Durability indicators comparison for SCC and CC in tropical coastal environments

Self-compacting concrete (SCC) demands more studies of durability at higher temperatures when subjected to more aggressive environments in comparison to the conventional vibrated concrete (CC). This work aims at presenting results of durability indicators of SCC and CC, having the same water/binder relations and constituents. The applied methodologies were electrical resistivity, diffusion of chloride ions and accelerated carbonation experiments, among others, such as microstructure study, scanning electron microscope and microtomography experiments. The tests were performed in a research laboratory and at a construction site of the Pernambuco Arena. The obtained results shows that the SCC presents an average electrical resistivity 11.4% higher than CC; the average chloride ions diffusion was 63.3% of the CC; the average accelerated carbonation penetration was 45.8% of the CC; and the average open porosity was 55.6% of the CC. As the results demonstrated, the SCC can be more durable than CC, which contributes to elucidate the aspects related to its durability and consequent prolonged life cycle.

Combining data mining and evolutionary computation for multi-criteria optimization of earthworks

Earthworks tasks aim at levelling the ground surface at a target construction area and precede any kind of structural construction (e.g., road and railway construction). It is comprised of sequential tasks, such as excavation, transportation, spreading and compaction, and it is strongly based on heavy mechanical equipment and repetitive processes. Under this context, it is essential to optimize the usage of all available resources under two key criteria: the costs and duration of earthwork projects. In this paper, we present an integrated system that uses two artificial intelligence based techniques: data mining and evolutionary multi-objective optimization. The former is used to build data-driven models capable of providing realistic estimates of resource productivity, while the latter is used to optimize resource allocation considering the two main earthwork objectives (duration and cost). Experiments held using real-world data, from a construction site, have shown that the proposed system is competitive when compared with current manual earthwork design.

Self-compacting concrete and conventional concrete in the arena Pernambuco: comparative study of durability indicators and economic feasibility

This study addressed the application, strength and durability of self-compacting concrete (SCC) in a large-scale construction site, comparing its performance with vibrated conventional concrete (CC) with similar characteristics, assessing its economic feasibility. The studies were undertaken in the Arena Pernambuco project and involved the concreting during May, June and July 2012, for data collection, accompanying the routine concrete control tests and performing specific strength and durability tests. The SCC compressive strength was on average 4.5% higher than the CC one, and its formwork reinforced to withstand greater lateral pressure of the fresh concrete. The durability indicators results were in favour of SCC, which cost was 13.5% higher than CC.

The economy of the Beijing Olympic Games: An analysis of first impacts and prospects

This paper was presented at the International Sport Business Symposium, held by the Capital University of Economics and Business in Beijing, in 2008. The speakers, Ferran Brunet, as a professor at the Autonomous University of Barcelona and Zuo Xinwen, as a member of Beijing Development and Reform Commission, both set out to analyze changes in the economic and social development of the city which were undertaken with the aim to celebrate the 2008 Olympic Games. They discuss aspects as a transformation in the mode of economic growth, resources of the Organizing Committee, investments related to the Games, transport and communications, industries, the balance of urban and rural development, urban construction and management service and operations into a well-off society.

Indian Creek Channel: the evolution & significance of an historic public works administration flood control facility, Council Bluffs, Iowa, 2010

Plagued for nearly a century by the perennial flooding of Indian Creek, the City begins construction on a massive channelization project designed to confine the creek to its banks. Funded largely through a grant from the recently established Public Works Administration (PWA), the Indian Creek Channel, upon its completion two years later, would become the largest PWA undertaking in the State of Iowa. Though it did not completely end flooding in Council Bluffs, construction of the Indian Creek Channel did substantially reduce both the number and severity of the city's subsequent floods. It also profoundly impacted the residential and commercial development of Council Bluffs, as well as the city's sanitary conditions. The effects of the Indian Creek channelization, both practical and historical, are still realized today. In 2009, plans for a City road and bridge construction project at the intersection of North Broadway Street and Kanesville Boulevard proposed to replace a 221-foot-long segment of the Indian Creek Channel with a concrete box culvert. In compliance with the National Historic Preservation Act, a cultural resources study was conducted at the proposed construction site, the findings of which concluded that the historic character of the Indian Creek Channel would be compromised by the impending construction. As a means of mitigating these damages, an agreement was reached among the City, the Iowa State Historic Preservation Office, and the Federal Highway Administration that resulted in detailed research and documentation of the historical significance of the Indian Creek Channel. The findings of that study are summarized in this publication.

Optimization of Snow Drifting Mitigation and Control Methods for Iowa Conditions Part II, TR-626, 2015

Blowing and drifting of snow is a major concern for transportation efficiency and road safety in regions where their development is common. One common way to mitigate snow drift on roadways is to install plastic snow fences. Correct design of snow fences is critical for road safety and maintaining the roads open during winter in the US Midwest and other states affected by large snow events during the winter season and to maintain costs related to accumulation of snow on the roads and repair of roads to minimum levels. Of critical importance for road safety is the protection against snow drifting in regions with narrow rights of way, where standard fences cannot be deployed at the recommended distance from the road. Designing snow fences requires sound engineering judgment and a thorough evaluation of the potential for snow blowing and drifting at the construction site. The evaluation includes site-specific design parameters typically obtained with semi-empirical relations characterizing the local transport conditions. Among the critical parameters involved in fence design and assessment of their post-construction efficiency is the quantification of the snow accumulation at fence sites. The present study proposes a joint experimental and numerical approach to monitor snow deposits around snow fences, quantitatively estimate snow deposits in the field, asses the efficiency and improve the design of snow fences. Snow deposit profiles were mapped using GPS based real-time kinematic surveys (RTK) conducted at the monitored field site during and after snow storms. The monitored site allowed testing different snow fence designs under close to identical conditions over four winter seasons. The study also discusses the detailed monitoring system and analysis of weather forecast and meteorological conditions at the monitored sites. A main goal of the present study was to assess the performance of lightweight plastic snow fences with a lower porosity than the typical 50% porosity used in standard designs of such fences. The field data collected during the first winter was used to identify the best design for snow fences with a porosity of 50%. Flow fields obtained from numerical simulations showed that the fence design that worked the best during the first winter induced the formation of an elongated area of small velocity magnitude close to the ground. This information was used to identify other candidates for optimum design of fences with a lower porosity. Two of the designs with a fence porosity of 30% that were found to perform well based on results of numerical simulations were tested in the field during the second winter along with the best performing design for fences with a porosity of 50%. Field data showed that the length of the snow deposit away from the fence was reduced by about 30% for the two proposed lower-porosity (30%) fence designs compared to the best design identified for fences with a porosity of 50%. Moreover, one of the lower-porosity designs tested in the field showed no significant snow deposition within the bottom gap region beneath the fence. Thus, a major outcome of this study is to recommend using plastic snow fences with a porosity of 30%. It is expected that this lower-porosity design will continue to work well for even more severe snow events or for successive snow events occurring during the same winter. The approach advocated in the present study allowed making general recommendations for optimizing the design of lower-porosity plastic snow fences. This approach can be extended to improve the design of other types of snow fences. Some preliminary work for living snow fences is also discussed. Another major contribution of this study is to propose, develop protocols and test a novel technique based on close range photogrammetry (CRP) to quantify the snow deposits trapped snow fences. As image data can be acquired continuously, the time evolution of the volume of snow retained by a snow fence during a storm or during a whole winter season can, in principle, be obtained. Moreover, CRP is a non-intrusive method that eliminates the need to perform man-made measurements during the storms, which are difficult and sometimes dangerous to perform. Presently, there is lots of empiricism in the design of snow fences due to lack of data on fence storage capacity on how snow deposits change with the fence design and snow storm characteristics and in the estimation of the main parameters used by the state DOTs to design snow fences at a given site. The availability of such information from CRP measurements should provide critical data for the evaluation of the performance of a certain snow fence design that is tested by the IDOT. As part of the present study, the novel CRP method is tested at several sites. The present study also discusses some attempts and preliminary work to determine the snow relocation coefficient which is one of the main variables that has to be estimated by IDOT engineers when using the standard snow fence design software (Snow Drift Profiler, Tabler, 2006). Our analysis showed that standard empirical formulas did not produce reasonable values when applied at the Iowa test sites monitored as part of the present study and that simple methods to estimate this variable are not reliable. The present study makes recommendations for the development of a new methodology based on Large Scale Particle Image Velocimetry that can directly measure the snow drift fluxes and the amount of snow relocated by the fence.

Highway Applications for Rammed Aggregate Piers in Iowa Soils, TR-443, 2003

This report describes a study to evaluate Geopier® soil reinforcement technology in transportation construction. Three projects requiring settlement control were chosen for evaluation—an embankment foundation, a box culvert, and a bridge approach fill. For each project, construction observations, in situ soil testing, laboratory material characterization, and performance monitoring were carried out. For the embankment foundation project, Geopier elements were installed within and around an abutment footprint for the new I-35 overpass at the US Highway 5/Interstate 35 interchange in Des Moines, Iowa. Although the main focus of this investigation was to evaluate embankment foundation reinforcement using Geopier elements, a stone column reinforced soil provided an opportunity to compare systems. In situ testing included cone penetration tests (CPTs), pressuremeter tests (PMTs), Ko stepped blade tests, and borehole shear tests (BSTs), as well as laboratory material testing. Comparative stiffness and densities of Geopier elements and stone columns were evaluated based on full-scale modulus load tests and standard penetration tests. Vibrating wire settlement cells and total stress cells were installed to monitor settlement and stress concentration on the reinforcing elements and matrix soil. Settlement plates were also monitored by conventional optical survey methods. Results show that the Geopier system and the stone columns performed their intended functions. The second project involved settlement monitoring of a 4.2 m wide x 3.6 m high x 50 m long box culvert constructed beneath a bridge on Iowa Highway 191 south of Neola, Iowa. Geopier elements were installed to reduce total and differential settlement while ensuring the stability of the existing bridge pier foundations. Benefits of the box culvert and embankment fill included (1) ease of future roadway expansion and (2) continual service of the roadway throughout construction. Site investigations consisted of in situ testing including CPTs, PMTs, BSTs, and dilatometer tests. Consolidated drained triaxial compression tests, unconsolidated undrained triaxial compression test, oedometer tests, and Atterberg limit tests were conducted to define strength and consolidation parameters and soil index properties for classification. Vibrating wire settlement cells, total stress cells, and piezometers were installed for continuous monitoring during and after box culvert construction and fill placement. This project was successful at controlling settlement of the box culvert and preventing downdrag of the bridge foundations, but could have been enhanced by reducing the length of Geopier elements at the ends of the box culvert. This would have increased localized settlement while reducing overall differential settlement. The third project involved settlement monitoring of bridge approach fill sections reinforced with Geopier elements. Thirty Geopier elements, spaced 1.8 m apart in six rows of varying length, were installed on both sides of a new bridge on US Highway 18/218 near Charles City, Iowa. Based on the results of this project, it was determined that future applications of Geopier soil reinforcement should consider extending the elements deeper into the embankment foundation fill, not just the fill itself.

Puurakenteisten hallien elementti- ja runkoasennustoiminnan kehittäminen

Työn tarkoituksena oli kehittää puurakenteisten elementtihallien asennustoimintaa. Tämä tehtiin selvittämällä nykyisestä toiminnasta yleisimpiä ongelmakohtia ja niiden syitä. Teoriaosuudessa käsiteltiin massaräätälöintiä ja modulaarisuutta sekä tuotannonja tuotteiden kehittämistä yleisemmin. Tässä yhteydessä käsiteltiin muun muassaasiakastarvekartoitusta, kehityskohteiden valintaa ja ongelmanratkaisua. Esiintyviä ongelmia selvitettiin haastattelemalla toimitusprosessin avainhenkilöitä sekä suunnittelu-, myynti-, ja projektinjohtopuolelta että varsinaisen asennustyön suorittajien joukosta. Lisäksi tietoa hankittiin työmaakäynneillä ja keskustelemalla asentajien kanssa työkohteissa. Asennustyön suurimmaksi ongelmaksi osoittautuivat erilaiset tiedonkulun ongelmat, toimitetuissa asennustarvikkeissa olevat puutteet ja palautejärjestelmän puute. Kehitystoimenpiteiksi ehdotettiin ennakkotyön lisäämistä, muutoksia toimimattomiin käytäntöihin sekä yksinkertaisen palautejärjestelmän käyttöönottoa.

Pölynhallintamenetelmät rakentamisessa - tekninen toteutus ja menetelmien tehokkuus

Rakennustyömaa on yksi vaarallisimpia ja työolosuhteiltaan haastavimpia työpaikkoja. Sisävalmistusvaiheessa ongelmaksi muodostuu töiden tuottama pöly ja melu. Työmaan epäjärjestys ja likaisuus lisäävät tapaturmariskiä. Pölytöntä rakennustyömaata ei ole olemassa ja tästä syystä pölynhallinta muodostuu merkittäväksi tekijäksi pölyn leviämisen rajoittamisessa. Työn tavoitteena oli tutkia teknisiä pölynhallintakeinoja, joilla voidaan vähentää henkilökohtaisen suojauksen tarvetta rakennustyömailla. Pölynhallintaan työmailla voidaan vaikuttaa työtapojen ja -menetelmien valinnalla, töiden vaiheistuksella, kohdepoistoilla, osastoinnilla ja alipaineistuksella. Työssä oli tarkoitus myös verrata ja tutkia erilaisten ja eri työvaiheisiin tarkoitettujen pölynhallintalaitteistojen toimintaa ja niiden toimivuutta pölynhallinnassa. Tämä tutkimus toteutettiin Savocon Oy:n Kuopioon rakennettavan Turontähden rakennustyömaalla huhti- ja toukokuussa 2008. Tutkimusten perusteella tekniset pölynhallintakeinot toimivat kohtalaisen hyvin. Hiomalaitteissa pölynhallinta on tekninen ominaisuus, mutta sen toimivuus riippuu myös siitä, osaako työntekijä hyödyntää pölynhallintaa oikealla tavalla. Toimintaan vaikuttaa se, osaavatko laitteen käyttäjät asettaa imutehon sellaiseksi, että se on riittävän suuri poistamaan pölyn, mutta ei liian suuri haitatakseen työntekoa ja saaden aikaan heikkoa työnjälkeä. Oikeat laiteasetukset opitaan kokeilemalla. Imutehon säätömahdollisuus on erilaisten pintatasoitteiden myötä erityisen tärkeä laiteominaisuus. Timanttihiomalaitteilla saavutetut pölynpoistotehokkuudet olivat kaikki yli 97 prosenttia, kun niiden tehoa verrattiin ilman pölynpoistoa tapahtuvaan timanttihiontaan. Timanttihiontaa ei suositella tehtäväksi ilman pölynpoistotekniikkaa, sillä pölyntuotto on suurta ja pölypitoisuudet nousevat nopeasti hyvin suuriksi ja työntekijöiden altistus pölylle kasvaa. Ilmanpuhdistimien tehot riittivät pienen tilan ilman puhdistamiseen, mutta suurissa tiloissa ja suurissa pitoisuuksissa teho jäi riittämättömäksi. Oikein mitoitettuina ilmanpuhdistimia voidaan suositella kohdepoistolla toimivien laitteiden lisäksi huonetilaan puhdistamaan vähäiset hiukkaspäästöt, joita laitteista tulee. Teollisuusimurien valinnassa huomio tulee kiinnittää moottorin imutehoon, moottorin jäähdytyksen järjestelyyn, pölypussin materiaaliin ja pölypussin tyhjennysmekanismiin. Näillä on suuri merkitys siivoustyön pölyttömämpään lopputulokseen. Tämän työn käyttö markkinointitarkoituksessa ilman tekijän lupaa on kielletty.

Hiilijalanjäljen laskeminen purku- ja korjausrakentamiskohteille

Tämä opinnäytetyö on tehty yhteistyössä Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Enviroc Oy:n kanssa. Työn tarkoituksena on ollut kehittää suomalaisiin olosuhteisiin soveltuva laskentamalli purku- ja korjausrakentamiskohteiden hiilijalanjäljelle. Kehitettyä mallia voi käyttää yrityksessä lainsäädännön vaatimusten noudattamisen todentamiseen sekä purku- ja korjausrakentamiskohteiden toimintatapojen vertailuun. Työssä käsitellään purku- ja korjausrakentamiskohteiden hiilijalanjälkeen vaikuttavia asioita, joita ovat työmaan energiankulutus sekä syntyvien jätteiden lajittelu, kuljetukset, käsittely ja hyödyntäminen tai loppusijoitus. Laskentamalli on kehitetty laskemalla esimerkkikohteille hiilijalanjäljet elinkaarimallintamisen avulla. Työssä on tarkasteltu myös vaihtoehtoisia jäteskenaarioita sekä laskentamallin luotettavuutta. Työn lopputuloksena on saatu kolmen eri kokoluokan esimerkkikohteen hiilijalanjäljet ja laskentamallin periaatekaaviot. Jätteiden toimituspisteiden ja jätejakeiden kulkureittien vaihtelevuuden sekä eri kohteista muodostuvien erityyppisten jätejakeiden johdosta yhden kokonaisvaltaisen laskentamallin kehittäminen on haasteellista. Myös tietojen hankinta kohteista ja jatkokäsittelyistä ja etenkin primääritietojen saaminen on ongelmallista. Tämänhetkinen laskentamalli perustuu enimmäkseen sekundääritietoihin ja arvioihin, joten mallin luotettavuuden lisäämiseksi olisi panostettava primääritiedon määrän lisäämiseen. Laskennan perusteella jäteskenaariovaihtoehdoista lajitteleva toimintamalli osoittautui hiilijalanjäljen kannalta suotuisimmaksi pienemmissä kohteissa ja käsittelylaitospainotteinen malli suuressa kohteessa. Merkittäviä tekijöitä kohteiden hiilijalanjälkien muodostumiselle olivat metallien käsittely, jätteiden poltto sekä neitsytraaka-aineista valmistetun teräksen ja fossiilisten polttoaineiden vältetyt päästöt. Merkittävimmiksi kasvihuonekaasuiksi purku- ja korjausrakentamiskohteiden laskennassa osoittautuivat hiilidioksidin lisäksi halogenoidut hiilivedyt ja metaani.

Terästankkien valmistusvaiheen kustannus- ja aikataulurakenteen määrittäminen

Diplomityössä tutkittiin erilaisilla loppuasennusmenetelmillä toimitettujen terästank-kien kustannus- ja aikataulurakennetta. Usein terästankit valmistetaan valmiiksi muotoon valssatuista levyistä työmaalla kasaanhitsaamalla. Tämä ei ole ainoa terästankin valmistusvaihtoehto, myös ruuvaus, niittaus, kiilaliitos ja konepajalla suuremmiksi kappaleiksi hitsaus ovat yleisesti käytössä. Terästankkien valmistuskustannuksiin vaikuttavat materiaali, esivalmisteiden työstäminen, kuljetus ja loppuasennus. Tankin valmistusmenetelmä ei merkittävästi vaikuta tankin materiaalikustannuksiin. Materiaalikustannuksiin vaikuttavat eniten käytettävä materiaali ja tankin geometriset ominaisuudet. Tankin esivalmisteiden valmistusaika määräytyy loppuasennusmenetelmästä. Pidempi esivalmistusaika lyhentää loppu-asennusaikaa. Kokonaisena toimitetussa tankissa esivalmistuksen osuus on suurempi kuin hitsatussa tankissa, mutta loppuasennusaika on vain murto-osa hitsattavan tankin loppuasennusajasta. Ruuvattavassa tankissa laippojen hitsaus levyihin lisää esivalmistusaikaa, kun rullattavassa tankissa aikaa vievät vaippalevyjen kasaanhitsaaminen ja rullaaminen. Tankin loppuasennustapa voidaan, etenkin halkaisijaltaan noin 10 m:llä tankeilla, valita kohdemaan mukaan, koska erot valmistuskustannuksissa ovat pieniä eri toimitusmuotojen välillä. Tosin kokonaisen 10 m halkaisijaltaan olevan tankin kuljettaminen ei aina ole mahdollista eikä kannattavaa. Sen sijaan halkaisijaltaan 5 m:llä tankeilla kokonaisena toimittaminen on varteenotettava vaihtoehto. Sopivin tankkivaihtoehto, kokonainen, hitsattava, ruuvattava tai rullattava, tulee miettiä aina tapauskohtaisesti, kohdemaan, hitsausosaamisen, kuljetusmahdollisuuksien ja loppuasennuspaikan mukaan.

REMIT-Asetus ja TVO

Kandidaatintyö tehtiin Olkiluodossa Teollisuuden Voima Oyj:n pääkonttorilla Voima-asiat toimistoon. Työ tehtiin Jaakko Tuomiston ohjauksessa, joka toimi myös esimiehenäni koko työjakson ajan. Erityiset kiitokset Jaakko Tuomistolle kaikissa työhön liittyvissä asioissa ja työn ohjauksessa. Työn ohessa tutustuin OL1/OL2-voimaloihin, sekä OL3-rakennustyömaahan, joista sain arvokasta tietoa myös aihettani varten.