Manual Triaxial

8/16/2019 Manual Triaxial

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pci

Manual:

Ensayo Triaxial

Profesor: Mauro Poblete

P. Ayudante: Mauricio Poblete

Integrantes: Nicole Ávila

Matías Cuitiño

Karen Leal

Concepción, febrero, 2014


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Índice1. Preparación del equipo ............................................................................................................... 3

1.1 Desaireado del agua ............................................................................................................ 3

1.2 Llenado del estanque .......................................................................................................... 3

1.3 Vacío .................................................................................................................................... 4

1.4 Instalación de mangueras en Panel de Control................................................................... 4

1.5 Limpieza de conductos ........................................................................................................ 5

2. Montaje de la probeta ................................................................................................................ 6

............................................................................................................................................................. 6

2.1 Llenado de la celda .............................................................................................................. 8

2.2 Paso de CO2 ........................................................................................................................ 9

2.3 Saturación de la Probeta ................................................................................................... 10

3. Preparación del Software .......................................................................................................... 11

3.1 Saturación ......................................................................................................................... 12

3.2 Consolidación .......................................................................................................................... 15

3.2 Corte de la probeta ........................................................................................................... 19

3.3 Montar triaxial en Device 1 ............................................................................................... 22

3.5 Controles para cambiar la velocidad ....................................................................................... 22

4. Termino del ensayo ................................................................................................................... 23

4.1 Bajar Presiones .................................................................................................................. 23

4.2 Drenar celda ...................................................................................................................... 23

4.3 Desmontado ...................................................................................................................... 24

4.4 Limpieza .................................................................................................................................. 24


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1. Preparación del equipo

1.1 Desaireado del agua

Para la utilización del Triaxial, es necesario desairear el agua que

utilizaremos, esto significa quitar todo el aire que pueda

contener el fluido, ya que estas burbujas pueden perturbar las

mediciones.

El estanque de agua estará dispuesto en altura sobre los

lavaderos, muy cerca de una fuente de agua potable. La idea es

llenar este estanque hasta el nivel indicado con una línea blanca

y luego a través de una bomba de vacío extraer el aire.

1.2 Llenado del estanque

Lo primero que verifiquemos es que en la parte superior

izquierda del estanque existe una entrada (en la cual puede estar

conectada una manguera). Lo importante es que esta entrada

tiene que estar abierta, de modo que el estanque este a presión

atmosférica (para su llenado). Podremos controlar la abertura o

cerrado del estanque desde la manguera o desde la misma salida

(Con tapón rojo es cerrado, sin tapón rojo es abierto).IMPORTANTE: CERRAR LLAVE DE PASO NEGRA DISPUESTA EN LA PARTE INFERIOR DEL ESTANQUE

(ya que de lo contrario desaireará el panel CONTROLS pudiendo causar algún daño).

Luego conectaremos la manguera derecha dispuesta también

en la parte superior del estanque (Manguera verde reforzada

con malla) a la red de agua potable, abriendo la llave de la

última muy despacio de tal forma de tener control del nivel de

llenado. (No superar la línea blanca).

Una vez terminada la etapa de llenado, desconectamos la

manguera de la red de agua potable y ahora esta misma la

utilizaremos para el proceso de “vacío”.


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1.3 Vacío

En el proceso de vacío comienza la extracción de toda burbuja de

aire del agua contenida en nuestro estanque, esto se realizaconectando la misma salida por la cual ingresamos agua al

estanque, a nuestra bomba desaireadora. IMPORTANTE: CERRAR

VALVULA SUPERIOR IZQUIERDA UTILIZANDO EL TAPON ROJO. El

proceso de vacío puede durar desde 15 a 30 minutos, deseando

siempre vaciar el mayor tiempo posible.

Una vez terminado el proceso de vacío, desconectar la manguera de la

bomba, retirar el tapón rojo de la válvula para que el estanque quede a la

atmosfera y dar paso nuevamente a la válvula inferior (Color negro) para

alimentar los paneles de control.

1.4 Instalación de mangueras en Panel de Control

La instalación de mangueras de la siguiente forma:

1. Controller: 2. Cell:

3. Bladder A: 4. Base:

5. Bladder B:


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Observación: Las Cell 2 y 3 pueden ser utilizadas para llenar la probeta con agua.

1.5 Limpieza de conductos

Para la realización de la limpieza de los conductos del triaxial, se utiliza el compresor y la pistola de

aire.

1.

Se conecta la pistola de aire al compresor.

2.

Luego se procede a limpiar los conductos del triaxial apretando lentamente la pistola para

que ingrese aire a presión, secando así el interior de los conductos.


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2. Montaje de la probeta

Los elementos a utilizar son los siguientes:

1.

1 Base triaxial2.

2 Piedras porosas.3.

2 papeles filtros circulares4.

Grasa5.

4 O’ring 6.

Cabezal7.

Bomba de vacío8.

1 Membrana de látex a medida de laprobeta

9. Instalador de vacío para membrana delátex

10. Anillo partido instalador de O ‘ring

11.

3 Tornillos fijadores de celda

Una vez alcanzada las dimensiones deseadas en la probeta, sigue su montaje en la base de la celda

carga. El orden de postura de los elementos de abajo hacia arriba es el siguiente:

1° Base triaxial.

2° Piedra porosa.

3° Papel filtro.

4° Probeta.

5° Papel filtro.

6° Piedra porosa.

7° Cabezal.

Una vez dispuestos estos elementos en su respectivo orden, viene la postura de la membrana de

látex. Esta membrana cumple la función de recubrir y aislar la probeta de la celda. Es necesario

entonces para su postura engrasar primero los contornos de la base triaxial y cabezal para lacorrecta impermeabilización del conjunto. IMPORTANTE: ENGRASAR MODERADAMENTE Y SIN

INCURRIR EN EXCESOS YA QUE LA PIEDRA POROSA SE TAPA CON LA GRASA. Seguido a esto

procedemos a desairear externamente la membrana con el cilindro hueco HUMBOLDT y la Bomba

de vacío, para así facilitar la postura de la membrana sin tocar y alterar la muestra, bajando e

introduciendo lentamente procurando no tocar la muestra para que una vez puesta en posición,

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desconectemos la bomba de vacío y la membrana pueda adherirse al conjunto de elementos y la

probeta.

Terminado el montaje de nuestra membrana de látex tenemos que poner los o’ring que en estecaso serán 4, los que dispondremos de a pares en el “anillo partido” para facilitar su instalación.

Primero le instalará el par en la parte inferior del sistema a la altura de la base triaxial, procurando

que queden alejados de la piedra porosa. Lo mismo con el segundo par de o’ring pero ahora

dispuestos en la parte superior del sistema, a la altura del cabezal.

Lista la instalación de la probeta, membrana y O’ ring se atornillan las 2 mangueras en el cabezal

(top), procurar que estas mangueras de cabezal queden bien sujetas y atornilladas. Luego sigue

montar la cámara triaxial vidriada sobre la base atornillando los 3 tornillos tipo mariposa.

IMPORTANTE: ANTES DE PONER LA CAMARA VIDREADA, SUBIR EL BASTAGO PARA QUE LA PARTE

INFERIOR DE ESTE NO TOQUE EL CABEZAL Y ENGRASAR EL O’RING DE LA BASE DE ESTA.


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2.1

Llenado de la celda

Conecte atreves de una manguera la base del triaxial CELL al panel Humboldt sección Wather

Conection a la válvula BASE , puede ser en cualquiera de las 3 CELL, preferentemente en la 2 o 3, este

panel extraerá agua del estanque de agua desaireada, por lo tanto hay que procurar dejar este a

presión atmosférica. (Dejar llave de paso inferior abierta). Una vez conectado todo, donde se

conectó la manguera en BASE, hay que girar la llave de paso a “FILL” para que empiece a introducirse

el agua IMPORTANTE: DEJAR LA CELDA TRIAXIAL A PRESION ATMOSFERICA. Cuando termine el

llenado procurar dejar toda burbuja fuera de la celda (especialmente la que está bajo el pistón),

cuando estén todas fueras, cerrar el paso a la atmosfera quitando el adaptador de libre paso.


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2.2 Paso de CO2

El contenedor es de carácter automático y tiene 2 llaves en su parte superior, una que abrirá el paso

del contenedor a la cámara de vaciado y otra que liberara el gas introducido a la cámara al exterior.

Lo primero que tenemos que hacer es cerrar la llave que libera el gas de la cámara de vaciado alexterior, nos fijaremos que el dial estará en cero, así la cámara está vacía, por lo tanto abriremos la

llave del contenedor a la cámara da vaciado, aumentando la numeración del dial a 800 psi (lleno).

Una vez lleno se cierra la llave de paso del contenedor y dispondremos de esta presión de 800psi

para utilizar abriendo cuidadosamente la llave de la cámara de vaciado al exterior.

Introducir CO2 tiene como finalidad desplazar el oxígeno que está dentro del sistema (mangueras,

piedras porosas, membrana y probeta) ya que es un gas más liviano que el oxígeno y mucho más

fácil de diluir en agua.

La forma de introducir CO2 al sistema es el

siguiente.

Abrir solo válvulas de:

Base – Base = 5 minutos

Base – Top = 15 minutos

Top – Top = 5 minutos

Cuando termine el proceso de introducir CO2 no olvidar cerrar la llave de cámara de vaciado CO2

para no desperdiciar gas.


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2.3 Saturación de la Probeta

Se conecta la manguera de un extremo a cualquier conexión BASE del panel Humboldt (Tener

estanque de agua desairada a la atmosfera y llave inferior abierta), luego conectar en los siguientes

órdenes Cuando conectemos dar pasó a la llave del panel en posición FILL (con cuidado y no abrircompletamente, preferiblemente con goteo):

Base – Base = 5 min

Base –top = 20 a 30 min

Top – Top = 5 min.

Luego de cumplido los tiempos, es necesario llenar los datos el software para aumentar las

presiones de saturación.


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3. Preparación del Software

En la computada abrir el programa Humboldt Material Testing Software, luego en New test se debe

elegir si el ensayo será (consolidado no drenado o consolidado drenado), en nuestro caso es

consolidado no drenado y abrimos Unconsolidated Undrained Triaxial (HM-3002SW).

Luego vamos a information en la pestaña Specimen Information donde procedemos a llenar Soil

Description (descripción del suelo), Moulding Date (Fecha de moldeada la probeta), Test Date (fecha

del test), Liquid Limit (límite líquido), Plastic Limit (límite plástico), si no se ha realizado los límitesse puede dejar en blanco, hasta obtener estos datos.


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En la pestaña Initial Specimen Parameters (parámetros iniciales del espécimen) se llenan Initial

Height (Altura inicial), Initial Diameter (Diámetro inicial), Initial Specimen Moist Weigh (Peso inicial

de la muestra húmeda), para esto debemos tomar un promedio de 3 mediciones para el diámetro

y la altura con un pie de metro, y el peso de la probeta debe el obtenido inmediatamente después

del tallado o remoldeado.

3.1

Saturación

Una vez ingresado los datos al software debemos abrir la válvula, en la computadora al lado

izquierdo de la pantalla en la pestaña Pressure/Load Controllers, en el punto 5. Back Pressure Valve

debemos pinchar en Open, ahora podemos aumentar las presiones efectivas en 20 kPa con la

manilla del device 2 (controlador de presiones). Abrimos la pestaña Connected Devices en Device 2

y pinchamos en View Inputs, para así tener visible la entrada de datos.


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Con la entrada de datos visible y la pestaña Saturation Stage Parameters (Parámetros de la etapade saturación) se deben llenar Initial Burette reading (Lectura inicial de la bureta) anotamos el valor

correspondiente del volumen (pestaña amarilla), mientras en la pestaña Initial Reference Height

Reading (referencia de altura inicial) anotamos el valor de la altura inicial medido con el pie de metro

luego de llenada la celda, para esta medición no debemos olvidar bajar el pistón hasta la línea

demarcada y luego volver a subirlo.


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En la pestaña donde abrimos la válvula pero ahora en el punto 3. Target Pressure vamos

aumentando los valores de 20 en 20 kPa apretando el botón Go y Stop, hasta lograr tener 200 kPa

en CELL PRESSURE 5 y 180 kPa en BACK PRESSURE 6, no debemos olvidar tener abiertas las válvulas

de celda, top y base del lado izquierdo de la base del triaxial.

En esta condición de deja saturar la muestra hasta el otro día.


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3.2 Consolidación

Al otro día, estando ya saturada la probeta empezamos con la consolidación de ésta, el solicitante

nos señalara a que presión desea que sea consolidada cada probeta.

Es importante ingresar la humedad a la cual estaba la probeta inicialmente, para esto vamos a Initial

Specimen Parameters y pinchamos en Initial Moisture Content, en la nueva ventana que nos aparece

ingresamos los valores de muestra húmedo más contenedor, muestra seco más contenedor y peso

del contenedor sucesivamente y damos Ok.

Luego se debe calcular el valor b, para esto anotamos los valores iniciales que aparecen en la entrada

de datos (valores después de la saturación) y procedemos cerrar la válvula (independiente si el

ensayo es drenado o no drenado). Este valor debe estar entre a los 0,97 - 0,99 para que haya logrado

una buena saturación.


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Se debe aumentar la presión de celda en 40 kPa, siempre con la entrada de datos visible y se

aumenta manualmente con el Device 2. Inmediatamente anotamos los nuevos valores y bajamos la

presión a la que estaba inicialmente.

Cálculo del Valor b.

= −

−

Donde:

: Presión de poros final

: Presión de poros inicial

: Presión de Celda final

: Presión de Celda inicial

Una vez calculado el valor b debemos medir nuevamente la altura del pistón e ingresar en el

software en la pestaña Saturation Stage Parameters los datos de esta medición en Final Reference

Height Reading, también debemos ingresar el volumen actual en Final Burette Reading.

En la pestaña Consolidation Stage Parameters en el ítem Pressure Settings debemos ingresar el valor

al cual vamos a consolidar (valor es el representado en la pestaña Effective Consolidation Pressure),

para obtener el valor de consolidación deseado debemos sumar al valor del Back Pressure mas el

valor de consolidación y anotarlo en Cell Pressure, así la pestaña Effective Consolidation Pressurenos

mostrara el valor de consolidación.


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Ahora en el ítem Consolidation State Parameters en Automatically Grab Burette Values from Tab,

debemos poner No y en Initial Burette Reading poner el valor final del volumen después del cálculo

del valor b y en Initial Reference Heigth el valor final de la altura de la probeta después del cálculo

del valor b.

Completado lo anterior nos vamos a la pestaña Setup ubicada al lado derecho de la pantalla, en

Phase 2: Consolidation, primero en la pestaña Consoldiation Channels ordenamos los comandos de

la siguiente forma:

Luego en la pestaña Logging Type debemos elegir los intervalos de tiempo en que consolidaremos,

para esto tiene 25 espacios, lo ideal es tomar intervalos pequeños en los primeros segundos y

después ir iterando.


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En la pestaña Stop Condition en la pestaña Value damos el término de parada, siempre es

recomendable dejar un minuto más del último intervalo puesto.

Finalmente nos vamos a Tabulation (lado derecho de la pantalla) en la pestaña Consolidation,

observamos que la válvula está abierta y pinchamos en Run Test , nos saldrá un aviso Select start

condition for sequence start y pinchamos en Ok.

Inmediatamente nos dira Please set your effective pressure to XX kPa at this time, Click ‘Done’ to

begin test (Por favor, configure su presión efectiva de xx kPa en este momento, haga clic en "Hecho"


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para comenzar la prueba), aquí se debe aumentar las presiones de celda manualmente en device 2

hasta el valor dado en la pantalla, luego pinchar en “Done” y comenzara la consolidación.

3.2

Corte de la probeta

Una vez terminado la consolidación debemos medir nuevamente la altura del pistón, bajándolo

lentamente hasta la línea demarcada, la presión tratara de impulsarlo hacia arriba, anotar en Final

Reference Height, con la entrada de datos visible se debe anotar el volumen después de la

consolidación (Ventana amarilla) en Final Burette Reading.

Ahora nos vamos a la pestaña Setup ubicada al lado derecho de la pantalla, en Phase 3: Shear ,

primero en la pestaña Shear Chan… y ordenamos los comandos de la siguiente forma:


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En la pestaña Logging Type la ordénanos de la siguiente forma:

En Distance Value se debe poner 0.02 ya que queremos que la probeta se deforme 20 mm en 1000

lecturas.


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En Start Condit … debe quedar:

Y en Stop Conditi… Debemos poner los 20 mm de deformación que tendrá la probeta.

Y finalmente en Motor Param… debe quedar:

Terminado de completar lo anterior procedemos a preparar el triaxial.


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3.3 Montar triaxial en Device 1

Con mucho cuidado tomaremos la celda SIN TOMARLA DEL PISTÓN y la elevaremos

cuidadosamente y con mucha decisión a la máquina de corte. Tomar la medida antes de la altura

total de la celda y asegurarse que quepa en la máquina de corte, para evitar que el dial de esfuerzachoque con la punta superior del pistón.

3.5 Controles para cambiar la velocidad

Primero subiremos lo más que se pueda con las teclas up o

down, hay que tener en cuenta que estas teclas hacen que

se desplace la base a la máxima velocidad del motor, es por

queso que hay que tener precaución y siempre estar atengo

a la tecla stop. Cuando ya llegue a una distancia cercana,

presione la tecla speed y cambie las velocidades, a 2.1mm/min. Recuerde que la tecla F2 cambiara la posición del

cursor en pantalla y las teclas F3 y F4 subirán o reducirán la

numeración correspondientemente, recuerde que para fijar

la velocidad usted deberá presionar nuevamente la tecla

speed, luego pinchamos en Up esperamos que suba y

pinchamos stop cuando este muy serca. Estando ya muy

cerca, vuelva a cambiar la velocidad y redúzcala para evitar

llegar con mucha velocidad. Recomendamos una velocidad

máxima de 0,5 mm/min. El momento en el que usted tendrá

que detener el sistema rápidamente es cuando el dial defuerza en KN empiece a marcar de números negativos (-) y se

aproxime al cero. Recuerde que en este proceso el pistón tiene que estar cerrado y este tiene que

estar a la altura la marca en el cabezal de la probeta.

IMPORANTE: CUANDO EL DIAL DE ESFUERZO LLEGUE LO MÁS PROXIMO A CERO, DEBERA USTED

SOLTAR CON MUCHO CUIDADO LA MARIPOSA QUE RETIENE EL PISTÓN, SE DARÁ CUENTA QUE EL

DIAL DE ESFUERZO MARCARÁ UNA FUERZA SUPERIOR A CERO. ESTO SUCEDE YA QUE LA PRESIO

DE CONSOLIDACION TRATARA DE MOVER EL PISTÓN Y ELEVARA ESTE HACIA ARRIBA… NO

ASUSTARSE. ¡!!

Instalado el triaxial vamos a Tabulation y pinchamos en Run Test . Después de terminado el test GUARDAR EL ARCHIVO


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4. Termino del ensayo

4.1 Bajar Presiones

Finalizado el corte, vamos a la gráfica. En la cual algunas

veces nos podremos dar cuenta de un error del software

donde registra un valor en el punto 0,0. Este valor hay que

eliminarlo y la forma de hacerlo es posicionando el cursor en

la gráfica para ver cuál es su coordenada, para luego ingresar

a tabulación y con la coordenada anterior encontrara una fila

de ceros. La forma para eliminarlo es posicionando el cursor

en la fila donde existen dichos ceros y con las teclas CRTL+d

se eliminará. Con esto ahorraremos trabajo en Excel.

Ahora podremos bajar el triaxial, pero antes hay que apretarla mariposa del pistón. El descenso del triaxial tiene que ser

solo lo suficiente para poder sacarlo.

Bajaremos las presiones efectivas a 20 kPa con device 2 y disminuiremos target pressure de 30kpa

en 30kpa (presionando en el software el botón GO and Closed para bajar) hasta dejarlo lo más

cercano a cero. (Nunca quedara en cero, siempre queda entre 8 – 14 kPa)

4.2 Drenar celda

Para drenar la celda dejaremos el conjunto sobre la base del elevador, ya que esta altura de carga

nos ayudara a que sea más rápido el proceso de vaciado.

En seguida, desconectaremos de cell 1 wather connection el blader A, y dejaremos solo la manguera

de la celda conectada a cell. Acto seguido llevamos la llave de paso a la posición DRAIN. Para que el

agua empiece a fluir conectaremos el adaptador libre a la parte superior de la cerda para que esta

quede a presión atmosférica.


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IMPORTANTE: CERRAR LA LLAVE DE PASO POSICIONADA EN DRAIN ANTES QUE INGRESE AIRE AL

SISTEMA DEL PROCESO DE VACIADO.

4.3 Desmontado

Una vez drenada la celda por completo, bajamos el sistema de la máquina y lo dejamos sobre el

mesón, SUBIR EL PISTÓN EN ESTE MOMENTO.

Sacamos los pernos tipo mariposa de la base, 2 a la misma vez muy despacio para que no se aprieten.

(Si sacamos 2 a la misma vez será mucho más fácil y no necesitaremos ayuda de una herramienta)

Después que la probeta queda libre, la pesamos y llevamos al horno para saber su humedad final.

4.4 Limpieza

Limpiar con desengrasante y abundante agua la membrana de látex, luego secarla y verificar

detalladamente si sufrió fisuras durante el ensayo, de encontrarlas reemplazar inmediatamente y

dar aviso al encargado de laboratorio.

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Manual Triaxial