[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG
Permanent URI for this collectionhttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/18
Browse
Browsing [dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG by Issue Date
Now showing 1 - 20 of 5713
- Results Per Page
- Sort Options
- Suojaamaton teräsputkiristikko paikallisessa palossa
Master's thesis(2003) Junnonen, JarnoNowadays the trend of the structural steel fire design is towards to natural fire modelling in order to install the necessary fire protection material accordingly. On the other hand if it can be shown that the steel structure fulfil its required functions without any external fire protection, it can be built as unprotected. So far this method has been used only in large space industrial and sports halls, which do not have much fire load and where flash-over is unlikely to occur. Lately this method has been studied a lot, and the results of these studies have been promising. The modelling of local fire and the simple calculation models of the unprotected steel structures have been studied in this thesis. An unprotected structural steel hollow section truss of the industrial hall was studied as an example. The truss was subjected to a local fire and the fire plume was moved horizontally parallel to the truss. The thermal actions of the local fire in the steel truss where considerably local. The temperature and degree of utilisation of the steel parts increased immediately under the fire plume, but they decreased rapidly when examining steel parts away from the fire plume. The studied structural steel truss fulfilled its load-bearing function in the local fire without any external fire protection. According to calculations the load-bearing capacity of the unprotected structural steel hollow section truss could be easily improved by installing the fire protection material only to the lower chord of the truss. - Disabled Persons as Lead Users in Mobile User Interface Design
School of Engineering | Master's thesis(2005) Hannukainen, PiaIn order to understand user needs, traditionally only current users of a productare examined. Classical research on problem solving shows, however, that current users are strongly constrained by their real-world experience, an effect called functional fixedness. Von Hippel’s lead user method takes a totally different approach as it is not based on current users but lead users. Lead users face needs that will be general in a marketplace –but face them months or years before the bulk of that marketplace encounters them, and they are positioned to benefit significantly by obtaining a solution to those needs. The purpose of this study was to investigate if disabled persons could be seen as lead users in mobile user interface design. Another goal was to evaluate the suitability of the selected research methods on the examined user groups. An able-bodied user may suffer from a “situational disability” caused by the environment. In this study the user needs of disabled and “situationally disabled” users were compared. The examined user groups were deaf, blind, and “ordinary” users, who see and hear well.The methods used were photo diary based on a theme, and contextual inquiry combined with an open-ended discussion. The “ordinary” users were examined in situational disability conditions, and disabled users in their ordinary environment, such as home. This research shows that “ordinary” users do face difficulties when using their mobile phones in special situations, i.e. they in fact are situationally disabled. The user needs partially overlap with the needs of disabled users in ordinary situations. Both visually and hearing impaired participants showed innovative and leading edge behaviour. It was concludedthat there is a strong indication that disabled persons could be seen as lead users.Photo diary was found to be an effective and easy method for self-documentation – also when studying blind users. No other equipment is needed for documentation, as long as the photos are later reviewed in a separate discussion. No major difficulties occurredin carrying out the contextual inquiry and open-ended discussion. All applied methods were found suitable for all examined user groups. It was recommended that disabled users would be included in mobile user interface design. - Pengerpaalurakenteet liikenteen alaisella raiteella
School of Engineering | Master's thesis(2005) Mikkonen, TerhiThis study was carried out in the department of geotechnology at VR Track Ltd. Railway Consulting and funded by the Finnish Railroad Administration. It was supervised by specialists from VR Track Ltd. and the Finnish Railroad Administration. The purpose of this research was to examine embankment pile structures, i.e. both pile cap structures and pile plates. The opening chapter deals with embankment pile structures in general. Specific emphasis is paid to reconstruction and construction of embankment pile structures on operational railway tracks. Construction is much more challenging than usual in the difficult setting of an operational railway, as rail traffic imposes practical constraints on the progress of construction. Reorganisation of rail traffic may be expensive. The aim of this thesis was to compare different construction methods and evaluate the efficiency of each method in the setting of an operational railway. A further aim was to make suggestions for follow-up research. The chosen method of study incorporates a literature review and interviews with specialists. The literature survey provides a general overview of embankment pile structures. Experienced engineers, builders and track maintenance personnel provided further in-depth information about construction methods. Some of the newest methods have not been put into practice yet, hence it was impossible to obtain reliable information on their efficacy and cost. The evaluation of the new methods is based on estimates made by experienced specialists. The following observations were made: The best methods are those that cause minimum disturbance to rail traffic. Construction of a pile plate is the most reliable means of preventing the track settlement for decades. For most tracks in Finland, a traffic break of 6 hours can be managed at reasonable cost. Longer breaks require complicated and costly reorganisation of train timetables. The chosen method must suit the construction of the site in question. For example, in the case of the reconstruction of a bridge, which requires a break of 12 hours, it is practical to choose the pile plate method, which can be carried out during the same break. Methods with which pile plates can be constructed rapidly in one session or in a succession of suitably short periods are recommended. Methods requiring a break longer than 24 hours are suitable only for tracks with two or more rails. There is, however, an obvious need for further improvement of existing construction methods. - Paalutustyöt vaikeasti läpäistävien täyttöjen kohdalla
School of Engineering | Master's thesis(2006) Kemppainen, HannuTämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia vaikeasti läpäistävien täyttöjen kohdalla tehtäviä paalutustöitä. Tavoitteena oli löytää paalutusmenetelmiä, joilla pystytään suorittamaan paalutustyö onnistuneesti ja edullisesti vaikeasti läpäistävien täyttöjen kohdalla. Diplomityö jakautui kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa tutkittiin kirjallisuusselvityksen avulla erilaisia paalutyyppejä ja paalutustyömenetelmiä, jotka voisivat tulla kyseeseen paalutustyössä vaikeasti läpäistävien täyttöjen kohdalla. Toisessa osassa tutkittiin teräsbetonipaalun läpäisykykyä neljällä erilaisella kärkityypillä koekohteessa. Kohteessa oli 0-8 metrin paksuinen louhetäyttö 4-5 metrin syvyydellä maanpinnasta. Koekohteessa suoritettiin louhepenkereen yläpinnan korkeustason kartoitusta, louhetäytön koostumuksen ja paksuuden selvitystyötä sekä paalujen sijainti-, kaltevuus-, kantavuus- ja ehjyysmittauksia. Koepaalutuksen aikana tutkittiin paalun läpäisyn onnistumista, mitattiin paalun lyöntimääriä ja määritettiin työsaavutus. Lisäksi määritettiin paalujen hukka eli rikkoutuneitten paalujen määrä suhteessa suunniteltuihin. Louhetäytön läpäisy onnistui valituilla menetelmillä. Koska koepaalujen määrät eri kärkityypeittäin olivat vähäiset ja koealue suppea, tuloksista tehdyn analyysin kattavuus jäi tavoiteltua alhaisemmaksi. Kokonaisuutena kalliokärkityyppien käyttäminen ja esireikien tekeminen kohteessa tukivat paalutustyön onnistumista ja näin ollen vältyttiin käyttämästä kalliimpaa ja aikataulullisesti hankalampaa paalutusmenetelmää. Koepaalutuksesta saatujen tietojen perusteella pystyttiin tekemään WEAP (Wave Equation Analysis of Pile Driving) -analyysi diplomityön kolmannessa osassa. Koepaalutuksen tuloksien avulla voitiin mallintaa maaperä ja käytettävä kalusto. Tavoitteena oli tutkia teoreettisesti muiden mahdollisten paalutyyppien soveltuvuutta koekohteen mukaisiin olosuhteisiin. WEAP -analyysi suoritettiin neljälle eri paalutyypille. Analyysin perusteella testatuista paaluista soveltuvin vaihtoehto olisi joko teräsbetoninen putkipaalu tai sydänteräspaalu riippuen siitä, kuinka suuri kantavuus paalulla tulee saavuttaa. - Deformation behaviour and permeability of soft Finnish clay
School of Engineering | Master's thesis(2006) Hassan, Md. MamunulRakentaminen heikosti kantavan pehmeän saven varaan on yhä haaste geoteknisille suunnittelijoille. Tiheästi asutuilla alueilla joudutaan nykyisin entistä enemmän rakentamaan, alueille, joita ennen pidettiin rakentamiseen sopimattomina. Toukoranta sijaitsee itäisessä Helsingissä lähellä Vantaan joen suuta. Alue havaittiin 1980-luvulla sopivaksi asutukselle, koska sen sijainti on niin edullinen lähellä Helsingin keskustaa. Alkuperäinen maanpinta oli n. lm merenpinnan alapuolella. Aluetta oli pidetty sopimattomana rakentamiseen paksujen pehmeiden maakerrosten takia ja siksi aluetta käytettiin lähinnä täyttöalueena. Helsingin kaupunki valtasi maan käyttöön täyttämällä alueen jäälle ajetun hiekan avulla 1985. Vuoden 1995 lopussa Helsingin kaupunki teki alueelle koerakenteen, jossa oli matala penger ja kaivanto n. 20 m etäisyydellä toisistaan lähinnä sivusiirtymien tutkimista varten. Rakenteen käyttäytymistä mitattiin 3kk ajan marraskuusta 1995 helmikuuhun 1996. Tässä työssä on rakenteen käyttäytymistä analysoitu elementtimenetelmällä käyttäen Mohr-Coulombin mallia sekä myös sekundaaripainuman laskennan sisältävää pehmeän saven mallia. Vaiheittaisen rakentamisen johdosta on jouduttu tarkastelemaan sekä lyhytaikaista että pitkäaikaista käyttäytymistä. Koerakenteen mitatut ja lasketut sivusiirtymät vastaavat hyvin toisiaan. Työn toisena osana oli saven vedenläpäisevyyden - ennen kaikkea vaakasuuntaisen vedenläpäisevyyden-määrittäminen laboratoriossa. Maan vaakasuuntainen vedenläpäisevyys on usein moninkertainen pystysuuntaiseen verrattuna. Työn yhteydessä kehitettiin ödömetrilaitteella tehtävää pystyojalla varustettua läpäisevyyskoetta. Työssä on esitetty laite- ja koejärjestelyt sekä mittaustuloksia. - Lämmitetty massiivihavupuulattia
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis(2006) Poussa, MattiDiplomityössä tutkittiin lattialämmitettyjä massiivihavupuulattioita. Lattialautojen valmistusprosessia tutkittiin omassa osiossaan. Lisäksi tutkittiin kokeellisesti ja mallintamalla lattialämmitetyn puulattian toimintaa, vaikutusta energiankulutukseen ja puun muodonmuutoksiin. Tutkimuksen pohjalta laadittiin asiaa koskeva ohjeistus. Nykyiset asumiskonseptit asettavat suuret vaatimukset lautalattioille. Kokonaislaatua voidaan nostaa optimoimalla pahimmat muodonmuutoksia aiheuttavat tekijät, tärkeimpinä niistä raaka-aineen valinta ja kuivaus. Paras raaka-aine lattialaudoille on pohjoismaisella sahaustavalla sahattu 3 ex log siten, että sydänkappaleet lajitellaan pois. Sydänkappaleet ja sydänjuovaiset laudat aiheuttavat kieroutta ja sydämen suhteen epäsymmetriset kappaleet syrjävääryyttä. Syrjävääryys ja kierous estävät tiiviin asennuksen betonilaatassa. Syrjävääryys aiheuttaa rakovälin tuplaantumista puupalkistossa. Optimaalisen lattialautapoikkileikkauksen tulee olla sydänpuoli käyttölappeena, tarkkaan symmetrinen ytimen suhteen, keskilinjalle pystyyn vedetyllä akselilla ei saa olla sydän/pintapuurajaa ja poikkileikkauksen keskipisteen tulee sijaita 30-50mm sydämestä. Haluttu raaka-aine tulisi hankkia laivakuivana (MC 14-16%), jolloin sen suoruus voidaan tarkistaa. Lattialautojen optimaalinen tavoitekosteus on MC 8% vaihteluvälillä 6-9%, johon kuivaaminen voidaan suorittaa erikseen. Syklisten kosteusrasitusten käyttöä muodonmuutosten vähentämiseksi kuivausohjelmassa tulisi kehittää. Lattialämmityksen vaikutusta lämmitystehoon, lämpöhäviöihin ja lautalattian muodonmuutoksia tutkittiin koelattioiden ja mallinnuksen avulla. Lämpökenttälaskelmien mukaan lattialämmitys kaksinkertaistaa ja puulattian tapauksessa kolminkertaistaa alapohjan lämpöhäviöt. Kokonaisenergiantarve ja sitä mukaa energiakustannukset kuitenkin kasvavat lämmitetyllä puulattialla vain 8%, mikä voidaan kompensoida mitoittamalla vaippa ja/tai ilmanvaihto yhteensä 8% vähemmän energiaa kuluttavaksi. lämmittämättömän rakenteen tasolle lisä-eristämällä alapohjaa. Sekä lautalattian, että välikerrosten (esim. solumuovi) todettiin leikkaavan lämmitystehoa huomattavasti, siksi lämmitysputkien päällisen rakenteen paksuus on minimoitava. Lattialämmitetyn puulattian pintalämpötilaerot ovat alle 2 astetta, mikä ei ole epämukavuustekijä. Pintalämpötilan maksimiarvoksi määritettiin 30°C, mikä on sekä käyttömukavuusraja, että lattian liiallista kuivumista rajoittava. Lattialämmityksen ei todettu lisäävän puulattian muodonmuutoksia. Kiinnityksellä puupalkistossa tai ponteista liimauksella betonilaatassa ei ollut pienentävää vaikutusta muodonmuutoksiin. Lämpöpuulattian muodonmuutokset olivat kokeissa puolet pienempiä kuin normaaleilla laudoilla. Lattialaudat tulee höylätä sydänpuoli käyttölappeeksi, koska käyristymisen todettiin oleva käyttömukavuuden kannalta haitallisempaa kuin kupristuman, jonka lisäksi todettiin pienentävän rakoleveyttä. Kiinnityskokeiden perusteella puupalkistoon asennettava lautalattia tulisi kiinnittää vähintään 60mm tiheäkierteisillä täyskierteisillä ruuveilla palkkeihin ja suoraan kontaktiin lämmönjakopellin kanssa. Betonilaatan päälle kelluvasti asennettavan lautakentän tasoittavaksi kerrokseksi suositellaan 2mm solumuovia 3mm:n solumuovin sijasta tai Iämmönjohtavampaa bitumimattoa. Liikuntasaumat ja jalkalistat mitoitetaan siten, että kelluvan lautalattian vapaa leveyden suuntainen kokonaiseläminen on 15mm/mm ja lämpöpuulle puolet vähemmän. - Ylijäämäsaven käyttö rakennustekniikassa
School of Engineering | Master's thesis(2006) Ruohonen, EliseThis study is a part of the Clay Barriers project launched in the beginning of the year 2006. The project is financed by the Academy of Finland. The aim of the project is to study the possibilities to utilise Finnish surplus clay by means of adding small amounts of cement in it. The project is particularly concentrating on the use of clay in impermeable barrier constructions. This work outlines the origins of the surplus clay and presents different techniques of mass stabilisation. Further, it lists some commonly used binding materials and also more rare additives. Finnish clays often behave like liquid when remoulded. To utilise such material in earth structures, stabilisation is needed to enable transportation and compression work. In barrier constructions low permeability of the clay is also an important matter. In this work, some building projects in the field of mass stabilisation are introduced, mainly covering road bases and barrier constructions. As a part of the study, clay samples from the motorway E18 construction site in Lempola were tested at the Laboratory of soil mechanics and foundation engineering. By the side of the motorway is an old shooting range with lead contaminated soil. The contaminated soil is planned to be deposited and encapsulated beside the slip road of the motorway. The clay taken near the motorway was tested whether it could be used as the barrier material. Especially strength and permeability characteristics were investigated. Tests were carried out with stabilised and unsterilized Lempola clay. The clay samples were taken from three locations: the first samples were taken from the deposit site near the slip road of the motorway, where the contaminated soil will be encapsulated, the second samples from the nearby field and the third ones from the site where clay from the road alignment had been dumped. The samples taken from the slip road and from the field had lower water content and higher clay content than the clay from the dumping site. The field clay reached very high strength when it was mixed with 3 or 5 % cement. In seven days even the clay with 3 % cement had shear strength of over 50 kPa, which is the target strength. Also, the field and slip road clays had low permeability's; in permeability oedometer tests all the samples had a coefficient of permeability less than required k -< 6.7 . 10 -10 m/s even without loading. Clay samples from dumping site did not ; reach as high strengths or low permeability's as the other samples but will probably work as barrier material after stabilisation and compaction. The construction works in Lempola will start in summer 2007. Before that the best clay material will be chosen and even more laboratory tests will be carried out to make sure the material is suitable. - Sensory testing and mechanical perceptions of quality : a novel application of quick individual vocabulary profiling
Master's thesis(2006) Johnson, David NicholaiPURPOSE: To create a method for evaluating and understanding perceived mechanical quality in products. While the method can be applied to any mechanical quality purpose, this thesis addresses the example of bistable slide mechanisms in mobile phones. MATERIALS AND METHODS: Proposed herein is a method for evaluating perceived mechanical quality using sensory panels and quick individual vocabulary profiling, a variant of sensory profiling. Included in the proposed method are sensory evaluation theory, testing procedures, and data analysis methods. The main result of this thesis is a conclusion of whether or not quick individual vocabulary profiling is an appropriate tool for evaluating perceived mechanical quality. RESULTS: After completing a complete iteration of sensory profiling using a panel of 13 persons, the thesis has shown that quick individual vocabulary profiling is an appropriate and reasonable means of evaluating and understanding perceived mechanical quality. In addition, this implementation of quick individual vocabulary profiling gives relatively quick and concise results. Furthermore, the results show with a reasonable degree of certainty that a degree of consensus was achieved between different assessors and some clear trends have emerged. CONCLUSION: Quick individual vocabulary profiling combined with various analysis techniques has been conclusively proven to be a possible solution for evaluation perceived mechanical quality of bistable slide mechanisms in mobile phones. - Sivutuotteiden maarakennuskäytön ohjeistus - betonimurske ja pääkaupunkiseudun kivihiilituhkat
School of Engineering | Master's thesis(2007) Hakari, MiikkaThis thesis explores bottom ash, fly ash and crushed concrete utilization possibilities in earth construction. Thesis consists of bottom ash, fly ash and crushed concrete instruc-tions, bottom ash case studies and laboratory tests. It also includes bottom ash, fly ash and crushed concrete instructions and properties from the literature. Bottom ash, fly ash and crushed concrete instructions were drafted for Lohja Rudus during the work of this thesis. Instructions guide the utilization of the materials as rec-ommended in government regulation of bottom ash, fly ash and crushed concrete utili-zation in earth constructions [VNa 591/2006]. Instructions of bottom ash, fly ash and crushed concrete in this thesis are meant to be as a guide book for contractor and de-signer in construction and design work. Bottom ash case studies were put into practice in Helsinki and Hyvinkää in 2006. Main purpose was to achieve practical experience of bottom ash building and to measure ge-otechnical properties of the structure. Laboratory tests of bottom ash were carried out as preliminary tests before case studies to figure out geotechnical properties. Bottom ash, fly ash and crushed concrete are suitable possibilities for building materi-als in street and road pavement structures, yard and field structures, embankment fill and other applications. When building it is advised to build and design with care and follow the instructions of this thesis. - Tasesähkön hinnoittelumallit tuulivoimalle
Master's thesis(2007) Helander, AleksiSuomeen on tavoitteena integroida huomattava määrä tuulivoimaa joka voi aiheuttaa ongelmia sähköverkon taajuuden ylläpidolle, koska tuulivoiman tuotantoennusteet ovat epätarkkoja ja ne lisäävät sähköverkon epätasapainotilanteita. Epätasapainotilanteet korjataan tasehallinnassa, jossa virheellisistä tuotantoennusteista peritään korkeat tasehallintamaksut. Nämä maksut saattavat heikentää tuulivoiman kannattavuutta. Tämän vuoksi on perusteltua tutkia tasesähkön hinnoittelumalleja ja etsiä hinnoittelumalli, joka olisi kokonaisuuden kannalta oikeudenmukainen kaikille tasehallinnan sidosryhmille. Pohjoismaisten järjestelmävastaavien yhteistyöorganisaatio Nordel on tehnyt kaksi ehdotusta uudeksi tasesähkön hinnoittelumalliksi, mutta ehdotettuja malleja ei ole suunniteltu tuulivoiman tuottajien tarpeisiin, kuten ei nykyistäkään mallia. Työssä esitetään ja tutkitaan hinnoittelumalleja, jotka huomioivat tuulivoiman tarpeita. Tuulivoimalle sopivan tasesähkön hinnoittelumallin tärkeimpänä kriteerinä pidetään mallin tuulivoimalle aiheuttamien kustannusten vastaavuutta tuulivoiman määrän aiheuttamiin kustannuksiin sähköjärjestelmälle. Tutkimuksessa käsitellään myös tuulivoiman tuottajien mahdollisuuksia pienentää tasesähkön käyttöä eri keinoin. Tärkeimmät keinot ovat: tarkempi tuulen nopeuden ennustaminen sekä virheiden korjaaminen käymällä korjauskauppaa ennen sähkön toimitustuntia. Tärkeimpänä lopputuloksena tutkimuksessa esitetään eri tuulivoiman määrien aiheuttamat kustannukset järjestelmävastaavalle sähköverkon tasapainon korjaamisesta. Näitä kustannuksia verrataan eri tasesähkön hinnoittelumallien aiheuttamiin kustannuksiin tuulivoimalle. Vertailun perusteella suositellaan oikeudenmukaisinta hinnoittelumallia tuulivoiman tuottajille. - Aallokon aiheuttaman värähtelyherätteen arviointi laivan mallikoemittausten perusteella
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis(2007) Manderbacka, TeemuTutkimuksessa on arvioitu aaltojen aiheuttamaa springing-herätettä mallikokeiden tulosten perusteella. Mallikokeissa on keulan alueelta mitattu paine useista pisteistä samanaikaisesti suurella taajuudella. Mallikoemittauksissa on ajettu mallia epäsäännöllisessä aallokossa eri aallonkorkeuden ja kohtaamiskulman yhdistelmillä. Springing-herätevoimaa ei olla aikaisemmin arvioitu mittaamalla suoraan paine useista pisteistä mallin kyljellä. Tutkimuksessa arvioidaan herätteen suuruutta, vaikutuskohtaa sekä herätteen luonnetta. Mitatuista painesignaaleista on interpoloitu paine rungon pinnalle paineantureiden välille. Paine on integroitu kaaren pinnan yli viivakuormaksi. Viivakuorman tarkastelu on suoritettu taajuustasossa. Herätevoimaa on tarkasteltu tietyllä taajuusalueella, josta on eliminoitu ensimmäisen kertaluokan kuormitus. Mallin ja aallokon kohtaamiskulmalla todettiin olevan vaikutusta herätevoiman suuruuteen aalloille altistuneen kyljen puolella. Sivuvastaisessa aallokossa herätevoimat olivat suurempia kuin vasta-aallokossa. Suurimmat herätevoimat vaikuttivat konstruktiovesiviivan olkapään etupuolella. Kaarikulmalla todettiin olevan myös vaikutusta voimien suuruuteen. Tämän tutkimuksen perusteella loivempi kaarikulma konstruktiovesiviivan korkeudella aiheuttaisi suuremman herätteen. Herätevoiman todettiin koostuvan jaksoittain toistuvista pienistä iskumaisista kuormista, jotka vaikuttavat konstruktiovesiviivan läheisyydessä. Todettiin tarvetta säännöllisen aallokon kokeille eri runkomuodoilla, jotka mahdollistaisivat tarkemman arvion kaarikulman vaikutuksesta herätevoimaan. Iskumaisten kuormien mallien vertailu säännöllisen aallokon mittauksiin voisi myös auttaa ymmärtämään ilmiötä paremmin. - Tukiseinärakenteiden mitoittaminen rataympäristössä
School of Engineering | Master's thesis(2008) Tran, AnuSuomen rataverkosto on jatkuvassa käytössä, jonka vuoksi ratakaivantojen rakentaminen on vaiheistettava. Rataympäristössä työskenneltäessä on huomioitava sähköistetyn radan läheisyys ja aukean tilan ulottuman vaatima esteettömyys. Lisäksi ratatöistä on ilmoitettava ennakkotietojärjestelmään ennen työn aloittamista. Tyypillisin tukiseinä ratakaivannoissa on teräsponttiseinä. Junakuormat jakautuvat LM71-kuormakaavion mukaan ja nykyisten junien mitoittava akselikuorma on 25 tonnia. Junaliikenteestä aiheutuva voimakas tärinä vaikuttaa pysyvästi maanpaineeseen. Työssä tarkasteltiin kolmea ratakaivannon perustapausta (koheesio-, kerros- ja kitkamaa), joilla tutkittiin tukiseinien käyttäytymistä. Laskentaohjelmina olivat Novapoint GeoCalc 1.1.1, PLAXIS 2D versio 8.7, PLAXIS 3D Tunnel versio 2.0 sekä MS Saarelma. GeoCalc- ja MS Saarelma -ohjelmat mallintavat geoteknisiä tapauksia palkkijousi-mallilla, jonka vuoksi radan todellisia muotoja ei voida mallintaa. PLAXIS-ohjelmalla luotiin PLAXIS 2D GC -malli, joka vastaa GeoCalc- ja MS Saarelma -ohjelmien geometriaa, ja PLAXIS 2D todellinen -malli, jossa ratapenger mallinnetaan todellisen muotoisena ja ankkuri on kiinnitetty vastaponttiin. Maanpaine-siirtymä-malleja tutkittaessa havaittiin, että PLAXIS 2D GC- ja MS Saarelma -mallien tulokset olivat käytännössä samat. GeoCalc-ohjelman tulokset poikkesivat selvästi vertailuohjelmien tuloksista. Junakuormaa tutkittiin 2D- ja 3D-ympäristössä. PLAXIS- ja GeoCalc-ohjelmissa ja havaittiin, että 3D-mallien siirtymät ovat pienempiä kuin vastaavat 2D-mallien siirtymät. Vastapontin mallintamisella oli suuri merkitys tukiseinän siirtymiin. Maan muodonmuutosmoduulia tutkittiin GeoCalc-ohjelmassa jännitystilankertoimen k avulla, ja tuloksissa havaittiin poikkeamia, kun k = 0 tai 1. Maan kaivusta johtuva maan ylikonsolidoituminen ja lepopaineen säilyminen kaivannon puolella tutkittiin GeoCalc-ohjelmalla kimmoteorialla, Mayne & Kulhawyn sekä lepopainemenetelmällä K0. Lepopainemenetelmän tulokset poikkesivat ajoittain selvästi muista tuloksista. Huokosveden ylipaineen kehittymistä tutkittiin PLAXIS 2D -ohjelmalla. Tuloksista havaittiin puristavan huokosylipaineen sydänalueen muodostuvan savikerroksen yläpintaan, junakuorman alle. Kaivannon puolelle sekä tukiseinän ympärille kehittyi imua huokosylipaineesta. Momenttikäyrien vertailussa havaittiin suuria eroja GeoCalc-ohjelman ja muiden vertailtavien ohjelmien välillä. Tutkimuksen mukaan GeoCalc-ohjelmassa esiintyi puutteita muun muassa ohjekirjan suppeutena ja laskelmien iterointiongelmina. GeoCalc on helppokäyttöinen ohjelma, mutta käyttäjän tulee ymmärtää ohjelman periaatteet ja eri parametrien sekä kertoimien vaikutus tuloksiin, ennen kuin tuloksia voidaan pitää luotettavina. - Ratapenkereen mallinnus ja vakavuuden vertailulaskelmat
School of Engineering | masterThesis(2008) Salokangas, Jukka-PekkaIn this Master’s Thesis the stability calculation and modelling of railway embankment built on old ground is examined by using different computer programs. Moreover, determination of various parameters needed in stability calculation is also studied. For targets of research two different kinds of cross-sections of railway embankments were chosen between Toijala - Turku railway section. The cross-sections examined were chosen based on previous stability calculations and samples taken from soil on the sites. Both research areas are situated near the city of Turku, one in Piipanoja and the other in Kärsämäki. In Piipanoja the railway embankment is on relatively flat ground, whereas in Kärsämäki the railway embankment is located on laterally inclined terrain. Undisturbed samples were previously taken and analysed from both sites by the Laboratory of Soil Mechanics and Foundation Engineering at Helsinki University of Technology. At Piipanoja site pore pressures were measured under both unloaded and loaded railway embankment. Five pore pressure sensors were used in measuring. Three sensors were installed under the centre line of the track and two beside the track. The measurements of loaded embankment were done by stopping a heavy freight train on the measuring site and recording the excess of pore pressure due to train load. The results from field measurements were compared with corresponding values of modelling calculations. The values of excess pore water pressure calculated by using Plaxis corresponded well to the measured values in Piipanoja. On the basis of this thesis Plaxis can be used in modelling excess pore pressure of clay near Turku. The three different computer programs used for stability calculation comparison were: Slope/w 2004, Geocalc v. 1.1 and Plaxis v. 8.6. The calculations were performed according to guidelines B 15 by The Finnish Rail Administration (RHK). The assumptions and results of the programs were mutually compared. The calculations were performed by using the efficient parameters defined by both the limit of pore pressure and the limit of failure. Regardless of the calculation program and used model, the greatest effect on the stability was observed to be the efficient parameters c’ and ϕ’. In addition, both thickness and shear strength of dry crust had essential impact on the final result - Theoretical and experimental study of a 10 kilowatt proton exchange membrane fuel cell's thermal and moisture system control
Master's thesis(2008) Viitakangas, JaanaPolttokenno on sähkökemiallinen laite, joka muuntaa polttoaineen ja hapen suoraan sähköksi. Polttokennot ovat lupaava energiantuotantomuoto, sillä niillä on edellytykset tehokkaaseen ja ympäristöystävälliseen energiantuotantoon. Tässä diplomityössä on tutkittu sähköteholtaan 10 kW luokan keskipaine polymeeri elektrolyytti membraani polttokenno (PEMFC) järjestelmää. Työssä on keskitytty ilman- ja kosteudenhallintaan, tutkimalla voisiko pieni paineennosto hyödyttää PEM-polttokennojärjestelmiä. Koska tarkastelussa on keskitetty rakennettavissa oleviin järjestelmiin, myös järjestelmäkomponenttien saatavuutta on kartoitettu. Katsauksessa selvisi, ettei tämän kokoluokan PEM polttokennoille ole kompressoreita markkinoilla. Paineistuksen tiedetään tuovan useita etuja normaalissa ilmanpaineessa toimiviin PEM polttokennoihin nähden. Keskipainejärjestelmästä tulee kevyempi, pienempi ja näin ollen halvempi. Paineistus myös helpottaa kosteudenhallintaa. Korkeapainejärjestelmät ovat kuitenkin monimutkaisempia ja vaadittavien erityiskomponenttien vuoksi kalliimpia rakentaa. Tässä työssä keskipainejärjestelmällä viitataan paineisiin normaalin ilmakehän ja 1.5 bar välillä. Tässä tutkimuksessa nettotehoja ei pienellä paineistamisella saavutettu, johtuen pääasiallisesti puhaltimen huonosta hyötysuhteesta sekä kapeasta parhaan hyötysuhteen alasta. Paineistaminen kuitenkin parantaa tehotiheyttä, joka tietyissä sovelluksissa voi olla hyötysuhdettakin tärkeämpää. - Modeling of a pile group under static lateral loading
School of Engineering | Master's thesis(2008) Larkela, AnttiTässä diplomityössä käsitellään staattisesti sivukuormitetun paaluryhmän mallintamista siirtymäelementtimenetelmään pohjautuvilla laskentaohjelmilla. Esitys käsittelee kolmen erityyppisen paaluryhmän mallinnusohjelman laskentaprosessia sekä analysoi laskentatulosten luotettavuutta vertailukohteena käytettävän paaluryhmän kuormituskokeen mittaustuloksiin. Tutkimuksen perustaksi on kerätty aikaisempien sivukuormitettujen paaluryhmien kenttäkokeiden tuloksia sekä niiden perusteella annettuja suosituksia. Lisäksi esitykseen on koottu paalun sivuvastuksen huomioimiseksi johdettuja matemaattisia laskentamalleja, jotka perustuvat vahvasti edeltäviin kenttäkokeisiin sekä soveltuvat siirtymäelementtimenetelmää käyttäviin laskentaohjelmiin. Työssä käydään läpi yksittäisen sivukuormitetun paalun mallintaminen sekä sen eroavaisuudet paaluryhmässä olevan paalun mallintamiseen. Alustavassa laskentatekniikassa käydään läpi yksittäisen paalun lineaarisesti elastinen mallinnustapa, josta edetään epälineaarisen elastoplastisen paaluryhmän laskentaprosessiin. Esiteltyjä menetelmiä sovelletaan kenttäkokeen paaluryhmän mallintamiseen. Käytettyjen elastoplastista laskentamenetelmää noudattavien paaluryhmäohjelmien suurimpina eroina on niiden tapa mallintaa yksittäisen paalun siirtymien aiheuttamien jännityksien vaikutuksia ympäröivissä paaluissa. Yleisimmin käytetty ryhmävaikutuksen huomioiva tapa on vähentää paalun sivuvastusta erikseen määritettävällä kertoimella. Vaihtoehtoinen metodi analysoi paaluja ympäröivän maan elastisena massana, jossa paalun sivusiirtymät johtuvat jännityskenttänä ympäröiviin paaluihin. Tässä diplomityössä keskitytään paalun sivuttaisliikkeiden sekä taipumien, eikä niinkään aksiaalisten jännitysten tai geoteknisen kantavuuden selvittämiseen. Tarkoituksena ei ole vertailla mitoitusohjeisiin perustuvia laskentatapoja, vaan esittää menetelmiä paaluryhmän matemaattiseen mallintamiseen. Tarkoituksena ei myöskään ole esitellä miten mallinnusohjelma tulisi ohjelmoida, vaan lähinnä esitellä millaisia asioita mallinnusohjelman kokoamisessa pitäisi ottaa huomioon ja miten kyseisten asioiden huomioiminen siirtymäelementtimenetelmällä on mahdollista toteuttaa. - Paaluperustuksiin kohdistuvien sivukuormitusten vähentäminen - Toukorannan suojaseinä
School of Engineering | Master's thesis(2008) Hartman, EssiPaalujen käyttö perustuu niiden kykyyn johtaa paalun akselin suuntaisia kuormia kantavalle pohjalle. Toisinaan paalutuksiin kohdistuu kuitenkin paalun sivulta kuormitus, jolla on merkitystä paalun kantavuuteen. Vaakakuorma vaikuttaa paalun kantavuuteen lisäämällä, erityisesti pehmeässä savimaassa, nurjanduksen ja paalun katkeamisen vaaraa. Vaakakuormitusta aiheuttavat mm. paalutusten vieressä sijaitseva kaivanto, penger tai suuri pintakuorma. Vaakakuormasta aiheutuvilla sivu siirtymillä on merkitystä paitsi paalun rakenteelliseen kestävyyteen, myös paalurakenteiden kannatteleman rakenteen vakavuuteen ja kestävyyteen. Pohjarakentamista käsittelevissä ohjeissa esiteltävät laskentamenetelmät ovat usein yksinkertaisiin tehtäviin soveltuvia, joilla voidaan arvioida suuripiirteisesti rakenteisiin kohdistuvia voimia, kun ollaan päättämästä, millaisia rakenteita perustuksiin on tulossa. Kun halutaan saavuttaa tarkka mallinnus maaperästä ja siinä liikkuvista voimista, tulevat monimutkaisemmat mallinnusmenetelmät ajankohtaisiksi. Tällöin esimerkiksi elementtimenetelmä (FEM-menetelmä) on hyvä ratkaisu. Tässä diplomityössä elementtimenetelmää käytettiin Plaxis-ohjelman kautta. Tärkeintä on kuitenkin valita juuri se laskentamenetelmä, joka parhaiten soveltuu kyseiseen tehtävään. Toukorannan suojaseinän (suuret RR711-paalut 3,0 metrin välein) tarkoituksena oli estää paalulaatan paaluihin kohdistuvia sivukuormituksia. Rakennusalueen, joka on hyvin pehmeän saven päällä, vieressä sijaitsee epävakaa ja hieman epäonnistunut louhetäyttöpenger, joka "kelluu" savikerroksessa ja vajoaa siihen jatkuvasti. Vaarana olikin, että se vajoaisi paalulaattarakenteen alle taivuttaen laatan paaluja. Tätä ehkäistiin rakentamalla suojaseinä, johon sivukuorman aiheuttamat voimat kohdistuvat ja siirtyvät sen omaan muodonmuutokseensa. Tämän diplomityön tarkoitus oli käsitellä tekijöitä, jotka vaikuttavat sivukuormitettujen paalutusten suunnitteluun sekä kuinka suuret voimat syntyvät maaperän liikkeistä sivukuormituksen johdosta. Maaperää mallinnettiin FEM-menetelmällä Plaxis-ohjelmalla. - Rautatieliikenteen aiheuttaman tärinän vaimentaminen syvästabilointirakenteilla ja tärinän FEM-mallinnus 2D ympäristössä
School of Engineering | Master's thesis(2008) Hellberg, JohannaTässä diplomityössä syvennytään syvästabilointirakenteiden käyttöön rautatieliikenteestä aiheutuvan tärinän vaimennuksessa. Tutkimus toteutettiin kirjallisuustutkimuksena sekä mallintamalla koerakennuskohteen stabilointirakenteita elementtimenetelmäohjelmalla. Työ on osa laajempaa LITES-tutkimuksen (Liikenteen tärinähaittojen eliminoiminen syvästabiloinnin avulla) 3. vaihetta, jonka rahoittajana toimii Ratahallintokeskus. Korian koerakennuskohde sijaitsee rataosuudella Lahti-Kouvola. Alueella esiintyy voimakkaita tärinöitä, jotka johtuvat useiden tekijöiden yhteisvaikutuksesta. Pohjamaa koostuu paksusta pehmeästä savikerroksesta ja asuinrakennukset sijaitsevat lähellä rataa. LITES-tutkimuksen 2. vaiheessa alueelle rakennettiin neljä erilaista syvästabilointirakennetta, joiden junatärinää vaimentavaa vaikutusta radan ympäristössä tutkittiin tärinämittauksilla ja FEM-takaisinlaskennoilla. Korialta saatujen mittaustulosten ja aiempien FEM-takaisinlaskentojen kokemusten perusteella tehtiin 2-ulotteiset FEM-mallinnukset ja takaisinlaskennat Plaxis (v. 8.6) elementtimenetelmäohjelmalla. Tarkoituksena oli kehittää luotettava FEM-mallinnustapa, jolla pystytään mallintamaan syvästabilointirakenteiden toimivuutta tärinänvaimennuksessa. Laskennoissa keskityttiin kahteen laskentatapaukseen, jossa toisessa tarkasteltiin stabilointirakenteen mallintamista ja toisessa dynaamisen kuorman mallintamista. Dynaamisen kuorman mallintaminen sinimuotoisena värähtelynä taajuuksilla 10 tai 12 Hz onnistui kohtuullisen hyvin. Koerakenteiden lasketut ja mitatut vaimennustehot pystysuuntaiselle . tärinäkomponentille erosivat keskimäärin noin 10...40 prosenttiyksikköä radan lähellä. Vaakasuunnassa mallintaminen ei onnistunut yhtä hyvin. Tarkasteltiin myös stabilointirakenteiden mallintamista Plaxis-ohjelman plate-elementillä, jolloin tehtiin joitakin herkkyystarkasteluja plate-elementin eri parametreille. LITES-tutkimuksen 3. vaiheen puitteissa tehtiin lisäksi vertailulaskenta kolmen eri laskentaohjelman välillä; elementtimenetelmäohjelmat Plaxis ja Abaqus sekä differenssi-menetelmäohjelma FLAC. Laskennassa vertailtiin ohjelmien dynaamista laskentaa keskenään. Ohjelmien tulosten välillä esiintyi selviä eroja, mutta Plaxis- ja Abaqus-ohjelmien tulokset olivat suhteellisen samaa luokkaa. - Hienokuonan käyttö kevytsoran lisäaineena
School of Engineering | Master's thesis(2008) Moilanen, NooraFine slag is a waste product of the copper smelting process in Boliden Harjavalta Ltd’s copper smelter. The possibility of using fine slag as an additive of raw material of lightweight expanded clay aggregate (LECA) was investigated in this thesis. In the beginning of this thesis, there is a short description of the copper smelting process and the production of LECA, and of the properties of fine slag and LECA. The laboratory tests are described and the results of the tests are presented and summarised. In the LECA plant of maxit Ltd. at Kuusankoski fine slag was introduced into the LECA production process in plant test runs. In these test runs different amounts of fine slag were mixed with clay, the main raw material of LECA, and fed into the production process. The amount of heavy fuel oil was reduced in some tests to a half of its normal amount. From the test runs six samples were gathered for laboratory analysis. The amount of fine slag in these samples was 3 %, 5 % or 8 % wet basis. The laboratory analysis investigated the effect of fine slag and reduction of heavy fuel oil on the material, structural and leaching properties of LECA. At the beginning of the plant test runs, it seemed that the fine slag helped the production process by making the process more stable. However by the end of the test the balancing effect had disappeared. Overall, fine slag did not benefit the process though it did not affect it negatively either. The laboratory analysis showed that fine slag had only a slight effect in the material properties of LECA. The reduction of heavy fuel oil had a much greater, negative effect on the properties. It was the leaching properties of the samples containing fine slag, which ultimately determined whether fine slag could be used as an additive. The leachability of the samples was tested mainly with a two-stage batch leaching test. The results of these tests indicated that the leaching of arsenic and molybdenum was more than the allowable limit in all the samples containing fine slag. According to the material tests, fine slag neither improved nor disimproved the properties of the LECA samples containing fine slag. The leaching results, however, preclude the use of fine slag as an additive of LECA. Fine slag may be used as an additive to LECA only if the structure of fine slag or the production process of LECA can be changed so that leaching is within the allowed limit. - Ämmässuon kaatopaikan laajennusalueen huoltotunneli ja sen geotekninen mitoitus
School of Engineering | Master's thesis(2008) Winqvist, FredrikPääkaupunkiseudun yhteistyövaltuuskunnan jätteenkäsittelykeskuksessa Ämmässuolla vastaanotetaan pääkaupunkiseudun yhteensä yli miljoonan asukkaan ja 50 000 yrityksen jätteet. Ämmässuon jätteenkäsittelykeskus on pohjoismaiden suurin yhdyskuntajätteen kaatopaikka. Jätteenkäsittelykeskuksen vanha jätetäyttöalue oli suljettava viranomaispäätösten (VNp 861/97 ja 1049/99) määräyksiin perustuen viimeistään 1.11.2007. Vanhan täyttöalueen länsipuolelle sijoittuvan laajennusalueen suunnittelu on aloitettu vuonna 1990 ja sen ensimmäinen täyttöalue vihittiin käyttöön 30.10.2007. Laajennusalueelle tuleva jätetäyttö eristetään ympäristöstään tiivisterakenteiden avulla. Tiivisterakenteeseen kuuluu kaatopaikan pohjan kuivatuskerros, joka koostuu vettä hyvin läpäisevästä materiaalista ja suotoveden keräilyputkista. Tehokkaan kuivatuksen varmistamiseksi on Ämmässuolla päädytty ratkaisuun, jossa pohjarakenteet salaojineen kallistetaan alueen keskiosaan päin viettäviksi. Keskiosaan on rakennettu täytön alle jäävä teräsbetoninen huoltotunneli, jossa sijaitsevaan kokoojaputkistoon salaojat yhdistetään. Kokoojaputkien avulla salaojavedet johdetaan täyttöalueen eteläpuolelle, josta ne edelleen siirretään käsittelyyn. Koska Suomessa ei ole aikaisempia kokemuksia vastaavan huoltotunnelirakenteen suunnittelusta ja toteutuksesta, suunnittelun lähtöaineiston keräämiseksi selvitettiin olemassa olevat huoltotunnelikohteet maailmanlaajuisesti. Kaikki 13 todettua huoltotunnelikohdetta sijaitsevat Euroopassa, joista pääosa Saksassa. Ämmässuon huoltotunnelin poikkileikkauksen dimensiot määritettiin huonetila- ja rakennemitoituksen avulla. Muotoa valittaessa huomioitiin myös käytössä oleva muottitekniikka. Rakennemitoituksen lähtökohdaksi tehtiin maapainelaskelmia, joilla selvitettiin huoltotunnelin rakenteisiin kohdistuva maanpaine jätteen tilavuuspainon vaihdellessa välillä 12...15 kN/m3. Käytetty jätetäyttösyvyys perustuu ympäristöluvan asettamiin reunaehtoihin. Jätetäyttösyvyytenä laskelmissa käytettiin 70 metriä. Huoltotunnelin suunnittelussa käytetty mitoitusikä oli 200 vuotta. Maanpainelaskentojen lisäksi tarkasteltiin siirtymärakenteiden tarvetta painumaerojen aiheuttaessa lisärasituksia suoto- ja tarkkailusalaojiin sekä geomembraaniin huoltotunnelin seinälinjalla. Ämmässuon huoltotunnelin 1. rakennusvaiheen työt käynnistyivät kesäkuussa 2006 ja valmistuivat lokakuussa 2007. Huoltotunnelin ensimmäisen vaiheen pituus on 450 metriä. - Retail competition in the Nordic electricity markets
Master's thesis(2009) Tuovinen, KatriSähkömarkkinat ympäri maailmaa käyvät läpi suuria muutoksia, kun markkinoita vapautetaan. Tuotanto ja myynti avataan kilpailulle, kun siirto ja jakelu säilytetään säänneltyinä niiden luonnollisen monopoliominaisuuden takia. Kolme Pohjoismaata, Norja, Ruotsi ja Suomi olivat maailman ensimmäisten maiden joukossa, jotka vapauttivat sähkömarkkinansa, sekä tukkumarkkinan että vähittäismarkkinan. Kehitys alkoi Norjasta vuonna 1991, Ruotsin ja Suomen seuratessa perässä 1990-luvun jälkipuoliskolla. Markkinat ovat olleet täysin avoimia jo noin kymmenen vuoden ajan. Aikaisemmissa tutkimuksissa Norjan ja Ruotsin vähittäismarkkinat ovat osoittautuneet melko hyvin toimiviksi ja kilpailullisiksi aktiivisine myyjineen ja asiakkaineen, mutta Suomen markkinalla kilpailu on vähäisempää, ainakin yleisesti käytettyjen mittareiden, kuten asiakasaktiivisuuden ja uusien tulokkaiden menestyksen perusteella. Tässä diplomityössä tarkastellaan näitä kolmea vähittäismarkkinaa pienkuluttajien kannalta. Erityisesti keskitytään löytämään eroavaisuuksia ja syitä miksi Ruotsin ja Norjan markkinat ovat suhteellisen kilpailullisia ja miksi tilanne Suomen markkinalla on toisaalta melko neutraali, ellei jopa huolestuttava. Työ perustuu kirjallisuuskatsaukseen sekä sähkömarkkina-asiantuntijoiden haastatteluihin. Työssä selviää, että Ruotsin ja Norjan markkinat omaavat hyvät lähtökohdat toimivaan kilpailuun perusrakenteen (esim. sääntelyn ja markkinarakenteen) kannalta ilman merkittävimpiä heikkouksia ja lisäksi poikkeuksellisen aktiiviset myyjät yhdistettynä muihin hieman erikoisempiin tekijöihin, kuten suuriin hinnan vaihteluihin, sähkömarkkinan poliittiseen ominaisuuteen, mediahuomioon ja sähkösektorin maineeseen, ovat yhdessä luoneet melko dynaamiset markkinat. Lisäksi uudet tulokkaat, joita on usein sanottu epäonnistuneiksi, ovat ajaneet kilpailua osaltaan, vaikka ovatkin myöhemmin poistuneet markkinoilta. Suomen markkina puolestaan sisältää joitakin tekijöitä, erityisesti sääntelyssä, jotka selvästi rajoittavat dynaamista kilpailua ja luovat melko jäykän järjestelmän passiivisine myyjineen ja asiakkaineen. Lisäksi olosuhteet uusille myyjille ovat Suomen markkinalla hyvin hankalat, jonka takia uusia tulokkaita on ollut vain muutama, eivätkä hekään ole pystyneet synnyttämään liikehdintää samassa määrin kuin Norjassa ja Ruotsissa. Työssä kuitenkin huomattiin, että Suomenkin markkinalla esiintyy kilpailua, vaikkakin eri muodossa kuin Ruotsissa ja Norjassa. Tämä on pitänyt loppukuluttajahinnat melko alhaisina ja kilpailukykyisinä dynaamisen kilpailun puutteesta huolimatta. Vaikka kaikki kolme markkinaa ovat osoittaneet mielenkiintoista kehitystä viimeisten kymmenen vuoden aikana, tilaa parannuksille löytyy yhä. Tulevaisuuden muutokset liittyvät lähinnä Pohjoismaisten vähittäismarkkinoiden liittämissuunnitelmiin ja suunnitelmiin asentaa automaattiset etäluettavat mittarit myös kotitalouksille, joiden molempien uskotaan muuttavan tilannetta huomattavasti ja lisäävän kilpailua.