Laboratory Investigation of Grouted Coupler Connection Details for ABC Bridge Projects, RB07-013, 2015

With an ever increasing desire to utilize accelerated bridge construction (ABC) techniques, it is becoming critical that bridge designers and contractors have confidence in typical details. The Keg Creek Bridge on US 6 in Iowa was a recent ABC example that utilized connection details that had been utilized elsewhere. The connection details used between the drilled shaft and pier column and between the pier column and the pier cap were details needing evaluation. These connection details utilized grouted couplers that have been tested by others with mixed results—some indicating quality performance and others indicating questionable performance. There was a need to test these couplers to gain an understanding of their performance in likely Iowa details and to understand how their performance might be impacted by different construction processes. The objective of the work was to perform laboratory testing and evaluation of the grouted coupler connection details utilized on precast concrete elements for the Keg Creek Bridge. The Bridge Engineering Center (BEC), with the assistance of the Iowa Department of Transportation (DOT) Office of Bridges and Structures, developed specimens representative of the Keg Creek Bridge connections for testing under static and fatigue loads in the structures laboratory. The specimens were also evaluated for their ability to resist the intrusion of water and chlorides. Evaluation of their performance was made through comparisons with design assumptions and previous research, as well as the physical performance of the coupled connections.

Quantum Hall Phases of two-component bosons

The recent production of synthetic magnetic fields acting on electroneutral particles, such as atoms or photons, has boosted interest in the quantum Hall physics of bosons. Adding pseudospin 1/2 to the bosons greatly enriches the scenario, as it allows them to form an interacting integer quantum Hall (IQH) phase with no fermionic counterpart. Here we show that, for a small two-component Bose gas on a disk, the complete strongly correlated regime, extending from the integer phase at filling factor ν = 2 to the Halperin phase at filling factor ν = 2 / 3, is well described by composite fermionization of the bosons. Moreover we study the edge excitations of the IQH state, which, in agreement with expectations from topological field theory, are found to consist of forward-moving charge excitations and backward-moving spin excitations. Finally, we demonstrate how pair-correlation functions allow one to experimentally distinguish the IQH state from competing states, such as non-Abelian spin singlet (NASS) states.

Higher-dimensional rotating charged black holes

Using the blackfold approach, we study new classes of higher-dimensional rotating black holes with electric charges and string dipoles, in theories of gravity coupled to a 2-form or 3-form field strength and to a dilaton with arbitrary coupling. The method allows to describe not only black holes with large angular momenta, but also other regimes that include charged black holes near extremality with slow rotation. We construct explicit examples of electric rotating black holes of dilatonic and non-dilatonic Einstein-Maxwell theory, with horizons of spherical and non-spherical topology. We also find new families of solutions with string dipoles, including a new class of prolate black rings. Whenever there are exact solutions that we can compare to, their properties in the appropriate regime are reproduced precisely by our solutions. The analysis of blackfolds with string charges requires the formulation of the dynamics of anisotropic fluids with conserved string-number currents, which is new, and is carried out in detail for perfect fluids. Finally, our results indicate new instabilities of near-extremal, slowly rotating charged black holes, and motivate conjectures about topological constraints on dipole hair.

Nonperturbative semiclassical stability of de Sitter spacetime for small metric deviations

We consider the linearized semiclassical Einstein equations for small deviations around de Sitter spacetime including the vacuum polarization effects of conformal fields. Employing the method of order reduction, we find the exact solutions for general metric perturbations (of scalar, vector and tensor type). Our exact (nonperturbative) solutions show clearly that in this case de Sitter is stable with respect to small metric deviations and a late-time attractor. Furthermore, they also reveal a breakdown of perturbative solutions for a sufficiently long evolution inside the horizon. Our results are valid for any conformal theory, even self-interacting ones with arbitrarily strong coupling.

Aspectos fisiológicos do desenvolvimento de mudas de café cultivadas sob telas de diferentes colorações

O objetivo deste trabalho foi avaliar aspectos fisiológicos do desenvolvimento de mudas de café, cultivadas sob telas com diferentes características espectrais. Mudas de Catucaí Amarelo 2SL, no estádio "orelha de onça", foram dispostas em blocos ao acaso, com cinco repetições, sob estruturas cobertas individualmente com telas nas cores azul, branca, cinza, preta e vermelha, com sombreamento de 50%. Quatro meses depois, foram avaliados: o crescimento das mudas, os teores de pigmentos nas folhas, e os de açúcares solúveis totais e o amido das folhas e raízes. A tela vermelha foi a mais eficiente em promover o crescimento em quatro das sete características estudadas: altura das plantas, área e massa de matéria seca foliar e massa de matéria seca total. Para as demais características, não houve diferença entre as telas. A análise dos pigmentos mostrou que, à exceção da tela cinza, as demais não diferiram entre si quanto a esta característica. Nas folhas, a tela vermelha proporcionou maior teor de açúcar e de amido. Na raiz, os teores de carboidratos foram mais elevados com as telas vermelha e preta. Entre as cinco colorações de tela, a vermelha foi a mais eficiente na produção de mudas de café com maior vigor e qualidade, em que se destacam os teores de carboidrato e a fitomassa.

Einsteinin aika-käsitteen kehitys: mesokosmisesta mikrokosmiseen ja megakosmiseen

Kirjoitus perustuu esitelmään Suomen oppihistoriallisessa seurassa 27.10.2005

Oral rivaroxaban for symptomatic venous thromboembolism.

BACKGROUND: Rivaroxaban, an oral factor Xa inhibitor, may provide a simple, fixed-dose regimen for treating acute deep-vein thrombosis (DVT) and for continued treatment, without the need for laboratory monitoring. METHODS: We conducted an open-label, randomized, event-driven, noninferiority study that compared oral rivaroxaban alone (15 mg twice daily for 3 weeks, followed by 20 mg once daily) with subcutaneous enoxaparin followed by a vitamin K antagonist (either warfarin or acenocoumarol) for 3, 6, or 12 months in patients with acute, symptomatic DVT. In parallel, we carried out a double-blind, randomized, event-driven superiority study that compared rivaroxaban alone (20 mg once daily) with placebo for an additional 6 or 12 months in patients who had completed 6 to 12 months of treatment for venous thromboembolism. The primary efficacy outcome for both studies was recurrent venous thromboembolism. The principal safety outcome was major bleeding or clinically relevant nonmajor bleeding in the initial-treatment study and major bleeding in the continued-treatment study. RESULTS: The study of rivaroxaban for acute DVT included 3449 patients: 1731 given rivaroxaban and 1718 given enoxaparin plus a vitamin K antagonist. Rivaroxaban had noninferior efficacy with respect to the primary outcome (36 events [2.1%], vs. 51 events with enoxaparin-vitamin K antagonist [3.0%]; hazard ratio, 0.68; 95% confidence interval [CI], 0.44 to 1.04; P<0.001). The principal safety outcome occurred in 8.1% of the patients in each group. In the continued-treatment study, which included 602 patients in the rivaroxaban group and 594 in the placebo group, rivaroxaban had superior efficacy (8 events [1.3%], vs. 42 with placebo [7.1%]; hazard ratio, 0.18; 95% CI, 0.09 to 0.39; P<0.001). Four patients in the rivaroxaban group had nonfatal major bleeding (0.7%), versus none in the placebo group (P=0.11). CONCLUSIONS: Rivaroxaban offers a simple, single-drug approach to the short-term and continued treatment of venous thrombosis that may improve the benefit-to-risk profile of anticoagulation. (Funded by Bayer Schering Pharma and Ortho-McNeil; ClinicalTrials.gov numbers, NCT00440193 and NCT00439725.).

Jäähdytykseen ja täyssuolanpoistoon perustuva lauhteen puhdistus soodakattilalaitoksella

Tämän diplomityön oleellisempana tavoitteena oli tutkia ioninvaihtohartsien pitkäaikaista toiminnallista lämpötilakestävyyttä kirjallisuustutkimuksin ja kuormituskokein. Lisaksi työssä optimoitiin taloudellisesti ja teknisesti paras kytkentävaihtoehto soodakattilan lauhteenpuhdistuslaitokselle. Tässä diplomityössä selvitettiin myös soodakattilan ulospuhallusveden sisältämien veden jälkiannostelukemikaalien ja epäpuhtauksien vaikutusta ioninvaihtohartsien vanhenemiseen.; Ioninvaihtohartsien lämpötilakestävyyteen liittyvät koeajot suoritettiin Stora Enso Laminating Papers Oy Kotkan tehtaalla. Koeajoja varten oli erikseen suunniteltu koeajolaitteisto, jossa lauhdenäytettä puhdistettiin patruunasuotimella ja sekavaihtimella. Sekavaihtimessa käytettiin vahvoja anioni- ja kationihartseja. Koeajoja oli yhteensä neljäkappaletta ja niissä tutkittiin hartsien lämpötilakestävyyttä ja anionihartsin silikaatti-vuodon riippuvuutta lämpötilasta. Lämpötilakestävyyskoeajoissa käytetyt hartsit lähetettiin Rohm and Haasille analysoitavaksi. Lopulta koeajojen tuloksia verrattiin kirjallisuudessa esitettyihin aikaisempiin tutkimuksiin. Lauhteenpuhdistuslaitoksen kytkentävaihtoehtojen optimoinnissa käytettiin apuna Kotkan ja UPM-Kymmene Oyj Pietarsaaren tehtaiden kokemuksia. Kytkentävaihtoehtojen energiataseet laskettiin kuudelle eri laitokselle, joiden syöttöveden virtaukset olivat 37 -180 kg/s. Lisaksi selvitettiin kytkentävaihtoehtojen investointikustannukset ja kertakäyttöhartsien vuotuiset kustannukset laitokselle, jossa syöttöveden virtaus oli 67 kg/s. Ulospuhalluksen talteenottojärjestelmän energiataseet laskettiin kuudelle eri laitokselle, joiden syöttöveden virtaukset olivat 37 - 180 kg/s. Laskelmien lähtökohtana käytettiin kunkin soodakattilan ulospuhallusveden määriä, jotka selvitettiin tehdasvierailujen yhteydessä. Ulospuhallusveden epäpuhtauksien ja jälkiannostelukemikaalien pitoisuudet arvioitiin kattilaveden perusteella. Aikaisempien kokemusten perusteella arvioitiin, että ulospuhallusvesi johdettaisiin lisäveden valmistukseen ennen suolanpoistosarjoja. loninvaihtohartsien kuormituskokeiden ja kirjallisuustutkimusten perusteella oli selkeästi nähtävissä, että etenkin anionihartsin kapasiteetti heikkeni nopeasti lämpötilan ollessa yli 60 °C. Kationihartsin suolanpoistolle kriittinen lämpötilaraja on 100 °C.Lisäksi yli 60 °C:ssa anionihartsi ei pysty poistamaan silikaattia lauhteesta. Seuraavaksi on esitelty lauhteenpuhdistuslaitoksen optimikytkentävaihtoehdot sekä vanhoille että uusille laitoksille. Vanhalle laitokselle, jossa lauhteet on puhdistettu aikaisemmin mekaanisella suotimella ja lisäveden puhdistuksessa on käytetty sekavaihdinta, paras kytkentävaihto on erilliset sekavaihtimet lauhteelle ja lisävedelle. Uudelle ja vanhalle laitokselle, jossa lauhteet on puhdistettu aikaisemmin mekaanisella suotimella ja lisäveden puhdistuksessa ei ole käytetty sekavaihdinta, paras kytkentävaihto on yhteiset sekavaihtimet lauhteelle ja lisävedelle. Lauhteen puhdistuksessa käytetyt sekavaihtimen toimintalämpötila on 45 °C molemmissa kytkentävaihtoehdoissa. Kertakäyttöhartsien käyttö osoittautui suuressa mittakaavassa kannattamattomaksi. Tämä asia tarvinnee kuitenkin jatkotutkimuksia. Ulospuhallusveden talteenotolla saadaan energiasäästöä 6-53 k¤/a riippuenlaitoksesta. Etenkin soodakattilalaitoksissa, joissa soodakattila ja vedenkäsittelylaitos sijaitsevat lähellä toisiaan, kannattaa ulospuhallusvesi johtaa lisäveden valmistukseen. Jos edellä mainittujen laitosten etäisyydet kasvavat, saattavat ulospuhallusjärjestelmän investointi-kustannukset nousta kohtuuttoman suureksi. Tämä työ osoitti myös, että ulospuhallusveden epäpuhtauksilla ei ole merkittävää vaikutusta kemiallisesti puhdistetun veden laatuun ennen suolanpoistolaitosta ja ioninvaihtohartsien vanhenemiseen.

Vesivoiman ajosuunnittelu

Diplomityön tavoitteena oli tutkia UPM-Kymmene Oyj:n keskusvalvomossa tapahtuvaa vesivoiman ajosuunnittelua. Pääkohdat tarkastelussa olivat vesistöjen säännöstely, erilaiset vesivuodet ja sähkömarkkinatilanteet. Vesivoiman ajosuunnittelua tarkasteltiin pääasiassa erilaisten vesivuosien ja sähkömarkkinatilanteiden näkökulmasta. Lähtötietoina käytettiin Suomen ympäristökeskuksen vesistömallijärjestelmän ja UPM-Kymmene Oyj:n energianhallintajärjestelmän numeerisia historia-arvoja. Työssäselvitettiin UPM-Kymmene Oyj:n vesivarannoista hyödynnettävissä olevat energiamäärät. Energiamäärien avulla määritettiin skenaario UPM-Kymmene Oyj:n vesivoimantuotannon vaihtelusta. Lisäksi tarkasteltiin vesivoimaa sähkötaseen säätövoimana. Teoreettisessa osassa perehdyttiin Suomen sähköntuotantorakenteeseen, vesivoiman asemaan sähköntuotannossa ja vesivoiman ohjausmekanismeihin. Lisäksi tarkasteltiin UPM-Kymmene Oyj:n sähkön käyttöä ja vesivarantoja. Soveltavassa osassa tarkasteltiin, miten vesivoiman ohjausmekanismit toimivat käytännössä. Lisäksi analysoitiin sähkömarkkinatilanteiden vaikutuksia ja vesivoimalaitosten ajon tehostamismahdollisuuksia. Työn tuloksena laadittiin ennuste-simulaattori, jolla voidaan optimoida vesivoimanja lauhdevoiman ajoa. Tulevaisuudessa simulaattorin avulla voidaan ennustaa poikkeuksellisia sähkömarkkinatilanteita.

Sähkön omatuotannon kannattavuustarkastelu

Tässä diplomityössä tutkitaan sähkön omatuotannon kannattavuutta M-realin Simpeleen tehtaiden voimalaitoksella. Erityisesti työssä arvioidaan lauhdesähköntuotannon kannattavuutta polttoaine- ja päästökustannuksista muodostuvien marginaalikustannusten osalta. Koska voimalaitoksen rakennusaste on varsin alhainen,sähköntuotannon kannattavuutta on tarkasteltu arvioimalla sähkön ja lämmön yhteistuotannon kustannuksia ja jakamalla syntyneet kustannukset suhdemenetelmän avulla eri tuotteille. Diplomityössä etsitään kustannustehokkain seospolttosuhde annettujen reunaehtojen puitteissa muodostamalla polttoaineista aiheutuvista kustannuksista laskentamalli, jota optimoidaan Microsoft Excelin Solver-toiminnolla. Lauhdesähköntuotannon marginaalikustannuksia verrataan Nord Poolin SPOT-tuntihintaan. Lauhdesähköntuotanto voimalaitoksella on kannattavaa, mikäli SPOT-tuntihinnan vuorokautinen keskiarvo ylittää lauhdesähköntuotannon marginaalikustannukset.

Energiankäytön tehostamispotentiaalit UPM-Pelloksen vaneritehtailla

UPM-Pelloksen vaneritehtaat muodostavat Euroopan suurimman vanerintuotantoyksiköntuotantokapasiteetilla mitattuna. Pelloksen vaneritehtailla on kolme eri tehdasta yhdellä tehdasalueella. Vaneritehtaiden viilunkuivaus on hyvin merkittävä primäärienergian kuluttaja. Tehtaiden prosessienergian saannista huolehtii Järvi-Suomen Voiman voimalaitos. Viilunkuivaajien poistokaasuista jalauhteista saadaan talteen merkittävästi sekundäärienergiaa. Sekundäärienergia kulutetaan pääosin hautomoaltaalla tukkien haudontaan. Tukkien haudonta pyritäänhoitamaan lähes kokonaan sekundäärienergialla. Primäärihöyryä tarvitaan altaalle kuitenkin huoltoseisakkien aikana. Tässä diplomityössä tutustutaan vanerin valmistuksen prosessiin Pelloksen vaneritehtailla. Työssä kartoitetaan tehtaiden prosessien, hautomoaltaan ja voimalaitoksen välisiä energiavirtauksia. Työn tarkoituksena on saada selville mahdollisia hyödyntämättömiä potentiaaleja tehtaiden energiankäytössä. Työssä pohditaan myös mahdollisia eri tapoja energiankäytön tehostukselle. Voimalaitoksen höyrykuorma on kuivauskoneiden kulutuksesta riippuen ajoittain voimakkaasti vaihtelevaa. Höyrykuorman vaihtelu aiheuttaa ongelmia voimalaitoksen tuotannolle. Työssä pohditaan höyrykuorman tasausmahdollisuutta muun muassa höyryakun avulla.