Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Vattentäta betongkonstruktioner utsatta för tvångskrafter: Finit elementanalys av tvångsfördelning för vanliga typfall
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Building Technology and Design.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Building Technology and Design.
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Waterproof concrete structures exposed to restraint forces : Finite element analysis of restraint distribution for common cases (English)
Abstract [sv]

Betong är ett av de mest använda byggnadsmaterialen i dagens samhälle. Några av anledningarna till detta är att den har lång livslängd, är naturligt material som är 100 % återvinningsbart samt ej lättantändligt material. Även om betong har många fördelar så är den inte helt idealisk eftersom den har en låg draghållfasthet. En betongkonstruktion kan spricka på grund av förhindrade rörelser som skapar dragspänningar. Förhindrade rörelser kallas för tvång och kan beskrivas i form av en tvångsfaktor. I detta examensarbete definieras tvångsfaktor som en spänningskvot mellan påtvingade spänningar och påtvingade spänningar vid fullständigt tvång. Fastlåsningsgrad, rörelsemöjlighet och styvhetsrelation mellan det nygjutna elementet och motgjutningen är avgörande parametrar vid beräkning av tvång och ett typiskt fall kan exempelvis vara en vägg gjuten mot grund. En helt förhindrad konstruktion kan ha en tvångsfaktor som är lika med 1 medan en konstruktion som kan röra sig fritt kan ha en tvångsfaktor som är lika med 0. En relativ lägre tvångsfaktor fås däremot om krypningseffekten beaktas eftersom den har gynnsam inverkan på tvånget. Betongen kan spricka på grund av tvånget och om sprickan inte är förväntad eller är större än den förväntade för den dimensionerade lasten då betraktas den som skada. Att förhindra vattengenomträngning eller läckage innebär dessutom att genomgående sprickor i vattentäta betongkonstruktioner bör undvikas. Det är således viktigt att beakta tvånget vid sprickriskanalyser av vattentäta betongkonstruktioner. Syftet med det här examensarbetet var att undersöka tvånget utifrån flera aspekter vilket gjorde att arbetet uppdelades i 3 analyser. Analys 1 syftade på att bekräfta de typiska fallen som anges i eurokoden SS-EN 1992–3 samt att utvärdera angivna tvångsfaktorer vid beräkning av tvångsdeformationer. Följaktligen användes finita elementprogram för modellering av de fallen från eurokoden och samtidigt gjordes handberäkningar för att komplettera analysen. I analys 2 studerades hur tvånget påverkas mellan konstruktionsdelar med ändring av bärverksdimensioner. Bärverket som studerades var vägg gjuten mot bottenplatta. Föränderliga parametrar var plattans bredd och tjocklek samt väggens höjd och tjocklek. Samtidigt togs ändring av konstruktionens längd som en påverkande faktor. Slutligen gjordes sprickviddsberäkningar avseende böjande moment och krympning i analys 3 för att få fram armeringsmängderna som skulle klara sprickviddskravet för vattentäta betongkonstruktioner. Detta åstadkoms enligt två olika beräkningsmetoder: Eurokodens och Engströms (2014). Dessa beräkningar visade även en jämförelse i armeringsmängd vid användning av tvångsfaktorer hämtad från eurokoden och tvångsfaktorer framräknad enligt FE-analyserna. Resultaten från analys 1 visade att variationen av beräknade tvångsfaktorer inte motsvarade helt den variationen som anges i SS-EN 1992–3 men avvek inte alldeles för mycket. Det fanns dock några enstaka fall där avvikelser var märkbara och därmed erfordras en noggrannare undersökning. Analys 2 visade att ökning av väggens volym minskar tvånget mot plattan men att en motsatt effekt fås för ökning av plattans volym. Det visade sig dessutom att en längre konstruktion orsakar större tvång mellan själva konstruktionsdelar. Slutsatsen från analys 3 var att skillnaden i genererad armeringsmängd var nästan proportionell i procentsats mot skillnaden i tvångsfaktor. Olika beräkningsmetoder resulterade dock i armeringsmängder som inte var jämförbara. Jämförelsen mellan de två beräkningsmetoderna var inte heller syftet med detta examensarbete utan endast ett försök att få en insyn i hur de olika metoderna är uppbyggda.

Abstract [en]

Concrete is one of the most widely used building materials in society today. Some of the reasons for this are that it has a long life, is a natural material that is 100% recyclable and non-flammable material. It has many advantages, but it is not entirely ideal due to its low tensile strength. A concrete structure may crack due to restrained movements which creates tensile stresses. Restrained movements are called restraint which can be described in the form of restraint factor. In this thesis, restraint factor is defined as a ratio between the actual imposed stress and the imposed stress at full restraint. The degree of fixity, movement possibility and stiffness relation between the newly casted element and the adjacent old structure are crucial parameters in the calculation of restraint and a typical case is, for example, a wall-on-slab cast. A completely restrained construction has a restraint factor equal to 1, while a structure that can move freely has a restraint factor equal to 0. However, a relative lower restraint factor is obtained if the creep effect is considered, since it has a positive influence on the restraint. The concrete may crack due to the restraint and if the crack is not expected or is larger than the expected for the dimensioned load then it is considered as damage. Preventing water penetration or leakage also means that through cracks in waterproof concrete structures should be avoided. Therefore, it is important to consider the restraint on fracture risk analyzes of waterproof concrete structures. The purpose of this thesis was to investigate the restraint based on several aspects, which meant that the work was divided into 3 analyses. Analysis 1 had as purpose to confirm typical cases specified in Eurocode SS-EN 1992–3 and to evaluate the stated restraint factors that the Eurocode proposes should be used in calculations of restraint deformations. For that matter, finite element program was used for modeling the cases from the Eurocode and at the same time hand calculations were made to supplement the analysis. Analysis 2 consisted of examining how the restraint between structural parts is affected by changing dimensions of the structure. The construction being studied was wall-on-slab cast. Variable parameters were the width and thickness of the slab, as well as the height and thickness of the wall. At the same time, changing the length of the construction was taken as an affecting factor. Lastly, crack width calculations for bending moments and shrinkage were made in analysis 3 to obtain the amount of reinforcement that meet the crack width requirement for waterproof concrete structures. This was done according to two different calculation methods: Eurocodes and Engström’s (2014). These calculations also showed a comparison in the amount of reinforcement when using restraint factors derived from Eurocode and restraint factors calculated according to the FE analyses. The results from analysis 1 showed that the variation of restraint factors calculated did not completely correspond to the variation stated in SS-EN 1992–3 but did not deviate too much. However, there were a few cases where deviations were noticeable and therefore a more detailed examination is required. Analysis 2 showed that increasing the volume of the wall reduces the restraint against the slab, but an opposite effect was obtained by increasing the volume of the slab. At the same time, it was found that a longer construction causes greater restraint between the actual components. The conclusion from analysis 3 was that the difference in generated amount of reinforcement was almost proportional in percentage to the difference in restraint factor. However, using different calculation methods resulted in amounts of reinforcement that were not comparable. Comparison between the two calculation methods was not the purpose of this thesis, but merely an attempt to gain an insight into how the different methods are structured.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 120
Series
TRITA-ABE-MBT ; 19573
Keywords [en]
restraint, restraint factor, cracks, Eurocode, 3D FE analysis, evaluate
Keywords [sv]
tvång, tvångsfaktor, sprickor, Eurokod, 3D FE-analys, utvärdera
National Category
Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-259614OAI: oai:DiVA.org:kth-259614DiVA, id: diva2:1352521
External cooperation
Sweco Sverige AB
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Constructional Engineering and Design
Available from: 2019-09-19 Created: 2019-09-19 Last updated: 2019-09-27

Open Access in DiVA

fulltext(5053 kB)8 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5053 kBChecksum SHA-512
c2c1e408847fd134e9100c2a414c6fba5611e3dd633191d69b53cf56c9fa0273e37863fed47524923c8638260ad1e613798bb573ab1a293290132a9210ac61d4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Building Technology and Design
Infrastructure Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 8 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 22 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf