AP- 035. Ensayo de Carga con Placa Módulo de Compresibilidad. Ámbito de Suelos

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Descripción del Ensayo

El ensayo tiene como objetivo determinar la deformabilidad y la capacidad portante de un suelo a partir del módulo de compresibilidad.

Consiste en medir el desplazamiento vertical de un punto de la superficie de un suelo situado en la vertical del centro de gravedad de una placa rígida con carga. Se miden las deflexiones de este punto producidas en dos o más ciclos de carga respecto a una posición inicial de referencia.

A partir de las mediciones y de las cargas transmitidas por la placa, se calculan los módulos referidos.

Cómo se Hace

Si el suelo está compuesto por arenas que es resecan con facilidad, o suelos que forman costras o se reblandecen en superficie de manera transitoria, así como otros suelos susceptibles de sufrir cualquier tipo de alteración en su superficie, se procederá a retirar la primera capa antes de disponer la placa, de manera que la densidad y compactación del suelo sea alterada lo mínimo posible.

Se prepara la superficie, con ayuda de un regle de acero o de una llana, de manera que quede completamente plana y limpia.

Una vez preparada la superficie se procede a la colocación de la placa de carga que se nivela horizontalmente con ayuda del nivel de burbuja que lleva incorporada.

A continuación se dispone el dispositivo de carga, consistente en un gato hidráulico de doble efecto comandado por una bomba de precisión con sistema directo de medición de carga. Como reacción se suele usar un eje posterior de un camión cargado.

Para medir el asentamiento de la superfície se usa un puente de medición y tres comparadores de exactitud 0,01 mm. El movimento de la placa se mide a lo largo del eje vertical al plano de la placa situado al baricentro del triángulo equilátero formado por tres puntos que, al inicio del ensayo, han de equidistar del centro y, que forman entre sí un angulo de 120º. El puente de medición, de material rígido y estable, debe tener una luz de 4 m y un momento resistente, mínimo, de 8 cm³.

Se inicia con una precarga de 0,01 NN/mm² durante 30 segundos.

La carga máxima a aplicar, y/o el asentamiento máximo a conseguir, son en función del tamaño de la placa y de las características del suelo.

Para determinar el módulo de compresibilidad Ev usando una placa de 300 mm de diámetro, el proceso normal es aumentar progresivamente la carga hasta adquirir un asentamiento de, aproximadamente, 5 mm o una tensión bajo placa del orden de 0,5 MN/m². Si se usa una placa de 600 mm de diámetro los valores límites son de 7 mm de asentamiento y de 0,25 NM/m² de carga. En el caso de placas de 762 mm, los valores son de 13 mm y 0,2 MN/mm².

En todos los casos el proceso de carga debe incluir, como mínimo, seis niveles aproximadamente iguales. El intervalo de tiempo entre dos niveles consecutivos debe ser, como mínimo, de un minuto. En todo caso, en los ciclos de carga y descarga únicamente se puede pasar al siguiente nivel cuando las variaciones de asentamiento o levantamiento, con lecturas cada 2 minutos, no sean superiores a 0,2 mm/min.

El proceso de descarga debe efectuarse en 3 niveles, correspondientes al 50%, 25% y 0% de la carga máxima.

Una vez finalizada la descarga, se inicia un nuevo ciclo de carga que alcanzará hasta el penúltimo nivel de la aplicación en el primer ciclo.

Los resultados obtenidos se reflejaran en un gráfico con los valores de carga, descarga – asentamiento, recuperación de cada nivel.

Cómo se Expresan

Se calculan los módulos de compresibilidad mediante la curva del primero y del segundo ciclo de carga, a partir de la inclinación de la secante entre los puntos 0,3 smax y 0,7 smax y sus correspondientes asentamientos en estos puntos (s), mediante la expresión: E = 1,5 r(Ds/Ds).

La operación de cálculo se efectua para el primer ciclo (E1) y para el segundo ciclo de carga (E2). El resultado se expresa en MN/m² o en MPa.

Normas de Referencia o Relacionadas

NLT 357/98

Utilidad del Ensayo

La ejecución de la prueba resulta imprescindible para la comprobación de la capacidad portante de un suelo, en función de su estado natural o como consecuencia de una determinada compactación.

Cuándo hacerlo

El ensayo hace falta efectuarlo antes de iniciar cualquier operación sobre un terreno natural o despues de haber alcanzado la compactación requerida.

Precauciones

El diámetro de placa a usar depende, básicamente, del tamaño granular del material que compone el suelo. Debajo de la placa no debe existir material granular con tamaño superior a una cuarta parte del diámetro de la placa.

Muestra

El ensayo se realiza "in situ".

Exigencias

El Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras, especifica valores mínimos del módulo E2 para diferentes materiales y situaciones:

Zahorras Naturales

Zahorras naturales : E₂ (MPa)

SITUACIÓN	T0 - T1	T2 - T3	T4, arcenes
Explanada	60	40	25
Sub-base	100	80	40
Base	- - -	- - -	50

Zahorras Artificiales

Zahorras artificiales : E₂ (MPa)

SITUACIÓN	T0 - T1	T2 - T3	T4, arcenes
Sub-base	100	80	40
Base	120	100	60

Terraplenes

Terraplenes: E₂ (MPa)

SITUACIÓN	SUELOS SELECCIONADOS	RESTO de SUELOS
Cimentación, núcleos	³ 50	³ 30
Coronación	³ 100	³ 60

La relación entre el módulo de deformación obtenido en el segundo ciclo de carga E2 y el obtenido en el primer ciclo de carga E1, no puede ser superior a 2,2.

Com mínimo el ensayo se llevará a cabo una vez durante la ejecución de la obra en materiales de características similares y para las mismas condiciones de compactación.