Capitulo 4.Preparacion en el laboratorio para el ensayobibing.us.es/proyectos/abreproy/3852/fichero/Proyecto+por+capítulo… · emplearemos en el ensayo a las losas para medir el

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Capítulo 4: PREPARACIÓN EN EL LABORATORIO DEL ENSAYO PARA LOSAS MIXTAS. 4.1.- Introducción. Hasta ahora en los capítulos anteriores se nos ha indicado como debe ser el ensayo de las losas mixtas para obtener los coeficientes m-k según el EC-4. Pero el ensayo hay que prepararlo y esto no es tarea fácil porque tenemos que manipular probetas de unos 700 Kg. y poner a punto el pórtico de carga e instrumentos de medida.

Entonces para poder realizar estos ensayos hay decidir como se va a manipular la losa, como se va a controlar el pistón y como se va a adquirir los datos. También hay que calibrar los instrumentos empleados en el ensayo para una medida correcta.

Además como un mismo ensayo se va a realizar a varias losas, es necesario establecer una metodología de ensayo que nos facilite y agilice el trabajo. Será una guía útil para que toda persona pueda realizar el ensayo siguiendo una serie de pasos sin tener conocimientos de programación en Labview ni de cálculo de estructura mixta.

Para realizar el ensayo a cada losa hay que realizar una serie de pasos previos

que describiremos en los siguientes apartados en el mismo orden que es necesario para preparar el ensayo. Estos pasos son:

a) Calibrar los aparatos de medida. b) Colocación de la losa en el pórtico de carga c) Configurar un sistema de control del pórtico y de adquisición de los

resultados. d) Montaje del ensayo. e) Pegado de bandas.

4.2.- Calibración de los aparatos de medida. En este apartado se recoge las rectas de calibración de los instrumentos de medida necesarios para nuestro ensayo. Estos serán datos necesarios para introducir en nuestro programa de adquisición y control de datos realizado en Labview, que se comentará en apartados posteriores

También realizaremos calibraciones en el laboratorio para verificar las rectas de carga que nos da el fabricante para los transductores de desplazamiento. 4.2.1.- Calibración célula de carga. En el laboratorio se dispone de tres células de carga de diferente capacidad de medida.

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Foto 4.1. Célula de carga.

Cada célula de carga tiene su propio constante de calibración que ha sido

constatada en laboratorios de TCC S.L. A continuación se dispone cada una de las pendientes de las rectas de calibración que nos permite pasar de voltios a Kg.:

Capacidad célula (Tn) Cte de calibración (Kg. /v)

20 4298250,308 30 6116669,38

Tabla 4.1. Cte célula de carga.

En el anexo 1 se disponen copias de los certificados de calibración de cada una de las células de carga que nos facilitó la TCC S.L. 4.2.2. Calibración de los transductores inductivo de SCHAEVITZ.

Tenemos que calibrar los siguientes traductores de desplazamientos que emplearemos en el ensayo a las losas para medir el desplazamiento relativo:

- J3545 - J3544 - J3746 - J3602 - J3616

Foto 4.2. Transductores de desplazamientos.

La calibración de cada uno de ellos es análoga. El procedimiento consiste en ir

desplazando el vástago mediante un calibre de altura por el interior del inductivo y observar los voltios que nos da mediante un polímetro o mediante un programa de adquisición de datos realizado en Labview.

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Los transductores hay que alimentarlos con una fuente de tensión que nos pasa la corriente de la red a 30 voltios en continua.

Foto 4.3. Fuente de alimentación.

El rango de medida para estos 5 transductores está entre ± 10 voltios.

Foto 4.4. Montaje

Para poder realizar una calibración correcta se tiene que dar en principio un

montaje correcto: - Alimentación del traductor con 30 voltios, es decir, cable rojo del transductor a

la salida de +15 v de la fuente y cable negro del transductor a la salida -15 v de la fuente.

- Salida del traductor conectada con el neutro de la fuente, para que la salida tenga una referencia, es decir, cable verde al neutro de la fuente.

- Polímetro a la salida (verde y blanco). - Programa de Labview que obtenga la media de la señal para evitar oscilaciones

(verde y blanco a los módulos)

Para comprobar que el ensayo es correcto compararemos nuestra calibración con la calibración que nos facilita el proveedor. El programa realizado en Labview se ha denominado “calibración lvdt” que se encuentra en la carpeta “Calibración Lvdt”. Esta carpeta también contiene los archivos en Excel de los resultados de las calibraciones.

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A continuación se va exponer los resultados para cada uno de los transductores en el mismo orden que han sido presentados: J3545

Valores teóricos J3545:

voltios pulgadas mm conversión

-10.0481 -0.25 -6.3475-8.0693 -0.2 -5.078-6.0484 -0.15 -3.8085-4.0099 -0.1 -2.539-1.9898 -0.05 -1.26951.9791 0.05 1.26953.9797 0.1 2.5395.9904 0.15 3.80857.9811 0.2 5.078

9.982 0.25 6.3475 Recta teórica J3545:

J3545 teórica y = 1.5784x - 0.0253

y = 40.076x - 0.0253

-15-10-505

1015

-10 -5 0 5 10

distancia

volti

os

J3545teo (mm)

J3545teo (pulgadas)

Lineal (J3545teo(mm))Lineal (J3545teo(pulgadas))

Valores y recta real J 3545:

voltios mm -10.01 0

-8.47 1 -6.89 2 -5.32 3 -3.74 4

-2.143 5 -1.323 5.51 -0.606 6 0.961 7 2.531 8

4.1 9 5.7 10

7.28 11 8.85 12

50

J3545 real y = 1.5654x - 9.9973

R2 = 0.9999

-15-10-505

1015

0 5 10 15

mmvo

ltios J3545 real

Lineal (J3545 real )

Tensión sin núcleo: -0.085 Valores iniciales: 3.13 mm del enrase.

Conclusiones: El ensayo y la calibración son correctos, porque se puede observar la

similitud de las rectas y la igualdad de la pendiente. J3544



-9.885 -0.25 -6.3475-7.9545 -0.2 -5.078-5.9676 -0.15 -3.8085-3.9572 -0.1 -2.539-1.9627 -0.05 -1.26951.9524 0.05 1.26953.9353 0.1 2.5395.9326 0.15 3.80857.9129 0.2 5.0789.8486 0.25 6.3475

Recta teórica J3544:

J3544 teórica y = 1.5578x - 0.0145

y = 39.552x - 0.0145

-15-10-505

1015

-10 -5 0 5 10

distancia

volti

os

J3544teo (mm)

J3544teo (pulgadas)


10.33 13 11.78 14

51


J3544 real y = 1.5273x - 9.9688

R2 = 0.9999

-15-10-505

1015

0 5 10 15

mm

volti

os J3544 real Lineal (J3544 real )



similitud de las rectas y la igualdad de la pendiente. J3746 Valores teóricos J3746:


voltios mm -10 0

-8.51 1 -6.97 2

-5.3 3 -3.85 4

-2.286 5 -1.499 5.51

-0.73 6 0.793 7 2.144 8 3.706 9

5.27 10 6.84 11 8.39 12 9.88 13 11.4 14


-10.3335 -0.5 -12.695 -8.2585 -0.4 -10.156 -6.2056 -0.3 -7.617 -4.1498 -0.2 -5.078 -2.0738 -0.1 -2.539 2.0745 0.1 2.539 4.1414 0.2 5.078 6.2017 0.3 7.617 8.2425 0.4 10.156

10.3103 0.5 12.695

52

J3746 teórica y = 0.8134x - 0.0051

y = 20.652x - 0.0051

-15-10-505

1015

-20 -10 0 10 20

distancia

volti

os

J3746teo (mm)

J3746teo (pulgadas)



J3746 real

y = 0.8118x - 9.9176R2 = 1

-15-10-505

1015

0 10 20 30

mm

volti


Tensión sin núcleo: -0.147 Valores iniciales: 6 mm del enrase.


similitud de las rectas y la igualdad de la pendiente. J3602


voltios mm -9.9 0

-9.08 1 -8.29 2 -7.49 3 -6.66 4 -5.85 5.01 -5.05 6 -4.25 7

-3.445 8 -2.624 9 -1.803 10 -0.998 11 -0.168 12 0.617 13 1.436 14 2.257 15 3.067 16 3.888 17

4.69 18 5.52 19 6.34 20 7.14 21 7.93 22 8.74 23 9.56 24

10.38 25 11.21 26


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J3602 teóricay = 0,7991x + 0,0187

y = 20,29x + 0,0187

-20

-100

10

20

-20 -10 0 10 20

distancia

volti

os

J3602teo (mm)

J3602teo(pulgadas)

Lineal (J3602teo(mm))

Lineal (J3602teo(pulgadas))


J3602 real y = 0.7984x - 10.013R2 = 1

-15-10-505

1015

0 10 20 30

mm

volti


Tensión sin núcleo: -0.05 Valores iniciales: 5.95 mm del enrase. Conclusiones: El ensayo y la calibración son correctos, porque se puede observar la similitud de las rectas y la igualdad de la pendiente.

J3616


-10.1142 -0.5 -12.695-8.0826 -0.4 -10.156-6.0815 -0.3 -7.617-4.0611 -0.2 -5.078-2.0253 -0.1 -2.5392.0509 0.1 2.5394.0951 0.2 5.0786.1206 0.3 7.6178.1325 0.4 10.156

10.1522 0.5 12.695

voltios mm -10 0 -9.2 1 -8.4 2.01

-6.82 4 -5.23 6 -3.63 8

-2.033 10 -0.433 12.02 1.177 14.03 2.768 16.01

4.37 18.02 5.97 20.02 7.57 22.03 9.14 24.01 9.94 25 10.8 26.05

11.62 27.05

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-10.2215

-1 -25.39

-8.1885 -0.8 -20.312 -6.1705 -0.6 -15.234 -4.1377 -0.4 -10.156 -2.074 -0.2 -5.078 2.0638 0.2 5.078 4.1223 0.4 10.156

6.167 0.6 15.234 8.2013 0.8 20.312

10.2412 1 25.39 Recta teórica J3616:

J3616 teórica y = 0.4038x + 0.0003

y = 10.252x + 0.0003

-15-10-505

1015

-40 -20 0 20 40

distancia

volti

os

J3616teo (mm)

J3616teo (pulgadas)




voltios mm -10 0 -9.6 1 -9.2 2 -8.8 3.01

-8.41 3.99 -7.91 5.24 -7.21 7 -6.47 8.88 -5.44 11.43 -4.29 14.3

-3.016 17.45 -1.885 20.23 0.217 25.4 1.992 29.78 3.733 34.04

5.72 38.8 6.92 41.97 7.96 44.58

9.3 47.92 9.74 49 9.94 49.51

J3616 realy = 0.4036x - 10.027

R2 = 1

-15-10-505

1015

0 20 40 60

mm

volti

os J3616 real

Lineal (J3616 real )

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Conclusiones: El ensayo y la calibración son correctos, porque se puede observar la similitud de las rectas y la igualdad de la pendiente. Varios Lvdt en un mismo módulo.

Para la toma de datos del ensayo de la losa necesitamos que 2 Lvdt vayan conectado a un mismo módulo, para dejar todos los módulos sin usar posible para emplearlo con galgas extensométrica. Entonces es necesario comprobar que la recta de calibración de un módulo coincide si está conectado de forma independiente o en un módulo común. Para esta comprobación se emplearon los módulos J3545 y J3444, con dos pies de altura y un programa de adquisición de datos en Labview. Vamos a obtener la recta de calibración del J3545 observando que el J3544 no varía. Tabla de valores:

J3545 mm J3544 -9.58 0 -7.66-7.27 1.47 -7.66-5.74 2.43 -7.66-3.98 3.57 -7.66

-2.2 4.64 -7.660.38 6.36 -7.663.48 8.31 -7.665.78 9.8 -7.667.75 11.09 -7.669.39 12.11 -7.66

Recta de calibración:

J3545 2 en un módulo

y = 1.564x - 9.5483R2 = 1

-20-10

01020

0 10 20

mm

volti

os J3545

Lineal(J3545)

J3545 realy = 1.5654x - 9.9973

R2 = 0.9999

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

mm

volti

os

J3545 real

Lineal(J3545 real )

Conclusiones: Existe coincidencia de valores de la recta del J3545 conectado en un módulo solo y con otro Lvdt, por tanto, podemos afirmar que se puede conectar varios Lvdt en un mismo módulo. Los certificados de calibración de los transductores se presentan en el Anexo 2. También se presentan los esquemas de montaje facilitado por el fabricante y una descripción de estos.

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4.2.3 Calibración transductor inductivo antiguo. Además de calibrar los transductores inductivos de SCHAEVITZ, se calibró un transductor inductivo de desplazamiento antiguo que posee el laboratorio. La calibración es análoga a la del apartado anterior y la recta de calibración obtenida es:

y = 0,2102x - 0,0954R2 = 0,9999

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 5 10

voltios

mm Serie1

Lineal (Serie1)

4.2.4 Calibración del transductor potenciométrico. Se realizó también la calibración para un transductor potenciométrico porque fue usado para los primeros ensayos de las losas para medir la flecha central:

Foto. Transductor potenciométrico.

traductor potenciómetro

y = 6,8821x - 0,0826R2 = 1

y = 0,1453x + 0,012R2 = 1

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30

v-mmmm-vLineal (mm-v)Lineal (v-mm)

4.2.5. Calibración del pistón. Esta calibración no fue realizada porque ya estaba calibrada para un proyecto anterior, pero vamos a presentar los resultados porque son necesarios para introducir en el programa realizado para el control del pistón. El pistón no tiene una calibración lineal, pero vamos a aproximar la curva de respuesta a unas series de rectas con diferente pendiente.

voltios mm 0,442 0 1,444 0,2 2,406 0,41 3,278 0,6

4,22 0,8 5,231 1 6,295 1,22 7,169 1,41 8,116 1,61 9,005 1,8 9,493 1,9

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4.2.6. Resumen de las constantes de calibración. En este apartado se facilita todas las constantes necesarias para los programas de adquisición y control realizados en Labview que se han mencionado anteriormente de forma simplificada y organizada.

Instrumento Constante Célula de 20 Tn 4298250,308 (Kg. /v) Célula de 30 Tn 6116669,38 (Kg. /v)

Transductor J3545 1,5654 (v/mm) Transductor J3544 1,5273 (v/mm) Transductor J3746 0,8118 (v/mm) Transductor J3602 0,7984 (v/mm) Transductor J3616 0,4036 (v/mm)

Transductor antiguo 0,2102 (mm/v) Transductor potenciométrico 6,8821 (mm/v)

Tabla 4.2. Resumen cte. 4.3.- Metodología para la disposición del ensayo. En este apartado se describe el proceso a seguir para el traslado y colocación de la losa al pórtico de carga, así como la opción empleada para la fijación de los aparatos de medida. Es necesario el traslado mediante elementos auxiliares para evitar esfuerzos en la losa debidos a su peso propio. Esto es más adecuado cuanto mayor es la luz de la losa. Además en este apartado se dispone de las distancias características necesarias para realizar los ensayos a cada losa. Es en el apartado siguiente donde se describe el sistema empleado para el control del pórtico de carga y la adquisición de datos, limitando este a la colocación de la losa y de los instrumentos de medida. Entonces el ensayo todavía no está preparado para su realización. Los pasos a seguir son:

1.- El primer paso es marcar en el suelo la distancia característica del ensayo para cada losa (distancia entre apoyos, centrado de los apoyos). Cada luz tendrá una distancia entre apoyos.

MT76:

Luz total losa 2,2 m 4,3 m Luz entre apoyos 2,08 m 4,2 m

Tabla 4.3. Luces de cálculo para la losa MT76. MT60:

Luz total losa 1,50 m 2,00 m 3,60 m 4,10 m

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Luz entre apoyos 1,20 m 1,70 m 3,30 m 3,80 m Tabla 4.4. Luces de cálculo para la losa MT60

Nota: La distancia entre apoyos es la distancia entre los redondos de las vigas metálicas donde se apoya la losa. Para colocar los apoyos de hormigón hay que quitar 15 cm. por cada lado, que es la distancia entre el borde del apoyo de hormigón y el centro del redondo.

Para ello se realiza un replanteo a partir del centro del pistón. Después mediante el puente grúa se colocan los apoyos en las marcas correspondientes.

Foto 4.5. Replanteo apoyos.

2.- El siguiente paso es desencofrar la losa de hormigón a ensayar, es decir,

destornillar las maderas y retirarlas. Mediante una palanca separamos la losa de maderas compartidas con otras losas. Marcamos el centro de la losa para que sirva de guía en su posterior colocación en el pórtico. De igual manera marcamos también en los extremos de la losa la distancia que queda fuera de los apoyos en voladizo.

.

Foto 4.6. Losa encofrada. Foto 4.7. Losa sin encofrar 3.- El siguiente paso es levantarla lo suficiente para poder deslizar la cama de

acero por debajo de la losa. Para ello deslizamos las eslingas de 6 metros de color blanca por los huecos longitudinales de la chapa. En caso de que la losa mida más de 3 metros usamos también 1 eslinga amarilla de 3 m de forma auxiliar. La cama hay que meterla lo más centrada posible y levantamos con el puente grúa. El uso de la cama es necesario para el traslado de la losa y evitar esfuerzos que en caso de grandes luces sería inaceptable. Para luces de 1.5 m podemos evitar el uso de la cama de acero.

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Foto 4.8. Deslizamiento eslingas. Foto 4.9. Levantamiento de la placa

Foto 4.10. Cama de acero Foto 4.11. Colocación de la cama.

Foto 4.12. Traslado con la cama.

4.- El siguiente paso es colocarla en un carrito para ubicar la losa debajo del

pistón. Se quitan las eslingas de la cama y se traslada el carrito debajo del pistón (centro justo debajo pistón). Es necesario quitar la célula de carga para que entre el carrito con la losa por la altura del carrito más la losa. Para quitar el carrito volvemos a levantar la cama. Al bajar la losa queda apoyada en los apoyos debido a que la distancia entre apoyos es mayor que la longitud de la cama. Solo para un tipo de losa esta distancia es menor y por tanto no usamos cama porque los esfuerzos son admisibles.

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Foto 4.13. Carrito. Foto 4.14. Traslado

.

Foto 4.15. Colocación en el pórtico.

5.- Ahora es necesario en la mayoría de los casos calzar la losa con neoprenos a

las placas de apoyo. Cuando está calzada la losa, se procede a colocarla de forma adecuada según las distancias que debe respetar, es decir, distancia entre apoyos y extremos de losa así como centrado de la misma.

Foto 4.16.Sin calzar Foto 4.16.Calzada

6.- Ya podemos establecer mediante perfiles metálicos la configuración de carga

que se requiere para el ensayo. Se colocan neoprenos en los apoyos de las vigas metálicas en el hormigón. Se colocan justo encima de los inductores de fisura.

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HEB 100HEB 140 ó HEB 160

Lapoyo /2

Lapoyo

Esquema 4.1. Croquis del sistema de carga.

Foto 4.17.neoprenos Foto 4.18. Vigas de reparto

Foto 4.19. Esquema Final

Perfiles metálicos utilizados en el sistema de carga para cada luz son:

Vigas transversales Viga longitudinal Luz entre apoyos Tipo Longitud Tipo Longitud 2,08 m HEB 100 1m HEB 160 2 m MT76 4,20 m HEB 100 1m HEB 140 3 m 1,30 m HEB 100 1m HEB 140 3 m MT60 1,70 m HEB 100 1m HEB 140 3 m

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3,30 m HEB 100 1m HEB 140 3 m 3,80 m HEB 100 1m - -

Tabla 4.5. Vigas de reparto

Nota: Para la última losa MT60 de 3,80 metros es necesario levantar las vigas del pórtico de carga porque el sistema de distribución de carga es diferente y con la altura que tenía no era suficiente.

Foto 4.20. Modificación pórtico de carga.

7.- Colocación de los transductores. Los transductores nos permitirán medir la

flecha central y el desplazamiento relativo entre la chapa y el hormigón. Para medir la flecha central usaremos un transductor que mediante una escuadra y un gato fijaremos en el centro de la losa. Para medir el desplazamiento relativo usaremos dos transductores en cada lado que fijaremos mediante un utillaje auxiliar. Este desplazamiento relativo solo lo medimos en la rotura de la placa.

Foto 4.21. Flecha El utillaje auxiliar va atornillado al hormigón y sirve para coordinar el movimiento del cilindro del traductor al desplazamiento del hormigón. Para que el vástago del transductor se desplace por el interior de este el mismo desplazamiento relativo que tiene la chapa de acero respecto al hormigón, se fija unas escuadras a unos 2 mm del borde de la chapa para limitar el movimiento del vástago. Las escuadras irán pegadas al acero y serán reutilizadas.

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Foto 4.22. Desplazamiento relativo Foto 4.23. Utillaje auxiliar.

El transductor para medir la flecha central se va a poner en el ensayo cíclico para

obtener la curva flecha-tiempo y comprobar que la losa esta siendo sometida a un ensayo cíclico, además de comparar con la curva carga-tiempo para ver que van al compás.

Los cuatros transductores de desplazamientos relativos, además del central, sólo se ponen cuando se aplica la carga lineal porque los datos que se obtendrían en la carga cíclica no son de gran interés. Los transductores de desplazamientos se van a colocar siempre en la misma posición para todas las losas para comparar ensayos con el mismo montaje y agilizar además este. La posición de los transductores en la losa con el tipo de transductor se refleja en el siguiente esquema:

J 3799J 3602

J 3746

J 3544

J 3545

Esquema 4.2. Situación de los transductores.

8.- El siguiente paso es el montaje de la configuración necesaria para la adquisición de las señales y para su condicionamiento, así como del control del pórtico de caga. La configuración será diferente para el ensayo cíclico o el ensayo lineal de rotura. Este sistema será explicado con detenimiento en el apartado siguiente. 4.4.- Sistema de adquisición de datos y control del pórtico. Una ves que se tiene todos los instrumentos de medida calibrados, y por tanto se conocen todas las constantes de calibración, y además se tiene colocada la losa con los aparatos de medida fijados se ha de realizar las conexiones necesarias para configurar el sistema de control del pórtico y adquisición de datos para que el ensayo esté listo para empezar. En este apartado se intenta explicar en que consiste el sistema de adquisición de datos y control del pórtico de carga. Este sistema es necesario para aplicar tanto una carga cíclica como una carga lineal con unas series de características concreta según el EC-4 con el equipo hidráulico del laboratorio que acciona el pistón que está instalado el

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pórtico de carga. Entonces tenemos que controlar el pistón para dar la carga que debemos aplicar a la losa. Además tenemos que recoger una serie de datos para que de un posterior análisis podamos extraer los coeficientes m-k que es el fin de nuestros ensayos. Para ello emplearemos los equipos de medida que anteriormente tenemos calibrados, pero necesitamos un sistema para que la adquisición de datos sea automática.

En los siguientes apartados se intenta explicar en primer lugar en que consiste un sistema de adquisición de datos y control del pórtico de carga y una vez entendido concretar las configuraciones empleadas para nuestro ensayo. Se describen dos configuraciones diferenciadas según se trate de la aplicación de carga cíclica o de la aplicación de la carga lineal.

4.4.1.- Elementos del sistema

Vamos a presentar los elementos necesarios en nuestro sistema y a realizar una pequeña descripción de cada uno:

- Equipo Hidráulico.

El equipo hidráulico que acciona el pistón se encuentra ubicado en el sótano. El equipo hidráulico para nosotros será como una caja negra que es capaz de dar de 200 a 300 bares de presión en el pistón cuando nosotros damos una señal eléctrica. Esta señal eléctrica controla una servoválvula.

Este equipo hidráulico es limitado, ya que para evitar que el coste fuese elevado

se diseño con un acumulador de presión que carga un pequeño motor. De esta forma no era necesario un sistema de refrigeración. Este equipo tiene la limitación de que se producen picos de carga. Estos picos de carga son debidos a que el acumulador se descarga y la servoválvula tiene que abrirse más para dar la presión demandada, entonces cuando el acumulador se cargaba la abertura de la servoválvula era excesiva. A mitad de la etapa de ensayos se modificó el equipo hidráulico para disminuir este efecto y para ello se instaló una válvula reguladora del caudal.

Foto 4.24. Alimentación motor. Foto 4.25. Equipo hidráulico.

Este es el cuadro de alimentación del motor del equipo hidráulico.

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- Mango de actuación sobre la válvula corredera.

Este mango controla la válvula corredera del equipo hidráulico. Esta válvula permite la salida de aceite al pistón y controla el sentido del pistón.

Foto 4.26. Mango.

La válvula corredera tiene dos estados posibles, o está totalmente cerrada o está

totalmente abierta. Entonces los botones tienen la siguiente misión:

- Botón rojo: Cierra la válvula corredera y no permite el paso de aceite, por tanto, el pistón no se mueve.

- Botón blanco: Abre la válvula corredera y permite el paso de aceite de forma que deja al pistón subir;

- Botón negro: Abre la válvula corredera y permite el paso de aceite de forma que deja al pistón bajar;

- Fuente de tensión.

Foto 4.27. Fuente de alimentación.

Esta fuente de tensión se alimenta de la red eléctrica y permite transforma

señales de tensión.

- Caja de adquisición y acondicionamiento de señales SC-2345

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Foto 4.28. Caja SC-2345.

Esta caja nos permite conectar varios módulos que acondicionan señales

eléctricas. Diferencia la ubicación de los módulos según se trate de señales de salida o de entrada, así como de señales analógicas o digitales.

- Módulos de adquisición y acondicionamiento de señales.

Foto 4.29. Módulos de acondicionamiento.

Los módulos que se usan:

- SCC-SG04: Este módulo es a puente completo y se usa para recibir la señal de la célula de carga. - SCC-AI03: Este módulo es a cuarto de puente y se usa para recibir la señal de los transductores de desplazamientos. - SCC-FT01: Este es un módulo que condiciona la señal eléctrica de salida.

- Tarjeta de adquisición de datos :

La tarjeta permite la codificación de las señales eléctricas necesaria para que

pueda ser tratada mediante un PC. Esta tarjeta va insertada al PC y nos permite mediante el software de nacional instrument leer las señales que llegan a la caja SC-2345, así como dar señales eléctricas a la electroválvula.

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Foto 4.30. Tarjeta de adquisición de datos.

- Procesador de datos ( PC)

En el PC se implementa el lenguaje de programación que controle las señales eléctricas que van al equipo hidráulico. Además en el PC se tratan las señales recogidas y se procesan. Por tanto en el PC debe está instalado el software que permite leer las señales y los programas para el tratamiento de estas, así como introducida la tarjeta de adquisición de datos.

- Fuente de alimentación de los transductores inductivos

Los transductores inductivos hay que alimentarlos con 30 voltios, para ello usamos una fuente de tensión que transforman la señal de la red en los 30 voltios que necesitamos.

Foto 4.31. Fuente de alimentación

- Transductores inductivos de desplazamientos

El transductor inductivo está constituido por un núcleo que crea un campo

eléctrico y una varilla. Al desplazarse la varilla por el núcleo varía el campo eléctrico y por tanto la señal eléctrica en voltios de salida. La variación distancia-voltios es lineal y por tanto se puede obtener una recta de calibración que nos permita pasar de voltios a milímetros o viceversa. Esta constante de calibración viene certificada por el suministrador y además se puede realizar en el laboratorio.

- Transductores potenciométrico de desplazamientos El transductor potenciométrico está alimentado desde la caja SC-2345. El transductor potenciométrico está constituido por un cable que se sale de un núcleo. Al

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desplazarse el cable por el núcleo varía la resistencia de este y la señal de salida en voltios. La variación distancia-voltios es lineal y por tanto se puede obtener una recta de calibración que nos permita pasar de voltios a milímetros o viceversa. Esta constante de calibración viene certificada por el suministrador y además se puede realizar en el laboratorio.

- Célula de carga

La célula de carga da una señal eléctrica en voltios según la presión que se ejerza sobre ella. La variación carga-voltios es lineal y por tanto se puede obtener una recta de calibración que nos permita pasar de voltios a kilos o viceversa. Esta constante de calibración viene certificada por el suministrador. El laboratorio posee tres células de carga según la capacidad máxima de carga: 20 Tn, 30 Tn, 60 Tn. Cada una de ellas tiene su recta de calibración.

4.4.2.- Diagrama de flujo del sistema En este apartado se muestra un pequeño esquema del sistema de adquisición de datos y control del pistón, señalando el sentido de las señales eléctricas:

Pc Sc-2345 Fuente de tensión

Equipo hidráulico

pistón

Célula de carga

transductor

Válvula corredera

Cuadro de tensión

Esquema 4.3. Esquema del sistema general. Los pasos del diagrama de flujo son:

1. Las variables de control del pistón introducidas en los programas de Labview son codificada en una señal eléctrica mediante la tarjeta de adquisición de datos.

2. Los módulos de salida de la SC-2345 condicionan la señal. 3. La señal en voltios es amplificada en la fuente de tensión. 4. El equipo hidráulico aplica en el pistón una presión según la señal en

voltios que recibe. (Control electroválvula).

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5. Los desplazamientos y la carga aplicada se traduce en señales eléctrica en los transductores de desplazamiento y de la célula de carga respectivamente.

6. Las señales eléctricas de los transductores y de la célula de carga son acondicionadas por los módulos de entrada de la SC-2345.

7. Se codifica las señales eléctricas condicionadas de los transductores y de la célula mediante la tarjeta de adquisición de datos en los programas de Labview. Además se almacena en la memoria del PC.

8. Existe la posibilidad de cerrar el lazo analizando las señales eléctricas de los transductores y de la célula en el programa de Labview y modificando la señal de salida al pistón en función de estas.

Como se ha visto con anterioridad para realizar un ensayo correcto hay que aplicarle a la losa una primera carga cíclica de 5000 ciclos en más de 3 horas y una vez finalizado hay que aplicarle una carga lineal tal que rompa más de una hora.

Entonces como el ensayo presenta esta peculiaridad se decidió realizar el ensayo en dos partes diferenciadas. Por tanto, tendremos dos configuraciones del sistema de adquisición de datos y control del pórtico, así como dos programas diferentes de Labview.

4.4.3.- Sistema de carga cíclica. Entonces en este apartado se describe el montaje del sistema específico empleado para la aplicación de la carga cíclica. También se explica el programa realizado para que se pueda modificar fácilmente en caso de que cambie algún parámetro de nuestro ensayo o cambie la configuración del sistema.

4.4.3.1.- Montaje sistema de carga cíclica. Se va a describir el sistema que se ha empleado para los ensayos, aunque este sistema no es rígido y puede ser modificado teniendo en cuenta que tiene que modificar el programa realizado en Labview. Se realizaron las siguientes conexiones para establecer la configuración del ensayo:

- Conexión de la célula de carga con la SC-2345:

Salida de la célula de carga al canal cero (J1 de las entradas analógicas de la caja SC-2345) mediante un módulo SCC-SG01.

- Conexión del transductor de desplazamientos inductivo J3799 con la SC-2345:

Salida del transductor de desplazamiento inductivo J3799 al canal 4(J5 de las entradas analógicas de la caja SC-2345) mediante un módulo SCC-AI03. Además la salida del transductor a la fuente de alimentación auxiliar. Para realizar una conexión correcta tenemos que puentear el negativo de la salida de lectura con el neutro de la fuente.

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- Conexión de la SC-2345 con la fuente de tensión: Salida de la caja SC-2345 mediante un módulo SC-FT01 en el canal 0 de las salidas (J17 de las salidas analógicas de la caja SC-2345) a la entrada de la fuente de tensión.

- Conexión de la fuente de tensión con el equipo hidráulico. - Conexión de la tarjeta de la adquisición de datos con la caja SC-2345 mediante

el bus. Nota: Se debe realizar la manipulación de los módulos con la caja SC-2345 apagada. La alimentación de la caja la realiza el PC a través del bus de conexión.

4.4.3.2.- Programa de Labview carga cíclica. Con este apartado se intentará comentar el programa de Labview que se adoptado para aplicar una carga cíclica mediante el pórtico de carga. Además se comenta como da comienzo al ensayo una vez que se hayan realizados todas las conexiones correctamente. Se tomo la determinación que la carga cíclica a aplicar fuera en escalón controlando el tiempo de ensayo, el número de ciclo, la carga máxima y la carga mínima.

t ie m p o

C a r g a

El programa además tenía que recoger datos, guardarlos en un fichero de texto para un análisis posterior y representarlos de forma instantánea por pantalla. El programa actual está configurado para la célula de carga de 30 TN y para un transductor inductivo específico. En caso de variar alguno de ellos es necesario variar datos internos del programa.

Front panel. A la apariencia que tiene el programa en pantalla se llama Front panel. A través de él ejecutamos el programa.

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Los datos de entrada se introducen por pantalla a través de él. Para nuestro programa las variables de entrada son la carga máxima, la carga mínima, el número total de ciclos, el tiempo total de aplicación de los ciclos y la tara inicial para la célula de carga. Esta última puede ser tomada de forma automática por el programa realizando pequeñas variaciones como se hace para la tara del transductor, pero se decidió introducirla por pantalla para obligar a mirar el valor en el test panel antes de cada ensayo. Las salidas que vamos a guardar si se activan son la carga de la célula de carga y la flecha. Además el punto exacto en la evolución del tiempo en que se tomó la muestra. Los datos de salida que se pueden visualizar son la tara inicial para el transductor de desplazamiento, la carga de la célula de carga, la distancia que se desplaza el transductor y que mide la flecha, el tiempo de ensayo real y el número de ciclos ejecutado. Además se representa la evolución con el tiempo de la carga y de la flecha, y la carga-flecha. Además se ha dispuesto de dos mandos, uno para iniciar el ensayo y otro para pararlo guardando hasta entonces la información. El ensayo finalizara cuando se pulse el stop o cuando haya realizado todos los ciclos. Para comenzar el ensayo hay que dar a correr el programa (flecha blanca), introducir los datos de entrada y activar los datos de salida que deseemos guardar, pulsar el botón negro que permite el paso de aceite y picar en el botón de inicio. Existe un icono circular rojo en la barra de herramienta por si hay que parar el programa porque no responde. En este caso también conviene pulsar el botón rojo del mando del equipo hidráulico.

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Block diagram. EL lenguaje de programación del Labview es un lenguaje por iconos muy visuales que se desarrolla en el block diagram, que se puede decir que es como el motor del automóvil. A continuación se intentará explicar el programa diseñado. El programa consta de 10 tareas secuénciales o flat sequence structure, es decir, hasta que no se cumple una tarea por completo no se empieza a ejecutar la siguiente en orden. Se va a explicar el programa por partes coincidiendo con cada una de la secuencia: 1ª estructura. En esta secuencia se lleva a cabo:

- Definición e inicialización de las variables, gráficas, matriz de canales activos y matriz de datos.

- Definición de la curva tensión-carga de control de la electro válvula. - Alimentación de los transductores de desplazamiento con 10 voltios.

2ª estructura.

Se limita la carga máxima a 20000 Kg. para no dañar la célula de carga, entonces no se pasa a la siguiente secuencia si la carga máxima es superior a este valor y nos avisa por pantalla para que lo cambiemos.

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Se puede limitar a 30000 Kg. si se realiza los ensayos con la célula de 30 TN y se usa el pistón de mayor capacidad.

3ª Estructura. En esta secuencia se introduce en un vector de canales activos un 1 si el canal

está activo y un 0 si no está activo. El canal de tiempo siempre está activo. Los otros dos canales son el de la célula de carga y el del transductor de desplazamiento que dependerán si lo hemos activado al principio.

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4ª Estructura. En esta estructura se realizan las siguientes acciones:

- Toma de la tara inicial del transductor inductivo antes de cargar. Se toma como tara el promedio de 10 valores tomado durante 2 segundos.

- Cálculo de los voltios finales que hay que dar al pistón para conseguir la carga máxima.

- Cálculo de los voltios inicial que hay que dar al pistón para conseguir la carga mínima.

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Como se puede observar el transductor esta definido en el canal 4 de las entradas de SC-2345. La constante que multiplica a la salida en voltios es la pendiente de la recta de calibración voltios-mm correspondiente para nuestro transductor y que hay que cambiar cuando se trata de otro transductor para tomar una tara correcta. Para conocer los voltios que hay que dar al pistón para que de una carga es necesario entrar en la curva carga- voltios del pistón y para ello hay que realizar una comparación de cada tramo con la carga deseada para ver el tramo correspondiente a nuestra carga. Para mejorar la precisión de nuestro programa sería necesario calibrar de nuevo el pistón con más puntos. 5º Estructura.

Esta secuencia se ha ideado para que nuestro ensayo comience cuando se haya

establecido el contacto del pistón. Para ello damos una tensión de -0,5 voltios al pistón que es el canal 0 de los canales de salida de SC-2345.

La célula de carga esta definida en el canal 0 de las entradas de SC-2345. La

constante que multiplica a la salida en voltios es la pendiente de la recta de calibración voltios-Kg. correspondiente para la célula de carga que se va a usar. Tomamos 100 valores de la célula de carga en 0,5 segundos, calculamos la media y vemos si el resultado es mayor que 100 Kg. Si la comparación es positiva se ha producido el contacto y se pasa a la siguiente secuencia cerrando la electro válvula con -1 voltios. En caso contrario se vuelve a realizar la misma operación.

Además se muestra tanto la carga inicial como la flecha inicial y además se define la escala inicial de la gráfica. Para mostrar la flecha inicial correctamente tenemos que restar el valor de la tara.

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6ª Estructura. Esta secuencia tiene la misión de interrumpir la evolución del programa hasta que se admita que siga el proceso pulsando OK. Esto se realiza para no continuar el ensayo en caso de que se produzca un contacto virtual que se puede dar en caso de que el ruido inicial de la célula de carga sea elevado. Entonces debemos finalizar el programa e intentar disminuir el ruido inicial con la resistencia variable del módulo correspondiente. Además se insiste en parar el pistón y en mostrar tanto la carga como la flecha.

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7ª Estructura. Esta es la secuencia más importante con diferencia de las otras secuencias porque en ella es donde se controla el pistón y se guardan los resultados en una matriz. Estas acciones las realiza de forma independiente, por tanto comentaremos cada una por separado. Aunque toda la secuencia está controlada para que se pare el programa cuando se pulse el stop del Front panel. Se toman datos de la célula de carga y del transductor cada 100 ms (constante del reloj azul). Para la toma correcta tenemos que restar la tara de la célula de carga y del transductor respectivamente. Además se representa la evolución de ambos en el tiempo. Se define una variable denominada tiempo de ensayo real que será un contador del tiempo de ensayo y que se incrementa en cada toma de datos en 0,1 s (100 ms). Con estas magnitudes de toma de datos se genera demasiados datos, entonces se guardarán datos cuando el tiempo transcurrido de programa sea mayor que el valor de la variable segundo. Esta variable se aumentará en una cantidad fija (en nuestro caso en un segundo para poder representar los escalones) cada vez que se guarden los datos en una matriz de datos. Se guarda además de los datos tanto de la célula de carga como del transductor los de la variable tiempo de ensayo real. El orden de almacenamiento en una fila es el tiempo primero, después la carga y por último la flecha. Cada vez que se guardan los datos se incrementa en una unidad el índice de fila de la matriz de datos donde se guardan. Además se representa una gráfica carga-flecha que en nuestro caso es de poca utilidad y puede ser suprimida.

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Para que la electro válvula aplicara una carga cíclica se opto por la siguiente idea: Necesitamos que se aplique de forma alternativa una carga máxima y una carga mínima, entonces se opto por un bucle for en el que si el contador “i”es par aplique la carga mínima y si es impar aplique la carga mínima. Para ver si el contador es par o impar se hace una cuenta fácil: i/2 > i/2 redondeado al entero menor Si = impar. i/2 > i/2 redondeado al entero menor No = par. El número de iteraciones “N” será el número de medios ciclos totales, es decir, el número de ciclos total por 2. Estos medios ciclos tienen que tener una duración específica. El tiempo que tiene que durar el medio ciclo es el tiempo total de ensayo dividido por el número total de medio ciclo. Para controlar que dure este tiempo se realiza otro bucle for para cada carga en el que el número de iteraciones “N” sea este tiempo de medio ciclo multiplicado por 10 para pasarlo a décimas de segundo y redondeado al mayor entero. Se redondea al mayor entero porque el ensayo tiene como restricción que dure más de 3 h. Cada iteración de debe durar una décima de segundo (controlar con el reloj 100 ms) para que realice N veces en una décima de segundo la aplicación de la carga. Para dar los voltios equivalentes de nuestra carga al pistón es necesario primero entrar en la curva carga-voltios del pistón.

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El programa termina cuando se han realizado el número de ciclos total, aunque el tiempo teórico de ensayo supere al tiempo específico de ensayo debido al redondeo mencionado anteriormente. El programa explicado ya puede dar una carga cíclica con un número de ciclos y un tiempo deseado, pero aún no está cerrado el lazo porque no se tiene en cuenta si la carga que nos da el pistón (valor de la célula de carga) es la carga que nosotros deseamos e introducimos en el programa. Para cerrar el lazo hay que observar la carga de la célula de carga y si no corresponde con la que deseamos hay que variar los voltios que se introducen en el pistón. Se puede cerrar el lazo de dos maneras:

- Comparar las iteraciones dentro de un medio ciclo. - Comparar los medio ciclos.

Se ha realizado para el ensayo de la losa la primera comparación, aunque se

observo que por la duración corta de los medios ciclos y la duración extensa del ensayo era mejor realizar la segunda porque cambiaban la curva carga-voltios del equipo hidráulico con el tiempo. La comparación que se explica es la que se tiene en cuenta la evolución de la carga en un medio ciclo, aunque entiendo esta y realizando pequeñas modificaciones es fácil realizar la otra.

El EC-4 no impone que la carga máxima y la carga mínima aplicada sea exacta,

pero si que siempre se superior a la carga máxima e inferior a la carga mínima porque este es el caso más desfavorable. Para la comparación se usa la idea de un ancho de carga admisible, entonces si la carga de la célula de carga está en este ancho no se modifica la tensión que se introduce en el pistón, pero si se sale de este ancho entonces se modifica. La modificación consiste en disminuir o aumentar la carga deseada que introducimos en la curva voltio-carga:

- Carga célula de carga (CC) > Carga máxima (CM)·1,025 CM· (CM/ CC); - Carga célula de carga (CC) < Carga máxima (CM) Carga célula de carga (CC) > Carga máxima (CM) · 0.85 CM· (CC/ CM); - Carga célula de carga (CC) < Carga mínima (Cm)·0.95 Cm· (Cm/ CC); - Carga célula de carga (CC) > Carga mínima (Cm) Carga célula de carga (CC) < Carga mínima (Cm) · 1,4 Cm· (CC/ Cm);

Las comparaciones 1 y 3 son para que la carga no exceda mucho de la carga especificada. Las comparaciones 2 y 4 son para ver si estamos en un medio ciclo superior o inferior y además intentar que se alcance la carga máxima o la carga mínima.

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8º Estructura. En esta secuencia se para el pistón dándole -1 voltios. Las columnas de la matriz de datos pasan a otra matriz llamada matriz de canales activos que será la que se guarde en un archivo, pero solo pasan aquellas columnas cuyo canal de datos haya sido activado.

9ª y 10 ª Estructura. En estas secuencias se introduce la matriz de canales activos en un archivo de texto. La denominación y ubicación de este archivo se introduce por pantalla cuando el ensayo ha finalizado. En este momento conviene pulsar el botón rojo del pulsador. En caso de dar a cancelar los datos no serán guardados y no será posible su recuperación.

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4.4.3.- Sistema de carga lineal. Entonces en este apartado se describe el montaje del sistema específico

empleado para la aplicación de la carga lineal. También se explica el programa realizado para que se pueda modificar fácilmente en caso de que cambie algún parámetro de nuestro ensayo o cambie la configuración del sistema.

4.4.4.1.- Montaje sistema de carga lineal.

Se va a describir el sistema que se ha empleado para los ensayos, aunque este sistema no es rígido y puede ser modificado teniendo en cuenta que tiene que modificar el programa realizado en Labview. Se realizaron las siguientes conexiones para establecer la configuración del ensayo:

- Conexión de la célula de carga con la SC-2345:

Salida de la célula de carga al canal cero (J1 de las entradas analógicas de la caja SC-2345) mediante un módulo SCC-SG04.








Salida del transductor de desplazamiento inductivo J3545 al canal 2(J3 de las entradas analógicas de la caja SC-2345) mediante un módulo SCC-AI03. Además la salida del transductor a la fuente de alimentación auxiliar. Para

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realizar una conexión correcta tenemos que puentear el negativo de la salida de lectura con el neutro de la fuente.



- Conexión de la SC-2345 con la fuente de tensión:

Salida de la caja SC-2345 mediante un módulo SC-FT01 en el canal 0 de las salidas (J17 de las salidas analógicas de la caja SC-2345) a la entrada de la fuente de tensión.

- Conexión de la fuente de tensión con el equipo hidráulico. - Conexión de la tarjeta de la adquisición de datos con la caja SC-2345 mediante

el bus. Nota: Se debe realizar la manipulación de los módulos con la caja SC-2345 apagada. La alimentación de la caja la realiza el PC a través del bus de conexión.

4.4.4.2.- Programa de Labview de carga lineal.

Se ha diseñado el programa Rotura losa.vi para poder realizar la segunda parte del ensayo a los forjados mixtos que consiste en someter a la losa a una carga estática que debe aumentar de forma progresiva de modo tal que la rotura no ocurra antes de 1 hora.

Se decidió que la aplicación de la carga sea lineal entre las distintas posibilidades de aplicación y que la variable de control de la linealidad sea la pendiente, es decir, la velocidad de aplicación de la carga porque conociendo una carga menor que la carga estimada que produce la rotura por rasante y que debe romper a más de una hora se puede obtener la velocidad de carga.

En el ensayo se desea medir unas series de datos como son el tiempo de ensayo, la carga de la célula de carga, el desplazamiento de los transductores y la deformación de las bandas extensométricas. Estas medidas deben ser almacenadas para un posterior análisis y extraer las conclusiones pertinentes.

Además el programa debe pararse cuando se produzca un defecto o cuando supere una carga muy elevada guardando los datos almacenados hasta el momento.

También debe ofrecer la posibilidad de pausar el programa de forma voluntaria o cuando se llegue a una carga deseada manteniendo la carga hasta el momento.

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Hay que resaltar que la base de este programa estaba ya realizado, pero ha sufrido una serie de variaciones como el aumento de las entradas de bandas y transductores o como la posibilidad de disminuir la carga con la misma velocidad de carga hasta una carga inferior en el que el programa se pausa.

El programa base ha tenido que ser estudiado porque presentaba una serie de detalles erróneos o poco explicado. Entonces en este apartado se va a intentar explicar el programa modificado entero para que en posibles modificaciones se facilite el trabajo.

Nuestro programa está configurado para:

referencia Canal Pendiente calibración (mm/v)

Célula de carga (30TN) 0 6116669,38 (Kg./v) J3799 4 5,0436 J3602 11 1,2514 J3746 3 1,2294 J3545 2 0,6335 J3544 10 0,6419

Tabla 4.6. Parámetros de la configuración.

Al igual que el anterior programa de los ciclos y que cualquier programa en Labview se puede diferenciar entre el Front panel y el block diagram.

Front panel.

Es la apariencia del programa por pantalla y es mediante esta interfaz como el usuario maneja el programa.

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El programa tiene como variable de entrada la velocidad de carga, la carga final de parada, la carga intermedia de pausa tanto superior si la carga aumenta como inferior si la carga disminuye.

Además se debe seleccionar las medidas que están activas y por consiguiente que se van a almacenar en la memoria. En caso de activar los canales de las bandas hay que introducir los coeficientes de galga También se debe seleccionar si el sentido de la carga es creciente o decreciente.

Inicialmente se activan por defecto el canal de la célula de carga y el crecimiento de la carga por sentido común. La pausa aparece en off.

Las medidas además de ser almacenadas son mostradas por pantalla, así como la evolución de la carga con el tiempo y el tiempo de ensayo.

También aparece un pulsador de stop para que el ensayo se detenga y se guarde los datos almacenados hasta el momento. En caso de que el programa no responda aparece un icono rojo circular en la barra de herramienta para cerrar el programa. Cuando se pare de ensayar hay pulsar el botón rojo del mando de la válvula corredera.

Una vez que se tenga todo el ensayo implementado con todas las conexiones correctas se puede comenzar a ensayar. Para ello primero hay que seccionarse que los transductores miden y que están dentro de rango y además que el ruido de la célula de carga es mínimo (debe ser negativo), todo ello mirando en el test panel. En caso de que los transductores estén fuera de rango hay volver a fijar el vástago en el utillaje auxiliar pero desplazando este hasta entrar en el rango (±10) y lo suficientemente alejado del

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límite para que mida la longitud deseada. Para disminuir el ruido de la célula de carga solo tenemos que variar la resistencia variable del módulo SCC-SG04.

Para comenzar el ensayo hay que abrir el programa y dar a correr este mediante la flecha blanca. Una vez introducidas las variables de control y activados los canales de las medidas que se van a tomar se da a inicio para comenzar.

Inicialmente la carga crece hasta que llega a la carga intermedia, entonces la pausa pasa a on. Para seguir ensayando de forma creciente hay que aumentar la carga intermedia superior y cambiar la pausa a off. Cuando la carga intermedia superior es superior a la carga máxima el ensayo se para al alcanzar esta carga máxima almacenando las medidas realizadas hasta el momento.

Si se desea descargar solo hay que cambiar el sentido mediante se ensaya. Se descarga hasta alcanzar la carga intermedia mínima. Si se desea seguir descargando hay que disminuir aún más la carga intermedia mínima y cambiar la pausa a on.

También se podrá variar la velocidad de carga en cualquier momento, aunque el tiempo total de ensayo que es indicativo ya no se corresponderá con la realidad.

Una vez que se pare el ensayo aparece una ventana para introducir la carpeta donde se desea almacenar las medidas activas. El ensayo se puede parar esté este en pausa o no.

Block diagraman.

Al igual que se hizo para el programa de carga cíclica la programación se va a explicar por partes coincidiendo cada parte con la secuencia en la que se ha dividido el programa.

El orden de las secuencias y el contenido de estas es muy similar al del programa de la carga cíclica, es decir, con una buena compresión del anterior programa es suficiente para entender este.

El programa contiene 10 estructuras secuénciales (0...9) y a continuación se va a explicar cada una de ellas.

Secuencia 0

En esta secuencia se lleva a cabo:

- Definición e inicialización de las variables, gráficas, matriz de canales activos y matriz de datos.

- Inicialización por defecto del factor de banda de las bandas extensométricas. - Definición de la curva tensión-carga de control de la electro válvula. - Alimentación de los transductores de desplazamiento con 10 voltios.

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1º secuencia.

En esta secuencia se realiza varias comprobaciones antes de iniciar el ensayo como son que la carga máxima introducida no supera los 21000 Kg. que es la capacidad máxima del pistón que esta montado y que los datos de los factores de galgas son correctos.

Se puede limitar a 30000 Kg. si se realiza los ensayos con la célula de 30 TN y se usa el pistón de mayor capacidad.

Además si hemos activado el canal de medida se encenderá en el Front panel el leds o luz correspondiente.

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2º secuencia.

En esta secuencia se introduce en un vector de canales activos un 1 si el canal está activo y un 0 si no está activo. El canal de tiempo y el de la célula de carga siempre está activo. Los otros canales dependerán si lo hemos activado al principio.

Los otros canales serán los de los 5 transductores de desplazamientos y los 8 bandas extensométricas. Todos los canales hacen un total de 15 que será un parámetro que después será necesario conocer.

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3º secuencia.

En esta secuencia obtiene el tiempo total a partir de la carga máxima y la velocidad de carga. Este será un tiempo orientativo porque será el tiempo que durara el ensayo si solo se carga de forma creciente y con una velocidad de carga única hasta la carga máxima.

Además se obtiene el voltaje final a introducir en el equipo hidráulico para que de la carga máxima. El procedimiento es análogo al que se uso en el programa de los ciclos.

Para conocer los voltios que hay que dar al pistón para que de una carga es necesario entrar en la curva carga- voltios del pistón y para ello hay que realizar una comparación de cada tramo con la carga deseada para ver el tramo correspondiente a nuestra carga. Para mejorar la precisión de nuestro programa sería necesario calibrar de nuevo el pistón con más puntos.

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4º secuencia.

En esta secuencia se define el rango de la gráfica carga tiempo.

Se aplica el mismo procedimiento para aceptar que se ha producido el contacto que se ideo para el programa de los ciclos que consiste en dar una tensión de -0,5 v al pistón que es el canal 0 de los canales de salida de SC-2345 y ver si la carga de la célula de carga es mayor de 100 Kg.

La célula de carga esta definida en el canal 0 de las entradas de SC-2345. La constante que multiplica a la salida en voltios es la pendiente de la recta de calibración voltios-Kg. correspondiente para la célula de carga que se va a usar. Tomamos 100 valores de la célula de carga, calculamos la media y vemos si el resultado es mayor que 100 Kg. Si la comparación es positiva se ha producido el contacto y se pasa a la siguiente secuencia cerrando la electro válvula con -1 voltios. En caso contrario se vuelve a realizar la misma operación.

Una vez que se ha producido el contacto se toman los valores iniciales de los transductores que serán las taras correspondientes.

Como se puede observar cada transductor esta definido en un canal de las entradas de SC-2345. La constante que multiplica a la salida en voltios es la pendiente de la recta de calibración voltios-mm correspondiente para nuestro transductor y que hay que cambiar cuando se trata de otro transductor para tomar una tara correcta.

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A continuación se dispone de una tabla que expone los parámetro de nuestra configuración:

Referencia Desplazamiento Constante (mm/v) canal J3799 Flecha central 5.0436 4 J3602 Desp1 1.2514 11 J3746 Desp2 1.2294 3 J3545 Desp3 0.6335 2 J3544 Desp4 0.6419 10

5º secuencia.

Esta secuencia tiene la misión de interrumpir la evolución del programa hasta que se admita que siga el proceso pulsando OK. Esto se realiza para no continuar el ensayo en caso de que se produzca un contacto virtual que se puede dar en caso de que el ruido inicial de la célula de carga sea elevado. Entonces debemos finalizar el programa e intentar disminuir el ruido inicial con la resistencia variable del módulo correspondiente.

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6º secuencia.

Esta es la secuencia más importante con diferencia de las otras secuencias porque en ella es donde se controla el pistón y se guardan los resultados en una matriz. Toda la secuencia está controlada para que se pare el programa cuando se pulse el stop del Front panel.

Mediante el reloj que se observa en la figura se controla el tiempo de recogida de datos. En nuestro caso se decidió que fuera igual a 200 ms. Entonces la variable tiempo se incrementa en 0,2 s cada vez que se realiza un ciclo. Estos órdenes de magnitud producen un gran volumen de datos para nuestro ensayo y para almacenarlos se limitan. Esta limitación consiste en guardar datos cada segundo, es decir, si el tiempo teórico de ensayo es mayor que una variable seg. que se incrementa en 1 s cada vez que se guardan los datos.

Los datos se guardan en una matriz de datos. El orden de almacenamiento en una fila es comos se puede observar en la siguiente matriz:

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º Tiempo Carga Flecha Desp1 Desp2 Desp3 Desp4 Bandas

Cada vez que se guardan los datos se incrementa en una unidad el índice de fila de la matriz de datos donde se guardan.

Para la toma correcta tenemos que restar la tara de la célula de carga y de los transductores respectivamente. Además se representa la evolución carga-tiempo.

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Para aplicar una carga lineal partimos de una carga teórica inicial igual a cero que se va incrementando en el tiempo una serie de kilos según la velocidad de carga.

Como cada iteración dura 200ms y la velocidad de carga está introducida por segundo tenemos que dividir por 4 la velocidad de carga para incrementar la carga teórica correctamente.

Para cambiar el sentido es tan simple como disminuir la carga teórica la velocidad de carga si hemos activado la variable booleana de cambio de sentido.

Esta carga teórica es la que se introduce en cada iteración en la recta de calibración del pistón para obtener los voltios que se le dan al equipo hidráulico.

Se ha dispuesto un if para que se active la pausa en caso de que la carga real sea superior a la carga máxima intermedia si el sentido es creciente o en caso de que la carga real sea inferior a la carga mínima intermedia si el sentido es decreciente.

El programa se detendrá si se ha superado la carga máxima o si se ha parado pulsando el stop del Front panel. Pero además se tiene que producir la parada si se produce la rotura. Si se produce la rotura el pistón sigue bajando porque la tensión que se le introduce es la correspondiente a la de la carga teórica que siempre aumenta, pero la carga real que mide la célula de carga disminuye porque el elemento ya no muestra resistencia. Entonces para pararlo solo se realiza una comparativa de la carga real para ver si se produce un descenso brusco y en ese caso se para el ensayo y se pasa a la siguiente secuencia.

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7º secuencia.

En esta secuencia se para el pistón dándole -1 voltios. Las columnas de la matriz de datos pasan a otra matriz llamada matriz de canales activos que será la que se guarde en un archivo, pero solo pasan aquellas columnas cuyo canal de datos haya sido activado.

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8º y 9º secuencia.

En estas secuencias se introduce la matriz de canales activos en un archivo de texto. La denominación y ubicación de este archivo se introduce por pantalla cuando el ensayo ha finalizado. En este momento conviene pulsar el botón rojo del pulsador. En caso de dar a cancelar los datos no serán guardados y no será posible su recuperación.

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4.5.- Pegado de bandas extensométricas en el hormigón y en el acero.

Debido a los plazos de entrega de los resultados de los ensayos no ha sido posible un análisis de las deformaciones de las losas mediante bandas extensométricas, aunque en este documento se describe el procedimiento para que en futuros ensayos se facilite este análisis.

Para obtener las deformaciones en la losa vamos a disponer de forma especifica bandas extensométricas. Se van a colocar el máximo número de bandas que se puedan teniendo en cuenta los canales libres que quedan en la caja de condicionamiento de señal SC2345 después de ocupar un módulo para la célula de carga y tres módulos para los transductores inductivos. Vamos a tener libre cuatro módulos y como cada módulo tiene dos canales, entonces podemos colocar en la losa 8 bandas, cuatro en el hormigón y cuatro en el acero. Bandas para el hormigón: Las bandas que se usan para obtener las deformaciones en el hormigón tienen las siguientes características:

Resistencia 120 Ω ± 0.30 % Factor de galga 2.09 ± 1 % Sensibilidad transversal - 0.2 %

Tabla 4.7. Características bandas del hormigón

El proceso de pegado se puede dividir en las siguientes etapas:

- Lijado de la superficie del hormigón donde se va a pegar la banda para mejorar las condiciones de adherencia. Hay que mejorar las condiciones de adherencia porque las limitaciones de estas son debidas al fallo por falta de adherencia

- Colocación de la banda en una superficie limpia para su manipulación

mediante pinzas. No debemos dañar la banda en su manipulación.

Foto 4.32. Manipulación de banda. - Colocación de la banda en la superficie del hormigón. Hay que fijarla con

fiso en la posición final que deseemos.

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Foto 4.33. Fijación de la banda.

- Preparación del pegamento mezclando los dos componentes.

Foto 4.34. Pegamento de bandas.

- Esparcir pegamento tanto por debajo como por encima de la banda.

Foto 4.35. Pegado de bandas. Foto 4.36. Pegado de bandas.

- Ejercer presión hasta que se seque el pegamento. Para ejercer presión se dispone de un neopreno que hace de interfaz entre el peso y la banda.

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Foto 4.37.Presión sobre las bandas.

- Soldar a los terminales los cables que irán al módulo, para soldar los

terminales limpiaremos estos con ….y después fundiremos estaño donde conectamos.

Foto 4.38. Soldado de bandas.

- Una vez terminado el proceso de pegado y de soldado, se vuelve a ejercer presión para mejorar la adherencia final.

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Foto 4.39. Resultado final del proceso.

Debido a la gran longitud de cable que es necesario tirar para llegar de la banda al módulo correspondiente, se va a realizar una conexión a cuarto de puente con tres cables para estabilizar mejor la señal. Como la banda es de 120 Ω y el montaje de un cuarto de puente, el módulo correspondiente es el SCC-SG01.

Bandas para el acero: Las bandas que se usan para obtener las deformaciones en el acero tienen las siguientes características:

Resistencia 350 Ω ± 0.30 % Factor de galga 2.07 ± 1 % Sensibilidad transversal - 0.1 %

Tabla 4.8 Características de las bandas de acero

El proceso de pegado es análogo, salvo que el pegamento que se usa es cianocrilato y que para limpiar la superficie del acero hay que lijar con una lija.

El problema de las bandas de acero es que hay que colocarla en cara que está por debajo de la losa, siendo muy difícil el pegado de esta. Así también es complicado el soldar los cables a los terminales. Este proceso retarda mucho la implementación del ensayo.

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Capitulo 4.Preparacion en el laboratorio para el ensayobibing.us.es/proyectos/abreproy/3852/fichero/Proyecto+por+capítulo… · emplearemos en el ensayo a las losas para medir el