El ensayo de placa de carga es una de las tareas necesarias para construir una carretera. Es indispensable conocer con precisión las características del suelo, ya que afectarán al resultado final. Además, esta acción se lleva a cabo junto a la definición de la categoría de tráfico pesado y de la explanada. Gracias a ellas, la estructura de la pista será adecuada para la circulación.
¿Qué es el ensayo de placa de carga?
También se conoce como ensayo de carga con placa y con él se mide el asiento de una placa circular rígida apoyada en el terreno. Se la someten a diferentes cargas de forma escalonada para efectuar un reconocimiento geotécnico. El objetivo es medir los asientos producidos y finaliza al alcanzar la condición límite de rotura de la muestra. Si esto no ocurre, se toman los valores máximos obtenidos para asignarlos al suelo.
Para efectuar el ensayo, se utiliza una placa que ocupa una superficie de 700 centímetros cuadrados o 298,5 milímetros. Así, se establecen los módulos de compresibilidad en primer y segundo ciclo de carga. La fórmula utilizada es la siguiente:
- Ev es igual a ΔP partido de ΔS por D
Para obtener el ciclo de carga (Ev) se utiliza ΔP, que es la diferencia de carga entre dos escalones; ΔS, la diferencia de asientos de la placa al aplicar ΔP; y D, que es el diámetro de la placa.
Objetivos principales del ensayo
El principal objetivo del ensayo de placa de carga es determinar:
- Módulo de deformación del terreno. Relación entre la presión aplicada y la deformación que sufre el suelo.
- Capacidad portante. Resistencia del suelo a soportar cargas sin deformarse excesivamente.
- Comportamiento elástico y plástico del material. Diferenciando la deformación recuperable de la permanente.
Aplicaciones más comunes en carreteras
- Diseño de firmes. El módulo de reacción obtenido se utiliza como base para el cálculo del espesor y tipo de capas necesarias en el pavimento.
- Control de calidad. Verificar que el terreno compactado cumple con los requisitos de diseño especificados.
- Evaluación de capas existentes. En proyectos de rehabilitación, este ensayo ayuda a determinar si la base o subbase existente es adecuada para reutilización.
- Detección de problemas geotécnicos. Identificar zonas con capacidad portante insuficiente o comportamiento inestable.
Materiales necesarios para realizar un ensayo de carga con placa
El material para el ensayo está compuesto por varios elementos:
- Placa de carga. Es circular y tiene un grosor mínimo de 20 milímetros.
- Comparadores. Son los encargados de tomar la medida de asiento de la placa. Su capacidad media es de 10 milímetros y la precisión es de 1/100 milímetros.
- Columna de carga. Está compuesta por una rótula de cabeza, suplemento de longitud variable, pistón de carga y rótula de pie.
- Bomba hidráulica. Tendrá capacidad suficiente como para producir una carga de 50 kilonewtons en el pistón.
- Manómetro. Efectuará medidas de la presión en megapascales.
- Reacción. La provoca un apoyo superior capaz de generar un mínimo de 50 kilonewtons.
- Batidos de referencia. Se apoya sobre tres puntos y encima de él se montan los comparadores para medir las deformaciones producidas.
Etapas en un ensayo de placa de carga
A la hora de realizar el ensayo, se deben seguir una serie de etapas.
- Colocación del apoyo. Se trata de un camión dispuesto en el lugar donde se hará el ensayo. Tiene que estar bien fijado para evitar su desplazamiento.
- Colocación de la placa. La superficie donde se coloque tiene que estar enrasada para poder asentar la placa, aunque da igual que existan inclinaciones.
- Colocación de la columna de carga. Hay que colocarla de forma vertical sobre el centro de la placa.
- Montaje del bastidor de referencia. Estará sobre el suelo del ensayo y a una distancia del borde de la placa, las fijaciones del bastidor y el apoyo no mayor a 0,5 metros.
- Montaje de los comparadores. Se situarán tres conformando un triángulo equilátero con baricentro en la vertical del centro de la placa.
- Carga previa. La carga inicial debe ser de 0,02 megapascales para asegurar que el apoyo de la placa es uniforme.
- Escalones de carga. Se operan con un gato hidráulico y se aplican de manera suave y progresiva. Además, tienes que efectuar dos ciclos de cargas y anotar las deformidades resultantes.
En definitiva, la construcción de carreteras seguras necesita que se efectúen todo tipo de pruebas y ensayos, como el ensayo Marshall y el ensayo in situ con placa de carga. Sin efectuarlo, la carretera resultante no estaría perfectamente adecuada para el tráfico.
