MÉTODO PARA DETERMINAR LA RAZON DE SOPORTE DE SUELOS COMPACTADOS (CBR). NCh1852. DE 1981

MÉTODO PARA DETERMINAR LA RAZÓN DE SOPORTE DE SUELOS COMPACTADOS (CBR). NCh1852-1981

 

Si quieres aprender más sobre: Ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos.
Clic Aquí:
https://www.mecanicasuelosabcchile.com/tipos-de-ensayos-de-suelos-como-cbr/
Información de ejercicios resueltos, libros y videos de: Mecánica de Suelos y Geotecnia.
Clic Aquí:
https://www.mecanicasuelosabcchile.com/

2.6/5 - (15 votos)

Video de CBR 

  • AHORRA el 100% de ENSAYOS de SUELOS al solicitar un Estudio de Mecánica de Suelos.
  • OBTÉN un 20% de DESCUENTO al realizar Ensayos de Laboratorio con nosotros.

1 Alcance y campo de aplicación

1.1 Esta  norma  establece  un  procedimiento  para  determinar  la  razón  de  soporte  de  los suelos compactados y ensayados en laboratorio, comparando la carga de penetración en el suelo con la correspondiente a un  material normalizado.

NOTA – Este procedimiento se denomina usualmente Ensayo CBR (por California Bearing Ratio).

1.2 Esta  norma  se  aplica  a  la  evaluación  de  la  calidad  relativa  de  suelos  de  subrasante, pero también es aplicable a materiales de sub-base y a algunos materiales de base.

1.3  Este ensayo es aplicable a suelos que contengan solamente una pequeña cantidad de material que  pasa  por  el  tamiz  de  50  mm  (≈ASTM 2″)  y  retenido  en  el tamiz  de 20  mm (≈ ASTM 3/4″).

NOTA – En general se recomienda que esta fracción no exceda del 20%.

2 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.

3 Aparatos para Determinar la Razón de Soporte de Suelos Compactados

3.1 Prensa de ensayo, con una capacidad mínima de 44 KN (≈ 4 400 Kgf), equipada con un cabezal o base movible que se desplace a una velocidad uniforme y sin pulsaciones de 1,25  mm/min  (≈ 0,05  pulgadas.    Ver  nota  al  párrafo  6.3),  para  presionar  el  pisón  de penetración en  la probeta.  El aparato debe estar equipado con un dispositivo indicador de carga con lecturas de 50 N (≈5 Kgf) o  menos.

3.2  Molde,  (Ver  figura  1);  metálico,  cilíndrico  con  un  diámetro  interno  de  152,  4 ±   0,7 mm y una altura de 177, 8  ±  0,1  mm.    Debe    tener  un  collar  de  extensión  metálico  de 50,8 mm de altura y una placa base metálica de 9,5 mm de espesor con perforaciones de un diámetro igual o menor que 1,60 mm.

3.3 Disco espaciador, metálico, cilíndrico, con un diámetro de 150, 8 mm y una altura de 61,4 mm.

3.4  Pisón, que  cumpla  con  lo  especificado  en  NCh1534/1  o  NCh1534/2.  También pueden utilizarse apisonadores automáticos o el apisonador con pesas deslizables indicado en  figura  2,  siempre  que  el  efecto  de  compactación  que  ofrecen  sea  el  mismo  que proporcionan los pisones  normalizados.

3.5 Aparato para medir la expansión, compuesto por:

  1. a) una placa metálica provista de un vástago ajustable de metal, con perforaciones de un diámetro igual o menor que 1,6 mm; y

  2. b) un trípode metálico    para    sujetar    el  calibre  comparador  con  indicador  de  dial.

3.6 Cargas; Una carga metálica anular, y varias cargas metálicas ranuradas con una masa de 2,27 Kg cada una, de 149,2 mm de diámetro, con una perforación central de 54 mm de diámetro.

3.7 Pistón de penetración, metálico, de 49,5 mm de diámetro (19,35 cm 2 de área) y no menor  que  101  mm  de  largo.  Si  desde  un  punto  de  vista  operacional  resultara  más ventajoso  utilizar  un  pistón  de  mayor  longitud,  se  puede  usar  el  pistón  más  largo.

3.8  Calibre.  Dos  deformómetros,  comparadores  con  indicador  de  dial,  con  graduaciones de 0,01 mm.

3.9  Herramientas  y  accesorios. Otros  aparatos  de  uso  general,  tales  como  un  bol  para mezclas, reglas, balanzas, depósito para remojar, estufa, papel filtro y platos.

 

4 Acondicionamiento de Muestras para Determinar la Razón de Soporte de Suelos Compactados

4.1 Las muestras deben prepararse de acuerdo con NCh1534/1 o NCh1534/2.  Se debe indicar en el informe el método empleado.

4.2 Obtener  dos  o  más  muestras  de  ensayo  representativas  con  un  tamaño  de aproximadamente 4,5 Kg  o más en el caso de suelos de grano fino, y de 5,5 Kg o más en el caso de suelos granulares, y mezclar homogéneamente con agua.  Si se desea un período  de  curado,  colocar  la  mezcla  en  un  dispositivo  tapado  hasta  obtener  una distribución uniforme de humedad.

NOTA  –  En  suelos  de  alta  plasticidad  el  plazo  de  curado  no  debe  ser  menor  que  24  h.    En  suelos  de  baja plasticidad este plazo puede ser mucho menor y, en ciertos casos, puede eliminarse.

 

5 Procedimiento para Determinar la Razón de Soporte de Suelos Compactados

Preparación de la probeta

  • Si  las  muestras  de  ensayo  van  a  ser  sometidas  a  inmersión,  sacar  una  muestra representativa  del  material  para  determinar  la  humedad  al  iniciar  la  compactación,  y  otra muestra  del  material  restante  después  de  efectuar  la  compactación.    Pesar  el  material inmediatamente  y  secar  en  estufa  a  110  ±  5°C  por  un  mínimo  de  12  h  o  hasta  masa constante.

Cada muestra para determinación de humedad debe tener un tamaño igual o mayor que100  g  en  el  caso  de  suelos  de  grano  fino  e  igual  o  mayor  que  500  g  para  suelos granulados.

  • Si  las  muestras  no  se  van  a  someter  a  inmersión,  obtener  la  muestra  para determinación  de  humedad  de  una  de  las  caras  cortadas  después  de  efectuar  la penetración, según se indica en párrafo 6.6.
  • Colocar  el  disco  espaciador  sobre  la  placa  base.    Fijar  el  molde,  con  su  collar  de extensión, sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro grueso sobre el espaciador.

Compactar  el  suelo  húmedo  en  el  molde  de  acuerdo  con  B  o  D  de  las  NCh1534/1  oNCh1534/2.Compactar las muestras a fin de obtener máxima densidad y humedad óptima según los procedimientos de NCh1534/1 o NCh1534/2.

NOTA  –  Los  ensayos  pueden  efectuarse  sobre  el  rango  de  los  contenidos  de  humedad  y  densidades  que  se esperan en la construcción.

  • Retirar  el  collar  de  extensión  y  enrasar  cuidadosamente  el  suelo  compactado  con  la regla al nivel del borde del molde.  Rellenar con material de tamaño menor cualquier hueco que pueda haber quedado en la superficie por eliminación de material grueso.
  • Sacar  la  placa  base  perforada  y  el  disco  espaciador  y  pesar  el  molde  con  el  suelo compactado.  Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado (m).Registrar  aproximando a 1 g.
  • Determinar  la  densidad  de  la  muestra  antes  de  la  inmersión,  dividiendo  la  masa  de suelo compactado por la capacidad volumétrica del molde:

ρ = m/V

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3  (0,01 Kg/l).

  • Colocar un disco de papel filtro grueso sobre la placa base perorada, invertir el molde y  fijarlo  a  la    placa  base  perforada,  con  el  suelo  compactado  en  contacto  con  el  papel filtro.

NOTA – Cuando hay riesgo de disgregación del suelo compactado en el molde, éste debe pesarse junto con la placa base.  En este caso deben restarse tanto la masa del molde como la de la placa base para determinar m.

  • Colocar el vástago ajustable y la placa sobre la probeta de suelo compactado y aplicar cargas  hasta  producir  una  sobrecarga  igual  a  la  ejercida  por  el  material  de  base  y  el pavimento,  redondeando  a  los  múltiplos  de  2,27  Kg,  y  en  ningún  caso  debe  ser  menor que 4,54 Kg.
  • Si la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las cargas en agua, permitiendo  el  libre  acceso  del  agua  a  la  parte  superior  e  inferior  de  la  probeta. Tomar mediciones  iniciales  para  la  expansión  o  asentamiento  y  dejar  la  probeta  en  remojo durante 96 h.

Mantener la muestra sumergida a un nivel de agua constante durante este período.

NOTA – Para suelos de grano fino o suelos granulares que  absorben humedad fácilmente se permite un período de inmersión más corto, pero no menor que 24 h, si se demuestra mediante ensayo que el período más corto no afecta los resultados.

  • 5.10 Al término del período de inmersión tomar las mediciones finales de la expansión y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la probeta:

porcentaje de expansión = (expansión en mm/116,4) x 100

  • 5.11 Sacar  el  agua  libre  dejando  drenar  la  probeta  a  través  de  las  perforaciones  de  la placa  base  durante  15  min.    Cuidar  de  no  alterar  la  superficie  de  la  probeta  mientras  se saca el agua.  Puede ser necesario inclinar la probeta para sacar el agua superficial.
  • 5.12 Retirar las cargas y la placa base perforada.  Pesar el molde con el sueldo.

Restar  la  masa  del  molde  determinando  la  masa  del  suelo  compactado  después  de  la inmersión (Mi).  Registrar aproximando 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:

ρi= mi/V

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3 (0,01 Kg/l).

Registrar aproximando a 0,01 g/cm3 (0,01 Kg/l).

Prueba

  • Colocar  sobre  la  probeta  la  cantidad  suficiente  de  cargas  para  producir  una sobrecarga  igual  a  la  ejercida  por  el  material  de  base  y  el  pavimento,  redondeando  a múltiplos de 2,27 Kg, y que en ningún caso debe ser menor que 4,54 Kg.  Si la probeta ha  sido  previamente  sumergida,  la  sobrecarga  debe  ser  igual  a  la  aplicada  durante  el período de inmersión.

Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de las cargas ranuradas se coloca en primer lugar  la carga anular sobre la superficie del suelo, antes de apoyar el pistón de penetración, y después se colocan las cargas restantes.

  • Apoyar el pistón de penetración con la carga más pequeña posible, la cual no debe exceder en ningún caso de 45 N (≈ 4,5Kgf). Colocar los calibres de tensión y deformación en cero.  Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón y debe   considerarse   como   carga   cero   para   la   determinación   de   la   relación   carga-penetración.

NOTA  –  En  el  caso  de  emplear  anillos  deformables,  el  calibre  medidor  de  profundidad  debe  estar  adosado directamente al pistón de penetración y apoyado en el borde del cilindro.

  • Aplicar  la  carga  en  el  pistón  de  penetración  de  manera  que  la  velocidad  de  la penetración sea de 1,25 mm por minuto.

NOTA  –  Se  puede  aplicar  alternativamente,  una  velocidad  de  1  mm/min  en  aquellos  tipos  de  suelo  en  que  se demuestre, a través de ensayos comparativos, que el cambio de velocidad no altera los resultados del ensayo, y dejando expresa constancia en el informe.

  • Anotar  las  lecturas  de  la  carga  a  intervalos  regulares  de    penetración.   

Al  aplicar  la velocidad de 1,25 mm por minuto, registrar la carga en penetraciones de: 0,63 – 1,25 – 1,9 – 2,5 – 3,1 – 3,75 – 4,4 – 5 – 7,5 – 10,0 – 12,5 milímetros.

NOTAS

1) Para  equipos  con  diales  en  pulgadas  estos  intervalos  corresponden  aproximadamente  a:  0,025  –  0,050  -0,075 – 0,100 – 0,125 – 0,150 – 0,175 – 0,200 – 0,300 – 0,400 y 0,500 pulgadas.

2) Al aplicar la velocidad de 1 mm/minuto, es recomendable registrar la carga en penetraciones de: 0,5 – 1,0 -1,5 – 2,0 – 2,5 – 3,0 – 3,5 – 4 – 4,5 – 5 – 7,5-10,0 y 12,0 milímetros.

3) Con  dispositivos  de  carga  operados  manualmente  puede  ser  necesario  tomar  las  lecturas  de  la  carga  a intervalos breves (por ejemplo cada 0,5 mm) a fin de controlar la velocidad de penetración.

  • Anota la carga y penetración máxima si esto se produce para una penetración menor que 12,7 mm.

NOTA – Las lecturas de carga a penetraciones de 10,16 mm y 12,7 mm pueden omitirse.

  • Sacar el suelo del molde y determinar la humedad de la capa superior en un espesor de 25 mm. Sacar una muestra para determinar la humedad que comprenda toda la altura del molde si se desea determinar la humedad promedio. Cada muestra para determinación de humedad debe tener un tamaño igual o mayor que 100 g en el caso de suelos de grano fino e igual o mayor que 500 g en el caso de suelos granulares.

6 Expresión de resultados

Curva de tensión-penetración

Calcular las tensiones de penetración en Mega Pascales (Kgf/cm2) y trazar la curva en un gráfico de tensión-penetración. En algunos casos esta curva puede tomar, inicialmente, la forma cóncava hacia arriba debido a irregularidades de la 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 esta tangente corta a la abscisa.

Razón de soporte

Empleando los valores de tensión corregidos tomados de la curva tensión-penetración para 2,54 mm y 5, 08 mm de penetración, calcular las razones de soporte para cada una de ellas, dividiendo las tensiones corregidas por las tensiones normales 6,9 MPa (≈70Kgf/cm2) y 10,3 MPa (≈105 Kgf/cm2). Calcular también la razón de soporte para la carga máxima si la penetración es menor que 5,08 mm, interpolando la tensión normal.

La razón de soporte es, normalmente, la correspondiente a 2,54 mm de  penetración. Cuando la razón correspondiente a 5,08 mm es mayor, confirmar el resultado a través de la información obtenida en ensayos previos o, en su defecto, repetir el ensayo. Si los ensayos previos o el ensayo de chequeo entregan un resultado similar, emplear la razón de soporte correspondiente a 5,08 mm de penetración.

NOTA – Si se desea obtener los valores de la razón de soporte a penetraciones de 7,62 mm, 10,16 mm y 12,7 mm, los valores de tensión corregidos para estas penetraciones deben dividirse por tensiones normales de 13,1 MPa (≈133Kgf/cm2), 15,8 MPa (≈162 Kgf/cm2) y 17,9 MPa (≈183 Kgf/cm2) respectivamente.

2.6/5 - (15 votos)