Ensayo de Cbr, California Bearning Ratio
¿Que es el Ensayo de Cbr?
Tabla de Contenido
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Video de Ensayos CBR
Plantillas (XLSX) Excel para Calculos para ensayos de CBR
Prueba de CBR SCT
Desde el punto de vista histórico, la SCOP, actualmente SCT (Secretaria de Comunicaciones y Transporte), dio sus trabajos de control desde el mismo momento que a través de la Comisión Nacional de Caminos comenzaron los proyectos y las obras, más no fue sino hasta la década de los cuarenta cuando se determinó un sistema para el control de calidad en asfaltos y otros materiales.
Actualmente, la Dirección General de muestreo y de las pruebas de la SCT posee una serie de criterios de muestreo y de pruebas aplicables a los suelos y materiales pétreos de mayor uso en las obras viales, de las cuales para las pruebas CBR se establecen un manual de procedimientos para determinar dicho valor, ya sea en un laboratorio o en sitio, de donde se resume el siguiente contenido:
- Objetivo de la Prueba: Consiste en compactar dinámicamente tres especímenes del material bajo estudio, con diferentes tipos de fuerzas de compactación y una cantidad de humedad equivalente al del banco con una profundidad de 1.5 metros; someter cada espécimen a un proceso de saturación para obtener un cambio volumétrico y una vez saturado, introducir en él un pistón de penetración de acero, con el propósito de cuantificar las cargas necesarias para lograr magnitudes de penetración específicas.
- Referencias
- Materiales, Equipos de carga y capacidad mínima del equipo.
4. Dispositivos de medición de expansión: los cuales están conformado por 3 instrumentos:
Preparación de la Muestra:
Con las proporciones de material preparadas, tal y como lo especifica la norma, se compactan tres muestras de la siguiente forma, con las energías de compactación indicadas en la tabla, aplicando en número de golpes por capa con el pisón que corresponda, que señale dicha tabla, según el tipo de material y su uso.
Luego, se procede a ensamblar un molde con su collarín de extensión a la placa de base sin perforaciones por medio de las abrazaderas y engrasen los laterales interiores del molde y del sobrecuello; se introduce un anillo separador en la parte interna del molde; se ubica un papel filtro sobre el disco para impedir que el material se adhiera a él, y se apoya el conjunto sobre la base cubica.
Se coloca en el molde apoyado sobre la base cubica, una de las fracciones de la porción del material y se comprime con la ayuda de un pisón, de forma uniforme proporcionando un numero de golpes en la superficie de la capa de material que va a depender del tipo de material y el uso que tendrá este, de acuerdo con los valores especificados en la tabla. La superficie de la capa compactada se escarifica y se repite este mismo proceso es las dos fracciones restantes.
Una vez concluido el proceso de compactación, se retira la cinta del sobrecuello y se rectifica que el material no verifica que el material no exceda el molde en un espesor no mayor a 1.5 cm, de lo contrario se debe repetir el proceso de compactación, por lo que se retira el material del molde, se desintegra, se une para homogeneizarlo con mucho cuidado y se vuelve a compactar, pero disminuyendo ligeramente el tamaño de las fracciones de la porción de material en cada capa, para que no exceda dicho espesor.
Una vez extraído el collar expansivo, si el material excede del molde en no más de un espesor promedio de 15mm, se procede a realizar el enrasado de forma cuidadosa el espécimen compactado con la regla metálica, depositando en una charola el material excedente, para determinar su contenido de agua de compactación y verificar que éste corresponda al del material en el banco a metro y medio de profundidad de ± 0,25%
Todos los espacios sobrantes que pudiese dejar el enrasado se completan con material fino, se desprende de la placa de base en el molde con el espécimen, se retira el disco espaciador y se determina la masa del molde con el espécimen, que se registra como Wmj + Wei en g
Este proceso se repita con las otras porciones de material.
Ensanchamiento:
Una vez alcanzada la preparación de la mezcla, se ubica un papel filtro sobre una placa de base perforada; se voltea el molde con la muestra de forma que la base pase a ser la parte superior; se ubica un papel filtro en contacto con el espécimen, y se articulan el molde a la placa de soporte perforada.
Se colocan, sobre el espécimen compactado, una placa de expansión con un vástago ajustable y las placas de la carga que sean necesarias para producir una sobrecarga equivalen a la de las capas que se construirán sobre la capa del material en un estudio, de acuerdo con lo que indique el proyecto o aprueba la Secretaria, pero nunca menor de:
Si no se establecen las capas, la sobrecarga será de:
Se inserta el molde en el tanque de saturación, de forma que exista un libre flujo de agua tanto en la parte inferior como en la superior de la muestra; se coloca el trípode del dispositivo del medición de expansión sobre el molde, con un instrumento de medición de deformaciones arriba del vástago de la placa de expansión, el que se ajusta hasta hacer contacto con el vástago del instrumento y se efectúa una lectura inicial para la determinación de la expansión (Exp) que se registra como h0 en mm, con una aproximación de 0,01mm y se deja saturar durante 96 h, mantenimiento el nivel de agua del tanque aproximadamente a 25 mm sobre la parte superior del molde. Para materiales granulares que presenten un drenaje rápido, el periodo de saturación podrá ser más corto, pero no menor de 24 h, con la limitación de que esto no afecte los resultados de la expansión (Exp). De igual manera, en materiales arcillosos de alta comprensibilidad, podrá requerirse un periodo de saturación mayor de 96 h, en cuyo caso se interrumpirá la saturación cuando el instrumento de medición de deformaciones no muestre algún movimiento en 24 h.
Al terminar el lapso de saturación se registra la lectura final en el instrumento de medición, que se registra como hf , en mm, con una aproximación de 0,01 mm.
El molde con la muestra se extrae del tanque de saturación, de forma cuidadosa se retira el agua de la parte superior del molde de forma tal que la superficie de la muestra no sufra ninguna alteración, luego se dejará drenar durante 15 min. Después de este periodo de drenaje se remueven las placas de carga y las placas perforadas, así como las hojas de papel filtro, y se establece la masa de molde con la muestra, que se determinara como Wmj + Wef en g
Se repite el procedimiento indicado para los otros dos especímenes compactados.
Inserción del Material:
Una vez culminado el ensanchamiento del material, se articulan el molde a la placa de base sin aberturas a través de las abrazaderas, en el mismo lugar donde estaban ubicadas durante el proceso de saturación. Se posicionan sobre la placa base del equipo de carga, se coloca sobre la muestra una carga anular de:
Luego, se aplica el piston en su abertura central; se inserta una carga inicial de 43N (4,38 kg) y se colocan las placas ranuradas necesarias para producir la sobrecarga utilizada durante la saturación.
Sin retirar la carga se ajusta el extensómetro para medir la penetración previamente acoplado al piston de penetración, apoyando su vástago sobre la pared del molde y se ponen en cero tanto su caratula como la del extensómetro del anillo de medición de carga.
Se aplica la carga de forma que el piston de penetración se desplace con una velocidad uniforme de 1,27mm/min, leyendo y registrando las cargas aplicadas para obtener cada una de las penetraciones indicadas en la siguiente tabla, con aproximación de 10N (1,02 kg)
Una vez concluida la penetración de la muestra, esta se saca del molde, se corta de forma longitudinal y se du parte central se obtiene una porción representativa para determinar su contenido de agua en estado saturado.
Se repite el procedimiento indicado para los otros dos especímenes saturados.
Para cada espécimen penetrado se debe representar gráficamente las cargas determinadas.
Prueba CBR Inalterado
La prueba de relación de carga de California (CBR) es una medida comparativa de la resistencia al corte de un suelo en condiciones de densidad y humedad controladas. Es muy utilizado con curvas empíricas para diseñar pavimentos flexibles. CBR se expresa como un porcentaje de la unidad de carga requerida para forzar un pistón de 3 pulgadas cuadradas de área de superficie (1.954 pulgadas de diámetro) dentro del suelo a una tasa de 0.05 pulgadas. por minuto, dividido por la unidad de carga requerida para forzar el mismo pistón a la misma profundidad a la misma velocidad en una muestra estándar de piedra triturada. Por lo que la diferencia para establecer la relación de soporte de california (CBR) para suelos inalterados respecto de la de (CBR) en laboratorio es simplemente la toma de la muestra. Sin embargo, este proceso de obtención de una muestra intacta es muy laborioso y requiere mucho tiempo. Además, necesita equipos elaborados y costosos como un molde CBR, collar de extensión y collar de muestreo con borde de corte.
De acuerdo con el procedimiento actualmente aceptado de tomar muestras no perturbadas, el molde CBR estándar se usa con un collar de muestreo que tiene un borde cortante afilado. La superficie del suelo se alisa y el molde, con el collar de muestreo fijado en la parte inferior y el collar de extensión fijado en la parte superior, se presiona en el suelo con una presión moderada. Luego se excava una zanja alrededor del molde y el molde se presiona firmemente sobre el trozo de tierra. La tierra se recorta del collar de muestreo con un cuchillo cortando hacia abajo y hacia afuera para evitar cortar la muestra. La zanja se excava más profundamente y el procedimiento se repite hasta que el suelo está bien dentro del collar de extensión.
A continuación, la muestra se corta en la parte inferior del molde con un cuchillo, pala o sierra y se retira del hueco. Se quitan los collares de extensión y muestreo y se recorta la tierra hasta el final del molde en ambos lados. Para obtener una muestra de exactamente 5 pulgadas de largo, se pueden quitar 2 pulgadas de exceso de longitud raspando o empujando hacia afuera, utilizando el disco desplazador y la disposición del gato.
Prueba CBR Pavimentos
La prueba California Bearing Ratio (CBR) se utiliza para calcular la estabilidad de la subrasante del suelo y otros materiales de pavimento flexible.
Originalmente, la prueba de relación de rodamientos de California fue desarrollada en 1929 por la división de carreteras de California para evaluar la estabilidad de la subrasante del suelo y otros materiales de carreteras flexibles, que luego fue modificada por el Cuerpo de Ingenieros de EE. UU.
La abreviatura de la relación de rodamiento de California es (C.B.R.). C.B.R. puede definirse como la relación de la carga de prueba requerida para forzar un émbolo cilíndrico de 19,355 cm2 de área de sección transversal en una masa de suelo a una velocidad de 0,25 cm / min a la carga requerida para la penetración correspondiente del émbolo en una muestra estándar de piedra triturada, la carga posterior se conoce como carga estándar.
El laboratorio C.B.R. El aparato consta de un molde de 15 cm de diámetro interno con placa base y collar. La altura efectiva interna del molde es de 17,7 cm.
Durante la preparación de la probeta se coloca en el molde un disco desplazador de 5 cm de profundidad que permite obtener una probeta de 12,7 cm de profundidad.
La muestra se coloca en un molde en cuatro capas. Después de remojar e hinchar durante cuatro días, se anotan los valores de absorción de agua según los cuales se coloca una sobrecarga en la parte superior de la muestra.
Durante esta operación, se penetra un émbolo de 5 cm de diámetro en el material del componente del pavimento a una velocidad de 1,25 mm / min. Se registra la carga para una penetración de 2,5 mm o 5 mm.
Para obtener el valor del C.B.R., esta carga se expresa en el porcentaje de un valor de carga estándar en un nivel de deformación respectivo.
El valor de C.B.R. se calcula usando la relación
Informe de Ensayo de CBR
Todos los cálculos y resultados de la prueba de Valor Soporte de California (CBR) y expansión en laboratorio se deben reportar en el siguiente formato:
Metodo para determinar la razon de soporte de suelos compactados (cbr). Nch1852-1981
Aplicacion y Alcance de la Norma
1.1 El alcance de esta norma es el establecimiento del proceso para la compactación de suelos y sus ensayos en laboratorio, en comparación con la penetración de la carga en función a un material normalizado.
NOTA – Este tipo de ensayo se denomina regularmente Ensayo CBR (California Bearing Ratio).
1.2 Dentro de esta también se estudia la calidad relativa del suelo de sub-rasante, aunque también puede ser utilizada para el ensayo de materiales de sub-base y a algunos materiales de base.
1.3 A su vez, esta norma es utilizada en suelos con contenido de una reducida cantidad de material que pase a través del tamiz de 50 mm (≈ASTM 2″) y quede retenido en el tamiz de 20 mm (≈ ASTM 3/4″).
NOTA – Se recomienda que esta porción no sea mayor al 20%.
Referencias
NCh1534/1 Mecánica de suelos – Relaciones humedad/densidad – Parte 1: Método de compactación con pisón de 2,5 Kg y 305 mm de caída.
- NCh1534/2 Mecánica de suelos – Relaciones humedad/densidad- Parte 2: Métodos de compactación con pisón de 4,5 Kg y 460 mm de caída.
Compactacion del Suelos (Equipos)
Prensa de ensayo, este posee un cabezal movible, por medio del cual se le aplicará la fuerza de compresión al pisón, que se desplaza de forma uniforme a una velocidad y sin pulsaciones de 1,25 mm/min (0,05 pulg.), con una capacidad mínima de 44KN (4400kgf).
Molde, este debe ser metálico, de forma cilíndrica el cual deberá corresponder a las siguientes dimensiones: altura de 8 ± 0,1 mm y un diámetro interior de 152, 4 ± 0,7 mm. El cilindro debe poseer un collarín expansible también metálico con una altura 50,8 mm y una base metálica con un espesor de 9,5 mm con orificios menor o igual a 1,60mm de diámetro.
Disco espaciador, este debe ser también en forma de cilindro, metálico, y debe corresponder a las siguientes dimensiones:
Diámetro: 150, 8 mm
Altura:61,4 mm.
Pisón, debe obedecer a los lineamientos establecidos en la norma NCh1534/1 o NCh1534/2. También pueden ser utilizados un sistema de pison automatizado o uno con pesas deslizables, siempre y cuando el efecto de compactación sea igual al que proporcionado por los pisones normales.
Aparato para medir la expansión, conformado de la siguiente manera:
- a) Lámina metálica constituida por un vástago igualmente metálico, con orificios ≤ 1,6 mm de diámetro.
- b) Un soporte metálico para mantener el calibre comparador con indicador de dial fijado.
Cargas; una carga suprimida y varias con distintas aberturas de masa 2,27kg, metálica, con un diámetro de 149,2 mm y un orificio de 54 mm de diámetro.
Pistón de penetración, Este debe ser metálico y cumplir con las siguientes medidas:
Diámetro 49,5 mm (lo que equivale a un área de 19,35 cm²) y no debe ser menor de 101 mm de largo.
Si, por criterios operacionales resultase la utilización de un pistón de mayor longitud ser la opción más favorable, pues entonces se puede utilizar.
Calibre. Dos instrumentos de monitoreo de grietas o deformaciones, comparadores con indicador de dial, graduados a 0,01 mm.
Utensilios y otros aparatos de uso general, bol para mezclas, reglas, balanzas, depósito para remojar, estufa, papel filtro y platos.
Acondicionamiento del especime
Estas deben seguir los lineamientos establecidos en las normas NCh1534/1 o NCh1534/2, y se debe señalar el método escogido para realizar el acondicionamiento de la muestra en el reporte o informe.
Primero se debe extraer 2 o más muestras y mezclar de forma homogénea, estas deben contener las siguientes dimensiones:
Si se desea un período de curado, entonces se tiene que ubicar la mezcla en un contenedor con tapa hasta que se consiga una humedad uniforme.
NOTA – En presencia de suelos con una plasticidad alta, el tiempo de curado no puede ser menor de 24 h, a diferencia de suelos de plasticidad baja donde este lapso de tiempo puede ser mucho menor y, en algunos casos, puede excluirse.
Procedimientos
Preparación del instrumento volumétrico.
- Si la muestra a ensayar será sumergida, entonces se debe tomar un ejemplo de las muestras (tamaño ≥ de 100 g para suelos de grano fino; tamaño ≥ 500 g para suelos granulados) para por medio de ella, establecer la humedad inicial de la compactación, y también se debe tomar otra muestra del material restante después de efectuar la compactación. Luego debe registrar los pesos y secar con ayuda de una hornilla, a 110 ± 5°C por un tiempo no menor a 12 h.
- En caso de no sumergir las muestras, entonces se debe alcanzar el ejemplar de una de los lados seccionadas una vez penetrada la muestra.
- Ubicar el disco separador sobre la lámina base. Verifique la sujeción del molde, con su collarín expansible, sobre la lámina y posicionar un disco de papel filtro grueso sobre el separador.
La compactación con la muestra humedecida debe realizarse en conformidad con los lineamientos B y C expuestos en las normas NCh1534/1 oNCh1534/2. Siga todos los procedimientos con el objetivo de conseguir la máxima densidad y una humedad óptima según la NCh1534/1 o NCh1534/2.
NOTA – Los ensayos pueden realizarse bajo parámetros de humedad y densidad que se suponen en campo o en el área de construcción.
- Quite el collarín expansible y nivele con sutileza el suelo ya compactado con la regla al ras del borde del molde. Complete con material de menor tamaño todas las oquedades que pudieran haber quedado debido a la eliminación de material grueso.
- Retire la placa base y el disco separador, luego pese el molde con el suelo compactado. Sustraiga la masa del molde estableciendo la masa del suelo compactado (m). Registre tanteando a 1 g.
- Establezca la densidad del espécimen antes de ser sumergida, dividiendo la masa del ejemplar de suelo compactado por la capacidad volumétrica del recipiente:
Registrar tanteando a 0,01 g/cm3 (0,01 Kg/l).
- Posicione un circulo de papel filtro grueso sobre la lámina base perforada, voltee el molde y asegure a la placa, con suelo compactado en contacto con el papel filtro.
NOTA – En caso de existir riesgo de disgregación, entonces el ejemplar debe ser pesado en conjunto con el recipiente donde está contenido, por ende, para establecer el valor de m, se debe restar tanto el peso del molde como de la placa base.
- Posicione el vástago ajustable y la placa sobre el instrumento volumétrico con suelo compactado y suministre las cargas hasta lograr conseguir una sobrecarga que equivalga a la actuante por el material de base y el pavimento, llevando las cifras a 2,27 Kg, y evitando que estos sean menores a 4,54 Kg.
- Si el espécimen va a ser sumergida, ubique el molde con las cargas en agua, permitiendo que el agua cubra toda la probeta. Registre mediciones iniciales para obtener valores de expansión o asentamiento y deje el instrumento de medición volumétrica en remojo durante 96 h e siempre verifique que el espécimen se mantenga con un límite de agua constante.
NOTA – Los lapsos pueden variar en caso de estar en presencia de suelos granulares o aquellos que permiten una absorción de humedad rápida, donde esta será mucho más breve mas no menor a 24 h.
• Una vez completado la fase de inmersión, se procede a realizar las mediciones finales y se determina el porcentaje de la altura inicial del instrumento volumétrico de medición.
- Retire el agua libre permitiendo que la probeta sea drenada mediante la perforación de la placa base durante un tiempo de 15 min. Debe de cerciorarse en todo momento que este proceso no afecte o altere la superficie del instrumento volumétrico de medición al momento de retirar el agua de este. Si es necesario, incline la probeta como ayuda para sacar el líquido existente en la superficie.
- Aparte las cargas y la placa base perforada. Pese el recipiente con el ejemplar de suelo.
Sustraiga la masa del recipiente estableciendo la masa del suelo compactado después de haberla sumergido (Mi). Realice el registro redondeando a 1 g.
- Determinar la densidad de la muestra después de la inmersión dividiendo la masa del suelo compactado por la capacidad volumétrica del molde:
Prueba
- En el instrumento volumétrico de medición (probeta) suministre la cantidad necesaria de cargas para recrear una sobrecarga equivalente a la actuante por el material de base y por el pavimento. Los valores resultantes deben ser aproximados a múltiplos de 2,27 y jamás deben ser inferiores a 4,54kg. En el caso de que la probeta haya sido inmersa con anterioridad en agua, la sobrecarga debe equivaler a la suministrada durante el periodo donde estuvo sumergido dicha muestra.
Para impedir el levantamiento del suelo una vez compactado en los espacios de las cargas ranuradas, debe ubicar primero la carga anular y luego colocar la superficie de suelo, antes de descansar el pistón, y una vez completado esto, entonces se podrán ubicar las cargas restantes.
- Soporte el pistón de penetración con la menor carga posible y evite que esta sea mayor a 45N (kgf). Posicione los calibres de esfuerzos y deformación en cero. Esta carga inicial debe suponerse como cero, es decir como una carga anular frente a la relación carga-penetración y será necesaria para conseguir una correcta sujeción y soporte del pistón.
NOTA – En el caso de hacer uso de aros desplegables, el calibre medidor de profundidad se deberá adherir al pistón de forma directa y apoyar en la saliente del cilindro.
- Introduzca la carga en el pistón de penetración a una velocidad de aproximadamente de 1,25 mm/min
NOTA – Se puede colocar de forma alterna, una velocidad de 1 mm/min en los tipos de suelo donde se compruebe y se deje constancia (reporte), por medio de ensayos comparativos, que esta variación en la velocidad no modificará o perturbará los resultados del mismo.
- Lleve un control y un registro de todas las lecturas de las cargas de penetración con intervalos regulares entre cada reigstro.
Al utilizar la velocidad de 1,25 mm por minuto, se debe llevar el registro de la carga en penetraciones de:
NOTAS
1) Con el uso de equipos con diales en pulgadas estos intervalos serán:
2) Al aplicar la velocidad de 1 mm/minuto, se recomienda:
3) Con dispositivos de carga manuales la toma de lectura se recomienda realizar en breves intervalos (por ejemplo, cada 0,5 mm) con el fin de lograr controlar la velocidad de penetración.
- Registre la carga y penetración máxima, en caso de originarse para una una penetración ˂ 12,7 mm.
NOTA – Aquellas lecturas de carga de 10,16 mm y 12,7 mm pueden ser omitidas.
• Extraiga la muestra de suelo del recipiente y defina la humedad de la capa superior el cual debe de ser de 25 mm. En caso de necesitar determinar la humedad promedio, entonces debe retirar el material que corresponda a toda la altura del recipiente. Cada uno de los ejemplares a utilizar para determinar la cantidad de humedad presente, el tamaño debe ser:
Resultados
Grafica (tensión-penetración)
Determine los esfuerzos de penetración en unidades MP (Kgf/cm²) y grafique una línea representativa de los esfuerzos en función de la penetración. Existen algunos casos, como la presencia de superficies irregulares donde la gráfica termina siendo una curva cóncava hacia arriba. En estos casos, el punto 0 (cero) se debe corregir a través de una recta tangente en el punto de mayor pendiente, para con esto, llevar el punto de origen hasta la tangente corta de las coordenadas horizontales en el plano.
Razón de soporte
Una vez establecida la curva de tensión-penetración, prosiga con el cálculo de las razones de soporte para cada uno de los valores corregidos en dicha gráfica, y divida los esfuerzos corregidos entre los esfuerzos normales, es decir, entre 6,9 MPa (≈70Kgf/cm²) y 10,3 MPa (≈105 Kgf/cm²). También debe determinar la razón de soporte para la carga máxima en caso de que la penetración sea ˂ 5,08 mm, interpolando el esfuerzo normal.
La razón de soporte es, regularmente 2,54 mm de penetración. Cuando la razón que refiere a 5,08 mm sea mayor, se debe verificar este resultado mediante el registro de ensayos previos o, en su defecto, realizar nuevamente el ensayo. Si los ensayos previos o el ensayo realizado nuevamente como verificación arrojan los mismos resultados o uno semejante, entonces se debe hacer uso del criterio de soporte en función a 5,08 mm de penetración.
NOTA – En caso de necesitar la razón de soporte de penetración de:
Metodo para determinar CBR in-situ. ASTM D4429-04
Alcance
Este método de ensayo abarca definición del C.B.R. del suelo en sitio, realizando un balance entre la carga a utilizar para penetrar el uso con la de un material estándar. Por medio de este se puede realizar el estudio de la calidad relativa de los suelos de la sub-rasante, más puede ser ajustado a la sub-base y algunos materiales de la capa base. El objetivo de diseño de este método es chequear materiales in situ y se establece como el método de prueba D 1883.
Los valores estándar serán referidos en pulgada-libra.
Esta norma no intenta contemplar cada uno de los riesgos de seguridad a los cuales puede estar propenso en caso tal de seguir los procedimientos y pasos que en esta se establecen, por lo que será responsabilidad única de la persona que haga uso de esta y por ende, deberá determinar una práctica segura en función de seguridad y salud laboral, así como analizar la aplicación de las limitaciones de la misma antes de hacer uso de esta.
Referencias
- Terminología D653 relacionada con el suelo, las rocas y los fluidos contenidos.
- D1556 Método de prueba para densidad y peso unitario del suelo en su lugar por el método Sand-Cone.
- Método de prueba D1883 para CBR (California Bearing Ratio) de suelos compactados en laboratorio.
- D2167 Método de prueba para densidad y peso unitario del suelo en su lugar por el método del globo de goma.
- D2216 Métodos de prueba para la determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de suelo y roca por masa.
- D2937 Método de prueba para determinar la densidad del suelo en el lugar por el método del cilindro impulsor.
- D3740 Práctica para los requisitos mínimos para agencias dedicadas a pruebas y / o inspección de suelos y rocas tal como se utilizan en diseño y construcción de ingeniería.
- Práctica D6026 para el uso de dígitos significativos en datos geotécnicos.
- Método de prueba D6780 para el contenido de agua y la densidad del suelo en el lugar por reflectometría en el dominio del tiempo (TDR).
- D6938 Método de prueba para determinar la densidad en el lugar y el contenido de agua del suelo y el suelo agregado por métodos nucleares (poca profundidad).
Equipos de CBR (IN-SITU)
Gato de tornillo mecánico: manipulada de forma manual. Está conformado por un cabezal movible especial que suministra la carga al pistón y cumple con las siguientes características:
- Otras relaciones de transmisión pueden ser utilizadas, a criterio.
- El uso de otros gatos mecánicos es plausible siempre y cuando se respete la carga y las elevaciones máximas, con un índice de penetración de carga uniforme de 0,05 pulg. (1,3 mm) / min.
Anillos de prueba: 2 anillos calibrados con las siguientes características:
Pistón de penetración: Debe mantener las siguientes indicaciones:
- Debe tener un adaptador de pistón, y una extensión de tubería de rosca interna y conectores que deben ser suministradas de la siguiente forma:
O en su defecto, con acoplamientos cuya sumatoria de un total de 8 pies (2,4m).
Calibradores de cuadrante: Este debe estar contenido por 2 calibradores para medir las deformaciones del anillo de prueba con una precisión de 0.0001 pulg. (0.0025 mm) y de aprox. 0.25 pulg. (6.4 mm) de trayecto y una guía para determinar los valores de penetración a 0.001 pulg. (0.025 mm) y con un trayecto de 1 pulg. (25 mm) aprox., conformado con un anillo de dial graduable.
Apoyo de la superficie graduada de penetración: El apoyo debe ser de 3 pulgadas (76,2 mm). El material debe ser de aluminio, acero o un canal de madera de aprox. 5 pies (1,5 m) de largo.
Placa de sobrecarga: Se encuentra conformada por un disco de acero con un diámetro externo de 1060,02 pulg. (254 ± 0,5 mm) e interno de 260,02 pulg. (50,8 ± 0,5 mm) de centro. La platina debe poseer un peso de 1060,02 libras (4,54 ± 0,01 kg).
Pesos de sobrecarga: Estos corresponden a:
Unidad de carga (reacción): esta unidad o equipo pesado debe ser suficiente como para generar una acción de aprox. 6970 lbf (31 kN). Esta unidad vehicular debe contener una viga metálica y uno o varios elementos en la parte posterior para proveer dicha reacción y lograr la penetración del pistón en el suelo. El vehículo debe poseer todos los elementos necesarios para poder sacar los resortes posteriores y conferir una prueba sin que el ensayo sufra ningún tipo de levantamiento.
Movimiento del chasis del camión. La prueba de penetración debe ser efectuada con una distancia del suelo alrededor de 2 pies (0,6 m).
Gatos: Deben ser 2, de descenso automatizado, con una capacidad de 15 toneladas (14 Mg) combinación de disparo de doble acción.
Aparatos varios: recipientes de muestras, espátula, regla, herramientas de excavación, otros.
Procedimiento CBR (IN SITU)
Remueva del área de estudio todo el material suelto y seco que no vaya a ser figurativo para la prueba. De ser posible cree un área llana y horizontal. Tenga cuidado de no alterar la superficie del suelo en los casos en los que se esté en presencia de materiales de base no plásticos. La distancia de cada una de los ensayos debe ser lo suficiente como para que este no perturbe el área contigua a penetrar (7,0 pulg. ≈ 175 mm para suelos plásticos – 15 pulg. ≈ 380 mm en suelos granularmente gruesos).
Coloque la carretilla de forma que el rodamiento se posicione sobre la superficie a analizar. Realice la instalación del gato mecánico, ubicando el soporte en el área baja del elemento de reacción. Ubique cada gato debajo del camión, específicamente en cada lateral y de forma lenta y coordinada levante el camión.
Posicione el gato mecánico en la ubicación correspondiente al área de estudio y ajuste el anillo de prueba en uno de los bordes del gato.
Una vez completado esto, debe colocar el adaptador del pistón debajo del anillo de ensayo, ajuste y adapte la cantidad necesaria de extensiones, alrededor de 4,9 pulg. (125 mm) de la superficie a ensayar y ensamble el pistón de penetración. Verifique que el gato mecánico se encuentre bien fijado. Rectifique los niveles y cerciórese que el ensamble se encuentre vertical, y de necesitarlo, puede volver a ajustarlo.
La placa de sobrecarga de debe ser colocada en la parte inferior del pistón de forma tal que este pueda atravesar la abertura central y tendrá un peso de «10 libras» (4.5 kg)
Comience aplicando la carga de penetración de aproximadamente 3 psi (21 kPa). Debe hacer uso de un pistón más fino de pantallas de piedra caliza (tamiz 20-40) para para casos de materiales de base con una superficie irregular, o también se puede hacer uso de yeso parís.
Para lograr una superficie llana, también se puede recurrir a levantar la placa de la sobrecarga mientras que la carga de soporte se encuentra sobre el pistón de penetración y distribuya de manera uniforme arena fina limpia a una profundidad de 0,12 a 0,24 pulg. (3 a 6 mm) sobre la superficie a cubrir. Esto se aplica regularmente como una forma para lograr una uniforme distribución del peso del recargo.
A excepción de pesos mínimos aplicados de 10 libras, (Placa de sobrecarga de 4,5 kg más un peso de sobrecarga de “20 lb” (9 kg), añada pesos de sobrecarga a la platina de forma tal que el peso unitario corresponda con la intensidad de carga del material o pavimento que revestirá a la sub-rasante o base, o ambos.
NOTA 3: Los pesos mínimos permiten una potencia de carga semejante a la originada por el peso de sobrecarga de “10 libras” empleado en el de 6 pulg. (150 mm) de diámetro en el ensayo CBR de laboratorio (Método de prueba D 1883).
Ajuste la abrazadera del dial al pistón de forma tal que el dial se apoye en el soporte del mismo.
Lleve los calibres de los cuadrantes a cero.
Suministre la carga al pistón de penetración con una velocidad relativa de 0,05 pulg. (1,3 mm) / min. El operador puede conservar una tasa uniforme de penetración si hace uso de una relación de transmisión baja del gato mecánico.
Controle y realice un registro de las deformaciones del anillo en cada avance de penetración que equivalga a 0.025 pulg. (0,64 mm), hasta lograr alcanzar una profundidad final de 0,500 pulg. (12,70 mm). Los controles con profundidades constantes que superen los 0,300 pulgadas (7,62 mm)., pueden ser ignorados.
Realice los cálculos de los esfuerzos durante los puntos de avance de la penetración de forma porcentual.
Una vez concluido el ensayo, tome una muestra del punto de ensayo y defina el contenido de humedad de esta. También deberá realizar un chequeo de la densidad en un área de aproximadamente 4 a 6 pulgadas (100 a 150 mm) de distancia del punto de penetración.
Resultados
Curva de Penetración de esfuerzos: Los esfuerzos o tensiones de cada una de las penetraciones serán determinadas a través de la división de la fuerza aplicada por el área del pistón de penetración. Una vez obtenido este valor, se debe graficar una curva de los esfuerzos en función de las penetraciones.
Las curvas cóncavas hacia arriba pueden aparecer en algunos casos, más estas son debidas a algunas desigualdades existentes en la superficie donde se efectuó el ensayo, más esto no exime a que también pueda ser originado debido a otras causas, por ende, se debe volver a graficar realizando una corrección en el punto cero.
CBR: Con el uso de valores de esfuerzos corregidos registrados en la gráfica de tensión-penetración para 0,100 pulg. (2,54 mm) y 0,200 pulg. (5.08 mm), determine las relaciones de apoyo para cada realizando una división entre los esfuerzos corregidos y las tensiones estándar de 1000 psi (6,9 MPa) y 1500 psi (10,3 MPa) correspondientes, y multiplicando dicho resultado por 100.
Adicional a esto, en caso de presentar una penetración menor a 0,200 pulg se debe realizar el cálculo de las relaciones de apoyo para los esfuerzos máximos interpolando la tensión estándar. El CBR para la mezcla de suelo será la relación de carga de 0,100 pulg. (2,54 mm) de penetración. Cuando la relación del rodamiento en 0,200 pulg. (5,08 mm) de penetración (o en la penetración máxima si menos de 0,200 pulg.) sea mayor, se debe repetir todo el proceso del ensayo. Si al repetir la prueba, este arroja el mismo resultado, entonces el CBR a considerar será la relación de rodamiento establecida como 0.200 pulg. (5.08 mm) o en la penetración máxima. No se puede hacer uso de otras relaciones de rodamientos como valores para el CBR.