Ensayo CBR en suelos

C.B.R. EN EL LABORATORIO  A. INTRODUCCION 

El método C.B.R. (California Bearing Ratio) fue propuesto en 1929 por los ingenieros Stanton y Porter  del Departamento de arreteras del Estado de California. Este método se !a generali"ado y es# !oy en d$a# uno de los m%s empleados para determinar las arater$stias de un suelo.  B. ALCANCE 

Dado Dado &ue el ompo omporta rtamien miento to de los suelos suelos 'ar$a de auerd auerdo o a su grado grado de altera alterai in*# n*# on on su granulometr$a y sus arater$stias f$sias# el método a seguir para determinar el C.B.R.# ser% diferente en ada aso. aso. +s$ tenemos, tenemos, I Determinain del C.B.R. de suelos pertur-ados y remoldeados. II ra'as y +renas. III Suelos o!esi'os# poo pl%stios pl%sti os y poo o nada pl%stios. pl%s tios. IV Suelos o!esi'os y e/pansi'os. V Determinain del C.B.R. C.B.R. de suelos suelos inalterados. VI Determinain  Determinain del C.B.R. C.B.R. in situ*.  I DETERMINACION DEL C.B.R. DE SUELOS PERTURBADOS Y REMOLDEADOS  REMOLDEADOS  C. DEFINICION 

El $ndie de California California (C.B.R.) (C.B.R.) es una medida medida de la resistenia resistenia al esfuer" esfuer"o o ortante de un suelo# suelo# -a0o ondiiones de densidad y !umedad uidadosamente ontroladas. Se usa en el proyeto de pa'imentos fle/i-les au/ili%ndose de ur'as emp$rias. Se e/presa en porenta0e relaionando la arga unitaria &ue se re&uiere para introduir un pistn dentro del suelo# on la arga unitaria re&uerida para introduir el mismo pistn a la misma profundidad en una muestra tipo de piedra partida. VALORES TIPO PARA PIEDRA PARTIDA  PENETRACION  (plg)  .1  .2  .4  .5  .3

C.B.R.

=

CARGA UNITARIA (lbs/plg2) 1. 1.3 1.9 2.4 2.6

Carga de ensayo 7 1 Carga unitaria tipo

8os 'alores de arga unitaria para las diferentes profundidades de penetrain dentro de la muestra  patrn# est%n determinados. El C.B.R. &ue se usa para diseo# es el 'alor &ue se o-tiene para una penetrain de .1 o de .2  pulgadas. Se elige el &ue sea m%s grande de los dos. Para la mayor$a de los suelos# el 'alor por la  penetrain de .1 pulgadas da mayor C.B.R.  D. EQUIPO REQUERIDO PARA PARA ENSAYO C.B.R. EN LABORATORIO LABORATORIO • • • • •

4 :oldes il$ndrios de 6* de di%metro y ;* de altura 1 Collar de 2* de altura Bases perforadas 1 Diso espaiador de 6* de di%metro y 2* de altura 1 :a"a de ompatain o martillo de 1 l-s. on una altura de a$da de 1<* (orrespondenia on ++S=> ? 1<).

•

• •

• • •

1 Plaa perforada de 13 m. de di%metro# on '%stago en el entro y un tr$pode on un uadrante adaptado para medir el !in!amiento. Pesas de so-rearga de 3 l-s. de peso de forma redonda o en forma de !er radura. 1 Prensa de 4 @g de apaidad &ue tenga on'enientemente adaptado un pistn il$ndrio de 4* uadradas de sein para !aer el ensayo de penetrain# en la &ue se pueda regular la 'eloidad de despla"amiento del pistn a .3* por minuto. 1 ?an&ue para la inmersin de los moldes. 1 =orno on ontrol de temperatura a 13 A 11 °C. 1 Balan"a de 1 @g de apaidad# sensi-le al gramo.

 E. PREPARACION DE MUESTRAS 

Con el fin de reproduir las ondiiones reales &ue se sueder%n durante y después de la onstruin# se !a ideado diferentes proedimientos para preparar muestras de la-oratorio de distintas lases de suelo. Estos proedimientos se aplian uando el ontenido de !umedad durante la onstruin 'a a ser el ptimo para o-tener la m%/ima densidad ++S=> :odifiado y# adem%s el suelo 'a a ser ompatado al menos al 93 de ésta. Ensayo con muestras compactadas en laboratorio

Segn se !a desrito anteriormente# el método de preparar la muestra depende del tipo de material &ue se 'a a ensayar. F. PROCEDIMIENTO  DETERMINACION DE LA DENSIDAD MAIMA Y !UMEDAD OPTIMA

1. Se pul'eri"a apro/imadamente 53 @g de material on un rodillo se ierne a tra'és del tami" de   plg. y se dese!a la parte retenida. Se reempla"a este material on otro similar &ue pasando por el tami" de  plg. &uede retenido en el de  plg. 2. Se determina el ontenido ptimo de !umedad de este material. a)  -) )

Se usa material de tamao m%/imo  de pulgada. Se usa el molde de ompatar de 5 plg. o 6 plg. de di%metro. Se ompata el material on 23 o 36 golpes en 4 o 3 apas dependiendo del protor est%ndar o modifiada d) Se utili"a material nue'o para ada muestra a ompatar en lugar de pul'eri"ar y 'ol'er a apisonar el mismo material. e) Para determinar on e/atitud el ontenido ptimo de !umedad# se ompatan 5 muestras del 2 del ptimo (en m%s o en menos).

4. Se me"la el material so-rante on el agua sufiiente para o-tener un ontenido de !umedad ptimo. El ontenido de !umedad de-e estar dentro del .3 del ptimo. Se u-re el material on un pao !umedeido para e'itar pérdidas por e'aporain antes de la ompatain.

 ELABORACION DE LA MUESTRA PARA C.B.R.

1. Se pesa tres moldes C.B.R. y se unen estos y sus anillos de e/tensin a las plaas de -ase. =ay &ue  poner un diso espaiador so-re la plaa de -ase de ada molde. 2. Se ompatan tres muestras# tomando de las apas superior e inferior de ada una y antes de ompatarlas# poriones de suelo para alular el ontenido de !umedad (2 a 3 gr.). Se ompata una muestra a 36 golpes por apa# la segunda on 23 y la terera on 11. 8a muestra ompatada de-er% tener un espesor apro/imado de 3 plg. de-iendo ada apa (ino) tener un espesor de 1 plg.  F>?+, Si el ontenido de !umedad de las tres muestras ompatadas 'ar$a on respeto al ptimo en m%s del .3# el ensayo de-e repetirse. 4. Se &uita el anillo de ada uno de los moldes y on un u!illo se reorta la muestra al ras on el  -orde. Se de-e ompro-ar on una regla de aero. 5. Se separa la plaa de -ase y el diso espaiador y se pesa el molde onteniendo la muestra. 3. Se oloa el papel de filtro so-re la plaa de -ase# luego se gira el molde de modo &ue la parte superior &uede a-a0o y se fi0a de nue'o a la plaa -ase. 8a muestra est% ya preparada para ser  saturada.  SATURACION DE LA MUESTRA Y MEDIDA DEL !INC!AMIENTO

Para reproduir las ondiiones del ampo# la muestra se satura -a0o una so-rearga &ue e&ui'ale al peso  produido por el suelo# -ase o pa'imento &ue desansar% so-re el material una 'e" terminada la estrutura. Gna pesa de 3 li-ras de so-rearga# representa 4 pulgadas de material. Para determinar el nmero de pesas de so-rearga &ue se re&uiere# se estima el espesor total y se di'ide por tres (operain en pulgadas). Sin em-argo# la total so-rearga no de-e tener menos de 1 li-ras (o sea 2 pesas). Si el peso de so-rearga estimado# 'ar$a en m%s de 1 li-ras on relain al &ue se de-er$a usar en el %lulo final# el ensayo de-er% repetirse usando una so-rearga orregida.  PARA SATURAR LA MUESTRA

1. Se oloa un papel filtro so-re la parte superior de la muestra. 8uego se sita la plaa perforada on '%stago a0usta-le so-re el papel filtro y a ontinuain se pone el nmero re&uerido de pesas so-re la  plaa. 2. El tr$pode on el uadrante medidor de deformaiones se oloa so-re el anto del molde y se a0usta el '%stago de la plaa perforada. Se registra la letura de la esfera y se &uita el tr$pode. F>?+, Se mara la oloain de las patas del tr$pode so-re el molde de modo &ue se pueda tomar leturas adiionales en la misma posiin. 4. Se sumerge las muestras en un tan&ue lleno de agua y se las de0a saturar durante 5 d$as (m$nimo) y !asta &ue est% ompletamente saturada y no se dilate m%s. Se oloa el soporte del tr$pode so-re las muestras todos los d$as y se toma nota de la letura del uadrante y de la !ora en &ue se efeta la letura. 5. Después de 5 d$as se saa los moldes# se 'ierte el e/eso de agua de la superfiie y se de0a esurrir en  posiin 'ertial durante 13 minutos apro/imadamente. 3. Se &uita las pesas# la plaa perforada y el papel filtro. 8as muestras est%n listas a ensayar.  ENSAYO DE PENETRACION 

1. Se oloa pesas de so-rearga so-re la muestra# &ue e&ui'algan al peso del afirmado &ue desansar% so-re el material. 2. Se oloa el molde so-re el soporte de arga del gato (en la prensa) y se a0usta de manera &ue el  pistn esté entrado on la muestra. Se ele'a el gato !asta &ue el pistn esté argado on un peso de 1 li-ras. Puesto &ue este peso es demasiado pe&ueo para &ue se lea en el indiador de presin# se  puede estimar dando una ligera rotain al ém-olo# &ue se !ae a mano segn se al"a el gato. Después se pone el indiador de presin del gato !idr%ulio en ero. 4. Se a0usta el uadrante medidor de deformain de modo &ue su '%stago se apoye en el -orde del molde# poniendo la letura en ero. 5. Se aplia arga sua'emente por medio del gato !idr%ulio# de manera &ue la 'eloidad de  penetrain del pistn sea apro/imadamente .3 de pulgada por minuto. 8a 'eloidad en la apliain de la arga se puede ontrolar por tiempo on un ronmetro. Se registran las leturas de la presin a .23# .3# .;3# .1# .2# .4# .5# .3 pulgadas de penetrain. 3. Se desarga el gato# se retira el molde del soporte de arga y se &uita las pesas y la plaa de -ase. 6. Se toma una muestra pe&uea (2 a 3 gr) de la apa m%s alta# para !allar el ontenido de !umedad.

G. INTERPRETACION DE RESULTADOS 

Se tra"a una ur'a argaApenetrain en papel milimetrado. Si la ur'a es uniforme omo el e0emplo  Fo. 1 ('er gr%fio 4.2)# el C.B.R. se alula para .1 y .2 pulgadas de penetrain on las argas o-tenidas. Si la ur'a tiene la ona'idad omo en el e0emplo Fo. 2# se di-u0a una l$nea tangente en el punto de mayor pendiente (punto +) y se prolonga !asta la -ase# para o-tener un ero orregido (punto B). 8uego se o-tienen los 'alores de arga orregidos# por e0emplo# para .1 pulgadas de penetrain (punto C) .2 pulgadas de penetrain (punto D). CORRECCION DEL C.B.R. PARA UNA DENSIDAD "#$ DE LA AAS!O MODIFICADO

Para determinar el C.B.R. orregido de suelos sin !in!amiento y -a0a plastiidad# omo se !a 'isto en las ondiiones de ensayo desritas anteriormente# se neesita en primer lugar o-tener el C.B.R. de tres muestras ompatadas on diferentes densidades. 8a relain entre densidad y el C.B.R. para ada una de las tres muestras se di-u0a so-re papel milimetrado. Se di-u0a luego una l$nea !ori"ontal &ue orresponda a la densidad igual al 93 de la m%/ima o-tenida. 8a intersein de esta l$nea on la ur'a C.B.R.A densidades# determinar% el C.B.R. final para el 93 de la densidad ++S=> modifiado ('er gr%fio 4.4). Este C.B.R. es el &ue se onsidera tiene la muestra en estudio.  II SUELOS GRAVOSOS Y ARENOSOS 

Segn la lasifiain unifiada# orresponde a los siguientes grupos de gra'as y arenas, H P SH SP

ra'as -ien graduadas y me"las de gra'a y arena on poo o nada de material fino ra'as mal graduadas y me"las de gra'a y arena on poo o nada de material fino +renas -ien graduadas# arenas gra'osas on poo o nada de material fino y# +renas mal graduadas# arenas gra'osas on poo o nada de material fino

Estos suelos generalmente tienen $ndies pl%stios inferiores a 2 y pueden ser ompatados r%pidamente en el ampo# sin alterar su apaidad de soporte on los am-ios de !umedad# determin%ndose diretamente después de ompatado# el C.B.R. Puede ser el de densidad m%/ima el C.B.R. adoptado  para los %lulos de diseo o el menor de los mismos# siendo generalmente mayor de 2.  III SUELOS CO!ESIVOS% POCO PLASTICOS Y POCO O NADA EPANSIVOS 

Son los m%s omunes y perteneen a los siguientes grupos, : ra'as limosas y me"las limoAarenoAgra'osas C ra'as arillosas y me"las arilloAarenoAgra'osas S: +renas limosas y me"las limoAarenosas SC +renas arillosas y arillas arenosas C8 +rillas org%nias de -a0a a mediana plastiidad arillas limosas# arenosas y gra'osas :8 8imos org%nios y arenas muy finas arenas finas limos o arillosas# o limos arillosos de  -a0a plastiidad y# >8 8imos y arillas limosas inorg%nias# de -a0a plastiidad. Para determinar el C.B.R.# es reomenda-le seguir uno de los siguientes pasos, El primero# a&uel &ue es apliado a ondiiones lim%tias normales y no re&uiere de ontrol estrito y uya apaidad de soporte no 'ar$a mu!o on la !umedad. El segundo# es un proedimiento ela-orado para ondiiones lim%tias desfa'ora-les y &ue son sensi-les* a los am-ios de !umedad# re&uiriendo un mayor ontrol.  IV SUELOS CO!ESIVOS% PLASTICOS Y EPANSIVOS 

Perteneen a los siguientes grupos, := C= >=

8imos org%nios suelos limosos y arenosos de granulometr$a fina# mi%eos y diatom%eos y limos el%stios +rillas inorg%nias muy pl%stias y# +rillas org%nias de plastiidad media a ele'ada.

El método para determinar el C.B.R.# es similar al anterior# pero se de-er% seleionar uidadosamente las !umedades y densidades puesto &ue no siempre la !umedad ptima y la densidad m%/ima son las m%s adeuadas. Por lo tanto# el C.B.R. seleionado de-er% orresponder a la !umedad y densidad -a0o las uales# el suelo presenta menor !in!amiento. Para failitar la selein del C.B.R. de diseo# se reomienda grafiar los porenta0es de !in!amiento  por los ontenidos de !umedad en los diferentes estados de ompatain. V DETERMINACION DEL C.B.R. DE SUELOS INALTERADOS  &. OBTENCION DE MUESTRAS 

Para la o-tenin de muestras inalteradas* o no pertur-adas*# se emplear%, • • •

Cilindros met%lios on -ordes ortantes :oldes ortados por su ara lateral y a0usta-les mediante a-ra"aderas espeiales Ca0as de madera on -ase y tapa remo'i-les.

Con los moldes C.B.R. de -ordes ortantes y e/a'ando el suelo# se o-tiene la muestra a la ual se 'erter% parafina l$&uida a fin de e'itar pérdidas de !umedad por e'aporain. Cuando se utili"an ilindros a0usta-les*# se e/a'a el terreno en tal forma &ue &uede del mismo di%metro y altura del ilindro y alisando on un u!illo la superfiie lateral. Gna 'e" lleno este# se a0ustan las a-ra"aderas# se orta la muestra por de-a0o y se 'ierte parafina l$&uida para llenar los espaios li-res entre el ilindro y la muestra. Para la o-tenin de suelos arenoAgra'osos y gra'oAarenosos# se &uitar% la -ase y la tapa de la a0a de madera y se la llenar% on muestras y u-riéndola luego on parafina l$&uida se oloar% tapa y -ase fi0as. 2. DETERMINACION DE LA DENSIDAD Y !UMEDAD

De-en ser determinadas in situ* seleionando on'enientemente un lugar era de donde se o-tu'o la muestra. '. DETERMINACION DEL C.B.R.

Si la muestra sin pertur-ar !a sido o-tenida# se &uita la u-ierta de parafina de una ara# se enrasa la superfiie# se oloa un papel filtro grueso y se monta la -ase perforada. Se in'ierte luego el molde# se enrasa la superfiie de la otra ara# se oloa el ollar$n y se determina el !in!amiento del material. En aso de no e/istir un ollar$n &ue se pueda adaptar al ilindro# se saar% la muestra a presin soltando las a-ra"aderas# de0ando un espaio de 4 m. Para determinar el C.B.R. de suelos granulares# -astar% &uitar la tapa de la a0a# remo'er la parafina solidifiada y !aer diretamente la prue-a de penetrain. . C.B.R. DE MUESTRAS INALTERADAS

Se determina en los siguientes asos, a)  -)

Cuando se proyeta onstruir un pa'imento enima del terreno de fundain e/istente# sin efetuar  tra-a0os pre'ios de ompatain. Cuando se desea orrelaionar las prue-as de penetrain reali"adas in situ*# on la !umedad de diseo.

En este aso# de-er% determinarse tanto el C.B.R. orrespondiente a la !umedad natural# o sea# la e/istente in situ* omo el C.B.R. orrespondiente a la !umedad &ue se !a seleionado para el diseo# de-iéndose saturar las muestras en agua# de am-as# durante 5 d$as. 8as diferenias o-tenidas entre estas determinaiones y el C.B.R. o-tenido in situ*# permitir%n !aer  orreiones apropiadas a los resultados logrados diretamente en el terreno.

 INFORME 

a)  -)

Calular y ompletar los uadros de ensayo. Clasifiar y o-tener 'alores de las ur'as (papel milimetrado). Densidad m%/ima y !umedad ptima • • CargaAPenetrain Pesos unitarios A C.B.R. • ) >-tener el 'alor del C.B.R. del suelo en estudio. d) Informe y reomendaiones.