Ensayo Del Cbr y Proctor.

de 16UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

“FACULTAD DE INGENIERÍA”

1. TEMA:

“ENSAYO CBR CALIFORNIA BEARING RATIO: ENSAYO DE RELACIÓN DE

SOPORTE DE CALIFORNIA”

2. INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTO TEÓRICO:

1.1. INTRODUCCIÓN

En este trabajo práctico se realizará un Ensayo CBR, según la norma ASTM D1883 y AASHTO T193-

63. Determinación de la razón de soporte de suelos compactados en laboratorio. La norma establece un

procedimiento para determinar la razón de soporte de los suelos compactados y ensayados en

laboratorio, comparando la carga de penetración en el suelo con la correspondiente a un material

normalizado. Esta norma se aplica para determinar la relación de soporte d california (CBR) de los

suelos que están sometidos a esfuerzos de cortantes, además evalúa la calidad relativa del suelo para

su rasante, sub-base y base.

Uno de los ensayos más usados es el CBR (California Bearing Ratio), el cual es un índice

empleado para expresar las características de resistencia y deformación de un suelo, estableciéndose

en él una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo y la que corresponde a un material

de referencia. En el laboratorio se ha realizado el ensayo CBR, previa realización del ensayo Proctor,

siguiendo todos los pasos correspondientes, desde la extracción del suelo en adelante, y materiales

necesarios, los cuales serán descritos más adelante. Otra etapa importante del laboratorio son los

resultados, ya que es necesario interpretarlos, en lo cual nuestro laboratorio en particular es muy distinto

al resto, puesto que la muestra de suelo fue extraída de otra parte y arrojó resultados muy distintos e

inesperados

1.2. FUNDAMENTO TEÓRICO

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.

Diseño de Pavimentos Cuarto “B” “Ingeniería Civil”



El asumido mecanismo de falla del suelogenerado por el pistón de 19.4 cm2 en el Ensayo C.B.R. La

condición de frontera es un problema.

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.) 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

modificada 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). El método a seguir

para determinar el CBR será diferente en cada caso.

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.

4. Determinación del CBR de suelos inalterados.

5. Determinación del CBR in situ.

El ensayo de penetración se lleva a cabo en una máquina de compresión utilizando una velocidad

de deformación unitaria de 1.27 mm/min. Se toman lecturas de carga versus penetración cada 0.64




mm de penetración hasta llegar a un valor de 5.0 mm a partir del cual se toman lecturas con

velocidades de penetración de 2.5 mm/min hasta obtener una penetración total de 12.7 mm.

El valor del CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos,

principalmente con fines de utilización como base y subrasante bajo pavimentos de carreteras y

aeropistas.

VALORES DE CBR, USOS Y SUELO

3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

El objetivo del ensayo de CBR es establecer una relación entre el comportamiento de los suelos

principalmente utilizados como bases y sub. Rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas,

determinando la relación entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Al terminar este trabajo en el laboratorio seremos capaces de:

o Determinar un índice CBR, que nos permita expresar las características de resistencia y

deformación del suelo extraído.




o Comprender en su totalidad el método directo del ensayo CBR.

o Conocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el

Ensayo CBR.

o Precisar y señalar con exactitud la metodología y procedimientos usados en el ensayo y

además los tiempos que se requieren en algunas partes de la experiencia.

o Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado utilizando un

procedimiento adecuados para desarrollo del ensayo

o Interpretar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de manera que

permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.

o Obtener un resultado lo más exacto posible para realizar correctamente una expresión

gráfica Fuerza v/s Penetración del ensayo de la muestra de suelo

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Preparación del material

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

o Desmenuzar los terrones existentes y tener cuidado de no romper las partículas

individuales de la muestra.

o 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.

o Se determina el contenido de humedad de la muestra así preparada.

4.2. Cantidad de material

o Para cada determinación de densidad (un punto de la curva de compactación), se

necesitan 4,00 k de material para cada número de golpes. Cada muestra se utiliza una sola

vez.

4.3. Determinación de la densidad y humedad

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




o La muestra se humedece añadiendo una cantidad de agua calculada. Se mezcla

uniformemente. La humedad entre dos muestras debe variar en 2%.

o 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”.

o 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.

o Se pesará el molde con la muestra, se determinará la densidad y la humedad de la

muestra.

4.4. Determinación de la expansión del material

o Determinada la densidad y humedad se coloca el papel filtro sobre la superficie enrasada,

un plato metálico perforado y se volteará el molde.

o Sobre la superficie libre de la muestra se colocará papel filtro y se montará el plato con el

vástago graduable. Luego sobre el plato se colocará varias pesas de plomo. La sobrecarga

mínima será de 10 lbs.

o Colocado el vástago y las pesas, se colocará el molde dentro de un tanque o depósito lleno

con agua.

o Se monta el trípode con un extensómetro y se toma una lectura inicial y se tomará cada 24

horas.

o Al cabo de las 96 horas o antes si el material es arenoso se anota la lectura final para

calcular el hinchamiento. Se calcula el % de hinchamiento que es la lectura final menos la

lectura inicial dividido entre la altura inicial de la muestra multiplicado por 100.

o Los adobes, suelos orgánicos y algunos suelos cohesivos tienen expansiones muy grandes

generalmente mayor del 10%.

o Los especímenes son saturados por 96 horas, con una sobrecarga igual peso del

pavimento que se utilizará en el campo pero en ningún caso será menor que 4.50 k. Es

necesario durante este periodo tomar registros de expansión cada 24 horas y al final de la

saturación tomar el porcentaje de expansión que es:

E (% )= Alturade lamuestraExpansion

∗100

Las especificaciones establecen que los materiales de préstamo para:

Sub base deben tener expansiones menores de 2%




Base deben tener expansiones menores de 1%

Como dato informativo observar el hinchamiento versus el CBR:

Suelo con hinchamiento 3% o más, generalmente tienen CBR < 9 %

Suelo con hinchamiento 2% como máximo tienen CBR ³ 15%

Suelos con hinchamiento < 1% tienen generalmente CBR > 30%.

4.5. Drenaje

Después de saturada la muestra, se saca del cilindro y cuidadosamente se drena durante

15 minutos el agua libre que queda. Como para drenar bien el agua es necesario voltear el

cilindro sujétese bien el disco y las pesas metálicas al hacer esta operación. Luego

remuévase el disco, las pesas y el papel filtro, pésese la muestra.

4.6. Determinación de la resistencia a la penetración

o Si la muestra ha sido sumergida en agua para medir su expansión, y después que haya

sido drenada, se colocará la pesa anular y encima de las pesas de plomo que tenía la

muestra cuando estaba sumergida en agua; o sea que la sobrecarga para la prueba de

penetración deberá ser prácticamente igual a la sobrecarga que tenía durante el ensayo de

hinchamiento.

o El molde con la muestra y la sobrecarga, se coloca debajo de la prensa y se asienta el

pistón sobre la muestra, aplicando una carga de 10 lbs.

o Una vez asentado el pistón, se coloca en cero el extensómetro que mide la penetración y el

dial del extensómetro también se coloca en cero.

o Se hinca el pistón en incrementos de 0.025” a la velocidad de 0.05”/ minuto y se leen las

cargas totales que ha sido necesario aplicar hasta hincar el pistón 0.50 pulgada.

o Una vez hincado el pistón hasta 0.50 pulgada, se suelta la carga lentamente; se retira el

molde de la prensa y se quitan las pesas y la base metálica perforada.

o Finalmente se determina el contenido de humedad de la muestra.

o Para el control de campo, bastará determinar el contenido de humedad correspondiente a la

parte superior de la muestra pero en el laboratorio se recomienda tomar el promedio de los

diferentes contenidos de humedad (parte superior e inferior de la muestra).




5. MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS

5.1. MATERIALES:

Muestra extraída de la carretera vía a Cuenca sector de la cemento Chimborazo

5.2. EQUIPO DE CBR:

Molde de compactación (con collar y base)

Disco espaciador

Martillo de compactación

Aparato para medir la expansión con deformímetro de carátula con precisión de 0.01 mm

Pesos para sobrecarga

Máquina de compresión equipada con pistón de penetración CBR capaz de penetrar a una velocidad de 1.27 mm/min

6. RESULTADOS

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

50100150200250300350400450500

CURVA DE PENETRACIÓN

Molde 1 - 10 golpesMolde 2 - 25 golpes Molde 3 - 56 golpes

Penetración (pulg)

Pres

ión

(lb/p

ulg2

)




10 12 14 16 18 20 221.5

1.55

1.6

1.65

1.7

1.75

Curva de compactacion

Curva de compactacion

Humedad (%)

Dens

idad

Sec

a (g

/cm

3)

ETAPA DE CORRECCION DE LA PRESION Molde 1 Molde 2

Penetración (pulg) 0.1 0.1Presiòn (lb/pulg2) 62.9 111.6

ETAPA DE CORRECCION DE LA PRESION Molde 1 Molde 2

Penetración (pulg) 0.1 0.1Presiòn (lb/pulg2) 62.9 111.6

1.541.561.58

1.61.621.641.661.68

1.71.72 CBR vs. Densidad Seca

CURVA C.B.R.(0.1)CURVA C.B.R. (0.2)

C.B.R. (%)

Dens

idad

seca

(g/c

m3)

C.B.R. (MDS 95%) = 8,10

C.B.R. (MDS 97%) = 8,20




7. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES

7.1. CONCLUCIONES

El tipo de suelo ensayado presenta características gravosas y arenosas en la clasificación

unificada, corresponden a los siguientes grupos: GW, GP, SW y SP.

El CBR de estos suelos granulares es generalmente mayor de 20%. De acuerdo con los resultados obtenidos, este material en su estado natural cumple con todas la

especificaciones establecidas en él la norma nacional CR 77 MOPT para utilizarse como sub-base.

El ensayo CBR es muy importante en la ingeniería de caminos, carreteras y aeropuertos, y por lo

tanto para el diseño estructural de estas obras u otras relacionado, ya que representa un parámetro

comúnmente aceptado y difundido.

Este ensayo se basa en llevar el suelo previamente compactado a la saturación, ya que se deja el

tiempo necesario bajo el agua para que esto ocurra. Esto tiene por objeto simular las condiciones

más desfavorables con que el suelo pudiera encontrarse en la realidad. En cuanto a los resultados

obtenidos, podemos decir que tenemos un valor de CBR de 8,2 y según la tabla de clasificación

típica este es recomendable para sub base pues es muy pobre y se clasifica como regular siendo

así un material malo para subrasante.

Si bien este resultado pudo deberse a muchos factores, entre ellos la inexperiencia de los alumnos

en este ensayo, creemos que los valores obtenidos son correctos, al menos en forma aproximada,

ya que se trató de seguir el método normalizado para el ensayo y la muestra fue saturada durante el

tiempo requerido, por lo que estos resultados son el reflejo de que nuestro suelo no era adecuado

para usarlo con fin es estructurales, debido principalmente a su alto contenido de materia orgánica

7.2. RECOMENDACIONES

Previo al ensayo verificar el correcto funcionamiento de los equipos, que se utilizaran en el ensayo,

no olvidemos calibrar las balanzas.

Verificar el tiempo de uso de la tamizadora en la norma para evitar errores.

Para el cálculo del contenido de humedad lo optimo es pesar las muestras después de que hayan

transcurrido las 24 horas puesto que si no es así los datos serán erróneos por lo que el ensayo ya

no servirá.

Es recomendable tomar muy en cuenta lo que nos indican las normas para obtener mejores

resultados.




8. APENDICE Y CALCULOS TIPICOS

CBR=Cargaunitariadel ensayoCargaunitaria patron

∗100 (%)

CBR = El número CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón.




ENSAYO DE RELACION DE SOPORTE DE CALIFORNIA - CBR(ASTM-DI883)

INFORME Nº: 2SOLICITANTES: ING. NUÑEZPROYECTO: Evalución de la carretera Panamericana Via a CuencaUbicación : Sector e la cemento Chimborazo Fecha: Mayo, 2012

Profundidad: 0.5 mTipo de Capa: Suelo natural Clasificacion(SUCS): CL

ENSAYO PRELIMINAR: PROCTOR MODIFICADO (ASTM-D1557 A)Humedad (%) 11.25 14.77 17.88 21.12Densidad seca (g/cm3) 1.7 1.73 1.67 1.6

ETAPA DE COMPACTACION Identificaaciòn del molde Molde 1 Molde 2 Molde 3

Número dee capas 5 5 5Golpes por capa 10 25 56Humedad inicial (%) 11.25 11.25 11.25Densidad seca (kg/cm3) 1.7 1.73 1.67

ETAPA DE EXPANSIÓN Tiempo (min) Molde 1 (%) Molde 2 (%) Molde 3 (%)

5330 88.9 3.12 2.79

ETAPA DE APLICACIÓN DE PRESIÓNPenetracion Molde 1 (10golpes) Molde 2 (25 golpes) Molde 3 (56 golpes)

(mm) (pulg) (lb/pulg2) (lb/pulg2) (lb/pulg2)0 0 0 0 0

0.64 0.025 18.9 28.3 441.27 0.05 33 55 69.21.91 0.075 47.2 86.6 97.52.54 0.1 62.9 111.6 125.83.81 0.15 80.2 149.3 172.95.08 0.2 95.9 188.6 216.96.35 0.25 113.2 224.8 259.47.62 0.3 132.2 254.7 301.8

10.16 0.4 169.8 301.8 385.1

CARGA UNITARIA PATRON

mm pulg Penetración Carga Unitaria Mpa Psi

2.5 0.1 6.9 10005 0.2 0.3 1500

7.5 0.3 13 190010 0.4 16 2300

PENETRACIÓN A 0.1 PULG.

CBR10GOLPES=95,91000

∗100 (%)=6,3%





∗100 (%)=11,2%


∗100 (%)=12,6%

PENETRACIÓN A 0.1 PULG.


∗100 (%)=6,4%


∗100 (% )=12,6%


∗100 (%)=14,5%

9. BIBLIOGRAFIA

Bowles, Joseph E. (1981), “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil” . Mc Graw-Hill Book

Company.

- Bowles, Joseph E. (1984), “Physical and Geotechnical Properties of Soils”. McGraw-Hill Book Company.

- Das, Braja M. (2001), “Fundamentos de Ingeniería Geotécnica”, Thomson Learning.

- Das, Braja M. (2001), “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”, International Thomson Editores.

- Head, K. H. (1980), “Manual of Soil Laboratory Testing”, Volume 1, 2. Pentech Press London: Plymouth.

- JICA – TIATC (1988), Irrigation and Drainage Course, “Soil Test”




- Lambe, T. W. (1951), “Soil Testing for Engineers”, John Wiley and Son, New York.

- McCarthy, David F. (1988), “Essentials of soil Mechanics and Foundations: Basic Geotechnics”, Prentice

Hall,

Englewood Cliffs, New Jersey 07632.

- Universidad Nacional de Ingeniería – FIC ( ), “Laboratorio de Mecánica de Suelos”.

- Valle Rodas, Raúl (1982), “Carreteras, Calles y Aeropistas”, El Ateneo.

- Vivar Romero, Germán (1990-1991), “Diseño y Construcción de Pavimentos”, Ediciones CIP.

10. ANEXOS

Se extrae el material a una profundidad de 0,50 m




Secamos las muestras al horno a una temperatura de 60° C

Tamizamos la muestra en el Tamiz # ¾ y el # 4

Colocamos las tres capas de la muestra en los tres tarros y vamos compactando con el número de

golpes que corresponde

Colocamos los cilindros en el agua




Retiramos la muestra del agua trascurrido el tiempo ya indicado

El equipo manual de CBR. La muestra está instalada, el anillo y su dial de deformaciones, el dial para medir las

deformaciones y el pistón de 19.4 cm2 de área transversal.El marco de carga, el anillo y el dial de deformaciones.

“ENSAYO CBR CALIFORNIA BEARING RATIO: ENSAYO DE RELACIÓN DE

SOPORTE DE CALIFORNIA”1. TEMA:.....................................................................................................................................................1

2. INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTO TEÓRICO:...........................................................................................1

1.1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................................1

1.2. FUNDAMENTO TEÓRICO.................................................................................................................1

Definición de CBR.........................................................................................................................................1




Definición de número CBR.............................................................................................................................2

3. OBJETIVOS.............................................................................................................................................3

3.1. OBJETIVO GENERAL...........................................................................................................................3

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS..................................................................................................................4

4. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................................4

4.1. Preparación del material........................................................................................................................4

4.2. Cantidad de material.............................................................................................................................5

4.3. Determinación de la densidad y humedad................................................................................................5

4.4. Determinación de la expansión del material.............................................................................................5

4.5. Drenaje................................................................................................................................................6

4.6. Determinación de la resistencia a la penetración......................................................................................6

5. MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS...................................................................................................7

5.1. MATERIALES:......................................................................................................................................7

5.2. EQUIPO DE CBR:.................................................................................................................................7

6. RESULTADOS.........................................................................................................................................8

7. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES................................................................................................9

7.1. CONCLUCIONES.................................................................................................................................9

7.2. RECOMENDACIONES........................................................................................................................10

8. APENDICE Y CALCULOS TIPICOS..........................................................................................................11

9. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................................13

10. ANEXOS............................................................................................................................................14


Ensayo Del Cbr y Proctor.

Documents

Transcript of Ensayo Del Cbr y Proctor.