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“CONTROL Y SUPERVICION DE OBRA “

CBR EN MUESTRAS INALTERADAS: NATURAL Y SATURADA

1. Origen :

Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E. Stanton y O. J. Porter del departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto en Europa como en América, el método CBR se ha generalizado y es una forma de clasificación de un suelo para ser utilizado como subrasante o material de base en la construcción de carreteras. Durante la segunda guerra mundial, el cuerpo de ingenieros de los Estados Unidos adoptó este ensayo para utilizarlo en la construcción de aeropuertos.

2. Definición de CBR :

El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar.

También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

Fig.1: El asumido mecanismo de falla del suelo generado por el pistón de 19.4 cm2 en el Ensayo C.B.R., la condición de frontera es un problema.

3. Definición de número CBR :

El número CBR (o simplemente CBR), se obtiene de la relación de la carga unitaria (lbs/pulg2) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón de penetración (19.4 cm2) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón (lbs/pulg2)

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requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado.

Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para un suelo específico, determinado utilizando el ensayo de compactación estándar o modificado del experimento.

El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes:

Determinación de la densidad y humedad. Determinación de las propiedades expansivas del material. Determinación de la resistencia a la penetración.

El comportamiento de los suelos varía de acuerdo a su grado de alteración (inalterado y alterado) y a su granulometría y características físicas (granulares, finos, poco plásticos).

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El método a seguir para determinar el CBR será diferente en cada caso.

A. Determinación del CBR de suelos perturbados y remoldados:

1. Gravas y arenas sin cohesión.

2. Suelos cohesivos, poco plásticos y poco o nada expansivo.

3. Suelos cohesivos y expansivos.

B. Determinación del CBR de suelos inalterados.

C. Determinación del CBR in situ.

Fig.2: Equipo empleado para las pruebas de compactación e hinchamiento.

4. Determinación del CBR de Suelos Remoldados ASTM D 1883 :

4.1. Equipo :

Para la Compactación :

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Molde de diámetro = 6”, altura de 7” a 8” y un collarín de 2”. Disco espaciador de acero diámetro 5 15/16” y alt. 2.5” Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”. Trípode y extensómetro con aprox. 0.001”. Pesas de plomo anular de 5 lbs c/u (2 pesas).

Para la Prueba de Penetración :

Pistón sección circular Diám. = 2 pulg. Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica. V= 0.05 pulg/min. Con anillo

calibrado. Equipo misceláneo: balanza, horno, tamices, papel filtro, tanques para

inmersión de muestra a saturar, cronómetro, extensómetros, etc.

Foto 1. El equipo CBR para realizar, el tamizado, humedecimiento, la mezcla de suelo y la compactación.

4.2. Preparación del material :

a) Secar el material al aire o calentándolo a 60° C.

b) Desmenuzar los terrones existentes y tener cuidado de no romper las partículas individuales de la muestra.

c) La muestra deberá tamizarse por la malla ¾“y la No. 4. La fracción retenida en el tamiz ¾” deberá descartarse y reemplazarse en igual proporción por el material comprendido entre los tamices ¾” y No. 4. Luego se mezcla bien.

d) Se determina el contenido de humedad de la muestra así preparada.

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Cantidad de material

Para cada determinación de densidad (un punto de la curva de compactación), se necesitan 5 k de material. Para la curva con 6 puntos se necesitará 30 k de material. Cada muestra se utiliza una sola vez.

4.3. Determinación de la densidad y humedad:

Preparar una muestra que tenga la misma densidad y humedad que se proyecta alcanzar en el sitio donde se construirá el pavimento. Procedimiento:

a) En el molde cilíndrico se coloca el disco espaciador y papel filtro grueso 6”.

b) La muestra se humedece añadiendo una cantidad de agua calculada. Se mezcla uniformemente. La humedad entre dos muestras debe variar en 2%.

c) La muestra se divide en 5 partes. Se compacta en 5 capas con 10, 25 y 56 golpes / capa. La briqueta compactada deberá tener un espesor de 5”.

d) Se quita el collarín, se enrasa la parte superior del molde, se volteará el molde y se quitará la base del molde perforada y el disco espaciador.

e) Se pesará el molde con la muestra, se determinará la densidad y la humedad de la muestra.

Humedad de mezclado

El C.B.R EN MUESTRAS INALTERADAS Y ALTERADAS:

MUESTRAS INALTERADAS: Mediante este método, se determina el CBR de un suelo cohesivo en estado natural. Se diferencia del anterior sólo en la toma de muestras, ya

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que los pasos para determinar las propiedades expansivas y la resistencia a la penetración son similares.

Se tomarán tres muestras inalteradas, empleando para ello moldes CBR armados en los extremos de su respectivo collarín. Para facilitar el hinchamiento del molde, el collarín que se apoya sobre la superficie del terreno tendrá sus bordes cortantes.

El procedimiento consiste en ir comprimiendo o hincando el molde contra la superficie del terreno y al mismo tiempo retirando el suelo de alrededor del molde, hasta que la muestra de suelo entre en el collarín superior por lo menos 25 mm., cuidando reducir al mínimo las perturbaciones de la muestra.

Finalmente, se retira el molde realizando un movimiento como cortando el suelo, se retira el collarín superior, se enrasan ambas caras de la muestra y se les vierte parafina sólida derretida con el fin de evitar pérdidas de humedad en el traslado al laboratorio. El peso unitario y la humedad deberán ser determinados por medio del ensayo de densidad in situ, eligiendo un lugar próximo a aquel desde donde se obtuvieron las muestras.

Se preserva en la medida de lo posible ,la estructura y el contenido de humedad para que representen las condiciones de campo , las muestras inalteradas son necesarias para ensayos de CBR en suelos finos como por ejemplo las arcillas, arenas limosas o arcillosas.

Las muestras inalteradas se extraen con los moldes de CBR y un accesorio de este, que permite cortar el suelo. Se protege y traslada al laboratorio para su inmediato ensayo, el CBR así calculado, estará asociado a la densidad y humedad natural. Como se ve en la figura :

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Si el suelo esta conformado por arenas y es difícil conseguir una muestra inalterada , se recomienda medir la densidad de campo y tomar una muestra para humedad , de manera que en laboratorio se remolde especímenes

MUESTRAS ALTERADAS:

Las muestras alteradas se usan para la identificación del suelo y para pruebas de clasificación y calidad a medida que se recolectan , las muestras se introducen en recipientes de vidrio o plásticos y se sellan , también se pueden usar latas o bolsas de plásticos.

Se debe tomar una porción de 100 kg. Aproximadamente para realizar los ensayos de proctor modificado y CBR en muestras remoldadas al optimo contenido de humedad , para determinar el CBR de diseño para subrasantes granulares , materiales de sub base y base granulares.

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