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Columna de resonancia

 

 

 

 

 

           DESCRIPCIÓN GENERAL

 

Aplicación

Para la determinación de:

 

       ▪     Ensayo RC

- Velocidad de onda cortante

- Secante de corte módulo G

- Coeficiente de amortiguamiento D

- Relación de las vibraciones libres

       ▪     Ensayo TSS

- Módulo secante de corte de la respuesta de esfuerzo-deformación

- Coeficiente de amortiguamiento de ciclos de histéresis

       ▪     Cálculo automático de :

- Frecuencia de resonancia

- Velocidad de la onda de corte

- Módulo de corte

- Deformación de corte

- Coeficiente de amortiguamiento del ancho de banda de potencia media

- Coeficiente de amortiguamiento del decaimiento  de vibraciones libres

 

Principio de funcionamiento

La COLUMNA DE RESONANCIA combina las características tanto de la columna resonante y corte torsional en una sola unidad incluyendo el motor de corriente impulsada para aplicar la carga torsional a la muestra, una serie de transductores con acondicionamiento de señal , una cámara y el sistema de control electro –neumático de contrapresión y un registrador de datos .

 

En el ensayo de Columna Resonante una muestra cilíndrica de suelo se restringe en la parte inferior y exitada de forma dinámica en la parte superior. La fuerza torsional en la parte superior se genera utilizando un motor eléctrico constituido por ocho bobinas de accionamiento que rodean cuatro imanes unidos a una placa de accionamiento . La frecuencia generada es de hasta 250 Hz . El modo fundamental de vibración se encuentra a partir de la máxima amplitud de movimiento ; de la frecuencia de resonancia , la velocidad de onda de corte y módulo de onda de corte son calculados utilizando la teoría de la elasticidad.

 

La deformación de corte correspondiente se evalúa a partir de la amplitud de movimiento. Material de amortiguación se puede determinar a partir de la anchura de banda de potencia media o de una curva de decaimiento de vibración libre, que se genera mediante el cierre de la potencia de accionamiento .

 

En el ensayo de corte simple torsional, la muestra de suelo se deforma cíclicamente a una baja frecuencia (un máximo de 10 Hz), torque y deformación continuamente monitoreadas. De las curvas de torque-deformación se obtiene una relación entre el esfuerzo de corte promedio y la deformación de corte promedio, lo que a su vez proporciona el módulo de corte y el coeficiente de amortiguamiento.

 

 

               CARACTERISTICAS PRINCIPALES

 

       ▪     Combinación de la Columna Resonante / dispositivo de corte torsional simple

       ▪     Detección automática de la frecuencia fundamental

       ▪     RC: coeficiente de amortiguamiento de ancho de banda de potencia media y de los

             datos de vibraciones

       ▪     TSS: coeficiente de amortiguamiento de ciclos de histéresis

       ▪     Marco flotante interno para una gran deformación angular y axial

       ▪     Presión de confinamiento de hasta 1 MPa

       ▪     Apropiada para especímenes de 50 mm de diámetro (o 38 mm bajo pedido)

       ▪     Generador de señales integrado y osciloscopio

 

 

 

 


La COLUMNA DE RESONANCIA consiste en:

 

  •    Cámara de aluminio con columnas de acero inoxidable y cilindro acrílico transparente con 170 mm diámetro interno x 200 mm

       diámetro externo , incluyendo los canales de drenaje inferior;

  •    Accesorios de ensayo para especímenes de 50 mm ( 38 mm) de diámetro;

  •    Marco flotante interno para montar el motor eléctrico que aplica las cargas de torsión; este motor tiene cuatro magnetos

        NeFeB 10 x 25 x 40 mm y ocho bobinas .

  •    Caja de control principal, incluyendo :

        -  Amplificador de corriente

       -   Fuente de alimentación

       -   Unidad de acondicionamiento de 8 canales

       -    Adquisición de datos USB y tarjeta de generación de señales

       -   Dos convertidores electroneumáticos para cámara y contrapresión

  •    El kit sensor que contiene :

        -  Transductor LVDT axial

       -  Aparatos de cambio de volumen automático con inversión del flujo

       -  Tres transductores de presión

       -  Dos sensores de desplazamiento de corrientes parásitas (con sistema de conducción en miniatura )

  •    PC y el software

 

Torque máximo: 1Nm

Deformación angular máxima: 10 °

Presión de cámara y contrapresión máxima: 1 MPa.

Frecuencia de excitación

   - Dinámica (RC) 1-300 Hz

   - Cíclico (TS) de 0 a 50 Hz máxima

Sensor opcional:

 - Acelerómetro MEMS

Kit de calibración opcional:

  - Kits de barras No.2 de calibración + No. 2 pesos de calibración

 


31-WF8500 

COLUMNA DE RESONANCIA, combina columna /dispositivo de corte torsional para la determinación automática de la

relación de amortiguamiento de la mitad del ancho de banda de potencia y el método del decaimiento libre de vibraciones.

 


28-WF2016/A 

Compresor de aire, presión de trabajo 10 bar/145 psi máxima, salida 10,2 pies cúbicos por minuto, reservorio de 100 litros

230 V, 50 Hz, 1 fase

 

28-WF2016/2 

Trampa de filtro de aire / agua para el compresor de aire

 

28-WF4221/A 

Tanque de des-aireado de agua, 23 litros de capacidad

 

28-WF2001

Bomba de vacío portátil. 220-240 V, 50-60 Hz, 1 fase

 

28-WF2064

Tubos de goma para vacío (dos piezas requeridas)

 

86-D2005

Unidad de secado de aire

 

86-D0819

Desecante de gel de sílice con indicador

 

28-WF4225

Panel de válvulas para su uso con el tanque de desaireación

 

31-WF8500 / 1

Kit de calibración incluyendo 2 barras y 2 pesos

 


ETAPAS DE LA PRUEBA

 

Etapa de saturación

Durante la etapa de saturación una pequeña cantidad de presión de cámara y contrapresión se aplica en pasos , con la consiguiente disolución del aire contenido en los espacios intergranulares. Un sistema de control genera las presiones de cámara y contrapresión utilizando interfaces de aire / agua. La presión de cámara, contrapresión y la de poros se miden mediante transductores de presión de 1000 kPa , 0,1 kPa de exactitud. El cambio de volumen se mide usando un transductor de presión diferencial de alta sensibilidad.

 

Etapa de consolidación

La muestra se somete a la misma presión de retorno utilizada durante la última etapa de saturación, mientras que la presión de la cámara depende del esfuerzo efectivo requerido en los siguientes pasos.  La etapa de consolidación termina cuando los cambios de presión del agua intersticial y de volumen se disipan completamente.
Durante esta etapa, la deformación axial se mide usando un transductor LVDT de ± 12,5 mm de recorrido, clase 0,2 % .
Ensayos de RC y TSS usualmente se realizan en condiciones no drenadas, cerrando los canales de drenaje y la midiendo los cambios en la presión de poros.

 

Prueba Columna Resonante (RC )

Un generador de señal suministra una tensión sinusoidal al amplificador de manejo y la corriente proporcional a las bobinas conectados al cuerpo de la cámara. El campo magnético en las bobinas interactúa con los imanes conectados a la placa de accionamiento, que a su vez transmite una oscilación de torsión a la parte superior de la muestra. Como la frecuencia de la señal de entrada varía, la respuesta dinámica de los especímenes resulta en una amplitud de movimiento variable. La amplitud se captura ya sea por un acelerómetro unido a la placa de accionamiento y por los transductores de desplazamiento de proximidad que miden el movimiento relativo de la placa de accionamiento con respecto a las bobinas .

La frecuencia que maximiza el movimiento de la parte superior del espécimen está asociado al primer modo de resonancia y se encuentra aplicando una señal de entrada con un barrido de frecuencia. El módulo de secante de corte del suelo puede evaluarse a partir de la frecuencia de resonancia. El coeficiente de amortiguamiento puede ser evaluado ya sea de la respuesta de frecuencia completa de la muestra de suelo ( " la mitad del ancho de banda de potencia ") , o de una curva de decaimiento libre de vibración que se genera mediante el corte de la fuerza motriz .

En un esfuerzo efectivo de consolidación dado, los ensayos de RC se repiten varias veces, aumentando progresivamente la amplitud de la tensión de entrada, obteniendo de este modo el módulo de corte secante y el coeficiente de amortiguamiento correspondiente en incrementar los valores de deformación por esfuerzo cortante.

 

Ensayo de corte por torsional simple (TSS)

Una corriente sinusoidal se aplica a las bobinas en una condición casi estático y el movimiento de la parte superior de la muestra se vigila por medio de los transductores de desplazamiento de proximidad. La corriente de entrada (proporcional al esfuerzo de corte) y la rotación torsional correspondiente (proporcional a la deformación de corte) se registran simultáneamente. El módulo de esfuerzo cortante del suelo se determina a partir de la pendiente media de los bucles de tensión-deformación, mientras que el material de amortiguación está relacionada con el área de la curva de histéresis.

Dado una deformación efectiva de consolidación, los ensayos TSS se repiten varias veces, aumentando progresivamente la amplitud de la tensión de entrada, obteniendo de este modo el módulo secante de corte y el coeficiente de amortiguamiento correspondiente a valores crecientes de deformación de corte.

 


 

 

MECáNICA DE SUELOS