3.4. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE CBR DEL SUELO.

L a f i n a l i d a d d e e s t e e n s a y o , e s d e t e r m i n a r l a c a p a c i d a d d e s o p o r t e ( C B R ) d e s u e l o s y a g r e g a d o s c o m p a c t a d o s e n l a b o r a t o r i o , c o n u n a h u m e d a d ó p t i m a y n i v e l e s d e c o m p a c t a c i ó n v a r i a b l e s . E s u n m é t o d o d e s a r r o l l a d o p o r l a d i v i s i ó n d e c a r r e t e r a s d e l E s t a d o d e C a l i f o r n i a ( E E . U U . ) y s i r v e p a r a e v a l u a r l a c a l i d a d r e l a t i v a d e l s u e l o p a r a s u b - r a s a n t e , s u b - b a s e y b a s e d e p a v i m e n t o s . E l e n s a y o m i d e l a r e s i s t e n c i a a l c o r t e d e u n s u e l o b a j o c o n d i c i o n e s d e h u m e d a d y d e n s i d a d c o n t r o l a d a s , p e r m i t i e n d o o b t e n e r u n ( % ) d e l a r e l a c i ó n d e s o p o r t e . E l ( % ) C B R , e s t á d e f i n i d o c o m o l a f u e r z a r e q u e r i d a p a r a q u e u n p i s t ó n n o r m a l i z a d o p e n e t r e a u n a p r o f u n d i d a d d e t e r m i n a d a , e x p r e s a d a e n p o r c e n t a j e d e f u e r z a n e c e s a r i a p a r a q u e e l p i s t ó n p e n e t r e a e s a m i s m a p r o f u n d i d a d y c o n i g u a l v e l o c i d a d , e n u n a p r o b e t a n o r m a l i z a d a c o n s t i t u i d a p o r u n a m u e s t r a p a t r ó n d e m a t e r i a l c h a n c a d o . L a e x p r e s i ó n q u e d e f i n e a l C B R , e s l a s i g u i e n t e : C B R = ( c a r g a u n i t a r i a d e l e n s a y o / c a r g a u n i t a r i a p a t r ó n ) * 1 0 0 ( % ) D e l a e c u a c i ó n s e p u e d e v e r q u e e l n ú m e r o C B R , e s u n p o r c e n t a j e d e l a c a r g a u n i t a r i a p a t r ó n . E n l a p r á c t i c a e l s í m b o l o d e ( % ) s e q u i t a y l a r e l a c i ó n s e p r e s e n t a s i m p l e m e n t e p o r e l n ú m e r o e n t e r o . U s u a l m e n t e e l n ú m e r o C B R , s e b a s a e n l a r e l a c i ó n d e c a r g a p a r a u n a p e n e t r a c i ó n d e 2 , 5 m m . ( 0 , 1 ” ) , s i n e m b a r g o , s i e l v a l o r d e C B R a u n a p e n e t r a c i ó n d e 5 m m . ( 0 , 2 ” ) e s m a y o r , e l e n s a y o d e b e r e p e t i r s e . S i e n u n s e g u n d o e n s a y o s e p r o d u c e n u e v a m e n t e u n v a l o r d e C B R m a y o r d e 5 m m . d e p e n e t r a c i ó n , d i c h o v a l o r s e r á a c e p t a d o c o m o v a l o r d e l e n s a y o . L o s e n s a y o s d e C B R s e h a c e n s o b r e m u e s t r a s c o m p a c t a d a s c o n u n c o n t e n i d o d e h u m e d a d ó p t i m o , o b t e n i d o d e l e n s a y o d e c o m p a c t a c i ó n P r o c t o r . A n t e s d e d e t e r m i n a r l a r e s i s t e n c i a a l a p e n e t r a c i ó n , g e n e r a l m e n t e l a s p r o b e t a s s e s a t u r a n d u r a n t e 9 6 h o r a s p a r a s i m u l a r l a s c o n d i c i o n e s d e t r a b a j o m á s d e s f a v o r a b l e s y p a r a d e t e r m i n a r s u p o s i b l e e x p a n s i ó n . E n g e n e r a l s e c o n f e c c i o n a n 3 p r o b e t a s c o m o m í n i m o , l a s q u e p o s e e n d i s t i n t a s e n e r g í a s d e c o m p a c t a c i ó n ( l o u s u a l e s c o n 5 6 , 2 5 y 1 0 g o l p e s ) . E l s u e l o a l c u a l s e a p l i c a e l e n s a y o , d e b e c o n t e n e r u n a p e q u e ñ a c a n t i d a d d e m a t e r i a l q u e p a s e p o r e l t a m i z d e 5 0 m m . y q u e d e r e t e n i d o e n e l t a m i z d e 2 0 m m . S e r e c o m i e n d a q u e e s t a f r a c c i ó n n o e x c e d a d e l 2 0 % .

3 . 4 . 1 . M é t o d o p a r a m u e s t r a s r e m o l d e a d a s , s e g ú n N C h 1 8 5 2 O f . 1 9 8 1 .

- E q u i p o n e c e s a r i o . - A p a r a t o p a r a m e d i r l a e x p a n s i ó n ( f i g u r a 3 . 1 5 . ) , c o m p u e s t o p o r u n a

p l a c a m e t á l i c a p r o v i s t a d e u n v á s t a g o a j u s t a b l e d e m e t a l c o n p e r f o r a c i ó n d e d i á m e t r o m e n o r o i g u a l a 1 , 6 m m . y u n t r í p o d e m e t á l i c o p a r a s u j e t a r e l c a l i b r e c o m p a r a d o r c o n i n d i c a d o r d e d i a l .

F i g u r a 3 . 1 5 . A p a r a t o p a r a m e d i r e x p a n s i ó n . F u e n t e : E L E I n t e r n a c i o n a l L t d a . , 1 9 9 3 .

- P r e n s a d e e n s a y o d e c a p a c i d a d m í n i m a d e 4 4 K N . y c a b e z a l o b a s e m o v i b l e a u n a v e l o c i d a d d e 1 , 2 5 m m / m i n p a r a p r e s i o n a r e l p i s t ó n d e p e n e t r a c i ó n e n l a p r o b e t a . E s t e e q u i p o d e b e e s t a r p r o v i s t o d e u n d i s p o s i t i v o i n d i c a d o r d e c a r g a c o n l e c t u r a s d e c u r s o n o m e n o r q u e 5 0 m m .

- M o l d e m e t á l i c o , c i l í n d r i c o d e d i á m e t r o i n t e r i o r d e 1 5 2 , 4 ± 0 , 7 m m . y

a l t u r a d e 1 7 7 , 8 ± 0 , 1 m m . D e b e t e n e r u n c o l l a r í n d e e x t e n s i ó n m e t á l i c o d e 5 0 , 8 m m . d e a l t u r a y u n a p l a c a b a s e m e t á l i c a d e 9 , 5 m m . d e e s p e s o r , c o n p e r f o r a c i o n e s d e d i á m e t r o i g u a l o m e n o r q u e 1 , 6 0 m m . ( f i g u r a 3 . 1 6 . y 3 . 1 7 ) .

- D i s c o e s p a c i a d o r m e t á l i c o , c i l í n d r i c o , d e 1 5 0 , 8 m m . d e d i á m e t r o y

6 1 , 4 m m . d e a l t u r a . - P i s ó n m e t á l i c o c o n u n a c a r a c i r c u l a r d e 5 0 ± 0 , 2 m m . d e d i á m e t r o y

c o n u n a m a s a d e 2 5 0 0 ± 1 0 g r s . L a a l t u r a d e c a í d a d e b e s e r 3 0 5 ± 2 m m . c o n t r o l a d a p o r u n a g u í a t u b u l a r .

- P i s t ó n d e p e n e t r a c i ó n m e t á l i c o d e 5 0 ± 0 , 5 m m . d e d i á m e t r o y n o m e n o r q u e 1 0 0 m m . d e l a r g o .

- C a l i b r e , c o m p u e s t o p o r d o s d e f o r m í m e t r o s c o m p a r a d o r e s c o n i n d i c a d o r d e d i a l , d e 0 , 0 1 m m . d e p r e c i s i ó n .

- S o b r e c a r g a s , u n a m e t á l i c a a n u l a r y v a r i a s m e t á l i c a s r a n u r a d a s c o n u n a m a s a d e 2 , 2 7 k g s . c a d a u n a y 1 4 9 , 2 m m . d e d i á m e t r o , c o n u n a p e r f o r a c i ó n c e n t r a l d e 5 4 m m . d e d i á m e t r o .

- H o r n o d e s e c a d o c o n c i r c u l a c i ó n d e a i r e y t e m p e r a t u r a r e g u l a b l e c a p a z d e m a n t e n e r s e e n 1 1 0 º ± 5 º C .

- H e r r a m i e n t a s y a c c e s o r i o s . E s t a n q u e l l e n o d e a g u a , p a i l a s o b a n d e j a s d e m e z c l a , d e p ó s i t o d e r e m o j o , p a p e l f i l t r o , p l a t o s y t a m i c e s .

F i g u r a 3 . 1 6 . M o l d e C B R y a c c e s o r i o s . ( E L E I n t e r n a c i o n a l L t d a . , 1 9 9 3 ) .

- P r o c e d i m i e n t o

- P r e p a r a c i ó n d e l a m u e s t r a . S e p r e p a r a u n a m u e s t r a d e t a m a ñ o i g u a l o s u p e r i o r a 5 6 k g s . E s t a m u e s t r a d e b e r á s e c a r s e a l a i r e o e n u n

h o r n o , a u n a t e m p e r a t u r a m e n o r q u e 6 0 º C , h a s t a q u e s e v u e l v a d e s m e n u z a b l e . A d e m á s , s e d e b e r á n d i s g r e g a r l o s t e r r o n e s e v i t a n d o r e d u c i r e l t a m a ñ o n a t u r a l d e l a s p a r t í c u l a s .

L a m u e s t r a s e p a s a p o r e l t a m i z d e 2 0 m m . ( 3 / 4 ” A S T M ) d e s c a r t a n d o e l m a t e r i a l r e t e n i d o . S i e s n e c e s a r i o m a n t e n e r e l p o r c e n t a j e d e m a t e r i a l g r u e s o d e l m a t e r i a l o r i g i n a l s e d e b e r á e f e c t u a r u n r e e m p l a z o . P a r a e s t o s e d e t e r m i n a p o r t a m i z a d o e l p o r c e n t a j e d e l m a t e r i a l q u e p a s a p o r e l t a m i z d e 5 0 m m . ( 2 ” A S T M ) y q u e d a r e t e n i d o e n e l t a m i z d e 2 0 m m .

F i g u r a 3 . 1 7 . S e c c i o n e s e q u i p o C B R . F u e n t e : V a l l e R o d a s R . , 1 9 8 2 .

S e r e e m p l a z a d i c h o m a t e r i a l p o r u n a m a s a i g u a l d e m a t e r i a l q u e p a s a p o r e l t a m i z d e 2 0 m m . y q u e d a r e t e n i d o e n e l t a m i z d e 5 m m . t o m a d a d e l a p o r c i ó n n o u t i l i z a d a d e s u e l o o r i g i n a l . U n a v e z o b t e n i d a l a m u e s t r a d e e n s a y e , s e s e l e c c i o n a u n a p o r c i ó n r e p r e s e n t a t i v a d e u n o s 3 5 k g . p a r a r e a l i z a r e l e n s a y o d e c o m p a c t a c i ó n P r o c t o r . E l r e s t o d e l a m u e s t r a , s e d i v i d e e n t r e s p o r c i o n e s d e u n o s 7 k g . c a d a u n a .

- C o m p a c t a c i ó n d e p r o b e t a s C B R . N o r m a l m e n t e s e c o m p a c t a n d e t r e s a

c i n c o p r o b e t a s e n u n r a n g o d e 9 0 a 1 0 0 % d e l a D M C S d e t e r m i n a d a s e g ú n e l e n s a y o P r o c t o r . C a d a p o r c i ó n d e s u e l o , s e d e b e m e z c l a r c o n u n a c i e r t a c a n t i d a d d e a g u a p a r a o b t e n e r l a h u m e d a d ó p t i m a , s i e s

n e c e s a r i o c u r a r e l s u e l o , d e b e c o l o c a r s e d e n t r o d e u n r e c i p i e n t e t a p a d o p a r a l o g r a r u n a d i s t r i b u c i ó n u n i f o r m e d e l a h u m e d a d . U n a v e z q u e s e h a y a p e s a d o e l m o l d e ( M m ) y v e r i f i c a d o s u v o l u m e n ( V m ) , s e c o l o c a e l d i s c o e s p a c i a d o r s o b r e l a p l a c a b a s e , s e f i j a e l m o l d e c o n e l c o l l a r í n s o b r e l a p l a c a y s e c o l o c a u n d i s c o d e p a p e l f i l t r o s o b r e e l d i s c o e s p a c i a d o r . D e n t r o d e l m o l d e s e c o m p a c t a m e d i a n t e 5 c a p a s c a d a u n a d e l a s p o r c i o n e s d e s u e l o h ú m e d o , u t i l i z a n d o p a r a c a d a p o r c i ó n u n a e n e r g í a d e c o m p a c t a c i ó n d i s t i n t a ( N º d e g o l p e s ) , d e m a n e r a q u e l a d e n s i d a d a l a c u a l s e d e s e e d e t e r m i n a r e l C B R q u e d e c o m p r e n d i d a e n t r e l a s d e n s i d a d e s d e d o s p r o b e t a s . S e c o m p a c t a r á n c o n 5 6 , 2 5 y 1 0 g o l p e s r e s p e c t i v a m e n t e .

A l c o m i e n z o y a l f i n a l d e l a c o m p a c t a c i ó n d e b e r á n t o m a r s e 2 m u e s t r a s r e p r e s e n t a t i v a s d e s u e l o p a r a c a l c u l a r e l c o n t e n i d o d e h u m e d a d . E n c a s o q u e l a s m u e s t r a s n o s e a n s u m e r g i d a s , l a h u m e d a d s e d e t e r m i n a c o n c l u í d a l a p e n e t r a c i ó n . F i n a l i z a d a l a c o m p a c t a c i ó n , s e r e t i r a e l c o l l a r í n y s e e n r a s a e l s u e l o a l n i v e l d e l b o r d e d e l m o l d e , r e l l e n a n d o l o s h u e c o s d e j a d o s p o r l a e l i m i n a c i ó n d e l m a t e r i a l g r u e s o c o n m a t e r i a l d e m e n o r t a m a ñ o . S e r e t i r a n l a p l a c a b a s e p e r f o r a d a , e l d i s c o e s p a c i a d o r y s e p e s a e l m o l d e c o n e l s u e l o c o m p a c t a d o ( W 1 ) .

- D e t e r m i n a c i ó n d e l a s p r o p i e d a d e s e x p a n s i v a s d e l s u e l o . S o b r e l a

p l a c a b a s e p e r f o r a d a , s e c o l o c a u n d i s c o d e p a p e l f i l t r o g r u e s o y s e a j u s t a e l m o l d e c o n e l s u e l o c o m p a c t a d o e n f o r m a i n v e r t i d a , d e m a n e r a q u e e l e s p a c i o f o r m a d o p o r e l d i s c o e s p a c i a d o r q u e d e e n l a p a r t e s u p e r i o r .

E n l a s u p e r f i c i e l i b r e d e l a m u e s t r a , s e c o l o c a u n d i s c o d e p a p e l f i l t r o g r u e s o y s o b r e é s t e s e c o l o c a l a p l a c a m e t á l i c a p e r f o r a d a p r o v i s t a d e u n v á s t a g o r e g u l a b l e . S o b r e é s t a p l a c a s e c o l o c a r á n l a s s o b r e c a r g a s , c u y o n ú m e r o d e b e r á s e r e s p e c i f i c a d o o d e l o c o n t r a r i o , s e u s a r á u n a s o b r e c a r g a m í n i m a d e 4 , 5 4 k g s . , e q u i v a l e n t e a l p e s o d e u n p a v i m e n t o d e h o r m i g ó n d e 5 p u l g a d a s d e e s p e s o r .

A c o n t i n u a c i ó n s e c o l o c a t o d o e l c o n j u n t o c u i d a d o s a m e n t e d e n t r o d e l e s t a n q u e s i n a g u a , s o b r e p e q u e ñ o s b l o q u e s m e t á l i c o s o d e o t r o m a t e r i a l c o n e l o b j e t o d e p e r m i t i r e l l i b r e a c c e s o d e l a g u a p o r d e b a j o d e l a m u e s t r a . S e m o n t a e l t r í p o d e y s e i n s t a l a e l c o m p a r a d o r d e d i a l d e t a l m o d o q u e s u p u n t a p a l p a b l e q u e d e t o c a n d o e l v á s t a g o .

L u e g o , s e l l e n a e l e s t a n q u e c o n a g u a y s e r e g i s t r a l a l e c t u r a i n i c i a l d e l c o m p a r a d o r d e d i a l ( L i ) . E l t i e m p o d e i n m e r s i ó n d e p e n d e r á d e l t i p o d e s a t u r a c i ó n . P a r a u n e n s a y o c o n s a t u r a c i ó n n o r m a l s e d e j a e l m o l d e s u m e r g i d o d u r a n t e 9 6 h o r a s , e n c a m b i o p a r a u n e n s a y o d e s a t u r a c i ó n c o m p l e t a s e d e j a r á e l t i e m p o n e c e s a r i o h a s t a q u e n o h a y a m á s h i n c h a m i e n t o , l o q u e s e c o m p r u e b a c u a n d o d o s l e c t u r a s d e d i a l e f e c t u a d a s c o n 2 4 h o r a s d e i n t e r v a l o d i f i e r e n e n m e n o s d e 0 , 0 3 m m . D u r a n t e t o d o e l t i e m p o d e i n m e r s i ó n e l n i v e l d e a g u a s e d e b e m a n t e n e r c o n s t a n t e .

R e g i s t r a d a l a l e c t u r a f i n a l d e l c o m p a r a d o r d e d i a l ( L f ) , s e r e t i r a e l t r í p o d e y s e s a c a e l m o l d e d e l a g u a , p a r a d e j a r l o d r e n a r d u r a n t e 1 5 m i n u t o s . F i n a l m e n t e s e r e t i r a n l a s s o b r e c a r g a s , l o s d i s c o s d e p a p e l f i l t r o y l a s p l a c a s p e r f o r a d a s p a r a d e t e r m i n a r e l p e s o d e l m o l d e m á s e l s u e l o c o m p a c t a d o y s a t u r a d o ( W 2 ) .

- D e t e r m i n a c i ó n d e l a r e s i s t e n c i a a l a p e n e t r a c i ó n . S e l l e v a l a

p r o b e t a a l a m á q u i n a d e e n s a y o y s e c o l o c a n s o b r e e l l a , u n a c a n t i d a d t a l d e c a r g a s p a r a r e p r o d u c i r u n a s o b r e c a r g a i g u a l a l a q u e s u p u e s t a m e n t e e j e r c e r á e l m a t e r i a l d e b a s e y p a v i m e n t o d e l c a m i n o p r o y e c t a d o ( p e r o n o m e n o r q u e 4 , 5 4 k g . ) , r e d o n d e a n d o a m ú l t i p l o s d e

2 , 2 7 k g . E n c a s o d e q u e l a p r o b e t a h a y a s i d o s u m e r g i d a , l a c a r g a s e r á i g u a l a l a a p l i c a d a d u r a n t e l a i n m e r s i ó n .

S e a p o y a e l p i s t ó n d e p e n e t r a c i ó n c o n u n a c a r g a l o m á s p e q u e ñ a p o s i b l e ( n o d e b e e x c e d e r d e 4 5 N e w t o n ) y s e c o l o c a n l o s d i a l e s d e l e c t u r a d e t e n s i ó n y d e f o r m a c i ó n e n c e r o . E s t a c a r g a i n i c i a l , s e n e c e s i t a p a r a a s e g u r a r u n a p o y o s a t i s f a c t o r i o d e l p i s t ó n , p e r o d e b e c o n s i d e r a r s e c o m o c a r g a c e r o p a r a l a r e l a c i ó n c a r g a - p e n e t r a c i ó n . L a v e l o c i d a d d e c a r g a a p l i c a d a a l p i s t ó n d e p e n e t r a c i ó n s e r á d e 1 , 2 5 m m / m i n . S e a n o t a r á n l a s l e c t u r a s d e c a r g a , e n l o s s i g u i e n t e s n i v e l e s d e p e n e t r a c i ó n : 0 , 6 5 - 1 , 2 5 - 1 , 9 0 - 2 , 5 0 - 3 , 1 0 - 3 , 7 5 - 4 , 4 0 - 5 , 0 0 - 7 , 5 0 - 1 0 , 0 0 y 1 2 , 5 m i l í m e t r o s ( o b i e n , 0 , 0 2 5 - 0 , 0 5 0 - 0 , 0 7 5 - 0 , 1 0 0 - 0 , 1 2 5 - 0 , 1 5 0 - 0 , 1 7 5 - 0 , 2 0 0 - 0 , 3 0 0 - 0 , 4 0 0 y 0 , 5 0 0 p u l g a d a s ) .

F i n a l m e n t e , s e r e t i r a e l t o t a l d e l a m u e s t r a d e s u e l o d e l m o l d e y s e d e t e r m i n a e l c o n t e n i d o d e h u m e d a d d e l a c a p a s u p e r i o r , c o n u n a m u e s t r a d e 2 5 m m . d e e s p e s o r . S i s e d e s e a d e t e r m i n a r l a h u m e d a d p r o m e d i o , s e d e b e r á e x t r a e r u n a m u e s t r a q u e a b a r q u e e l t o t a l d e l a a l t u r a d e l m o l d e .

- C á l c u l o s y g r á f i c o s .

- C a l c u l a r l a d e n s i d a d i n i c i a l d e l a m u e s t r a ( γ i ) a n t e s d e s e r s u m e r g i d a , m e d i a n t e l a s i g u i e n t e e x p r e s i ó n :

γ i = ( W 1 - M m ) / V m ( g r . / c c ) d o n d e : W 1 = p e s o d e l m o l d e m á s e l s u e l o c o m p a c t a d o ( g r . ) M m = p e s o d e l m o l d e ( g r . ) V m = c a p a c i d a d v o l u m é t r i c a d e l m o l d e ( c m 3 )

- C a l c u l a r l a d e n s i d a d s a t u r a d a d e l a m u e s t r a ( γ s ) l u e g o d e s e r

s u m e r g i d a , m e d i a n t e l a s i g u i e n t e e x p r e s i ó n :

γ s = ( W 2 - M m ) / V m ( g r . / c c ) d o n d e : W 2 = p e s o d e l m o l d e y e l s u e l o c o m p a c t a d o y s a t u r a d o ( g r s . )

- C a l c u l a r l a e x p a n s i ó n d e l a m u e s t r a , c o m o p o r c e n t a j e d e l a a l t u r a i n i c i a l ( % E ) , m e d i a n t e l a s i g u i e n t e e x p r e s i ó n :

% E = E / 1 1 6 , 4 * 1 0 0 ( % ) d o n d e : E = e x p a n s i ó n e n m m . ( d i f e r e n c i a d e l e c t u r a s d e l d i a l d e

d e f o r m a c i ó n ( L f - L i ) ) 1 1 6 , 4 = a l t u r a d e l a p r o b e t a e n m m . ( a l t u r a d e l m o l d e m e n o s a l t u r a

d e l d i s c o e s p a c i a d o r )

- O b t e n e r l a c u r v a t e n s i ó n c o n t r a d e f o r m a c i ó n , g r a f i c a n d o e n l a o r d e n a d a , l a s t e n s i o n e s d e p e n e t r a c i ó n e n m e g a p a s c a l e s ( M P a ) y e n l a a b s c i s a l a p e n e t r a c i ó n e n m i l í m e t r o s . E n a l g u n o s c a s o s l a c u r v a p u e d e t o m a r i n i c i a l m e n t e u n a f o r m a c ó n c a v a h a c i a a r r i b a , d e b i d o p r i n c i p a l m e n t e a i r r e g u l a r i d a d e s e n l a s u p e r f i c i e d e l a p r o b e t a . S i e s t o o c u r r i e r a , e l p u n t o c e r o d e b e c o r r e g i r s e t r a z a n d o u n a r e c t a t a n g e n t e a l a m a y o r p e n d i e n t e d e l a c u r v a y s e t r a s l a d a e l o r i g e n a l p u n t o e n q u e l a t a n g e n t e c o r t a l a a b s c i s a ( f i g u r a 3 . 1 8 . ) .

- U s a n d o l o s v a l o r e s d e t e n s i ó n ( c o r r e g i d o s o n o ) t o m a d o s d e l a s c u r v a s

t e n s i ó n c o n t r a p e n e t r a c i ó n , s e c a l c u l a e l C B R ( % ) p a r a 2 , 5 m m . y 5 m m . d e p e n e t r a c i ó n d i v i d i e n d o l a s t e n s i o n e s n o r m a l e s p o r 6 , 9 M P a . y 1 0 , 3 M P a . r e s p e c t i v a m e n t e , m u l t i p l i c á n d o l a s p o r 1 0 0 . S e c a l c u l a t a m b i é n e l C B R p a r a l a c a r g a m á x i m a s i l a p e n e t r a c i ó n e s m e n o s q u e 5 m m . i n t e r p o l a n d o l a t e n s i ó n n o r m a l .

- U s a n d o l o s d a t o s o b t e n i d o s a n t e r i o r m e n t e d e l a s t r e s p r o b e t a s , s e

d i b u j a l a c u r v a C B R c o n t r a d e n s i d a d s e c a ( s i s e t r a t a d e s u e l o s g r a n u l a r e s , s e g r a f i c a r á l a c u r v a s o l o c o n l a p e n e t r a c i ó n d e 5 m m . ; e n c a m b i o p a r a s u e l o s a r c i l l o s o s , s e g r a f i c a r á n l a d e 2 , 5 y 5 m m . d e p e n e t r a c i ó n ) . C o n e l l a s e p u e d e d e t e r m i n a r e l C B R c o r r e s p o n d i e n t e a u n a d e n s i d a d s e c a p r e e s t a b l e c i d a ( f i g u r a 3 . 1 9 . ) .

- O b s e r v a c i o n e s .

- E n s u e l o s p l a s t i c o s , e l t i e m p o d e c u r a d o n o d e b e s e r m e n o r q u e 2 4

h o r a s , e n c a m b i o e n s u e l o s d e b a j a p l a s t i c i d a d e l p l a z o p u e d e s e r m e n o r e i n c l u s o p o d r í a e l i m i n a r s e .

- S i l a d e n s i d a d a l a c u a l s e r e q u i e r e e l C B R , e s m e n o r q u e l a o b t e n i d a m e d i a n t e 1 0 g o l p e s d e p i s ó n , s e c o m p a c t a l a p r o b e t a c o n m e n o r e n e r g í a d e c o m p a c t a c i ó n .

- S i l a m u e s t r a d e s u e l o p r o v i e n e d e z o n a s d e s é r t i c a s e n q u e s e a s e g u r e q u e l a s p r e c i p i t a c i o n e s a n u a l e s s o n i n f e r i o r e s a 5 0 m m . o n o n i e v a , s e p u e d e e l i m i n a r l a i n m e r s i ó n .

- E n s u e l o s f i n o s o g r a n u l a r e s q u e a b s o r b e n f á c i l m e n t e h u m e d a d , s e p e r m i t e u n p e r í o d o d e i n m e r s i ó n m á s c o r t o , p e r o n o m e n o r d e 2 4 h o r a s , y a q u e s e h a d e m o s t r a d o q u e c o n e s t e p e r í o d o d e t i e m p o , n o s e v e r á n a f e c t a d o s l o s r e s u l t a d o s .

- P a r a s u e l o s d e l t i p o A - 3 , A - 2 - 5 , y A - 2 - 7 , e l p r o c e d i m i e n t o a a p l i c a r ( i n m e r s i ó n o n o ) , d e b e q u e d a r a c r i t e r i o d e l i n g e n i e r o r e s p o n s a b l e d e l e s t u d i o .

- P a r a s u e l o s d e l t i p o A - 4 , A - 5 , A - 6 , A - 7 , c u a n d o e l C B R e n 5 m m . e s m a y o r q u e e n 2 , 5 m m . , s e d e b e c o n f i r m a r c o n i n f o r m a c i ó n o b t e n i d a c o n e n s a y o s p r e v i o s , o b i e n r e p e t i r e l e n s a y o . S i l o s e n s a y o s p r e v i o s o e l e n s a y o d e c h e q u e o e n t r e g a n u n r e s u l t a d o s i m i l a r , e m p l e a r l a r a z ó n d e s o p o r t e d e 5 m m . d e p e n e t r a c i ó n .

- P a r a s u e l o s d e l t i p o A - 1 , A - 2 - 4 , y A - 2 - 6 , s e c a l c u l a e l C B R s ó l o p a r a 5 m m . d e p e n e t r a c i ó n .

- E n l a t a b l a 3 . 2 0 . s e i n d i c a n r a n g o s d e v a l o r e s d e C B R , c o n u n a c l a s i f i c a c i ó n y p o s i b l e s u s o c o m o m a t e r i a l d e c o n s t r u c c i ó n .

F i g u r a 3 . 1 8 . G r á f i c o d e c o r r e c c i ó n d e c u r v a . ( N C h 1 8 5 2 O f . 1 9 8 1 ) .

F i g u r a 3 . 1 9 . G r á f i c o d e d e t e r m i n a c ió n d e C B R

( N C h 1 8 5 2 O f . 1 9 8 1 ) .

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

milímetros

MPa

origen corregido

milimetros

2,54

Penetración

5,08 mm. corregida

Penetración

2,54 mm. corregida

0

no requieren

correción

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

D ensidad seca ( gr/cm 3 )

CB

R (

% )

95 % P.M

% CBR

= Penetración en 5,08 m m . ( del gráfico anterior )

C B R C l a s i f i c a c i ó n c u a l i t a t i v a d e l s u e l o U s o 2 - 5 M u y m a l a S u b - r a s a n t e 5 - 8 M a l a S u b - r a s a n t e

8 - 2 0 R e g u l a r – B u e n a S u b - r a s a n t e 2 0 - 3 0 E x c e l e n t e S u b - r a s a n t e 3 0 - 6 0 B u e n a S u b - b a s e 6 0 - 8 0 B u e n a B a s e

8 0 - 1 0 0 E x c e l e n t e B a s e F i g u r a 3 . 2 0 . T a b l a d e c l a s i f i c a c i ó n y u s o d e l s u e l o s e g ú n e l v a l o r d e C B R . F u e n t e : A s s i s A . , 1 9 8 8 . 3 . 4 . 2 . M é t o d o p a r a m u e s t r a s i n a l t e r a d a s . M e d i a n t e e s t e m é t o d o , s e

d e t e r m i n a e l C B R d e u n s u e l o c o h e s i v o e n e s t a d o n a t u r a l . S e d i f e r e n c i a d e l a n t e r i o r s ó l o e n l a t o m a d e m u e s t r a s , y a q u e l o s p a s o s p a r a d e t e r m i n a r l a s p r o p i e d a d e s e x p a n s i v a s y l a r e s i s t e n c i a a l a p e n e t r a c i ó n s o n s i m i l a r e s .

S e t o m a r á n t r e s m u e s t r a s i n a l t e r a d a s , e m p l e a n d o p a r a e l l o m o l d e s C B R a r m a d o s e n l o s e x t r e m o s d e s u r e s p e c t i v o c o l l a r í n . P a r a f a c i l i t a r e l h i n c h a m i e n t o d e l m o l d e , e l c o l l a r í n q u e s e a p o y a s o b r e l a s u p e r f i c i e d e l t e r r e n o t e n d r á s u s b o r d e s c o r t a n t e s .

E l p r o c e d i m i e n t o c o n s i s t e e n i r c o m p r i m i e n d o o h i n c a n d o e l m o l d e c o n t r a l a s u p e r f i c i e d e l t e r r e n o y a l m i s m o t i e m p o r e t i r a n d o e l s u e l o d e a l r e d e d o r d e l m o l d e , h a s t a q u e l a m u e s t r a d e s u e l o e n t r e e n e l c o l l a r í n s u p e r i o r p o r l o m e n o s 2 5 m m . , c u i d a n d o r e d u c i r a l m í n i m o l a s p e r t u r b a c i o n e s d e l a m u e s t r a .

F i n a l m e n t e , s e r e t i r a e l m o l d e r e a l i z a n d o u n m o v i m i e n t o c o m o c o r t a n d o e l s u e l o , s e r e t i r a e l c o l l a r í n s u p e r i o r , s e e n r a s a n a m b a s c a r a s d e l a m u e s t r a y s e l e s v i e r t e p a r a f i n a s ó l i d a d e r r e t i d a c o n e l f i n d e e v i t a r p é r d i d a s d e h u m e d a d e n e l t r a s l a d o a l l a b o r a t o r i o . E l p e s o u n i t a r i o y l a h u m e d a d d e b e r á n s e r d e t e r m i n a d o s p o r m e d i o d e l e n s a y o d e d e n s i d a d i n s i t u , e l i g i e n d o u n l u g a r p r ó x i m o a a q u e l d e s d e d o n d e s e o b t u v i e r o n l a s m u e s t r a s .

3 . 4 . 3 . M é t o d o C B R i n s i t u . E s u n m é t o d o a d e c u a d o p a r a d e t e r m i n a r l a

c a p a c i d a d d e s o p o r t e d e u n m a t e r i a l e n e l l u g a r d o n d e s e r á s o m e t i d o a l a s s o l i c i t a c i o n e s d e l a e s t r u c t u r a q u e s o p o r t a r á . D e b e r í a r e a l i z a r s e c u a n d o s e p r e s e n t e n m a t e r i a l e s d u d o s o s y e n m o v i m i e n t o s d e t i e r r a i m p o r t a n t e s . B á s i c a m e n t e l a f a s e d e p e n e t r a c i ó n d e e s t e e n s a y o e s s i m i l a r a l a d e s c r i t a a n t e r i o r m e n t e .

L o u s u a l e s d e t e r m i n a r p r i m e r o l a d e n s i d a d i n s i t u d e l m a t e r i a l e n e l l u g a r d e e n s a y o , e l c u a l p u e d e s e r u s a d o b a j o c u a l q u i e r a d e l a s s i g u i e n t e s c o n d i c i o n e s : - c u a n d o i n s i t u l a d e n s i d a d y e l c o n t e n i d o d e a g u a s o n t a l q u e e l g r a d o d e

s a t u r a c i ó n e s d e u n 8 0 % o s u p e r i o r , - c u a n d o e l m a t e r i a l e s d e g r a n o s g r u e s o s y s u c o h e s i ó n e s t a l q u e n o s e

v e a a f e c t a d o p o r c a m b i o s e n l a h u m e d a d o - c u a n d o e l m a t e r i a l h a e s t a d o e n e l l u g a r p o r v a r i o s a ñ o s . E n e s t o s c a s o s

L a h u m e d a d n o e s c o n s t a n t e p e r o f l u c t ú a d e n t r o d e r a n g o s e s t r e c h o s y e l e n s a y o C B R i n s i t u s e c o n s i d e r a c o m o u n i n d i c a d o r s a t i s f a c t o r i o d e l a c a p a c i d a d d e s o p o r t e d e l s u e l o .

P o r l o g e n e r a l s e e l i g e u n l u g a r d o n d e n o h a y a p i e d r a s m a y o r e s a 3 / 4 ” , d e b e r á r e m o v e r s e e l m a t e r i a l s u e l t o y n i v e l a r l a s u p e r f i c i e , l u e g o s e c o l o c a u n s i s t e m a d e r e a c c i ó n m o n t a n d o u n g a t o , c o n a n i l l o d i n a m o m é t r i c o y p i s t ó n , e n f o r m a v e r t i c a l , a p l i c a n d o l a r e a c c i ó n c o n u n v e h í c u l o c a r g a d o u o t r o s i s t e m a ( f i g u r a 3 . 2 1 . ) . E n c a s o d e q u e e l p i s t ó n s e a c o l o c a d o e n f o r m a h o r i z o n t a l , l a r e a c c i ó n s e r á d a d a p o r l a p a r e d c o n t r a r i a d e l p o z o c o n s t r u i d o p a r a e s t e e f e c t o .

S e c o l o c a n l o s a n i l l o s d e s o b r e c a r g a d i r e c t a m e n t e a l s u e l o y s e c a r g a e l p i s t ó n a l s u e l o c o n u n a f u e r z a m e n o r q u e 4 , 5 4 k g . S e d e b e i n s t a l a r u n d i a l c o m p a r a d o r p a r a r e g i s t r a r l a s l e c t u r a s d e d e f o r m a c i o n e s , e n u n p u n t o q u e p e r m a n e z c a c o n s t a n t e e i n m ó v i l ( p o r e j e m p l o u n a v i g a e m p o t r a d a a l s u e l o e n p o y o s d e h o r m i g ó n ) . L a p e n e t r a c i ó n s e r e a l i z a e n f o r m a s i m i l a r a l e n s a y o t r a d i c i o n a l y e l e n s a y o s e r e p i t e e n o t r o s d o s p u n t o s e s c o g i d o s c o n a n t e r i o r i d a d . L a f o r m a d e e x p r e s a r l o s r e s u l t a d o s t a m b i é n e s i d é n t i c a a l m é t o d o d e l a b o r a t o r i o , e s d e c i r , t r a z a n d o l a c u r v a t e n s i ó n c o n t r a p e n e t r a c i ó n , c o r r i g i e n d o l a c u r v a s i f u e s e n e c e s a r i o y c a l c u l a n d o e l C B R i n s i t u , u s a n d o l o s v a l o r e s d e p e n e t r a c i ó n d e 0 , 1 ” y 0 , 2 ” .

F i g u r a 3 . 2 1 . E n s a y o C B R i n s i t u ( E L E I n t e r n a c i o n a l L t d a . , 1 9 9 3 ) .

UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO ESCUELA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCION LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

RAZON DE SOPORTE DE CALIFORNIA ( CBR ) Proyecto : Ubicación : Descripción del suelo : Condición de la muestra : inalterada - remoldeada Humedad natural ( % ) : Fecha de muestreo : Fecha de ensayo :

Características de la muestra Diámetro del molde ( cm ) : Altura de la muestra ( cm ) : Volumen de la muestra ( cm3 ) : Número de capas : Número de golpes por capa :

Peso del pisón ( kgs ) : Peso de la muestra ( grs ) : Reemplazo ( grs ) : Reemplazo ( % ) :

Determinación de la densidad Probeta Nº 1 2 3

Humedad de compactación ( % ) Peso del molde Peso del molde + suelo húmedo Peso del suelo húmedo Densidad húmeda ( grs / cm3 ) Densidad seca ( grs / cm3 )

Saturación Fecha y Tiempo Sobrecarga :______Kg Sobrecarga :______Kg Sobrecarga :______Kg

hora ( hrs ) Lect. dial Expansión Lect. dial Expansión Lect. dial Expansión

Después de la saturación

Probeta Nº 1 2 3 Peso suelo húmedo final Agua Absorbida % agua absorbida Humedad final ( % ) Humedad promedio ( % ) Volumen de suelo Densidad húmeda final ( grs / cm3 ) Densidad seca final ( grs / cm3 )

Aplicación de cargas Penetración

( mm ) Probeta Nº 1 Sobrecarga :

________kg

Probeta Nº 2 Sobrecarga :

________kg

Probeta Nº 3 Sobrecarga :

________kg

Lect. dial Presión Lect. dial Presión Lect. dial Presión 0

0,65 1,25 1,90 2,50 3,10 3,75 4,40 5,00 7,50 10,00 12,50

% Humedad después de la aplicación de cargas Probeta Nº 1 2 3

1/3 superior del molde 1/3 medio del molde 1/3 inferior del molde Humedad promedio ( % )

Probeta Nº Penetración Presión (de gráfico 1) Carga patrón % CBR (para gráfico 2) (Pulg.) (mm.) (MPa) (MPa) Presión / Carga patrón

1 0,1” 2,54 6,9 10 golpes 0,2” 5,08 10,3

2 0,1” 2,54 6,9 25 golpes 0,2” 5,08 10,3

3 0,1” 2,54 6,9 56 golpes 0,2” 5,08 10,3

Gráfico (1) presión aplicada contra penetración

Presión

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.5 Penetración ( mm )

Gráfico (2) % CBR contra densidad seca

% CBR

Densidad seca ( grs / cm3 ) Razón de Soporte de California ( CBR ) = Densidad seca ( γd ) = Observaciones :