¿Qué es el CBR de un suelo?

Definición y características

El CBR es un ensayo para evaluar la calidad del un material de suelo con base en su resistencia, medida a través de un ensayo de placa a escala.

CBR significa en español relación de soporte California, por las siglas en inglés de «California Bearing Ratio», aunque en países como México se conoce también este ensayo por las siglas VRS, de Valor Relativo del Soporte.


Aunque fue desarrollado en 1925, el ensayo comienza a aparecer en los estándares norteamericanos ASTM (por American Standards for Testing and Materials) desde 1964, en su versión para laboratorio (ASTM D 1883), y en su versión para campo (ASTM D 4429). A pesar de sus múltiples limitaciones, como se indicarán más adelante en este artículo, hoy por hoy, el CBR es uno de los ensayos más extendidos y aceptados en el mundo debido al relativo bajo costo de ejecución (si se compara con ensayos triaxiales), y a que está asociado a un número de correlaciones y métodos semi-empíricos de diseño de pavimentos.

Según la norma ASTM D 1883-07, el CBR es un ensayo de carga que usa un pistón metálico, de 0.5 pulgadas cuadradas de área, para penetrar desde la superficie de un suelo compactado en un molde metálico a una velocidad constante de penetración. Se define CBR, el parámetro del ensayo, como la relación entre la carga unitaria en el pistón requerida para penetrar 0.1” (2.5 cm) y 0.2” (5 cm) en el suelo ensayado, y la carga unitaria requerida para penetrar la misma cantidad en una piedra picada bien gradada estándar; esta relación se expresa en porcentaje.

Bien, por cada espécimen de suelo se calculan dos valores de CBR, uno a 0.1” de penetración, y el otro a 0.2” de penetración. La pregunta de siempre es ¿cuál de los dos es el CBR que se reporta? ASTM dice que el que se reporta es el de 0.1” mientras este sea menor que el de 0.2”. En el caso en el que el valor de CBR para 0.1” fuera mayor que el de 0.2” habría que repetir el ensayo para ese espécimen (La norma en inglés dice «rerun», que traducimos como volver a hacer el ensayo, pero no aclara si hay que volver a fabricar el espécimen o si se puede utilizar la opción de voltearlo y ensayarlo por el otro extremo).

Los valores de CBR cercanos a 0% representan a suelos de pobre calidad, mientras que los más cercanos a 100% son indicativos de la mejor calidad. Antes de que pregunten les digo que sí, es posible obtener registros de CBR mayores que 100%, típicamente en suelos ensayados en condición «en seco» o «tal como se compactó». Ante las preguntas que nos hay llegado prometo escribir un artículo especialmente para soportar este aspecto con resultados reales de pruebas.

En la versión de CBR de laboratorio, los especímenes de suelo se compactan con el equipamiento del ensayo Proctor, utilizando moldes de 6” de diámetro y martillo grande. La velocidad de penetración del pistón durante el ensayo es constante e igual a 1.27 mm/min.

Variantes del ensayo de laboratorio

Según ASTM, para la versión de laboratorio del ensayo CBR existen dos variantes, una llamada  «CBR para humedad óptima», y la otra llamada «CBR para un rango de contenidos de agua».

El CBR para humedad óptima es la variante más popular y es conocida también como «CBR de tres puntos». Consiste en elaborar tres especímenes compactando el suelo con energías de compactación de 12, 25 y 56 golpes por capa. La humedad de mezclado del suelo es la humedad óptima del Proctor Modificado. Para obtener el CBR del suelo se prepara una gráfica con los resultados del ensayo de los tres especímenes poniendo en las abscisas al grado de compactación o la densidad y en las ordenadas al valor de CBR, y se unen los puntos a través de una curva. El CBR del suelo se define como el intercepto correspondiente al grado mínimo de compactación establecido por la especificación del proyecto o agencia solicitante. Aunque ASTM explica que esta variante está destinada a suelos que no son susceptibles al humedecimiento (por ejemplo, suelos granulares limpios), es práctica común utilizarla para todo tipo de suelos (corriendo el riesgo de no evaluar la influencia de la humedad en un suelo susceptible a la humedad).<

El CBR para un rango de humedades conocido también como «CBR de 15 puntos» y ASTM lo recomienda para suelos susceptibles a la humedad (suelos cohesivos o todos los suelos no limpios) o en los que se quiera evaluar el efecto de la humedad en la resistencia. ASTM dice que se preparan varios especímenes de suelo compactándolos en un rango de contenidos de agua similares a los que se piensa estará sometido en campo, y a varios niveles de energía de compactación, típicamente 12, 25 y 56 golpes por capa. Aunque antes el procedimiento ASTM proponía un método gráfico para definir el CBR, a partir de la versión 2005 de la norma D 1883 dicho procedimiento fue suprimido luego de la actualización de 2005. Entiendo que deja libre al laboratorista la interpretación. La variante de CBR para un rango de humedad es propicia para elaborar experimentos factoriales e interpretarlos con mapas de resistencia al estilo RAMCODES.

Condiciones de hidratación y sobrecarga

Además de todas estas consideraciones, en el ensayo de CBR se pueden variar tanto la condición de hidratación, como el número de sobrecargas anulares.

Para ASTM, la condición de hidratación por defecto es la de 4 días de inmersión, a menos que la agencia o especificación solicite una diferente, como por ejemplo «tal como se compactó», o la llamada «humedad de equilibrio». La de 4 días es también la condición más utilizada en todo el mundo; inclusive hay especificaciones que la requieren expresamente (independientemente de que el suelo no vaya a estar en esa condición durante la vida útil del pavimento o estructura civil).

ASTM dice que el número de sobrecargas, que es un máximo de tres, deben utilizarse según el nivel de confinamiento al que se estime vaya a tener el suelo en la estructura. El número mínimo es una.

Uso del ensayo

El CBR es un ensayo que se puede utilizar para evaluar y diseñar. Se evalúan subrasantes o superficies de colocación de estructuras. Por otra parte, se diseñan suelos para ser utilizados como materiales de base y subbase de pavimento, o para rellenos estructurales. En el siguiente artículo se profundiza más sobre esta diferencia de criterios para utilizar el CBR. (http://blogramcodes.blogspot.com/2012/07/cbr-y-la-diferencia-entre-evaluar-y.html).

Limitaciones del ensayo

La siguiente es una lista no exhaustiva de limitaciones que tiene el CBR y que suscitan la mayoría de las críticas a este ensayo:

  1. El valor de CBR no comporta, per se, un parámetro geomecánico, aunque está asociado a múltiples correlaciones y métodos semiempíricos de diseño de pavimentos.
  2. Durante el ensayo bajo condición de 4 días de inmersión no es posible controlar el grado de saturación del suelo. El espécimen es sacado del agua y dejado escurrir por 15 minutos antes de ser ensayado. Este escurrimiento incrementa la succión en el suelo de forma descontrolada, lo que da lugar a resultados sesgados.
  3. La gráfica densidad versus CBR recomendada en el procedimiento ASTM para obtener el CBR de diseño del suelo no es, por definición, una curva de diseño. Por tanto, en el sentido estricto, no debería ser usada para diseñar el suelo compactado. De hacerse se obtendrían resultados sesgados ya que no hay forma de asegurar que todos los especímenes pertenecientes a la gráfica tienen el mismo grado de saturación.

Formas de superar estas limitaciones

El comentario final es que, aún siguiendo la norma ASTM, teniendo la competencia del mejor laboratorista, los equipos nuevos y recién calibrados, y dejando de un lado las variaciones propias del ensayo como proceso estocástico, un mismo suelo puede tener tantos valores de CBR como condiciones de ensayo se tengan. Esta afirmación es lo suficientemente fuerte para provocar una intensa polémica, y la cantidad de información es tal que es necesario tiempo para digerir esta idea poco a poco. Aquí les dejo estos dos artículos que explican con extensión y soportan técnicamente esta afirmación.

http://blogramcodes.blogspot.com/2012/07/cuantos-cbr-puede-tener-un-mismo-suelo.html

http://blogramcodes.blogspot.com/2012/07/cuantos-cbr-tiene-un-suelo-parte-ii.html

El comprender muy bien estos conceptos les podrá permitir ahorrar tiempo y dinero en la construcción con suelos compactados, tal como se explica en este artículo  http://blogramcodes.blogspot.com/2012/07/como-ahorrar-tiempo-y-dinero.html

Confío en que este artículo les sea de utilidad.

Freddy J. Sánchez-Leal
@ramcodesCEO

Freddy J. Sánchez-Leal

Ingeniero Civil venezolano con más de 20 años de experiencia.
Maestría en Ingeniería (Mecánica de Suelos) por la UNAM, México, 1998.
Consultor, Investigador, Autor y Conferencista
Premio Nacional de Ciencia y Tecnología de Venezuela, 2008

Comments (37)

  • Reply Yhonis vegas - 15 agosto, 2012

    En estos tiempos donde se están realizando una gran cantidad de obras de infraestructuras que sin duda alguna habrá que hacerles ensayos de calidad de suelos usuario capacidad de soporte. Esta muy interesante gracias por recordar estos conocimientos.

  • Reply Victor Ramirez - 15 agosto, 2012

    Excelente articulo y seas bienvenido a esta humildad morada, inteligencia colectiva para ingeniería Civil y ciencias afines.

    • Freddy J. Sánchez-Leal

      Reply Freddy J. Sánchez-Leal - 15 agosto, 2012

      Victor, muchas gracias por esta bienvenida. Me siento muy agradado de escribir en este prestigioso y muy visitado medio. La semana próxima subiré otro post. Saludos.

  • Reply Emmanuel Reyes - 30 agosto, 2012

    Muy bueno e interesante!! sobre todo el nivel de detalle.

    • Freddy J. Sánchez-Leal

      Reply Freddy J. Sánchez-Leal - 30 agosto, 2012

      Emmanuel, aprecio mucho el comentario. Espero que haya sido útil. Si así lo consideras por favor compártelo con otros colegas que pudieran estar interesados. Saludos y hasta la próxima.

  • Reply JOSE LUGO - 26 junio, 2013

    Bueno la explicación. Ojala se continue profundizando y enriqueciendo mas los puntos de vistas.

  • Reply walter darwin - 17 mayo, 2014

    Muy buen aporte por su parte ing. al respecto de diseño de CBR ya que hoy en dia pocos tomamos interes al tema seria bueno saber un poco mas solo el tema y otro ensayos para una buena realizacion de un pavimento.

  • Reply Carlos - 17 mayo, 2014

    Excelente post,,, lo leí completo y me quedé con ganas de leerlo otra vez, lo felicito Ingeniero

  • Reply carlos Rodriguez - 28 agosto, 2014

    Estimado Ing. en la foto de la maquina de ensayos el fleximetro que mide la penetracion del bastago esta mal colocado, de esa manera ademas de medir la penetracion también está midiendo la deflexion del aro, ya que el mismo esta fijado a un montante de la estructura. La medicion debe hacerse entre el molde y el bastago para poder tomar el movimiento relativo entre ambos, saludos cordiales, Carlos Rodriguez

  • Reply george - 9 septiembre, 2014

    muchas gracias de verdad me enorgullese saber que fue un hermano venezolano y que dejamos el pais en alto en cuanto a la construccion se refiere ,muy buen material y muy explicito ya que en las mayorias de universidades no saben ni como explicar o mostrar de forma detallada y simple el funcionamiento de este tipo de ensayo y como realizarlo.

  • Reply JOSE YANEZ - 20 septiembre, 2014

    INGENIERO… MUY BUENA LABOR… FELECIDADES USTED HA HECHO UN GRAN APORTE A LA INGENIERIA QUE NO TODO EL MUNDO ES CAPAS DE HACERLO… DE PARTE DE LA UNEFA MARACAY SALUDOS

  • Reply TOMAS RICARDO - 14 enero, 2015

    REALMENTE ES IMPRESINDIBLE UTILIZAR EN TODO TIPO DE PAVIMENTO ESTOS ENSAYOS DE CBR ,PARA QUE CUMPLA CON SU TIEMPO DE VIDA O UTILIDAD

  • Reply Santiago H.S - 16 enero, 2015

    Valoro mucho este tipo de información. Mi reconocimiento y admiración a las personas que se dan el tiempo de compartir sus conocimientos.

  • Reply JC - 17 enero, 2015

    Mis respetos ingeniero , sus publicaciones son un gran aporte para el avance de la ingenieria

  • Reply Erwin De León Muñoz - 29 enero, 2015

    Gracias ingeniero por esta enseñanza,ya que yo por mi pobreza de pequeño solo primaria estudie y siempre soñé con ser algun dia ingeniero civil,y ahora a mis 49 años me gusta leer enseñanzas como las que usted escribe,si algun dia lee estas letras me gustaría que me escribiera a esta dirección 10calla A 20-71 zona 1 Quetzaltenango Guatemala bendiciones Inge.

  • Reply Ing. Joan Muñoz - 30 mayo, 2015

    Excelente post Ingeniero. Para mi es un total placer poder enriquecer aun mas mis conocimientos con sus aportes, agradecido. Al igual que usted yo fui alumno del Ing. José Heredia

  • Reply JORGE LORDUY - 11 diciembre, 2015

    EXCELENTE LA ESPLICACION DEL ENSAYO DEL CBR,PARA QUE LO TENGAN ENCUENTA LOS INGENIEROS INTERVENTORES DE CONSTRUCCION DE VIAS.

  • Reply ING. JOSÉ LUGO M. - 8 septiembre, 2016

    Ing. José Lugo (Rep. Dom.), Ingeniero, venga a República Dominicana a darnos una conferencia magistral sobre mecánica de suelos.

  • Reply william - 8 septiembre, 2016

    Excelente post gracias por este articulo por brindarnos a todos

  • Reply Juan jose limachi te. - 2 octubre, 2016

    Muchas gracias ing. Y mucho más aún al con partir sus conocimientos cimientos para el desarrollo de y gestión en la construcción civil.

  • Reply Víctor Manuel Fariña dolsa - 24 octubre, 2016

    Excelente artículo….muy importante y util

  • Reply Diego - 28 noviembre, 2016

    muy buen aporto y sobretodo a personas q nos gusta la ingenieria, gracias Dios lo bendiga

  • Reply Lenin Vasquez - 22 febrero, 2017

    Solo aclarando , el resultado que se reporta es el de 0.1″ y debe de ser mayor que el de 0.2″, si fuese el caso que el resultado de 0.2″ resulte mayor que el 0.1″ el ensayo se repite y si al repetirse el resultado se mantiene se reporta el resultado del 0.2″, y con respecto a la foto de penetración, el medidor de penetración debe de ir sujeto al vástago.

  • Reply Jose Enrique Chiriboga Lluvi - 20 noviembre, 2017

    Muy buena infirmacione me ayudo mucho a sacar algunas dudas gracias, quisiera saber como podemos mejorar cbr en pavimentos

  • Reply Mauro Ivan Cuevas Rivera - 26 marzo, 2018

    Que diferencia se considera aceptable entre entre un CBR de campo y un CBR de laboratorio?

    Saludos..!!!

  • Reply RUBY ELIZABETH SUAÑA SOLANO - 28 abril, 2018

    Estimado Ingeniero mis respetos, saludos y que Dios lo bendiga, Muchas gracias por los conocimientos que nos comparte. Lo estimo. Que le vaya muy bien y tenga muchos éxitos siempre de la mano de Dios.

  • Reply ALCIDES HERNANDEZ - 26 junio, 2018

    SALUDOS MUY BUEN ARTICULO PERO LEI UN PEQUEÑO ERROR EN EL AREA DEL PISTON QUE DICE QUE ES DE 0.5″ CUANDO EL AREA ESTANDAR DEL PISTON ES DE 3.14″ SALUDOS

  • Reply ALCIDES HERNANDEZ - 26 junio, 2018

    SALUDOS MUY BUEN ARTICULO PERO LEI UN PEQUEÑO ERROR EN EL AREA DEL PISTON QUE DICE QUE ES DE 0.5″ CUANDO EL AREA ESTANDAR DEL PISTON ES DE 3.14″ SALUDOS…

  • Reply Tomás Soto - 3 noviembre, 2018

    Estimado colega compatriota. Agradezco enormemente la información suministrada. Revisando varias páginas y bibliografías respecto al tema, me queda la duda de cuáles valores en los resultados del CBR determinan la calidad del material como subbase para pavimentos. En algunos estudios definen que un CBR de 18% a 20% en la muestra la cataloga de excelente material para sub-base cuando aún hay muestras que pudieran alcanzar porcentajes mayores. Esto significa que hay un porcentaje mínimo que por debajo de él categoriza muestras como de baja calidad como sub base y por encima de ese valor todas las demás se consideran excelentes para soporte de pavimento? Agradezco me aclare este dilema.Sigo investigando al respecto.

  • Reply JUAN DOMINGO PACHECO - 27 abril, 2019

    ¿Para que sirve las lecturas de penetración y carga en el ensayo de VALOR SOPORTE?

  • Reply Aldo Lunarejo - 5 octubre, 2019

    Que cantidad de muestra se necesita para un ensayo de cbr

  • Reply MIGUEL GONZALEZ DOMINGUEZ - 22 octubre, 2019

    Muy buen aporte. Tengo conocimiento de que algunas obras críticas en pistas de aeropuertos de algunas ciudades intermedias de Latinoamérica (particular en Perú) toman muy deportivamente estas pruebas y no toman las medidas correctivas a tiempo para índices CBR por debajo del 6% exponiendo a que la obra en un futuro cercano sufra un colapso y cause un accidente que podría llegar a ser fatal o mínimo de cuantiosas pérdidas para el pais y eso que son empresas de origen ibérico las que diseñan y construyen esas obras. Los ingenieros no debemos tapar el sol con las manos y construir bien y para el futuro.

    • Reply Ricardo - 10 septiembre, 2020

      Poque aseguras que en peru se toma deportivamente los datos del valor de cbr de un suelo.
      Es falsa tu afimacion y deberia visitar los laboratorios para que veas y compruebes lo que afirmas

  • Reply Omar javier sucari - 14 enero, 2020

    Quiero saber por qué el esfuerzo a la penetración de lao 25golpes es mayor a 56golpes en casos sucede y como calcularlo.

  • Reply Ivan Saccone - 12 febrero, 2020

    Buenos días. Muy interesante el posteo, muchas gracias. Solo quería comentar que respecto al reporte de las lecturas de 0.1″ y 0.2″, la norma dice lo siguiente:

    “La relación de soporte reportada para el suelo es normalmente la de 2,54 mm (0,1″) de penetración. Cuando la relación a 5,08 mm (0,2″) de penetración resulta ser mayor, se repite el ensayo. Si el ensayo de comprobación
    da un resultado similar, úsese la relación de soporte para 5,08 mm (0,2″) de penetración”.

    No es el mismo criterio que el mencionado.

    Saludos

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