RAZON DE SOPORTE DE SUELOS COMPACTADOS - ENSAYE DE C.B.R.

 

1. Generalidades

            El ensayo de C.B.R. mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo, simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D 1883-73.

            Se aplica para evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos materiales de sub – bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%.

            Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este último no es muy practicado.

 

2  Ensayo de C.B.R. (Nch 1852 of.81)

            El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria  en Kilos/cm2 (libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturada, en ecuación, esto se expresa:

 

CBR = Carga  unitaria  de  ensayo  * 100

Carga unitaria patrón

            Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:

 

Penetración

Carga unitaria patrón

mm

Pulgada

Mpa

Kg/cm2

psi

2,54

0,1

6,90

70,00

1000

5,08

0,2

10,30

105,00

1500

7,62

0,3

13,10

133,00

1900

10,16

0,4

15,80

162,00

2300

12,7

0,5

17,90

183,00

2600

 

Tabla V.15   Valores de Carga Unitaria

 

            El número CBR usualmente  se basa en la relación de carga para una penetración de 2.54 mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm (0,2”) es mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR.

            Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para el suelo específico, determinado utilizando el ensayo de compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o 4  de las normas ASTM D698-70 ó D1557-70 ( para el molde de 15.5 cm de diámetro), se debe compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación:

 

Método

Golpes

Capas

Peso del martillo N

D698

2 (suelos de grano fino)

56

3

24,5

 

4 ( suelos gruesos)

56

3

24,5

D1557

2 (suelos de grano fino)

56

5

44,5

 

4 (suelos gruesos)

56

5

44,5

 
Tabla V.16   Energías de Compactación

 

         El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:

 

CBR

Clasificación general

usos

Sistema de Clasificación

Unificado

AASHTO

 0 - 3

muy pobre

subrasante

OH,CH,MH,OL

A5,A6,A7

 3 - 7

pobre a regular

subrasante

OH,CH,MH,OL

A4,A5,A6,A7

 7 - 20

regular

sub-base

OL,CL,ML,SC

A2,A4,A6,A7

 

 

 

SM,SP

 

 20 - 50

bueno

base,subbase

GM,GC,W,SM

A1b,A2-5,A3

 

 

 

SP,GP

A2-6

> 50

excelente

base

GW,GM

A1-a,A2-4,A3

 

Tabla V.17   Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos

 

            Existen algunos métodos de  diseño de pavimentos en los cuales  se leen tablas utilizando directamente el número CBR y se lee  el espesor de la subrasante (por ejemplo “Principios de diseño de pavimentos”, Jhon Wiley & Sons, 1959, Capitulo 14 y 15).

 

2.1  Equipo necesario

- Prensa de Ensaye

- Molde

- Disco espaciador

- Pisón

- Cargas

- Pistón de penetración

- Aparato para medir expansión

 

2.2  Procedimiento

2.3  Resultados

Curvas de tensión – penetración

- Calcular las tensiones de penetración en Mega Pascales (MPA) o en (Kg/cm2).

- Para ello se traza  la curva en un gráfico tensión – penetración.

- La curva puede tomar, ocasionalmente, la forma cóncava hacia arriba debido a irregularidades de superficie u otras causas. En dichos casos el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y trasladando el origen al punto en que la tangente corta la abcisa.

- Obtener De la curva los valores de las tensiones necesarias para lograr una penetración de 0.1” y 0.2”.

- Las curvas de tensión – penetración se dibujan en un mismo grafico para los distintos números de golpes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Razon de Soporte (CBR)

- El valor del CBR es la relación expresada en porcentaje entre la carga real, que produce una deformación establecida y la que se requiere para producir igual deformación establecida y la que se requiere para producir igual deformación en un material chancado y normalizado, se expresa por la relación:

CBR = P  * 100

   P1

P : Carga obtenida en el ensayo

Pi: Carga unitaria normalizada

 

Las cargas normalizadas se dan en la tabla V.19

 

PENETRACION

TENSIONES NORMALIZADAS MPa

TENSIONES NORMALIZADAS MPa

2.54

6.9

70

5.08

10.3

105

7.62

13.1

133

10.16

15.8

162

12.7

17.9

183

 

Tabla V.19  Penetración – Tensiones normalizadas

 

Para los suelos del tipo A – 1; A – 2 – 4 y A – 2 – 6, la razón de soporte se calcula solo para 5 mm de penetracion (0.2 pulgadas).

Para suelos del tipo A – 4; A – 5; A – 6 Y A – 7, cuando la razón correspondiente a 5 mm es mayor que a 2,5 mm, confirmar el resultado, en caso de persistencia, la razón de soporte correspondera a 5 mm de penetración.

Para suelos del tipo A – 3; A – 2 – 5 Y A – 2 – 7, el procedimiento a aplicar  queda al criterio del ingeniero.

Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la tabla V.20.

 

CBR

CLASIFICACION

0 - 5

Subrasante muy mala

5 – 10

Subrasante mala

10 – 20

Subrasante regular a buena

20 – 30

Subrasante muy buena

30 – 50

Subbase buena

50 – 80

Base buena

80 - 100

Base muy buena

 

Tabla V.20  Clasificación del suelo de acuerdo al CBR

 

Cuando se requiere conocer los efectos de preconsolidación natural, estructura de suelo, cementación natural, estratificación, que son aspectos que no pueden producirse con muestras remoldeadas de suelo ni con  muestras supuestamente inalteradas que se ensayen en laboratorio, se recomienda efectuar el ensaye CBR in situ, siempre que el terreno natural esté en las condiciones mas criticas en le momento de efectuar la prueba. El procedimiento que se sigue en esta prueba es similar al establecido en los items anteriores, con la diferencia que en este caso, la muestra no esta confinada en un molde.

Es condición que en el lugar que se realice el ensaye no existan particulas superiores al tamiz 20 mm (3/4”). La preparación del terreno requiere enrasar y nivelar un area de 30 cm de diametro, para posteriormente colocar las sobrecargas estipuladas.

El informe final del ensayo debera incluir, ademas del CBR determinado, la curva de presión – penetración, la humedad, peso especifico y densidad natural del suelo ensayado, antecedentes que pueden obtenerse del suelo inmediatamente vecino al que afectó el ensaye del CBR.

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