ALLE skal levere dette skjema selv om de fortsetter innen samme tema og med samme veileder som for prosjektoppgaven!

Transkript

1 Norges teknisknaturvitenskapelige universitet NTNU Institutt for konstruksjonsteknikk MASTEROPPGAVER 2012 Denne oversikten inneholder årets forslag til masteroppgaver. Disse oppgavene er først og fremst et tilbud til studenter som ikke fortsetter med masteroppgaven innen samme tema og med samme veileder som for prosjektoppgaven høsten ALLE skal levere dette skjema selv om de fortsetter innen samme tema og med samme veileder som for prosjektoppgaven! Det forutsettes at studentene tar kontakt med de oppgitte kontaktpersonene for å få mer informasjon om de enkelte oppgavene. VALG AV OPPGAVE Svarslippen nedenfor fylles ut med tre ønsker om oppgaver i prioritert rekkefølge og leveres til: Institutt for konstruksjonsteknikk i Ekspedisjonen innen fredag 23 desember Student:... Ønsker masteroppgave (i prioritert rekkefølge): 1) nr... evt i samarbeid med student... 2) nr...evt i samarbeid med student... 3) nr......evt i samarbeid med student... 4) Fortsettelse fra prosjektoppgave til masteroppgave, oppgi faglærers navn: 5) Annen oppgave avtalt med faglærer:... Oppgaven tas ut : Produktutvikling og produksjon: 16 januar 2012 Bygg- og miljøteknikk: 16. januar 2012 Ingeniørvitenskap og IKT: 16. januar Underskrift

2 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK OVERSIKT OVER ALLE FAGGRUPPENE 1 STÅLKONSTRUKSJONERKONSTRUKSJONER SIMLAB TREKONSTRUKSJONER BETONGKONSTRUKSJONER BETONGTEKNOLOGI KONSTRUKSJONSMEKANIKK PROGRAMUTVIKLING BIOMEKANIKK 47 9 FORNYBAR ENERGI: Offshore vind turbiner GEOTEKNIKK 59 K:\Administrasjon\Studenter\Masteroppgforslag

3 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 1 av 70 STÅLKONSTRUKSJONER Levetid/Utmatting (For konstruksjonsoppgaver se SIMLab oppgaver) 1.1 Fatigue assessment of drilling riser connectors. Deep water drilling in excess of 1000 meters for oil and gas requires riser technology with high demands regarding short make-up/break-out time and reliability of the connection with regard to fatigue. A proprietary type of clip joint will be evaluated in the thesis work. One main activity in the thesis is a review and evaluation of fatigue assessment methods for welds and notches based on local stress approaches. Abaqus FE analyses will be carried out in SCF studies. The work also involves a review of small scale specimen vs. full scale testing of risers. Industry cooperation: Aker Solutions. Type oppgave: FEM-analyse, bruddmekanisk modellering og testing i lab. Kontaktpersoner P. J. Haagensen. 1.2 Utmatting av stigerør med nikkelbaserte buttsveiser. I fullskala forsøk på stigerør med Inconel sveiser er det påvist meget høy utmattingskapasitet. I en litteraturstudie skal mulige årsaker kartlegges, spesielt med hensyn til betydningen av sveisedefekter og sveisespenninger. Betydningen av store plastiske deformasjoner Spesielt skal sammenheng mellom småskala og fullskala forsøk evalueres. I et testprogram skal det utføres restspenningsmålinger på sveiser fra rør med nikkelsveiser og det skal kjøres utmattingsforsøk på utkapp av rør. Industrisamarbeid: Statoil Type oppgave: Evaluering av litteraturdata, modellering modellering og testing i lab. Kontaktpersoner P. J. Haagensen, Anders Rønnquist 1.3 Dynamisk analyse av rørledninger og stigerør. Rørledninger i fri spenn og stigerør kan komme i resonanssvingninger på grunn av virvelavløsning og påvirkning av hydratplugger. Resonansforsøk i full skala på rør viser at geometriavvik påvirker spenningsfordelingen i røret, spesielt gjelder dette retthet og ovalitet. Det skal gjennomføres FE analyser på rør med forskjellige geometriske avvik med sikte på metoder for kompensasjon i fullskala forsøk på rør. Type oppgave: FEA-beregninger, forsøk. Kontaktperson: Per J Haagensen, Anders Rønnquist Samarbeid med: Statoil Fri spenn, Ormen Lange 1.4 Forbedring av utmattingsegenskaper til sveiste komponenter i stål Nye prinsipper til forbedring av utmattingsegenskapene til sveiste forbindelser er lansert de siste årene. En metode er basert på lavere sprekkveksthastighet i stål med ferrittisk/bainittisk mikrostruktur som gir en båndstruktur som gjør at sprekkveksten hemmes. I et annet tilfelle er lavere restspenninger og mindre defekter i nikkelbaserte sveiser sannsynlig årsak til lengere levetid (se oppg.1.2). I et litteraturtstudie skal potensialet for en kombinasjon undersøkes. Samarbeid: Statoil Type oppgave: Evaluering av litteraturdata, modellering modellering og testing i lab. Kontaktpersoner P. J. Haagensen

4 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 2 av 70 2 SIMLAB 2.1 Simulering av brudd og sprekkvekst med X-FEM En av hovedutfordringene i elementanalyse av metalliske komponenter og konstruksjoner er simulering av bruddpropagering. En propagerende sprekk introduserer en sterk diskontinuitet i elementløsningen som typisk blir sterkt nettavhengig. Det er foreslått en rekke metoder i litteraturen for å løse problemer med sprekkvekst. Elementerosjon, kohesive elementer og splitting av noder er metoder som er mye brukt. X-FEM, eller den utvidete elementmetoden, er en relativt ny metode for simulering av sprekkvekst. I denne metoden berikes forskyvningsfeltet slik at sprekkvekst kan beskrives uten endring av nettet i området rundt sprekkspissen. Oppgaven går ut på å evaluere X-FEM i Abaqus og sammenligne metoden med forsøksdata og andre aktuelle løsningsmetoder. Kohesive elementer benyttes for å beskrive energiabsorpsjonen ved sprekkpropagering. Det vil være aktuell å utføre laboratorietester for å kalibrere de kohesive elementene. Type oppgave: Litteraturstudium, numeriske beregninger og laboratorietester. Antall studenter: 1 2 Kontaktpersoner: G Gruben, OS Hopperstad 2.2 Modellering av tofasestål med elementmetoden Stål med en mikrostruktur bestående av martensitt og ferritt kalles tofasestål. Dette er i dag en veldig viktig type (avansert) stål for bilindustrien, og andre områder følger etter. Fordelene med denne typen stål er lav flytespenning (før kaldbearbeiding), høy initiell fastning og stor bruddforlengelse. Til sammen gir dette utmerkede formbarhetsegenskaper. Kilden til disse gode egenskapene ligger i den spesielle mikrostrukturen til materialet og denne skal undersøkes nærmere ved hjelp av elementmetoden (Abaqus). Ved å modellere et representativt materialelement (på mikronivå; se figuren) og simulere forskjellige typer deformasjon kan man undersøke hvordan forskjellige parametere påvirker materialoppførselen (typisk flytekurven). Eksempler på parametere kan være volumfraksjon, romlig fordeling og egenskaper av de to fasene. Type oppgave: Litteraturstudium, numeriske beregninger og laboratorietester. Antall studenter: 1 2 Kontaktpersoner: E Myklebust, OS Hopperstad

5 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 3 av Mikromekanisk modellering av brudd i aluminium Aluminiumlegeringer benyttes i dag i sikkerhetskomponenter i biler. I en krasjsimulering er det viktig å kunne beregne hvor mye energi som absorberes i en aluminiumskomponent før brudd inntreffer og hvordan sprekken propagerer i materialet. Dette problemet kan studeres ved å benytte mikromekaniske modeller der mikrostrukturen til materialet modelleres detaljert. En elementmodell av materialets kornstruktur lages basert på mikroskopibilder. Kornene modelleres med elastoplastiske isoparametriske elementer, mens korngrensene modelleres med kohesive elementer. Det introduseres også kohesive elementer langs elementgrensene innad i kornene. Kohesive elementer er spesielle elementer for bruddmekanisk modellering, og disse muliggjør modellering av sprekkpropagering i materialet. Oppgaven går ut på å utvikle en slik mikromekanisk modell for aluminiumlegeringer, og deretter utføre et parameterstudium for å undersøke effekten av f eks fastheten til korn og korngrenser, orientering av korn, samt bruddseigheten til korn og korngrenser. Simuleringene utføres med Abaqus eller LS-DYNA. Det kan være aktuelt å utføre en serie laboratorietester for å kalibrere den mikromekaniske modellen. Type oppgave: Litteraturstudium, numeriske beregninger og laboratorietester. Antall studenter: 1 2 Kontaktpersoner: M Fourmeau, OS Hopperstad 2.4 Mikromekanisk simulering av den mekaniske oppførselen til ekstruderte aluminiumsprofiler Noen aluminiumlegeringer gir ekstruderte profiler med et ytre sjikt som har mikrostruktur og mekaniske egenskaper som avviker fra grunnmaterialet. Blant annet kan midlere kornstørrelse, kornenes form og den krystallografiske teksturen til sjiktet avvike noe som vil påvirke de mekaniske egenskapene. Store korn i det ytre sjiktet kan f eks lede til ujevnheter i overflaten ved deformasjon som reduserer formbarheten til materialet. I denne oppgaven skal elementmetoden benyttes til å analysere effekten av mikrostrukturen til overflatesjiktet på de mekaniske egenskapene (spenning-tøyningskurve og formbarhet) til profilet i ulike deformasjonstilstander. Analysene baserer seg på mikroskopiundersøkelser av kornstruktur og krystallografisk tekstur samt mekaniske tester. I analysene skal de benyttes ulike materialmodeller for elastoplastiske materialer, dvs. både fenomenologiske modeller og mer fysikalske modeller basert på krystallplastisitet. Type oppgave: Litteraturstudium, numeriske beregninger og laboratorietester. Antall studenter: 1 2 Kontaktpersoner: M Khadyko, OS Hopperstad

6 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 4 av Eksplosjonslast på stålplater med hull Hvordan hull påvirker platers eksplosjonsrespons er et område som er lite omtalt i litteraturen. Hullene kan komme fra fragmenter som har perforert platen, eller de kan være en del av designet, som for eksempel lysåpninger i bygninger eller mannhull i skips- og plattformkonstruksjoner. Oppgaven vil bestå av et litteraturstudium, samt numerisk og eventuelt analytisk modellering av problemet. Hvordan responsen til platen avhenger av antall, størrelse, form og plassering av hullene står sentralt, samt at man ønsker å se på sammenbrudd av platen. SIMLab har en rekke forsøk gjort på dette området som kan brukes til å kalibrere modellene, før de kan brukes til å se på sammenhenger. Type oppgave: Litteraturstudium, materialforsøk, numeriske beregninger og analytisk modellering. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med Forsvarsbygg. Kontaktpersoner: K. Rakvåg, T. Børvik 2.6 Støt mot offshore rørledninger Etter diskusjon med norsk offshoreindustri så er det et behov for ny kompetanse innen oppførsel, modellering og design av konstruksjoner på havbunnen utsatt for støtlaster fra blant annet trål og fallende gjenstander. Diskusjonen er blitt motivert ut i fra usikkerheter og mangler i det eksisterende regelverket når det gjelder hvordan vannet og eventuelt indre overtrykk påvirker oppførselen til selve støtlasten, samt responsen til konstruksjonen som blir truffet. Målet med denne oppgaven er gjennom forsøk og numeriske analyser å etablere ny kunnskap om oppførsel til rørledninger utsatt for støtlaster. Fokus vil være på modellering av brudd, interaksjon mellom fluid og konstruksjon, samt kombi-nasjonen aksiallast og moment. Oppgaven er en del av et pågående forskningsarbeid ved SFI SIMLab. Type oppgave: Litteraturstudium, forsøk, modellering og analyse. Masteroppgaven gjennomføres i samarbeid med Statoil. Kontaktpersoner: M. Kristoffersen, T. Børvik, M. Langseth

7 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 5 av Penetrasjon av høyfaste aluminiumslegeringer Det er et ønske å bruke høyfast aluminium i beskyttelseskonstruksjoner for å spare vekt. Hydro Aluminium Rolled Products har utviklet en legering som i så måte kan være attraktiv. I denne oppgaven skal man gjøre en rekke ulike materialforsøk for å karakterisere ulike tilstander av legeringen, samt å kalibrere materialmodeller for numerisk analyse. I tillegg skal det gjøres flere serier med penetrasjonsforsøk i laboratoriet for å se på penetrasjonsmotstanden til materialet. Til slutt skal det gjennomføres numeriske simuleringer av penetrasjonsprosessen, og resultatene skal sammenlignes med egne forsøk. I denne sammenhengen står modellering av brudd sentralt. Type oppgave: Litteraturstudium, materialforsøk, komponentforsøk, numeriske beregninger. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med Hydro Aluminium. Kontaktpersoner: T. Børvik, O.S. Hopperstad 2.8 Støt på rør med sigmafase Duplex stål er mye brukt i rørledninger offshore. Ulempen med dette materialet er at feil varmebehandling kan gi utfellingen av en ugunstig fase kalt sigma, noe som igjen kan medføre sprøbrudd i røret ved støtlast. I verste fall kan dette gi katastrofale konsekvenser. Ved SIMLab har vi gjennomført en rekke material- og komponentforsøk på rørbend med sigmafase for Statoil. I denne oppgaven skal man forsøke å simulere material- og komponentforsøkene ved bruk av ulike numeriske modeller. Hovedoppgaven er dermed å kalibrere material- og bruddmodeller for å ta hensyn til sigmafasen basert på tidligere materialforsøk, for så å forsøke å simulere responsen til rørbend med og uten sigma utsatt for støtlaster. Noen egne forsøk kan være aktuelt, men mesteparten av dataene vil være tilgangelig fra tidligere utførte forsøk. Type oppgave: Litteraturstudium, noen forsøk, materialmodellering, numeriske beregninger. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med Statoil. Kontaktpersoner: T. Børvik, O.S. Hopperstad

8 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 6 av Definer typisk respons til krasjboksprofil Dagens biler har ofte en krasjboks plassert på hver side bak støtfangeren. Funksjonen til disse er å ta opp mest mulig energi i en kollisjon samtidig som de skal sikre at kraftnivået ikke blir for høyt. I denne oppgaven tas det utgangspunkt i en enkel test som måler kraftnivået når to-kammer aluminiumprofilen foldes sammen. Det er viktig at variasjonen i veggtykkelse og flytespenning ikke er større enn at kraftnivået holdes innenfor toleransene. I tillegg må materialet ha tilstrekkelig duktilitet til å kunne deformeres slik uten å sprekke. Oppgaven kan gjerne deles mellom flere studenter som fokuserer på hver sin deloppgave: (A) Planlegge, utføre og analysere målinger som gir representative data for variasjonen i kraftnivå, veggtykkelser, flytespenning og fastning. De tre siste er verdier som gis inn ved numeriske beregninger. (B) De numeriske resultatene skal sammelignes med kraft-målingene for å finne hvordan variasjonen kan tas hensyn til ved design av slike komponenter. (C) Aluminium er egnet for resirkulering siden dette krever omtrent 5 % av den energien som behøvs for å produsere nytt metall. I tillegg er det ønskelig at toleransene til legeringselementene, jern osv kan økes noe slik at gjenvinningskostnadene ikke blir for store. Dette kan redusere duktiliteten til materialet. I denne delen av oppgaven skal numeriske analyser brukes for å underske hvilke mekanismer som er styrende for om det blir brudd eller ikke. (D) En interessant mulighet kan være fastningen til materialet som funksjon av legeringssammensetning og termisk behandling. En model under utvikling skal prediktere fastningen som funksjon av kjemisk sammensetning og termisk histore. Type oppgave: Testing, modellering og analyse. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med Benteler Aluminium Systems og Hydro Aluminium. Antall studenter: 1-4 Kontaktpersoner: T Tryland, O R Myhr, M Langseth

9 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 7 av Drawbead simulering Ved stanseforming av tynne metalliske plater brukes gjerne en innspenningsmekanisme som kalles drawbead for å holde platen på plass. Samme mekanisme brukes ved formbarhetsforsøk. Ved modellering av slike prosesser med elementmetoden er det vanlig å erstatte den aktuelle drawbead geometrien med tilsvarende motstand for å spare beregningstid. I elementmetodeprogrammer som ABAQUS og LS-DYNA finnes en innebygd funksjon for å gjøre dette. Oppgaven går ut på å undersøke nøyaktighet og gyldighet av denne innebygde funksjonen ved bruk numerisk simulering. En del av oppgaven kan være modellering av motstand av en dobbel plate sammenlignet med motstand av enkel plate. Det kan være aktuelt å sammenlikne resultatene med eksisterende forsøk. Type oppgave: Litteraturstudium, numeriske beregninger, laboratorietester, Kontaktpersoner: A Reyes, O-G Lademo, D. Vysochinskiy 2.11 Modellering av formbarhetsforsøk, optimalisering av geometri av prøvestykker Formbarhetsdiagrammer (FLD) kan brukes til å evaluere formbarheten til et material. Diagrammene kan konstrueres eksperimentelt ved hjelp av for eksempel Marciniak eller Nakajima tester. SIMLAb har Zwick/Roell BUP 600 maskin som er brukt for å gjøre slike tester. Oppgaven går ut på å finne ut en optimal geometri av Marciniak prøvestykker ved hjelp av FE-simulering. Verifiseringstester kan gjøres som en del av oppgaven. Type oppgave: Litteraturstudium, numeriske beregninger, laboratorietester, Kontaktpersoner: A Reyes,, O-G Lademo, D. Vysochinskiy 2.12 Aluminiumlegeringer utsatt for ikke-proporsjonale tøyningsveier Forskjellige aluminiumslegeringer benyttes i sikkerhetskomponenter i bil. Disse utsettes for kompliserte belastninger som kan føre til tøyningslokalisering og brudd. I den forbindelse ønskes det i denne oppgaven å undersøke gyldigheten av eksisterende materialmodeller og bruddmodeller som er i bruk i dag for ikke-proporsjonale

10 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 8 av 70 tøyningsveier. Dette vil studeres ved hjelp av eksisterende forsøk og numeriske analyser. Type oppgave: Numeriske beregninger, laboratorietester, litteraturstudium. Kontaktpersoner: A Reyes, D. Vysochinskiy, O-G Lademo 2.13 Strekkbøying av aluminiumsprofil Simulering av oppsprekking og brudd med elementmetoden kan være avgjørende i en del problemer, f. eks. i bilkollisjoner. For å studere dette er det tidligere gjort noen enkle strekkbøyingsforsøk av aluminiumsprofiler som det var boret hull i. Det er ønskelig å analysere forsøkene i et elementmetodeprogram, og sammenlikne resultatene fra forsøk og analyser. Type oppgave: Numeriske beregninger, laboratorietester. Kontaktpersoner: A Reyes, OS Hopperstad 2.14 Validering av materialmodell for polymerer Ved SIMLab har vi de siste par årene jobbet med å utvikle en ny konstitutiv modell for plastmaterialer. Plast er på mange måter mer utfordrende enn andre materialtyper: De kan være meget duktile, viskøse effekter er viktige (følsomhet for temperatur og hastighet), man observerer ulik respons i strekk og trykk, og i motsetning til metaller øker plastmaterialene volum ved plastisk deformasjon. Den nye modellen ivaretar mange av disse effektene. Men før den kan tas i bruk av våre industrielle samarbeidspartnere (Audi, Renault, Toyota og Statoil), må den testes ut skikkelig. Et sentralt element i så måte er en database med valideringstester, og her planlegger vi å benytte det nye fallverket ( drop tower ) som installeres i laboratoriet høsten Oppgaven vil omfatte materialtester, kalibrering, komponenttester og numeriske simuleringer. Type oppgave: Litteratur, forsøk, numeriske beregninger. Antall studenter: Inntil 4 Kontaktpersoner: AH Clausen

11 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 9 av Mekanisk respons ved på- og avlastning av polymerer Polymermodellen som er utviklet ved SIMLab er primært tiltenkt duktile materialer. Det vil si at de plastiske deformasjonene er et sentralt element i responsen. Så langt har valideringen tatt utgangspunkt i monotone tester, dvs. kontinuerlig pålastning fram mot et evt. brudd. Vi vet relativt lite om responsen ved avlastning, eller hvis det er syklisk belastning i både strekk og trykk. Disse spørsmålene er også svært relevante for plastmaterialer som har en mer sprø karakter. Da er det mindre viktig å representere store plastiske deformasjoner i en materialmodell. I stedet må man fange opp den såkalte viskoelastiske responsen, som bl.a. innebærer en hastighetsavhengig E-modul. Utvikling av en slik modell er i gang. Nå trenger vi eksperimentelle data for hvordan et plastmateriale oppfører seg ved f.eks på- og avlastning. Masteroppgaven vil også ta for seg validering av en slik viskoelastisk modell. Type oppgave: Litteratur, forsøk, numeriske beregninger. Kontaktpersoner: M Andersen, AH Clausen 2.16 Limte forbindelser Lim har fått en stadig viktigere rolle som forbindelsesmiddel, ikke minst i forbindelser mellom to forskjellige materialer. Da er det som regel ikke mulig å sveise, og kun skruer og nagler gir ikke alltid tilfredsstillende kapasitet. Normalt kombineres lim med et mekanisk forbindelsesmiddel (skruer eller nagler). Denne oppgaven skal se nærmere på oppførselen til slike forbindelser. En viktig delaktivitet er å etablere en database med kvasistatiske forsøk. Numeriske simuleringer er også aktuelt. Fra et materialteknisk synspunkt er lim en herdeplast, og dermed er det av stor interesse å evaluere om polymer-materialmodellen til SIMLab kan gi tilfredsstillende prediksjoner av responsen i testene. Type oppgave: Litteratur, forsøk, numeriske beregninger. Kontaktpersoner: D Morin, AH Clausen 2.17 Oppførsel av aluminium ved høye hastigheter og temperaturer De fleste materialer får større styrke når tøyningshastigheten øker, mens høyere temperatur har den motsatte effekten. Duktiliteten påvirkes også. Dessuten er koblingen mellom høye temperaturer og tøyningshastigheter relvant for flere formål. Ett eksempel er hurtig belastning, hvor det blir temperaturøkning i materialet på grunn av plastisk arbeid. Et annet eksempel er formeprosesser; ikke minst ekstrudering. SIMLab har nylig anskaffet en induksjonsoppvarmer som kan benyttes til å se på denne koblingen. I tillegg til forsøk er det aktuelt å se på materialmodeller som kan benyttes i numeriske simuleringer med elementmetoden.

12 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 10 av 70 Type oppgave: Litteratur, forsøk, numeriske beregninger. Kontaktpersoner: V Vilamosa, AH Clausen 2.18 Design og analyse av bæresystemet for tidevanns-turbin Tidevannsturbiner er en lovende form for produksjon av fornybar energi, med potensial i mange kystområder både i Norge og internasjonalt. NTNU arbeider med å designe en komplett referanseturbin til bruk i forskning, hvor fremtidig kommersialisering er aktuell. Det er gjort innledende studier av mulige konstruksjonsløsninger i et studentarbeid våren 2011, men fortsatt gjenstår mange uløste oppgaver innen konstruksjonsløsninger og detaljberegninger, sikkerhet og levetid. Bæresystemet til turbinen er viktig både fordi det representerer er en betydelig del av kostnadene i seg selv og fordi det vil påvirke løsninger for resten av turbinen. Overordnet designkriterium er å minimere energikostnaden sett over konstruksjonens levetid (målt i kr/kwh). En optimal bærekonstruksjonen vil trolig være et sveist stålfagverk, hvor design og dynamisk analyse utgjør en stor del av beregningsoppgavene. Viktige parametre er produksjonskostnad, installasjonskostnad og konstruksjonens masse. Oppgaven løses i samarbeide med andre studenter og forskere som arbeider med referanse-turbinen på NTNU, bl.a. innen områder som rotor- og generatordesign. Type oppgave: Modellering, analyse. Antall studenter: 2 Kontaktpersoner: A Aalberg, P E Thomassen

13 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 11 av Stålrørspæler mot fjell Stålrørspæler for fundamentering brukes der grunnen består av tykke lag med løsmasser. Stålrørspæler med spiss bærer aksiallast ved at spissen bankes ned til og inn i fjellgrunnen. Pælene støpes deretter ut med betong. Nedrammingen med lodd medfører dynamisk påkjenning på stålpælen, og for spissen (lokk, spiss og stiverplater) er det gjerne kritisk i det den treffer fjellet. Det har vært tilfeller med pæler som ikke har tålt nedrammingen, og man er i det store og hele noe usikker på hvordan det hele oppfører seg nede i bakken. Statens Vegvesen har foreslått oppgaven, er en stor bruker av pæler til f.eks fundamenter i vegbroer. I en tidligere masteroppgave for pæler med standardiserte pælspisser er det gjort fullskalaforsøk og databeregninger, og enkle modellforsøk i laboratoriet. Oppgaven denne gangen medfører beregninger og flere laboratorieforsøk for å finne massive og hule pælspissers nedtrengning i betong og fjell, for å finne hva som er den mest gunstige og økonomiske utførelsen av spissen. Type oppgave: Laboratorieforsøk, analyse, modellering. Antall studenter: 2 Kontaktpersoner: A Aalberg, M Langseth 2.20 Kapasitet og stivhet til skjøter Bjelke-søyle-knutepunkter, rammehjørner, skjøter og søylefotforbindelser i bygningsrammer kan utføres leddet, delvis stive eller stive (kontinuerlige). Reglene for dette finner vi bl.a. i Eurokode for stål og for aluminium. Korrekt beskrivelse av knutepunktsoppførselen er viktig for å kunne gjøre riktig konstruksjonsdesign, spesielt når vi benytter oss av dataprogrammer for dette. Det er fortsatt en rekke konstruksjonsdetaljer og skjøtevarianter som ikke er dekket av reglene, eksempler er strekkskjøter i hulprofiler (kvadratiske og sirkulære). I oppgaven skal det gjøres håndberegninger og datamaskinanalyser for å bestemme stivhet og kapasitet i strekkskjøter av hulprofiler, gjøres laboratorieforsøk for noen utvalgte geometrier, og etableres forenklede stivhetsformler for de gitte tilfeller.

14 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 12 av 70 Type oppgave: Forsøk, modellering, analyse Antall studenter: 2 Kontaktpersoner: A Aalberg, PK Larsen 2.21 Kapasitet til plater med stivere Plater med stivere inngår i store bjelker, broer, beholdere, skip og andre større konstruksjoner. Omfattende beregningsregler er gitt stål- og aluminiumsstandarden. Problemet med plater med stivere er godt egnet for etteregning med datamaskinprogrammer, og beregningsresultater herfra kan gi god støtte til den eksisterende erfaringen på området og forståelsen av de reglene som er stilt opp. I Eurocode 3, del 1-5, er det beskrevet en alternativ metode Reduced stress method som skal undersøkes, og sammenlignes med de vanlige beregningsreglene for platefelt. Oppgaven omfatter litteraturundersøkelse, sammenligninger av regler, og numeriske simuleringer for utvalgte geometrier av avstivede plater. Type oppgave: Litteratur, analyse, modellering Antall studenter: 2 Kontaktpersoner: A Aalberg, PK Larsen 2.22 Kapasitet til stålinnstøpingsdetaljer i betong Forbindelser i betongkonstruksjoner utføres ofte med plater og bolter av stål. I en hovedoppgave er det utført forsøk med innstøpte ståldetaljer, med forankring i form av armeringsstenger eller med standardiserte ståldybler med boltehode. Denne oppgaven skal videreføre dette arbeidet, og arbeidet omfatter litteraturundersøkelse, oppstilling av beregningseksempler, sammenligninger av regler, deltakelse i laboratorieforsøk og sammenligninger for utvalgte geometrier og forbindelsesløsninger. Type oppgave: Litteratur, beregning, forsøk. Antall studenter: 2 Kontaktpersoner: A Aalberg, PK Larsen

15 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 13 av TREKONSTRUKSJONER 3.1 Effektive forbindelser for større trekonstruksjoner Bygging av stadig høyere trehus krever bedre forbindelser, både med tanke på styrke, stivhet, materialeffektivitet og ikke minst monteringsvennlighet. Spesielt vil det være interessesant å ta utgangspunkt i effektiv montering av komponenter. I denne oppgaven er det muligheter for å lage prototyper i både modell- og fullskala og så prøve dem ut i laboratoriet. Videre så kan en bruke de beregningsmessige verktøy som er for hånden og utføre beregninger eller simuleringer for å studere hvordan effektive sammenføyninger bør være. Oppgaven er blant de mest utfordrende og kreative. Vi antar at større del av monteringsarbeidet bør flyttes til fabrikklokalene og at en større del av forbindelsene må være preinstallert, slik at byggeplassen blir mer som en montasjeplass. Oppgaven går ut på å utvikle noen ideer eller prototyper av slike forbindelser og så avdekke noen av deres positive og kanskje negative egenskaper gjennom prototyper, eksperimentelle forsøk, beregninger eller numeriske simuleringer. Type oppgave: numeriske modeller, forsøk, beregninger Antall studenter: 1-3 Kontaktperson: Kjell Arne Malo / PhD stud Pål Ellingsbø

16 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 14 av Høyere Tre Hus Basert på dagens teknikk innen produksjon av limtre og massivtre, ønsker vi å undersøke om disse elementene sammen kan utnyttes bedre til å danne stammen for høyere hus med tre som bærende system. Det er også ønskelig at dette kan gjennomføres på en måte som enten viser bæresystemet på utvendig, eller innvendig side. Det tas sikte på systemer som kan passe i urbane strøk hvor antall etasjer kan være opptil 20. Hovedtyngden vil nok allikevel være på bygg mellom 5 og 10 etasjer. Det må i tillegg til bruddgrensebetrakninger knyttet stabilitet og bæreevne, også bli lagt tilstrekkelig vekt på bruksgrensekrav som fleksibilitet av både komponenter og bygningene som helhet (forskyvninger, stivhet), nedbøyninger og vibrasjonsegenskaper. Oppgaven fokuserer primært på tekniske aspekter ved bæresystemer. Stikkord: Momentstive rammer Skiveløsninger Alternative avstivningssystemer Flate eller aksialforbindelser Fleksibilitet i forbindelser Type oppgave: Analytiske/numeriske modeller, beregninger Kontaktperson: Kjell Arne Malo / Nathalie Labonnote, Pål Ellingsbø

17 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 15 av Vibrasjoner i etasjeskillere i tre Utvikling av etasjeskillere har ofte preg av litt prøving og feiling. I dette utviklingsløpet bygges gjerne en eller flere prototyper som prøves både i laboratorium og i felten. Ønskede egenskaper til etasjeskiller er mest knyttet til vibrasjoner forårsaket av bevegelse av personer eller maskiner og lydskillende egenskaper primært mellom forskjellige boenheter. Som et bidrag til utvikling av bedre etasjeskillere basert på bruk av tre og trekonstruksjoner i samvirke med andre materialer, gjennomføres prosjekter hvor med både eksperimentelle forsøk og numeriske simuleringer med elementmetoden (Abaqus) inngår. Hensikten med dette arbeidet er å etablere noen numeriske modeller for vibrasjoner i etasjeskiller som har vært testet i laboratorium. Numeriske simuleringer og eksperimentelle resultater kan da sammenlignes for å klarlegge hvordan slike etasjeskillere bør modelleres for å gi realistiske resultater. Type oppgave: Elementmetodesimulering eller eksperimentell undersøkelse Antall studenter: 1 eller 2 Kontaktperson: Kjell Arne Malo / Nathalie Labonnote

18 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 16 av Forsterkninger av bjelker utsatt for lokale trykkspenninger eller spenningskonsentrasjoner. Stive og resurseffektive gulvkonstruksjoner gir ofte smale og høye bjelker. Smale bjelker opplagt på tynne oppleggsbjelker medfører høye trykkspenninger normalt fiberretning og fare for knusningsskader eller manglende dokumentasjon av styrke. Framfor å benytte større anleggsflater kan en benytte armering vha lange selvborende skruer for å fordele trykkspenningen bedre inn i tverrsnittet. Metoden er lite undersøkt og vi ønsker å gjennomføre en eksperimentell undersøkelse for å se om dette er effektivt. Det er ofte behov for å ta hull i bjelker for å føre frem tekniske installasjoner knyttet til VVS i bygg. Hullene ønskes meget store i forhold til bjelkehøyden, gjerne med diameter i området 50-70% av bjelkehøyden. Det er klart at dette kan gi dramatiske reduksjoner av styrken i en etasjeskiller og det melder seg et behov for forsterkninger rundt hullet. Også på dette problemet ønsker vi å undersøke om armering med lange skruer rundt hullet kan gi ønsket stivhet og bæreevne. Instituttet er engasjert i et prosjekt med dette som problemstilling og oppgaven knyttes til dette. Prosjektet fokuserer både på styrke og stivhets egenskaper. Prosjektet gjennomføres med flere eksperimentelle serier hvor det benyttes vårt nye 3-dimensjonale optiske målesystem (ARAMIS) Type oppgave: Eksperimentell undersøkelseeventuelt supplert med elementmetodesimulering Antall studenter: 1 eller 2 Kontaktperson: Kjell Arne Malo /Pål Ellingsbø

19 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 17 av Lange aksialbærende skruer i trekonstruksjoner Bygging av stadig høyere trehus krever bedre forbindelser, både med tanke på styrke, stivhet og materialeffektivitet. Oppgaven vil gå ut på å utvikle beregningsmetoder for deformasjon og kapasitets beregninger av knutepunkter med mekaniske forbindelsesmidler. Spesielt interessant er utviklingen av lengre og større selvborende skruer og gjengestag. Disse bidrar til en rekke nye muligheter når det gjelder treforbindelser ved å kombinere stor styrke og stivhet, med lav pris og enkel montasje. Men det er fremdeles mye uvisst rundt oppførselen til slike forbindelser, spesielt når det kommer til bruddutvikling og samvirke mellom skrue og tre. Ved å betrakte treet som en kompositt, med utpregede ortogonale egenskaper vil en elementmetodesimulering kreve mer avanserte materialmodeller enn for metaller. Dette gjør arbeidet med treforbindelser ekstra utfordrende. Det er derfor lagt opp til at det i tillegg til numeriske simuleringer kan gjøres laboratorieforsøk. Oppgaven skal utføres i samarbeid med en PhD student som arbeider med dette temaet og oppgaven vil være er en videreføring av tidligere prosjekt og masteroppgaver Type oppgave: numeriske modeller, forsøk, beregninger Antall studenter: 1-3 Kontaktperson: Kjell Arne Malo / Pål Ellingsbø

20 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 18 av Nye forbindelser og systemer for avstivning av trebruer. I dagens norske buebruer i tre tjener hengestengene ofte også som sideveis avstivning av buene. Det har vært antatt at det ikke lar seg gjøre å spenne inn limtretverrsnittene ved fundamentet tilstrekkelig mhp sideveis momentpåkjenning og torsjon. Dette er nødvendig for å sikre stabilitet mot knekning/vippings tendenser av buene. Innfesting og utforming av momentstive hengestenger medfører ekstra kostnader som kanskje er unødvendige. Det finnes i dag forbindelsesmidler som kan gi både stor stivhet og styrke, og prosjektet skal undersøke om dette er tilstrekkelig til å gi enklere utførelse av buebruene. Selve innfestingen av hengestenger i trebuene er en detalj som kan gi betydelig skjærkrefter og tverrstrekk og som lett kan bestemme dimensjonene til limtrebuene. Også her er det et potensiale for forbedringer og oppgaven åpner også for at dette kan bli et tema. Type oppgave: numeriske modeller, forsøk, beregninger Antall studenter: 1-3 Kontaktperson: Kjell Arne Malo / PhD stud Pål Ellingsbø 3.7 Karakterisering av brudd i trematerialer. På grunn av trematerialenes anisotrope karakter er det ikke like lett å bestemme kriterier for brudd i tre som det er for eksempel for isotrope metaller som stål. Strekk og trykkfasthet er forskjellig i de forskjellige retninger og interaksjonen mellom de forskjellige spenningskomponentene er mer komplisert. Vi har allerede en god del forsøksresultater og noen kandidater for bruddkriterier, men har ikke noe etablert og akseptert bruddkriterium for tre. Oppgaven går ut på å studere dette nærmere og se på om vi kan komme nærmere et bruddkriterium som fungerer. Stikkord vil være litteratursøk, bruk av tilgjengelige forsøksdata, supplerende eksperimentelle forsøk og enkel modellering av bruddkriterier. Type oppgave: analytisk, forsøk, beregninger Antall studenter: 1-3 Kontaktperson: Kjell Arne Malo

21 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 19 av The influence of grading on the reliability of timber structures. Typical problems in structural engineering such as design, assessment, inspection and maintenance planning are decision problems subject to a combination of inherent, modelling and statistical uncertainties. Recent developments in the field of structural reliability together with the formulation of probabilistic models for the structural response and for loads enable the structural engineer to quantify these uncertainties and establish his decisions on a consistent basis. The results of these advances are summarized in the Probabilistic Model Code (PMC) published by the Joint Committee on Structural Safety (JCSS) [1]. The PMC contains general guidelines for uncertainty modelling, reliability assessment and probabilistic models for loads and material resistance for building materials such as concrete and steel. Lately, also a probabilistic model code for structural timber has been developed [2], [3]. During the development it has become apparent that several fundamental issues require more research and development. In particular it has been found that the present practice in regard to strategies to quality control or grading of timber raw material introduces significant uncertainties on the performance of timber structural components. In the present Master Project existing control schemes for timber grading machines are analysed and assessed in regard to their ability to reduce the variability of timber material properties. A benchmark study is performed on how different quality control schemes influence the reliability of timber structures. The project and the corresponding thesis are performed in English. Group work is possible. Contact: jochen.koehler@ethz.ch (or Kjell A. Malo) References [1] Joint Committee of Structural Safety (JCSS, 2001). Probabilistic Model Code, Internet Publication: [2] COST Action E 24, Reliability of timber structures. Several meetings and Publications, Internet Publication: [3] Köhler J., Sørensen J.D. and Faber M.H. (2006). Probabilistic modelling of timber structures. Journal of Structural Safety, Volume 29 (4), pp Reassessment of the integrity of a partially failed glulam structure A 4 year old large span timber structure has partially failed, i.e. a large glued laminated timber beam from the roofs secondary structure has failed in bending. On the day of failure there was negligible wind and no snow on the roof. First investigations detected a considerable overload from the earth backing on the green roof the corresponding load reached 2.4 kn/m2 instead of 0.8 kn/m2, as was considered in design. Furthermore, one single bending test on a similar glued laminated timber beam taken from the roof s secondary structure led to unexpected low strength values, i.e. only 70% from the characteristic strength of the associated strength class. The objective of the present project is the reliability based reassessment of the integrity of the structure. Probabilistic models of the loads and the resistance of the roof structure are developed and updated according to information from tests on the material strength of the glued laminated timber beam, as well as measurements and control schemes on the loading. Possible risk reducing measures are assessed and ranked in regard to their cost efficiency. The project gives the possibility to apply high level scientific methodologies to a practical engineering problem. The project and the corresponding thesis are performed in English. Group work is possible. Contact: jochen.koehler@ethz.ch (or Kjell A. Malo)

22 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 20 av BETONGKONSTRUKSJONER 4.1 Beregning av betongskall Betongskall kan dimensjoneres på ulike måter. Sandwichmodeller og lamellmetode kan brukes for å ta hensyn til membran- og bøyevirkning. Oppgaven går ut på å vurdere de ulike modellene, og hvordan de tar hensyn til tverrskjær i dimensjoneringen. En del av oppgaven er en gjennomgang av litteratur på området. Det skal utarbeides et dimensjoneringsprogram for betongskall som også tar hensyn til tverrskjær. Type oppgave: Litteratur og beregning Kontaktperson: J.A. Øverli, S.I. Sørensen 4.2 Beregningsregler i Eurokode 2 Eurokode 2 er gjeldende Norsk Standard for prosjektering av betongkonstruksjoner. Oppgaven går ut på å se på bakgrunnen til regelverket i Eurokode 2. Aktuelle tema er skjærkraftkapasitet, konsentrerte laster, slanke søyler og forankring. En del av oppgaven er en gjennomgang av aktuell litteratur på området. Type oppgave: Litteratur og beregning Kontaktperson: J.A. Øverli, S.I. Sørensen 4.3 Numerisk simulering av armert og forspent betong Oppgaven går ut på numerisk simulering av forskjellige typer konstruksjoner i armert og eventuelt forspent betong med FEM-programmet DIANA. En viktig del av oppgaven er uttesting av forskjellige materialmodeller. Aktuelle problemstillinger er fiberarmerte konstruksjoner, konsentrert last på plate og gulv på grunn. Type oppgave: Beregningsoppgave Antall studenter: Max 5 Kontaktperson: S.I. Sørensen, J.A. Øverli, Max Hendriks 4.4 Spenningsbasert herdeteknologi Beregning ved hjelp av elementmetoden I massive konstruksjoner kan herdetemperaturene bli høye, og store spenninger utvikles fordi temperatur- og svinn-bevegelsene fastholdes fra underlaget og/eller tilstøtende konstruksjoner. Dette kan lede til uønskede riss, og har konsekvenser for prosjektering og utførelse av ulike konstruksjoner i utsatt miljø som for eksempel senketunnelen i Bjørvika. Teknologien bygger på klassisk herdeteknologi, og går ut på først å beregne konstruksjonens temperatur- og fasthetsutvikling, og deretter utføre beregninger av spenningsutviklingen. I oppgavene skal elementmetode-programmet DIANA benyttes. Type oppgave: Litteratur og beregninger Kontaktperson: J.A. Øverli, T.Kanstad, Max Hendriks og Ø.Bjøntegaard (Statens Vegvesen), 4.5 Utmattingslevetid av armerte betongkonstruksjoner dimensjonert med lokal splitting armering. Norsk standard gir krav til dimensjonering av betong og armeringen knyttet til statisk last på partielt belastede arealer. Standarden gir krav til tilleggsarmering for armering på tvers av lastretningen, såkalt splitting armering. Denne armeringen hindrer større opprissing av betongen knyttet til store aksialkrefter. Armering har også en 3-D effekt som øker den statiske trykkstyrken av kontaktområdet.

23 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 21 av 70 Ved dimensjonering av vindmøller vil det ofte være kontakt område mellom ståltårn og betongfundamenter som blir dimensjonert etter disse prinsippene. Betongen er imidlertid belastet ikke bare av statiske laster men også av dynamiske laster. Det kan således ha betydning om utmattingslevetiden, av slike detaljer, også økes ved en slik 3- D effekt når det tas hensyn til at 3-D effekten oppstår etter at armeringen er aktivert, dvs. at riss åpner seg i det belastede området. Dette er en oppgave hvor 2-3 studenter skal samarbeide om oppgaven. Løsning av oppgaven vil innebære eksperimentell testing av mindre armerte betongelementer med lokalt kontakttrykk både statisk og dynamisk til brudd, og sammenligning med eksisterende Wøhler kurver for betong. Oppgaven vil også inneholde analytiske vurderinger av problemet. Det er ønsket at det skal konkluderes med en anbefaling om hvordan utmatting av delvis belastede flater kan gjennomføres. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med Det Norske Veritas (DNV). Den eksperimentelle testing vil foregå hos DNV sitt laboratorium i Oslo. Type oppgave: Litteratur, testing og beregninger Antall studenter: 2-3 Kontaktperson: J.A. Øverli, Hege Berg Thurmann (DNV) 4.6 Duktilitet av lettbetong På grunn av lettbetong sin lave densitet vil den i en del tilfeller være gunstig å bruke i konstruksjoner. I forhold til en normal betong har lettbetong en mye sprøere bruddoppførsel. Dette gjør at lettbetong ikke kan brukes i en del sammenhenger hvor det er krav til duktil oppførsel, for eksempel i områder med jordskjelvbelastning hvor dissipasjon av energi er sentralt. I regi av instituttets deltakelse i COIN (Senter for forskningsbasert innovasjon innen betong) gjennomføres det forskning innen dette fagområdet. Oppgaven går ut på prøving av bjelker av lettbetong og normal betong i laboratoriet for å studere duktiliteten og effekten av ulike tiltak for å øke duktiliteten. Type oppgave: Litteratur, testing og beregninger Antall studenter: 2 Kontaktperson: J.A. Øverli, Tore Myrland Jensen (SINTEF) 4.7 Beregningsmetoder for plate og bjelkebruer av betong Oppgaven tar utgangspunkt i fullstendig tegningsgrunnlag for eksisterende bruer, og i tillegg til ordinær dimensjonering i bruks- og bruddgrensetilstanden er det aktuelt å behandle ulike effekter som for eksempel: - konsekvenser for armering/snittkrefter i bruoverbygning samt oppleggskrefter som følge av skjeve opplegg og horisontalkrumning for bjelkebruer. Bruk av bjelketeori kontrolleres mot plateteori. - lasttype (jevnt fordelt/punktlast fra trafikk, evt. tvangskrefter fra forspenning, og temperatur etc) - effekter av stivhetsendring som følge av opprisset betong Type oppgave : Litteratur- og beregningsoppgave Antall studenter: 2-3 studenter Kontaktperson: T. Kanstad 4.8 Betongkonstruksjoner med fiberarmering Syntetisk og stål fiberarmering som full eller delvis erstatning for ordinær stangarmering kombinert med selvkomprimerende betong er et aktuelt tema. I regi av instituttets deltakelse i COIN (Senter for forskningsbasert innovasjon innen betong) gjennomføres det omfattende

24 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 22 av 70 forskning innen dette fagområdet. Flere oppgaver er aktuelle, og de kan omfatte andeler av litteraturstudium, eksperimentelt arbeid (prøving av bjelker og plater i laboratoriet, oppfølging av feltforsøk), og utredning av beregningsmetoder og regelverk. Type oppgave: Diverse Antall studenter: 2-6 Kontaktperson: T. Kanstad 4.9 Dimensjonering av avstivende dekkeskiver Bygninger bestående av hulldekkegulv opplagt på bærende veggelementer i prefabrikert betong er en svært aktuell byggemetode. Det er samtidig svært vanlig å benytte de samme konstruksjonene som avstivende skiver for horisontale laster. Oppgaven er å utvikle beregningsprogrammer (for eksempel i Excel) for de horisontale hulldekkeskivene inkludert lastberegninger og dimensjonering av de tilhørende knutepunktene. Type oppgave: Litteraturstudium, beregningsoppgave Antall studenter: 1 Kontaktperson: L. Vinje 4.10 Midlertidig avstiving av betongelementkonstruksjoner i montasjefasen Ved bygging av prefabrikerte betongelementkonstruksjoner er montasjefasen ofte kritisk med hensyn til sikkerhet. Det er nokså vanlig å sikre montasjefasen med midlertidige avstivinger, forskalingsstøtter, skråstag, fagverk, bardunering, shimsing etc. Oppgaven er å finne kritiske parametre i montasjefasen, og å lage hjelpemidler for den prosjekterende i valg og dimensjonering av midlertidige avstivinger. Hjelpemidlene kan bestå av dimensjoneringsdiagrammer og tilhørende beregningsprogrammer (for eksempel i Excel) Type oppgave: Litteraturstudium, innsamling av praktisk erfaring, beregningsoppgave Antall studenter: 1 Kontaktperson: L. Vinje 4.11 Numerisk simulering av betong- og murkonstruksjoner Oppgaven retter seg mot ikkelineær beregning av konstruksjoner/komponenter i betong eller murverk. Formålet er å etterprøve modeller fra konstruksjonsstandarder og retningslinjer eller å undersøke den mekaniske virkemåten til konstruktive elementer som ikke er spesielt behandlet i regelverket. Det første kan eksempelvis være å undersøke spenningsfordelingen i søyledekkeforbindelser, mens virkemåten til ribbehvelv i mur kan være et tema som ikke er dekket av NS Beregningene gjennomføres med FEM-programmet DIANA. Avhengig av tema, kan det være aktuelt å gjennomføre forsøk i laboratoriet i tillegg. Type oppgave: Primært beregningsoppgave Antall studenter: Max 5 Kontaktperson: K V Høiseth 4.12 Murkonstruksjoner utsatt for eksplosjonsbelastning I land der Norge deltar i fredsskapende operasjoner er murverk den vanligste byggeformen. Både for å sikre egne bygninger og ifm operasjoner, er det viktig å ha kunnskap om murverkets kapasitet ved eksplosjonsbelastninger. Oppgaven retter seg mot å studere aktuelle belastninger og murverkets respons og gir rom for numerisk simulering og eksperimentelle forsøk, eventuelt i kombinasjon. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med Forsvarsbygg. Type oppgave: Litteraturstudium, beregninger, eksperimentelle forsøk Antall studenter: 1 Kontaktperson: K. Høiseth, Tore Børvik, Alf M Nøstvold (Forsvarsbygg)

25 MASTEROPPGAVER VED INSTITUTT FOR KONSTRUKSJONSTEKNIKK 2012 Side 23 av BETONGTEKNOLOGI Masteroppgave innen betongteknologi omhandler fire hovedtemaer: fersk betong, ung betong, herdet betong og levetid (bestandighet, nedbrytning, sustainability). Eksempler er given nedenfor. 5.1 Betongs 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 gjort mindre arbeider for å føre over denne kunnskapen til pumpbarhet hos betongen. Denne kunnskapen er viktig, ettersom en stor del av den betongen som produseres plasseres ved hjelp av maskiner og utstyr. Masteroppgaven vil 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. Praktiske forsøk med viskometere samt silosystemer, blandere og pumper vil inngå i en praktisk del. Det vil også være muligheter å kombinere studiet med sommerjobb i Norge eller Foto: utlandet. Type oppgave: Teoretisk og praktisk studie Antall studenter: 1-3 Kontaktperson: Stefan Jacobsen 5.2 Selvkomprimerende fiberbetong Fiber blir et viktig alternativ/supplement til stangarmering i fremtidens betong. I bærende konstruksjoner kreves det relativt store mengder fiber og god fordeling av denne for å oppnå tilstrekkelig bæreevne og sikkerhet. Store fibermengder bidrar imidlertid til vesentlig redusert støpelighet (redusert flyteevne), hvilket er spesielt uheldig med tanke på ønsket om å utvikle selvkomprimerende betong (SKB) som den fremtidige standardbetongen. Oppgaven går ut på å undersøke hvordan ulike typer fiber påvirker tilslagspartiklenes pakning og behovet for pasta og matrix og de tilhørende reologiske egenskaper. Type oppgave: Litteraturstudium, beregninger, lab.undersøkelse Antall studenter: 1 eller 2 Kontaktperson: S. Jacobsen, M. Geiker Samarbeid med: COIN Foto: Busterud et al, /