WO2010058045A2 - Perfeccionamientos en edómetros para aplicación de cargas en células edométricas - Google Patents

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Definitions

  • the present invention refers to improvements in edometers for application of loads in oedometric cells.
  • the Oedometer has in principle the purpose of measuring the degree of one-dimensional compression of a soil, based on the improvements of the invention in means of adaptation of the Oedometer to be able to apply loads in oedometric cells up to 210 mm in diameter with or without control of the suction.
  • the application of the invention is part of the scientific series of field engineering and mechanical engineering.
  • the activity and technology sectors in which the invention would be applicable would be the fields of soil mechanics, dams, road embankments, foundations and also scientific devices.
  • the conventional edometer as usual element in a soil mechanics laboratory, is designed for oedometric cells up to 150 mm in diameter, with maximum heights of 90 mm.
  • the invention proposes improvements in edometers for application of loads in oedometric cells up to 210 mm in diameter with or without suction control.
  • the improvements of the invention comprise two well-differentiated parts with characteristic structures with respect to the background in their field of application.
  • a first part consists of a new load application frame, which is composed of two lateral rods and a crossbar in which a regulating screw is placed that allows adjustment between the load application system and the oedometric cell. This frame is coupled to the body of an oedometer, thus allowing a perfect coupling that is made by screwing procedure or other suitable system.
  • a second part consisting of a reaction frame, consisting of a lintel with adjustable height depending on the size of the load transducer used and two supports screwed into their bases through the corresponding anchor plates and screws, being feasible for installation in any type of surface.
  • the load transducer is thus anchored to the lintel of the reaction frame through a screw that performs the function of prisoner.
  • Both the load application frame and the reaction frame have been conceived with bolted joints that allow easy assembly and disassembly, facilitating the change of the conventional edometer configuration for both cells of usual sizes and for large diameter cells.
  • Figure 1. Shows an exploded perspective view of the improvements in edometers for application of loads in oedometric cells, object of the invention.
  • Figure 2. Shows a perspective view of an oedometer with the improvements of the invention.
  • the improvements in edometers comprise in principle a first set of outer reaction frame (15) of larger dimension and a second set of inner frame (16) loading application that is smaller than the first.
  • the reaction frame (15) in turn comprises a lintel (3) coupled in two lateral columns (4) constituting the support of the frame (15), so that such lateral columns (4) have upper threaded sections (18) which are complemented with through holes (19) of the lintel (3) to allow the height-adjustable coupling thereof, each position being fixed with the help of a couple of nuts (5) coupled in the aforementioned threaded sections (18) with interposition of some washers (5 1 ).
  • a load transducer (7) can be housed that is fixed to it through a captive screw (8), which allows the digital registration of the variable force.
  • All this first outer frame assembly (15) is fixed in its final position through base plates (17) arranged at the lower ends of the side columns (4), base plates (17) that are anchored to any surface by screws (6) and their corresponding plugs not shown in the figures or other suitable fixing means.
  • the second inner frame assembly (16) comprises two lateral rods (11) with lower threaded sections (21 ') and other upper threaded sections (21) where a crossbar (10) is affected by complementary through holes (20) with such upper threaded sections (21) of the lateral rods (11) to facilitate their coupling with respect to the upper crossbar (10) with the help of nuts (13) and washers (13 ').
  • fixing parts (12) are coupled, which have through holes (26) where their threaded lower sections (21 1 ) are adjusted. ), ensuring the union by means of nuts (27) and washers (27 ').
  • This described interior frame structure (16) is connected to a conventional oedometric bench (1) (figure 1) through the aforementioned fixing pieces (12) that have recesses (23) where fixed stops (24) are fixed of the sides of said bed (1), ensuring the connection by means of a screwed joint in which screws (14), nuts (22) and washers (22 ') participate.
  • the upper cross member (10) of the load application frame (16) incorporates an adjustment screw (9) with locknut (25) that allows the adjustment of said load application frame (16), an oedometric cell (2) and the load transducer (7), whose lower end is in contact with the head of said adjustment screw (9).

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Abstract

Los perfeccionamientos consisten en unos medios de adaptación del edómetro para poder aplicar cargas en células edométricas de hasta 210 mm de diámetro con o sin control de succión. Para ello, los perfeccionamientos comprenden básicamente un primer marco exterior de reacción (15) de mayor dimensión que incorpora un transductor de carga (7) y un segundo marco interior (16) de aplicación de carga que se fija sobre una bancada edométrica (1), asentando sobre ésta una célula edométrica (2), sobre la que presiona un elemento regulable en altura (9) anclado en el marco interior (16), elemento sobre el cual contacta a su vez el extremo inferior del transductor de carga (7) fijado en el marco exterior (15).

Description

PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE CARGAS
EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a unos perfeccionamientos en edómetros para aplicación de cargas en células edométricas . El edómetro tiene en principio la finalidad de medir el grado de compresión unidimensional de un suelo, basándose los perfeccionamientos de la invención en unos medios de adaptación del edómetro para poder aplicar cargas en células edométricas de hasta 210 mm de diámetro con o sin control de la succión.
La aplicación de la invención se enmarca dentro de las series científicas de la ingeniería del terreno y la ingeniería mecánica.
Más concretamente los sectores de actividad y tecnológicos en los que serían de aplicación la invención serían los campos de la mecánica del suelo, presas, terraplenes de carreteras, cimentaciones y también los aparatos científicos.
Estos campos de actividades son propios de la investigación, la ingeniería civil y geotécnica, la geología y la arquitectura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El edómetro convencional, como elemento habitual en un laboratorio de mecánica del suelo, está diseñado para células edométricas de hasta 150 mm de diámetro, con alturas máximas de 90 mm.
Este tipo de edómetro, en su configuración convencional, no es viable actualmente para su uso con las nuevas células edométricas que están apareciendo en el mercado conforme avanzan las investigaciones en mecánica del suelo parcialmente saturado. Estas nuevas células, debido al control de la succión que llevan incorporado y a los requerimientos mecánicos que este control les impone, necesitan ampliar su tamaño hasta un valor del orden del doble de su valor convencional, tanto en diámetro como en altura.
Actualmente, la posibilidad de uso de estas células edométricas en los ensayos de laboratorio convencionales pasa por su colocación en bancadas edométricas de gran tamaño que no son habituales en la mecánica del suelo, ya que, además de su elevado coste, generan problemas para su instalación debido a que requieren un gran espacio dentro de un laboratorio, pasando a desecharse los edómetros comunes . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención propone unos perfeccionamientos en edómetros para aplicación de cargas en células edométricas de hasta 210 mm de diámetro con o sin control de la succión.
Los perfeccionamientos de la invención comprenden dos partes bien diferenciadas con unas características estructuras con respecto a los antecedentes existentes en su campo de aplicación. Una primera parte consiste en un nuevo marco de aplicación de carga, el cual se compone de dos vastagos laterales y un travesano en el que se coloca un tornillo de regulación que permite el ajuste entre el sistema de aplicación de carga y la célula edométrica. Este marco se acopla al cuerpo de un edómetro, permitiéndose de esta forma un acople perfecto que se realiza por procedimiento de atornillado u otro sistema adecuado. Una segunda parte consistente en un marco de reacción, compuesto por un dintel con altura regulable en función del tamaño del transductor de carga usado y dos soportes atornillados en sus bases a través de las correspondientes placas de anclaje y tornillos, siendo viable su instalación en cualquier tipo de superficie.
El transductor de carga queda anclado así al dintel del marco de reacción a través de un tornillo que realiza la función de prisionero. Tanto el marco de aplicación de carga como el marco de reacción se han concebido con uniones atornilladas que permiten su fácil montaje y desmontaje, facilitando el cambio de configuración del edómetro convencional tanto para células de tamaños habituales como para células de gran diámetro.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva explosionada de los perfeccionamientos en edómetros para aplicación de cargas en células edométricas, objeto de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de un edómetro con los perfeccionamientos de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA Considerando la numeración adoptada en las figuras, los perfeccionamientos en edómetros comprenden en principio un primer conjunto de marco exterior de reacción (15) de mayor dimensión y un segundo conjunto de marco interior (16) de aplicación de carga que es de menor tamaño que el primero .
El marco de reacción (15) comprende a su vez un dintel (3) acoplado en dos columnas laterales (4) constitutivas del soporte del marco (15) , de manera que tales columnas laterales (4) poseen unos tramos roscados superiores (18) que se complementan con unos orificios pasantes (19) del dintel (3) para permitir el acoplamiento regulable en altura del mismo, fijándose cada posición con ayuda de unos pares de tuercas (5) acopladas en los tramos roscados citados (18) con interposición de unas arandelas (51) .
En el dintel (3) se puede alojar un transductor de carga (7) que queda fijado al mismo a través de un tornillo prisionero (8) con lo que se permite el registro digital de la variable fuerza.
Todo este primer conjunto de marco exterior (15) queda fijado en su posición definitiva a través de unas placas base (17) dispuestas en los extremos inferiores de las columnas laterales (4), placas base (17) que se anclan a cualquier superficie mediante unos tornillos (6) y sus correspondientes tacos no representados en las figuras u otros medios de fijación adecuados.
El segundo conjunto de marco interior (16) comprende dos vastagos laterales (11) con tramos roscados inferiores (21 ') y otros tramos roscados superiores (21) donde se acopla un travesano (10) afectado de unos orificios pasantes complementarios (20) con tales tramos roscados superiores (21) de los vastagos laterales (11) para facilitar el acoplamiento de éstos con respecto al travesano superior (10) con ayuda de unas tuercas (13) y arandelas (13 ') . En los tramos inferiores roscados (21') de las columnas (11) del marco menor (16) se acoplan unas piezas de fijación (12) , las cuales poseen unos orificios pasantes (26) donde se ajustan sus tramos inferiores roscados (211), asegurándose la unión mediante unas tuercas (27) y arandelas (27 ') .
Esta estructura de marco interior (16) descrita se conecta a una bancada edométrica convencional (1) (figura 1) a través de las citadas piezas de fijación (12) que poseen unos entrantes (23) donde se ajustan unos topes (24) solidarios de los laterales de la citada bancada (1) , asegurándose la conexión mediante una unión atornillada en la que participan unos tornillos (14) , tuercas (22) y arandelas (22 ') . El travesano superior (10) del marco de aplicación de carga (16) incorpora un tornillo de ajuste (9) con contratuerca (25) que permite el ajuste del citado marco de aplicación de carga (16) , una célula edométrica (2) y el transductor de carga (7) , cuyo extremo inferior está en contacto con la cabeza del citado tornillo de ajuste (9) .
Por otro lado, cabe señalar que las posibilidades de aplicación de la invención se circunscriben en la realización de los siguientes ensayos:
- Edómetricos con succión controlada. - Presión de hinchamiento .
- Inundación bajo carga.
- Hinchamiento libre, etc.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE
CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS , que estando encaminados los perfeccionamientos para poder aplicar cargas en células edométricas de hasta 210 mm de diámetro con o sin control de la succión, se caracterizan porque comprenden:
Un marco exterior de reacción (15) de mayor dimensión que comprende en principio dos columnas laterales
(4) de fijación sobre una superficie inferior y un dintel (3) regulable en altura donde se ha fijado un transductor de carga (7) ;
- un marco interior (16) de aplicación de carga que comprende dos vastagos laterales (11) y un travesano (10) donde se acopla un elemento centrado regulable en altura (9), tal como un tornillo, sobre cuya cabeza contacta el extremo libre del transductor de carga (7) , incorporándose además medios de fijación del marco interior (16) sobre una bancada edométrica (1) , sobre la que presiona la cara inferior de una célula edométrica (2) mientras que sobre su cara superior presiona el elemento roscado (9) regulable en altura instalado en el marco interior (16) .
2. - PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS, según la reivindicación anterior, caracterizados porque las columnas laterales (4) del marco mayor (15) incorporan unos tramos roscados superiores (18) ajustados en unos orificios laterales (19) del dintel (3), a la vez que en tales tramos roscados (18) se acoplan pares de tuercas (5) y arandelas (51) como medios para regular la altura del dintel (3) .
3.- PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE
CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque las columnas laterales (4) del marco mayor (15) incorporan en sus extremos inferiores unas placas base (17) para fijación del citado marco (15) sobre una superficie con ayuda de elementos de anclaje, tales como tornillos (6) .
4.- PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque los medios de fijación del marco interior (16) con respecto a la bancada edométrica (1) , consisten tales medios en unas piezas (12) ancladas inferiormente en los vastagos del citado marco (16), piezas (12) que poseen unos entrantes
(23) complementados con unos topes (24) solidarios de la bancada edométrica (1) , asegurándose la fijación con al menos unos tornillos (14) y tuercas (22) .
5.- PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS, según la reivindicación 4, caracterizados porque las piezas de fijación (12) poseen unos orificios pasantes (26) donde se ajustan unos tramos roscados inferiores (21 ') de los vastagos laterales (11), asegurándose la inmovilización de tales piezas (12) mediante unas tuercas (27) y arandelas (27').
6. - PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque el travesano (10) del marco interior (16) cuenta con unos orificios pasantes (20) donde se ajustan unos tramos superiores roscados (21) de los vastagos (11) para solidarizar éstos con dicho travesano (10) con ayuda de unos pares de tuercas (13) y arandelas (13') .
7.- PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE
CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque el transductor de carga (7) se inmoviliza al dintel (3) del marco exterior (15) mediante un tornillo prisionero (8) .
8. - PERFECCIONAMIENTOS EN EDÓMETROS PARA APLICACIÓN DE CARGAS EN CÉLULAS EDOMÉTRICAS , según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque el elemento roscado regulable en altura (9) acoplado en el travesano (10) del marco menor (16) se complementa con una contratuerca (25) como medio para inmovilizar su posición.
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