Staketrucken er en truck som benyttes i Fesil Rana Metalls produksjon av ferrosilisium, et viktig legeringsemne for stålindustrien. Staketrucken benyttes av ovnsoperatørene til å fordele masse i ovnens øvre sjikt for å holde høy og jevn kvalitet på smelten. Staketrucken er en spesialombygd motvektstruck som er designet for å tåle det tøffe miljøet i et smelteverk. En 5,5meter lang todelt arm er staketruckens verktøy for arbeid i ovnen. Selv med sitt snevre bruksområde er staketrucken en viktig del av produksjonsprosessen.   Staketrucken har en begrensning, redskapsbytte. Staketruckens utforming gjør at den per i dag ikke kan bytte redskap, en såkalt stakearm uten hjelp av støttefunksjoner. Dagens støttefunksjon er å benytte en gaffeltruck ved bytte av stakearm, en løsning som er tidskrevende og ikke minst legger beslag på to operatører i løpet av byttet. Fesil Rana Metall ønsker derfor å utrede mulighetene for en enklere metode for stakearmsbytter. I hovedsak er det vurdert ny design på koblingen mellom stakearmens indre og ytre del og ulike stativløsninger for lagring av stakearmer som ikke er i bruk.   Metoden for å vurdere behovet og utforming av en ny løsning for bytte av stakearmer har i stor grad vært basert på faktainnsamling fra en brukergruppe ved FRM som daglig har kontakt med utstyret. Skisser fra forundersøkelsen blir presentert og det blir presentert en komplett løsning som baserer seg på å beholde dagens koblingstype og oppmuntre til hyppigere bytter av redskap ved hjelp av et roterbart stativ. Noe som vil forenkle bytte av stakearmer betraktelig. Den ferdige løsningen inneholder FEM-beregninger samt enkle beregninger for å dimensjonere hydraulikk og sveiser.

Investigations are performed on the capabilities of Computational Fluid Dynamics (CFD) to model a transient transcritical flow around a Submerged Floating Tunnel (SFT). The aim of this inquiry is to examine the possibility of modeling the effect of Vortex Induced Vibrations (VIV) on a circular cylinder, through a coupling between a 2D CFD simulation, and a 3D FEM analysis of the structure trough strip theory. To validate such an approach, it is essential to verify that the CFD analysis yields accurate results. A simulation has been performed on the flow around a circular cylinder with Re=3.6⋅〖10〗^6, based on the solution of the 2D Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations with the Realizable k-ϵ turbulence model using enhanced wall treatment. The hydrodynamic values obtained is the time averaged drag coefficient (CD,avrg), the root-mean-square lift coefficient (CL,rms), and the non-dimensional shedding frequency (St). The analysis yields a St=0.26, which is within published experimental values, in contrast to published numerically obtained results.

The thesis examines the use of fibre reinforced concrete in carrying structures. The basis of the project is shear capacity of beams with openings which is a very common structural element. It has been carried out full-scale tests of one reference beam and three beams with openings reinforced with different reinforcement combinations.The first part of the report consists of a literature study based on earlier research and published material on fibre reinforced concrete and its use in carrying structures. Different fibres and their properties are described as well as the components in concrete and their effect. As of today there are no official set of rules for designing fibre reinforced structures, but there are several suggestions for rules which are described in the report. The most important set of rules for this project is made by COIN (Concrete Innovation Centre). The calculations done in the project are based on the COIN-report.The concrete used in the tests were delivered by Unicon and the castings were done in two days, one casting with plain concrete (reference beam and one beam with openings with traditional shear reinforcement) and one casting with fibre reinforcement (Dramix 80/60). The fibre reinforced beams with openings consisted of one beam with a combination of fibre and traditional shear reinforcement and one with only fibres as shear reinforcement. The casting of the fibre reinforced concrete proved difficult as the fibres were lumping together and deteriorated the flowability. Therefore the FRC required a lot of work while being cast.In addition to the full-scale beams standard beams and testing cubes were cast. These were later tested to establish the strength properties of the concrete. The tests showed that both the compressive strength and the residual tensile strength were higher than the theoretical values used in the pre-testing calculations, so post-testing calculations were carried out as well.The full-scale beams were tested at the structural laboratory at NTNU. The testing was done in a rig with a four point testing set-up with two symmetrical loads. The beams were instrumented to measure the midspan vertical displacement as well as the crack openings beneath the openings and a computer registered the measured values. Both the fibre reinforced beams proved to have better capacity and ductility than the plain concrete beams. This indicates that steel fibre reinforcement is a good solution for shear reinforcement for beams with openings.Most of the calculations done were in good accordance with the test results although they were a bit on the conservative side. The calculations for the beam with only fibre reinforcement were not very good, and post-testing calculations were done to find the width of a theoretical tensile trajectory based on the real capacity. All in all the tests showed that the use of FRC in beams with openings might be a good solution in the future. More research should be done on this subject to develop design rules for FRC beams with openings.

I forhold til normal betong, har lettbetong en sprøere oppførsel ved trykkbrudd. I arbeidet med denne oppgaven er det gjennomført firepunkts bøyetester på 8 overarmerte betongbjelker for å studere duktiliteten av lettbetong i trykksonen. Lettbetongen har en romdensitet omkring 1800 kg/m3, og en trykkfasthet i størrelsesorden 35-40 MPa. Hovedmålet med oppgaven var å undersøke effekten av to ulike tiltak for å øke duktiliteten; fiberarmering og tett bøylearmering. Det ble dermed konfigurert fire ulike bjelketyper for å vurdere effekten av de to tiltakene hver for seg, og i kombinasjon.Frem til brudd viser bjelkene samme oppførsel, men etter brudd er forskjellen stor. Bjelkene uten fiberarmering og færre bøyler mister evne til å motstå ytre belastning umiddelbart etter brudd. Bjelkene med tettere bøyleplassering viser noe av den samme tendensen, men avskallingen stopper derimot ved bøylearmeringen. Resttverrsnittet opprettholder dermed lastmotstand ved større deformasjoner.For bjelkene med fiberarmering og færre bøyler, er tverrsnittet tilnærmet intakt etter at betongen begynner å sprekke opp i trykksonen. Som følge av dette opprettholdes lastmotstanden ved større deformasjoner. For bjelkene med tett bøyleplassering og fiberarmering fortsetter lastmotstanden å øke også etter at betongen sprekker i trykksonen. For disse bjelkene ble lastmotstanden opprettholdt ved svært store deformasjoner. De utførte testene av bjelkene indikerer at både bruk av bøyle- og fiberarmering hadde en tydelig positiv effekt på duktiliteten. Fiberarmeringen medførte at selve bruddoppførselen ble seigere, og bidro til å ivareta den strukturelle integriteten lenge etter at brudd inntraff. Kombinasjonen av de to tiltakene viser spesielt gode egenskaper etter brudd.

Oppgaven tar for seg en dynamisk analyse av en generisk flytebru i frekvensplanet, med hovedvekt på vertikale svingninger. Miljølaster på bruen evalueres og de hydrostatiske og hydrodynamiske tilbakeføringskreftene introduseres, samt metoder for bestemmelse av disse.En modell for flytebrua etableres i et elementmetode format. De hydrodynamiske effekter er inkludert i elementmodellen via utviklede hydroelastiske elementer. Disse er introdusert i modelleringen av pantongene for å beskrive interaksjonen mellom konstruksjonen og vannet.Bølgelast vurderes som den dominerende ytre last på flytebrua og flere analysemetoder benyttes for å evaluere den dynamiske responsen. De ulike analysemetodene tar fortrinnsvis for seg ulike metoder for å modellere bølgelasten over konstruksjonen. Gyldigheten av disse modellen vurderes i lys av de teorier og antagelser som ligger til grunn for beskrivelsen av havoverflaten. De hydrostatiske og hydrodynamiske tilbakeføringskreftene anses å ha stor innflytelse på responsen til flytebrua for lave frekvenser. En bølgelastsituasjon på en flytebru er videre vurdert til å påvirke brukonstruksjonen mest i for lave frekvenser. Det er derfor tydelig at de hydrodynamiske effektene på en flytebru vil påvirke den dynamiske responsen i stor grad. Responsen fra de dynamiske analysene er i stor grad diktert av valgt metode for modellering av bølgefeltet, som igjen avgjør lastsituasjonen på flytebrua. En tilstrekkelig nøyaktig modellering av bølgesituasjonen på brua er videre vurdert å være av særdeles stor viktighet for å oppnå realistiske responser fra de dynamiske analysene.

De største problemene med betonggulv på grunn er opprissing som følge av punktlaster,samt riss og kantreising som følge av svinn. Riss rundt store punktlaster skyldes at gulvettrykkes ned. Mekanismene rundt belastningen fører til riss i toppen av gulvplaten. Risssom er forårsaket av svinn, vil typisk oppstå i forbindelse med alle fastholdingspunkter.Svinn kan også gjøre at gulvet reiser seg i kantene fordi svinntøyningene er størst i toppenav gulvet. Gjennom diverse tiltak, som bruk av armering, skjæring av rissanvisere ogbegrensing av uttørking, kan man redusere konsekvensene av svinn.Dimensjonering av gulvplater baseres på en sammenligning av bøyestrekkfasthet og kalkulertestrekkspenninger. I 1925 presenterte Westergaard ligninger for beregning av spenningeri betonggulv. Basisen i Westergaards ligninger danner fortsatt grunnlaget for dimensjoneringav betonggulv. Eurokode 2 gir dimensjoneringregler for å forhindre at platengår til skjærbrudd nær en punktlast.Svinn kan deles inn i uttørkingssvinn og autogent svinn. Uttørkingssvinn skjer i størst gradnær gulvoveraten, noe som skaper spenninger i gulvet. Denne spenningen kan få gulvettil å risse opp og/eller reise seg langs kantene. Autogent svinn er en kjemisk reaksjon ibetongen, og vil skje i like stor grad i hele gulvet.Elementmetoden er et veldig vanlig dimensjoneringsverktøy, som deler opp kompliserteproblem i mindre og enklere deler. Deretter kan tilnærmede løsninger bli funnet ved hjelpav numeriske beregninger. Ikkelineær analyse brukes når materialet eller geometrien ikkeoppfører seg lineært. Betong er et materiale som i strekk vil oppføre seg lineært helt tildet risser opp. Videre vil betongen ha ikkelineære egenskaper.Elementmodeller testes for tre plasseringer av en punktlast. Disse lasttilfellene er kantlast,hjørnelast og senterlast; de samme som Westergaard baserte sine ligninger på i 1925. Modellermed både skallelementer og kubeelementer analyseres ikkelineært. Skallmodellenetestes med to ulike stivheter i underlaget. Én modell skal simulere eekten av svinn. Allemodellene lages og analyseres i elementmetodeprogrammet Diana.Skall- og kubemodellene gir ganske like responser. Nedbøyningsverdiene er litt større forkubemodellene, men oppbøyningen er litt mindre. Analysene viser at betongplaten tå-ler betydelig høyere senterlast enn den tåler kant- og spesielt hjørnelast. Analysene meddobbel underlagstivhet gir nedbøyninger som er mellom 24 % og 34 % mindre, men opprissingskapasiteten(toppriss) er bare mellom 5 % og 9 % høyere. Simuleringen av svinn fører,som forventet, til at platekanten reiser seg. Nedbøyningsverdiene til modellene stemmerrimelig godt med tall fra Westergaards formler. Analyseresultater og sammenligning medteori tilsier at alle modellene simulerer betonggulv på en god måte.

Betongelementer er bygningsdeler som er produsert i fabrikker eller et annet sted enn der de skal brukes, og senere transportert og montert på byggeplassen. De blir ofte spennarmert for å oppnå økt bæreevne og spennvidder, og samtidig være slanke elementer. I dekker og tak er bruk av hulldekkeelement det mest vanlige valget i Norge i dag.Når hulldekkeelementer monteres sammen, vil de statisk opptre som en skive. En skive vil ha stor stivhet i sitt eget plan og fungere avstivende for konstruksjonen for horisontale laster. Sammen med de vertikale skivene fungerer dette som et avstivingssystem for skivebygg. På grunn av forskjellene i stivheter mellom de horisontale og de vertikale skivene, kan man ved beregning betrakte skiven som en bjelke med de vertikale skivene som oppleggspunkter for bjelken.Dataprogrammet ”HD-Skive” har en hovedhensikt å effektivisere prosjekteringsarbeidet for dimensjonering av avstivende dekkeskiver. Noen fordeler med programmet er:- Man slipper å beregne snittligninger for skjærkraft og moment. For dekker med komplisert geometri og lastpåkjenning kan dette være særdeles tidsbesparende.- Snittene man velger blir ferdigregnet ved kun å føre inn posisjonens X- eller Y-verdi. Ved mange tester og snitt kan dette også være tidsbesparende.- Man får en sammenligning av alle strekkrefter for de forskjellige lasttilfellene og kan derfor raskt finne dimensjonerende forankringsmengde.HD-Skive krever Microsoft Excel versjon 2007 eller nyere for å fungere. Programmet er delt inn i seks sider der hver side kan beskrives av følgende:- 1 – INPUT DEKKE:Definerer modulaksene, dekkets dimensjoner og geometri.- 2 – INPUT LASTER: Definerer de påførte lastenes størrelser og utstrekninger.- 3 – INPUT SKIVER: Definerer posisjonene og reaksjonskreftene til de vertikale skivene.- 4 – RESULTAT Y-RETN:Beregner nødvendig lengde- og tverrarmering for last i Y-retning.- 5 – RESULTAT X-RETN:Beregner nødvendig lengde- og tverrarmering for last i X-retning.- 6 – OPPSUMMERING:Oppsummerer alle beregningsresultat i en tabell.

Joints with pressure perpendicular to the grain are a common occurrence in wooden structures. While the making of such a joint is very simple, dimensioning it is difficult: The load configuration causes a mix of ductile compressive failure and brittle tensile failure. In addition, the global response shows hardening after the first failure. Recent changes to the design code has made the design bearing strength for this type of load so low that Norwegian houses no longer fulfill the requirements. As the houses remain standing even after the new rules were introduced, it is clear that a revision of the rules may be in order. The revision is made even more important by the growing interest for building large wooden structures.This thesis focuses on using numerical models to estimate the bearing strength of wooden sills with pressure perpendicular to the grain and compares the numerical model with results from laboratory tests. The goal is to see how accurate response a numerical model can give for the problem in question, to and beyond first failure.Many new and interesting tools for modeling of complex material behavior have been implemented in commercial FEA analysis software in later years. These tools are implemented in an attempt to mimic the complexity of the material behavior, but limitations in the software and hardware proved hard to overcome. While the model is able to give good estimates for bearing strength for certain cases, it proves unable to model the development after first failure.Using results from laboratory tests in conjunction with the numerical model, the impact of tested parameters such as pith location, cross-section geometry and load placement is still evaluated. Results imply that all of these parameters severely impact the global response of the problem, particularly after first fracture.The numerical model has potential, particularly as new modeling tools become available, and should be worked on.

Oppgaven er en del av et større prosjekt der målet er å få teorier for hvordan man bedre kan ta ut utsparinger i limtrebjelker, og om det ved hjelp av skruer som forsterkning er mulig å oppnå samme kapasitet som bjelker uten utsparing. Fullskalatester er nødvendige og oppgaven baseres på tidligere utførte kapasitetsforsøk og tøyningsanalyser, i tillegg til nye utførte forsøk. Oppgaven inkluderer en detaljert forklaring av metoden brukt til utførelse av forsøkene, og hvordan forsøksdata ble hentet ut fra det optiske målesystemet (Aramis). De mest brukte teoriene for styrkeanalyse av trekonstruksjoner presenteres. Oppgaven er tredelt:En tøyningsanalyse av fem kapasitetsforsøk på K-bjelker med sirkulær utsparing på 170 mm og forsterket av to selvborrende skruer plassert normalt på fiberretning er gjennomført. Analysen viser at en sprekk oppstår og vokser på grunn av at tøyningskonsentrasjonene i et område øker til et visst nivå. Tendensen er at sprekken utvikler seg når tøyningene vinkelrett på fibrene ved sprekktupp øker til mellom 1,3-1,8 %. Sprekkene stoppet i all hovedsak ved skrueplasseringen.20 nye kapasitetsforsøk med skrueplassering på 45° i forhold til fiberretningen, skrudd med to forskjellige kantavstander fra utsparing (2,0d og 0,5d) er blitt gjennomført. Resultatet fra disse forsøkene er at en slik skrueplassering er svært gunstig. Skruene gir bjelken økt stivhet slik at kapasiteten når tilnærmet hva en slik limtrebjelke med utsparing kan oppå. Et snitt av makslast på 18,2 kN er ikke langt ifra en bjelke uten utsparing på 23,0 kN. Skruene motvirker tøynings- og sprekkoppbygging langs utsparingene, og gjør at bjelken holder seg stabil fram til eventuell kollaps (strekkbrudd i underkant av utsparing) eller lokal utbøyning (Bruddmode 3).Spenningsintensitetsfaktoren K ble beregnet ut ifra tøyningsdata hentet i området rundt 5 sprekktupper. 100 K-verdier ble beregnet ved å kombinere lineær-elastisk bruddteori med spennings-tøyningsforhold. Beregnet K-verdi: K = 391,9 +/- 32,1 N/mm3/2.

Denne masteroppgaven er en eksperimentell studie av en selvkomprimerende konstruksjonsbetong (styrkeklasse B35) med antiutvaskingsegenskaper armert med enten basaltfiber (monofilament) eller stålfiber. Formålet med oppgaven har vært å undersøke fibrenes effekter på blant annet betongens ferskegenskaper, som eksempelvis synk og synkutbredelse, samt mekaniske egenskaper i herdet tilstand, hovedsakelig bøyestrekkfasthet og trykkfasthet. Motivasjonen for oppgaven har vært et ønske om å øke proporsjonalitetsgrensen for undervannsbetongen, altså bøyestrekkfastheten ved riss, samt å gi betongen duktilitet og restfastheter etter riss. Et av hovedkravene ved fremstilling av denne fiberbetongen var å opprettholde en tilfredsstillende lik reologi som referansebetongen. For bruk av fiber i konstruksjonsbetongen i jetpeler vil en slik økning av beskrevne egenskaper kunne resultere i mindre bruk av stagforankring, reduserte pelediametere og/eller redusert peleantall. Dette betyr tidsbesparelse. Basaltfibrenes effekt på bearbeidbarheten (synk og synkutbredelse) var stor allerede ved små fibermengder sammenlignet med stålfiber. For et krav til synkutbredelse på 560 mm var maksimum anvendbare innhold av basaltfiber kun 0,38 vol% (10 kg/m3). Den mest effektive endringen gjort i resepten for å fremskaffe disse verdiene, var å øke innholdet av superplastiserende tilsetningsstoff til maksimalt anbefalt. Matriksvolum og w/c-forhold ble også forsøkt øket, men med liten effekt. Det var i tillegg ønsket å beholde masseforholdet grunnet krav til bestandighetsklasse M45. Stålfibrene ble kun testet med en fibermengde på 0,7 vol% (54,6 kg/m3). Selv uten endring av resepten fra referansebetongen viste dette fiberinnholdet seg å ha liten effekt på synkutbredelsen, med unntak av litt mindre synk på grunn av tendenser til oppbygning av fiberskjelett i midten. Likevel var det god stabilitet i betongen som medførte jevn spredning av stålfiber helt ut til randen. Basaltfibrene viste ingen antydning til positiv effekt på bøyestrekkfasthet og trykkfasthet ved 28 døgn herding. Bøyestrekktesten som ble brukt var i samsvar med NS-EN 14651. Etter riss ga fibrene ingen fastning og fiberbetongen gikk til brudd på samme måte som den uarmerte referansebetongen. Basaltfibrene er derfor uegnet som fiberarmering i denne undervannsbetongen for applikasjon i jetpeler. Stålfibrene økte derimot middelverdien av proporsjonalitetsgrensen for bøyestrekkfasthet fra 4,2 MPa (for referansebetongen) til 5,6 MPa. Stålfibrene ga i tillegg umiddelbar fastning etter første riss og økte restbøyestrekkfastheten opp til ca. 7,8 MPa ved 1 til 1,5 mm rissvidde (CMOD). Betongen viste god duktilitet og stålfibrene tilfredsstilte kravet til minimumsarmering. For dimensjonering ved 0,5 mm rissvidde er den dimensjonerende restbøyestrekkfastheten = 3,6 MPa for stålfiberbetongen. Vurdering av basalt- og stålfibres effekt og mekaniske egenskaper i jetpeler Den stålfiberarmerte undervannsbetongen er en god fiberbetong sammenlignet med en ordinær selvkomprimerende konstruksjonsbetong med samme stålfibervolum og omtrentlig lik trykkfasthet. På grunn av den store mengden sement i betongen er varmeutviklingen ved herding høyere enn normalt. Dette vil resultere i overflateriss grunnet en temperaturgradient gjennom det store peletverrsnittet. Selv om dette normalt er ufarlige riss, som har en tendens til å lukke seg når konstruksjonen kjøles ned, kan de likevel fungere som svake punkt ved mekaniske laster og/eller miljømessige belastninger. Stålfiber ville kunne redusere disse rissviddene, men ikke fjerne de helt.