I forbindelse med utbygging av E6 Sør er det behov for ei ny jernbanebru i Klettbakkan. Jernbanebrua spenner over 4 spenn og har total lengde 71 meter.Brua prosjekteres av Dr. Ing. A. Aas-Jakobsen Trondheim AS. Det er i oppgaven gjennomført et litteraturstudium av gjeldende regelverk gitt av oppdragsgiver, Jernbaneverket, samt gjeldende Eurokoder som berører jernbanebruer i betong. En beregningsmodell i 3D-rammeprogrammet NovaFrame er etablert for å bestemme snittkrefter fra aktuelle lastmodeller og en delvis dimensjonering er utført.Ikkelineære analyser i elementmetodeprogrammet DIANA er gjennomført for å undersøke måten en stor konstruksjon praktisk kan modelleres med mer eller mindre avanserte materialmodeller, og hva ulike regelverk anbefaler for ikkelineær modellering.Det er påvist tilstrekkelig kapasitet i bruddgrensetilstand og utstrakte beregninger er gjort i bruksgrensetilstand. I prosessen med ikkelineære analyser er mange sentrale tema belyst. De ikkelineære modellene viser gjennomgående lavere kapasitet enn analytisk håndberegning. Variasjon i materialmodeller påvirker både kapasitet og stivhet/deformasjonsforløp i stor grad.

I denne masteroppgaven er det sett nærmere på hvor godt pelspisser klarer å trenge ned i fjell ved ramming med fallodd. Oppgaven er en del av et prosjekt Statens vegvesen har satt i gang for å øke kunnskapen rundt ramming av peler med bergspiss i fjell.Som en del av oppgaven ble det gjennomført forsøk der modeller av virkelige pelspisser ble rammet mot ulike bergarter. Det ble undersøkt hvilken effekt spissens geometri, herding av spissen og forboring av steinen har for nedtrengingsevnen til spissen i ulike bergarter.Videre er teorien bak ulike materialmodeller beregnet på modellering av fjell gjennomgått. En av disse materialmodellene er blitt brukt til å utføre numeriske analyser med elementprogrammet IMPETUS for å verifisere resultatene fra forsøket.Forsøkene og analysene viser at ulike spisser har til dels svært ulik oppførsel når de blir rammet mot forskjellige bergarter. De fleste spissene klarte å trenge ned i fjellet, og oppnå sikkert feste. I et par av forsøkene ble imidlertid spissen svært deformert, og det er usikkert om de ville tålt videre ramming mot fjell.

Anisotropi har stor innvirkning på den udrenerte skjærstyrken i leire. I dag er NGI-ADP modellen implementert i elementmetodeprogrammet Plaxis, men modellen tar kun hensyn til anisotropi på deviatoriske spenninger, og egner seg derfor best under initialt flatt terreng. Denne masteroppgaven tar utgangspunkt i en forenklet variant av ADP-modellen, presentert av Kristoffer Rabstad i hans hovedoppgave våren 2011. Modellen er kalt ADPXX, og tar også hensyn til anisotropi på initiale skjærspenninger, på horisontale og vertikale plan. ADPXX-modellen viste en større effekt av anisotropi på grunn av initiale skjærspenninger enn forventet, hvilket er bakgrunnen for oppgaven.Materialmodellens egenskaper er analysert i ulike initialtilstander. Det har vist seg at det er vanskelig å gi aktiv og passiv styrke som input som funksjon av initial effektiv vertikal overlagring. Styrketakene må relateres til de effektive initiale hovedspenningene uansett hvilken retning disse måtte ha. Endringer i modellen og i programkoden er utført for bedre tilnærming til reell materialoppførsel ved å justere grad av anisotropi ut fra initialspenningen, på en konsistent måte innen rammen av et Mohr Coulomb (MC) flytekriterium. Dette innebærer at graden av anisotropi varierer gjennom materialet. For enkelhets skyld er det antatt at anisotropi på skjærspenninger gir like stort bidrag som anisotropi på deviatoriske spenninger. Modellens egenskaper er demonstrert gjennom eksempler, både på en naturlig skråning og på to fiktive idealskråninger. Modellen oppfører seg som forventet. I tilfeller der spenningene øker proporsjonalt, som i en vanlig stabilitetsanalyse av en naturlig skråning, vil modellen gi samme resultat som MC. I situasjoner der en ytre last fører til spenningsrotasjon, vil den brukerdefinerte modellen gi lavere kapasitet. Forskjellen minker dersom skråningen initialt har lav sikkerhet mot brudd.

AbstractThe objective of this master’s thesis has been to investigate the capabilities of the CFD packages Star CCM+ and SSIIM to model hydro-peaking scenarios in regulated natural rivers in 3D using a RANS method. Two Norwegian regulated rivers are modeled, Surna and Lundesokna. In Surna, flow fields and bed shear-forces are compared for the Star CCM+ and SSIIM models. In Lundesokna flow fields and water surface elevations from simulations in Star CCM+ are compared to field data at steady flow conditions. For unsteady flow a Star CCM+ simulation are compared to video footage of a hydro-peaking event. The Surna Star CCM+ numerical model predicts a comparable flow field to SSIIM for both steady and unsteady flow. The magnitudes of velocities and shear-forces, however, deviate. Unphysical velocities and shear forces were found in parts of the cells in the Star CCM+ model. A review of the model shows that the unphysical velocity errors are likely caused by a too coarse grid and problems with the VOF method. Efforts to run simulations on a finer grid were discontinued because of a lack of available computational resources. Both the Surna numerical models achieved convergent solutions for unsteady flow. However, due to the quasi-unsteady treatment of the flow in SSIIM the SSIIM model is not able to capture wave effects. In consequence the SSIIM model predicts peaks about 600 seconds earlier than the Star CCM+ model for unsteady flow. When accounting for this effect the models show similar flow fields but deviating velocity and shear-force magnitudes as for the steady flow.Comparison to field data show that the Lundesokna Star CCM+ model is able to predict flow fields and water surface elevation with high accuracy for steady flow between 10 m3/s and 20 m3/s discharge. The unsteady flow simulation shows visual resemblance with the video footage, however, field data measurements are required to quantify the accuracy of the numerical model for transient conditions.

This Master's thesis addresses the effects of marine growth on the design of a lattice tower substructure for an offshore wind turbine. Marine growth is the unwanted colonization of marine structures by marine organisms. The current standards prescribe a thickness of 100 mm whereas in the literature, layers up to 200 mm thick have been reported for structures in the North Sea.Marine growth leads to increased wave loading on the structure. This is caused by the increased effective member diameter, as well as increased drag coefficient due to increased surface roughness. Marine growth also represents an additional non-structural mass, reducing the structural natural frequencies. Marine growth may increase flow instability and vortex shedding, but this has not been evaluated in this report. The effects of marine growth have been evaluated for the NOWITECH 10 MW reference turbine.Alteration of the natural frequencies caused dynamic amplification when structural natural frequencies approached the nP-values of the rotor. The effect was most prominent for the local-modes natural frequencies, the modes including out-of-plane deformation of the bracing.The relative importance of the increased hydrodynamic load and additional non-structural mass was investigated. It was concluded that both effects must be included in the model to describe the dynamic behaviour.The fatigue lifetime of the K-braces was more sensitive to marine growth thickness than that of the X-braces. The X-brace fatigue lifetime gave the design lifetime for this particular design and marine growth lead to significant reductions in the fatigue lifetime. Marine growth would increase the lifetime in certain points. Thus, it is necessary to check the design also without marine growth.

Bygningsinformasjonsmodeller er på vei inn i byggebransjen, et verktøy som knytter leveranser fra prosjekteringsgruppen i et prosjekt sammen i objektmodell. Med felles leveranse er felles arbeidsform neste steg. Integrated Concurrent Engineering (ICE) eller samlokalisert, samtidig prosjektering ble utviklet av NASA for deres romprogrammer, og er av Center of Integrated Facility Engineering ved Stanford University innlemmet i prosjektformen Virtual Design and Construction (VDC). VDC inkluderer BIM, ICE, målinger og produkt- og prosjektplanlegging og -kontroll og er basert på Lean-tankegang. For å se på tilrettelegging for god ICE-prosjektering er det i rapporten utført en casestudie av detaljprosjektering i VDC-prosjektet Hagebyen byggetrinn 1. Prosjektet er pilotprosjekt for VDC i Veidekke Entreprenør AS.Studien er utført ved triangulering av metoder. Resultater av spørreundersøkelse, intervjuer, registrering av møteaktivitet og -oppmøte og observasjoner utført våren 2012 er tolket, og drøftet opp mot teori og kartlagte utfordringer i VDC.Klare målsetninger for ICE-prosjektering, både felles i prosjekteringsgruppe og individuelt for å nå overordnet mål må utarbeides. For styring av prosjektet er det påvist behov for tidlig planlegging, utførelse og bruk av gode, formålstjenelige målinger. Målinger kan brukes til kontinuerlig å samle gruppen i arbeid mot felles målsetning, og styring i hvordan arbeidet skal utføres. Komprimert prosjektering som ICE krever oppmøte fra alle deltakere som er interessenter i saker som skal tas opp i ICE-sesjoner. Mangel på deltakelse, og utfordringer som følge av dette er påvist i caseprosjekt. Det er i studien og beskrevet behov for endringer i infrastruktur og teknologi.

Different design criteria for successful flushing of hydropower headworks have been evaluated. Main focus has been on handling of floating debris for small hydropower plant in Norway, as well as sediment handling for run of the river-projects in sediment-carrying rivers. As a new way of cleaning intake screens clogged by debris, the concept of backflushing has been investigated. The intake screen, called trash rack, is then cleaned by a reveresed water flow over a short period of time, and the clogged material flushed out thorugh a flushing pipe. A physical test tank was developed to evaluate parameters for a successful flushing of trash racks with different degrees of clogging. A test device was developed to evaluate adhesion, i.e. the level of friction between clogged material and the trash rack. The required gross water velocity over a trash rack during flushing for detaching of the clogged material was found to be in the range of 0.1 to 0.2 m/s, with a typical value of 0.12 m/s. The clogged material tend to resist a maximum limit of pressure difference over the trash rack before it detaches. Results are showing a pressure difference resistance in the range of 0.05-0.10 meterWater Column (mWC). The pressure difference prove hard to obtain as parts of the trashrack is cleaned. Hence, a flushing gate should be opened at a high rate to obtain the best flushing efficiency.A field trip to Nepal has been conducted to gain experience in sediment handling, and to work with physical models at HydroLab Pvt Ltd in Kathmandu. Observed intake solutions have been evaluated both against existing theory and results from a physical model study. It has been documented through a model test series that the flushing ability of an undersluice gate is limited to only a few meters upstream of the flushing gate.The limit for flushing by bed transport has been tested in a model, and compared to theory for evaluating initial movement of the sediment bed. Experiments are supporting that Shield’s theory of critical shear stress can be used to predict the occurrence of bed movement. Design and operation of settling basins have been investigated, together with the appurtenant different strategies for flushing. The possibility of applying the concept of backflushing of trash racks for headworks arrangements including sediment settling basins have been evaluated. For projects where the trash rack can be located upstream of the settling basin, the combination seems feasible, as parts of the water storage in the settling basin could be used for the backflushing. However, the trash rack should be placed downstream of the settling basins for most Himalayan headworks arrangements, which makes backflushing impossible.

Denne avhandlingen omhandler den dynamiske responsen av Svinesundsbrua. Hovedformålet er å vurdere usikkerheten tilknyttet de eksisterende beregningsverktøyene som benyttes til å beregne vindindusert dynamisk respons ved å sammenligne med målte verdier. Det er plassert ett anemometer like ved buen som måler vindhastighetene. Jeg tar utgangspunkt i en bestemt tidsserie av vindhastigheter målt i en periode på ti minutter til å estimere ruhetsparametere og middelvindhastighetsprofilet. Jeg forenkler med å anta et homogent vindfelt og benytter derfor de samme ruhetsparameterne og middelvindhastighetsprofilet for hele brua. Siden terrenget ikke er homogent vil dette være en kilde til usikkerhet. Det viser seg at de simulerte tidsseriene beskriver turbulenskomponentene ved anemometeret på en tilfredsstillende måte med samsvarende auto-spektraltetthet. For kryss-spektraltettheten inngår det parametere som bestemmes ved hjelp av eksperimentelle forsøk og som det er tilknyttet store usikkerheter til. Usikkerheten baserer seg på i hvor stor grad vindhastighetene i vindfeltet korrelerer. Kraftkoeffisientene for bruas kjørebane er framstilt ved hjelp av en modell i en vindtunnel. For buen derimot må jeg benytte tilnærmede verdier, og verdiene av disse vil ha stor innflytelse på den endelige responsen. Kreftene blir påført en modell av brua laget i Abaqus ved hovedspennet som buen bærer over. Modellen inneholder forenklinger som gjør at egenfrekvensene er noe lavere enn de målte egenfrekvensene. Sammenligningen med den målte responsen må sees på i statistisk betydning. I den sammenheng benytter jeg verdier for gjennomsnittlig maksimalverdi og gjennomsnittlig standardavvik til akselerasjonene. Resultatene viser at de beregnede akselerasjonene ligger noe lavere enn de målte, bortsett fra på buen hvor de horisontale akselerasjonene er høyere enn målte. Samtidig beregnes det veldig liten vertikal akselerasjon ved bruas midtpunkt. For å vurdere usikkerheten i resultatene beskriver jeg hvor stor innflytelse de ulike parameterne har på responsen ved å benytte forskjellige verdier.

I Statens Vegvesen er det planlagt å bygge en ny RV 717 mellom Sund og Bradden i Rissa som ligger på halvøyen Fosen nordvest for Trondheim i Sør-Trøndelag fylke. Prosjekteringen ble tidligere gjort i 2009, men prosjektet ble stoppet på grunn av store geotekniske utfordringer i skråningsstabilitet.Det er en slak skråning mellom Rein kirke og Botn innsjø som består av sensitiv leire. Skråningen ligger på andre siden av innsjøen hvor ''Rissaraset'' tok sted. Området har blitt undersøkt tidligere med flere laboratorieforsøk, totalsonderinger, CPTU og R-CPTU (resistivitetsmålinger). I 2011 ble det gjennomført supplerende grunnundersøkelser ved Rein kirke. Undersøkelsene bestod av CPTU, sylinderprøveserier og blokkprøver. Fire blokkprøver ble tatt av NTNU, støttet av Statens Vegvesen.Denne oppgaven handler om revurdering av geoteknisk problemstilling ved Rein kirke basert på nye CPTU-tolkninger med høyere kvalitet og resultater fra blokkprøver. Alle geotekniske og geofysiske data tilgjengelig om området ved Rein kirke ble samlet opp. Flere rapporter og tidligere masteroppgaver ble gjennomgått og samlet inn sammen med nye undersøkelser. Forsøksplanen var å utføre treaksialforsøkene med varierende tøyningshastighet for å kartlegge hastighetseffekten for Rissaleire. Et anisotropiforhold ble etablert. Prekonsolideringstrykk og krypparametrene ble funnet i CRS og i trinnvise ødometre. Tidligere ble det antatt normalkonsolidert leire i denne skråningen, men en revurdering viste en overkonsolidert leire. Ut ifra samlet informasjon om tidligere undersøkelser og med resultater fra blokkprøver ble tidligere antatt lagdelig revurdert. Nye CPTU, ble benyttet i korrelasjoner mellom CPTU og blokkprøver. Resultatene i kombinasjon med rutineundersøkelser viste at det ikke er kvikkleire i strandsonen, men bare noen få meter i midten av skråningen og at det er lite sannsynlig at et retrogressivt skred oppstår.En ny lagdeling for profil 3-3 og nye su-profiler ble brukt i skrånigsstabilitetsberegning, i GeoSuite. Nye resultater viste en forbedring av stabiliteten, avlastning av sandlaget ble vurdert.

Vulkan bro åpnet i desember 2010 og det er siden da registrert merkbare vertikale svingninger fra ganglast. Målinger utført på broen tilsier at egenfrevensene fra både første vertikal- og første torsjonsmode ligger i nærheten av frekvensområdet til ganglast. Dette er i litteraturen anslått til å ligge fra 1,4 Hz for sakte gange til 2,4 Hz ved hurtig gange, med en tilnærmet gjennomsnittsverdi på 2 Hz for normal gange. Broens horisontale egenfrekvens ligger utenfor det tilsvarende området for horisontalretningen, som er fra 0,7 Hz - 1,2 Hz, og er derfor ikke et problemområde for Vulkan bro. Egenfrekvensene er målt til 2,05 Hz for vertikalmoden, 2,7 Hz for torsjonsmoden og 4 Hz for horisontalmoden. De ulike standardene og retningslinjene har forskjellige metoder for å anslå akselerasjonene til en konstruksjon. Dynamiske svingeproblemer fra ganglast er imidlertid et tema som er lite diskutert i dagens standarder. I Eurokodene er det kun angitt en metode for å anslå akselerasjon fra ganglast i Eurokode 5. Disse formlene gir varierende verdier ved sammenligning med de målte akselerasjonene på Vulkan bro. Metodene i BS 5400, Ontario Highway Bridge Design Code og Statens vegvesens håndbok 185 er tilnærmet like. Alle disse gir lave akselerasjonsverdier sammenlignet med de målte. ISO 10137 angir en mer rasjonell metode for å forutsi akselerasjonene til en konstruksjon. Alle de ulike standardene er forenklinger av Fourierserier, mens ISO 10137 bruker Fourierseriene fullt ut for å representere ganglast. ISO 10137 har også strengere krav til maksimale akselerasjoner, og er den eneste standarden som tilsier at det skal være svingeproblemer på Vulkan bro. Ganglastmodelleringen er et stort usikkerhetsmoment og er her tilpasset for at den etablerte FEM-modellen skal gi like responsverdier som målingene. Det viser seg at den beste ganglastmodelleringen for Vulkan bro er en forenklet trekantamplitude knyttet til punktlaster langs broen.Ulike tiltak for å bedre svingeproblemene er modellert og undersøkt i Abaqus-modellen. De beste blant de utprøvde tiltakene er å installere massedempere eller montere skråstag som støtter opp broen. Massedempere kalibrert mot vertikalmoden gir i modellen akselerasjoner som tilfredstiller kravene i standardene, og skråstag på siden av broen gir enda lavere akselerasjonsverdier. Skråstag kun på den ene siden av broen er også et effektivt tiltak.