On the Design of a Pneumatic Cyclic Loading Setup for Geotechnical Testing

RÉSUMÉ: Cet article décrit la conception d’une machine pneumatique capable d’appliquer des charges cycliques et d’un réservoir à sols. Le réservoir est construit de façon à ce que sa largeur puisse être variée entre 305mm et 1,220mm alors que sa longueur et profondeur restent constantes à 1,290mm et 600mm respectivement. La machine pneumatique est faite d’un vérin pneumatique ayant une capacité maximale de 85kN, un régulateur PID, un régulateur de pression électronique, une cellule de charge, un générateur de fonctions, et un conditionneur de signaux. Une partie de cet article est dédiée à la description du système pneumatique. Des résultats d’essais durant lesquels des charges compressives ont été appliqué de façon monotonique et cyclique à une traverse miniature reposant sur des couches de ballast soutenues par des sous-couches artificielles plus ou moins compressibles sont aussi présentés.

ABSTRACT: This paper focuses on describing the development of a pneumatic cyclic loading machine and its accompanying soil container. The soil container is designed such that its dimensions may be easily changed, allowing for soil samples with volumes ranging from 300×1,290×600mm to 1,220×1,290×600mm to be tested. The cyclic loading machine comprises an 85kN pneumatic actuator connected to a pneumatic circuit composed of an electronic pressure regulator, a PID controller, a load cell, a signal conditioning unit, and a function generator. A special emphasis is placed on describing the control system used to regulate the actuator’s operation and deliver cyclic loading based on user-defined functions. To highlight the experimental setup’s capabilities, the results of monotonic and repeated load tests performed on a 301×203mm steel footing supported by a 300mm-thick layer of crushed granite aggregate resting on different subgrades with varying strengths are presented.