AP- 011. Índice C.B.R. de un Suelo. Con Inmersión. Ámbito de Suelos
De Construmatica
|
Nota: Este artículo ha sido creado gracias al Institut Tecnològic de Lleida en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido está disponible en el sitio web del Institut Tecnològic de Lleida
¡Atención! Esté artículo está sujeto a Derechos de Autor. |
|---|
Descripción del Ensayo
El ensayo tiene como objetivo determinar la capacidad portante de un suelo en función de su estado, densidad y humedad, así como de la sobrecarga que se le aplique.
El ensayo C.B.R. (California Bearing Ratio) se puede llevar a cabo sobre un suelo compactado en laboratorio o bien sobre muestras inalteradas de un terreno determinado. Las muestras ya preparadas, pueden someterse a inundación de agua o ensayarlas sin inmersión.
La metodología que se expone a continuación, corresponde a muestras compactadas en el laboratorio ensayadas con inmersión. El hecho de efectuar la operación de inmersión, permite obtener datos ante la cantidad de agua que la muestra es capaz de absorber y del grado de inflamación asumido por la misma.
Cómo se Hace
Determinar la densidad máxima y la humedad óptima del suelo mediante el ensayo Próctor Modificado.
Si la muestra está excesivamente húmeda, dejar secar al aire o en una estufa a temperatura inferior a 60ºC.
Se pasa la muestra por el tamiz de 20 mm determinando el porcentaje de masa retenida. Si éste es superior al 10%, se sustituye la parte retenida por material de tamaño de entre 20 y 5 mm. En caso que la fracción de material retenida por el tamiz de 20 mm supere el 30% de la muestra o existan partículas de tamaño superior a 50 mm, el ensayo no es adecuado para este tipo de suelo.
Determinar la densidad máxima y la humedad óptima del suelo mediante el ensayo Próctor Modificado.
Si la muestra está excesivamente húmeda, dejar secar al aire o en una estufa a temperatura inferior a 60ºC.
Se pasa la muestra por el tamiz de 20 mm determinando el porcentaje de masa retenida. Si éste es superior al 10%, se sustituye la parte retenida por material de tamaño de entre 20 y 5 mm. En caso que la fracción de material retenida por el tamiz de 20 mm supere el 30% de la muestra o existan partículas de tamaño superior a 50 mm, el ensayo no es adecuado para este tipo de suelo.
Una vez preparada la muestra y determinada su humedad, se aplica la cantidad de agua necesaria hasta llegar a la óptima. En un molde de dimensiones normalizadas, se introduce el suelo en cinco capas del mismo espesor, compactándose cada una de ellas con 15 golpes de un mazo de 4,535 kg que cae libremente a una altura de 457 mm.
Se repite el proceso con otros dos moldes compactándolos con 30 y 60 golpes respectivamente para cada una de las cinco capas.
Enrasados los moldes, una vez ya girados y extraída la base, se coloca, encima de la probeta, una placa perforada con vástago en la que pesará la sobrecarga equivalente a la prevista en obra siempre en múltiples de 2,25 kg. La sobrecarga total tiene que ser, como mínimo de 4,50 kg.
A continuación se coloca el molde con la probeta en un recipiente, se sitúa un trípode de soporte de un flexímetro, de precisión 0,01 mm, con la punta apoyada sobre el vástago, se ajusta a cero, y se procede a llenar el recipiente con agua. La inmersión se mantiene durante 96 horas, anotando lecturas de deformación cada 24 h.
Con el proceso finalizado, se saca el muelle con la muestra del recipiente, se deja escurrir durante 15 minutos, se retira la sobrecarga, se extrae la placa perforada, se vuelve a colocar el lastre de sobrecarga y se lleva el conjunto a la prensa para su penetración.
La prensa se compone de un pistón metálico de 49,6 mm de diámetro y un sistema de medida de deformación.
Se aplica la carga sobre el pistón a una velocidad de penetración uniforme de 1,2 mm/min. Se anotan las lecturas de carga correspondientes a los valores de penetración en mm: 0,25, 0,50, 0,75, 1,00, 1,50, 2,00, 2,50, 3,00, 4,00, 5,00, 7,50, 10,00 y 12,50.
Terminada la operación se retira el molde de la prensa, se desmonta y se extrae, de la zona próxima a la penetración, una muestra de suelo para determinar la humedad final de la muestra.
Si designamos Q como la fuerza total expresada en kN o en kP por las penetraciones correspondientes a 2,50 mm y 5,00 mm, el índice C.B.R. se calcula en conformidad al cuadro siguiente, para cada uno de los tres muelles preparados:
| Penetración en mm. | ||
| . . . . . | Q en KN | Q en KP |
| 2,50 | 7,57 x Q | 0,0742 x Q |
| 5,00 | 5 x Q | 0,0490 x Q |
Se elige como índice C.B.R de la muestra ensayada, el mayor de estos valores.
Cómo se Expresan
El índice C.B.R. es número sin unidad. En un gráfico se representan las densidades secas en ordenadas y sus respectivos índices C.B.R, en abcisas
La cantidad de agua absorbida por la muestra se expresa en % referida a la masa seca de la probeta.
El inflamante se indica en % respecto a la altura de la probeta en el molde.
Normas de Referencia o Relacionadas
UNE 103-502-94, NLT-111/78, ASTM D 1883 73, BS 1377:1990
Utilidad del Ensayo
La realización del ensayo resulta imprescindible siempre que quiera conocerse la capacidad portante de un terreno natural, o bases de zahorra natural o artificial, ya que el resultado condiciona el tipo de firme o solución constructiva a adoptar en función del tipo de tráfico o uso que tendrá el pavimento.
La operación de sumergir la muestra nos da una indicación de la pérdida de resistencia del suelo debida a la saturación, es decir, la situación más extrema del suelo. También, nos facilita información sobre el posible hinchamiento del suelo bajo la carga durante la su ubicación en obra, en estado de saturación.
Cuándo Hacerlo
Siempre antes de aceptar una determinada zahorra natural y determinados tipos de suelos para terraplenes (tolerables, adecuados o seleccionados).
Precauciones
Hay que tener cura de que la muestra que se envíe para hacer el ensayo corresponda a la tipología del material a compactar. Cada tipo de suelo/zahorra tiene características diferentes, y por tanto, valores de densidad seca y humedad óptima variables. Si en el transcurso de las operaciones de compactación se observan diferencias de aspecto o se cambia de tipo de material, de proveedor o de cantera, habrá que hacer un nuevo ensayo próctor para tener valores de referencia de compactación de acuerdo con los tipos de materiales que se están utilizando.
Muestra
La muestra mínima para llevar a cabo un ensayo próctor modificado es de 35 kg de material.
Exigencias
El nivel de exigencia de valor de índice C.B.R., ligado al nivel de compactación, es función del tipo de material y de la situación del mismo. Por lo tanto, en el caso de terraplenes se exige coronaciones valores de C.B.R. > 5 en suelos adecuados y seleccionados, en el caso de que estemos hablando de suelos adecuados y seleccionados, pero en el caso de cimentaciones y núcleos de terraplenes (suelos tolerables, adecuados o seleccionados) el índice tiene que ser superior a 3.
- E1: 5 < C.B.R.< 10
- E2: 10 > C.B.R. < 20
- E3: C.B.R. >20
Las zahorras naturales tendrán una capacidad portante (C.B.R.) no inferior a 20.
Les explanadas, que se clasifiquen en tres categorías capaces de responder a las solicitaciones de determinados tipos de tráfico, tienen los siguientes niveles de exigencia definidos por su C.B.R.