Development of LRFD Procedures for Bridge Pile Foundations in Iowa, Volume I: An Electronic Database for PIle LOad Tests (PILOT), TR-573, 2011

For well over 100 years, the Working Stress Design (WSD) approach has been the traditional basis for geotechnical design with regard to settlements or failure conditions. However, considerable effort has been put forth over the past couple of decades in relation to the adoption of the Load and Resistance Factor Design (LRFD) approach into geotechnical design. With the goal of producing engineered designs with consistent levels of reliability, the Federal Highway Administration (FHWA) issued a policy memorandum on June 28, 2000, requiring all new bridges initiated after October 1, 2007, to be designed according to the LRFD approach. Likewise, regionally calibrated LRFD resistance factors were permitted by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) to improve the economy of bridge foundation elements. Thus, projects TR-573, TR-583 and TR-584 were undertaken by a research team at Iowa State University’s Bridge Engineering Center with the goal of developing resistance factors for pile design using available pile static load test data. To accomplish this goal, the available data were first analyzed for reliability and then placed in a newly designed relational database management system termed PIle LOad Tests (PILOT), to which this first volume of the final report for project TR-573 is dedicated. PILOT is an amalgamated, electronic source of information consisting of both static and dynamic data for pile load tests conducted in the State of Iowa. The database, which includes historical data on pile load tests dating back to 1966, is intended for use in the establishment of LRFD resistance factors for design and construction control of driven pile foundations in Iowa. Although a considerable amount of geotechnical and pile load test data is available in literature as well as in various State Department of Transportation files, PILOT is one of the first regional databases to be exclusively used in the development of LRFD resistance factors for the design and construction control of driven pile foundations. Currently providing an electronically organized assimilation of geotechnical and pile load test data for 274 piles of various types (e.g., steel H-shaped, timber, pipe, Monotube, and concrete), PILOT (http://srg.cce.iastate.edu/lrfd/) is on par with such familiar national databases used in the calibration of LRFD resistance factors for pile foundations as the FHWA’s Deep Foundation Load Test Database. By narrowing geographical boundaries while maintaining a high number of pile load tests, PILOT exemplifies a model for effective regional LRFD calibration procedures.

Insights into the Design and Characteristics of the Sedimentation Process at Multi-Barrel Culverts in Iowa, TR-596, 2010

The present study is an integral part of a broader study focused on the design and implementation of self-cleaning culverts, i.e., configurations that prevent the formation of sediment deposits after culvert construction or cleaning. Sediment deposition at culverts is influenced by many factors, including the size and characteristics of material of which the channel is composed, the hydraulic characteristics generated under different hydrology events, the culvert geometry design, channel transition design, and the vegetation around the channel. The multitude of combinations produced by this set of variables makes the investigation of practical situations a complex undertaking. In addition to the considerations above, the field and analytical observations have revealed flow complexities affecting the flow and sediment transport through culverts that further increase the dimensions of the investigation. The flow complexities investigated in this study entail: flow non-uniformity in the areas of transition to and from the culvert, flow unsteadiness due to the flood wave propagation through the channel, and the asynchronous correlation between the flow and sediment hydrographs resulting from storm events. To date, the literature contains no systematic studies on sediment transport through multi-box culverts or investigations on the adverse effects of sediment deposition at culverts. Moreover, there is limited knowledge about the non-uniform, unsteady sediment transport in channels of variable geometry. Furthermore, there are few readily useable (inexpensive and practical) numerical models that can reliably simulate flow and sediment transport in such complex situations. Given the current state of knowledge, the main goal of the present study is to investigate the above flow complexities in order to provide the needed insights for a series of ongoing culvert studies. The research was phased so that field observations were conducted first to understand the culvert behavior in Iowa landscape. Modeling through complementary hydraulic model and numerical experiments was subsequently carried out to gain the practical knowledge for the development of the self-cleaning culvert designs.

Goal setting and monetary incentives: when large stakes are not enough

The aim of this paper is to test the effectiveness of wage-irrelevant goal setting policies in a laboratory environment. In our design, managers can assign a goal to their workers by setting a certain level of performance on the work task. We establish our theoretical conjectures by developing a model where assigned goals act as reference points to workers’ intrinsic motivation. Consistent with our model, we find that managers set goals which are challenging but attainable for an average-ability worker. Workers respond to these goals by increasing effort, performance and by decreasing on-the-job leisure activities with respect to the no-goal setting baseline. Finally, we study the interaction between goal setting and monetary rewards and find that goal setting is most effective when monetary incentives are strong. These results suggest that goal setting may produce intrinsic motivation and increase workers’ performance beyond what is achieved using solely monetary incentives.

Knowledge Licensing in a Model of R&D-driven Endogenous Growth

In this paper I present an endogenous growth model where the engine of growth is in-house R&D performed by high-tech firms. I model knowledge (patent) licensing among high-tech firms. I show that if there is knowledge licensing, high-tech firms innovate more and economic growth is higher than in cases when there are knowledge spillovers or there is no exchange of knowledge among high-tech firms. However, in case when there is knowledge licensing the number of high-tech firms is lower than in cases when there are knowledge spillovers or there is no exchange of knowledge.

Knowledge Licensing in a Model of R&D-driven Endogenous Growth

In this paper I present an endogenous growth model where the engine of growth is in-house R&D performed by high-tech firms. I model knowledge (patent) licensing among high-tech firms. I show that if there is knowledge licensing, high-tech firms innovate more and economic growth is higher than in cases when there are knowledge spillovers or there is no exchange of knowledge among high-tech firms. However, in case when there is knowledge licensing the number of high-tech firms is lower than in cases when there are knowledge spillovers or there is no exchange of knowledge.

Re-usable ASIC integrationverification software architecture

Mikropiirien valmistus- ja suunnittelutekniikoiden kehittyminen mahdollistaa yhä monimutkaisempien mikropiirien valmistamisen. Piirien verifioinnista onkin tullut prosessin aikaa vievin osa,sillä kompleksisuuden kasvaessa kasvaa verifioinnin tarve eksponentiaalisesti. Vaikka erinäisiä strategioita piirien integroinnin verifiointiin on esitetty, mm. verifioinnin jakaminen koko suunnitteluprosessin ajalle, jopa yli puolet koko piirin suunnitteluun ja valmistukseen käytetystä työmäärästä kuluu verifiointiin. Uudelleenkäytettävät komponentit ovat pääosassa piirin suunnittelussa, mutta verifioinnissa uudelleenkäytettävyyttä ei ole otettu kunnolla käyttöön ainakaan verifiointiohjelmistojen osalta. Tämä diplomityö esittelee uudelleenkäytettävän mikropiirien verifiointiohjelmistoarkkitehtuurin, jolla saadaan verifiointitaakkaa vähennettyä poistamalla verifioinnissa käytettävien ohjelmistojen uudelleensuunnittelun ja toteuttamisen tarvetta.

Teknologiat ja toteutustavat palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin perustuvassa Internet-pohjaisessajärjestelmässä

Palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin perustuvia järjestelmiä voidaan kehittää käyttämällä useita vaihtoehtoisia teknologioita. Toteuttamiseen parhaiten soveltuvia teknologioita ovat erilaiset standardikokoelmat, jotka tukevat useiden toisistaan toteutustavaltaan poikkeavien järjestelmien yhdistämistä käyttämällä standardeihin perustuvia rajapintoja. Täten kyseiset kokoelmat tukevat laajojen, useista erillisistä osista koostuvien palvelujärjestelmien kehittämistä. Tässä työssä selvitetään mikä palvelukeskeinen arkkitehtuuri on sekä millaisia komponentteja ja teknologioita kyseiseen arkkitehtuuriin perustuvan palvelujärjestelmän toteuttamiseen tarvitaan. Tavoitteena on esitellä palvelukeskeinen arkkitehtuuri ja siihen liittyvät teknologiat sekä suunnitella korkealla tasolla kyseisiä teknologioita hyödyntävä integraatioalusta käyttäjien ja useiden palvelun tarjoajien yhdistämiseksi. Työn tuloksena syntyvän teknologiaselvitysraportin selvitysluonteen vuoksi työssä ei suunnitella tarkasti toteutettavaa järjestelmää vaan ainoastaanpohjustetaan järjestelmän suunnittelua sekä esitellään siihen liittyviä arkkitehtuuri- ja toteutusmahdollisuuksia. Internet-pohjainen palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin perustuva järjestelmä voi perustua suoriinverkon välisiin yhteyksiin tai vaihtoehtoisesti erityyppisiin välitason sovelluksiin. Välitason sovellukset mahdollistavat niiden tyypistä riippuen järjestelmän erilaisten lisäominaisuuksien toteuttamisen ja tukevat useita yleisimpiä palvelukeskeisiä teknologioita. Työn tuloksena syntyneen teknologiaselvityksen perusteella näistä teknologioista Web-palvelu -arkkitehtuuri ja siihen liittyvät menetelmät soveltuvat parhaiten suunniteltavan järjestelmän rakenneosiksi. Järjestelmän tarkemmat toteutustavat riippuvat myöhemmin määriteltävistä yksityiskohtaisista vaatimuksista sekä valittavasta välitason ohjelmiston toteutuksesta.

Managing Business Processes in Corporate Expansion

Yrityksen laajentuessa kansainvälisesti, olemassa olevat rutiinit jäävät vanhoiksi ja liiketoimintaprosessien johtaminen muuttuu. Kyseisten prosessien täytyy olla läpinäkyviä ja tietovirtojen hyvin suunniteltuja. Prosessien harmonisointi aiheuttaa haasteita yrityksessä ja konsernin etu tulee ottaa huomioon. Ahlstrom konserni laajentuu merkittävästi kaikilla liiketoiminta-alueillaan ja kansainvälinen laajentuminen vie Ahlstrom Glassfibre Oy:n täysin uuteen tilanteeseen. Liiketoimintaprosessien johtamiseen vaikuttavat konsernin ohjaus, mahdollisuudet muutosten implementoimiseksi, toimintaympäristön tekijät ja järjestelmien muodostama arkkitehtuuri. Tässä tutkimuksessa keskitytään ydinprosessien tietovirtoihin ja työ on tehty Karhulan tehtaalla Suomessa. Johtamismallin luomiseksi vaaditaan yrityksessä ongelmia määrittelevää työskentelyä. Tämä ongelmanmääritys oli työn tärkein tavoite. Ongelma-alueiden tutkimuksen pohjalta muodostettiin ratkaisu, jossa käsiteltiin systemaattisen liiketoimintaprosessien johtamisen mahdollisuuksia ja vaatimuksia. Lopputuloksena voidaan todeta, että suurin painopiste löytyy informaatioteknologian ja liiketoiminnan rajapinnoista. Tähän työhön liittyvät myös prossien harmonisointi ja integrointi.

A Graphical Pattern Editor for Java Frameworks

Ohjelmistojen uudelleenkäyttö on hyvin tärkeä käsite ohjelmistotekniikan alueella.Ohjelmistojen uudelleenkäyttötekniikat parantavat ohjelmistokehitysprosessin laatua. Yleisiä ratkaisuja sekä ohjelmiston suunnittelun että arkkitehtuurin uudelleenkäyttöön ovat olio-ohjelmointi ja sovelluskehykset. Tähän asti ei ole ollut olemassa yleisiä tapoja sovelluskehysten erikoistamiseen. Monet nykyääntunnetuista sovelluskehyksistä ovat hyvin suuria ja mutkikkaita. Tällaisten sovelluskehyksien käyttö on monimutkaista myös kokeneille ohjelmoijille. Hyvin dokumentoidut uudelleenkäytettävät sovelluskehyksen rajapinnat parantavat kehyksen käytettävyyttä ja tehostavat myös erikoistamisprosessiakin sovelluskehyksen käyttäjille. Sovelluskehyseditori (framework editor, JavaFrames) on prototyyppityökalu, jota voidaan käyttää yksinkertaistamaan sovelluskehyksen käyttöä. Perusajatus JavaFrames lähestymistavassa ovat erikoistamismallit, joita käytetään kuvamaan sovelluskehyksen uudelleenkäytettäviä rajapintoja. Näihin malleihin perustuen JavaFrames tarjoaa automaattisen lähdekoodi generaattorin, dokumentoinninja arkkitehtuurisääntöjen tarkistuksen. Tämä opinnäyte koskee graafisen mallieditorin kehittämistä JavaFrames ympäristöön. Työssä on laadittu työkalu,jonka avulla voidaan esittää graafisesti erikoistamismalli. Editori sallii uusien mallien luomisen, vanhojen käyttämättä olevien poistamisen, kuten myös yhteyksien lisäämisen mallien välille. Tällainen graafinen tuki JavaFrames ympäristöönvoi huomattavasti yksinkertaistaa sen käyttöä ja tehdä sovellusten kehittämisprosessista joustavamman.

Customer perspective on sales model design

ei

Finding the Fit Between Engineering Design and Cost Information

This paper analyzes the possibilities of integrating cost information and engineering design. Special emphasis is put on finding the potential of using the activity-based costing (ABC) method. Today, the problem of cost estimation in engineering design is that there are two separate extremes of knowledge. On the one extreme, the engineers model the technical parametres behindcosts in great detail but do not get appropriate cost information to their elegant models. On the other extreme, the accounting professionals are stuck with traditional cost accounting methods driven by the procedures and cycles of financial accounting. Therefore, in many cases, the cost information needs of various decision making groups, for example design engineers, are not served satisfactorily. This paper studies if the activity-based costing (ABC) method could offer a compromise between the two extremes. Recognizing activities and activity chains as well as activity and cost drivers could be specially beneficial for design engineers. Also, recognizing the accurate and reliable product costs of existing products helps when doing variant design. However, ABC is not at its best if the cost system becomes too complicated. This is why a comprehensive ABC-cost information system with detailed cost information for the use of design engineers should be examined critically. ABC is at its best when considering such issues as which activities drive costs, the cost of product complexity, allocating indirect costs on the products, the relationships between processes and costs, and the cost of excess capacity.

Studies on integrating kinematic design method with mechanical systems simulation techniques

Theultimate goal of any research in the mechanism/kinematic/design area may be called predictive design, ie the optimisation of mechanism proportions in the design stage without requiring extensive life and wear testing. This is an ambitious goal and can be realised through development and refinement of numerical (computational) technology in order to facilitate the design analysis and optimisation of complex mechanisms, mechanical components and systems. As a part of the systematic design methodology this thesis concentrates on kinematic synthesis (kinematic design and analysis) methods in the mechanism synthesis process. The main task of kinematic design is to find all possible solutions in the form of structural parameters to accomplish the desired requirements of motion. Main formulations of kinematic design can be broadly divided to exact synthesis and approximate synthesis formulations. The exact synthesis formulation is based in solving n linear or nonlinear equations in n variables and the solutions for the problem areget by adopting closed form classical or modern algebraic solution methods or using numerical solution methods based on the polynomial continuation or homotopy. The approximate synthesis formulations is based on minimising the approximation error by direct optimisation The main drawbacks of exact synthesis formulationare: (ia) limitations of number of design specifications and (iia) failure in handling design constraints- especially inequality constraints. The main drawbacks of approximate synthesis formulations are: (ib) it is difficult to choose a proper initial linkage and (iib) it is hard to find more than one solution. Recentformulations in solving the approximate synthesis problem adopts polynomial continuation providing several solutions, but it can not handle inequality const-raints. Based on the practical design needs the mixed exact-approximate position synthesis with two exact and an unlimited number of approximate positions has also been developed. The solutions space is presented as a ground pivot map but thepole between the exact positions cannot be selected as a ground pivot. In this thesis the exact synthesis problem of planar mechanism is solved by generating all possible solutions for the optimisation process ¿ including solutions in positive dimensional solution sets - within inequality constraints of structural parameters. Through the literature research it is first shown that the algebraic and numerical solution methods ¿ used in the research area of computational kinematics ¿ are capable of solving non-parametric algebraic systems of n equations inn variables and cannot handle the singularities associated with positive-dimensional solution sets. In this thesis the problem of positive-dimensional solutionsets is solved adopting the main principles from mathematical research area of algebraic geometry in solving parametric ( in the mathematical sense that all parameter values are considered ¿ including the degenerate cases ¿ for which the system is solvable ) algebraic systems of n equations and at least n+1 variables.Adopting the developed solution method in solving the dyadic equations in direct polynomial form in two- to three-precision-points it has been algebraically proved and numerically demonstrated that the map of the ground pivots is ambiguousand that the singularities associated with positive-dimensional solution sets can be solved. The positive-dimensional solution sets associated with the poles might contain physically meaningful solutions in the form of optimal defectfree mechanisms. Traditionally the mechanism optimisation of hydraulically driven boommechanisms is done at early state of the design process. This will result in optimal component design rather than optimal system level design. Modern mechanismoptimisation at system level demands integration of kinematic design methods with mechanical system simulation techniques. In this thesis a new kinematic design method for hydraulically driven boom mechanism is developed and integrated in mechanical system simulation techniques. The developed kinematic design method is based on the combinations of two-precision-point formulation and on optimisation ( with mathematical programming techniques or adopting optimisation methods based on probability and statistics ) of substructures using calculated criteria from the system level response of multidegree-of-freedom mechanisms. Eg. by adopting the mixed exact-approximate position synthesis in direct optimisation (using mathematical programming techniques) with two exact positions and an unlimitednumber of approximate positions the drawbacks of (ia)-(iib) has been cancelled.The design principles of the developed method are based on the design-tree -approach of the mechanical systems and the design method ¿ in principle ¿ is capable of capturing the interrelationship between kinematic and dynamic synthesis simultaneously when the developed kinematic design method is integrated with the mechanical system simulation techniques.

A design for an advanced architecture of satellite ground segments

This project proposes a preliminary architectural design for a control and data processing center, also known as 'ground segment', for Earth observation satellites.

Spontaneous Emergence of Chirality in the Limited Enantioselectivity Model: Autocatalytic Cycle Driven by an External Reagent

The emergence of chirality in enantioselective autocatalysis for compounds unable to transform according to the Frank-like reaction network is discussed with respect to the controversial limited enantioselectivity (LES) model composed of coupled enantioselective and non-enantioselective autocatalyses. The LES model cannot lead to spontaneous mirror symmetry breaking (SMSB) either in closed systems with a homogeneous temperature distribution or in closed systems with a stationary non-uniform temperature distribution. However, simulations of chemical kinetics in a two-compartment model demonstrate that SMSB may occur if both autocatalytic reactions are spatially separated at different temperatures in different compartments but coupled under the action of a continuous internal flow. In such conditions, the system can evolve, for certain reaction and system parameters, toward a chiral stationary state; that is, the system is able to reach a bifurcation point leading to SMSB. Numerical simulations in which reasonable chemical parameters have been used suggest that an adequate scenario for such a SMSB would be that of abyssal hydrothermal vents, by virtue of the typical temperature gradients found there and the role of inorganic solids mediating chemical reactions in an enzyme-like role.

THE IMPACT OF ARCHITECTURAL DESIGN ON SOFTWARE DEVELOPMENT

Tässä työssä tutkitaan ohjelmistoarkkitehtuurisuunnitteluominaisuuksien vaikutusta erään client-server –arkkitehtuuriin perustuvan mobiilipalvelusovelluksen suunnittelu- ja toteutusaikaan. Kyseinen tutkimus perustuu reaalielämän projektiin, jonka kvalitatiivinen analyysi paljasti arkkitehtuurikompponenttien välisten kytkentöjen merkittävästi vaikuttavan projektin työmäärään. Työn päätavoite oli kvantitatiivisesti tutkia yllä mainitun havainnon oikeellisuus. Tavoitteen saavuttamiseksi suunniteltiin ohjelmistoarkkitehtuurisuunnittelun mittaristo kuvaamaan kyseisen järjestelmän alijärjestelmien arkkitehtuuria ja luotiin kaksi suunniteltua mittaristoa käyttävää, työmäärää (komponentin suunnittelu-, toteutus- ja testausaikojen summa) arvioivaa mallia, joista toinen on lineaarinen ja toinen epälineaarinen. Näiden mallien kertoimet sovitettiin optimoimalla niiden arvot epälineaarista gloobaalioptimointimenetelmää, differentiaalievoluutioalgoritmia, käyttäen, niin että mallien antamat arvot vastasivat parhaiten mitattua työmäärää sekä kaikilla ominaisuuksilla eli attribuuteilla että vain osalla niistä (yksi jätettiin vuorotellen pois). Kun arkkitehtuurikompenttien väliset kytkennät jätettiin malleista pois, mitattujen ja arvoitujen työmäärien välinen ero (ilmaistuna virheenä) kasvoi eräässä tapauksessa 367 % entisestä tarkoittaen sitä, että näin muodostettu malli vastasi toteutusaikoja huonosti annetulla ainestolla. Tämä oli suurin havaitu virhe kaikkien poisjätettyjen ominaisuuksien kesken. Saadun tuloksen perusteella päätettiin, että kyseisen järjestelmän toteutusajat ovat vahvasti riippuvaisia kytkentöjen määrästä, ja näin ollen kytkentöjen määrä oli mitä todennäköisemmin kaikista tärkein työmäärään vaikuttava tekijä tutkitun järjestelmän arkkitehtuurisuunnittelussa.