode shapes and damping in the system. Also, a new method to build a dynamicfinite element (FE) model of chassis and subframe is presented in this study. Modal analysisof the chassis-subframe assembly was done to study the eigen frequencies and mode shapes byFEM. The proposed method of coupling the chassis and the subframe is critically assessed bycorrelating the results from FE simulation with the experimental results. Based on the resultsfrom experiment and numerical simulation, new recommendations are proposed with regard tothe bodywork attachments’ configuration in the truck.

Sammanfattning Intresset för höghuskonstruktioner i trä ökar allt mer runt om i världen. I Sverige ligger fokus på höghuskonstruktioner som utnyttjar intern vindstabilisering med skivor i KL-trä. I de högsta byggnaderna som använder trä som konstruktionsmaterial idag är det fackverk av limträ på byggnadernas ytterkant som når högst byggnadshöjder. Av den anledningen inleddes examensarbetet med målet att undersöka de dynamiska egenskaperna hos olika fackverkskonstruktioner med hänsyn till komforten för brukarna, något som vanligtvis är den mest kritiska analysen. För att bedöma komforten användes ISO 10137. Eftersom egenskaperna hos trä är sämre lämpade för höghuskonstruktioner jämfört med stål och betong valdes att förstärka byggnadens styvhet med en kärna i KL-trä runt hiss och trapphus. Den dynamiska analysen på fackverken har två delar, en av dem berör byggnadens dynamiska egenskaper och utförs i huvudsak i FEM-programmet Robot Structural Analysis och den andra delen handlar om byggnadens acceleration under inverkan av vind och består av handberäkningar. Båda områden inleddes med en litteraturstudie för att försäkra att resultatet i Robot Structural Analysis motsvarar beteendet hos en riktig byggnad och att sätta sig in i beräkningsgången av byggnadens acceleration, samt förstå bakgrunden till beräkningarna. Olika varianter av fyra sorters fackverk analyserades, X-fackverk, K-fackverk, diagridsystem och singulärt diagonala fackverk. Efter genomförda analyser framgick att diagridsystemet uppnådde den högsta byggnadshöjden på 87 m. X-fackverket klarar komfortkraven upp till 81 m och har mindre materialåtgång till fackverket jämfört med diagridsystemet. Jämfört med tidigare arbeten och konstruktioner klarar de undersökta konstruktionerna komfortfortkraven på högre höjder. Förklaringen till de höga konstruktionshöjderna kopplas till robustheten hos fackverken och kombinationen med KL-träkärnan. / Abstract There has been an awakening in high-rise buildings in timber around the world. In Sweden, the focus has been placed on high-rise building that utilize internal stabilisation against wind loading using panels made of cross laminated timber. However, the tallest timber buildings today utilize external stabilisation of glulam trusses. Therefore, the thesis work began with the purpose of examining the dynamical properties of different braced frame structures with regard to not cause discomfort to occupants, which is usually the most critical part of the building design. ISO 10137 was used to assess the comfort. Since the properties of timber are less well-suited for high-rise building constructions in comparison to steel and concrete, a decision was made to strengthen the rigidity of the building using a core made of cross laminated timber around the elevator and stairwell. The dynamic analysis of the braced frame structures has two parts. The first part concerns the building’s dynamic properties and is carried out mainly by using the FEM-software Robot Structural Analysis. The second part focuses on the acceleration of the building under the influence of wind and consists of hand calculations. Furthermore, the work in both areas began with a literature study in order to ensure that the result from Robot Structural Analysis corresponds with the behaviour of a real building and to familiarise oneself with the calculations regarding the acceleration of the building, as well as to understand the background of the calculations. Different variations of four types of braced frames structures were analysed: X-braced, K-braced, diagrid system and single-diagonal types. The analyses showed that the diagrid system reached highest with a building height of 87 m, while the X-braced type meets the comfort requirements up to 81 m and require less material compared to the diagrid system. As a result of the robustness of the trusses and the combination with the core made of cross laminated limber the examined constructions manage to meet the comfort requirements at higher heights than previous works and constructions.

No description available.

Träbyggandet har ökat drastiskt sedan år 1994 då den Europeiska unionen (EU) införskaffade ett byggproduktdirektiv, idag numera ersatt med byggproduktförordningen CPR, Construction Products Regulation. Från att träbyggandet tidigare främst inkluderat bostadsbyggande kan nu även föreskrivna funktioner godkännas för högre byggnader. Trämaterialets förmåga att binda koldioxid och utveckling av korslimmat trä, förkortat KL-trä, är två bidragande faktorer till att trä idag är ett uppmärksammat byggmaterial. Mer användning av trä i höga byggnader kan dock, på grund av dess låga vikt och styvhet, medföra känsligheter mot dynamisk vindpåverkan vilket kan vara en avgörande faktor vid dimensionering. Förhöjda accelerationsnivåer är en konsekvens av de dynamiska lasterna vilket som påföljd kan ha en negativ effekt på brukarna av byggnaden. I följande examensarbete studeras denna problematik för en standardiserad byggnad. Syftet med examensarbete är att undersöka hur implementering och användning av trä i en hög byggnad påverkar byggnadens dynamiska respons och koldioxidutsläpp. Studien fokuserar på att undersöka hur accelerationsnivåerna ser ut vid användning av konstruktionssystem som är helt eller delvis av trä samt vilket förändrat klimatavtryck detta medför jämfört med en standardiserad betongbyggnad. I första delen av fallstudien studeras accelerationsnivåerna för olika alternativa konstruktionssystem där majoriteten av stabiliseringen nyttjas genom stabiliserande skivor internt och externt i byggnaden. I fallstudiens andra del används resultaten från första delen för att iterativt skapa en modell med lägst möjliga koldioxidavtryck och som samtidigt uppfyller acceptabla accelerationsnivåer enligt ISO 10137. De studerade strukturerna modelleras upp i Finita Element programvaran FEM-Design 20 utifrån en framtagen grundmodell baserad på tidigare litteraturstudie. I programvaran utförs en modalanalys för att erhålla egenfrekvenser och svängningsmoder för de studerade strukturerna. Med dessa ingångsvärden beräknas accelerationsnivåerna för samtliga strukturer enligt riktlinjer i EKS11 och SS-EN 1991-1-4 samt jämförs med acceptabla accelerationsnivåer i ISO 10137. Med erhållna resultat används en iterativ process för att ta fram en struktur med minsta möjliga koldioxidavtryck. Klimatavtrycket jämförs med den standardiserade betongbyggnaden genom att beräkna och jämföra mängden koldioxidekvivalenter.  Resultatet visar att det är mest fördelaktigt att nyttja intern stabilisering för att erhålla högre egenfrekvenser och lägre accelerationsnivåer. Strukturer som nyttjar extern stabilisering visar förhöjda accelerationsnivåer med   jämfört med intern stabilisering. Dock visar användning av intern stabilisering att det är större sannolikhet att erhålla roterande svängningar som första svängningsmod, detta innebär att de stabiliserande väggarna bör adderas till strukturen med försiktighet. Användning av kombinerad intern- och extern stabilisering visar ingen påtaglig fördel, dock visar resultatet att sammanhängande skivor som bildar en stabiliserande kärna bidrar till en markant ökning i byggnadens styvhet. Den modell som tagits fram med minst klimatavtryck har ett pelar-balksystem i limträ med KL-träskivor i bjälklag och som stabilisering i byggnadens centrala delar. Beräkning av byggnadernas koldioxidavtryck visar en reduktion på  , störst reduktion fås för bjälklagen. / Since year 1994, timber construction has increased dramatically due to that the European Union (EU) acquired a construction product directive, later replaced by the Construction Products Regulation (CPR). Timber construction has previously mainly included housing construction but is nowadays also used for high-rise buildings, this due to that the prescribed properties now can be approved for taller buildings. Two contributing factors to making timber a popular building material is its ability to bind carbon dioxide and the development of cross-laminated timber. On the other hand, using more timber in high-rise buildings can lead to sensitivities to dynamic wind loading due to its low weight and stiffness. This can be a decisive factor during design. Increased acceleration levels are a consequence of the dynamic loading which can have a negative effect on the users of the building. In following thesis this problem is studied for a standardized building. The purpose of the thesis is to investigate how implementation and the use of timber in high-rise buildings affects the building’s dynamic response and carbon dioxide emissions. The main focus is to study how the acceleration levels vary when using construction systems entirely or partly of timber and what carbon footprint this entails, compared to a standardized concrete building. In the first part of the case study, the acceleration levels for different construction systems are studied, where the majority of the stabilization is used internally and externally in the building. In the second part of the case study, the results from the first part are used to iteratively produce a model that have the lowest possible carbon footprint, as well as acceptable requirements regarding acceleration levels is achieved according to ISO 10137. The studied structures are modeled in the Finite Element software FEM-Design 20 based on a base model from a literature study. A modal analysis is performed in the software to obtain natural frequencies and mode shapes for the studied structures. With these input values, the acceleration levels can be calculated according to the guidelines in EKS 11 and SS-EN 1991-1-4, and then compared with acceptable acceleration levels in ISO 10137. With the results obtained, an iterative process is used to make a model with lowest possible carbon footprint. Lastly, the carbon footprint is compared with the standardized concrete building by calculating and comparing the amount of carbon dioxide equivalents.  The results show that it is most beneficial to use internal stabilization in order to obtain higher natural frequencies and lower acceleration levels. Structures using external stabilization show increased acceleration levels by   compared to internal stabilization. However, the use of internal stabilization shows that rotational mode shapes are more likely to be obtained as the first mode shape, this means that the stabilizing walls should be added to the structure with caution. The use of a combination of both internal and external stabilization shows no significant improvements. However, the results show that continuous walls forming a central core contributes to a significant increased stiffness for the structure, compared to separately placed walls. The final model with the lowest possible carbon footprint has a column-beam system in glulam with cross-laminated timber in the floors, and as stabilization in the central parts of the building (core). Calculation of the building’s carbon footprint shows a reduction of  , the largest reduction is achieved in the floors.

This doctoral thesis concerns flanking transmission in light weight, wooden multi-storey buildings within the low frequency, primarily 20-120 Hz. The overall aim is to investigate how the finite element method can contribute in the design phase to evaluate different junctions regarding flanking transmission. Two field measurements of accelerations in light weight wooden buildings have been evaluated. In these, two sources; a stepping machine, and an electrodynamic shaker, were used. The shaker was shown to give more detailed information. However, since a light weight structure in field exhibit energy losses to surrounding building parts, reliable damping estimates were difficult to obtain. In addition, two laboratory measurements were made. These were evaluated using experimental modal analysis, giving the eigenmodes and the damping of the structures. The damping for these particular structures varies significantly with frequency, especially when an elastomer is used in the floor-wall junction. The overall damping is also higher when elastomers are used in the floor-wall junction in comparison to a screwed junction. By analysing the eigenmodes, using the modal assurance criterion, of the same structure with two types of junctions it was concluded that the modes become significantly different. Thereby the overall behavior differs. Several finite element models representing both the field and laboratory test setups have been made. The junctions between the building blocks in the models have been modeled using tie or springs and dashpots. Visual observation and the modal assurance criterion show that there is more rotational stiffness in the test structures than in the models. The findings in this doctoral thesis add understanding to how modern joints in wooden constructions can be represented by FE modelling. They will contribute in developing FE models that can be used to see the acoustic effects prior to building an entire house. However, further research is still needed. / Denna doktorsavhandling behandlar flanktransmission i flervåningshus med trästomme, inom det lågfrekventa området, främst 20-120 Hz. Det övergripande målet är att undersöka hur finita elementmetoden kan bidra i konstruktionsfasen för att utvärdera olika knutpunkters inverkan på flanktransmissionen. Två fältmätningar av accelerationer i trähus har utvärderats. I dessa har två olika lastkällor använts, i den första en stegljudsapparat och i den andra en elektrodynamisk vibrator (shaker). Det visades att shakern kan ge mer detaljerad information, men eftersom vibrationerna även sprider sig till omgivande byggnadsdelar vid fältmätningarna var det svårt att estimera tillförlitliga dämpningsdata även då shaker användes. Fältmätningarna följdes av två mätningar i laborationsmiljö. Dessa två experiment utvärderades med experimentell modalanalys, vilket ger egenmoder och dämpning hos strukturerna. Dämpningen för dessa trähuskonstruktioner varierar kraftigt med frekvens. Extra stora variationer registreras då en elastomer användes i knutpunkten mellan golv och vägg. Den totala dämpningen är generellt högre när elastomerer används i knutpunkten mellan golv och vägg i jämförelse med då knutpunkten är skruvad. Genom att analysera egenmoder och deras korrelationer (MAC), för samma trästruktur men med olika typer av knutpunkter, drogs slutsatsen att knutpunkten drastiskt förändrar strukturens dynamiska beteende. Flera finita elementmodeller av både fält- och laboratorieuppställningar har gjorts. I dessa har knutpunkterna mellan byggnadsdelar modellerats helt styvt eller med hjälp av fjädrar och dämpare. Visuella observationer av egenmoder och korrelationen dem emellan visar att det finns mer rotationsstyvhet i försöken än i finita elementmodellerna. Resultaten i denna doktorsavhandling har gett förståelse för hur knutpunkter i träkonstruktioner beter sig och kan simuleras med finit elementmodellering. Vidare kan resultaten bidra till utvecklingen av FE-modeller som kan användas för att kunna se de akustiska effekterna redan under konstruktionsstadiet. Dock behövs ytterligare forskning inom området.

<p>Följande examensarbete omfattar en fallstudie av Bro norr om Söderströmsbron, en tunnelbanebro i stål med fyra spår. Den byggdes 1956 som en del av förbindelsen mellan station Gamla stan och station Slussen i Stockholm. I fallstudien, som är ett samarbete mellan KTH och SL, ingår att bedöma brons dynamiska egenskaper, tillstånd avseende utmattning samt att skapa en finita elementmodell av bron. Vidare begränsas fallstudien till brokonstruktionen för det spår som går närmast slussen mellan Mälaren och Saltsjön, och som i dagsläget utgör gröna tunnelbanelinjen mot Farsta strand, Hagsätra och Skarpnäck.</p><p>Under 2005 trafikerades det aktuella spåret under högtrafik av 30 tåg i timmen och under lågtrafik av 15 tåg i timmen. När tåg passerar visar bron stora förskjutningar och glapp mellan sliprar och underliggande stålkonstruktion. Dessa förskjutningar skapar spänningar i stålet och avgörande för brons tillstånd avseende utmattning är antalet skadliga spänningsvidder vid kritiska snitt som inträffat sedan brons färdig­ställande.</p><p>Dagens spänningsvidder mäts med hjälp av töjningsgivare placerade i fältmitt. Mätningen har utförts av KTH, avdelningen för Brobyggnad i samband med examens­arbetet. Av intresse är utmattningsrisk för svetsad anslutning mellan lång- och tvär­balkar. Utmattningsrisken beräknas dels med typiserade spänningskollektiv enligt BSK 07, dels med verkliga spänningskollektiv enligt Palmgren-Miners delskade­hypotes. Enligt båda metoderna konstateras utmattningshållfastheten vara uttömd, med reservation för förbandsklasser och partialkoefficienter. Kollektivparametern <em>κ</em> enligt BSK 07, vilken vid dimensionering beaktar spänningskollektivets form, uppskattas vara närmare 2/3 än SL:s nuvarande värde 5/6.</p><p>Ur responsen från givarna konstateras att den dynamiska förstoringsfaktorn vid 60 km/h varierar mellan 0.63 och 1.43, vilket visar att brons respons har ett stort dynamiskt innehåll.</p><p>En finita elementmodell skapas i Abaqus med hjälp av Matlab, med syftet att komplettera resultat från mätningar. I modellen studeras töjning, vertikal förskjutning och acceleration, dynamisk förstoringsfaktor och egenmoder. Den statiska responsen för modell och bro konstateras vara snarlik.</p> / <p>This thesis includes a case study of the Bro norr om Söderströmsbron, a steel subway bridge with four rail tracks. The bridge was built in 1956 as a part of the connection between the two subway stations Gamla stan and Slussen in Stockholm. The case study, which is a collaboration between KTH and SL, includes an evaluation of the dynamic properties of the bridge, in which condition it is regarding fatigue and the creation of a finite element model of the bridge. The case study is limited to the construction carrying the rail track closest to the lock between Mälaren and Saltsjön, and now represents the green subway line towards Farsta strand, Hagsätra and Skarpnäck.</p><p>In 2005, the train frequency during rush hour was 30 trains per hour and during low traffic 15 trains per hour. When a train crosses, the bridge shows large displacements and gaps between the sleepers and the underlying steel structure. The displacements cause stresses in the steel and crucial to the bridge fatigue state is the number of damaging stress ranges that have occurred since the opening of the bridge.</p><p>The current stress variations are measured using strain gauges positioned in the mid-span. Measurements were carried out by KTH, division of Structural Design & Bridges, during this thesis. Of key interest is a welded edge between the main- and crossbeams. The risk of fatigue is calculated using standardised stress ranges according to BSK 07 and Palmgren-Miners cumulative damage theory. According to both methods, the fatigue life of the bridge is exceeded, with reservations to the detail category and partial coefficients. The stress collective parameter <em>κ</em> according to BSK 07, which in design accounts for the distribution of the stress collective, is estimated closer to 2/3 than SL’s present value of 5/6.</p><p>According to the strain gauges, the dynamic amplification factor at 60 km/h varies between 0.63 and 1.43, indicating that the bridge’s response has a large dynamic content.</p><p>A finite element model is created in Abaqus using Matlab, with the purpose of complementing results from the measurements. In the model, the strain, vertical displacements and acceleration, dynamic amplification and natural modes are studied. The static response of the model and bridge were found to be similar.</p> / QC 20100707

Följande examensarbete omfattar en fallstudie av Bro norr om Söderströmsbron, en tunnelbanebro i stål med fyra spår. Den byggdes 1956 som en del av förbindelsen mellan station Gamla stan och station Slussen i Stockholm. I fallstudien, som är ett samarbete mellan KTH och SL, ingår att bedöma brons dynamiska egenskaper, tillstånd avseende utmattning samt att skapa en finita elementmodell av bron. Vidare begränsas fallstudien till brokonstruktionen för det spår som går närmast slussen mellan Mälaren och Saltsjön, och som i dagsläget utgör gröna tunnelbanelinjen mot Farsta strand, Hagsätra och Skarpnäck. Under 2005 trafikerades det aktuella spåret under högtrafik av 30 tåg i timmen och under lågtrafik av 15 tåg i timmen. När tåg passerar visar bron stora förskjutningar och glapp mellan sliprar och underliggande stålkonstruktion. Dessa förskjutningar skapar spänningar i stålet och avgörande för brons tillstånd avseende utmattning är antalet skadliga spänningsvidder vid kritiska snitt som inträffat sedan brons färdig­ställande. Dagens spänningsvidder mäts med hjälp av töjningsgivare placerade i fältmitt. Mätningen har utförts av KTH, avdelningen för Brobyggnad i samband med examens­arbetet. Av intresse är utmattningsrisk för svetsad anslutning mellan lång- och tvär­balkar. Utmattningsrisken beräknas dels med typiserade spänningskollektiv enligt BSK 07, dels med verkliga spänningskollektiv enligt Palmgren-Miners delskade­hypotes. Enligt båda metoderna konstateras utmattningshållfastheten vara uttömd, med reservation för förbandsklasser och partialkoefficienter. Kollektivparametern κ enligt BSK 07, vilken vid dimensionering beaktar spänningskollektivets form, uppskattas vara närmare 2/3 än SL:s nuvarande värde 5/6. Ur responsen från givarna konstateras att den dynamiska förstoringsfaktorn vid 60 km/h varierar mellan 0.63 och 1.43, vilket visar att brons respons har ett stort dynamiskt innehåll. En finita elementmodell skapas i Abaqus med hjälp av Matlab, med syftet att komplettera resultat från mätningar. I modellen studeras töjning, vertikal förskjutning och acceleration, dynamisk förstoringsfaktor och egenmoder. Den statiska responsen för modell och bro konstateras vara snarlik. / This thesis includes a case study of the Bro norr om Söderströmsbron, a steel subway bridge with four rail tracks. The bridge was built in 1956 as a part of the connection between the two subway stations Gamla stan and Slussen in Stockholm. The case study, which is a collaboration between KTH and SL, includes an evaluation of the dynamic properties of the bridge, in which condition it is regarding fatigue and the creation of a finite element model of the bridge. The case study is limited to the construction carrying the rail track closest to the lock between Mälaren and Saltsjön, and now represents the green subway line towards Farsta strand, Hagsätra and Skarpnäck. In 2005, the train frequency during rush hour was 30 trains per hour and during low traffic 15 trains per hour. When a train crosses, the bridge shows large displacements and gaps between the sleepers and the underlying steel structure. The displacements cause stresses in the steel and crucial to the bridge fatigue state is the number of damaging stress ranges that have occurred since the opening of the bridge. The current stress variations are measured using strain gauges positioned in the mid-span. Measurements were carried out by KTH, division of Structural Design &amp; Bridges, during this thesis. Of key interest is a welded edge between the main- and crossbeams. The risk of fatigue is calculated using standardised stress ranges according to BSK 07 and Palmgren-Miners cumulative damage theory. According to both methods, the fatigue life of the bridge is exceeded, with reservations to the detail category and partial coefficients. The stress collective parameter κ according to BSK 07, which in design accounts for the distribution of the stress collective, is estimated closer to 2/3 than SL’s present value of 5/6. According to the strain gauges, the dynamic amplification factor at 60 km/h varies between 0.63 and 1.43, indicating that the bridge’s response has a large dynamic content. A finite element model is created in Abaqus using Matlab, with the purpose of complementing results from the measurements. In the model, the strain, vertical displacements and acceleration, dynamic amplification and natural modes are studied. The static response of the model and bridge were found to be similar. / QC 20100707

A finite element model of the CubeSat MIST was created, in order to assess the stresses that occur in the satellite in response to loads during its launch. Due to size limits of thesoftware used, simplifications had to be made to the geometry of the model. The loads assessed were quasi-static accelerations, random vibrations, shock loads, as well as a combined quasi-static acceleration and random vibration case. The study assumed the worst possible loads from a list of different potential launch vehicles for the satellite. Non-linear boundary conditions could not be modelled, and instead different linear boundary condition combinations were assessed. The results showed that the satellite showed positive margins of safety for the quasi-static loads. The lowest natural frequency for the satellite was above 130 Hz. For the random vibration loads, positive margins of safety could be shown if adverse stresses attributed to the boundary conditions inthe worst case were ignored. The model proved too conservative to qualify the satellite for the shock loads. Shock testing is therefore recommended for future work, unless requirements for waiving the shock testing can be met. The random vibration and combined loads analysis showed that the −X shear panel experienced high stresses in the corners of its windows, and the part should be inspected once environmental tests are conducted. The −X shear panel only showed adverse stresses in the most extreme boundary condition case, where its deformation was deemed unrealistic. / En finit elementmodell av nanosatelliten MIST skapades for att undersöka dess respons till lasterna under uppskjutning. På grund av storleksbegränsningar i programvaran behövde modellens geometri förenklas. Lasterna som undersöktes var kvasistatiska accelerationer, stokastiska vibrationer, chocklaster samt ett kombinerat kvasistatiskt accelerations- och stokastiskt vibrationsfall. Studien använde de värsta tänkbara lasterna från en lista över olika potentiella bärraketer för satelliten. Icke-linjära gränsvillkor kunde inte modelleras och istället utvärderades olika kombinationer av linjära gränsvillkor. Resultaten visade positiva säkerhetsmarginaler för kvasistatiska belastningar. Den lägsta naturliga frekvensen för satelliten var över 130 Hz. För de stokastiska vibrationsbelastningarna kunde positiva säkerhetsmarginaler motiveras om hänsyn togs till oegentligheter orsakade av gränsvillkoren i det extremaste fallet. Chocklastanalysen visade på begränsningar i modellen. Mekaniska chocktester kommer därmed behövas för att undersöka chocklasterna, om inte kraven for att hoppa över chocktestning uppfylls. Analyserna av de stokastiska vibrationerna och det kombinerade lastfallet visade att skjuvpanelen på −X-sidan upplever höga spänningar i hörnen på sina fönster, och bör inspekteras när experimentella tester genomförs. Skjuvpanelen på −X-sidan upplevde enbart för höga spänningar i fallet med mest extrema gröäsvillkor, där deformationerna bedömdes vara orealistiska.