This master’s thesis investigates the structural performance of mortise-and-tenonjoints in large prefabricated reinforced concrete elements, focusing on load-bearingcapacity and practical feasibility in modular construction. Conducted in collaborationbetween Bouygues Travaux Publics and KTH Royal Institute of Technology,the research adapts historical timber joinery concepts to concrete through advancedprefabrication techniques.The methodology combines global structural analysis with detailed local modeling.A preliminary study identified optimal joint placement within culvert-type assemblies,followed by a comprehensive local analysis incorporating nonlinear contactbehavior governed by the Mohr–Coulomb friction law. Parametric simulationsevaluated the influence of tenon geometry and normal force on mechanical performance.Results reveal that normal force is the most influential factor, with ultimateresisting moment increasing almost linearly with compression, while geometricparameters exhibit optimal ranges beyond which efficiency declines.A global reassessment confirmed that the jointed configuration maintains structuralintegrity while introducing controlled flexibility and improving ductility comparedto monolithic systems. Stress redistribution remained within acceptable limits, andnumerical validation showed negligible joint openings, ensuring reliable waterproofingwithout additional systems. These findings demonstrate that mortise-and-tenonjoints offer significant advantages over conventional wet joints, specifically regardingassembly speed and modularity.While limitations related to scale effects and dynamic loading are acknowledged,this work provides a foundation for full-scale experimental validation and newdesign guidelines. Overall, this research bridges traditional craftsmanship withmodern engineering to promote innovative, safer, and more sustainable constructionpractices.

Detta examensarbete undersöker den strukturella prestandan hos tapp- och slitsfogari stora prefabricerade armerade betongelement, mellan fokus på bärförmågaoch praktisk genomförbarhet i modulärt byggande. Forskningen, som har utförtsi samarbete mellan Bouygues Travaux Publics och KTH Kungliga Tekniskahögskolan, anpassar historiska träfogskoncept till betong genom avancerade prefabriceringstekniker.Metodiken kombinerar global strukturanalys med detaljerad lokal modellering.En preliminär studie identifierade optimal fogplacering i kulvertliknandekonstruktioner, följt av en omfattande lokal analys som inkluderar icke-linjärtkontaktbeteende styrt av Mohr–Coulombs friktionslag. Parametriska simuleringarutvärderade inverkan av tappgeometri och normalkraft på den mekaniska prestandan.Resultaten visar att normalkraften är den mest inflytelserika faktorn, därdet ultimata motståndsmomentet ökar nästan linjärt med kompression, medangeometriska parametrar uppvisar optimala intervall bortom vilka effektivitetenavtar.En global ombedömning bekräftade att den fogade konfigurationen bibehållerstrukturell integritet samtidigt som den introducerar kontrollerad flexibilitet ochförbättrar duktiliteten jämfört med monolitiska system. Spänningsomfördelningenförblev inom acceptabla gränser och numerisk validering visade försumbara fogöppningar,vilket säkerställer tillförlitlig vattentäthet utan extra system. Dessa resultatvisar att tapp- och slitsfogar erbjuder betydande fördelar jämfört med konventionellavåta fogar, särskilt när det gäller monteringshastighet och modularitet.Även om begränsningar relaterade till skaleffekter och dynamisk belastning erkänns,utgör detta arbete en grund för experimentell validering i full skala och nya dimensioneringsriktlinjer.Sammanfattningsvis överbryggar denna forskning traditionellthantverk med modern ingenjörskonst för att främja innovativa, säkrare och merhållbara byggmetoder.

Ce mémoire de master étudie la performance structurelle des assemblages àtenon-mortaise dans les éléments en béton armé préfabriqués de grande dimension,en se concentrant sur la capacité de charge et la faisabilité pratique pour laconstruction modulaire. Menée en collaboration avec Bouygues Travaux Publicset KTH (Institut Royal de Technologie), cette recherche adapte les concepts historiquesde charpente en bois au béton via des techniques de préfabrication avancées.La méthodologie combine une analyse structurelle globale et une modélisationlocale détaillée. Une étude préliminaire a identifié l’emplacement optimal des jointsdans des assemblages de type ponceau, suivie d’une analyse locale approfondieintégrant le comportement de contact non linéaire régi par la loi de frottementde Mohr–Coulomb. Des simulations paramétriques ont évalué l’influence de lagéométrie du tenon et de la force normale sur la performance mécanique. Lesrésultats révèlent que la force normale est le facteur le plus influent, le momentrésistant ultime augmentant de manière quasi linéaire avec la compression, tandisque les paramètres géométriques présentent des plages optimales au-delà desquellesl’efficacité diminue.Une réévaluation globale a confirmé que la configuration assemblée maintientl’intégrité structurelle tout en introduisant une flexibilité contrôlée et en améliorantla ductilité par rapport aux systèmes monolithiques. La redistribution descontraintes est restée dans des limites acceptables, et la validation numérique amontré des ouvertures de joints négligeables, garantissant une étanchéité fiable sanssystèmes additionnels. Ces conclusions démontrent que les assemblages à tenon etmortaise offrent des avantages significatifs par rapport aux joints coulés en placeconventionnels, notamment en termes de vitesse d’assemblage et de modularité.Bien que des limites liées aux effets d’échelle et aux charges dynamiques soientreconnues, ce travail pose les bases d’une validation expérimentale à pleine échelleet de nouvelles directives de conception. Dans l’ensemble, cette recherche jetteun pont entre les principes de l’artisanat traditionnel et l’ingénierie moderne afinde promouvoir des méthodes de construction innovantes, plus sûres et plus durables.