STUDIERETNING KONSTRUKSJON PROSJEKTOPPGAVE FORSLAG

Transkript

1 i 2009 STUDIERETNING KONSTRUKSJON PROSJEKTOPPGAVE FORSLAG Institutt for konstruksjonsteknikk 14. april 2009

2 ii INNHOLDSFORTEGNELSE 1. BETONGKONSTRUKSJONER Numerisk simulering av armert betong med FEM-programmet DIANA Betongbruer Betongkonstruksjoner med fiberarmering Beregning og dimensjonering av betongkonstruksjon Beregning og dimensjonering av murkonstruksjon Numerisk simulering av murverk med FEM-programmet DIANA Beregning og dimensjonering av kontor- og forretningsbygg med betongelementer Etteroppspente flatdekker med stålfiber som skjærarmering BETONGTEKNOLOGI Reologi og pumpbarhet Pozzolaniske reaksjon med mikro LWA Optimalisering av Super High Performance Light Weight Concrete Fibere i mørtel og betong Luftinnføring i betong med flyveaskesement Betong for subarktiske og arktiske strøk Alkalireaksjoner og frost levetid Betongkonstruksjon med resirkulert betong Fiberbetong, ultrahøyfast betong (UHFB) - nanoteknologi Volumendringer og rissfølsomhet i ung betong Fukt i betong Korrosjonsinhibitorer i betong Elektrokjemiske reparasjonsmetoder for betong Katodisk beskyttelse av armerte betongkonstruksjoner Svinnreduserende tilsetningsstoffer i betong Analyse av rissrisiko Selvkomprimerende betong Slipte betonggolv Nye sementtyper egenskaper Herdeteknologiske egenskaper for ulike betongsammensetninger Alkalireaksjoner - skadeutvikling og skadekonsekvenser: Frostpåkjenning og levetid i betong modellering og fryseforsøk Sementovnstøv (CKD Cement Kiln Dust) som bindemiddel for stabilisering (solidification) VMA basert selvkomprimerende betong (VMA SKB) Utvikling av selvkomprimerende fiberbetong KONSTRUKSJONSMEKANIKK Vindindusert dynamisk respons av slanke konstruksjoner Konstruksjonssvingninger forårsaket av virvelavløsning eller strømningsinterferens Modelling of Fracture Smisveising med redusert gass Fracture and Plasticity of Solar Graded Silicon Constitutive modelling of shape memory alloys Fracture and thermal shock of carbon materials Multi-scale modelling...18

3 iii 3.9 Nano-mechanics Prosjektoppgaver i samarbeid med Aker Solution Beregning av dynamisk oppførsel for rør med sprekk Oppskalering av konstitutiv tensor ved numerisk homogneisering Modellering av sprekkvekst med den utvidede elementmetoden (XFEM) Levetidsberegninger av sveiser i rør basert på 3D skanning av sveisgeometrien med SLM-metoden Levetidsberegning og utmattingstesting av stigerør i full skala Forbedring av utmattingsegenskaper til sveiste komponenter i høyfaste stål Numerical analysis of the mitral valve dynamics during diastolic filling Numerical/experimental analysis of mechanical heart valves Experimental investigation of the hemodynamics in the human fetal umbilical vein/ ductus venosus bifurcation Numerical investigation of the hemodynamics in the human fetal umbilical vein/ ductus venosus bifurcation Development of a computer program for simulation of pressure and flow propagation in blood vessel networks buildingsmart: Bruk av (BIM) til faglige oppgaver - egendefinert buildingsmart: Bruk av BIM i samspillet mellom arkitekt, ingeniør og entreprenør buildingsmart: Mass Customisation og BIM/CNC -Bedre tilpasing til den individuelle ønsker i store prosjekter buildingsmart: Modelleringsspråket M og/eller HTML buildingsmart: Bruk og utvikling av digitale regelsjekkere Isogeometric analysis of thin-walled structures BIOMEKANIKK Vaierinnfesting i Ilizarovramme STÅL- ALUMINIUMKONSTRUKSJONER Komponentmodellering med Abaqus eller LS-DYNA TREKONSTRUKSJONER Høyere Tre Hus Modeller for deformasjon og kapasitet av forbindelser Materialegenskaper og numerisk simulering av trematerialer med elementmetoden Vibrasjoner i etasjeskillere i tre Turbinblader i tre for produksjon av elektrisk energi basert på tidevannstrømmer Lange aksialbærende skruer og fuktvariasjoner i trekonstruksjoner PROGRAMUTVIKLING Program for beregning av kapasitet i og deformasjon av forbindelser i trekonstruksjoner Program for statisk og dynamisk analyse av plane rammer 30

4 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. Det antas at omfanget av dette vil være ca 50% 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/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 Fordypningstema: Åpent Beregningsoppgave Antall studenter: Max 10 S.I. Sørensen, K.V. Høiseth, 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 etter Europeisk regelverk. Kompletterende emne: Åpent Fordypningstema: Åpent Diverse Antall studenter: 2-3 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 Fordypningstema: Åpent Diverse Antall studenter: 2-3 T. Kanstad

5 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, brukonstruksjon osv.) etter gjeldende regelverk. Formålet med oppgaven er å tilegne seg erfaring i praktisk anvendelse av beregnings- og dimensjonerings-kunnskaper. Kompletterende emne: Åpent Fordypningstema: Åpent Type oppgave : Prosjektering Antall studenter : Max 4 Kontaktperson : K V Høiseth, J.A. Øverli 1.5 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 Fordypningstema: Åpent Type oppgave : Prosjektering Antall studenter : Max 2 Kontaktperson : K V Høiseth 1.6 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 Fordypningstema: Åpent Beregningsoppgave Antall studenter: Max 4 K V Høiseth

6 3 av 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. Kompletterende emne : Åpen Fordypningstema: 1. Prosjektering av betongelementkonstruksjoner. 2. Åpen Beregningsoppgave Antall studenter: Maks. 3 Leidulv Vinje Prosjektet kan inngå i hovedoppgave 1.8 Etteroppspente flatdekker med stålfiber som skjærarmering I etteroppspente flatdekker benyttes ordinær stangarmering som svinn- og fordelingsarmering, og som ekstra strekkarmering og skjærarmering over søylene. Denne armeringen er arbeidskrevende å legge samtidig som den reduserer effekten av spennarmeringen fordi kablenes eksentrisitet reduseres. Oppgaven kan omfatte andeler av litteraturstudium, utredninger, beregninger og eksperimentelt arbeid. Kompletterende emne: Åpent Fordypningstema: Åpent Litteratur og laboratorieforsøk T. Kanstad, S.Trygstad (Rambøll, Ålesund)

7 4 av BETONGTEKNOLOGI Et bredt spekter av teoretiske og praktiske oppgaver ved instituttet i nært samarbeid med industri og næringsliv innen de to hovedområdene fersk/ung betong, og porestruktur, bestandighet og levetid. Oppgavetitler innen fersk (tilslag, partikkelpakning, proporsjonering, reologi, pumpbarhet, støpelighet etc) og ung (miljøvennlige bindemidler, tilsetningsstoffer, herding, svinn, opprissingsfare etc) i betong: Selvkomprimerende betong VMA basert selvkomprimerende betong (VMA - SKB) Pumping av betong Optimalisering av Super High Performance Light Weight Concrete Fibere i mørtel og betong Utvikling av selvkomprimerende fiberbetong Nye sementtyper egenskaper Pozzolaniske reaksjon med mikro LWA Sementovnstøv (CKD Cement Kiln Dust) som bindemiddel for stabilisering (solidification) Luftinnføring i betong med flyveaskesement Fiberbetong, ultrahøyfast betong (UHFB) nanoteknologi Svinnreduserende tilsetningsstoffer i betong Volumendringer og rissfølsomhet i ung betong Analyse av rissrisiko Herdeteknologiske egenskaper for ulike betongsammensetninger Slipte betonggolv Betongkonstruksjon med resirkulert betong Oppgavetitler innen porestruktur, bestandighet (inkl tetthet, feltundersøkelser, transport, nedbrytningsmekanismer etc) og levetid: Fukt i betong Betong for arktiske og subarktiske strøk Frostpåkjenning og levetid i betong modellering og fryseforsøk Alkalireaksjoner - skadeutvikling og skadekonsekvenser Alkalireaksjoner og frost levetid Korrosjonsinhibitorer i betong Elektrokjemiske reparasjonsmetoder for betong Katodisk beskyttelse av armerte betongkonstruksjoner Mange av oppgavene gjennomføres i samarbeid med en eller flere partnere i COIN som er et Senter for Forskningsdrefet Innovasjon (SFI) hvor Institutt for konstruksjonsteknikk gruppe for betong deltar. COIN - Concrete Innovation Centre - startet i januar 2007 som SFI innen betongteknologi ved SINTEF Byggforsk og NTNU. Senteret arbeider med utvikling av avanserte materialer, effektive utførelses-teknikker og nye konstruksjonskonsepter kombinert med mer miljøvennlig materialproduksjon. Senteret har 9 bedriftspartnere: Aker Solutions, Norcem Heidelberg, Borregaard, Maxit Group, ResconMapei, SKANSKA, UNICON, Veidekke og Vegdirektoratet, og har et totalbudsjett på over 200 mill over 8 år. Det utgjør

8 5 av 30 den største nasjonale satsingen på FoU og innovasjon i betongbransjen noen sinne. Senteret tar sikte på å bli ledende i verdensmålestokk. 2.1 Reologi og pumpbarhet Gjennom de siste årene har det vært forsket en hel del rundt de reologiske egenskapene til betong og hva som påvirker disse, men det har vært forsket lite på hvordan denne kunnskapen kan overføres til pumpbarhet hos betongen. Denne kunnskapen er viktig, ettersom en stor del av den betongen som produseres plasseres ved hjelp av maskiner og utstyr. Prosjektoppgaven vil primært omfatte et teoretisk studie av hva som påvirker de reologiske egenskapene til betong og mørtel samt hvilke sammenhenger som finnes mellom reologiske parametere og pumpbarhet. Spesielt er lettbetonger av interesse. Praktiske forsøk med viskometere samt silosystemer, blandere og pumper vil naturlig ligge i en påfølgende masteroppgave. Det vil også være muligheter å kombinere studiet med sommerjobb i Norge eller utlandet. Kompletterende emne: Åpent Etter avtale Stikkord: Reologi, pumpbarhet, lettvektsbetong Litt. + praktisk Samarbeid med: maxit Group Jon Håvard Mork/Stefan Jacobsen Kan videreføres som masteroppgave 2.2 Pozzolaniske reaksjon med mikro LWA Silika støv er beskrevet av vegvesenet og andre for bruk i utsatte betongkonstruksjoner, men på grunn av blant annet høye kraftpriser er tilgjengeligheten av silika mindre enn tidligere. Fra produksjonen av Leca kommer et fint materiale som viser seg å ha pozzolan egenskaper. Dette materialet kan også males videre ned til noen mikrometer for å øke denne effekten. Egenskaper man dermed kan oppnå, er mindre kalk utfelninger på fasader og bedre sulfatbestandighet. Dessuten vil mateialet kunne påvirke bearbeidbarheten til betongen. Oppgaven er en kombinasjon av litteraturstudie og et praktisk studie, hvor man delvis går igjennom hva som finnes av dokumentasjon for reaksjoner mellom Leca som tilslag i betong og spesielt med henblikk på finere materialer og pozzolaniske reaksjoner. Studiet vil videre rette seg spesielt mot hvordan de reologiske egenskapene og bearbeidbarhet lar seg påvirke av mikro LWA. Det vil også være muligheter å kombinere studiet med sommerjobb i Norge eller utlandet. Kompletterende emne: Åpent Etter avtale Stikkord: Mikro LWA, Reologi, pumpbarhet Litt. + praktisk Antall studenter: 1 Samarbeid med: maxit Group Jon Håvard Mork/Stefan Jacobsen Kan videreføres som masteroppgave

9 6 av Optimalisering av Super High Performance Light Weight Concrete Gjennom de siste årene har det vært bygd flere broer og andre konstruksjoner med lettvektstilslag som for eksempel Grenlandsbroen, Nordhordland kabel bro samt flytebro, Heidrun oljeplattform og Guggenheim museet i Bilbao. I stort sett har disse vært i fasthetsklasser rundt 55 MPa. Imidlertid er det av interesse å se hvilke holdfastheter og dermed anvendelsesområder man kan være i stand til å oppnå ved å optimalisere type og mengde lettvektstilslaget og ulike tilsetningsmaterialer. Prosjektoppgaven vil delvis omfatte et teoretisk studie men også inkludere noen forsøk for å se på et mulig trykkholdfasthetspotensial. Flere og større praktiske forsøk med flere parametervariasjoner vil naturlig ligge i en påfølgende masteroppgave. Det vil også være muligheter å kombinere studiet med sommerjobb i Norge eller utlandet. Kompletterende emne: Åpent Etter avtale Stikkord: LWA betong, trykkholdfasthet, bestandighet Litt. + praktisk Antall studenter: 1 Samarbeid med: maxit Group Jon Håvard Mork/Stefan Jacobsen Kan videreføres som masteroppgave 2.4 Fibere i mørtel og betong I flere typer industri, blir bruk av kompositter og kombinasjon av ulike produkter med ulike egenskaper stadig viktigere. På betongsiden har man sett på muligheter og helt ta bort tradisjonell armering, og erstatte med stålfiber for å kunne ta bort et element på byggeplassen. Samtidig finnes det også andre typer fibere som polypropylenfibere med armeringsegenskaper, karbonfibere etc. som eventuelt kan brukes. Samtidig finnes det etter hvert på markedet systemer for strukturelt å oppgradere eksisterende betongkonstruksjoner for å øke lasteevnen som ulike duker og nett. Dette studiet skal se på hvilke fibere som er aktuelle, og hvilke erfaringer man har med de ulike systemene. Noe laboatorietesting kan være aktuelt. Mer omfattende laboratorieforsøk med ulike fibere vil naturlig ligge i en påfølgende masteroppgave. Det vil også være muligheter å kombinere studiet med sommerjobb i Norge eller utlandet. Kompletterende emne: Åpent Etter avtale Stikkord: Fibere, armering, kompositt Litt. + praktisk Antall studenter: 1 Samarbeid med: maxit Group Jon Håvard Mork/Stefan Jacobsen Kan videreføres som masteroppgave 2.5 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

10 7 av 30 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 Etter avtale Stikkord: sement, ferske egenskaper Litteratur + eksperimentell Stefan Jacobsen, Knut Kjellsen, (Norcem) Kan videreføres som masteroppgave 2.6 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 abrasjonsegenskaper, frostnedbrytning og konstruktiv oppførsel for betongmaterialer ogkonstruksjoner 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 Etter avtale Stikkord: herdet betong, abrasjon Litteratur + eksperimentell Stefan Jacobsen, Egil Møen, Kjell Tore Fosså (Aker Solutions) Kan videreføres som masteroppgave

11 8 av 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 Etter avtale Stikkord: herdet betong, bestandighet Litteratur + eksperimentell Stefan Jacobsen, Jan Lindgård (Sintef) Kan videreføres som masteroppgave 2.8 Betongkonstruksjon med resirkulert betong I forbindelse med produksjon av en plasstøpt konstruksjon (Pilestredet Utsyn i Pilestredet Park, Oslo) med krav om 25 vekt-% gjenbruksmateriale ble det foretatt innsamling av reseptog kvalitetsdata (slump, densitet, luftinnhold, fasthet etc) i produksjon av ferdigbetong hos Unicon samt instrumentering av konstruksjon for måling av nedbøyninger. I NTNUs lab er det bla gjennomført undersøkelser av kvaliteten til resirkulert tilslag og betongens ferske og herdede egenskaper (fasthet, E-modul, kryp). Oppgaven går ut på å etterregne nedbøyninger av dekke i belastningsforsøk og over tid utfra målinger av nedbøyninger i felt og målinger av E-modul og kryp i lab, samt antagelser om opprissing. Det er også aktuelt å undersøke og evaluere tekniske muligheter og begrensninger for å få til en betongkonstruksjon med så høy andel gjenbruksmaterialer ut fra litteratur, standarder, dagens marked, data fra konstruksjonen i Pilestredet Park, samt kvalitetskontrolldata over et drøyt år fra Unicons ferdigbetongproduksjon til prosjektet i Pilestredet. Kompletterende emne: Åpent Etter avtale Stikkord: herdet betong, betongkonstruksjon Litteratur + analyse og beregninger med data fra lab og felt Stefan Jacobsen, Terje Kanstad, Henrik Herdlevær, Torleif Harrysson (Peab) Kan videreføres som masteroppgave 2.9 Fiberbetong, ultrahøyfast betong (UHFB) - nanoteknologi Den praktiske grensen for fiberbruk i konstruksjonsbetong B35 B65 er ca 1,5 vol-%. For å kunne øke den konstruktive bruken av fiberarmert betong uten konvensjonell armering må undersøkelser foretas av i hvilken grad det er mulig å øke fiberinnholdet opp mot 3 vol-% av betongen, samt å undersøke i hvilken grad dette kan være et bruksområde for ultrahøyfast betong. UHFB kan defineres som sementbaserte materialer med fasthet høyere enn 110 MPa som er maksimal terning fasthet for konstruksjonsbetong B95 iht NS-EN og NS3473. UHFB er dermed umoden for konstruktiv bruk i dagens marked. Ultrahøyfast betong (UHFB) er imidlertid et innovativt materiale hvor konstruktiv utnyttelse i slanke konstruksjoner uten konvensjonell armering kan være mulig, men også for konvensjonell armering, samt i deler av betongkonstruksjoner med spesielle påkjenninger som for eksempel isabrasjon.

12 9 av 30 Oppgaven inkluderer litteraturstudie med mulighet for analyser av fiberens virkemåte mht duktilitet og strekkfasthet og noen innledende laboratorieundersøkelser. Pga de spesielle støpeegenskapene til UHFB undersøkes denne kun i liten laboratorie skala med noen innledende målinger av pakning, reologiske egenskaper og komprimeringsporer. Det er bla aktuelt å undersøke nye fiber typer som nanofiber og microfiber (karbontuber, wollastonite) i tillegg til høyfaste relativt korte stålfibre. Variasjon av bindemiddel (sement, silikastøv), tilsetningsstoffer og tilslag begrenses. Det er aktuelt å videreføre oppgaven til hovedoppgave hvor det bla. er aktuelt med nanomekaniske undersøkelser av heftsoner mellom sementpasta og fiber og/eller tilslag. 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 Etter avtale Litteratur/laboratorieundersøkelser Stefan Jacobsen, Terje Kanstad Kan videreføres som masteroppgave 2.10 Volumendringer og rissfølsomhet i ung betong Praktisk bruk av høyfast betong har vist at slik betong er ømfintlig for opprissing i ung alder (dvs. de første ukene etter utstøping). Arbeidet med problemstillingen ved Gruppe for Betong har foregått over en årrekke og omfatter eksperimentelt arbeid over et bredt område fra reaktivitet av sement til spenning-tøyningsmålinger i betong, samt analyser vha. herdeteknologiprogram. Oppgaven går ut på å sette seg inn i problemstillingen ved litteraturstudier. Det er også mulig å utføre pilotforsøk og/eller gjøre enkle analyser vha. herdeteknologiprogram. Arbeidet forventes videreført med hovedoppgave ute eller ved instituttet. Litteratur/eksperimentell/analyse Øyvind Bjøntegaard, Statens Vegvesen, Terje Kanstad/Erik J.Sellevold Samarbeid med: Skanska, Norcem AS, Statens Vegvesen Kan videreføres som masteroppgave 2.11 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

13 10 av 30 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 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 2.12 Korrosjonsinhibitorer i betong Det er velkjent at såkalte korrosjonsinhibitorer som blandes inn i den ferske betongen kan redusere problemet armeringskorrosjon i betongkonstruksjoner utsatt for klorider. Det er ved instituttet en lang rekke prøver der korrosjonsinhibitor er tilsatt sammen med varierende mengde klorider. Oppgaven går ut på å foreta nye målinger på prøvene eventuelt supplere de målingene som er gjort med andre typer målinger. Det inngår også et litteraturstudium med sikte på å avdekke positive og eventuelle negative sider ved disse typer korrosjonsinhibitorer og spesielt praktiske erfaringer med bruk av inhibitor. Etter avtale Stikkord: Armeringskorrosjon, reparasjon, inhibitorer Litteratur + eksperimentell Antall studenter: 1 Øystein Vennesland Kan videreføres som masteroppgave 2.13 Elektrokjemiske reparasjonsmetoder for betong Alle elektrokjemiske reparasjonsmetoder, spesielt katodisk beskyttelse og elektrokjemisk realkalisering, men også kloriduttrekk og katodisk forebygging er aktuelle reparasjonsmetoder for betongkonstruksjoner utsatt for armeringskorrosjon. Oppgaven går ut på å samle inn litteratur om gjennomførte prosjekter med metodene både i Norge og internasjonalt og å vurdere anvendbarheten av metodene (sterke og svake sider). Etter avtale Stikkord: Betongkonstruksjoner, armeringskorrosjon, elektrokjemiske reparasjonsmetoder Litteratur

14 11 av 30 Øystein Vennesland Kan videreføres som masteroppgave 2.14 Katodisk beskyttelse av armerte betongkonstruksjoner Katodisk beskyttelse er en svært aktuell reparasjonsmetode for betongkonstruksjoner utsatt for armeringskorrosjon og i Norge er det nå en lang rekke reparasjonsprosjekter der katodisk beskyttelse er anvendt, enten alene eller som en av flere metoder. Oppgaven utføres i samarbeid med statens vegvesen og går ut på å gi en oversikt over når det er riktig å satse på katodisk beskyttelse og når andre metoder kan være mer lønnsomme. I arbeidet vil det være tilgang på alle relevante data fra bruer som har vært undersøkt etter initiativ fra statens vegvesen. Etter avtale Stikkord: Armeringskorrosjon, katodisk beskyttelse Litteratur Samarbeid med: Statens vegvesen v/arne Gussiås Øystein Vennesland Kan videreføres som masteroppgave 2.15 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. Fordypningstema: 1. Porestruktur, fukt, klorid Type: Litteratur og laboratorie Antall: 1-2 Erik J. Sellevold/Roar Myrdal (Rescon) Kan videreføres som masteroppgave 2.16 Analyse av rissrisiko Skanska bruker beregningsprogrammet 4C Temp and Stress for analyse av risiko for opprissing av elementene til Bjørvikatunnelen i herdefasen. Slik opprissing skyldes temperaturforskjeller, svinn og fastholding. Det er aktuelt å gjennomføre tilsvarende beregninger i andre prosjekter, som f eks Tjuvholmengarasjen. Oppgaven går ut på å bruke analyseverktøyet til å vurdere ulike bindemidler, støpeopplegg og herdetiltak mht faren for slik opprissing i massive betongkonstruksjoner. Fordypningstema: Volumstabilitet og rissfølsomhet av ung betong Analysearbeid Antall studenter: 1 Magne Maage / Sverre Smeplass, Skanska Norge AS

15 12 av 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 2.18 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 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 2.19 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. Fordypningstema: 1. Porestruktur, fukt, klorid Laboratoriearbeid Antall studenter: 1 Magne Maage, Skanska Norge AS / Erik J. Sellevold 2.20 Herdeteknologiske egenskaper for ulike betongsammensetninger Herdeteknologiprogram av typen HETT97 brukes til å planlegge betongstøp under vinterforhold. HETT97 er et endimensjonalt program som regner på temperatur, temperaturforskjeller, modenhet og trykkfasthet. Materialegenskaper som varmeutvikling og fasthetsutvikling er lagt inn i form av matematiske funksjoner. Dette medfører at beregningene til dels kan avvike en del fra virkeligheten. Oppgaven går ut på å sette seg inn i programmet HETT97 og bruken av det. Herdeteknologiske egenskaper måles på ulike

16 13 av 30 betongsammensetninger brukt i praksis og resultatene sammenlignes med målinger gjort på byggeplass og beregninger med HETT97 for de samme betongsammensetningene. Analysearbeid, feltarbeid Antall studenter: 1 Magne Maage / Sverre Smeplass / Steinar Helland; Skanska Norge AS 2.21 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). Fordypningstema: 1.Porestruktur, fukt og kloridtransport (krav), 2. Åpent 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 2.22 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 (deterministisk) basert på empiriske sammenhenger mellom levetid, eksponering (fukt, frost) og material (PF, fasthet, kapillaritet). Det er også mulighet for å bruke relativt enkle (eksisterende) numeriske modellverktøy (f.eks FEMLAB/COMSOL) tilpasset for beregning av fuktdiffusjon. I tillegg kan beregning av levetid gjøres probabilistisk fra sannsynlighet for skade etter en gitt eksponeringstid utfra forventningsverdier og standardavvik for eksponerings- og materialdata. 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

17 14 av Sementovnstøv (CKD Cement Kiln Dust) som bindemiddel for stabilisering (solidification) Sementovnstøv er et biprodukt fra sementindustrien med bindemiddel egenskaper som bør utnyttes kommersielt fordi det utgjør en andel av produksjonens forbruk av energi og ressurser. Pga CKDs høye innhold av alkalier, sulfater, klorid etc vil bruk i konvensjonell betong begrenses, både utfra bestandighet og utfra sementens klassifisering. Imidlertid er det flere aktuelle markeder. Stabilisering (eng.: solidification) kan brukes som samlebetegnelse på et bruksområde hvor ulike materialer (bløt byggegrunn, sedimenter, annet) stabiliseres med sementbaserte bindemidler og hvor sementovnsstøvets sementerende og/eller aktiverende egenskaper kan utnyttes alene eller i kombinasjon med andre bindemidler (sement, flyveaske etc). Stabilisering kan gjøres med et relativt bredt spekter av sementbaserte materialer men et felles trekk er høye vann/bindemiddel forhold sammenlignet med konvensjonell betong. Avhengig av det stabiliserte materialets egenskaper (leire, slam etc) er det muligheter for at dette aktiveres av sement og kalk. Dette ønskes undersøkt for CKD ved å sammenligne rene bindemidler (sement, CKD) med ferdig stabiliserte materialer. Det er også aktuelt å bruke enkle komposittmodeller (serie-, parallelmodel etc) for å vurdere effekten. Oppgaven er en eksperimentell studie av ulike bindemidler for stabilisering med CKD, sement, flyveaske etc og hvor hydratisering og styrkeutvikling i ulike bindemidler (vann+ ckd+sement+flyveaske ) undersøkes med og uten stabilisert materiale (leire) for å bestemme i hvilken grad leiren aktiveres eller om bindemidlets egenskaper dominerer egenskapene til det ferdig stabiliserte materialet. Enkle komposittmodeller kan evt brukes for å vurdere i hvilken grad laboratorieresultatene indikerer at det stabiliserte materialet (leire el lign) er aktivert av bindemiddelet. Fordypningstema: 1. Porestruktur, fukt og kloridtransport (krav), 2. Åpent Eksperimentell Stefan Jacobsen, Svein Eriksson, Malvin Sandvik, Terje Rønning (Norcem), Göran Holm, Sveriges Geotekniske Institutt, Erik J. Sellevold Kan videreføres som hovedoppgave 2.24 VMA basert selvkomprimerende betong (VMA - SKB) Selvkomprimerende betong (SKB) kan gi bedre arbeidsmiljø, mer rasjonelt støpearbeid, redusert forbruk av avrettingsmasse på dekker, bedre overflatekvalitet og flere andre fordeler. Dette er etter hvert godt kjent både blant betongleverandører og entreprenører. SKB laget for vanlige konstruksjoner er vanligvis basert på matriksrik betong, der matriksvolumet er økt ved bruk av industrielle fillere, samt fillerrik sand og silikastøv. På betongstasjoner krever en slik betong ekstra siloer, samt tilgang til fillerrik sand. Disse komponentene kan være utilgjengelig på blandeverk. Som en løsning på problemet, kan en annen type av SKB kan lages, som er ikke basert på økt matriks mengde, men på kombinert bruk av stabiliserende tilsetningsstoffer (engelsk: VMA viscosity modifying agent) og superplastiserende tilsetningsstoffer (SSP). Dette er gjort på en vanlig betongresept. Disse betongene er generelt mer problematiske (mht robusthet og stabilitet) relativt til en tradisjonell matriksrik SKB, men kan noen ganger være den ensete løsningen. Et viktig spørsmål her er stabilitet mht. separasjon. Oppgaven er delvis et litteraturstudium, hvor man går igjennom hva som finnes av dokumentasjoner og litteratur for VMA baserte SKB'er, norske og/eller utlanske. Fokus skal være på resepttyper og begrunnelser for bruk av VMA baserte SKB er, nasjonalt og internasjonalt. Enkelte lab forsøk for å teste bestemte typer av resepter funnet i litteraturstudiet, samt en type med stabilisator (VMA). Laboratorieforsøk med ulike typer av

18 15 av 30 stabilisatorer og superplastiserende tilsetningsstoffer, samt flere betong resepter (inkl. matriksrik resept) vil naturlig ligge i en påfølgende masteroppgave. Kompletterende emne: Betongterknologi TKT 4215 (hovedsakelig UM2, 3 og 4) Etter avtale Stikkord: Selvkomprimerende betong (SKB), Stabilisator (VMA) Litteratur + eksperimentell Antall studenter: 1 2 Jon E. Wallevik/Stefan Jacobsen Kan videreføres som hovedoppgave 2.25 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) Etter avtale Stikkord: Selvkomprimerende (SKB) fiber betong Litteratur + eksperimentell Antall studenter: 1 2 Jon E. Wallevik/Stefan Jacobsen Kan videreføres som hovedoppgave

19 16 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 Fordypningstema: Etter avtale 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 Fordypningstema: Etter avtale 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

20 17 av 30 samarbeidet med Shell International Exploration and Production for utvikling og kommersialisering. Selskapet TubeFuse, Ltd er blitt etablert for å bringe metoden ut i 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.