Valor Relativo de Soporte Normal (CBR)

Valor Relativo de Soporte Normal (CBR)

Objetivo

• Determinar el Valor Relativo de Soporte de una muestra de suelo.
• Determinar si el suelo en estudio, tiene la calidad para ser empleado en las capas: base, sub-base y sub-rasante.

Introducción

Esta práctica de laboratorio tendrá como finalidad determinar la capacidad de soporte (CBR)de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. El estudio mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte. El (%) CBR, está definido como la fuerza requerida para que un pistón normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistón penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrón de material chancado. La expresión que define al CBR, es la siguiente: CBR= (carga unitaria del ensayo / carga unitaria patrón) *100 (%) De la ecuación se puede ver que el número CBR, es un porcentaje de la carga unitaria patrón. En la práctica el símbolo de (%) se quita y la relación se presenta simplemente por el número entero. Usualmente el número CBR, se basa en la relación de carga para una penetración de 2,5 mm. (0,1”), sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5 mm. (0,2”) es mayor, el ensayo debe

repetirse. Si en un segundo ensayo se produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5 mm. de penetración, dicho valor será aceptado como valor del ensayo. Los estudios o pruebas de CBR se hacen sobre muestras compactadas con un contenido de humedad óptimo, obtenido del ensayo de compactación Proctor. Antes de determinar la resistencia a la penetración, generalmente las probetas se saturan durante 96 horas para simular las condiciones de trabajo más desfavorables y para determinar su posible expansión. En general se confeccionan 3probetas como mínimo, las que poseen distintas energías de compactación (lo usual es con 56, 25 y 10golpes). El suelo al cual se aplica el ensayo, debe contener una pequeña cantidad de material que pase por el tamiz de 50 mm. y quede retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que esta fracción no exceda del 20%.

Marco teórico

Es un método desarrollado por la división de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. Mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte. El (%) CBR, está definido como la fuerza requerida para que un pistón normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistón penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrón de material chancado.

El ensayo CBR (California Bearing Ratio) suele emplearse en carreteras y aeropuertos para la caracterización mecánica de los suelos por ser un ensayo sencillo para ser realizado en sitio o en laboratorio. Es, posiblemente, el ensayo más utilizado en todo el mundo para estimar la capacidad de soporte de una explanada, factor básico para el dimensionamiento de los firmes. En España ya no se utiliza el CBR para la clasificación de la explanada, actualmente la norma 6.1-IC “Secciones de firme”, clasifica las explanadas en función del módulo de compresibilidad en el segundo ciclo de carga del Ensayo de carga con placa (Ev2). Sin embargo, en la clasificación de los materiales para la formación de explanadas, dicha norma, sí utiliza el índice CBR como prescripción complementaria a la clasificación de suelos del PG-3 a la hora de caracterizar dichos materiales.

Sirve para medir la resistencia de un terreno de cara a utilizarlo en una carretera, es decir, si ponemos ese terreno debajo del asfalto, y lo apisonamos bien, queremos saber si tras pasar muchos camiones terminarán saliéndole baches a la carretera o no.

Usualmente el número CBR, se basa en la relación de carga para una penetración de 2,5 mm. (0,1”), sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5 mm. (0,2”) es mayor, el ensayo debe repetirse. Si en un segundo ensayo se produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5 mm. de penetración, dicho valor será aceptado como valor del ensayo. Los ensayos de CBR se hacen sobre muestras compactadas con un contenido de humedad óptimo, obtenido del ensayo de compactación Proctor.

Antes de determinar la resistencia a la penetración, generalmente las probetas se saturan durante 96 horas para simular las condiciones de trabajo más desfavorables y para determinar su posible expansión. En general se confeccionan 3 probetas como mínimo, las que poseen distintas energías de compactación (lo usual es con 56, 25 y 10 golpes). El suelo al cual se aplica el ensayo, debe contener una pequeña cantidad de material que pase por el tamiz de 50 mm. y quede retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que esta fracción no exceda del 20%.

Equipo 

• Pistón de penetración metálico
• Prensa de Ensayo
• Micrómetro de Reloj
• Taras o Cilindros Metálicos
• Discos Separadores
• Aparato Para medir la extensión
• Martillo para Medir Compactación
• Tamiz
• Balanzas
• Horno
• Bandeja para Mezcla
• Tanque de Inmersión
• Papel Filtro
• Cucharones
• Tarros de metal
• Cronometro

Procedimiento

1. Para determinar la capacidad de soporte del suelo se realizó el ensayo de CBR.
2. Se pasó cierta cantidad de material por el tamiz, de dicho material ya tamizado se tomó material y se colocó sobre una bandeja.
3. Como el material ya tenía humedad, se procedió a aplicarle el porcentaje de humedad restante para llegar a la humedad óptima que se obtuvo en el ensayo de Proctor, para luego, amasar el material.
4. Se dividió el material para introducirlas en la tara para compactación.
5. Luego se compacto el material con el martillo de compactación dejándolo caer a cierta altura y realizando golpes en la primera capa de material.
6. Se introdujo la segunda capa y se compacto realizando otros golpes más, se realizó este paso hasta llegar a la quinta etapa de material.
7. Se colocan dos círculos de papel y nylon, respectivamente.
8. En la parte superior se colocaron discos metálicos llamados contra Pesos. Se realizan los mismos pasos.
9. Se realizan los mismos pasos anteriores para realizan la compactación de un suelo, pero a golpes.
10. Después de la compactación del material en las 2 diferentes taras, estas se sumergen en el agua durante 72 horas tomando previamente la medida con el extensómetro.
11. Cada día se fueron tomando las medidas restantes con el extensómetro.
12. Se acabó la muestra, para realizar la penetración.
13. A continuación, se realizó la penetración con una prensa de carga y se tomó la lectura dial.

Cuando las muestras son inalteradas.

Mediante este método, se determina el CBR de un suelo cohesivo en estado natural. Se diferencia del anterior sólo en la toma de muestras, ya que los pasos para determinar las propiedades expansivas y la resistencia a la penetración son similares. Se tomarán tres muestras inalteradas, empleando para ello moldes CBR armados en los extremos de su respectivo collarín. Para facilitar el hinchamiento del molde, el collarín que se apoya sobre la superficie del terreno tendrá sus bordes cortantes. El procedimiento consiste en ir comprimiendo o hincando el molde contra la superficie del terreno y al mismo tiempo retirando el suelo de alrededor del molde, hasta que la muestra de suelo entre en el collarín superior por lo menos 25 mm., cuidando reducir al mínimo las perturbaciones de la muestra. Finalmente, se retira el molde realizando un movimiento como cortando el suelo, se retira el collarín superior, se enrasan ambas caras de la muestra y se les vierte parafina sólida derretida con el fin de evitar pérdidas de humedad en el traslado al laboratorio. El peso unitario y la humedad deberán ser determinados por medio del ensayo de densidad in situ, eligiendo un lugar próximo a aquel desde donde se obtuvieron las muestras.

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