Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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
Cracking in a slender concrete slab due to thermal variation
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Sprickbildning i tunna betongplattor på grund av temperaturvariationer (Swedish)
Abstract [en]

Concrete slabs used in thepulp and paper industries are often situated outdoors, which means that theslabs are exposed to temperature variations due to different weatherconditions. These temperature variations together with operational temperaturesassociated with the manufacturing process, may introduce high temperaturegradients in the concrete. It is believed that the combination of these thermalloads have resulted in cracking in a slender concrete slab.The aim of this degree project has been to determine if the combination ofseasonal temperature and operational temperature is sufficient to introduce thetype of cracking seen in-situ in the concrete slab of a factory in Sundsvall,400 km north of Stockholm. This was achieved by simulating the development ofcracks in a slender concrete slab exposed to thermal loads using finite elementanalysis (FEA). In order to determine the accuracy of the model, the resultswere compared and evaluated against a crack mapping produced by Sweco. Furthersimulations were also carried out, in order to investigate if continuedcracking would occur beyond the time span of the Sweco investigation.The material model Concrete damage plasticity (CDP) in BRIGADE/Plus and Abaquswas used to predict the crack pattern and crack width in the concrete slab.Linear-elastic and non-linear material properties were used in the modelling ofthe concrete slab. The linear-elastic model indicated that thermal variationshowed significant risk of cracking. Thereafter, non-linear material propertieswere used in the modelling process. The cracking was simulated using ambienttemperature data and operational temperatures from the production plant.The results showed that cracking started when thermal loads were introduced tothe model. The ambient seasonal temperature alone was not enough to introducethe type of cracking seen in-situ on the slab. The combination of seasonalambient temperature and operational temperature was needed, in order for cracksto develop in the concrete slab. The results also indicated that the crackswill propagate further, but this can only be confirmed by performing additionalcrack mapping on site.

Abstract [sv]

Betonggrunder som används för utrustning inom massa- och pappersindustrin befinner sig ofta utomhus vilket betyder att dessa är utsatta för vädrets förändringar. Temperaturvariationer i omgivningen och temperaturer som kommer från tillverkningsprocesserna kan medföra att höga temperaturgradienter skapas i betongen. Det är troligt att kombinationen av dessa termiska belastningar har gett upphov till sprick-bildning i en betonggrund.Målet för detta examensarbete har varit att bestämma, om huruvida kombinationen av års- temperaturer och temperaturer från industriprocessen är tillräckligt för att skapa den typ av sprickbildning i betonggrunden som iaktagits på plats hos en fabrik i Sundsvall. Det gjordes genom simulering av sprickbildning på betonggrunden, där grunden utsattes för termiska belastningar genom att använda finita element analys (FEA). För att bestämma tillförlitligheten hos metoden jämfördes och utvärderades resultatet mot en sprickkartering utförd av Sweco baserad på observationer ute på fabriken. Vidare gjordes ytterligare simuleringar utöver det tidsspann som Swecoundersökningarna visade, detta för att undersöka om huruvida sprickningen skulle fortgå.Materialmodellen Concrete damage plasticity (CDP) som finns i programmen BRIGADE/Plus och Abaqus användes för att förutse sprickbildning och sprickbredd i betonggrunden. Linjärelastiska och icke-linjära materialparametrar användes i modelleringen av betonggrunden. Utetemperatursdata tillsammans med temperaturer från industriprocessen användes för att undersöka anledningen till sprickbildningen.Resultaten av analyserna visade att sprickbildning uppkom när betonggrunden ut-sattes för termiska laster. Temperaturer från omgivningen var inte tillräckligt för att initiera sprickbildning. Kombinationen av temperaturer från omgivningen och industriprocessen behövdes för att sprickbildning skulle ske. Resultaten visade även att sprickbildningen kan fortsätta, med fler och bredare sprickor som följd.För att förhindra att sprickor uppstår i framtiden är det väsentligt att betona vikten av att minska uppkomsten av stora temperaturgradienter i betonggrunden.

 

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 109
Series
TRITA-ABE-MBT ; 19524
Keywords [en]
Concrete slab, Concrete, Finite element analysis, Cracking, Thermal variation, Seasonal temperature, Abaqus, Brigade/Plus
Keywords [sv]
Betonggrund, Betong, Finit element analys, Sprickbildning, Termiska laster, Omgivningstemperature, Abaqus, Brigade/Plus
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-259932OAI: oai:DiVA.org:kth-259932DiVA, id: diva2:1353767
Available from: 2019-09-24 Created: 2019-09-24 Last updated: 2019-10-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(25144 kB)18 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 25144 kBChecksum SHA-512
c0bf6efcbcfe78b66882f79c413823378bde25647512476384a8070bdcaf94971bbd5886f9a111743265ae63c2268c9e799d864e37440cc06c599a6a056e8e75
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Concrete Structures
Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 18 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: 173 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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