Resumen del ensayo que se realiza para determinar la resistencia al corte (Esfuerzo cortante) de un suelo.
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Descripción: GUIA DE CBR INSITU
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Descripción: mecanica de suelos
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RELACION DE SOPORTE DEL SUELO EN EL TERRENO (CBR "IN SITU") INTRODUCCIÓN Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T.E Stamtom y O.J Porter del departamento de carreteras de California .Desde esa feca tanto en Europa como en !mérica" el método C#$ se a generali%ado generali%ado y es una forma de clasificaci&n clasificaci&n de un suelo para ser utili%ado como su'rasante o material de 'ase en la construcci&n de carreteras.
GENERALIDADES El ensayo de C.#.$. mide la resistencia al corte (esfuer%o cortante) de un suelo 'a*o condiciones de umedad y densidad controladas" la !ST+ denomina a este ensayo" simplemente como ,$elaci&n de soporte- y esta normado con el nmero !ST+ D 1//0 0.
DEFINICIÓN Es un método adecuado para determinar la capacidad de soporte de un material en el lugar donde ser3 sometido a las solicitaciones de la estructura 4ue soportar3. De'er5a reali% reali%ars arse e cuand cuando o se prese presente nten n materi materiale ales s dudo dudoso sos s y en mo6imi mo6imien ento tos s de tierra tierra importantes.
Figura 1. Ensayo C#$ in situ.
NORMAS DE REFERENCIA !ST+ D 772990
OBJETO Esta método esta'lece el procedimiento 4ue se de'e seguir para determinar la relaci&n de soporte (comnmente llamada C#$ 8 California #earing $atio)" de un suelo ensayado in situ- mediante la comparaci&n entre la carga de penetraci&n del suelo y la de un material est3ndar de referencia. Este método de ensayo cu're la e6aluaci&n de la calidad relati6a de los suelos de la su'rasante" pero tam'ién es aplica'le a materiales de s'ase y 'ase.
1) :os ensayos de C#$ ,in situ- son usados para e6aluaci&n y dise;o en cual4uiera de las condiciones siguientes< a) Cuando el grado de saturaci&n (porcenta*e de ,6ac5os- llenos con agua) es /=> o mayor. ') Cuando el material es de grano grueso y no coesi6o" as5 4ue no es afectado de manera significati6a por cam'ios en la umedad. c) Cuando el suelo no a sido modificado por acti6idades de construcci&n durante los dos ltimos a;os anteriores al ensayo. En el ltimo caso" la umedad realmente no se 6uel6e constante sino 4ue generalmente flucta dentro de un rango m3s 'ien estreco. Por lo tanto" los datos del ensayo de campo pueden usarse para encontrar de manera satisfactoria la capacidad promedio de soporte de carga.
2) Cual4uier acti6idad de construcci&n" tal como ni6elaci&n o compactaci&n" efectuada después del ensayo de relaci&n de soporte" pro'a'lemente in6alidar3 los resultados del ensayo. Sin em'argo" cual4uier alteraci&n significati6a por compactaci&n" manio'ra o cam'io de umedad puede afectar la resistencia del suelo y de*ar sin 6alide% los resultados del ensayo efectuando pre6iamente" conduciendo a la necesidad de un nue6o ensayo y nue6os an3lisis.
EUIPO 1) ?ato mec3nico de tornillo" operado manualmente" e4uipado con un dispositi6o giratorio especial de mani6ela para aplicar la carga al pist&n de penetraci&n y dise;ado con las siguientes especificaciones<
•
Capacidad m3@ima de 2== Ag (B9B= l'). +5nima altura de ele6aci&n< B= mm (2). +anu'rio desmonta'le 1B= mm () de radio. $elaci&n de 6elocidad alta" apro@imadamente 2.7 re6oluciones para 1 mm
•
(=.=7) de penetraci&n. $elaci&n de 6elocidad media" apro@imadamente B re6oluciones para 1 mm
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(=.=7) de penetraci&n. $elaci&n de 6elocidad 'a*a" apro@imadamente 17 re6oluciones para 1 mm
• • •
• •
(=.=7) de penetraci&n. Pueden usarse otras relaciones de 6elocidad" cuando esto sea m3s con6eniente. Tam'ién se pueden usar otros gatos mec3nicos" con la misma carga m3@ima y altura de ele6aci&n" siempre y cuando se o'tenga con ellos una tasa uniforme de penetraci&ncarga de 1.0 mm (=.=B) por minuto.
2) !nillos de carga" dos en total" de'idamente cali'rados" uno de ellos con amplitud de carga de = a /./ A (19/7 l'f) y el otro de = a 22. A (B== l'f) apro@imadamente.
!) Pist&n de penetraci&n" de B=./ =.1 mm (2 =.==7) de di3metro (0 pulgF 8 19.0B cm2 de 3rea) y apro@imadamente 1=1 mm (7) de longitud. De'e contar adem3s" de un adaptador de pist&n y de e@tensiones de tu'o de rosca interna con conectores.
Nu#r$
L$'giu&
R#%u#ri&$
Ar$*ia&a
2
0/mm (1.B-)
2
1=2mm (7-)
/
0=Bmm (12-)
+) Diales" De'en e@istir dos diales< uno para medir deformaciones del anillo de carga con lecturas de =.==2B mm (=.===1) y recorrido de apro@imadamente .7 mm (=.2B) y otro para medir penetraciones del pist&n con lecturas de =.=2B mm (=.==1) y recorrido
de apro@imadamente 2B mm (1)" e4uipado con un soporte o a'ra%adera de e@tensi&n para a*ustar la posici&n del dial.
,) Soporte para el dial de penetraci&n" o puente de aluminio" ierro o madera de mm (0) de altura y longitud apro@imada de 1.B m (B pies).
-) Platina de so'recarga" circular" de acero" de 2B7 =.B mm (1= =.=2) de di3metro" con un agu*ero central circular de B1 =.B mm (2 =.=2). :a platina de'e pesar 7.B7 =.=1 Ag (1= =.=2 l').
) Pesas de so'recarga" Dos pesas anulares de so'recarga de 7.B7 =.=1 Ag (1= =.=2 l')" de 21 1 mm (/.B =.=7) de di3metro total" y dos pesas similares de las mismas dimensiones" pero de 9.=/ =.=1 Ag (2= =.=2 l') cada una.
/) Ge5culo de carga ($eacci&n). Hn 6e5culo (o pie%a de e4uipo pesado) de carga suficiente para pro6eer una reacci&n de apro@imadamente 01 A (9= l'). El 6e5culo de'e estar e4uipado con una 6iga met3lica de'idamente acondicionada en la parte posterior del casis 4ue ofre%ca una reacci&n adecuada para for%ar la penetraci&n del pist&n en el suelo. El 6e5culo se de'e suspender suficientemente para eliminar la influencia de los resortes traseros y permitir 4ue el ensayo de penetraci&n se efecte sin mo6imiento ascendente del casis del 6e5culo. Para efectuar el ensayo se re4uiere disponer de un espacio 6ertical li're de apro@imadamente =. m (2 pies).
0) ?atos. Dos gatos tipo cami&n" de 17 +g (1B toneladas) de capacidad" de do'le acci&n com'inada y descenso autom3tico.
1) E4uipo miscel3neo. En6ases de muestras para determinaci&n de umedad y peso unitario" esp3tula" regla de enrase" cucarones para e@ca6ar" etc.
Figura 2. Instalaci&n t5pica del ensayo en e l terreno.
Figura !. !paratos para ensayos en sitio" en la o'ra.
PROCEDIMIENTO 1) Se prepara la superficie 4ue 6a a ser ensayada" retirando el material suelto y superficial 4ue no sea representati6o del suelo 4ue se 6a a ensayar. Se de'e preparar un 3rea de ensayo tan uniforme y ori%ontal como sea posi'le. Cuando se trate de materiales de 'ase no pl3sticos" se de'e tener especial cuidado para no alterar la superficie de ensayo. El espaciamiento de los ensayos de penetraci&n de'e ser tal" 4ue la operaci&n en un punto no altere el suelo del siguiente punto 4ue 6a a ser penetrado. Esta separaci&n de'e ser como m5nimo 1B mm () en suelos pl3sticos y de 0/= mm (1B) en suelos granulares gruesos.
2) Se sita el 6e5culo en tal forma 4ue el centro del sistema de reacci&n 4uede directamente so're la superficie por ensayar. Se instala el gato mec3nico de'a*o de la 6iga o dispositi6o de reacci&n" con la mani6ela acia afuera. Se colocan los gatos del cami&n a cada lado del 6e5culo y se le6anta para 4ue no e@ista peso alguno so're los resortes posteriores se de'e cerciorar 4ue el 6e5culo est3 ni6elado en la parte trasera.
!) Se u'ica el gato mec3nico en la posici&n correcta y se acopla el anillo de carga al e@tremo del gato. Se de'e asegurar el adaptador del pist&n al e@tremo inferior del anillo" se adiciona el nmero necesario de e@tensiones asta alcan%ar una altura menor de 12B mm (7.9) so're la superficie de ensayo y se conecta el pist&n de penetraci&n. Se su*eta el gato en su sitio. Se de'e compro'ar el ni6el del monta*e del gato para asegurar la 6erticalidad del monta*e y acer los a*ustes 4ue sean necesarios.
+) Se coloca platina de so'recarga de 7.B Ag (1= l') de'a*o del pist&n de penetraci&n" de tal forma 4ue cuando 'a*e el pist&n" éste pase a tra6és del agu*ero central.
,) Se asienta el pist&n 'a*o una carga inicial de apro@imadamente 21 APa (0 psi). Para una r3pida colocaci&n" se de'e usar la relaci&n de alta 6elocidad del gato. Para materiales de 'ase con una superficie irregular" se coloca el pist&n so're una delgad5sima capa de pol6o de trituraci&n de piedra cali%a (tamices de =./Bmm (o.2=) =.72Bmm (o.7=)) o de yeso.
-) Si es necesario para lograr una superficie uniforme" se le6anta la platina de carga mientras toda65a est3 actuando la carga inicial so're el pist&n y se espol6orea uniformemente arena fina" en un espesor de 0 a mm (=.12 a =.27)" so're la
superficie 4ue 6a a estar cu'ierta por la placa. Esto sir6e para distri'uir uniformemente el peso de la so'recarga.
) Se adiciona a la platina un nmero de pesos de so'recarga tal" 4ue transmita una presi&n e4ui6alente a la intensidad de carga" producida por las capas de pa6imento" 4ue se colocar3n so're la su'rasante" o la 'ase o am'os" e@cepto 4ue la m5nima pesa aplicada ser3 la de 7.B Ag (1= l') m3s una pesa de so'recarga de 9 Ag (2= l').
/) Se fi*a el soporte del dial de penetraci&n al pist&n y se su*eta el dial a dico soporte. 0) Se coloca en cero las lecturas de am'os diales. 1) Se aplica la carga al pist&n de penetraci&n de tal manera 4ue la 6elocidad apro@imada de penetraci&n sea de 1.0 mm (=.=B) por minuto. Htili%ando la relaci&n de 'a*a 6elocidad del gato durante el ensayo se puede mantener una tasa uniforme de penetraci&n por parte del operador. Se de'en registrar las lecturas del anillo de carga para cada =.7 mm (=.=2B) de incremento de penetraci&n asta una profundidad final de 12. = mm (=.B==). En suelos omogéneos las profundidades de penetraci&n mayores de .2 mm (=.0==) frecuentemente se pueden omitir. Se calcula la relaci&n de soporte en porcenta*e.
11) !l finali%ar el ensayo" se de'e o'tener una muestra en el punto de penetraci&n para determinar la umedad. Tam'ién se de'e determinar el peso unitario en un sitio locali%ado de 1== a 1B= mm (7 a ) desde el punto de penetraci&n. El peso unitario de'e determinarse de acuerdo con los métodos de ensayo S=B=1 (+étodo del Cono de !rena)" S=B= (+étodo del #al&n de Cauco)" S=B=2 (+étodo del Cilindro Penetrante) o S=B= (+étodos ucleares).
CLCULOS 1) Cur3a E45u#r6$7P#'#ra8i9' Se calcula el esfuer%o de penetraci&n para cada incremento de penetraci&n" di6idiendo la fuer%a aplicada por el 3rea del pist&n. Se di'u*a la cur6a de Esfuer%o 6s. Penetraci&n para cada incremento de penetraci&n" como se muestra en la Kigura. En ocasiones" la cur6a de Esfuer%o 6s. Penetraci&n puede en su parte inicial resultar c&nca6a acia arri'a" de'ido a irregularidades de la superficie u otras causas y" en tales casos" el punto cero se de'e a*ustar como se indica en la Kigura.
Figura !. Correcci&n de la cur6a esfuer%o 6s penetraci&n.
2) R#:a8i9' &# S$$r# (CBR) De la cur6a corregida se toman los 6alores de esfuer%o para penetraciones de 2.B7 mm (=.1==) y B.=/ mm (=.2==) y se calculan las relaciones de soporte para cada uno di6idiendo los esfuer%os corregidos por los esfuer%os de referencia de .9 +Pa (1=== l'LpulgF) y 1=.0 +Pa (1B== l'LpulgF) respecti6amente y se multiplica por 1==. Se calcula adicionalmente las relaciones de soporte para el m3@imo esfuer%o si la penetraci&n es menor de B.=/ mm (=.2==)" interpolando el esfuer%o de referencia. :a relaci&n de soporte reportada para el suelo es normalmente la de 2.B7 mm (=.1==) de penetraci&n. Cuando la relaci&n a B.=/ mm (=.2==) de penetraci&n resulta ser mayor" se repite el ensayo. Si el ensayo de compro'aci&n da un resultado similar" se usa la relaci&n de soporte determinada para B.=/ mm (=.2==)
!) Si los 6alores de relaci&n de soporte para penetraciones de .2" 1=.1 y 12. mm (=.0==" =.7== y =.B==) son re4ueridos" los 6alores de esfuer%o corregidos para estas penetraciones se de'en di6idir por los esfuer%os de referencia para 10.1" 1B.9 y 1.9 +Pa (19==" 20== y 2== l'LpulgF) respecti6amente y multiplicarse por 1==.
INFORME El informe de'e incluir la siguiente informaci&n para cada ensayo< :ocali%aci&n del ensayo. +aterial. Profundidad del ensayo. Cur6a de Esfuer%o Penetraci&n. $elaci&n de Soporte corregida para 2.B7 mm (=.1) de penetraci&n. $elaci&n de Soporte corregida para B.=/ mm (=.2) de penetraci&n. Mumedad. Densidad.
CONCLUSIÓN El C#$ adem3s de ser un indicati6o de la calidad del suelo" es tam'ién un par3metro 4ue se utili%a muco en o'ras 6iales (carreteras de pa6imento fle@i'le" y otros)" el cual nos indica so're la capacidad del suelo en cuanto a la resistencia a la penetraci&n con respecto a una muestra est3ndar de material.
