A Finite Element Analysis for the Concrete Highway Pavements with Skew Joints

조병완,Jo, Byung Wan Korean Society of Civil Engeneers 1988 대한토목학회논문집 Vol.8 No.4

20세기에 들어서 포틀랜드 시멘트 콘크리트를 이용한 강성포장은, 콘크리트재료의 구조적인 휨강성과 큰 탄성계수 그리고 내구성을 고려한 경제성 등으로 세계 여러 나라에서 널리 이용되어져 왔다. 그러나, 완벽한 설계 및 시공에도 불구하고, 일부 콘크리트 포장도로에서는(예: 미국 Interstate-10 and 75, 한국의 88고속도로 및 중부 고속도로) 심각한 종적, 횡적 균열 및 침하현상 등으로 보수, 유지의 큰 어려움을 겪고 있는 바, 이러한 문제점을 구조역학적인 입장에서 유한 요소법을 이용한 콘크리트 포장구조의 해석을 통해, 차량 위치 및 온도변화에 따른 최대 파괴응력과 위치, 그리고 최대 처짐등을 고려 하므로써, 콘크리트 포장도로의 구조적인 문제점을 해결하는 데 있다. 본 논문에서는 요즘 미국에서 널리 이용되고 있는 경가가로줄눈(skewed joint)의 효과를 구조역학적으로 해석을 하였다. In twentieth century, a rigid pavement composed of a series of thin Portland Cement Concrete has been accepted due to the desirable structural strength of concrete, durability and economy. However, despite of precise design and construction of concrete highway pavements, some of concrete pavements (example : Interstate-l0 and 75 in U.S.A, 88 Olympic express highway and Jung-bu express highway in Korea) has already shown severe signs of longitudinal and transverse cracking, faulting, and pumping before the end of their intended service life. This highlights the need for better understanding of concrete pavement behavior using structural analysis program. For these reasons, this research was performed to study an analytical behavior of concrete pavements, especially for the effects of skewed joints on concrete pavements. Subsequently, this research should give better understanding of concrete pavement behavior to the highway engineers and provide effective remedies to the concrete highway pavements.

유비쿼터스 기술을 이용한 교량의 상시 모니터링 프로그램 개발에 관한 연구

조병완,김도근,박정훈,김헌,Jo. Byung-Wan,Kim. Do-Keun,Park. Jung-Hoon,Kim. Heoun 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1

In case of collapsed or damaged Servicing infrastructure, such as a bridge, tunnel, dam, a severe loss may have to be incurred. Therefore, infrastructure should not be designed and constructed properly but also maintained impeccably. This paper tried to build an intelligent bridge maintenance system that warn the people on bridge and control traffic in the danger. For the purpose, diverse wireless sensor fields are composed and structure`s database is established. Also the paper develops a bridge maintenance program. Developed programme is regarded as a good tool to provide the utmost bridge management scenario, which is exactly correspondent with the demand and restraint by improving the present bridge management strategy.

센서네트워크를 이용한 FCM 교량의 처짐 관리 방안 연구

조병완,태기호,권오혁,Jo, Byung-Wan,Tea, Ghi-Ho,Kwon, Oh-Hyuk 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.4

본 연구에서는 FCM 교량의 시공 시 발생하는 처짐과 시공 후 발생하는 처짐의 관리를 위해 센서 네트워크를 활용한 처짐 관리 기술을 제안하고자 하였으며, 센서에 의한 검증실험과 제안된 USN를 이용하여 실제 건설되어지고 있는 현장에 적용함으로써 그 효율성을 입증하였다. 향후, USN은 교량의 장거리 건전도 모니터링에 매우 유용할 것이라 생각된다. Ubiquitous technology is proposed which is used wireless sensor network for deflection management at casting and after casting of FCM bridge. Proposed method are analyzed which are sensor experiment and existing FCM bridge using ubiquitous sensor network. Wireless sensor network enables low-cost sensing of environment. As a results, the field application shows that USN is useful method for structural health monitoring system which long distance away.

RFID를 이용한 지능형 교량 유지관리 시스템 개발에 관한 연구

조병완,이윤성,김헌,이동윤,Jo, Byung-Wan,Lee, Yun-Sung,Kim, Heon,Lee, Dong-Woon 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

The inspections that are being done on current bridges in our country are made to go through a process of being recorded on the management system and then converted by the computer. This has deteriorated the credibility of manual-analog types of data, inefficient care of information, and produced potential problems of the structures of bridges through subjective evaluations. In order to solve these troubles, this research has aimed at effectiveness, management, and convenience so that the inspector at the actual scene of the bridge structures will be able to achieve the primary purpose of infrastructure safety through precise supervision. To assist this, this study has suggested a state of the art IT intellectual management system that has applied RFID. This system has been designed to decrease the inspecting time on the actual scene, which will provide more time for efficient inspection and by using the converted DB, managing and utilizing high quality data will come naturally and through the objective evaluation, it will be possible to make exact judgments of the structures of the bridge. Also, regardless of the location, it has been found that the work performance was excellent through highly effective management. 현재 국내의 교량 구조물에 대한 점검은 관리대장에 기록하여 컴퓨터로 전산화시키는 과정으로 이루어져 있다. 이는 수동-아날로그 형태로 자료의 신뢰성 저하, 비효율적 관리자료, 주관적인 평가로 인하여 교량 구조물에 대한 잠재적인 문제점이 발생하였다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 효율화, 관리화, 편리화를 목표로 점검자가 현장에서 교량 구조물의 정확한 유지관리를 통해 사회기반시설로서의 주목적인 안정성을 달성하도록 첨단 IT 기술인 RFID를 적용한 지능형 교량 유지관리 시스템을 제안하였다. 이 시스템은 현장에서 점검시간의 단축으로 효율적인 점검과 전산화된 DB를 이용하여 신뢰성 높은 자료의 관리 및 활용이 용이하고, 평가의 객관화로 교량 구조물의 정확한 판단이 가능하다. 또한 장소에 상관없이 효과적인 유지관리를 통한 업무수행을 확인하였다.

석회석(石灰石) 미분말(微粉末)을 이용(利用)한 그린모르타르의 강도(强度) 특성(特性)에 관한 연구(硏究)

조병완,최지선,김경태,Jo, Byung-Wan,Choi, Ji-Sun,Kim, Kyung-Tae 한국자원리싸이클링학회 2013 資源 리싸이클링 Vol.22 No.3

최근 사회기반 구조물이 대형화, 특수화, 다양화 되어감에 따라 강도적인 측면과 환경적인 측면에 부합하는 건설재료를 필요로 하고 있다. 따라서, 시멘트 제조시 주원료인 석회석 미분말을 사용하여 에너지 감축과 $CO_2$발생을 절감하고자 하였으며, 환경부하 저감형 건설재료로 부각되고 있는 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용하고자 하였다. 본 연구에서는 수화생성물의 결합력에 따른 화학적 특성을 고려해 내구성 측면을 파악하고자 한다. 그 결과 3일 압축강도가 30 Mpa 이상 측정되었다. 또한 석회석 미분말의 사용량이 증가함에 따라 응결시간이 빨라지고, 길이변화에서 팽창되는 특징을 가지고 있다. 그리고 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였을 때와 비교하여 재령 7일 이전에는 휨강도가 높은 것으로 측정되는 등 기존 건설용 재료를 대체할 가능성이 충분하다고 판단되어진다. According to the recent community-based structures enlargement, specification, and diversification. It needs appropriate construction materials in terms of intensity and environmental aspects. Thus, in manufacturing the cement using micro limestone powder which is main material. It is also expected to save energies and reduces $CO_2$, by using the blast furnace slag and fly ash which are mitigated environmental load construction materials that emerged. In this research, The durability aspect tries to be grasped considering the chemical property according to the coherence of the hydration product. Consequently, The compressive strength was measured over 30 Mpa on 3rd. In addition, according to the content of the limestone powder, the setting time is promoted. It has the feature expanded in the length change. And it is determined because the possibility of replacing the existing for construction material such as it is measured compared with the time to use the portland cement usually that flexural strength is high with the age 7 days ago, so it is sufficient.

Finite Element Analysis of Planar Effect on the Concrete Pavements

조병완,Jo, Byung Wan Korean Society of Civil Engeneers 1994 대한토목학회논문집 Vol.14 No.5

콘크리트 포장구조에 있어서 온도팽창과 건조수축으로 인한 평면 변위 거동은 차량 하중에 관계없이, 포장슬래브와 노반과의 마찰에 의한 줄눈의 개폐에 주로 기인하고 있다. 따라서 콘크리트 포장구조의 평면 변위 거동을 해석하기 위하여 한 절점에서 dx, dy, 2 자유도를 갖는 직사각형 평면요소의 강성행열과 마찰, 건조수축, 온도 등으로 인한 등가절점 하중을 유도하였다. 콘크리트의 건조수축으로 인한 포장슬래브의 구조해석결과, 슬래브 길이가 길거나 지반과의 마찰계수가 큰 경우를 제외하고는, 큰 응력은 발생하지 않았지만, 차량하중과 조합할때는 인장응력의 증가와 함께 포장 슬래브에 균열이 발생할 수 있음을 보여주고 있다. Since horizontal movements due to shrinkage and thermal gradients in concrete pavements involve no actual load, the stresses induced will be those due to closing of the pavement joints and subbase friction. Consequently, complete derivations of stiffness matrix and equivalent nodal loads due to planar effects on the concrete pavements was throughly undertaken using the finite rectangular elements with two degrees of freedom at each node. The numerical example shows that the tensile stress induced in a pavement due to concrete shrinkage might be negligible except at very long slab and very high coefficient of frictions. However the stresses in conjunction with principal traffic loads might cause cracking problems.

U-중차량 무인과적단속시스템 구축방안에 대한 연구

조병완,김도근,최해윤,박정훈,윤석민,Jo, Byung-Wan,Kim, Do-Keun,Choi, Hae-Yun,Park, Jung-Hun,Yoon, Suk-Min 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.3

과적차량은 도로와 교량의 내구성 감소에 가장 큰 위험요소 중 하나여서 지금까지 이런 문제를 제한하기 위해 과적차량에 대한 단속이 실시되어 왔다. 그러나 기존의 시스템은 많은 문제점을 내포하고 있어서 이에 대한 대처방안이 요구되고 있다. 이러한 이유로 본 논문에서는 기존 문제점 해결과 u-ITS의 구축을 위해 무인화, 무선화 기반의 U-중차량 무인과적 단속시스템 구축방안을 제시하며 이를 위해, 시스템 구성방법, USN의 적용, 시스템 제어부와 WCDMA/HSDPA의 설계에 대해 연구하고 WIM 센서의 성능에 대해 검증하였다. Overloaded Vehicles are one of biggest of hazard in durability decrease of roads and bridges. Thus, regulation was put in force about overloaded vehicles to reserve this problem. However, existing system had many problems. For these reasons, this paper presents solutions of U-intelligent overload vehicles regulation system based on manless and wireless for fixing of problems of existing system and construction of u-lTS. With this in mind, we studied about composition method of system, applications of USN, design of system controller, WCDMA/HSDPA and we verified performance of WIM Sensors in this paper.

U-City 구현을 위한 3D-Web GIS 기반의 가상도시 시스템

조병완,이윤성,윤광원,박정훈,Jo, Byung-Wan,Lee, Yun-Sung,Yoon, Kwang-Won,Park, Jung-Hun 한국전산구조공학회 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.5

최근 IT산업 기술의 발전으로 U-City가 전국적으로 추진되는 가운데 유비쿼터스를 효과적으로 구현하기 위해 도시 구성요소 표현 매체인 수치지도(map)와 위성영상, 인터넷 가상세계구현 표준 언어인 VRML(Virtual Reality Modeling Language)를 이용하여 현실세계의 U-City를 그대로 모사한 3차원 3D-가상도시 개념을 정립하였다. 가상도시(V-City)에서는 USN기반의 수많은 데이터베이스 자료와 지능형 서비스정보를 언제 어디서나 상황인지 하기 위하여 실시간 유, 무선 통신 네트워크와 연계시킨 가상도시 개념을 통해, 방대한 양의 유비쿼터스 정보와 서비스를 효율적으로 제어, 처리하기 위한 HTML 자바 애플릿과 인터페이스를 제공하는 EAI(External Authoring Interface)방식을 채용하여 RFID/USN으로 구축된 도시 생활정보를 효율적으로 연동시킴으로써 지능화된 유비쿼터스 컴퓨팅 생활서비스를 구현하는 전 세계 공간 위치 개념의 GPS, LBS, 내비게이션 시간개념의 RTLS와 함께 4차원개념의 유비쿼터스 가상도시(U&V-City) 시스템을 제안하였다. U-City has been promoted nation-wide by development of recent IT technology. This paper studied the concept of 3D-virtual city in order to realize the current Ubiquitous City(U-City) efficiently, and to manage all the RFID/USN monitoring data in the real U-City. 3D-Virtual City is the concept of the reproduction of real world U-City, for embodying Ubiquitous technology while using Digital map, satellite image, VRML(Virtual Reality Modeling Language). U&V-City is the four-dimensional future city that real-time wire/wireless communication network and 3D-web GIS shall be connected that massive database, intelligent service be perceived through employing EAI(External Authoring Interface) that provides HTML&JAVA, and interface for efficient removal/process of massive information/ service and also by employing GPS/LBS/Navigation in support of world-wide orientation concept, and RTLS(Real Time Location System).

지능형 과적단속을 위한 시스템 구축 연구

조병완,윤광원,박정훈,최지선,Jo, Byung-Wan,Yoon, Kwang-Won,Park, Jung-Hoon,Choi, Ji-Sun 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.4

과적차량은 도로관련 사회간접자본과 국가 경제적 측면, 교통류, 도로안전 등 다양한 측면에서 악영향을 미치고 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 지능형 과적차량 단속시스템 개발을 위하여 유비쿼터스 센서네트워크(USN) 시스템을 구성하였다. 그리고 WIM(Weight-in-motion) 시스템과 달리 도로자체의 변형을 측정하여 주행중인 차량의 축을 감지한 후, 도로 하면에 부착된 변형률센서를 통하여 얻은 신호와 해석방법을 이용하여 차량의 중량을 계산하는 방안을 제시하였다. 또한 유전자알고리즘 기법의 차량하중 분석방법을 위한 시뮬레이션 실험을 실시하였고, USN구성을 위한 센서의 무선화 테스트를 실시하였다. Overload vehicles have demoralizing influence upon the social overhead capital, economics of nation, traffic flow and road safe as various components. Accordingly, this study established a ubiquitous sensor network system to develop an intelligent regulation system to monitor overloaded vehicles in motion. and Unlike WIM, after detecting the axle of driving vehicles by measuring deformation of roads, this system calculates the weights of vehicles by using signals from the strain sensors installed under the road and an analysis method. Also the study conducted an simulation test for vehicle load analysis using genetic algorithm. and tested wireless sensor for USN system.

유비쿼터스 기술을 이용한 교량 안전관리 방안 연구

조병완,김도근,노승현,김헌,Jo,Byung-Wan,Kim,Do-Keun,No,Seung-Hyun,Kim,Heoun 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1

Nowadays in order to estimate safety diagnosis of bridge, a lot of data like static and dynamic displacement, accelerometer, wind velocity and so on are demanded. When it comes to measure these data, cabled sensor is essential equipment. But cabled sensors have also inefficient factors. From this point of view, considering practical aspects of using these expensive equipments which have been used to examine safety diagnosis, measuring by cabled sensors is restrictive in some respect. Recently to improve theses problems, Wireless sensor system was introduced. But this system can`t perform intelligent reaction because database of this system is just based on internet. In this paper, the intelligent bridge safety management model which can be installed easily, measured at all times and dealing intelligently with various situations is developed to improve these problems.