STUDIERETNING KONSTRUKSJON PROSJEKTOPPGAVE FORSLAG

Transkript

1 i 2010 STUDIERETNING KONSTRUKSJON PROSJEKTOPPGAVE FORSLAG Institutt for konstruksjonsteknikk 14. april 2010

2 ii INNHOLDSFORTEGNELSE 1. BETONGKONSTRUKSJONER BETONGTEKNOLOGI KONSTRUKSJONSMEKANIKK BIOMEKANIKK STÅL- ALUMINIUMKONSTRUKSJONER TREKONSTRUKSJONER PROGRAMUTVIKLING KONSTRUKSJONSTEKNIKK

3 1 av BETONGKONSTRUKSJONER 1.1 Numerisk simulering av armert betong med FEM-programmet DIANA Oppgaven går ut på å studere matematisk modellering av armert betong, og bruke FEMprogrammet DIANA til numerisk simulering av oppførsel av konstruksjoner i armert betong. Faglærer vil gi et innledende kurs i matematiske materialmodeller i DIANA, kombinert med bruk av programmet på enkle konstruksjonsdeler. Hver enkelt student vil få spesifisert en egen konstruksjon som skal analyseres. Den ikke-lineære numeriske simuleringen forutsetter at konstruksjonen på forhånd er dimensjonert etter Eurokode 2, slik at DIANA-analysen er en kapasitetskontroll. Dimensjoneringen utføres av studenten. Det innledende DIANA-kurset kan også følges av studenter med andre prosjektoppgaver, f.eks betongbruer. Prosjektet kan videreføres som masteroppgave våren Kompletterende emne: Betongkonstruksjoner 3 er nyttig, men ikke absolutt nødvendig Beregningsoppgave Antall studenter: Max 10 S.I. Sørensen, J.A. Øverli 1.2 Betongbruer I Norge bygges det hvert år en rekke betongbruer av forskjellig type. Den mest aktuelle oppgaven er beregning og dimensjonering av ei spennarmert plate- eller bjelkebru. Kompletterende emne: Åpent Diverse Antall studenter: 2-8 T. Kanstad 1.3 Betongkonstruksjoner med fiberarmering Økt bruk av syntetisk- og stålfiberarmering som erstatning for ordinær stangarmering forårsakes av krav til rasjonalisering og mangel på kvalifiserte jernbindere i byggebransjen. Spesielt kombinert med selvkomprimerende betong er dette interessant. Temaet er en viktig del av forskningsprosjektet COIN hvor NTNU og SINTEF deltar. Oppgaven(e) kan omfatte andeler av litteraturstudium, eksperimentelt arbeid og behandling av beregningsmetoder og regelverk etter ønske. Kompletterende emne: Åpent Diverse Antall studenter: 2-3 T. Kanstad 1.4 Spenningsoppbygging og risiko for opprissing i herdefasen For tiden gjennomføres flere store infrastrukturprosjekter I Norge. Dette er grove betongkonstruksjoner hvor temperatur og volumendringer i herdefasen (de 10 første døgn etter støping) kan forårsake betydelige rissproblemer. Begrensning av slik opprissing er viktig pga vanntetthet, estetikk og bestandighet og både rådgiver og entreprenør må ha kompetanse innen dette temaet. Oppgaven(e) går ut på å sette seg inn i temaet, gjennomføre beregninger og/eller materialforsøk gjerne koblet opp mot utbyggingsprosjektet E6 øst I Trondheim. Litteratur/ Beregning /eksperimenter Antall studenter 1-3 Kontaktperson. T.Kanstad, Øyvind Bjøntegaard, Statens Vegvesen, Sverre Smeplass, Skanska Videreføres gjerne som masteroppgave

4 2 av Beregning og dimensjonering av betongkonstruksjon Oppgaven går ut på å beregne og dimensjonere deler av en nærmere avtalt betongkonstruksjon (f.eks. forretningsbygg, industribygg osv.) etter Eurokode. Formålet med oppgaven er å tilegne seg erfaring i praktisk anvendelse av beregnings- og dimensjoneringskunnskaper. Kompletterende emne: Åpent Type oppgave : Prosjektering Antall studenter : Max 4 Kontaktperson : K V Høiseth, J.A. Øverli 1.6 Beregning og dimensjonering av murkonstruksjon Oppgaven går ut på å beregne og dimensjonere deler av en nærmere avtalt betongkonstruksjon (f.eks. forretningsbygg, industribygg, brukonstruksjon osv.) etter gjeldende regelverk. Formålet med oppgaven er å tilegne seg erfaring i praktisk anvendelse av beregnings- og dimensjonerings-kunnskaper. Kompletterende emne: Åpent Type oppgave : Prosjektering Antall studenter : Max 2 Kontaktperson : K V Høiseth 1.7 Numerisk simulering av murverk med FEM-programmet DIANA Oppgaven går ut på å studere matematisk modellering av murverk, og bruke FEMprogrammet DIANA til numerisk simulering av den statiske virkemåten til murkonstruksjoner. Aktuelle konstruksjonskomponenter kan være aksialbelastede vegger og søyler, overdekninger, buer og hvelv samt armerte komponenter. Faglærer vil gi et innledende kurs i matematiske materialmodeller i DIANA, kombinert med bruk av programmet på enkle konstruksjonsdeler. Det antas at omfanget av dette vil være ca 25-30% av studiebelastningen for prosjektet. Videre vil hver enkelt student få spesifisert en egen konstruksjon som skal analyseres. Den ikkelineære numeriske simuleringen forutsetter at konstruksjonen på forhånd er dimensjonert etter NS, slik at DIANA-analysen er en kapasitetskontroll. Dimensjoneringen utføres av studenten. Det innledende DIANA-kurset kan også følges av studenter med andre prosjektoppgaver, for eksempel betongbruer med T. Kanstad som faglærer. Prosjektet kan videreføres som masteroppgave våren Kompletterende emne: Åpent Beregningsoppgave Antall studenter: Max 4 K V Høiseth 1.8 Beregning og dimensjonering av kontor- og forretningsbygg med betongelementer. Oppgaven går ut på å prosjektere et prefabrikert kontor- og forretningsbygg. Målsettingen er å øke forståelsen av, og kjennskap til prosjektering av betongelementkonstruksjoner,dvs spesielt praktisk anvendelse av beregningsmetoder og regler fra kursene i konstruksjonsmekanikk og betongkonstruksjoner. Hver enkelt student vil få spesifisert et et eget bygg, der han selv finner lastpåkjenningene, videre analyserer og dimensjonerer avstivingssystemet, utvalgte elementer og knutepunkter.

5 3 av 33 Kompletterende emne : Åpen Beregningsoppgave Antall studenter: Maks. 3 Leidulv Vinje Prosjektet kan inngå i hovedoppgave 1.9 Offshore vindmølle Vestavind Kraft AS er et konsortium av ledende kraftleverandører på Vestlandet. Selskapet har laget et forslag til en offshore vindmøllepark utenfor Stadt. Parken vil bestå av mer enn 200 vindmøller som kan produsere i størrelsesorden 5MW hver. Vindmøllene er tenkt å være flytende betongkonstruksjoner som forankres til havbunnen. Selskapet har allerede utviklet et konsept for vindmøllene som skal utprøves i Marinteks havlaboratorium. Konseptet er basert på enkle overslagsberegninger av geometri og belastninger. Oppgaven går ut på å bestemme lastvirkninger og beregne typiske dimensjoner og armering av betongunderstellet. Prosjektet kan videreføres som masteroppgave våren Nærmere opplysninger om oppgavene får du ved å henvende deg til: Edgar Kvernevik: Vestavind Kraft AS Tlf Mob edgar.kvernevik@vestavindkraft.no Kompletterende emne: Betongkonstr 3 er nyttig, men ikke absolutt nødvendig Beregningsoppgave Antall studenter: Max 2 S.I. Sørensen, K.V. Høiseth, J.A. Øverli Edgar Kvernevik Vestavind Kraft AS 1.10 Oppgaver knyttet til vannkraftverk Nord-Trøndelag elektrisitetsverk, NTE, har foreslått følgende tema, knyttet til styrkeberegning av betongkonstruksjoner, for prosjektoppgaver høsten 2010: Tverrslagskorker: statisk beregning/spenningstilstand utførelse/utforming nødvendig tettningslengde mot kraftstasjon fra trykkutsatte tunneler Eksplosjonsbelastninger: Dimensjonering av eksplosjonsbelastet betong ekvivalente statiske laster/lastfaktorer Dimensjonering av tromme/kulvert med trykk Dimensjonering av innstøpt ståltromme lastfordeling Statisk beregning av betongdam med vilkårlig tverrsnitt Gjeldende forskrifter verktøy for praktisk utnyttelse Nærmere opplysninger om oppgavene får du ved å henvende deg til:

6 4 av 33 Hugo Fredly Energiutvikling Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk 7736 Steinkjer Sentralbord: Direkte: Mobil: hugo.fredly@nte.no Kompletterende emne: Betongkonstr 3 er nyttig, men ikke absolutt nødvendig Beregningsoppgave K.V. Høiseth, J.A. Øverli Hugo Fredly, NTE

7 5 av BETONGTEKNOLOGI 2.1 Fersk betong Betongens ferske egenskaper er av stor betydning for resultatet av betongarbeider. Proporsjonering og valg av delmaterialer (tilslag og fillers sammensetning/-pakning, bindemidler, tilsetningsstoffer, masseforhold) er de faktorene som betongteknologen kan bruke for å styre fersk betongs stabilitet, støpelighet, flytegenskaper (reologi), produksjonsegenskaper/pumpbarhet og betydning for den ferdige betongkonstruksjonens overflatefinish. Oppgaven vil undersøke ulike filleres egenskaper på fersk betongs rologi kontra bruk av viskositetsmodifiserende tilsetningsstoffer. Målinger utføres av reologi (topunkts konsistens) og en metode for evaluering av strømningsforhold mot en overflate undersøkes. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Fersk betong, laboratorieforsøk Litt. + praktisk Samarbeid med: NorStone, Norbetong Stefan Jacobsen, Bård Pedersen (HeidelbergCement/NorStone) Kan videreføres som masteroppgave 2.2 Betong for LNG-tanker; tøyningsmåling ved lave temperaturer Betong brukes som bygningsmateriale i tanker for lagring av flytende naturgass LNG (Liquefied Natural Gas), f.eks på Snøhvit anlegget på Melkeøya i Finnmark. Slike betongtanker utføres i dag med lininger og isolasjonssystemer med stål og ulike isolasjonsmaterialer som er kostnadsdrivende. Dersom slike tanker kan utføres med kun armert betong som konstruksjonsmateriale vil det åpne for produksjon av rmelige LNG tanker. Oppgaven går ut på å undersøke målemetoder for studier av frysetøyninger i betong ved lave temperaturer. Frie tøyninger i betong under ulike nedfrysninger gjøres med en ny generasjon LVDT tøyningsmålere (Linear Variable Differential Transducers) laget for lave temperaturer. Innledningsvis undersøkes en ny prøveoppstilling mhp temperaturstabilitet, drift, linearitet etc ved ulike lave temperaturer. Deretter gjøres frie tøyningsmålinger på betong under avkjøling til ulike temperaturer med kalibreringsdataene. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Betong, laboratorieforsøk Litt. + praktisk Samarbeid med: Aker Solutions Stefan Jacobsen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave 2.3 Lettvektstilslagets betydning for fasthet av betong I Norge finnes en rekke eksempler på at lettilslag (LWA) og lettbetong kan utnyttes i konstruksjoner med høy fasthet og lav vekt (for eksempel Grenlandsbroen, Nordhordland kabel bro, flytebro, Heidrun oljeplattform etc). For å komme videre arbeider maxit med å utvikle det tradisjonelle lettilslagsproduktet Leca. I denne forbindelse er det ønskelig å foreta en undersøkelse av muligheten for å forutsi fasthet, f.eks basert på kombinasjon av den generelle porøsitets-fasthets (p-f c ) relasjonen og enkel kompositteori, evt andre meodellmuligheter. Førstnevnte kan være av typen f c = konstant (1-p/p) og sistnevnte av

8 6 av 33 typen f n c = f n LWA.V LWA + f n pasta.v pasta, mørtel hvor V er volumfraksjon. I laboratoriedelen av oppgaven undersøkes betong med ulike volumfraksjoner av ulike typer lettilslag. Studier av hvordan sementpastaens porøsitet kan styres mht luftinnhold og effektivt masseforhold vektlegges ved proporsjoneringen. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: LWA betong, trykkholdfasthet, bestandighet Litt. + praktisk Antall studenter: 1-2 Samarbeid med: St.Gobain - maxit Group Stefan Jacobsen, Geir Norden, St.Gobain - maxit Group Kan videreføres som masteroppgave 2.4 Luftinnføring i betong med flyveaskesement Bruk av flyveaskesement er økende i sement- og betongindustrien bla på grunn av gunstige egenskaper mht kloridinntrengning, herdevarme, miljøpåvirkning etc. Frostbestandig betong produseres ved innblanding av L-stoff slik at ca 5 % sfæriske luftporer dannes i betongen ved blanding. Betong med flyveaskesement kan resultere i noe økt og muligens mer variabelt behov for L-stoff for å utvikle et tilfredsstillende luftporesystem pga karbon i flyveasken. Dette krever kunnskap om betongs egenskaper både i fersk (reologi etc) og herdet (bestandighet) tilstand. En indikasjon på behov for luftinnførende tilsetningsstoff for en gitt flyveaske kan fås ved en enkel skummetest ( Foam index ) i laboratoriet. I prosjektoppgaven gjennomgås en del tilgjengelig litteratur om flyveaske, tilsetningsstoffer, luftporedanning og skummetest i betong. Ulike kombinasjoner av luftinnførende (harpiks, tensid etc) og ulike kommersielt tilgjengelige vannreduserende tilsetningsstoffer av typen co-polymerer undersøkes ved å måle dosering for å oppnå stabilt skum. Formålet er å utvikle en kombinasjon av flyveaskesement og tilsetningsstoffer med pålitelig luftinnføring (målt som foam index) og stabilitet (varighet av skumdannelse. Oppgaven vil være knyttet til COIN Concrete Innovation Centre, som starter i januar 2007 som et Senter for Forskningsdrevet Innovasjon (SFI) innen betongteknologi ved SINTEF Byggforsk og NTNU. Senteret skal arbeide med utvikling av avanserte materialer, effektive utførelses-teknikker og nye konstruksjonskonsepter kombinert med mer miljøvennlig material-produksjon. Senteret har 9 bedriftspartnere: Aker Kværner, Norcem Heidelberg, Borregaard, Maxit Group, ResconMapei, UNICON, Veidekke og Vegdirektoratet, og har et totalbudsjett på over 200 mill over 8 år. Det utgjør den største nasjonale satsingen på FoU og innovasjon i betongbransjen noen sinne. Senteret tar sikte på å bli ledende i verdensmålestokk. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: sement, ferske egenskaper Litteratur + eksperimentell Stefan Jacobsen, Knut Kjellsen, (Norcem) Kan videreføres som masteroppgave 2.5 Betong for subarktiske og arktiske strøk I forbindelse med utvikling og produksjon av betongkonstruksjoner for bruk i sub-arktiske og arktiske strøk med havis har NTNU/Konstruksjonsteknikk i samarbeid med Aker Solutions et forskningsprosjekt hvor målet er å komme frem til prøvemetoder og modeller til hjelp i utvikling av betongmaterialer som tåler denne ekstreme påkjenningen. Oppgaven(e) består av laboratorieundersøkelser, littersturstudier og /eller modellering med is og betong for å se på

9 7 av 33 abrasjonsegenskaper, frostnedbrytning og konstruktiv oppførsel for betongmaterialer og- konstruksjoner under arktiske og sub arktiske forhold. Oppgaven vil være knyttet til COIN Concrete Innovation Centre, som starter i januar 2007 som et Senter for Forskningsdrevet Innovasjon (SFI) innen betongteknologi ved SINTEF Byggforsk og NTNU. Senteret skal arbeide med utvikling av avanserte materialer, effektive utførelses-teknikker og nye konstruksjonskonsepter kombinert med mer miljøvennlig material-produksjon. Senteret har 9 bedriftspartnere: Aker Kværner, Norcem Heidelberg, Borregaard, Maxit Group, ResconMapei, UNICON, Veidekke og Vegdirektoratet, og har et totalbudsjett på over 200 mill over 8 år. Det utgjør den største nasjonale satsingen på FoU og innovasjon i betongbransjen noen sinne. Senteret tar sikte på å bli ledende i verdensmålestokk. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: herdet betong, abrasjon Litteratur + eksperimentell Stefan Jacobsen, Egil Møen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave 2.6 Alkalireaksjoner og frost levetid Omfattende forskning har vært og blir utført innen hvert av disse to temaene mens svært få studier har sett på den kombinerte effekten. I norske dammer er det sannsynlig at de to effektene påvirker hverandres forløp uten at vi sikkert vet hvordan og oppgaven vil undersøke dette nærmere i samarbeide med SINTEF betong. I litteraturdelen er det aktuelt å se på tidligere erfaringer med frost og alkalireaksjoner, og noen enkle levetidsmodeller som kan koble resultater fra frostforsøk mot beregninger av levetid. I laboratoriedelen er det aktuelt å foreta noen forsøk med måling av lengdeendring under frysing av betongprøver med varierende kvalitet, alkalireaksjon og vanninnhold. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: herdet betong, bestandighet Litteratur + eksperimentell Stefan Jacobsen, Jan Lindgård (Sintef) Kan videreføres som masteroppgave 2.7 Fukt i betong Fukt i betong er et tema som får en del oppmerksomhet i bransjen, både nasjonalt og internasjonalt. Bakgrunnen for dette er spesielt knyttet til problemstillinger i forbindelse med fuktskader på betonggolv, men også i forbindelse med frostbestandighet, alkalireaksjoner, depassivering av armeringsstål, etc. Tette hellimte belegg (vinyl, linoleum, gummi) som legges på for fuktig betong, kan få buler og blærer. Årsaken er vanligvis at limet forsåpes på grunn av det høye alkaliske fuktnivået, og at belegget derfor mister heften. Belegget sammen med limsjiktet kan i slike tilfeller avgi gasser som kan ha en negativ innvirkning på innemiljøet. Før legging av tette belegg på betong er det derfor essensielt at betongen er tilstrekkelig tørket ut, og at dette blir målt på en god måte. Uttørking av betong er imidlertid et fagfelt hvor bransjen henger etter, både mhp materialvalg og herde/tørkebetingelser. Dette fører igjen til mange svært kostbare skader som i verste fall kan ha helsemessige konsekvenser. Et delmål med denne oppgaven er å samle informasjon om uttørking av betonggolv, spesielt vedr. betydningen av ulike materialsammensetninger og herdebetingelser. Temaet har rom for

10 8 av 33 flere ulike oppgaver, og kan utføres enkeltvis eller i samarbeid mellom flere studenter. Hovedoppgaven blir å gjennomføre forsøk i laboratorium for å evaluere forskjellige problemstilllinger knyttet til å måle fukt i betong og å studere uttørkingsforløp for forskjellige typer betong. Det kan også være aktuelt med feltarbeid i samarbeid med entreprenører hvor reell uttørking av betonggulv følges (f.eks. målinger på byggeplass). Det kan også være aktuelt å måle svinn og andre egenskaper på den tørkende betongen. Oppgaven vil altså kunne omfatte både litteraturstudier, eksperimentelt arbeid og kartlegging i felten. Detaljer avtales mellom student og veileder. Sommerjobb er en mulighet. Prosjekt- og masteroppgaven er et samarbeid mellom NTNU Institutt for konstruksjonsteknikk og SINTEF Byggforsk. Oppgaven inngår som en del av et forskningsprosjekt Moisture in Concrete ved SINTEF Byggforsk som går i perioden Det vil derfor bli tett oppfølging og tilrettelegging fra ekstern veileder. Oppgaven vil også kunne knyttes opp mot COIN (Concrete Innovation Centre). Type: Litteraturstudie, laboratorie- og evt. feltarbeid Antall: 1-2 Kontaktperson Jan Lindgård (SINTEF Byggforsk)/Stefan Jacobsen NTNU Kan videreføres som masteroppgave 2.8 Svinnreduserende tilsetningsstoffer i betong Høykvalitetsbetong har vist seg å være følsom overfor opprissing i ung alder. Selvuttørkingssvinn er en delårsak til denne følsomheten. Det er mulig å redusere svinnet ved spesielle tilsetningsstoffer som reduserer porevannets overflatespenning. Oppgaven går ut på å sette seg inn i litteraturen på området, samt å utføre noen pilotforsøk i laboratoriet med forskjellige stoffer. Forsøkene bør omfatte både svinnmåling og måling av selvuttørkningen ved RF. Supplerende målinger av hydratisering og porøsitetsutvikling er også ønskelig. Type: Litteratur og laboratorie Antall: 1-2 Erik J. Sellevold/Roar Myrdal (Rescon) Kan videreføres som masteroppgave 2.9 Selvkomprimerende betong Selvkomprimerende betong (SKB) har vært tilgjengelig i Norge i flere år, uten å få noe markert gjennombrudd. Dette skyldes delvis ujevn kvalitet på betongen, delvis uklare ansvarsforhold i samspillet mellom betongleverandør og entreprenør, og et prisbilde som reflekterer økt risiko. Nå har Norsk Betongforening utarbeidet en publikasjon om denne betongtypen (NB29), som har som mål både å sikre robust og pålitelig betongkvalitet, og entydig fordele ansvaret mellom aktørene. Oppgaven går ut på å studere materialsammensetning og støpeopplegg i byggeprosjekter der det benyttes SKB, sammenligne dette med anbefalingene i NB29, og vurdere om løsningene er i tråd med ønsket om redusert risiko. Analysearbeid, feltarbeid Magne Maage / Sverre Smeplass, Skanska Norge AS 2.10 Slipte betonggolv Slipte betonggolv blir mer og mer aktuelt. Dette gjelder både som underlag for parkett, belegg etc, og som eksponerte flater, ofte i kombinasjon med impregnering. Denne oppgaven omfatter slipte eksponerte flater. Avhengig av bruksområde vil ulike krav være aktuelle, eksempelvis fra grovsliping i garasjeanlegg til finsliping i publikumsareal. Oppgaven går ut

11 9 av 33 på å vurdere egenskaper for fersk betong med tanke på at steinstrukturen skal komme fram etter sliping. Ulike slipemetoder og prosesser vurderes i relasjon til det resultat en forventer å oppnå. Ulike impregneringsmidler vurderes. Kostnader med slipte betonggolv vurderes i sammenligning med alternative løsninger som stålglatting, påstøp med hardbetong, flislegging etc. Feltundersøkelse Antall studenter: 1 Magne Maage / Steinar Helland, Skanska Norge AS 2.11 Nye sementtyper egenskaper Nye sementtyper er under kontinuerlig utvikling. Trenden i dag er å bruke tilsetningsmaterialer som flygeaske og slagg i sementen for å oppnå en mer miljøvennlig sement. Slik sement trenger mindre energi i produksjonsprosessen samtidig som avfallsprodukter (flygeaske og slagg) fra annen industri brukes. Slike blandingssementer kan ha andre egenskaper enn tradisjonell sement både når det gjelder betongens oppførsel i fersk tilstand, i herdefasen og i herdet tilstand. Egenskaper kan også være påvirket av type tilsetningsstoff som brukes. Oppgaven vil gå ut på å undersøke egenskaper til fersk og herdende betong ved bruk av nye blandingssementer. I fersk tilstand vil støpelighetsegenskaper stå sentralt. I herdende betong vil varmeutvikling og fasthetsutvikling være viktige egenskaper å undersøke. Laboratoriearbeid Antall studenter: 1 Magne Maage, Skanska Norge AS / Erik J. Sellevold 2.12 Alkalireaksjoner - skadeutvikling og skadekonsekvenser: Betongdammer og vegbruer utgjør en viktig del av Norges infrastruktur. En av de viktigste nedbrytingsmekanismene som har betydning for funksjonen og levetiden av slike konstruksjoner er alkalireaksjoner. Det er imidlertid manglende viten om skadeutviklingen, både med hensyn til hastigheten og konsekvenser, både nasjonalt og internasjonalt. SINTEF har pågående FoU-prosjekter som ser nærmere på denne problemstillingen, i tillegg til å delta aktivt internasjonalt sammen med andre fageksperter på temaet alkalireaksjoner. Oppgaven går ut på å undersøke tilstandsutviklingen i betongdammer og/eller betongbruer som følge av alkalireaksjoner. Utprøving og dokumentasjon av nye, relevante undersøkelsesmetoder for tilstandsvurdering vil bli en viktig del av oppgaven. Det kan også være aktuelt å inkludere statiske vurderinger/modellering i oppgaven og/eller evaluering av effekten av ulike typer rehabiliteringstiltak for konstruksjoner med alkalireaksjoner (avhengig av kandidatens interessefelt). Litteratur + Eksperimentell (evt. numerisk modellering) Stefan Jacobsen, Jan Lindgård (evt. også Helge Brå) (SINTEF Betong), Kan videreføres som hovedoppgave, NB! Kan være mulighet for Sommerjobb 2.13 Frostpåkjenning og levetid i betong modellering og fryseforsøk Ved vurdering og beregning av levetid for frostutsatte betongkonstruksjoner er betongens eksponering (frost, fukt) og materialegenskaper (fasthet, luftinnhold/pf, tetthet mot transport av fukt) bestemmende. Vi har i dag metoder for rutinemåling av fukttilstand in-situ i betongkonstruksjoner. Frostskade kan karakteriseres i felt ved synlige skader i form av avskalling og/eller oppsprekking og i laboratorium ved målinger av lengdeendring under frysing av fuktkondisjonerte prøver i NTNUs laboratorium. Levetid kan beregnes forenklet

12 10 av 33 (deterministisk) basert på empiriske sammenhenger mellom levetid, eksponering (fukt, frost) og material (PF, fasthet, kapillaritet). I tillegg kan denne beregning av levetid gjøres probabilistisk fra sannsynlighet for skade etter en gitt eksponeringstid utfra forventningsverdier og standardavvik for eksponerings- og materialdata. Dette kan gjøres med måledata og Excels fordelingsfunkjoner forutsatt at levetidsmodellen er relativt enkel. Oppgaven vil kombinere noen utvalgte målinger av eksponering (frost, fukt) og materialdata (PF, fasthet, kapillaritet/tetthet), se litt på spredningen i slike målinger og vurdere sannsynlighet for at en gitt levetid kan oppgis for ulike konstruksjonstyper og eksponeringssituasjoner, f.eks en norsk betongdam eller en betongplattform eksponert i arktis. Også kombinasjon av frost og alkalireaksjoner er aktuelt å undersøke. Litteratur + Eksperimentell (+ mulighet for numerisk simulering) Stefan Jacobsen Kan videreføres som hovedoppgave 2.14 Virkning av tilslagsmengde på selvkomprimerende betongs mekaniske egenskaper Bruken av selvkomprimerende betong (SSC) er økende i forhold til vanlig vibrert betong. Imidlertid kan inhomogeniteter forårsaket av støpeprosessen føre til variasjoner i materialegenskapene og derved ujevn styrke og bestandighet. Prosjektoppgaven vil gi bakgrunnsinformasjon for etablering av egenskaps kart for konstruksjonselementer basert på partikkelfordeling etter støpeprosessen bestemt ved numeriske strømningssimuleringer. Arbeidet dekker: a) Litteraturstudium av betydningen av mengde grovt tilslag på betongens mekaniske og bevegelsesegenskaper; b) Planlegging, utførelse og analyse av eksperimentelle undersøkelser. Litteraturstudium og eksperimentelle forsøk Antall studenter: Kontaktpersoner: Mette Geiker, Terje Kanstad Samarbeid med: COIN kan videreføres som masteroppgaver 2.15 Betong for LNG-tanker; tøyningsmåling ved lave temperaturer Betong brukes som bygningsmateriale i tanker for lagring av flytende naturgass LNG (Liquefied Natural Gas), f.eks på Snøhvit anlegget på Melkeøya i Finnmark. Slike betongtanker utføres i dag med lininger og isolasjonssystemer med stål og ulike isolasjonsmaterialer som er kostnadsdrivende. Dersom slike tanker kan utføres med kun armert betong som konstruksjonsmateriale vil det åpne for produksjon av rmelige LNG tanker. Oppgaven går ut på å undersøke målemetoder for studier av frysetøyninger i betong ved lave temperaturer. Frie tøyninger i betong under ulike nedfrysninger gjøres med en ny generasjon LVDT tøyningsmålere (Linear Variable Differential Transducers) laget for lave temperaturer. Innledningsvis undersøkes en ny prøveoppstilling mhp temperaturstabilitet, drift, linearitet etc ved ulike lave temperaturer. Deretter gjøres frie tøyningsmålinger på betong under avkjøling til ulike temperaturer med kalibreringsdataene. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Betong, laboratorieforsøk Litt. + praktisk Samarbeid med: Aker Solutions Stefan Jacobsen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave

13 11 av Biologisk film Betong hvor det er dannet biologisk film på overflate er mindre utsatt for betongnedbrytning i et aggressivt miljø enn betongflater uten biologisk film. Biologisk film dannes på betongoverflaten i vannfylt tank når (noe) olje er innblandet i vannet. Observasjoner tyder på at biologisk film hindrer at betongen brytes ned selv om væsken ellers er meget aggressiv. Oppgaven går ut på å gjennomføre et litteratursøk i emnet og oppsummere dette i en rapport. En del enkle forsøk vil også bli gjennomført i laboratoriet for å identifisere mengde olje som må tilsettes en væske for at en biologisk film dannes, samt hvilken effekt denne filmen har på nedbrytning av betong/inntrengning av klorider i betong. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Betong, litteratur og noen enkle labforsøk Litt. + praktisk Samarbeid med: Aker Solutions Stefan Jacobsen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave 2.17 Bestandighet Betongkonstruksjoner nedgravd i sjøbunnen har samme krav til bestandighet som konstruksjoner i vann har. Imidlertid så er sjøbunnen rimelig tett, og dette gjør at oksygentilførselen til overflaten er begrenset. Dette vil ha en direkte effekt på hvor utsatt konstruksjonen er for nedbrytning og armeringskorrosjon. Oppgaven går ut på å se nærmere på risskriterier og bestandighet for konstruksjoner nedgravd i sjøbunnen. Oppgaven er basert på litteratursøk. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Betong, litteraturstudium Litt. + praktisk Samarbeid med: Aker Solutions Stefan Jacobsen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave 2.18 Duktilitet i lettbetong Konstruksjoner i lettbetong kan være en utfordring i seismiske aktive område pga lettbetong er et mer sprøtt og mindre duktilt materiale enn normalbetong. Dette innbærer blant annet at riss dannes tidligere ved deformasjon. Dette kan imidlertid kompenseres ved bruk av mer armering. Imidlertid så kan lettbetong også gjøres noe mer duktilt ved å være litt selektiv i valg av materialer. F.eks fiber vil øke duktiliteten i lettbetong. Oppgaven går ut på å gjennomføre et litteratusstudium innen duktilitet i betongkonstruksjoner av lettbetong. Noen enkle forsøk vil også gjennomføres i laboratoriet for å måle duktilitet. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Betong, Litt. + praktisk Samarbeid med: Aker Solutions Stefan Jacobsen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave

14 12 av Kunnskapsbasert Engineering for betongkonstruksjoner I 3D Design- og analyse-modellering så er det nå muligheter til å forenkle deler av denne prosessen ved hjelp av KBE (Knowledge Based Engineering). Aker Solutions har benyttet KBE-teknologi for å effektivisere design av offshore stålkonstruksjoner. KBE er basert på at man samler inn engineering-kunnskap om hvordan man designer og analyserer elementer i en konstruksjon. KBE-teknologien brukes for å lagre og gjenbruke denne kunnskapen for å skape skreddersydde varianter av konstruksjonen svært raskt. Aker Solutions ser nå på hvordan KBE kan benyttes innenfor offshore marine betongkonstruksjoner. Dette innbærer at det blir vesentlig raskere å få opp 3D-modeller og tegninger av betongkonstruksjoner. Oppgaven går ut på å sette seg inn i teknologi og metoden KBE (litteraturstudium og nettsøk). Videre studere elementer, termologi & geometri for en boksformet betonglekter med en rekke interne tverrvegger. Som en del av oppgaven så beskriver en elementene involvert i konstruksjonen, forenklede regler for geometrien og dens relasjoner. Dette skal dokumenteres i form av enkle skisser, tabeller og beskrivende tekst. Målet er å danne grunnlaget for å utvikle en kunnskapsbase. Veiledning vil bli gitt av Aker Solutions. Kompletterende emne: Åpent Stikkord: Betong, litteraturstudium, 3D modeller Litt. + praktisk Samarbeid med: Aker Solutions Jon Østmoen (Aker Solutions), Tor G.Syversen (NTNU) Kan videreføres som masteroppgave 2.20 Utvikling av selvkomprimerende fiberbetong Fiberarmering som erstatning for vanlig stangarmering er i dag meget aktuelt pga økonomiske forhold, behov for rasjonalisering og forbedret arbeidsmiljø i byggenæringen. Dette har medført at FoU-aktiviteten nasjonalt og internasjonalt har økt de siste årene, og at nye typer fiber har blitt tilgjengelig. Oppgaven er delvis et litteraturstudium, hvor man går igjennom hva som finnes av dokumentasjoner og litteratur for utvikling av selvkomprimerende fiberbetong samt nyutviklingen innen fiber typer. Oppgaven omhandler betong med fiberinnhold fra 1 til ca. 3 volumprosent av betong, og omfatter tema innen materialteknologi. Enkelte lab forsøk gjøres for å teste bestemte resepter med fiber. Laboratorieforsøk med ulike typer av fibere (plast, karbon og stål), samt flere betong resepter vil naturlig ligge i en påfølgende masteroppgave. Oppgaven vil være knyttet til COIN Concrete Innovation Centre, som starter i januar 2007 som et Senter for Forskningsdrevet Innovasjon (SFI) innen betongteknologi ved SINTEF Byggforsk og NTNU. Senteret skal arbeide med utvikling av avanserte materialer, effektive utførelses-teknikker og nye konstruksjonskonsepter kombinert med mer miljøvennlig material-produksjon. Senteret har 9 bedriftspartnere: Aker Kværner, Norcem Heidelberg, Borregaard, Maxit Group, ResconMapei, UNICON, Veidekke og Vegdirektoratet, og har et totalbudsjett på over 200 mill over 8 år. Det utgjør den største nasjonale satsingen på FoU og innovasjon i betongbransjen noen sinne. Senteret tar sikte på å bli ledende i verdensmålestokk. Kompletterende emne: Betongterknologi TKT 4215 (hovedsakelig UM2, 3 og 4) Stikkord: Selvkomprimerende (SKB) fiber betong Litteratur + eksperimentell Antall studenter: 1 2 Stefan Jacobsen Kan videreføres som hovedoppgave

15 13 av KONSTRUKSJONSMEKANIKK 3.1 Vindindusert dynamisk respons av slanke konstruksjoner Beskrivelse: For slanke konstruksjoner ( f.eks. broer, tårn, master o.l.) er det ofte aerodynamiske effekter som står i fokus under dimensjoneringen. Konstruksjonen må gies form og dynamiske egenskaper som gir tilstrekkelig sikkerhet mot instabilitet ved høye vindhastigheter, i styrkeberegningene må det taes hensyn til dynamiske effekter på grunn av turbulens i vindfeltet, og på lave vindhastigheter må det ofte taes hensyn til faren for virvelavløsnings-svingninger. Hensikten med denne oppgaven er å få studert den viktigste delen av teorigrunnlaget for hvordan slike problemer kan håndteres for aktuelle bygningskonstruksjoner, og eventuelt å gjennomføre et eksperiment i vindtunnelen. Kompletterende emne: TKT4108, Dynamikk videregående kurs Teori, litteratur, numerisk beregning. Antall studenter: 1-3 Einar Strømmen 3.2 Konstruksjonssvingninger forårsaket av virvelavløsning eller strømningsinterferens For enkelte slanke bygningskonstruksjoner (eks. flammetårn, boretårn) vil det kunne oppstå svingninger på grunn av virvelavløsning fra hele eller deler av konstruksjonen selv, eller på grunn av at den ligger i strømskyggen av en annen konstruksjon. Dette vil kunne skape problemer relatert til utmatting og eventuelle brukskrav. Hensikten med oppgaven er å få studert teorigrunnlaget for slike problemer, og eventuelt å gjennomføre et eksperiment i vindtunnelen. Kompletterende emne: TKT4108, Dynamikk videregående kurs Litteratur, teori, eksperiment. Einar Strømmen 3.3 Modelling of Fracture Most of the engineering accidents either are a result of fracture or will end with fracture. Fracture is a very important failure mode of structural components from steel structures, micro systems to underwater pipelines. We have been working on modelling of fracture more than 18 years and possess the latest knowledge and high competence in this field. You will get sufficient guidance in your project study. The materials we are working range from metals, ceramics, smart materials, nano-coatings, solar cell materials to polymer and nanocomposites. We have a group with many PhD students and post-doc scientists and many ongoing interesting scientific as well as engineering projects. Antall studenter: 1-3 Zhiliang Zhang; Kontaktperson i SINTEF: Bård Nyhus, bard.nyhus@sintef.no It is expected that the study will be continued in Master thesis. 3.4 Smisveising med reduserende gass Smisveising med reduserende gas (Shielded Active Gas Forge Welding) er en helautomatisk metode for sammenføying av stål- og titanlegeringer for olje- og gassapplikasjoner. Metoden er opprinnelig utviklet av det norske firmaet AMR Engineering AS, som siden år 2000 har samarbeidet med Shell International Exploration and Production for utvikling og kommersialisering. Selskapet TubeFuse, Ltd er blitt etablert for å bringe metoden ut i

16 14 av 33 markedet, og en prototyp sveisemaskin er utviklet og bygget i Storbritannia ( Ved NTNU er det blitt etablert en gruppe som har for mål å etablere prediktive modelleringsverktøy og en bedre forståelse for metallurgiske og termomekaniske aspekter ved prosessen. Det arbeides også med å etablere krav til sveis med henblikk på brudd, utmatting og korrosjon. Gruppen arbeider tett opp mot TubeFuse og tar del i arbeidet med utvikling av den kommersielle sveisemaskinen. I tillegg er det bygget en forsøksrigg ved NTNU for meget detaljerte analyser av kontaktmekanikk og sveisemetallurgi. Studenten vil i forbindelse med prosjekt og diplom inngå som et viktig medlem av gruppen. Fokus vil være på utnyttelse av sveismetoden for rørlegging til havs, hvor den vil kunne bidra til en betydelig senking av kostnader ved leggeoperasjoner. Studenten vil studere ulike leggemetoder og foreslå optimal bruk av metoden for legging av rør. Han/hun vil også foreta endelig elementberegninger for å studere belastning på sveis og vurdere kritiske aspekter ved rørlegging. Analysen bør lede til spesifikke krav for sveisens mekaniske egenskaper. Videre arbeid med diplom kan knytte seg til bruddmekanisk analyse og/eller til videreutvikling av konsepter for rørlegging med sveisemetoden. Det vil være muligheter for sommerjobb i Newcastle i forbindelse med kvalifsiering av sveiseprosessen. Deler av arbeidet med en påfølgende MSc-avhandling vil også kunne gjennomføres i Storbritannia. Veiledere vil være Professor Zhiliang Zhang og 1. amanuensis II Per Thomas Moe. 3.5 Fracture and Plasticity of Solar Graded Silicon Solar energy is going to play a significant role in securing the future needs for clean energy. The world demand for solar graded silicon is growing rapidly, as the growth rate of the photovoltaic industry is estimated to be more than 25% per annum in the coming 10 years. NTNU and SINTEF have recently initiated a four-year research project for the design and scale-up of solar-grade silicon production to meet the increasing worldwide demands for silicon feedstock. The project is funded by Research Council of Norway and the Norwegian photovoltaic industry. The purpose of this study is to model and characterize the fracture and plasticity behaviour of solar graded silicon at high temperature by using ABAQUS or MATLAB. Plasticity modeling, finite element method and possible testing Antall studenter: 1 Zhiliang Zhang; PhD student Julien Cochard It is expected that the study will be continued in Master. 3.6 Constitutive Modelling of Shape Memory Alloys Shape memory alloys (SMA's) are metals, which exhibit two very unique properties, pseudoelasticity, and the shape memory effect. The unusual properties are being applied to a wide variety of applications in a number of different fields from medical to structural engineering. The purpose of this study is to model the constitutive behavior (stress-strain relation) of NiTi based shape memory alloys and implement the models into ABAQUS via a user material subroutine. Constitutive modeling, finite element method, possible testing Antall studenter: 1 Zhiliang Zhang; PhD student Jim Stian Olsen It is expected that the study will be continued in Master thesis.

17 15 av Fracture and Thermal Shock of Carbon materials Aluminium is experiencing an increasing importance as a recyclable light metal with a wide range of applications. The mechanical performance of carbon anodes and cathodes has a significant impact on the aluminium production. Thermal shock induced fracture and cracking during aluminium production in anodes and cathodes are unwanted and they may result in large economical losses. A through understanding about the quantitative relation between the thermal mechanical cracking driving force and the carbon fracture resistance is needed. In this student project, in close cooperation with Hydro Aluminium Primary Metal, an experimental testing program will be designed and carried out to characterize the thermal shock and fracture resistance of carbon materials. The project is expected to be continued with thermal mechanical modelling of the cracking behaviour of industrial carbon anodes using finite element program ABAQUS / COMSOL in Master thesis. Tverrfaglig, prøving og element analyser Antall studenter: 1 Prof. Zhiliang Zhang, Kontaktperson i industri: Hydro Aluminium, Elin Haugland, Elin.Haugland@hydro.com It is expected that the study will be continued in Master thesis. 3.8 Multi-scale modelling Multi-scale modeling represents the latest development in computational engineering. Many problems that arise in science and engineering exhibit multiscale behaviour. Relevant examples of practical interest include: structural analysis of composite and foam materials, mechanical behavior of nano-materials, fine-scale laminates and crystalline microstructures, flow through porous media, large-scale data visualization, large-scale molecular dynamic simulations. We have a group of one PhD and post-doctoral scientists working on this field. The purpose of this project study is to get a state-of-the-art overview of the multiscale modeling methods available in the literature and identify a suitable method for further master study. Computational Antall studenter: 1 Zhiliang Zhang; It is expected that the study will be continued in Master thesis. 3.9 Nano-mechanics NTNU Nanomechanical Lab was recently established at NTNU and dedicated to the study and characterization of the mechanical behaviour of material systems and structures at nanoscale in response to various types of forces and loading conditions. These techniques include the state-of-the-art nanoindentation and multi-scale simulation methods that allow description of material behavior across hierarchies of scales, ranging from the atomistic scale to the continuum engineering scale. Particular focus of the project study is the mechanical properties of thin films and nanoscale metal coated / non-coated Ugelstad polymer particles which has found wide applications in the high technology markets. Constitutive modeling, modeling, nano-mechanical testing Antall studenter: 1 Zhiliang Zhang; Helge Kristiansen, Conpart As, helge@conpart.no It is expected that the study will be continued in Master thesis..

18 16 av Oppskalering av konstitutiv tensor ved numerisk homogenisering Layered materials, i.e. material for which the mechanical parameters like Young s moduli and Poisson s ratio are varying relatively little within each material layer, but may be significantly different between neighboring layers, are encountered in many different applications. Interesting examples are geomechanical applications within civil engineering and oil exploration, and composite materials used in building and transport industries, etc. In practice one may encounter applications where the global scale of the problem is hundred or even many thousand times larger then the characteristic size (e.g. thickness) of the material layers. To counter this mismatch in scales, the model s heterogeneous fine-scale constitutive tensor determined by the Young s moduli and Poisson s ratios, have to be upscaled to one equivalent homogenous coarse-scale constitutive tensor. This coarse-scale constitutive tensor relates the volume-averaged displacement, strain, stress, and energy to each other, in such a way that the equilibrium equation, Hooke s law, and the energy equation preserve their fine-scale form, in some sense, on the coarse scale. Under the simplifying assumption of spatial periodicity of the heterogeneous fine-scale constitutive tensor, homogenization theory can be applied. However, even then the spatial variability is generally so complex that exact solutions cannot be found. Therefore, numerical approximation methods have to be applied. In this project the displacement based finite element method should be used to carry out a pilot study and implement numerical homogenization for continuum mechanics in Matlab. Kompletterende emne: TKT4197 IKKELIN ELEMENTANALYSE Litteraturstudium, teori, numerisk undersøkelse Kjell Magne Mathisen Kan videreføres som masteroppgave 3.11 Modellering av sprekkevekst med den utvidede elementmetoden (XFEM) In the extended Finite Element Method (XFEM), a standard displacement based finite element approximation is enriched by additional (special) functions using the framework of the Partition of Unity Finite Element Method (PUFEM) or the Generalized Finite Element Method (GFEM). In the XFEM, the finite element mesh need not conform to the internal boundaries (cracks, material interfaces, voids, etc.), and hence a single mesh suffices for modelleing as capturing the evolution of material interfaces and cracks in two- and threedimensions. The advantages are that the finite element framework (sparsity and symmetry of the stiffness matrix) is retained. In this project the theory and computational formulation of the extended finite element method should be addressed. Special emphasis should be placed on modelling crack growth by the XFEM, and on modelling of the material interfaces using level sets and planar crack growth simulations. Kompletterende emne: TKT4197 IKKELIN ELEMENTANALYSE Litteraturstudium, teori, numerisk undersøkelse Kjell Magne Mathisen Kan videreføres som masteroppgave 3.12 Levetidsberegninger av sveiser i rør basert på 3D skanning av sveisgeometrien med SLM-metoden. Structured light measurement (SLM) og laser scanning er metoder for geometrimåling som har et stort potensiale i f.eks kvalitetskontroll av sveiste konstruksjoner. Ved nøyaktige målinger av geometrien kan dataene tas inn i et elementanalyseprogram som gir lokale spenninger som igjen er input til levetidsanalyser ved hjelp av bruddmekanikk. Arbeidet skal

19 17 av 33 knyttes opp mot et innovasjonsprosjekt der det skal utvikles utstyr for bruk inne i stigerør (risere). I prosjektet skal det også undersøkes virkningen av å bruke forskjellige sveisementaller som på grunn av fasetransformasjon gir store forskjeller i restspenninger og dermed virkning på levetiden Komplementerende emne: Etter avtale Litteraturstudium, FEA-beregninger, forsøk.i lab. Per J Haagensen, per.haagensen@ntnu.no ( / ) Kan videreføres som hovedoppgave 3.13 Levetidsberegning og utmattingstesting av stigerør i full skala. De fleste utmattingsdata for rør er fra forsøk på relativt små prøver som er kappet ut fra rør. Ved IKT er det i løpet av de siste årene utviklet resonansmaskiner for testing av rør i full skala. I sammenheng med flere industriprosjekter skal det. utvikles modeller for levetidsberegning basert en to stadier, det første basert på korte sprekker (Kitagawa), eller tøyningsbasert utmatting, det andre stadiet på konvensjonell bruddmekanikk, som kobles sammen med data fra SLM-målinger av geometri og FEM. Resultatene skal sammmenlignes med fullskalaforsøk. Komplementerende emne: Etter avtale Litteraturstudium, FEA-beregninger, forsøk.i lab. Per J Haagensen, per.haagensen@ntnu.no ( / ) Kan videreføres som hovedoppgave 3.14 Forbedring av utmattingsegenskaper til sveiste komponenter i høyfaste stål To nye metoder til forbedring av utmattings- og korrosjonsegenskapene til sveiste forbindelser er lansert de siste årene Ved ultrasonisk hamring (UIT) deformeres overflaten plastisk og det påføres dermed trykkrestspenninger er metoder som brukes. En annen ny metode er bruk av sveisetilsett som gir martensitt-transformasjon ved så lav tempertur at det dannes trykkspenninger etter avkjøling. Sveisematerialet kalles LTT materiale (Low Transformation Temperature). I oppgavene skal følgende forhold undersøkes: 1. Virkninger av grunnmaterialets fasthet på utmattingsstyrken til prøvestaver som er sveist med LTT-tråd og sveiser som er behandlet med ultrasonisk hamring. 2. Virkningen av høye lasttopper på utmattingsfastheten undersøkes på sveiser i høyfast stål som enten er sveist med LTT-tråd ellerer behandlet med ultrasonisk hamring. 3. Sammenligne beregnings modeller for sveisene basert på bruddmekanikk og local strain metoden. Komplementerende emne: Etter avtale Litteraturstudium, FEA-beregninger, forsøk.i lab. Per J Haagensen, per.haagensen@ntnu.no ( / ) Kan videreføres som hovedoppgave 3.15 Numerical analysis of the mitral valve dynamics during diastolic filling The mitral valve is located between the left atrium and the left ventricle in the heart. It controls blood flow into the ventricle during diastole and prevents backflow into the atrium during systole. The objective of this thesis is further development of previous work on simulation of the diastolic filling phase. The motion of the arterial and ventricular walls will be prescribed based on ultrasound speckle tracking, whereas the motion of the

20 18 av 33 mitral valves and the blood flow will be simulated. FLUENT will be used for the fluid structure interaction simulations, but user defined functions need to be modified to account for valve motion. The simulations should be validated against ultrasound recordings. The focus will be on improvement on numerical schemes, parallelization, and possible extension to 3D. Type of task: theoretical/numerical Number of students: 1 Contact: LR Hellvik/B Skallerud 3.16 Numerical/experimental analysis of mechanical heart valves In surgical treatment of pathological heart valves mechanical heart valves are an important option. This project addresses fluid structure interaction simulations to determine the hemodynamics around a mechanical valve for pulsatile flow regimes, and will be a further development of previous work. This project also opens up for suggestions of design improvements and product development. FLUENT will be used for the fluid structure interaction simulations, but user defined functions need to be modified to account for valve motion. The numerical will be the same as for mitral valves. The focus will be on the experimental setup and in particular to establish PIV-measurements of the flow field, possible extension of the setup to compliant tubes, and physiological downstream boundary conditions. Type of task: theoretical/numerical/experimental Number of students: 1-2 Contact: LR Hellevik/B Skallerud 3.17 Experimental investigation of the hemodynamics in the human fetal umbilical vein/ ductus venosus bifurcation Knowledge about the central venous pressure in the human fetus is generally accepted as a key to understand central blood circulation and hemodynamic changes in disease. In this thesis an in vitro model of the human fetal umbilical vein/ductus venosus bifurcation should be developed for hemodynamic investigations. In particular two aspects will be of interest: 1) the pressure drop from the umbilical vein to the fetal heart via the ductus venosus and 2) how the pulsations in pressure and flow in the ductus venosus affect the umbilical flow pattern. The experiments will be conducted at the premises of Institute of Biomedical Technology (IBITECH) of the Ghent University, Belgium. The experimental results are intended to be used for validation of numerical simulations. Type of task: experimental/theoretical Number of students: 1 Contact: LR Hellevik/B Skallerud Collaborators: Profs P Segers/P Verdonck, IBITECH. Prof T Kiserud, Haukeland Sykehus Numerical investigation of the hemodynamics in the human fetal umbilical vein/ ductus venosus bifurcation Knowledge about the central venous pressure in the human fetus is generally accepted as a key to understand central blood circulation and hemodynamic changes in disease. In this thesis a numerical investigation of the hemodynamics in the human fetal umbilical vein/ductus venosus bifurcation will be conducted. In particular two aspects will be of interest: 1) the pressure drop from the umbilical vein to the fetal heart via the ductus venosus and 2) how the pulsations in pressure and flow in the ductus venosus affect the umbilical flow