lunes, 23 de julio de 2012

Cuantos CBR tiene un suelo. (Parte II)


¿Cuántos CBR tiene un suelo? Parte II

Leyendo y analizando los comentarios sobre el artículo “¿Cuántos CBR tiene un suelo?” donde respondíamos que tiene tantos CBR como combinaciones de los factores que afectan su resistencia se puedan tener, me pareció que hacía falta escribir una segunda parte.


 

La mitad de los comentarios, venidos de los profesionales de ese estupendo foro iberoamericano de carreteras llamado Camineros, suscriben los postulados de mi artículo, mientras que la otra mitad plantean que si el ensayo se realiza según el estándar, un mismo suelo siempre va a tener el mismo valor de CBR.


Yo no estoy de acuerdo con esta última afirmación pues me parece que el estándar ASTM D 1883, que rige el ensayo CBR, tiene varias opciones abiertas a la decisión del ejecutante o las condiciones de la agencia o institución que requiere la prueba, cuya selección haría que el ensayo fuera diferente para un mismo suelo. Para sustentar mi opinión, se me ocurrió hacer una disección del ensayo, en su última versión de 2007, en los artículos específicos que dan esas opciones abiertas para los factores que afectan la resistencia del suelo, y por ende afectarían al valor final de CBR.



En el inciso 1.5 de la referida norma dice que “La agencia (institución que requiere el ensayo) especificará el contenido de agua o rango del contenido de agua y el peso unitario seco para el cual se desea el CBR”. Ya por aquí podemos obtener diferentes valores de CBR para un mismo suelo.



El inciso 1.6 dice “A menos que sea especificado de otra manera por la agencia que requiere el ensayo, o a menos que se haya demostrado que no tiene efecto en el material ensayado, todos los especímenes deberán ser sujetos a inmersión antes de la penetración”. Aquí se dice implícitamente entonces que se pueden tener dos condiciones de hidratación, la sumergida o la no sumergida, por lo cual inferimos que un mismo suelo podría producir al menos dos valores de CBR luego de terminado el ensayo.



En el inciso 5.2 dice que el ensayo de CBR se puede hacer a humedad óptima del Proctor, para suelos gruesos sin cohesión, o donde permita hacerlo por razones técnicas. Mientras que el inciso 5.3 dice que el ensayo CBR se podría hacer para un rango de contenidos de agua en suelos donde el efecto de la humedad en el CBR sea desconocido o se pretenda evaluar. En este caso, esta alternativa de la norma podría dar lugar a varios valores de CBR para un mismo suelo. 

[Nota: Por cierto que ASTM en esta revisión del CBR removió la interpretación del ensayo de CBR 15 puntos que databa de la década de 1960 y que fue copiada de la norma francesa para evaluación de suelo arcilloso].



El inciso 8.2.6 dice que, cuando el ensayo se hace con inmersión, se debe sacar el espécimen del agua y se deja escurrir (“drain downward”) por 15 minutos (inclusive se puede inclinar el espécimen) antes de ensayarse. Es durante esta fase de escurrido cuando el grado de saturación del suelo podría cambiar y la succión del suelo podría aumentar, ambos de forma incontrolada, pudiendo producir diferentes valores de CBR.


Finalmente, el inciso 9.1 indica que el estándar no establece el número de sobrecargas a colocar sobre el espécimen antes del ensayo (solamente el mínimo). Dice que deben ser colocadas tantas sobrecargas como sea suficiente para producir la intensidad especificada. Luego entonces, si la sobrecarga afecta a la resistencia, es de esperar tantos valores de CBR para un mismo suelo como número de sobrecargas se utilicen.

Hemos presentado aquí cinco (5) razones por las cuales, aún siguiendo el estándar ASTM al pie de la letra, se pueden conseguir diferentes valores de CBR para un mismo suelo.

Pero ante esta realidad demostrada a través de este ejercicio académico, lo más importante que quiero destacar es que el ensayo CBR puede ser utilizado ex profeso para simular las condiciones de grado de compactación, grado de saturación y sobrecarga a la que el proyectista tenga contempladas.

Mis saludos y respetos para todos,

Freddy J. Sánchez-Leal.
@ramcodesCEO

6 comentarios:

  1. Ing. Sanchez-Leal, le mando un saludo, y quisiera dar mi opinion en esta interesante disertacion, y sere breve:

    Una de las primeras notas aclaratorias de la norma dice "La precisión de este método de ensayo es dependiente de la competencia del personal que realiza y la idoneidad de los equipos y las instalaciones utilizadas. Las agencias que cumplen los criterios de la Práctica D 3740 generalmente se consideran capaces en competencia y objetividad para ensayar"
    Por eso cuando usted menciona "El estándar ASTM D 1883, que rige el ensayo CBR, tiene varias opciones abiertas a la decisión del ejecutante o las condiciones de la agencia o institución que requiere la prueba", simplemente esta llegando a una conclusion obvia: "ESTE ES EL ESPIRITU DE LA PRUEBA", que la agencia (diseñador), laboratorio que ensaya y cualquier otro involucrado, SE SUPONE, son competentes para indicar, cuales de estas "OPCIONES ABIERTAS", son las que se apegan al proyecto especifico.
    Esta "Libertad" de manejar las variables posibles, es lo que ha hecho que la prueba se mantenga vigente por decadas hasta nuestros dias, esto lo logra una prueba que mantenga en un rango aceptable de confiabilidad sus resultados, comparados con los desempeños esperados de campo.
    Creo que ha interpretado mal el inciso 1.6, no existen dos condiciones de hidratacion, simplemente si yo estoy "seguro" que el suelo no es suceptible a la condicion de inmersion hasta el punto de saturacion, entonces puedo omitir este paso y ensayar inmediato al moldeo del especimen. Pero le aseguro que pocos se arriesgaran a omitir este paso, cuando mucho, evaluaran cada 24 horas la falta o no del fenomeno del hinchamiento del suelo y en base a este pueden interpretar un periodo mas corto de inmersion (2 o 3 dias). El caso es mas simple, pues suelos con granulometrias gruesas deberian ser menos suceptibles al hinchamiento, por lo cual pueden requerir menos periodos.
    Igual en los incisos 5.2 y 5.3, no es correcto decir que habra dos CBR distintos para un mismo suelo, dependiendo si mantengo fija la humedad de compactacion y vario el esfuerzo o viceversa. Mas bien creo, lo correcto en este punto, es saber que deseo evaluar, en base a las caracteristicas mas reales de la condicion de construccion de la obra. Por ejemplo considere, ¿Que es mas critico para lograr la mayor resistencia del suelo que estoy evaluando, la humedad con la que se compacte o el esfuerzo de compactacion que se aplique?. La respuesta depende del tipo de suelo que tenga y la norma le da una idea.
    Y asi podriamos ir analizando cada punto (sobrecargas, grado de saturacion, etc) donde la agencia o el diseñador debe solicitar en base a su "COMPETENCIA" cuales deben ser los requerimientos especificos bajo los cuales debe determinarse ese valor de CBR.

    --
    Ing. Alfredo Torres Dahbura
    Lab. de Control de Calidad
    ASFALCA S.A. de C.V.
    El Salvador, C.A.

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    1. Ing. Torres,

      Le agradezco mucho su valioso comentario.

      Precisamente ma ha dado Ud. la razón. Existen las opciones abiertas y están sujetas al criterio de quien solicita el ensayo, por tanto, y nuevamente, un mismo suelo podría tener varios valores de CBR aún siguiendo la norma. Y esto está bien, entiéndase que no es una crítica, es la razón de ser de la prueba, al igual que, por ejemplo, los procedimientos AASHTO para módulo resiliente.

      Le pregunto, colega, ¿dónde está el error de competencia cuando Ud. selecciona 1 pesa de sobrecarga, por razones de su estructura de pavimentos, y yo 3 pesas por el mío? ¿Dónde está el error de competencia cuando la agencia para la que Ud. trabaja exige 95% del Proctor y la mía 100%? ¿O, dónde está el error de competencia si Ud. diseña para una zona con innundaciones y yo para una zona desértica? ¿Ve a lo que me refiero?

      Lo que sí, y permítame una amable aclaratoria, no debemos confundir exactitud con precisión. Las variaciones a las que yo me refiero en mi artículo y en mis comentarios son de exactitud, mientras que a las que se refiere la norma bajo el parágrafo de "Precision and bias" (Precisión y sesgo) son de precisión. En términos llanos, la variación por "exactitud" viene de hacer un procedimiento diferente (en este caso permitido por la norma), mientras que la variación por "precisión" viene de hacer el mismo procedimiento (por ser un proceso estocástico), basándose obviamente en la competencia de quien ejecuta.

      Finalmente, y aclaro para todo el grupo, soy un defensor del ensayo CBR de laboratorio, quitándole el período de 4 días de inmersión pues lo considero un muy peligroso error (ya lo he explicado antes y sino también está escrito en mi blog) e incluso agregándole un procedimiento para convertir el CBR en módulo elástico, pues permite al proyectista variar de manera controlada muchos de los factores que influyen en la resistencia del suelo. En cambio, el CBR de campo no lo puedo defender pues lamentablemente no veo como, pero es simplemente mi opinión.

      Freddy J. Sánchez-Leal, CE, MEng

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  2. Por otra parte, el ensayo de laboratorio que ejecutara el ingeniero o el investigador, sera siempre en busqueda de obtener UN VALOR representativo de las condiciones UNICAS, representativas del suelo, en el estado en que se asume su investigacion. Si se asume el suelo saturado, o el suelo seco, o parcialmente saturado, sera UNA SOLA la condicion en la que se hace la investigacion o la medicion del parametro buscado. Por supuesto, y como todos sabemos, existen una serie de factores que alteraran los resultados de un ensayo con respecto a otro, que incluyen factores de muestreo, de operacion, de equipo, de interpretacion y calculo, y otros. Estos factores, todos, afectan el valor de UN SOLO SUELO, en un solo estado representativo y UNICO. Si se desea calcular este valor en estado diferente, llamese saturado, y ya no seco, los resultados deberan ser para ese especifico estado del suelo, diferente al primero, pero tambien UNICO. Por lo tanto, mal hacemos al decir que un suelo puede tener varios valores de CBR, cuando la premisa -COMO TESIS ORIGINAL- esta la busqueda de UN VALOR para UN SUELO UNICO.

    Muchas gracias, reciban cordiales saludos.

    Mario A. Candia Gallegos
    Cusco, Peru/Moscow, Idaho, USA
    INGECO SRL, INGENIEROS CONSULTORES
    GEOTECNIA Y MECANICA DE SUELOS Y MATERIALES EN LA MINERIA, FUNDACIONES Y PAVIMENTOS
    candiamario@hotmail.com
    telp. (407)460-7842

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    1. Sí y no. Sí, si el suelo que estamos estudiando corresponde a una subrasante de pavimento. Ya el suelo está ahí, con su composición, con sus propiedades índices de relación de vacíos, grado de saturación, con sus condiciones de confinamiento, todas estas que el especialista se encarga de estimar y tratar de modelar con el ensayo que nos ocupa o con cualquier otro. Pero no, si nuestro objetivo es diseñar el suelo para sub-base, base o relleno estructural. En este caso el proyectista podría estudiar la variación de la respuesta del suelo (en este caso su propiedad mecánica de resistencia expresada, salvando limitaciones, por el parámetro CBR), afectada por un rango de condiciones como la sobrecarga o confinamiento, el estado de esfuerzos interno del suelo (mejor conocido como succión, y que representamos de forma indirecta con el grado de saturación, que es a su vez una propiedad índice), y la relación de vacíos (que representamos como peso unitario, y que es a su vez una propiedad índice, y que a la vez también cuantifica de forma indirecta el número de contactos entre partículas, que a la vez influye notablemente en la resistencia de suelos granulares) y todo esto manteniendo como constante el suelo, entendido como su composición de partículas gruesas, intermedias y finas, con sus diversas formas y competencias (dureza), y con las propiedades de plasticidad del cementante natural (o artificial). Lo interesante también es que el estándar ASTM, como ya demostré anteriormente en un artículo de mi blog, permite al proyectista hacer estas variaciones tanto en el ensayo CBR, como en el ensayo de módulo resiliente (AASHTO). Por eso afirmo, todas las veces que hagan falta, que un mismo suelo puede tener tantos valores de CBR como condiciones de ensayo se tengan. Estas variaciones a las que me refiero, aclaro nuevamente, son variaciones de exactitud, no de precisión, ni mucho menos de sesgo.

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    2. Ingerniero Freddy seria muy interesante, para terminar de aclarar el asunto de los CBR distintos para distintas condiciones de ensayo se tengan, con un ejemplo y que podamos desarrollar rápidamente, por que creo que se esta llevando el análisis a diferencias distintas, pero por precisión entre laboratorios o competencias, o es decir, una mala ejecución del ensayo, que no es a lo que se refiere el articulo, si no mas bien a querer aprovechar mejor un suelo y los recursos que se disponen al diseñar realmente un suelo y no castigarle con condiciones que no serán representativas en la vida útil del terraplén, ademas, es importante invitarlos a realizar los ensayos, en todas las condiciones descritas y comprar estos resultados.
      Cordial Saludo.

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    3. Sí, correcto. Buena observación. Sin embargo, aquí está todo escrito para quien guste entenderlo. Poco a poco la idea irá calando. A veces las mismas respuestas opuestas terminan por confirmar lo dicho, como es este el caso. Saludos.

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