Det er benyttet systemidentifikasjon for å verifisere Svinesundsbroas dynamiske egenskaper. Ti tøyningsinduserte tidsmålinger har blitt analysert for å kunne si noe om broas fire første egenfrekvenser, egenmoder og demping. resultatene for egenfrekvensene viste seg å være veldig stabile, mens for demping var usikkerheten stor. Samtidig ble det også modellert opp en elementmodell. Målet med denne modellen var å danne et best mulig bilde av den ekte broa. Måten det ble gjort på var å kalibrere modellen opp mot resultater fra analyse av tidsmålingene. Med de forenklinger som ble gjort, og de antagelsene som ble tatt, kom modellen akseptabelt nær den ekte broa.

SummaryRock Bolts, improved design and possibilitiesMaster thesis NTNU 2012Student : Capucine Thomas-LepineSupervisor : Leif LiaKey words : rock foundation, small concrete dam, rock mass classification, rock joints, shear strength of rock discontinuities, fully grouted passive rock bolts designMasters Thesis : “Rock bolts, improved design and possibilities” is a continuation from the Masters Thesis NTNU 2011 “Rock bolts in dams, expected capacity” by Lars Kristian Neby. Internationally, dam engineering focuses mainly on pre-stressed anchors in rehabilitation and improvement of stability of large dams, which is undergoing constant research in North America. Passive rock bolts are used in small concrete dam foundations to ensure sufficient stability against overturning moment from ice loads. This concerns the majority of dams in Norway, over 98% of whose electricity comes from hydropower developed over the last 100 years and still developing. Design is ruled by regulation from NVE (Norwegian water resources and energy directorate) published first in the 1980s, and regularly revised until the retroactive “Retningslinjer for betongdammer” in 2005. This design method for passive rock bolts is conservative with regards to rock capacity, as it is worldwide. The model, developed in the early age of rock bolt development in 1977 by Littlejohn and Bruce, considers the rock resistance as equivalent to the weight of the cone of rock around the bolt. Rock engineering has improved since, often with regards to underground engineering, which is not necessarily transposable to dam engineering. The inherent uncertainty in rock mass characterization slowed development of new design method for passive rock bolts. This is however of great interest in the Norwegian hydropower industry, and for applications to other civil engineering structural foundations. This thesis is meant to develop knowledge of qualitative and quantitative rock mechanisms in passive rock bolts in order to improve their design.The work is composed of three parts, as follows :A study on rock mass capacity and mechanisms in dam foundations, comes first. An empirical and quantitative estimation of rock mass strength with regards to recognized classification Q, RMR or GSI is proposed, based on Wyllie (1992) and results from Lars K. Neby. Full scale tests are then performed to the assess validity of empirical relationships developed in the first part between rock mass quality and rock bolt capacity (maximal tension load in pull out tests). 50 steel bolts with diameter 25mm and mortar grouted length 0.4m were pulled out with logging of strength and deformation in a rock quarry presenting various degrees of rock quality (RMR 40 to 80), representative of expected conditions for dam foundations. Rock quality was assessed for each bolt by laboratory testing (intact material properties) and rock mass characterization on site supplemented by core drilling or video inside hammer drilled holes. This program of tests was an improvement on the protocol developed and performed by Lars K. Neby on 18 bolts, whose results give the first relevant clues on parameters such as limit range of quality of rock (RMR>40), length of bolt (0.4m), maximal capacity (more than 20 tons, when conservative calculations assessed 0.2 tons). The results of testing confirm the relationships developed in a more statistical approach.Conclusions from these two parts lead to a proposition for a new design model, with a higher resistance contribution from the rock. The three modes of failure (rock, steel, grouting) are considered for ensuring resistance of a maximal stress of 180MPa (to avoid important deformations in the structure). Factors of safety and the range of validity in the rock mass condition for the proposed design are also considered. The thesis concludes with propositions for further works in order to :- Further extend the domain of validity of the proposed design.- Review methods of control of installed passive rock bolts.- Document and improve knowledge of load transfer mechanisms in passive rock bolts in dams.

Rapporten er en videreføring av en tidligere studentoppgave. I videreføring av arbeidet, er det sett på bakgrunnen for regler som gjelder for forankringsstenger med og uten fot. Forbindelser og bjelkeinnfestninger i betongkonstruksjoner utføres ofte med innstøpte forankringsstenger av stålbolter, armeringsstenger eller dybler påsveist eller boltet til en stålplate. Det er utført undersøkelse for stålinnstøpningsdetaljer i betong, i form av litteraturundersøkelse, oppstilling av beregningseksempler, sammenligning av regler, deltakelse i laboratorieforsøk, FE analyser og sammenligning av utvalgt geometrier og forbindelsesløsninger. Det er tatt utgangspunkt i tekniske spesifikasjonen CEN/TS i forbindelses med kapasitetsberegning. Det viser seg at CCD-metoden er mest korrekt for dybler med fot, men det er manglende regler for forankringsstenger uten fot. FE analysen gir en indikasjon på hvordan normal- og skjærkreftene fordeler seg i stålplaten og ut i betongen, og ser ut til å stemme godt overends med antatte teorier etter CEN/TS. Resultatene fra laboratorieforsøket med eksentrisk skjærbelastning av innstøpt stålplate med forankringsstenger uten fot viser at det er betongens strekkapasitet som er avgjørende for den totale kapasiteten til knutepunktet. Bruddet som oppstår er en kombinasjon av heft- og spaltebrudd i betong. Betongens kapasitetsformler i CEN/TS er konservative.

This master's thesis contains studies on moment capacity of fibre reinforced concrete in load-bearing structures. The primary focus has been testing of full scale beams with steel fibres, both with and without additional reinforcing bars. The properties of both the fresh and hardened concrete have also been studied and measured in accordance with current standards and regulations.The concrete used in the experiments was self compacting with a fibre content of 80 kg/m3 corresponding to 1 vol-% of the concrete.In addition to laboratory experiments, calculations were performed according to current guidelines for design of fibre reinforced structures to estimate the expected behaviour of the beams.The thesis also includes literature study focusing on the use of fibres in concrete, material composition, moment capacity and crack development of fibre reinforced concrete.

Reforcetech AS is about to develop, and has just started, the manufacturing of basalt fibres for reinforcing concrete structures. Contrary to steel bars, the basalt reinforcement is non-corrosive, non-conductive, and non-magnetic. Basalt fibres can be delivered both as reinforcement bars and as fibre reinforcement, known as Minibars. This report evaluates the use of both basalt rods and basalt fibres in load carrying concrete beams. As a part of this report, six beams were tested; three pairs with different reinforcement setup. The first pair was lightly reinforced with three Ø10,1 bars as longitudinal reinforcement. The second pair was similar to the first, but with 0,75 vol% added basalt fibres. The third, and last pair, was more heavily reinforced; seven reinforcement bars and 0,75 vol% added basalt fibres. All beams had dimensions of 200x300x4000 mm. With this setup, the effects of basalt fibres could be examined as well as the influence of an increased reinforcement area. The test results were compared to available design rules.

Combined sewer overflows (CSOs) are a part of the combined storm water and foul sewer system. CSOs should protect the downstream sewer system against overloading during heavy rainfall and snow melting. This report investigates how three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) can be applied to evaluate the quality performance of combined sewer overflows (CSOs).Separation efficiency is a performance indicator defined as the fraction of sediments that are treated and not overflowing. Emissions from poorly constructed CSOs have a harmful impact on receiving water quality. Predicted increase in rainfall in the northern hemisphere due to climate change is enhancing stresses imposed on these structures. EU established the Water Framework Directive (WFD) in 2000 to ensure good ecological and chemical quality for receiving streams and lakes. To meet this standard, a reduction in emissions of pollutants is required through improvement of separation efficiency of CSOs. Numerical modelling creates new opportunities for detailed analyzes of existing and new structures as such tools where not available when the first CSOs where built.In this report, the assessment of a CSO with CFD is presented in the context of a geometry from Århus. The CSO is one of the case studies in the EU project PREPARED Enabling Change, which aims to adapt Europe’s water supply and sanitation systems to climate change. It is a complex device with one inlet, four overflow chambers and two outlet pipes.Prior to the modelling, a literature review was carried out to identify the characteristics of combined sewage. The purpose was to determine what particles that should be modelled and find appropriate boundary conditions.The sewer quality showed large variations dependent on flow rate, locations inside the system and between different systems. The combined sewage consists of a mixture of organic and inorganic material and no unique relationship between density and particle size could therefore be found. A wide range of sediments with size 100m - 5mm and densities 1002kg/m3, 1170kg/m3, 1400kg/m3, 1720kg/m3, 2000kg/m3 and 2650kg/m3 were therefore selected to represent sewer sediments in the numerical model.At the bed of the CSO a criteria was needed to determine if a particle settled or was suspended in the fluid. A bed shear stress (BSS) boundary condition was found to be appropriate. The shear stress at the bed was compared to a critical value specified by the user. A study by Berg (1988) showed that the critical value for settling of particles in a combined sewer with sand traps was 1.0Pa.The numerical modelling was done with the commercial software FLUENT. Analyzes where carried out for two scenarios; (1) filling of the CSO with throughflow to the treatment plant, and (2) during overflow to receiving waters. Three velocities was used (0.3m/s, 0.5m/s and 0.7 m/s) to test the influence of velocity on the separation efficiency.The paper demonstrates how the discrete phase model (DPM) can be utilized to predict particle trajectories and final destination of particles and how this can be used to calculate separation efficiency. The conclusion is that the particle tracking routine was found to be suitable for analyzes of sediment transport and separation efficiency. Overall the CSO in Århus showed a good separation efficiency higher than 50% for all velocities. The exception was sand particles with size 0.1mm and organic material withdensity 1170kg/m3 and diameters up to 0.5mm. The results showed that velocity had a strong influence on separation efficiency and flow streamlines on the distribution of particles on the different overflows. It was crucial to define appropriate boundary conditions as it has a significant effect on the result. Difference in separation efficiency for different types of particles was most significant during slow flow conditions. A references to previous work has shown that the particle tracking routine probably overestimates the separation efficiency for high velocities (Stovin & Saul, 1998). In future work the results from Århus should be compared with measurements, to determine if this is the case for the Århus results as well.CFD modelling in combination with modern measurement techniques provide great opportunities for optimization of CSOs. The intention is that this can serve as a pilot project for future research and work with adaption of CSOs under climate change.

Oppgaven omhandler en trespenns betongbru der det er undersøkt effektene av skjeve opplegg. Det har blitt modellert og analysert fire brumodeller med ulike oppleggsvinkler i både Diana og NovaFrame. De ulike oppleggsvinklene er 0, 15, 30 og 45 grader. NovaFrame er et rammeprogram som bruker en bjelkebetraktning, mens Diana er et plateprogram som baseres på plateteori. Formålet med oppgaven har vært å vurdere om NovaFrame vil gi tilfredsstillende resultater sammenliknet med Diana når bruene gis skjeve opplegg.

Bakgrunnen for oppgaven er et ønske om å redusere lekkasjetapet på vannledningsnettet i Narvik by. Reduksjon av lekkasjetapet kan gjøres ved utskiftning/rehabilitering av ledninger, lokalisering og reparasjon av lekkasjer og trykkreduksjon.Målet med prosjektet er å gi et grunnlag for videre arbeid med reduksjon av lekkasjer, ved hjelp av fin-lokalisering, trykkreduksjon og generell planlegging av hvilke ledningsstrekk som skal saneres i de kommende år.I rapporten gjennomgås vannbalanse for lekkasjesonene på ledningsnettet i Narvik, lekkasjetap med ulike indikatorer presenteres og lekkasjesonene rangeres. Det utredes muligheter for reduksjon av lekkasjetapet ved å redusere trykket der det er praktisk gjennomførbart. Videre sammenlignes lekkasjetapet i Narvik med andre kommuner og forslag til organisering av lekkasjesøk fremstilles.Utarbeidelsen av vannbalansen er gjort på grunnlag av foreliggende data om målt forbruk på kommunalt ledningsnett, innrapporterte målerverdier fra større abonnenter og folkeregisterdata. Det er i enkelte tilfeller manglende data fra målere på ledningsnettet som har måttet blitt erstattet av erfaringsdata som gir visse muligheter for feil. Resultatene viser et totalt vanntap på ca. 55 % for Narvik. Etter sonebalanse er satt opp og lekkasjesonene rangert er sone 7, 12, 10 og 4 rangert som verst. Disse tre sonene står for ca. halvparten av det totale lekkasjetapet. Resultatene fra simuleringene ved en trykkreduksjon i sone 12 gir en lekkasjereduksjon på ca. 13 % i denne sonen. Ut fra erfaringer fra andre kommuner og størrelsen på forsyningsområdet i Narvik anbefales det å benytte ca. et halvt årsverk til lekkasjelytting.

Hovedproblemet med betongpeling er knyttet til impulsivt støy og rystelser fra ramming. Med dagens krav til ytre miljøpåvirkning vil man i praksis alltid måtte søke om dispensasjon fra lokale myndigheter for de aktuelle periodene man skal arbeide. I den senere tid har man sett et økt fokus på miljøhensyn omkring utførelse og installasjon av peler og en kan ikke lenger se på dispensasjoner for brudd på støy- og vibrasjonskrav, som en god og langsiktig løsning. Det bør derfor utvikles mer miljøvennlige maskiner for ramming, eventuelt sees på andre peletyper som kan erstatte betongpelene. Målet med denne rapporten er å vurdere konkurransedyktigheten til injeksjonspeler som et alternativ.Det er utført en litteraturstudie innenfor aktuelle tema tilknyttet problemstillingen. Her gis en teoretisk beskrivelse av bæreprinsipp, installasjonsmetode, utstyr, samt en beskrivelse av prosjektmålene tid, kostnad, kvalitet, SHA og ytre miljø. Årsaken er at betong- og injeksjonspeler er to svært forskjellige løsninger, både med tanke på oppbygning, installasjonsmetode og ofte bruksområde. Man ønsker derfor å ha et teorigrunnlag for videre diskusjon og analyse.Gjennom rapporten har man kommet frem til at injeksjonspeler er en mer miljøvennlig løsning, både med tanke på støy og rystelser. Det vil derfor være andre faktorer som avgjør om den blir valgt. For å sammenligne løsningene økonomisk, har man gjennomført beregninger av forankringslengde ved ulike laster og grunnforhold. Resultatene viser at injeksjonspeler, forutsatt løse til middels faste sand- og grusmasser, kan oppnå godt over det dobbelte av kraftkapasiteten per meter pel, sammenlignet med betongpeler. Følgende differanse indikerer en betydelig kostnadsbesparelse, både i form av materialforbruk og tid for installasjon. Videre er det brukt et allerede gjennomført byggeprosjekt som analysemetode. Formålet med prosjektgjennomgangen er å vurdere prosjektmålene kostnad, tid, SHA og ytre miljø. Med utgangspunkt i det undersøkte prosjektet, normaliserte kostnadsdata, samt ulike referanseprosjekter har man kommet frem til at injeksjonspeler er cirka dobbelt så dyr som betongpeler (kr/meter installert pel). Dette kostnadsestimatet gjelder midlere laster i størrelsesorden 600 – 1000 kN.Etter sammenstilling av kostnadsdata og beregningsresultater, er det konkludert med at injeksjonspeler kan være et økonomisk konkurransedyktig alternativ til betongpeler i løse og middels faste sand- og grusmasser. Denne rapporten danner et godt utgangspunkt for videre arbeid innenfor et interessant og aktuelt tema som ellers er lite beskrevet. Ved en eventuell videreføring av arbeidet anbefales det å inkludere flere prosjekter for sammenligning av prosjektmålene tid og kostnad. Data- og informasjonsgrunnlaget som ligger til grunn for konklusjonene i denne rapporten, begrenser seg til kalkyler og produksjonsmålinger fra få prosjekter. Ved å skaffe et bedre erfaringsgrunnlag, som inkluderer analyser av flere prosjekter, samt forskning på andre områder (beskrevet i kapittel 8), er man sikker på at injeksjonspeler kan komme som et godt alternativ til betongpeler.

I denne oppgaven er det sett på muligheten for å bygge lengre trebroer enn de eksisterende. Målet er å finne ut hvor mange ledd det er hensiktsmessig å dele broens bue inn i, hvor sterke disse leddene må være, og hvordan dette påvirker resten av konstruksjonen. Det er gjort FEM-analyser på en nettverksbro som spenner 100 m, det vil si 30 m lenger spenn enn den lengste trebroen i dag. Disse analysene er gjennomført ved å benytte en eksisterende numerisk modell i programmet Abaqus. Den eksisterende modellen er blitt skalert opp med en faktor på 10. Videre er buen tilegnet et ulikt antall ledd: 2, 3 og 4. Videre er en motstand beregnet for å muliggjøre en analyse der de ulike leddene har samme styrke som buene. Dette ble brukt for å finne ut hvilken effekt hvert ledd hadde på hele konstruksjonen. Deretter er det gjort endringer i forhold til sammenkoblinger, stabilisering og hengere for å blant annet få analysen til å kjøre. Etter en rekke analyser er resultatene fremstilt grafisk. Resultatene viser at buen med 3 ledd er betydelig svakere enn de andre buene med inndeling på henholdsvis 2 og 4 ledd. I tillegg til antallet ledd og styrken i leddet, antas det at svakheten skyldes posisjonen av leddet, det vil si at det midtre leddet befinner seg på midten av brospennet. Buen med 3 ledd har også større nedbøying, opplagerkrefter og innspenningsmomenter enn de to andre alternativene, selv med styrken i leddet lik styrken til buen. Det antas at dette kan skyldes skaleringen av modellen, ettersom det er liten forskjell mellom de tre alternativene i leddstyrke før modellene ble skalert opp. Som forventet er alternativet med 4 ledd i buen svakere enn alternativet med 2 ledd. Det viser seg også at stivheten i hele konstruksjonen øker betydelig når tverrsnittet på hengere økes. Det kan derfor være lurt å benytte sterkere hengere enn det som er brukt i denne analysen.