METODO PARA DETERMINAR CBR IN-SITU. ASTM D4429-04

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1 Alcance

2.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).

3.Aparatos para determinar CBR IN-SITU

3.1 Gato de tornillo mecánico: un gato de tornillo mecánico operado manualmente equipado con una cabeza giratoria especial para aplicar la carga al pistón de penetración y diseñado con las siguientes especificaciones:
3.1.1 Capacidad mínima de 2700 kg (5950 lb),
3.1.2 Elevación mínima de 2 pulg. (50 mm),
3.1.3 Asa desmontable, 6 pulg. (150 mm) de radio,

3.1.4 Relación de transmisión alta, aproximadamente 2.4 revoluciones por 0.04 pulg. (1 mm) de penetración,
3.1.5 Relación de transmisión media, aproximadamente 5 revoluciones por cada 0.04 pulg. (1 mm) de penetración, y
3.1.6 Relación de transmisión baja, aproximadamente 14 revoluciones por cada 0.04 pulg. (1 mm) de penetración.
3.1.7 Se pueden usar otras relaciones de transmisión, según se desee, si se considera más conveniente hacerlo.
3.1.8 Se pueden utilizar otros gatos mecánicos con la misma carga y elevación máximas, siempre que se pueda lograr una tasa de penetración de carga uniforme de 0,05 pulg. (1,3 mm) / min.
3.2 Anillos de prueba: dos anillos de prueba calibrados que tienen las siguientes características:
3.2.1 Rango de carga: un anillo de celda de carga de prueba debe tener un rango de carga de aproximadamente 0 a 1984 lbf (8,8 kN), y el otro anillo de prueba debe tener un rango de carga de aproximadamente 0 a 5070 lbf (22,6 kN).
3.3 Pistón de penetración: el pistón de penetración debe tener 2 6 0,004 pulg. (50,8 ± 0,1 mm) de diámetro (nominal 3 pulg 2 (2000 mm2)) y aproximadamente 4 pulg. (102 mm) de longitud.

3.3.1 Adaptador de pistón y extensiones de tubería: un adaptador de pistón y extensiones de tubería con rosca interna y conectores.

3.3.1.1 Las extensiones de tubería se deben suministrar en las siguientes cantidades y longitudes (u otras combinaciones de longitudes que sumen un total de 8 pies (2.4 m)):

Tabla 1

3.4 Calibradores de cuadrante: debe haber dos medidores de cuadrante para medir las deflexiones del anillo de prueba con una lectura de 0.0001 pulg. (0.0025 mm) y que tengan aproximadamente 0.25 pulg. (6.4 mm) de recorrido y un indicador de cuadrante para medir la lectura de penetración a 0.001 pulg. (0.025 mm) y tener aproximadamente 1 pulg. (25 mm) de recorrido, equipado con una extensión de abrazadera de dial ajustable.

3.5 Soporte para dial de penetración: un soporte hecho de 3 pulgadas. (76,2 mm) de aluminio, acero o canal de madera de aproximadamente 5 pies (1,5 m) de largo.
3.6 Placa de sobrecarga: una placa de acero circular de 10 6 0,02 pulg. (254 ± 0,5 mm) de diámetro con un diámetro de 2 6 0,02 pulg. (50,8 ± 0,5 mm) de diámetro en el centro. La placa debe pesar 10 6 0,02 libras (4,54 6 0,01 kg).
3.7 Pesos de sobrecarga: dos pesos de sobrecarga ranurados de “10 lb” (4,54 6 0,01 kg) de 8,5 pulg. (216 ± 1 mm) de diámetro y dos pesos de sobrecarga ranurados de “20 lb” (9,08 6 0,01 kg) 8.5 pulg. de diámetro.
3.8 Camión (reacción): un camión (o pieza de equipo pesado) cargado lo suficiente para proporcionar una reacción de aproximadamente 6970 lbf (31 kN). El camión debe estar equipado con una viga de metal adecuada y un accesorio, o accesorios, en la parte trasera para proporcionar una reacción para forzar el pistón de penetración en el suelo. Se deben proporcionar accesorios adecuados u otra disposición para que el camión se pueda levantar lo suficiente como para quitar la carga de los resortes traseros y permitir que la prueba de penetración se lleve a cabo sin levantamiento
movimiento del chasis del camión. Se requiere una distancia al suelo de aproximadamente 2 pies (0,6 m) para realizar la prueba de penetración.
3.9 Gatos — Dos gatos tipo camión de 15 toneladas (14 Mg) de capacidad y que tienen una combinación de disparo de doble acción y descenso automático.
3.10 Aparatos varios: otros aparatos generales, como recipientes de muestras para determinaciones de agua y densidad, espátula, regla, herramientas de excavación, otros.
NOTA 2 — Fig. 1 muestra una configuración de campo típica para pruebas de relación de rodamientos. 

Figura 1 Configuración para Pruebas de campo In Situ

4. Procedimiento para determinar CBR IN SITU

4.1 Prepare el área de la superficie general a ensayar retirando de la superficie material suelto y seco que no sea representativo del suelo a ensayar. Produzca un área de prueba que sea lo más lisa y horizontal posible. Cuando se encuentren materiales de base no plásticos, se debe tener mucho cuidado de no alterar la superficie de prueba. El espaciamiento de las pruebas de penetración debe ser tal que las operaciones en un punto no alteren el suelo en el siguiente punto a ser penetrado. Este espaciamiento puede variar desde un mínimo de 7,0 pulgadas (175 mm) en suelos plásticos hasta 15 pulgadas (380 mm) en suelos granulares gruesos.
4.2 Ubique la carretilla de modo que el centro del accesorio del cojinete esté directamente sobre la superficie a probar. Instale el gato de prueba de tornillo mecánico con el pivote en la parte inferior del accesorio de reacción. Coloque los gatos del camión debajo de cada lado del camión y levante el camión de modo que poco o ningún peso descanse sobre los resortes traseros, asegurándose de que el camión esté nivelado en la parte trasera.
4.3 Coloque el gato de tornillo mecánico en la posición correcta para la prueba y conecte el anillo de prueba al extremo del gato.
Luego, conecte el adaptador de pistón a la parte inferior del anillo de prueba, conecte la cantidad necesaria de extensiones para que estén dentro de 4,9 pulg. (125 mm) de la superficie a probar y conecte el pistón de penetración. Sujete el gato en su lugar. Verifique el nivel montado en el gato para asegurarse de que el ensamblaje esté vertical y ajústelo si es necesario.
4.4 Coloque la placa de sobrecarga de “10 libras” (4.5 kg) debajo del pistón de penetración de modo que cuando se baje el pistón pase a través del orificio central.
4.5 Asiente el pistón de penetración bajo una carga de aproximadamente 3 psi (21 kPa). Para un fraguado rápido, use la relación de alta velocidad del gato. Para materiales de base con una superficie irregular, coloque el pistón en la capa práctica más delgada de pantallas de piedra caliza fina (malla 20–40) o yeso de París.
4.6 Si es necesario para lograr una superficie lisa, levante la placa de sobrecarga mientras la carga de asiento está sobre el pistón y esparza uniformemente arena fina limpia a una profundidad de 0,12 a 0,24 pulg. (3 a 6 mm) sobre la superficie a cubrir. por el plato. Esto sirve para distribuir el peso del recargo de manera uniforme.
4.7 Agregue pesos de sobrecarga a la placa de sobrecarga de modo que la carga unitaria sea equivalente a la intensidad de carga del material o pavimento que cubrirá la subrasante o base, o ambos, excepto que el peso mínimo aplicado será de “10 libras” ( Placa de sobrecarga de 4,5 kg más un peso de sobrecarga de “20 lb” (9 kg).
NOTA 3: este peso mínimo crea una intensidad de carga igual a la creada por el peso de sobrecarga de «10 libras» utilizado en el de 6 pulgadas. (150 mm) de diámetro en la prueba CBR de laboratorio (Método de prueba D 1883).
4.8 Conecte la abrazadera del dial de penetración al pistón de modo que el dial descanse sobre el soporte del dial.
4.9 Ponga los calibres de cuadrante a cero.
4.10 Aplique la carga al pistón de penetración de modo que la velocidad de penetración sea de aproximadamente 0,05 pulg. (1,3 mm) / min. Al utilizar la relación de transmisión baja del gato durante la prueba, el operador puede mantener una tasa uniforme de penetración. Registre la deflexión del anillo de prueba en cada 0.025 pulg. (0,64 mm) de incremento de penetración, hasta una profundidad final de 0,500 pulg. (12,70 mm). En suelos homogéneos, se pueden omitir con frecuencia profundidades de penetración superiores a 0,300 pulgadas (7,62 mm). Calcule la tensión para cada incremento de penetración en porcentaje (consulte la Sección 6 para conocer los cálculos).
4.11 Al finalizar la prueba, obtenga una muestra en el punto de penetración y determine su contenido de agua. También se debe hacer una determinación de densidad en un lugar de aproximadamente 4 a 6 pulgadas (100 a 150 mm) lejos del punto de penetración. La densidad y el contenido de agua se determinarán de acuerdo con los métodos de prueba aplicables enumerados en la Sección 2.

Figura 2. 2 Aparato para Pruebas de Campo In Situ

5.Expresion de Resultados

5.1 Curva de Penetración de Tensión: Calcule la tensión de penetración para cada incremento de penetración como fuerza aplicada dividida por el área del pistón. Trace la curva de tensión versus penetración para cada incremento de penetración, como se muestra en la Fig.3.

5.1.1 En algunos casos, la curva de tensión-penetración puede ser cóncava hacia arriba inicialmente debido a irregularidades de la superficie u otras causas, y en tales casos, el punto cero debe ajustarse como se muestra en la Fig. 3

5.2 CBR: utilizando valores de tensión corregidos tomados de la curva de tensión-penetración para 0,100 pulg. (2,54 mm) y 0,200 pulg. (5.08 mm), calcule las relaciones de apoyo para cada una dividiendo las tensiones corregidas por las tensiones estándar de 1000 psi (6,9 MPa) y 1500 psi (10,3 MPa) respectivamente, y multiplique por 100. Además, calcule las relaciones de apoyo para la tensión máxima, si la penetración es inferior a 0,200 pulg., interpolando la tensión estándar. El CBR informado para la mezcla de suelo es normalmente 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.) Es mayor, vuelva a ejecutar la prueba. Si la prueba de verificación da un resultado similar, el CBR se toma como la relación de rodamiento determinada a 0.200 pulg. (5.08 mm) o en la penetración máxima. No se pueden identificar otras relaciones de rodamientos como valores CBR.

Figura3. Corrección de las Curvas de Tensión-Penetración