콘크리트 포장의 파손 중의 하나인 스폴링은 도로를 주행하는 운전자의 승차감을 저해하는 요인 중의 하나로 다양한 원인들에 의해서 발생한다. 본 연구에서는 스폴링 발생 가능성의 많은 원인 중의 하나로 균열부의 닫힘현상과 Zero Stress Temperature의 상관성을 3가지의 콘크리트 포장에서의 계측 결과를 바탕으로 검토하였다. 콘크리트 시공시 대기 및 콘크리트 온도에 의해 결정되는 ZST는 기존 문헌에서처 럼 콘크리트 포장의 횡방향 균열부 거동과 상관성이 있는 것으로 나타났다. 특히 철근이 삽입된 연속철근 콘크리트 포장에서는 시공 초기 및 장기 공용 후에도 철근이 균열부의 과도한 벌어짐을 구속하는 효과가 있어 ZST 이하에서는 온도에서는 균열 닫힘현상이 나타나지 않았으나, 그 이상에서는 발생하였다. 이로 인해 횡방향 균열부에 압축응력이 크게 발생하여 스폴링 발생 가능성이 있었다. 반면, 줄눈이 설치되어 있는 Whitetopping의 경우는 ZST에 상관없이 균열 닫힘현상은 발생하지 않았다. 따라서, 콘크리트 포장 의 초기 온도관리를 한다면 공용성 향상 및 수명 연장 효과를 기대할 수 있을 것이다.

PURPOSES: The objective of this study is to evaluate construction issues and design for transverse steel in continuously reinforced concrete pavement(CRCP). METHODS : The first continuously reinforced concrete pavement(CRCP) design procedure appeared in the 1972 edition of the“ AASHTO Interim Guide for Design of Pavement Structures,”which was published in 1981 with Chapter 3 “Guide for the Design of Rigid Pavement” revised. A theory that was accepted at that time for the analysis of steel stress in concrete pavement, called subgrade drag theory(SGDT), was utilized for the design of reinforcement of CRCP - tie bar design and transverse steel design - in the aforementioned AASHTO Interim Guide. However SGDT has severe limitations due to simple assumptions made in the development of the theory. As a result, any design procedures for reinforcement utilizing SGDT may have intrinsic flaws and limitations. In this paper, CRCP design procedure for transverse steel was introduced and the limitations of assumptions for SGDT were evaluated based on various field testing. RESULTS: Various field tests were conducted to evaluate whether the assumptions of SGDT are reasonable or not. Test results show that 1) temperature variations exist along the concrete slab depth, 2) very little stress in transverse steel, and 3) warping and curling in concrete slab from the field test results. As a result, it is clearly revealed out that the assumptions of SGDT are not valid, and transverse steel and tie bar designs should be based on more reasonable theories. CONCLUSIONS : Since longitudinal joint is provided at 4.1-m spacing in Korea, as long as joint saw-cut is made in accordance with specification requirements, the probability of full-depth longitudinal cracking is extremely small. Hence, for transverse steel, the design should be based on the premise that its function is to keep the longitudinal steel at the correct locations. If longitudinal steel can be placed at the correct locations within tolerance limits, transverse steel is no longer needed.

PURPOSES : This paper numerically evaluates the contribution of transverse steel to the structural behavior of continuously reinforced concrete pavements to understand the role of transverse steel. METHODS: Two-lane continuously reinforced concrete pavements with and without transverse steel were analyzed through finite element analysis with the aid of commercial finite element analysis program DIANA; the difference in their structural behavior such as deflection, joint opening, and stress distribution was then evaluated. Twenty-node brick elements and three-node beam elements were used to model concrete and steel, respectively. Sub-layers were modeled with horizontal and vertical tensionless spring elements. The interactions between steel and surrounding concrete were considered by connecting their nodes with three orthogonal spring elements. Both wheel loading and environmental loading in addition to self-weight were considered. RESULTS : The use of transverse steel in continuously reinforced concrete pavements does not have significant effects on the structural behavior. The surface deflections change very little with the use of transverse steel. The joint opening decreases when transverse steel is used but the reduction is quite small. The transverse concrete stress, rather, increases when transverse steel is used due to the restraint exerted by the steel but the increase is quite small as well. CONCLUSIONS : The main role of transverse steel in continuously reinforced concrete pavements is supporting longitudinal steel and/or controlling unexpected longitudinal cracks rather than enhancing the structural capacity.

연속철근콘크리트포장에서 횡방향 균열은 초기의 온도와 습도변화로 인해 발생하며 횡 방향 균열의 폭과 간격은 하중전달효율 및 펀치아웃과 같은 포장공용성에 직접 관련된다. 또한, 연속철근콘크리트포장에서 균열폭은 콘크리트의 건조수축 뿐만아니라 소위 특성 온도변화 시점으로 정의되는 "제로-스트레스 온도"에 의존한다. 연속철근콘크리트포장의 양호한 장기공용성을 위해서 횡방향 균열은 매우 작은 폭으로 유지될 필요가 있으며 초기재령 에서 온도제어는 이를 위한 필수요소라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 페이브프로를 사용하여 콘크리트 온도를 예측하였으며 현장실험을 통한 실측온도와 비교하고 균열조사를 수행하였다. 본 연구로부터 도출된 결과는 첫째, 실측온도는 0.2~4.5℃의 범위에서 예측온도보다 큰 것으로 나타났으며 정확한 콘크리트 온도예측을 위해서는 수화특성치로 고려되는 활성화 에너지와 단열온도상수가 입력변수에서 정확히 고려되어야 할 것으로 판단되었다. 둘째. 콘크리트 타설 후 24시간 이내의 온도는 오후에 비하여 오전에 타설된 콘크리트에서 더 크게 나타났으며 최대온도는 정오에 타설된 온도에서 발생되었다. 마지막으로 재령 12일에 조사된 균열발생률은 오전에 타설된 구간에서 25% 증가되고 그 만큼 균열간격은 감소하는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 최대 콘크리트 온도는 균열발생에 크게 영향을 미치며 콘크리트 온도제어는 연속철근콘크리트포장의 양호한 공용성을 위해 필요할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 조이스틱을 이용하여 프로펠러와 타, 선수/선미 쓰러스터를 갖는 선박의 접이안을 위한 제어 알고리즘을 개발하였다. 조이스틱으로부터 전진 방향 및 회전 방향의 속도명령을 받아 전진 방향 및 회전 방향의 속도를 제어하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 비선형 제어 알고리즘을 개발하기 위해 저속 조종수학모형을 사용하였다. 또한, 본 연구에서는 비선형 및 PID 제어기의 성능을 검증하기 위해 선박 접이안 가상 HILS(Hardware in the Loop Simulation) 프로그램을 구현하였다. HILS 프로그램은 LabWindow/CVI를 이용하여 개발하였으며, 사용자는 선박의 현재 위치와 원하는 궤적을 모니터를 통해 본 후 조이스틱을 이용하여 선박의 전진 방향 및 회전방향 속도를 제어함으로서 선박을 조종한다. 시뮬레이션 결과를 보면 비선형 제어기와 PID 제어기는 개루프 조이스틱 제어기보다 타와 쓰러스터의 입력 크기뿐 아니라 선박의 위치오차 면에서도 우수한 성능을 보였다.