Continuous urbanization and population growth are increasing the demand for transportation infrastructure such as bridges. The construction of these structures represents a significant economic investment for public authorities; moreover, the construction sector accounts for a big portion of CO2 emissions. For countries across the world to deliver on their promises of keeping global warming limited, a change in the design philosophy is needed.

Within the bridge engineering field, a common design approach can be identified as point-based design. While this approach delivers functional solutions, it often results in an expensive and not climate-friendly solution. Design based on structural optimization represents a good alternative as shown by many researchers in the last decades. However, it has not replaced the traditional design procedure yet. Among the reasons, there is the lack in literature of complete design of realistic structures and the complexity of the proposed optimal solutions. Moreover, a collection of recommendations for designers to assist them in the decision-making process is missing as well. 

The aim of this work is to cover the gap between theoretical studies and actual application by proposing optimal design solutions of road bridges that are feasible and simple to build. An automated design and optimization procedure is presented as an alternative to the traditional point-based design with the aim of reducing embedded environmental impact and cost. In the field of road bridges, the procedure is applied to three common structures: reinforced concrete beam bridges, reinforced concrete overhang bridge slabs and decks of composite beam bridges. 

The potential savings obtained by replacing traditional design with the proposed solution are shown through case studies. The use of commercial software commonly employed in design offices and the comparison with existing structures shows the feasibility of the optimal solutions obtained with this approach. Parametric studies are performed to help the potential user make appropriate decisions when performing optimization on these types of structures. As a support in the early design stages instead, recommendations on best solutions are given in the form of graphs and tables. Finally, the relationship between optimal solutions concerning cost and embedded environmental impact is studied for several materials. Material improvements or replacement to further reduce embedded emissions are proposed as well.

Kontinuerlig urbanisering och befolkningstillväxt ökar efterfrågan påtransportinfrastruktur som broar. Dessa konstruktioner utgör en betydandeekonomisk börda för Trafikverket. Dessutom står byggsektorn för en stor del avCO2 -utsläppen. För att länder över hela världen ska kunna uppfylla sina löften omatt begränsa den globala uppvärmningen krävs en förändring i designfilosofin.

Inom det brotekniska området kan en vanlig dimensioneringsansats identifierassom punktbaserad design. Även om detta tillvägagångssätt ger funktionellalösningar, resulterar det ofta i en dyr och inte klimatvänlig lösning. Design baseradpå strukturell optimering är ett bra alternativ som många forskare visat under desenaste decennierna. Den har dock inte ersatt den traditionella designprocedurenännu. Bland orsakerna finns bristen i litteraturen på komplett design av realistiskakonstruktioner och komplexiteten i lösningarna. Dessutom saknasrekommendationer för konstruktörer som hjälper dem i designprocessen.

Syftet med detta arbete är att täcka gapet mellan teoretiska studier och faktisktillämpning genom att föreslå optimala designlösningar av vägbroar som ärgenomförbara och enkla att bygga. En automatiserad design- ochoptimeringsprocedur presenteras som ett alternativ till den traditionellapunktbaserade designen med syftet att minska inbyggd miljöpåverkan ochkostnad. Inom vägbroar tillämpas förfarandet på tre vanliga konstruktiontyper:balkbroar av armerad betong, konsolande brobaneplattor av armerad betong ochsamverkansbroar i stål och betong.

De potentiella besparingarna som erhålls genom att ersätta traditionell design medden föreslagna lösningen visas genom fallstudier. Användningen av kommersiellprogramvara som vanligtvis används på designkontor och jämförelsen medbefintliga broar visar genomförbarheten av de optimala lösningarna som erhållsmed detta tillvägagångssätt. Parametriska studier utförs för att hjälpa denpotentiella användaren att fatta lämpliga beslut när de utför brooptimering. Som ett stöd i de tidiga designskedena ges istället rekommendationer på bästa lösningari form av grafer och tabeller. Slutligen studeras sambandet mellan optimalalösningar gällande kostnad och inbyggd miljöpåverkan för flera material.Materialförbättringar eller nya material för att ytterligare minska utsläppen föreslås.