Wind Loads on Dynamic Message Cabinets and Behavior of Supporting Trusses, TR-612, 2013

Large Dynamic Message Signs (DMSs) have been increasingly used on freeways, expressways and major arterials to better manage the traffic flow by providing accurate and timely information to drivers. Overhead truss structures are typically employed to support those DMSs allowing them to provide wider display to more lanes. In recent years, there is increasing evidence that the truss structures supporting these large and heavy signs are subjected to much more complex loadings than are typically accounted for in the codified design procedures. Consequently, some of these structures have required frequent inspections, retrofitting, and even premature replacement. Two manufacturing processes are primarily utilized on truss structures - welding and bolting. Recently, cracks at welding toes were reported for the structures employed in some states. Extremely large loads (e.g., due to high winds) could cause brittle fractures, and cyclic vibration (e.g., due to diurnal variation in temperature or due to oscillations in the wind force induced by vortex shedding behind the DMS) may lead to fatigue damage, as these are two major failures for the metallic material. Wind and strain resulting from temperature changes are the main loads that affect the structures during their lifetime. The American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Specification defines the limit loads in dead load, wind load, ice load, and fatigue design for natural wind gust and truck-induced gust. The objectives of this study are to investigate wind and thermal effects in the bridge type overhead DMS truss structures and improve the current design specifications (e.g., for thermal design). In order to accomplish the objective, it is necessary to study structural behavior and detailed strain-stress of the truss structures caused by wind load on the DMS cabinet and thermal load on the truss supporting the DMS cabinet. The study is divided into two parts. The Computational Fluid Dynamics (CFD) component and part of the structural analysis component of the study were conducted at the University of Iowa while the field study and related structural analysis computations were conducted at the Iowa State University. The CFD simulations were used to determine the air-induced forces (wind loads) on the DMS cabinets and the finite element analysis was used to determine the response of the supporting trusses to these pressure forces. The field observation portion consisted of short-term monitoring of several DMS Cabinet/Trusses and long-term monitoring of one DMS Cabinet/Truss. The short-term monitoring was a single (or two) day event in which several message sign panel/trusses were tested. The long-term monitoring field study extended over several months. Analysis of the data focused on trying to identify important behaviors under both ambient and truck induced winds and the effect of daily temperature changes. Results of the CFD investigation, field experiments and structural analysis of the wind induced forces on the DMS cabinets and their effect on the supporting trusses showed that the passage of trucks cannot be responsible for the problems observed to develop at trusses supporting DMS cabinets. Rather the data pointed toward the important effect of the thermal load induced by cyclic (diurnal) variations of the temperature. Thermal influence is not discussed in the specification, either in limit load or fatigue design. Although the frequency of the thermal load is low, results showed that when temperature range is large the restress range would be significant to the structure, especially near welding areas where stress concentrations may occur. Moreover stress amplitude and range are the primary parameters for brittle fracture and fatigue life estimation. Long-term field monitoring of one of the overhead truss structures in Iowa was used as the research baseline to estimate the effects of diurnal temperature changes to fatigue damage. The evaluation of the collected data is an important approach for understanding the structural behavior and for the advancement of future code provisions. Finite element modeling was developed to estimate the strain and stress magnitudes, which were compared with the field monitoring data. Fatigue life of the truss structures was also estimated based on AASHTO specifications and the numerical modeling. The main conclusion of the study is that thermal induced fatigue damage of the truss structures supporting DMS cabinets is likely a significant contributing cause for the cracks observed to develop at such structures. Other probable causes for fatigue damage not investigated in this study are the cyclic oscillations of the total wind load associated with the vortex shedding behind the DMS cabinet at high wind conditions and fabrication tolerances and induced stresses due to fitting of tube to tube connections.

1016-010 Iowa Great Lakes Watershed Final Report

Part of a phased approach, an intensive information and education program, construction of erosion control practices, and sediment control on construction sites is proposed. These proposed practices will manage sediment runoff and nutrient runoff on agricultural and urban areas. Sediment control “structures” such as waterways, wetlands, modified terraces, grade stabilization structures, sediment basins, and rain gardens is proposed and will be combined with nutrient and pesticide management and reduced tillage to reduce non-point source pollution. A reduction of 15% of the sediment and phosphorus delivered to a water body from priority areas will be looked at as a success in this short-term project focused primarily at education within the project area which is also, for the most part, the top 25% sediment load producing sub-watersheds. In addition, four urban areas have been identified as part of this project as needing immediate assistance. A combination of urban and agricultural conservation practices, shoreline revegetation, and education of landowners will be used to achieve these results on both the urban and the agricultural arena.

Tarjoustoiminnankehittäminen projektiliiketoiminnassa - tiedonhallinta ja työkalut

Työn tavoitteena on tehdä pohjatutkimus tarjoustoiminnan kehittämiseksi Larox Oyj:ssä. Työssä hahmotetaan haastatteluiden avulla tämänhetkiset ongelma-alueet tarjoustoiminnassa ja tiedonhallinnassa. Nykyisin suurimpina kehityshaasteina ovat rutiinityön manuaalinen hallinta, tiedon hankala saatavuus ja selkeiden yhteisten pelisääntöjen puuttuminen tarjoustoiminnassa. Näihin haasteisiin pyritään löytämään ratkaisuvaihtoehtoja. Työ sisältää teoriaosan, jossa käydään läpi projektin ominaispiirteitä, tarjoustoiminnan osuutta projektiliiketoiminnassa, elinkaarenaikaisen tiedonhallinnan keinoja sekä massaräätälöinnin toimintaperiaatteita. Tarjoustoimintaa pyritään kehittämään käsitellyn teorian, benchmark-vierailuilta saatujen ideoiden sekä haastatteluissa tulleiden toiveiden pohjalta. Tuloksena saadaan kehitysideat pitkäjänteiseen kehitystyöhön sekä nopeasti toteutettaviin toimenpiteisiin. Keskeinen kehitysidea on tarjouskonfiguraattorin kehitystyön aloittaminen. Sen avulla pyritään vähentämään tarjousinsinöörien työtaakkaa. Silloin tarjousinsinööreille jää aikaa toteuttaa osaamistaan haastavampien ja suurempien tarjouksien tekemisessä. Tuloksena on saatu neliportainen kehityspolku, jota kulkemalla päästään kohti hahmotettua tavoitetilaa. Työn tuloksia käytetään hyväksi aloitettaessa konfiguraattorin kehitys Laroxilla sekä kehitettäessä koko tarjoustoimintaa ja elinkaarenaikaista tiedonhallintaa yrityksessä.

Aikasarja-analyysimenetelmien soveltuvuus maakaasun; hinnoittelussa käytettyjen sidonnaisuustekijöiden ennustamisessa: Case Gasum Oy

Tässä tutkielmassatarkastellaan maakaasun hinnoittelussa käytettyjen sidonnaisuustekijöiden hintadynamiikkaa ja niiden vaikutusta maakaasun hinnanmuodostukseen. Pääasiallisena tavoitteena on arvioida eri aikasarjamenetelmien soveltuvuutta sidonnaisuustekijöiden ennustamisessa. Tämä toteutettiin analysoimalla eri mallien ja menetelmien ominaisuuksia sekä yhteen sovittamalla nämä eri energiamuotojen hinnanmuodostuksen erityispiirteisiin. Tutkielmassa käytetty lähdeaineisto on saatu Gasum Oy:n tietokannasta. Maakaasun hinnoittelussa käytetään kolmea sidonnaisuustekijää seuraavilla painoarvoilla: raskaspolttoöljy 50%, indeksi E40 30% ja kivihiili 20%. Kivihiilen ja raskaan polttoöljyn hinta-aineisto koostuu verottomista dollarimääräisistä kuukausittaisista keskiarvoista periodilta 1.1.1997 - 31.10.2004. Kotimarkkinoiden perushintaindeksin alaindeksin E40 indeksi-aineisto, joka kuvaa energian tuottajahinnan kehitystä Suomessa ja koostuu tilastokeskuksen julkaisemista kuukausittaisista arvoista periodilta 1.1.2000 - 31.10.2004. Tutkimuksessa tarkasteltujen mallien ennustuskyky osoittautui heikoksi. Kuitenkin tuloksien perusteella voidaan todeta, että lyhyellä aikavälillä EWMA-malli antoi harhattomimman ennusteen. Muut testatuista malleista eivät kyenneet antamaan riittävän luotettavia ja tarkkoja ennusteita. Perinteinen aikasarja-analyysi kykeni tunnistamaan aikasarjojen kausivaihtelut sekä trendit. Lisäksi liukuvan keskiarvon menetelmä osoittautui jossain määrin käyttökelpoiseksi aikasarjojen lyhyen aikavälin trendien identifioinnissa.