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1. OBJETIVO DEL ENSAYO

Describe el procedimiento de ensayo para la determinación de un índice de

resistencia de los suelos denominado valor de la relación de soporte, que es muy

conocido, como CBR (California Bearing Ratio).

El ensayo se realiza normalmente sobre suelo preparado en el laboratorio en

condiciones determinadas de humedad y densidad; pero también puede operarse

en forma análoga sobre muestras inalteradas tomadas del terreno.

Este índice se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de sub

rasante y de las capas de base, sub-base y de afirmado.

2. GENERALIDADES

No basta con especificar el grado de compactación de un suelo. Dos suelos

diferentes alcanzarán no solo densidades secas y humedades óptimas diferentes

en el ensayo de compactación, sino que el material al estar constituido por

partículas diferentes, tendrá un comportamiento en términos de ingeniería

diferente. Por ello, se hace necesario un parámetro adicional que considere la

capacidad de soporte del suelo en sí mismo para esas condiciones de

compactación.

El ensayo de soporte de California se desarrolló por parte de la División de

Carreteras de California en 1929 como una forma de clasificar la capacidad de

un suelo para ser utilizado como sub rasante o material de base en construcción

de carreteras.

El ensayo CBR (la ASTM denomina el ensayo simplemente un ensayo de

relación de soporte) mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de

humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número asociado

a la capacidad de soporte.

3. NORMA APLICABLE

NORMA ASTM

D698 – determinación de las relaciones humedad. Densidad de los suelos

empleando un pisón de 2.5 kg. (5.51 libras) y una caída de 305 mm (12´´).

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D1557 – determinación de las relaciones humedad. Densidad de los suelos

utilizando un pisón de 4.5 kg. (10 libras) y una caída de 457 mm (18´´).

4. MATERIALES Y EQUIPO A USAR EN EL ENSAYO

a) PRENSA: similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada para

forzar la penetración de un pistón en el espécimen. El pistón se aloja en el

cabezal. El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a

una velocidad uniforme de 1,27 mm (0.05") por minuto. La capacidad de la

prensa y su sistema para la medida de carga debe ser de 44.5 kN (10000 Ibf)

o más y la precisión mínima en la medida debe ser de 44 N (10 lbf) o menos.

b) MOLDE DE METAL: de forma cilíndrica, de 152,4mm ± 0.66 mm (6 ±

0.026") de diámetro interior y de 177,8 ± 0.46 mm (7 ± 0.018") de altura,

provisto de un collar de metal suplementario de 50.8 mm (2.0") de altura y

una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones

de la base no excederán de 1,6 mm (28 1/16”) las mismas que deberán estar

uniformemente espaciadas en la circunferencia interior del molde de diámetro

(Figura 1a). La base se deberá poder ajustar a cualquier extremo del molde.

c) DISCO ESPACIADOR DE METAL: de forma circular, de 150.8 mm (5

15/16”) de diámetro exterior y de 61,37 ± 0,127 mm (2,416 ± 0,005”) de

espesor (Figura 1b), para insertarlo como falso fondo en el molde cilíndrico

durante la compactación.

d) PISÓN: se utiliza para compactar como el descrito en el modo operativo de

ensayo Proctor Modificado, (equipo modificado).

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APARATO MEDIDOR DE EXPANSIÓN COMPUESTO POR:

e) UNA PLACA DE METAL: perforada, por cada molde, de 149.2 mm (5

7/8") de diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de

diámetro. Estará provista de un vástago en el centro con un sistema de tornillo

que permita regular su altura (Figura 1d).

f) UN TRÍPODE: cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve

montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo vástago

coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posición de éste

y medir la expansión, con aproximación de 0.025 mm (0.001") (véase Figura

1c).

g) PESAS: Uno o dos pesas anulares de metal que tengan una masa total de 4,54

± 0,02kg y pesas ranuradas de metal cada una con masas de 2,27 ± 0,02 kg.

Las pesas anular y ranurada deberán tener 5 7/8” a 5 15/16” (149,23 mm a

150,81 mm) en diámetro; además de tener la pesa, anular un agujero central

de 2 1/8” aproximado (53,98 mm) de diámetro.

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h) PISTÓN DE PENETRACIÓN: de material metálico de sección transversal

circular, de 49.63 ± 0,13 mm (1,954 ± 0,005”) de diámetro, área de 19.35 cm2

(3 pulg2) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetración con

las sobrecargas precisas de acuerdo con el numeral 3.4, pero nunca menor de

101.6 mm (4").

Fig. 01

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i) DIALES EXTENSO MÉTRICOS: dos diales que permiten lecturas hasta

0.025 mm (0.001 in).

j) EQUIPOS VACÍOS: otros elementos de uso general tales como:

Recipientes para mezclar

Regla metálica enrasadora

Balanza

Bandejas para sumergir los moldes

Horno

Papel de filtro

Platos

5. CONDICIONES QUE DEBE TENER LA MUESTRA EN EL ENSAYO

La muestra se preparara de acuerdo con la norma D698 o la D1559. Se anotara

en el informe el procedimiento empleado.

Según la norma D698:

NOTA 1.- Los suelos y las mezclas de suelo-agregado deben ser considerados como

Suelos naturales de grano fino o grueso o compuestos o mezcla de suelos naturales o

Mezclas de suelos naturales y suelos procesados o agregados, tales como: limo, grava o

roca triturada.

NOTA 2.- Estos métodos de ensayo de compactación en el laboratorio, cuando son

usados en suelos y mezclas suelo-agregados los cuales no tienen drenaje libre, en la

mayoría de los casos pueden establecer una relación bien definida entre el contenido

óptimo de humedad y la máxima densidad. Mientras que para suelos y mezclas de suelo-

agregados con drenaje libre, estos métodos en muchos casos no producen una relación

bien definida humedad-densidad, y la máxima densidad obtenida es generalmente

menor que la obtenida por métodos vibratorios.

Se seleccionara una muestra representativa con un peso aproximado de 4.54 kg.

(10 libras) o más para suelos finos y de 5.44 kg. (12 libras) o más para suelos

granulares y se mezcla completamente en agua. Si se desea un periodo de curado

se coloca la mezcla en un recipiente tapado hasta lograr que la distribución de

humedad sea uniforme.

5.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE ENSAYO

Si la muestra moldeada va ser embebida, se toma una muestra representativa del

material para la determinación de humedad al inicio de la compactación y otra

muestra remanente después de la compactación. Se pesa inmediatamente el

material y se lo seca al horno a 110 ±5 °C (230 ±9°F) por lo menos durante 12

horas o hasta tener el peso constante. Cada muestra para determinación del

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contenido de humedad pasara por lo menos 100 g. en caso de suelos finos y 500

g. en suelos granulares. Si no se va embeber la muestra compactada, se tomara

una muestra representativa del material de una de las caras cortadas después de

la penetración, para determinar su contenido de humedad.

6. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Se coloca sobre el suelo compactado en el molde una sobrecarga de pesas que

provoque una intensidad de carga igual al peso de material de base y pavimento

dentro de la aproximación de 2.27 kg. (5 libras) pero que no sean inferior a 4.54

kg. (10 libras). Si la muestra compactada ha sido embebida previamente, la

sobrecarga será igual a la usada en el periodo de inmersión. Para evitar que el

suelo antes de asentar el pistón de penetración, luego se colocan las restantes

sobrecargas.

Se asienta el pistón de penetración con la carga mínima posible, que en ningún

caso excederá 4,4 kg. 44 N (10 libras fuerza). Se lleva a cero ambos diales de

tensiones y deformaciones. Se requiere la carga inicial para asegurar un

adecuado asentamiento del pistón y se la considera como carga cero cuando se

determine la relación penetración carga.

Se aplica la carga al pistón

7. RESULTADOS DEL ENSAYO (EN FORMATO DE LABORATORIO)

8. INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS (CURVAS Y GRAFICOS)

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES PARA EL ENSAYO