I ndo ne s i a n J o ur na l  o f  E l e c t r i c a l  E ng i ne e r i ng  a nd C o m p u t e r  Sc i e nc e   V o l.   11 ,  N o.   2 A ug us t   201 8 , p p 7 55 ~ 7 60   I SSN :   2502 - 4752 D O I :  10. 11 591/ i j eecs . v 11. i 2 .p p 7 55 - 7 60          755       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c or e . c om / j our nal s / i nde x . php/ i j e e c s   T he St u dy  o f  St re s s es  o n So il  f r o Ro a d w a y s  Us ing  P la x is   to   G enera t e P o t ent i a l E nerg y   w it P i ez o ele ct ric       A.   J.   M.   S .  Li m 1 ,   S.   Y .  Si m 2 ,   N.   A nt i ng 3 ,   J .  P r a s e ti jo 4 ,  T .  I .  T  N oor  H as an ah 5 ,   H.   H .  Go h 6 ,   Y.   M.   Y .  B u s w ig 7 ,   C.   C .  K a ng 8   1 ,3 ,8 F a c ul t y  of  C i v i l  a nd E nv i r o nm e nt a l  E ng i ne e r i ng ,   U n iv e r s iti T u n  H u s s e in  O n n  M a la y s ia ,  8 6 4 0 0   P a r it R a ja ,  B a tu   P a h a t,   J ohor ,  M a l a y s i a   2 ,4 ,5 F a c ul t y  of  E ng i ne e r i ng  T e c hnol og y ,   U ni v e r s i t i  T un H us s e i n O n n M a l a y s i a ,  8640 P a r i t  R a j a ,  B a t P a ha t ,  J oh or ,   M a la y s ia   6   F acu l t y  o f  E l ect r i cal  an d  E l ect r o n i c E n g i n eer i n g ,   U n iv e r s iti T u n   H u s s e in  O n n  M a la y s ia ,  8 6 4 0 0   P a r it R a ja ,  B a tu   P a h a t,   J ohor ,  M a l a y s i a   7 D ep ar m en t  o f  E l ect r i cal  an d  E l e ct r o n ic  E n g in e e r in g ,  F a c u lty  o f  En g in e e r in g ,  U n iv e r s iti M a la y s ia  S a r a w a k ,  9 4 3 0 0 ,  K o ta   S am ar ah an ,  M al ay s i a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   F eb   1 1,  201 8   Re v i se d   Ap r   20,  201 8   A ccep t ed   Ap r   2 7,  2 018     E nv i r onm e nt a l  r e s our c e s  e x pl oi t a t i on i s   one  of  t he  c r i t i c a l  pr obl e m s  i en v i r o n m en t al  en g i n eer i n g .  T h e o v er u s e o f   en v i r o n m en t al  r es o u r ces  can  l ead   t o a  h ug e  i m pa c t  f or  t he  e nv i r onm e nt  a nd h um a n i t s e l f .  T he  pr obl e m s  of   ex t r act i n g  an d  p r o ces s i n g  o f  r aw   m at er i al s   f r o m  ear t h  s u ch  as  m i n i n g ,  s t ea m   p o w er  an d  m a ch i n er y  h as  i n cr e as ed  y ear  b y   y ear  an d  t h i s  i s  t h e m ai n  r eas o n   t ha t  t he  r e s our c e s  ha s  be c om e  ve r y  l i m i t e f or  t he  f ut ur e  g e ne r a t i ons  t o us e   t he m .   T hi s  s t udy  i s   f oc us e d i n de s i g ni ng  a  r oa dw a y  t hr oug h s of t w a r e an al y s i s   w h ic h  w ill u s e  th e  c o n c e p o f  p ie z o e le c tr ic ity  th a t w ill c o n v e r t th e  s tr e s s   en er g y   f r o m  t h e r o ad w a y s  i n t o  el ect r i cal  en er g y .   A  s o f t w ar w h i c h  i s  cal l ed   P L A X I S  2D  w i l l  be  us e d t o s i m ul a t e  t he  s t r e s s e s   f r om  t he  r oa dw a y   w hi c h a r e   c a us e d by   m ov i ng  v eh i cl e l o ad i n g .  T h e p ar a m et er s  o f  l at er i t e an d  cl a y  s o i l   s uc h a s  S pe c i f i c   G r a v i t y ,   L i qui d L i m i t ,  F r i c t i on A ng l e  a nd C o he s i on a r e   obt a i ne d f r om  t he  pa s t  r e s e a r c h i s  ne e de d f or  t he  i np ut   of  t he  s of t w a r e .  T he   l oa di ng  a ppl i c a t i on i n t he  P L A X I S  2D  us e s  t he  M ohr - C oul o m b f a i l ur e   c r i t e r i on i n w hi c h f ul l y  dr a i ne d a nd a x i s y m m e t r i c  c ondi t i ons  w e r e  a s s u m e d.   A  non - uni f or m  g r i w i t h 172 6 e l e m e nt s   w a s  pe r f or m e f or  t he  c a l c ul a t i o ns   on a  2 - d i m e ns i ona l  c r os s - s e c t i ons  of  11m   x  3 m  r oa dw a y .   T he  s t r e s s e s   r es u l t ed  f r o m  t h e s o f t w ar ar e  u s ed  t o  d et er m i n e t h v al u o f  s t r es s es   r eq u i r ed  f o r  t h e p i ezo el ect r i c t o  co n v er t  t h e s t r es s   en er g y  i n t o  el ect r i ca l   en er g y .   Ke y wo rd s :   E f f e c tiv e  s tr e s s   P i ezo el ect r i c   P la x is     C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   All  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   A . J . M. S . L i m   F a c u lt y  o f   C iv il a n d  E n v ir o n m e n ta l E n g i n e e r in g ,   U n i v er s i t i  T u n  H u s s ei n  O n n   M al a y s i a,  8 6 4 0 0  P a r i t  R aj a,  B at u  P ah at ,  J o h o r ,  M al ay s i a .   E m a il:  a l vi n@ ut h m . e d u. m y       1.   I NT RO D UCT I O N   R o ad w a y s  ar m ai n   i n f r a s t r u c t u r e  f or  c on n e c t i ng  pe opl e  a n d pr ov i di n g  a c c e s s  a n m obi l i t y  [ 1] .  O n e   o f  th e   f u n c tio n s  o f  r o a d w a y s   i s  lo a d  d is tr ib u tio n .  I t c a n  b e  c h a r a c te r iz e d  b y  th e   tir e  lo a d s ,  tir e  c o n f i g u r a tio n s ,   r e p e titio n  o f  lo a d s ,  d is tr ib u tio n s  o f  tr a f f ic  a c r o s s  t h e  p a v e m en t ,  a n d  v e h i cl s p eed .  A l s o ,  t h es e d i f f er en t   t y p es   of  r oa ds  h a v e  di f f e r e nt  w i dt hs ,   i n  w hi c h  w i l l  h a v e   di f f e r e nt   a m o u nt   o f  v e hi c l e s   pa s s i ng  on   t h e m  w he r e   t h e   m an y   v eh i cl es   s u c h  as  i n  K u al a l u m p u r   f aces  co n g es t i o n   o n  ev er y   m aj o r  av en u e,  j u n ct i o n  o r  i n t er s e c tio n  it   m o s t l y  o w e s  t o  t h e o f f i ce s  an d  t h e eco n o m i c a n d  co m m er ci al  cen t er s  d u r i n g  t h e p eak  h o u r s  [ 2 ] .   T h e t r af f i c - i n d u ced  s t r ai n s  a n d  s t r es s e s  g e n er at ed  b y  t h v eh i c l es  can  b p o t en t i al l y   u s ed   f o r  en er g y   h ar v es t i n g  p u r p o s es .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   7 55     760   756   H ar v es t i n g   E n er g y  i s   t h b es t   w a y  t a ppr oa c h  t h e  g l oba l   e n e r gy  pr obl e m   w i t h o u t   di s t u r bi ng  t h e   n at u r al  r es o u r ces .  I n  o t h er  w o r d s ,  t h e k e y  s t r at e g y  i n   co m b at t i n g  g l o b al   w ar m i n g  i s  t o  r ed u ce C O 2     e m i s s i ons  [ 3] .  T h e   g r o w i ng   u p de m a n d of   m i n i a t u r i z i ng  t h e  de v i c e  a n f a s t e r  ope r a t i on  i s  t h e   r eas o n  f o r   boos t i n g   u p t h e  t e c h n ol ogy   t m ov e  be y o n d i t s  l i m i t s  [ 4] .  E n e r gy   h a r v e s t i n g t e c hnol og i e s   f r o m  r oa i n f r as t r u ct u r e i s  a  n e w  r es ear c h  t h at   u s e t ec h n o l o g i e s  t h at  c ap t u r e t h w as t ed  en er g y  o ccu r r ed  at  p av e m en t s ,   accu m u l at e  a n d  s t o r e i t   f o r  l at er  u s e .  P i ezo el ect r i c d ev i ce s  ar e t h m o s t  s u i t ab l e  f o r   h ar v es t i n g  e n er g y  i n   as p h al t  p a v e m e n t  r o ad w a y s .   T h i s  i s  b ecau s e t h e y  can  co n v er t   m ec h an i ca l  s t r ai n  e n er g y  i n t o  el ect r i v o l t ag e.   B y   u s i n g  t h i s  d ev i ce,  t h e s t r e s s es   f r o m   v e h i cl e l o ad i n g  o n   t h e r o ad  can  b e co n v er t ed  i n t o  el ect r i cal  en er g y .   T h i s  s t u d y   w i l l   f o cu s  o n  t h m ech a n i cal  en er g y  t h at  i s   g en er at ed  f r o m  l o ad s  d u e t o   v e h i cl es .  T h e d i s t r i b u t i o n   o f  t h e l o ad   w i l l  b m eas u r ed  i n  d et ai l  t h r o u g h  s o f t w ar e an al y s i s  u s i n g  P l ax i s  2 D  an d  can  b e a g u i d el i n e t o   de s i gn   p i ezo el ect r i c i n s t al l ed  r o ad w a y s .  T h m ech a n i s m   o f  p i ezo el ect r i o n   t h co n v er s i o n   i n t o  el ect r i ci t y   w il l n o t b e  d is c u s s  i n  d e ta il in   th is  p a p e r .       2.   P I E Z O E L E C T RI C O N RO ADW AY   B y  e m b ed d i n g  p i ezo el ect r i c cr y s t al s  i n  t h e as p h al t ,  t h e co m p r es s i o n  cau s ed  b y   m o v i n g   v eh i cl es  o n   t h e r o ad w a y   can  g e n er at u p   t o  4 0 0  k i l o w at t s  o f  en er g y  f r o m  a 1   k i l o m et r s t r et ch .  T h i s  el ect r i cal  en er g y   p r o d u ced  f r o m  t h e p i ezo el ect r i c co n v er s i o n  ar e ab l e t o  g e n er at e en o u g h  p o w er   f o r  4 0  h o u s e s .   A l s o ,   w i t h  a  m o r e ad v a n ced  t ech n o l o g y ,  g en er a t i o n  o f  el ect r i ci t y  e n o u g h  t o  f eed  t h e n at i o n al  p o w er  g r i d  can  b e  ach i ev ed .   G o v e r n m e n ts  o f  d e v e lo p e d  c o u n tr ie s  a r e  ta k i n g  s te p s  in  d e v e lo p m e n t s  in  ta k in g  a d v a n ta g e  o f  tr a f f ic   f lo w   in to   e le c tr ic it y  a n d  u s e  it  w i s e l y  f o r  f u n d in g   m a n y  p r o j e c ts   [ 5] .   T he  c r ys t a l s  i n  t h p i ezo el ect r i is  u s u a ll y   l ai d   u n d er  t h e s u r f ace o f  t h e r o ad  p av e m e n t .   A s  v e h i cl e   p as s es  t h r o u g h  t h e r o ad ,  t h e p i ezo el ect r i c cr y s t al   w i l l  d ef o r m  s l i g h t l y .  I n  o t h er   w o r d s ,  al l  t h e en er g y  t h at  i s   w a s te d  o n to  t h e  p ie z o e le c tr ic  c r y s ta w ill b e  tr a n s f e r r ed  i n t o  el ect r i ci t y  t h r o u g h  t h e  p i ezo el ect r i c g en er at o r .   T h e p i ezo el ect r i c g en er at o r   w i l l  co n v er t  t h m ec h an i cal  en e r g y  o f  t h e r o ad  d ef o r m at i o n  i n t o  el ect r i ci t y .  T h e   en er g y   t h at  i s  co n v er t ed   w i l l  ei t h er  b e s t o r ed  i n  b at t er i es  o r  co n n ect ed  d i r ect l y  t o  t h e   gr i d .  I t  c a n s up p l e n e r g y  to  r o a d  lig h ti n g ,  tr a f f ic  lig h ts ,  s p e e d  s e n s o r s ,  a n d  o th e r  r o a d  f a c ilitie s  t h a t r e q u ir e  e le c tr ic  p o w e r   [5 ] .   T h e p r o d u ced  d ef o r m at i o n  an d  t h e co r r es p o n d i n g  p o t en t i al   i s  g e n er at ed  acco r d i n g  t o   F i g ur e   1 .  T hi s   w i l l  b e t h e s o u r ce f o r   t he  l a m p s  f o r  l i ght i n g ne a r b y .  I t  i s  f o u nd  t ha t   w he n a  ve hi c l e   m o ve s  f o r  e ve r y  s e c o nd  i n   a  r oa d of  1km   s pa n t h a t   h a s  a  pi e z oe l e c t r i c  un de r  i t ,  a  po w e r  of  240. 12K w  c oul d be   g e ne r a t e d.  T h e  e n e r g y   pr odu c e d i s  e n oug h t o l i g h t  l a m p s  on t h e  r oa ds i de  du e  t o t he   f act  t h at  a  t y p i cal   m er c u r y  v ap o u r  l a m p  r eq u i r es   a r ou n d 500W  t w or k .  T h i s   c on c e pt  c a n be  a ppl i e d t o pe de s t r i a n s ,  a i r por t s  a n d r a i l w a y  l i n e s  a s   w e l l .  T he   b u s i er  t h e r o ad w a y ,  t h e h i g h er  t h e en er g y  t h at   w i l l  b e p r o d u c ed   [5 ] .           F i g ur e  1 .   T h e d i r ect   p i ezo el ect r i c ef f ect       3.   RO AD T YP E S   T h er e ar m an y   k i n d  o f  r o ad s  i n  C i v i l  E n g i n eer i n g  f i e l d   w h i ch  ar e d i v i d ed  i n t o  s e v er al   cat eg o r i es .   E ach  cat eg o r i es  o f  r o ad  car r i es  o u t  d i f f er e n t   f u n ct i o n s  d ep en d i n g  o n  t h e l o cat i o n s  a n d  v o l u m e s  o f   v e h i cl es   t ha t   t h e  r oa d s u ppor t s .   T h er e ar e t w o   m aj o r  cat eg o r i es  o f  r o ad   w h i ch  ar e R u r al  a n d  U r b an   R o ad .  T h es e t w o   r oa ds  a r e  di v i de d i n t o m or e  s ub - cat eg o r i es  o f  r o ad s .     3. 1.  R u r al  R oad   R u r al  r o ad  ar e d ef i n ed  a s  a co s t  s a v i n g ,  l o w  t r a f f i v o l u m e,   an d  f ai r   w eat h er  r o ad s ,   m os t l y  t r a v e r s i ng  a g r ic u l tu r a l a r e a s  a n d  e s s e n ti a ll y  l in k i n g  v illa g e s  o r  c l u s te r s  o f   v illa g e s  a n d   is o la te d  c o m m u n itie s  a m o n g s t   t h e m s el v es  o r   w i t h  an  ar t er i al  r o ad  n et w o r k .  T h e D ep ar t m e n t  o f  R o ad s   h as  cl as s i f i ed  r u r al  r o ad s  as  d i s t r i ct   an d  v i l l ag e r o ad s .  T h e d i s t r i c t  r o ad s  ar e d ef i n ed  as  t h o s e r o ad s   w i t h i n  t h e d i s t r i ct   w h i c h  s er v e p r i m ar i l y  t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       T he  St udy  of  St r e s s e s  on Soi l  f r om  R oadw ay s  U s i ng P l ax i s  t o G e ne r at e  P ot e n tia l .. . ( A .  J.   M.  S .  Li m )   757   pr ov i de  a c c e s s  t o a bu t t i ng  l a nd  w i t h  l i t t l e  or  n o t h r ou gh   m o v e m e n t .  T h e s e  r oa ds  g i v e  a c c e s s  t o on e  or   m or e   v i l l a g es  t o  t h n ear es t   m ar k et  o r  h i g h er   cl a s s e s   o f  r o ad s   [6 ] .   T h cat eg o r y   f o r  r u r al  r o ad   ar e E x p r es s w a y ,   H i ghw a y ,  P r i m a r y   R oa d ,  S e c on da r y  R oa d a n d M i n or   R oa d   [7 ] .   T h e av er ag e t r a f f i c co u n t   f o r  r u r al  r o ad  i s  3 6 6   ve hi c l e s  p a s s i n [8 ] .     3. 2.  U r b an  R oad   U r b an  r o ad s  ar e t h e o n l o cat ed  i n s i d e t o w n s ,  ci t i es  a n d  o t h er  i n h ab i t ed  ar eas ,   w h i c h  ar e  k n o w n  a s   u r b an   ar eas .   R o ad s   i n   u r b an   ar eas   ar ch ar act er i zed   b y   b u s y   p ed es t r i an   act i v i t i es   an d   f r eq u en t   s t o p p i n g   o f   v eh i c l es   w h i c h  l ead s  t o  co n g es t i o n  i n  t h e ar ea t o   b e b u i l t   u p .  L o w er  d es i g n   s p eed  ar e u s u al l y  d es i g n ed  f o r   u r b an  r o ad .   T h e cr o s s  s ect i o n al  el e m en t s  ap p l i ed  ar e al s o  d i f f er en t  i f  co m p ar ed  t o  r u r al  r o a d .   T h e cat eg o r y  o f   U r b an  R o ad  ar e E x p r es s w a y ,   A r t er i al ,  C o l l ect o r  an d  L o cal  S t r eet   [7 ]   T h e av er ag e d ai l y   t r af f i c co u n t  f o r  an   u r ba n  r oa d i s  377 v e h i c l e s  pa s s i ng   [8 ] .     3. 3.  S t r e s s  on  R oad s   P a v e m e n t s tr u c t u r e  r e a c tio n  to  tr a f f ic  lo a d in g  i s  s h o w n  b y  c o m p u ti n g  t h e   s tr e s s e s   w it h i n  it s  la y e r s .  I f   ex ces s i v el y ,   t h s t r e s s es   ac t e d   u p o n  t h p a v e m e n t   ca n   ca u s cr ack i n g   o r   s ur f a c e   r ut t i n g .   T hi s   m a l e a d   t b o t h  s t r u ct u r al  an d  f u n ct i o n a l  f ai l u r e,  t h u s  cau s i n g  a s a f et y  h azar d  t o  t h e r o ad  u s er s  s u ch  a s   m o t o r i s t s  a n d  car   d ri v e rs .   S t r es s   ( σ )   i s   d ef i n ed   as   l o ad ,   i n   t h i s   cas ca u s ed   b y   w h eel   p er   u n i t   ar ea  m eas u r i n   Me g P as ca l.   T h e s i m p l i f i ed  s t r es s  eq u at i o n   f o r  a u n i f o r m  co n t act  s t r es s   w i t h  a ci r cu l ar  l o ad i n g  i s :     S t r e s ( σ ) =                          R oa d pa v e m e n t s  a r e  us u a l l y  us e d f or  l o w  t h i g h   v ol um e  hi g h w a y  pa v e m e n t s  s u bj e c t e d t o di f f e r e n t   t r uc k a xl e / w he e l  a r r a nge m e nt .  T h er e ar e t h r ee s et s  o f  a x l e co n f i g u r at i o n   w h i ch  ar s i n g l e,  t an d e m  a n d  t r i d e m .   A s  s ho w n i n F i gur e  2 ,  t he  s t r e s s  d i s t r i b u t i o ns  c a us e d  b y   ne i ghb o r i n g i n a  t a nd e m   a xl e  a r e  o ve r l a p p e r e s u lti n g  in  a  d if f e r e n t s tr e s s   d is tr ib u tio n  i f  c o m p a r e d  to  th a t o f  c a u s e d  b y  ad j acen t   w h e el .  D u e t o  t h e s m al l   s p aci n g  b et w een  t h e car   t y r es ,  t h e cr i t i cal  p av e m en t  r es p o n s es  cau s ed  b y   m u l t i p l e l o ad i n g  ar e d i f f er e n t  t h a n   t h o s e t h at  ar e u n d er  a s i n g l e l o ad i n g   [9 ] .           F i g ur e  2 .   V e r tic a l s tr e s s  d is tr i b u tio n       T he  i nt e n s i t y o f  t he   p r es s u r g en er at ed  b y  v e h i cl i s  t h g r eat es t  at  t h e s u r f ace o f   t h e r o ad  an d  i t   s pr e a ds  ou t  i n t o a  py r a m i d - l i ke  s ha p e  t hr o ug h t he  l a y e r  o f  t he  p a ve m e nt  a nd  t he  b o t t o m  s o i l ,   w h i c h i s  t he   s u b g r ad e.   E v er y  m o v i n g   w h ee l  w i l l  m a k e t h e   r o ad   d ef l ect   d y n a m i cal l y  w h i c h   w i l l  c a u se  c o m p r e ss i v e   s t r e ss e s   i n  t h e r o ad  s t r u ct u r e.  T h er e i s   a s y s t e m  u s ed  f o r  d et er m i n i n g  t h e d es i g n  l o ad i n g ,   w h er e t h d am a g i n g  e f f ect  o f   a x le s  lo a d in g  f o llo w s  a n  e x p o n e n t ia l f u n c tio n ,   w h ic h   w a s  d e r iv e d  f r o m  A A S H O  R o a d  te s t.  I n  th e  r o a d  te s t,   t he r e  i s  P o w e r   L a w ,   w hi c ha s  t he  f o l l o w i n g e q ui va l e nc f o r m u l a :     L o ad  E q u i v al e n c y   F act o r = A ct u al  ax l e l o ad  ( t o n )  4 . 5 / S t an d ar d  ax l e l o ad  ( 8 ,   2 t on )     B y  r e f e r r i n g t o t h e  e q u a t i on ,   i f   t h e  a xl e  l oa d i s  dou bl e d t he  da m a g e   w i l l   n ot  j u s t  be  doubl e d bu t  i t   w il l in c r e a s e t w en t y  t i m e s  t h l o ad  d u e t o  f act  t h at  t h e d a m a g e i n cr eas e s  ex p o n e n t i a l l y  [ 1 0 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   7 55     760   758   4.   LO A D IN G  A P P LI C A TI O N   F or  l oa d a p pl i c a t i on ,  M oh r - C ou l o m b ( M oh r - C o u l o m b   f ai l u r e cr i t er i o n )   w er u s ed .  F u l l y  d r ai n ed   a n d pl a i n  s t r e a m   m ode l  c on di t i on s   w e r e  a s s um e d.  A   n on - un i f or m  g r i w i t h  1726 e l e m e n t s   w a s  pe r f or m e d f or   th e  c a lc u la tio n s  o n  a  2 - di m e ns i on a l  c r os s - s e c t i o n s  o f  11 m   x  3 m .  T h e  pr opos e d de s i g n   w i l l  c ons i de r  pu t t i ng   p i ezo el ect r i c s en s o r s  at  cer t ai n  l o cat i o n s  u n d er  t h e s o i l .  T h e P L A X I S  2 D  s o f t w ar w er e u s ed  t o   d et er m i n e t he   st r e ss e s r e q u i r e d .     4. 1.  S t a t i c  L oad i n g   S ta tic   lo a d in g   w e r e   u s e d   to   s i m u la te   t h e   c o n d it io n   w h e n   a   v e h ic le   i s   a r e s a t h e   tr a f f ic   lig h o r   p ar k i n g  ar ea.  T h e t y p e o f  l o ad i n g  u s ed   w er e l i n l o ad i n g  t o   s i m u l at e  t h e  ar ea i n  co n t ac t  b et w ee n  t h e car   t y r an d  t h e r o ad  s u r f ace.  T w o  l i n e l o ad i n g s   w er e u s ed  b ecau s e  f r o m   s i d e v i e w ,  t w o  t y r e s   w er e v i s i b l f o r  t h e   s i m u l at i o n .  F o r  t h v eh i c l e l o ad ,  co m p act  car   w a s  as s u m ed  w i t h  t h w ei g h t  1 3 . 2 8  k N .  H o w e v er ,  s i n ce t h e l i n e   lo a d in g   w e r e  d iv id e d  in to  t w o ,  th e  v e h ic le  lo a d in g  a ls o  h a d   to  b e   d iv id e d  in to  t w o ,   w h ic h   w il m a k e  th e  lo a d   a s  6. 64k N  pe r  a x l e .  K e e pi n g  i n   m i n d t h a t  P L A X I S  2D  on l y a l l o w  a   w i dt h  o f  1  m e t e r  i nt o t h e  z - ax i s .  H en c t h e l o ad  o n ce ag ai n  h a v e t o  b e d i v i d ed   b y  t w o ,  as s u m i n g  t h e v e h i cl w i d t h  i s  2   m et er .  L a s tly ,  f o r  t h e  l in e   l o ad i n g ,  t h e ar ea i n  co n t act   h a d  t o  b e t ak en   m eas u r e.   A s s u m i n g  0 . 2   m et er  i s  t h e ar ea o f  co n t act  b et w ee n  t y r e   a n d r oa d,  t h e  f i n a l  l oa di ng   w i l l  be  16. 6k N / m / m .     4. 2.  D yn am i c   L oad i n g   D y n a m i c  l oa di ngs   w e r e   u s e d t o s i m ul a t e  t h e   m o v i ng  v e h i c l e  on  t h e  r oa d.   4 s pe e ds  w e r e  us e w h i c w e r e  60 km / h ,  100 km / h ,  120 km / h  a n d 150 k m / h .  B y  us i ng   r a t i o a n d a s s um i n g  pi e z o s e ns or  s i z e  i s  0. 1 5m  i n   d i a m et er ,  t h e  t i m e r eq u i r ed  f o r  t h e v e h i cl t o   m o v e a c er t ai n  d i s t a n ce  w er e d et er m i n ed .  T h w a y  d y n a m i c   lo a d in g   w e r e  a p p lie d   w a s  b y   u s in g  lo a d   m u ltip lie r  i n  P L A X I S  2 D .  F ig u r e  3  s h o w s  th e   s c h em a t i c  d i ag r am  o f  a  r o ad w a y  a n d  i t s   s t r es s   m ar k er s  t h at   n eed s  t o  b m ea s u r ed .  T h e  ti m e  o f  t h e   m u ltip lie r s   v a r ie s   w it h  t h e   s pe e d of   t h e v e h i cl e.  B y  as s u m i n g  t h e  p i ezo  s en s o r  d i am et er   w as  0 . 1 5 m ,  t h e t i m e f o r  t h v eh i c l e t y r e t o  t r av el  i n  a   di s t a n c e  o n t o t h e  pi e z o s e n s or   c a n  be  de t e r m i n e d.  W i t h  t h e   s pe e d of  150km / h ,  i t   w i l l  t a k e   0. 000 9s  f or  t h e  t y r e   to  r e a c h  t h e   m u ltip lie r   v a l u o f   0 . 5 ,   w h i c h  i s   a q u ar t er   o f   t h e p i ezo   s e n s o r   d i a m et er .  T h i s   m ea n s   t h at  t h e   lo a d in g  o f  t h e  v e h ic le  i s  h a l f  a t th is  p o in t.  T h is  c a lc u la tio n   w a s  c a lc u la te d  b y   u s i n g  r a tio .           F i g ur e  3 .   S ch e m at i c d i ag r a m  f o r  t h m o d el  an a y l s i s       5.   RE S U L T S  AND D I S CU S S I O NS   F i g u r e 4 ,  5 ,  6  an d  7  s h o w s  t h e v al u es  o f  ef f ect i v e s t r es s  v al u e s  cau s ed  b y  d y n a m i c l o ad i n g s   w i t h   s pe e ds  of  60 km / h ,  100 km / h ,  120 k m / h  a n d 150 km / h  a t  di f f e r e n t  de pt h s  r e s pe c t i v e l y   f r o m  th e  le f t s id e  o f  t h e   s i m u l at ed  m o d el .  T h e h i g h es t  E f f ect i v e S t r es s  f o r   s pe e 60km / h ,  100km / h ,  120km / h   a n d 150  km / h  a r e   21. 71 0 k N / m 2,  20. 71 k N / m 2,   19. 46 k N / m 2 a n d 18. 65 k N / m 2 r e s pe c t i v e l y .   A l l  t h e   h i g h e s t   v a l u e s  o f  E f f e c t i v e   S t r es s  ar e at  t h e d ep t h  o f  0 . 5 m  b el o w  t h e s u r f ace H e n ce,  b as ed  o n  t h e s i m u l at i o n  a n d  an al y s i s ,  as  t h e  s p eed   i n cr eas es ,  t h e s t r es s  v a l u w a s  f o u n d  d ecr eas i n g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       T he  St udy  of  St r e s s e s  on Soi l  f r om  R oadw ay s  U s i ng P l ax i s  t o G e ne r at e  P ot e n tia l .. . ( A .  J.   M.  S .  Li m )   759       F i g ur e  4 .   E f f ect i v e s t r es s  ca u s ed  b y  6 0  k m / h  d y n a m i c l o ad i n g           F i g ur e  5 E f f ect i v e s t r es s  ca u s ed  b y  1 0 0  k m / h  d y n a m i c l o ad i n g           F i gu r e  6:  E f f e c t i v e   s t r e s s  c a u s e d by  120 km / h  d y n a m i c  l oa di n g           F i g ur e  7 E f f ect i v e s t r es s  ca u s ed  b y  1 5 0  k m / h  d y n a m i c l o ad i n g     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   7 55     760   760   B as ed  o n  t h e s i m u l at i o n  o f  P L A X I S  t h at   w as  car r i ed  o u t ,  t h e ef f ect i v e s t r es s   f o r  a d y n a m i c l o ad i n g ,   w h i c h  i s  a  m o v i n g  v e h i cl e d e cr eas es  as  t h e v e h i cl e t r a v el  i n  f a s t er  s p eed s .  T h e r eas o n  f o r   t hi s  t o  ha p p e n i s   d u e t o  t h e p o i n t  i n   w h i c h  t h p i ezo  s en s o r   w as  p l aced .  W h en  a p i ezo  s en s o r  i s  p l aced  o n l y  at  a cer t ai n  s m al l   ar ea p o i n t ,  t h e co n t act  t i m e b e t w ee n  t h e t y r e a n d  t h s en s o r  i s  l i m i t ed  an d   v er y  l i t t l e.  T h i s   cau s ed  t h e l o ad i n g   f r o m  t he  ve hi c l e t o   n o t  b e ab l e t o  t r an s f er  a l o t  o f   f o r ce.  T h e an al y s i s  a l s o  s h o w ed  t h at  t h e s t r es s e s  u n d er  t h e   s oi l  a r e   h i gh e r  a t  s o m e  ot h e r  poi n t s ,   s u c h a s  a t  t h e   s i de  p or t i on  of  t h e  di s t r i bu t i on .  W h e n t h e   f or c e   go e s   d e e p e r ,  th e  s tr e s s   w ill b e  d is t r ib u te d  in  a   w a y  t h a t  e d ge  o f  t he  d i s t r i b ut i o n r a nge   a r e   h i ghe r   t ha d i r e c t l y   u n d er n ea t h  t h e l o ad i n g  p o i n t .   H en ce,  i n  o r d er  f o r  t h e p i ezo  s en s o r  t o  b e f u n ct i o n ed   w el l ,  i t  h as  t o  b e p l aced  i n   s e ve r a l  p o i nt s  u nd e r ne a t h t he   r o a d .   T hi s   w a y,  t he   l o a d i ng o f  t he  ve hi c l e   w i l l  b e  d i s t r ib u te d   w e ll a n d  th e  ti m e   i n  co n t act  b et w ee n  t h v e h i cl e  t y r e an d  t h e p i ezo  s en s o r  can   b e i n cr eas ed .       6.   CO NCL U S I O N   F r o m  r e s u lt s  o b ta in e d  in  p a r a m e tr ic  s t u d y ,  it  w a s   f o u n d  th a t th e  f a s te r  th e  v e h ic le  s p e e d ,  th e  lo w e r   t h e ef f ect i v e s t r es s  v al u es  t h at   w er e o b t ai n ed .   T h is  is  d u e  to  th e  f a c t th a t th e  a s s u m p ti o n  th a t th e   v e h ic le   w e i g h t is  r e m a i n e d  c o n s ta n t.   W h e n  th e   v e h ic le   w e ig h is   r e m a i n e d  c o n s ta n t,   th e  lo a d in g   w ill  b e  th e   s a m e   w h e n t he   ve hi c l e  p a s s e s  t hr o ug t he  p i e z o  s e ns o r  p o i nt .   H o w e ve r ,  s i nc e   t he  p i e z o  s e n s or  poi n t  onl y   m a k e   c o n ta c w i th  t h e   v e h ic le  t y r e   f o r  s h o r t p e r io d  o f  t i m e ,  t h e  lo a d in g  o f  th e  v e h ic le   w il n o t b e  a f f e c ti n g  t h e  p ie z o   s e ns or  s m u c h .   A s  a  s u gg e s t i on ,  ba s e d o n  t h e   s t r e s s e s   a n d d y n a m i c  l oa di ng a t  0. 5m ,  t h e   m os t  s u i t a bl e   lo c a tio n  f o r  th e  p i ezo  s e n s o r  t o  b e em b ed d ed  i s  at  0 . 5 m   u n d er n eat h  t h e s o i l  b ecau s e t h at  i s   w h er e t h e e f f ect i v e   s t r e s s   ha s  t he  hi g he s t   va l ue .  T hi s   w i l l  a l l o w  hi g he r  e ne r g y c o nve r s i o n.       ACK NO W L E D G E M E NT   T he  a ut ho r s   w o ul d  l i ke  t o  a c k no w l e d ge  U ni ve r s i t i  T un H u s s e i n O n n M a l a ys i a   ( U T H M )  a nd  a nd  t he   M i n i s t r y  o f  H i g h er  E d u cat i o n   ( M O H E )   f o r  t he  f i na nc i a l  s up p o r t  f o r  t hi s  s t ud y   u nd e r  t he  r e s e a r c h gr a nt  F R G S   V O T .  16 2 6.       R EF ER EN C ES   [ 1]     J i a ng ,  W e i  &  Y ua n,  D ong dong  &  X u,  S h ud ong  &  H u,  H ui t a o &  X i a o,  J i ng j i ng  &  S ha ,   A i m i n &  H ua ng ,   Y ue .   E ne r gy   ha r v e s t i ng  f r o m  a s pha l t  pa v e m e nt  us i ng  t he r m oe l e c t r i c  t e c hnol og y ,   A ppl i e d E ne r gy ,  Els e v ie r ,   20 17.  V ol .   205 ( C ) ,  pa g e s   941 - 95 0.   [ 2]     B h ar g av a,  S   &  R ao  S . P . V . S .  S t u d y  o f  d i f f er en t  P ar a m et r i c V ar i at i o n s  o f  M O S F E T  P r es s u r e S en s o r .   I nd on e s i J o u r n a l o f Ele c tr ic  En g i ne e r i ng  a nd C om p ut e r  Sc i e nc e   ( IJ E E CS ) 2 018 .  V ol   1 0( 1) ,   p p 19    26 .   [ 3]     H a s h i m , A ., L o K . L T he r m a l   E f f e c t  of   W i nd G e ne r a t i on on C onv e nt i ona l  G e ne r a t or  i n a  M i c r og r i d.   I nd on e s i J our n al  o f  E l e c t r i c  E n gi ne e r i ng  a nd C om p ut e r  Sc i e nc e   ( IJ E E CS ) .   2 018 .  V ol   1 0( 3) .   [ 4]     A l i , M ., M a n o g a r a n , S ., Y u s o f  K .M ., S u h a i l i , M .R .M A na l y s i ng   V e hi c u l a r  C ong e s t i o n S c e na r i i n K ua l a  L um pur   U s i n g  O p en  T r af f i c.   In d one s i a  J o ur nal  of  E l e c t r i c  E n gi ne e r i n g a nd  C om p ut e r  Sc i e nc e   ( IJ E E CS ) 2 01 8.  V ol   1 0( 3) .     [ 5]     K u m ar ,   P .  P i ezo - S m ar t  R o ad s ,   I n t e r nat i o na l  J o ur na l  of  E n ha nc e R e s e ar c h i n Sc i e nc e  T e c hno l o gy ;  20 13;  2( 6) ,   pp   65 - 60.   [ 6]     P au d y al ,  D .  P . ,  I m p r o v e m en t  an d  S u s t ai n ab l e D ev el o p m en t .  N ep al :  I n t er n at i o n al  C en t r e f o r  I n t eg r at ed  M o u n t ai n   D e v e l opm e nt . 19 98.   [ 7]     P u b l i c W o r k s  D ep ar t m en t  M al a y s i a,  M al a y s i an  H i g h w a y   A u th o r ity ,  I n s titu tio n   o f  En g in e e r s  M a la y s ia ,  I n s titu t io n  o f   H i g hw a y s  &   T r a ns por t a t i o n. A  G ui de  o n G e om e t r i c  D e s i g n O f  R oa ds .  M a l a y s i a :  R oa d E ng i ne e r i n g   A s s oc i a t i on of   M a l a y s i a  (RE A M ). 2 0 0 2   [ 8]     S eav er ,   W .  L . ,  C h at t er j ee,   A .  &   S eav er ,  M .  L .  E s t i m at i o n  o f  T r a f f i c  V ol um e  on R ur a l  L oc a l  R oa ds .   T r a n s po r t at i on  R e s e ar c h R e c or d,  J o ur n al  o f  t he   T r ans p or t a t i o n R e s e ar c h B oar d .  201 4;   ( 13 35) ,   p p 12 3.   [ 9]     K i m , M T h r e e - D i m en s i o n al  F i n i t e E l em en t   A n al y s i s  o f  F l ex i b l P av e m en t s  C o n s i d er i n g  N o n l i n ear   P av em en t   F ou nda t i on  B e ha v i our .   P h D  T h e s is .  U n iv e r s ity  o f  I llin o is .  2 0 0 7 .   [ 1 0]     N  B aat ar ,  S  K i m .   A  T h er m o el ect r i G en er at o r  R ep l aci n g  R ad i at o r  f o r  I n t er n al  C o m b u s t i o n  E n g i n e V eh i cl es .   T E L K O M N I K A  ( T e l e c om m uni c at i on,  C om p ut i ng ,  E l e c t r on i c s  an C ont r o l ) .   20 11;  9( 3) :  5 23 - 5 30 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.