ensayo de relacion de soporte california

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Viernes, 04 de julio de 2014

ENSAYO DE RELACION DE SOPORTE CALIFORNIA

C.B.R. (CALIFORNIA BEARING RATIO)

(AASHTO T-93-63, ASTM D1883-73)

INTRODUCCION:

GENERALIDADES:

Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E.Stanton y O. J. Porter del departamento de

carreteras de California. Desde esa fecha tanto en Europa como en América, el método CBR se ha

generalizado y es una forma de clasificación de un suelo para ser utilizado como subrasante o material de

base en la construcción de carreteraspara el cálculo de pavimentos flexibles. Durante la segunda guerra

mundial, el cuerpo de ingenieros de los Estados Unidos adoptó este ensayo para utilizarlo en la

construcción de aeropuertos.

El principio básico se halla en la relación entre la resistencia a la penetración del suelo y su capacidad de

soporte. Si bien éste método es empírico; los diferentes trabajos de investigación han permitido

considerarlo como uno de los mejores procedimientos prácticos sugeridos hasta el momento.

La capacidad de soporte es una de las propiedades más importantes de los suelos. Su comportamiento,

al estar sometido a tensiones es bastante más complejo que el de otros materiales. Las deformaciones

que experimenta no sólo dependen del “tipo de suelo” que se trate, sino también del estado en que se

encuentre éste en cuanto a su contenido de humedad, grado de compacidad, estructura interna, etc. por

otra parte, el suelo subyacente a una fundación puede presentar heterogeneidades de importancia,

acusando grandes variaciones de resistencia según la dirección de aplicación de las tensiones

(anisotropía).

Finalmente, las deformaciones que experimente un suelo deben necesariamente relacionarse con la

estructura solicitante, ya que ciertos órdenes de magnitud pueden ser tolerables para algunas

construcciones y prohibitivos para otras.

Cuando un suelo es sometido a tensiones, sufre una determinada deformación. Si alcanza el valor límite

de su resistencia, el suelo sufre una rotura por corte o falla por corte. Desde el punto de vista de la

mecánica de suelos, interesa tanto tener un adecuado factor de seguridad a la falla por corte como que la

estructura solicitante no sufra una deformación tal que le produzca daños.

DEFINICION DE C.B.R.:

La relación de soporte de California (California Bering Ratio), conocida comúnmente como CBR es una

medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad

cuidadosamente controladas, que tiene aplicación principalmente en el diseño de pavimentos flexibles. El

CBR se define como la relación entre el esfuerzo requerido para introducir un pistón normalizado dentro

del suelo que se ensaya y el esfuerzo requerido para introducir el mismo pistón hasta la misma

profundidad en una muestra de patrón de piedra triturada. Esta relación se expresa en porcentaje.

UNIV.: EVER GUZMAN BALCAS CIV-221”A” PAGINA

CBR .=Carga unitariadel ensayoCargaunitaria patron

∗100


Este método establece el procedimiento para determinar un índice de resistencia de los suelos, conocido

como Razón de Soporte de California (CBR; California Bearing Ratio) El ensayo se realiza normalmente a

suelos compactados en laboratorio, con la humedad óptima y niveles de energía variables.

Este método se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de suelos de subrasante, como también de

materiales empleados en la construcción de terraplenes, subbases, bases y capas de rodadura

granulares.

El CBR que se usa para proyectar, es el valor que se obtiene para una penetración de 0,1 o de 0,2 de

pulgadas. Se elige el que sea el más grande de los dos. Para la mayoría de los suelos el valor para la

penetración de 0,1” da mayor CBR.

Los valores de esfuerzo para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra patrón se

indican en la siguiente tabla:

La relación C.B.R. generalmente se determina para 0.1” y 0.2” de penetración, o sea para un esfuerzo de

1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente.

Con el fin de duplicar en el laboratorio la condición más crítica que se presenta en el terreno, las

muestras para el ensayo del C.B.R. se sumergen en agua hasta obtener su saturación.

Los ensayos C.B.R. se pueden efectuar también sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y

sobre suelos en el sitio.

CONDICIONES DE ENSAYO:

La resistencia de un suelo varía con su densidad, su contenido de agua cuando se compacta y el que

tiene en el momento de ser ensayado. Por lo tanto, para reproducir las condiciones de la obra en el

laboratorio, estos factores deben controlarse cuidadosamente al preparar y penetrar las muestras.

Por lo general, y con el fin de representar en el laboratorio la condición más crítica que pudiera

presentarse en el terreno, los ensayos CBR se realizan sobre muestras previamente empapadas,

condición que es evidentemente representativa en zonas sujetas a la penetración de las heladas durante

el invierno y la consecuente posterior acumulación de agua en las capas del pavimento durante el

deshielo a comienzos de la primavera.

Sin embargo, existen numerosas investigaciones en áreas tropicales las cuales han demostrado que en

ellas la posibilidad de saturación de las capas granulares y la subrasante es escasa y cuando esto ocurre

es generalmente por deficiencias en los sistemas de construcción y en los dispositivos de drenaje, que

permiten la acumulación de agua en las capas del pavimento. Por lo tanto, si se construye el pavimento



correctamente, con buenos materiales y un adecuado sistema de drenaje superficial y subterráneo,

manteniendo el nivel freático cuando menos 60 centímetros bajo la superficie subrasante, la práctica de

sumergir las probetas antes del ensayo, puede obviarse en la gran mayoría de los casos.

VARIANTES DEL ENSAYO CBR:

El ensayo CBR, puede efectuarse tanto en el terreno, ensayando el suelo con su humedad natural y

sometiéndolo a saturación previa, como en el laboratorio sobre muestras inalteradas o compactadas

todas allí. Las muestras inalteradas deberían ensayarse con su contenido natural de humedad, mientras

que las compactadas en el laboratorio pueden probarse luego de inversión o no de acuerdo a las

condiciones esperadas en el terreno.

Si en la obra durante la construcción, las condiciones de humedad y densidad llegan a diferir en mucho

de las asumidas en la etapa del proyecto, deberán hacerse ensayos “in situ” o con muestra inalteradas a

fin de hacer oportunamente los ajustes convenientes.

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

modificado del experimento.

TIPOS DE ENSAYO:

Los ensayos del CBR pueden ser realizados:

In situ (en obra) usando equipo especializado

En laboratorio, sobre muestras alteradas o inalteradas

Los ensayos In situ se hacen en obra con el contenido de humedad existente, pero los ensayos en

laboratorio se los puede hacer, ya sean con muestras saturadas (empapadas) o con muestras sin

saturar. Siempre que sea posible, los ensayos se hacen con muestras inalteradas.

Cuando se requiere el CBR de un suelo para proyectar pavimentos, hay que ensayar muestras

compactadas en laboratorio, las cuales, debe reproducir las condiciones de humedad y densidades

obtenidas en la compactación en obra.

Por lo tanto, se deben realizar ensayos in situ o ensayos sobre muestras inalteradas de suelos

compactados en obra, durante el periodo de construcción. Si los resultados no concordasen con los

datos preliminares que se usaron para el diseño del proyecto, se deben cambiar el procedimiento de

compactación en obra o modificar el proyecto de diseño, para producir el CBR requerido.



PREPARACIÓN DE MUESTRAS:

Se han elaborado diferentes procedimientos para preparar muestras de laboratorio de diferentes clases

de suelos, a fin de reproducir las condiciones de obra que se presentaran durante y después de la

construcción. Estos procedimientos se aplican cuando el contenido de humedad, durante la construcción,

va a ser el óptimo para obtener la máxima densidad AASHTO modificado y además el suelo debe ser

compactado con al menos el 95 % de ésta.

Existen diferentes tipos de suelos a ser usados para la construcción de capas Base, Sub bases de Calles,

Carreteras, Aeropuertos, terraplenes o Presas de tierra:

CBR de suelos de baja plasticidad y sin hinchamiento.

CBR de suelos no cohesivos.

CBR de suelos que tengan hinchamiento.

CBR DE SUELOS DE BAJA PLASTICIDAD Y SIN HINCHAMIENTO:

Para suelos, tales como Arenas limosas, limos inorgánicos y limos arcillosos, El CBR es afectado

grandemente por la humedad de compactación y la densidad obtenida, tanto si están saturados o no lo

están. En estos casos, se compactan 3 muestras a diferentes densidades con el contenido de humedad

óptimo, que se determinó previamente por el método de compactación modificado. Se ensaya cada

muestra después de saturada y los resultados se representan en un gráfico donde se calcula el CBR al

95 % de la densidad máxima.

CBR DE SUELOS NO COHESIVOS:

Para suelos, tales como Arenas limpias y gravas arenosas, el CBR no es afectado grandemente por la

humedad de compactación, debido a que estos suelos debido a que estos suelos se compactan

prontamente bajo el tráfico que circula sobre los mismos.

El ensayo se realiza con una muestra compactada a su densidad máxima.

CBR DE SUELOS SUJETOS A HINCHAMIENTOS:

Para suelos, tales como Arcillas y Limos orgánicos, el CBR varía sustancialmente con la calidad. Se

requiere estudios complementarios para determinar el contenido de humedad óptimo, así como el tipo de

compactación que satisfaga a estos suelos.

Una vez que estos factores están determinados, el ensayo se realiza sobre las muestras que se

compactan de acuerdo a lo estudiado.



SELECCIÓN DEL VALOR DE CBR DE DISEÑO:

Es evidente que una sola prueba de CBR sobre un material de subrasante que aparece en la vía por

centenares o miles de metros o sobre un material de una fuente de miles de metros cúbicos de volumen

no proporciona la confianza suficiente con respecto a la resistencia del suelo. Es por esto aconsejable

realizar varias pruebas sobre muestras cuyos resultados es de esperar que no sean idénticos por la gran

cantidad de variables, tanto por la heterogeneidad del material como por la ejecución del ensayo mismo.

Una vez determinada la resistencia de cada una de las muestras elegidas, se encuentra el CBR de

diseño, el cual según el criterio del Instituto del Asfalto se define como aquel valor que es igualado o

superado por un determinado porcentaje de los valores de las pruebas efectuadas.

Este CBR de diseño se determina así:

a). Se ordenan los valores de CBR obtenidos de menor a mayor.

b). Para cada valor numérico diferente de CBR, comenzando desde el menor, se calcula el número y el

porcentaje de valores de CBR que son mayores o iguales que él.

c). Se dibujan los resultados en un gráfico “CBR vs % de valores mayores o iguales” y se unen con una

curva los valores dibujados en él.

d). El CBR de diseño es el correspondiente a un valor en las ordenadas de 60, 75 u 87.5%, según si el

tránsito de la vía objeto del estudio se espera que sea liviano, medio o pesado, respectivamente.

Por ejemplo, si en un tramo de carretera de tránsito pesado se han obtenido sobre un suelo típico de

subrasante valores de CBR de 7, 9, 11, 6, 8, 8, 10 y 11, el valor de diseño se determina así:

a). Se elabora una tabla y en ella se ordenan los valores y se efectúan los cálculos de acuerdo a las

instrucciones recién indicadas.

b). Se dibuja el gráfico “CBR vs % de valores mayores o iguales” y para un 87.5% en las ordenadas, se

halla el CBR de diseño que es 7%.

APLICACIÓN DEL ENSAYO:

El ensayo CBR (California Bearing Ratio) suele emplearse en carreteras y aeropuertos para la

caracterización mecánica de los suelos por ser un ensayo sencillo para ser realizado in situ o en

laboratorio. Es posiblemente, el ensayo más utilizado en todo el mundo para estimar la capacidad de

soporte de una explanada, factor básico para el dimensionamiento de los firmes.

OBJETIVO GENERAL:

El objetivo principal del presente ensayo es, determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y

agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables.

También tenemos como objetivo general evaluar la calidad relativa del suelo, para sub-rasante, sub-base

y base de pavimento.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

En la presente práctica los objetivos a cumplirse son:

Conocer cómo se determina el CBR de una muestra de suelo.

Brindar una conclusión sobre la importancia que posee la determinación del CBR para la

evaluación de los suelos.



Desarrollar conocimientos prácticos en los estudiantes, prepararlos para los retos que

enfrentaremos en el campo laboral.

Introducir el conocimiento a un método para evaluar la calidad relativa del suelo, para subrazante,

subbase y base de pavimento.

Determinar experimentalmente el valor soporte de California para diferentes muestras de suelos.

Determinar el valor del C. B. R. de los suelos, cuando son compactados y ensayados en el

laboratorio, mediante la comparación entre la carga de penetración en el suelo y aquella de un

material normalizado o “standard”.

Determinar la capacidad de soporte de un suelo en el laboratorio, preparando tres probetas de

suelo con la misma humedad y con niveles de energía variables.

Realizar el ensayo de compactación (Proctor modificado), previo para el procedimiento del

ensayo en cuestión.

Realizar el procedimiento de hinchamiento de la muestra ensayado (Saturación de la misma,

sumergirlo en agua), para proseguir con el ensayo.

Recolectar y analizar todos los datos necesarios requeridos, para su respectivo procesamiento de

datos.

Realizar todas las gráficas y diagramas representativos del análisis de datos.

Determinar el CBR para una penetración de 1 pulgada y de 2 pulgadas para el suelo ensayado.

Determinar el porcentaje de expansión, una vez lecturados los valores de hinchamiento inicial y

final, (Consecuencia del sumergimiento de la muestra).

Interpretar y realizar la valoración de los resultados finales,

DESCRIPCION DEL EQUIPO:

MOLDE Y COLLAR METALICO PROCTOR ESTANDAR T-99:

Son cilindros metálicos, con parámetros de medidas conocidas consta de un collar metálico adicional con,

accesorios desarmables así como su base, el collar y las tuercas que sirven para ajustar el armado del

molde. Este es equipo consta de un molde de 4 pulgadas de diámetro, 4.6 pulgadas de altura; un

apisonador o martillo de 5.5 libras, y una altura de caída de 12 pulgadas.

Molde Proctor Modificado Molde Proctor Estándar

MOLDE Y COLLAR METALICO PROCTOR MODIFICADO T-180:

Este instrumento son los que intervienen en la compactación de un suelo, además también de un gato

hidráulico para extraer las muestras compactadas en el molde de especificaciones determinadas, son

instrumentos que nos permiten realizar ensayos de compactación.



Este es equipo consta de un molde de 6 pulgadas de diámetro, 5 pulgadas de altura; un apisonador o

martillo de 10 libras, y una altura de caída de 18 pulgadas.

MOLDE CBR:

Es un molde de metal, cilíndricos, de 152,4 mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de diámetro interior y de 177,8 ±

0.46 mm (7 ± 0.018") de altura, provisto de un collar suplementario de 51 mm (2.0") de altura y una placa

de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de la base deberán ser por lo menos

20 uniformemente espaciadas dentro de la circunferencia del molde, no excederán de 1,6 mm (1/16”) de

diámetro (Figura 1). La base se deberá poder ajustar a cualquier extremo del molde.

El molde CBR para la presente practica es de6 pulgadas de diámetro y 7 pulgadas de altura.

COLLAR METALICO Y BASE PERFORADA:

Son accesorios adicionales imprescindibles del molde de CBR, el collar metálico tiene el mimo diámetro

que la del molde en cuestión y una altura de 2 pulgada el mismo tiene las características de anclaje para

el molde en la parte superior; y la base perforada es el mimo molde pero perforado que está en contacto

con la base del mismo.

MARTILLOS DE COMPACTACIÓN:

Martillo de 5.5 libras, y una altura de caída de 12 pulgadas; Para la prueba Proctor Estándar.

Martillo de 10 libras, y una altura de caída de 18 pulgadas; Para la prueba Proctor Modificado.

Es un aparato para compactar muestras de suelo, el mismo tiene una altura de caída determinada

especificadas para ambas pruebas, consta de un tubo metálico y una pesa conocida.

EXTENSOMETRO Y TRIPODE:

El extensómetro es un aparato para medir la expansión compuesto por una placa metálica provista de un

vástago ajustable de metal con perforación de diámetro menor o igual a 1,6mm y un trípode metálico para

sujetar el calibre comparador con indicador de dial. Consta de una placa de metal perforada, por cada

molde, de 149.2 mm (5 7/8") de diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de

diámetro. Es un dial para medir expansión, por cada molde, con resolución de lectura 0,025mm

También consta de un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y

bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo vástago coincida con el de la placa, de forma que

permita controlar la posición de éste y medir la expansión, con aproximación de 0.025 mm (0.001").

DISCO ESPACIADOR:

Es un disco de forma circular, metálico, de 150.8 ± 0.8mm (5 15/16”±1/32”) de diámetro y de 61.37 ± 0.25

mm (2.416 ± 0.01") de espesor, para insertarlo como falso fondo en el molde cilíndrico durante la

compactación. El disco espaciador utilizado tiene las siguientes dimensiones, un diámetro de la misma

magnitud que la del molde (Calza en el interior del molde), y una altura de 6.16 cm.

PRENSA HIDRAULICA:

Similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada para forzar la penetración de un pistón en el

espécimen. El pistón se aloja en el cabezal y sus características deben ajustarse a las especificaciones.

Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el pistón en el espécimen a una velocidad de 1.27

mm/min (0.05”/min) y hasta una profundidad de 12.7 mm (0.5”).



El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a una velocidad uniforme de 1.27 mm

(0.05") por minuto. La capacidad de la prensa y su sistema para la medida de carga deben ser de 44.5 kN

(10000lbf) o más y la precisión mínima en la medida debe ser de 44N o menos.

SOBRECARGAS METÁLICAS:

Unas diez por cada molde, una anular y las restantes ranuradas, con una masa de 2,27 ± 0.04 Kg (5 ±

0.10 lb) cada una, 149.2 + 1.6mm (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro exterior y la anular con 54 mm de diámetro

en el orificio central.

PISTON CILINDRICO:

Pistón de penetración, cilíndrico, metálico de 49.6 mm de diámetro (1,95"), área de 19.35 cm² (3 pulg²) y

con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetración con las sobrecargas precisas de acuerdo

con el numeral 3.4, pero nunca menor de 101.6 mm (4").

Molde CBR y accesorios. (ELE Internacional Ltda. 1993). El equipo CBR para realizar, el tamizado, humedecimiento , collar metálico, base, juego de cargas. , la mezcla de suelo y la compactación.

Aparato fuente para medir la expansión Extensómetro y trípode Disco espaciador, Molde C.B.R



El equipo manual de CBR. El marco de carga, el anillo y El extractor de la muestra de los moldes (Prensa hidráulica, pistón cilíndrico) el dial de deformaciones. . la palanca del gato y el marco del equipo.

TANQUE PARA INMERSION:

El tanque es una herramientas y accesorios; depósito de capacidad suficiente para la inmersión de los

moldes en agua.

TAMICES:

El tamiz o criba que se muestra, consiste de un plato de acero inoxidable con una malla metálica

adherida en la parte inferior con aberturas de tamaño uniforme, con dimensiones de sus diámetros de

abertura de malla determinadas.

CRONOMETRO:

Es un instrumento que sirve para medir el tiempo de duración de algún experimento; reportan datos en

segundos, minutos y horas; poseen alarmas para programar un tiempo requerido de duración.

CAPSULAS:

Son casquetes esféricos, de diversos materiales, especialmente de porcelana y vidrio, dependiendo del

uso que se le dé. Los más comunes son de porcelana, con pico, barnizadas interiormente, y los

esmaltados por dentro y fuera, lo cual permiten una adecuada limpieza. Pueden ponerse al fuego directo

y sirven para concentrar, y evaporar a sequedad. Las capsulas de vidrio se emplean análogamente como

los de porcelana; además también pueden ser usados como cristalizadores. Por su transparencia

permiten reconocer la formación, clase y color de los cristales procedentes de una disolución, pudiendo

calentarse en (baño maria»; los de pírex, sobre baho de arena o al fuego directo). Se disponen capsulas

con picos y sin picos.

HORNO CAPAZ DE MANTENER 105+- 5°C:

Funcionan a electricidad, se utilizan para las operaciones donde se demandan temperaturas de fundición,

o de fusión i de alguna sustancia o compuesto, o realizar conocimiento de algún producto acabado o en

el secado o cochura de los objetos cerámicos.

PROBETAS O FRASCOS GRADUADOS:

Son recipientes cilíndricos, graduados, de vidrio grueso, de boca ancha, abierta y con pico, y las hay de

distintos volúmenes. Como la superficie libre del líquido es mucho mayor que la de los matraces

aforados, de igual volumen la exactitud es mucho menor. Por eso solo son útiles para medidas

aproximadas.

Se emplean para medir volúmenes de líquidos cuando no se necesita mucha exactitud, ya que la

superficie libre del líquido es mucho mayor que la de los matraces aforados, de igual volumen, las

exactitudes es mucho menor.

Generalmente se emplean dos tipos de probetas el de boca ancha abierta con pico, y el que tiene tapa.

Hay de diferentes capacidades y tamaños. Es aconsejable colocarles un anillo de jebe alrededor del pico

para prolongar su vida, ya que es muy fácil hacerles caer con un movimiento involuntario.

BALANZAS:



Son instrumentos diseñados para la determinación de masas de diversas sustancias. La masa se define

como la cantidad de materia, mientras que, peso es la fuerza gravitacional de atracción que la Tierra

ejerce sobre los cuerpos. La densidad es la masa del cuerpo por unidad de su volumen.

Se disponen de diversos tipos o modelos de balanzas. El tipo más empleado en el laboratorio es la

balanza analítica, la que cuantifica la cantidad de masa de las sustancias de trabajo, con una sensibilidad

de 0,1 mg. Generalmente la `carga máxima de este instrumento varía entre 100 y 200 g.

En la actualidad existen balanzas analíticas de mayor sensibilidad.

Capsula Cronometro Horno eléctrico

Balanza de sensibilidad Tamices Tanque de inmersión

MUESTRA:

Se usa 15 kg de muestra que pase el tamiz #4 para el ensayo Proctor Estándar y 25 kg de muestra para

el Proctor modificado, respecto a la misma se debe tener en cuenta lo siguiente: cuando más del 75% de

la muestra pasa por el tamiz ¾”, se utiliza todo el material para el ensayo, si el material que pasa por el

tamiz de 2” y es retenido en el tamiz ¾” es superior al 25%, este se separa y se reemplaza por una

cantidad igual de material que pasa por el tamiz ¾” y es retenido en el tamiz #4.

Para el ensayo CBR serán necesarios 6 kg para cada molde, es decir; 18 kg en total con las condiciones

que se requieran para el T-180.

PROCEDIMIENTO:

En el ensayo de CBR se realiza los siguientes pasos:

Realizar los ensayos Proctor Estándar y Proctor Modificado con sus respectivas características,

de dichos ensayos se determinara la densidad máxima y la humedad húmeda óptima para cada

uno de ellos.

Teniendo ambas humedades optimas calcular una intermedia para su uso posterior.

Armar el molde CBR más su collar metálico, luego introducir el disco espaciador sobre el cual

se pondrá también el papel filtro.



Preparar la muestra de 6 kg con la cantidad de agua necesaria para alcanzar la humedad

optima hallada en el ensayo de Proctor Modificado.

La segunda muestra de 6 kg será preparada con la cantidad de agua necesaria para alcanzar la

humedad óptima hallada en el ensayo de Proctor estándar, la tercera será preparada con la

cantidad necesaria para alcanzar la humedad óptima intermedia.

Las muestras se dispondrán en capas, se compactaran con el martillo de 10 libras, con 56

golpes, 25 golpes, y 12 golpes respectivamente.

Compactada la muestra quitar el collar metálico y enrasar con ayuda de la regla, terminado este

procedimiento voltear cada molde y quitar el disco espaciador.

Pesar el molde más muestra, también colocar en una capsula un poco de ella para determinar

su contenido de humedad.

Colocar el molde volteado sobre la base perforada y ajustar, al quitar el disco espaciador el

mismo deja una superficie libre en la cual se montara el plato con el vástago y sobre este último

se pondrá las pesas de plomo (Las pesas de plomo representan la sobrecarga que se aplicara

al pavimento, una pesa de 10 libras equivale a un pavimento de concreto de 5 pulgadas de

espesor). Para determinar el número de pesas de sobrecarga que se requiere, se estima el

espesor total y se divide entre tres.

Preparar el tanque de inmersión y disponer en la base una capa de arena de aproximadamente

2” de espesor y llenarlo de agua.

Sumergir los tres moldes CBR en el agua procurando que el nivel del mismo llegue hasta la

parte superior de las pesas, los niveles de agua tanto dentro como fuera deben ser iguales.

Una vez realizado esto montar el trípode con el extensómetro en cada molde, marcando bien

los puntos de apoyo del trípode y registrar la lectura inicial del extensómetro.

Las probetas estarán sumergidas por el lapso de 4 días durante las cuales cada 24 horas se ira

registrando la lectura del extensómetro y así poder determinar la expansión progresiva del

material.

Finalizado el cuarto día de inmersión tomar la lectura final del extensómetro, sacar cada molde y

dejar escurrir por 15 minutos aproximadamente.

Tomar el molde, quitar el papel filtro, el plato, el vástago y los pesos y determinar el peso de la

muestra.

Colocar nuevamente las pesas que tenía el molde cuando estaba sumergido y llevarlo al

aparato de carga o prensa hidráulica.

Asentado el pistón del aparato en el borde del molde y colocados en cero ambos diales

empezar la aplicación de carga por medio del gato hidráulico a una velocidad de

0.05pulgadas/minuto. Las lecturas de deformación y el tiempo que se deben tomar son:

o 30segundos corresponde a una penetración de 0.025 pulgadas.

o 1 minuto corresponde a una penetración de 0.05 pulgadas.

o 1.5 minuto corresponde a una penetración de 0.0725 pulgadas.








Terminada la aplicación de carga o finalizados los 10 minutos se descarga el aparato, se quitan

las pesas y se toma un poco de muestra para determinar el contenido de humedad al final del

ensayo.

TABULACION DE DATOS:

NUMERO DE TAMAÑO PESO NUMERO ALTURA DE NUMERO DE

MOLDE DEL MOLDE MARTILLO (Lb) DE CAPAS CAIDA GOLPES POR CAPA

1 7" x 6" de 10 5 18" 56

2 7" x 6" de 10 5 18" 253 7" x 6" de 10 5 18" 12

DATOS DEL EQUIPO MOLDE C.B.R.

߶

߶

߶


8%8,50%8,25%

DATOS DE COMPACTACION % HUMEDAD OPTIMA T-180 =

% HUMEDAD OPTIMA T-99 =

% HUMEDAD OPTIMA INTERMEDIA =

3pulgadas²6,16 cm.

Numero Peso(Lb.) Espesor(plg.)1 5 32 5 33 5 3

Area del piston =

Tres pesas (Aplicación del hinchamiento)Altura Disco espaciador(cm.)=


1 2 35 5 556 25 12

12146 12161 120287177 7176 7236

6-B 7-B 8-B204,11 192,42 191,31192,30 181,05 180,2145,83 45,71 45,57

15 193 4623 205 60

Hinchamiento Altura de la muestra Porcentaje de Hinchamiento (%)

Contendo de humedad (%) Densidad Seca (gr/cm³)

DATOS DEL HINCHAMIENTO Lectura inicial (x10-3plg.) Lectura final (x10-3plg.)

Peso muestra humeda + capsula (gr.) Peso muestra seca + capsula (gr.) Peso capsula (gr.) Peso del agua (gr.) Peso muestra seca (gr.)

Peso muestra humeda (gr.) Volumen de la muestra (cm³) Densidad humeda (gr/cm³)

CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MUESTRAS DEL ENSAYO

Capsula nro.

MOLDE N° Numero de capas Numero de golpes por capa Peso molde+Muestra humeda+Base (gr.) Peso molde + Base (gr.)

CARGA TIPO(Plg.) (cm.) (Lb/plg²) 56 Golpes 25 Golpes 12 Golpes0,025 0,0635 550 250 1000,050 0,1270 1600 600 2500,075 0,1905 2600 900 4500,100 0,2540 1000 3400 1300 7000,200 0,5080 1500 5200 2600 10500,300 0,7620 1900 5500 3500 19500,400 1,0160 2300 4500 33500,500 1,2700 2600

CARGA ENSAYOPENETRACION

CALCULOS:Estas son algunas de las fórmulas que se emplearan en la presente práctica son:

Relación para el cálculo de CBR a 0.1 pulgadas de penetración:UNIV.: EVER GUZMAN BALCAS CIV-221”A” PAGINA

Esfuerzo=Carga deensayo(libras)

3 (pulgada s2)


Calculo del hinchamiento: CALCULO DE LA ALTURA DE LA MUESTRA (PARA LOS TRES MOLDES)Datos:Altura del molde: Hm=7 plg. = 17.78 cm.Altura del disco espaciador: Hd= 6.16 cm.Entonces altura de la muestra es: H=Hm-Hd=17.78 cm - 6.16 cm = 11.62 cm.⇒ Altura de la muestra: H = 11.62 cm.CALCULO DEL VOLUMEN DE LA MUESTRA (PARA LOS TRES MOLDES):Datos:Altura de la muestra: H = 11.62 cm.Diámetro del molde: 𝜙 = 6 plg. = 15.24 cm.Entonces volumen de la muestra es: V=𝞹*(𝜙 /4)*H=𝞹*((15.24 cm) /4)* 11.62² ² cm=2119.658727⇒ Volumen de la muestra: V=2119.658727 cm =2119.66 cm³ ³

CALCULOS PARA EL CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MESTRAS (56 GOLPES)Datos:Peso muestra húmeda=4969 gr. Peso del agua=11.81 gr.Volumen de la muestra=2119.66 cm Peso muestra seca=146.47 gr.³

Densidad humeda= PesomuestrahumedaVolumende lamuestra

= 4969 gr2119.66 cm³

=2.344243888gr /cm ³

⇒ Densidad húmeda =2.344243888 gr /cm ³Contenido dehumedad= Pesodel agua

Pesomuestra seca∗100= 11.81 gr

146.47gr∗100=8.063084591%

⇒ Contenido de humedad = 8.063084591%Densidad Seca= Densidad humeda

1+Contenido dehumedad= 2.344243888 gr /cm ³1+(8.063084591/100)

=2.169329052 gr /cm ³

⇒ Densidad Seca = 2.169329052 gr/cm³


CBR= Esfuerzoa0.1 pulgadas de penetracionCarga unitaria patron

∗100(% )

% deexpansion= L . inicial−L . finalAlturade lamuestra

∗100


CALCULOS PARA EL CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MESTRAS (25 GOLPES)Datos:Peso muestra húmeda=4985 gr. Peso del agua=11.37 gr.Volumen de la muestra=2119.66 cm Peso muestra seca=135.34 gr.³


= 4985 gr2119.66 cm³

=2.351792269gr /cm ³



135.34 gr∗100=8.401063987%


1+Contenido dehumedad= 2.351792269 gr /cm ³1+(8.401063987/100)

=2.169528769gr /cm ³

⇒ Densidad Seca =2.169528769 gr /cm ³ CALCULOS PARA EL CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MESTRAS (12 GOLPES)Datos:Peso muestra húmeda=4792 gr. Peso del agua=11.10 gr.Volumen de la muestra=2119.66 cm Peso muestra seca=134.64 gr.³


= 4792 gr2119.66 cm³

=2.26073993gr /cm ³



134.64 gr∗100=8.244206774%


1+Contenido dehumedad= 2.26073993 gr /cm ³1+(8.244206774 /100)

=2.088555127 gr /cm ³

⇒ Densidad Seca =2.088555127 gr /cm ³ CALCULOS DE HINCHAMIENTO (56 GOLPES) Datos:Lectura inicial=15(x10- ) plg.=0.0381 cm.³Lectura final=23(x10- ) plg.=0.05842 cm.³Altura de la muestra: H = 11.62 cmUNIV.: EVER GUZMAN BALCAS CIV-221”A” PAGINA


Hinchamiento= Lectura final- Lectura inicial=0.05842 cm - 0.0381 cm = 0.02032 cm. ⇒ Hinchamiento=0.02032 cm.Porcentaje dehinchamiento= Hinchamiento

Alturade lamuestra100=0.02032cm

11.62 cm∗100=0.1748709122%

⇒ Porcentaje dehinchamiento=0.1748709122%CALCULOS DE HINCHAMIENTO (25 GOLPES) Datos:Lectura inicial=193(x10- ) plg.=0.49022 cm.³Lectura final=205(x10- ) plg.=0.5207 cm.³Altura de la muestra: H = 11.62 cmHinchamiento= Lectura final- Lectura inicial=0.5207 cm - 0.49022 cm = 0.03048 cm. ⇒ Hinchamiento=0.03048 cm.Porcentaje dehinchamiento= Hinchamiento


11.62 cm∗100=0.2623063683%

⇒ Porcentaje dehinchamiento=0.2623063683%CALCULOS DE HINCHAMIENTO (12 GOLPES) Datos:Lectura inicial=46(x10- ) plg.=0.11684 cm.³Lectura final=60(x10- ) plg.=0.1524 cm.³Altura de la muestra: H = 11.62 cmHinchamiento= Lectura final- Lectura inicial=0.1524 cm - 0.11684 cm = 0.03556 cm. ⇒ Hinchamiento=0.03556 cm.Porcentaje dehinchamiento= Hinchamiento


11.62cm∗100=0.3060240964%

⇒ Porcentaje dehinchamiento=0.3060240964%C.B.R. SIN CORRECCION (56 GOLPES): Datos:Área del pistón = 3 plg. ²Carga de ensayo (para 0.1”)=3400lb. Carga de ensayo (para 0.2”)=5200lb.UNIV.: EVER GUZMAN BALCAS CIV-221”A” PAGINA


C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿“En resultados preliminares se observa que C.B.R. para 0.2” de penetración es mayor al requerido para 0.1”; por tanto el ensayo debe de repetirse”C.B.R. SIN CORRECCION (25 GOLPES): Datos:Área del pistón = 3 plg. ²Carga de ensayo (para 0.1”)=1300lb. Carga de ensayo (para 0.2”)=2600lb.C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿“En resultados preliminares se observa que C.B.R. para 0.2” de penetración es mayor al requerido para 0.1”; por tanto el ensayo debe de repetirse”C.B.R. SIN CORRECCION (12 GOLPES): Datos:Área del pistón = 3 plg. ²Carga de ensayo (para 0.1”)=700lb. Carga de ensayo (para 0.2”)=1050lb.C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿“En resultados preliminares se observa que C.B.R. para 0.2” de penetración es igual al requerido para 0.1”CARGA VS PENETRACION MOLDE 1 (56 GOLPES)



0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.3500

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

CARGA VS PENETRACION MOLDE 1 (56 GOLPES)

PENETRACION (plg.)

CARG

A E

NSA

YO (l

b/pl

g²)

La grafica molde 1 no necesita corrección.CARGA VS PENETRACION MOLDE 2 (25 GOLPES)

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.4500

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600


PENETRACION (plg.)

CARG

A E

NSA

YO (l

b/pl

g²)

La grafica molde 2 no necesita corrección.CARGA VS PENETRACION MOLDE 3 (12 GOLPES)



0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.4500

200

400

600

800

1000

1200


PENETRACION (plg.)

CARG

A EN

SAYO

(lb/

plg²

)

0,000 0,100 0,200

400,10200,59

Tangente

La grafica molde 3 debemos corregir. (Como se muestra en la figura) Para 0,1” de penetración la nueva carga de ensayo es: 200.59 lb/plg² (Corregido) Para 0,2” de penetración la nueva carga de ensayo es: 400.10 lb/plg² (Corregido)CALCULOS DE LOS C.B.R. CORREGIDOS PARA MOLDE 1 (56 GOLPES)Como para el molde 1 no se requirió corregir entonces:

C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿CALCULOS DE LOS C.B.R. CORREGIDOS PARA MOLDE 2 (25 GOLPES)C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿CALCULOS DE LOS C.B.R. CORREGIDOS PARA MOLDE 3 (12 GOLPES)Como para este molde se realizó la corrección entonces:UNIV.: EVER GUZMAN BALCAS CIV-221”A” PAGINA


Para 0,1” de penetración la nueva carga de ensayo es: 200.59 lb/plg² (Corregido) Para 0,2” de penetración la nueva carga de ensayo es: 400.10 lb/plg² (Corregido)

C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿C . B .R .¿ ⇒ C . B .R .¿CALCULO DE LAS DENSIDADES PARA LA COMPACTACION CON HUMEDAD OPTIMA DE 8.25%Datos:Densidad húmeda (Probeta 1)= 2,3442439 gr/cm³Densidad húmeda (Probeta 2)= 2,3517923 gr/cm³Densidad húmeda (Probeta 3)= 2,2607399 gr/cm³PROBETA 1 (56 GOLPES)Densidad seca=2,3442439 gr /cm ³

1+¿¿Densidad seca=2.165583279 gr /cm ³PROBETA 2 (25 GOLPES)Densidad seca=2,3517923 gr /cm ³

1+¿¿Densidad seca=2.172556397 gr /cm ³PROBETA 3 (12 GOLPES)Densidad seca=2,2607399 gr /cm ³

1+¿¿Densidad seca=2.088443326 gr /cm ³



C.B.R.GARGA TIPO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

C.B.R. C.B.R.

RESULTADOS C.B.R.

0,025 183,333 83,333 33,3330,050 533,333 200,000 83,3330,075 866,667 300,000 150,0000,100 1000 1133,333 sin correcc. 113,333 433,333 sin correcc. 43,333 233,333 200,59 20,0590,200 1500 1733,333 sin correcc. 115,556 866,667 sin correcc. 57,778 350,000 400,1 26,6730,300 1900 1833,333 1166,667 650,0000,400 2300 1500,000 1116,6670,500 2600

C.B.R.

MOLDE 3 ( 12 GOLPES)

GARGA TIPO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA


C.B.R. C.B.R.


GRAFICA COMPACTACION

8.000 8.050 8.100 8.150 8.200 8.250 8.300 8.350 8.400 8.4502.040

2.060

2.080

2.100

2.120

2.140

2.160

2.180

CURVA COMPACTACION

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

DEN

SIDA

D SE

CA (g

r/cm

³)

2,178gr/cm³ = Densidad seca maxima

Entonces para la compactación la densidad seca máxima es 2,178 gr/cm³Para encontrar la densidad a un 95% tenemos:γ d (95% )=0.95∗(2,178 gr

cm3 )=2.0691 gr /cm ³ ⇒ γ d (95% )=2.1 gr /cm ³ UNIV.: EVER GUZMAN BALCAS CIV-221”A” PAGINA


DETERMINACION DEL C.B.R.

8.000 8.050 8.100 8.150 8.200 8.250 8.300 8.350 8.400 8.4502.040

2.060

2.080

2.100

2.120

2.140

2.160

2.180

CURVA COMPACTACION

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

DEN

SIDA

D SE

CA (g

r/cm

³)

γd(95%)=2,1 gr/cm³

0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.0002.040

2.060

2.080

2.100

2.120

2.140

2.160

2.180

CURVA C.B.R.

C.B.R.

DEN

SIDA

D SE

CA (g

r/cm

³)

23,000



Corrección del C.B.R. para una densidad del 95% de compactación: ⇒ C.B.R. (0,1”)=23%(Sol.)RESULTADOS FINALES:

Se obtuvieron los siguientes resultados finales:

1 2 35 5 556 25 12

12146 12161 120287177 7176 72364969 4985 4792

2119,660 2119,660 2119,6602,344 2,352 2,2616-B 7-B 8-B

204,11 192,42 191,31192,30 181,05 180,2145,83 45,71 45,5711,81 11,37 11,1

146,47 135,34 134,648,063 8,401 8,2442,169 2,170 2,089

15 193 4623 205 60

0,020 0,030 0,03611,62 11,62 11,620,175 0,262 0,306

Densidad humeda (gr/cm³)

CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD DE LAS MUESTRAS DEL ENSAYO

Capsula nro.

MOLDE N° Numero de capas Numero de golpes por capa Peso molde+Muestra humeda+Base (gr.) Peso molde + Base (gr.)

Hinchamiento (cm) Altura de la muestra (cm) Porcentaje de Hinchamiento (%)

Contendo de humedad (%) Densidad Seca (gr/cm³)

DATOS DEL HINCHAMIENTO Lectura inicial (x10-3plg.) Lectura final (x10-3plg.)

Peso muestra humeda + capsula (gr.) Peso muestra seca + capsula (gr.) Peso capsula (gr.) Peso del agua (gr.) Peso muestra seca (gr.)

Peso muestra humeda (gr.) Volumen de la muestra (cm³)



C.B.R. C.B.R.

RESULTADOS C.B.R.

C.B.R.GARGA TIPO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

0,025 183,333 83,333 33,3330,050 533,333 200,000 83,3330,075 866,667 300,000 150,0000,100 1000 1133,333 sin correcc. 113,333 433,333 sin correcc. 43,333 233,333 200,59 20,0590,200 1500 1733,333 sin correcc. 115,556 866,667 sin correcc. 57,778 350,000 400,1 26,6730,300 1900 1833,333 1166,667 650,0000,400 2300 1500,000 1116,6670,500 2600


C.B.R. C.B.R.


C.B.R.


GARGA TIPO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

CARGA ENSAYO

CARGA CORREGIDA

MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3

113,333 43,333 20,0592,169 2,170 2,089

8,063 8,401 8,2442,166 2,173 2,088

C.B.R. (0,1")Densidad Seca (gr/cm³)

Contenido de humedad (%)Densidad seca (gr/cm³)

GRAFICAS GRAFICA DEL C.B.R.

CURVA COMPACTACION (PARABOLA)

2,1 gr/cm³23%

Densidad seca al 95% de compactacion=C.B.R. corregido (γd;95% de compactac.)=

GRAFICAS:

Las gráficas correspondientes se realizaran paralelas a los cálculos ya que con ellas se determina

algunos parámetros para los cálculos correspondientes (Correcciones).

CONCLUSIONES:

La realización de dicho laboratorio ha cumplido con los objetivos propuestos, ya que se conoció

como se determinar el CBR, así como también su importancia, de manera teórica, dado que fue

imposible aplicar de manera práctica los conceptos expuestos anteriormente.

En ocasiones no existe una correlación precisa entre los valores de CBR obtenidos en el

laboratorio y en el campo, presentándose esta situación con mayor frecuencia en el ensayo de

suelos granulares debido a la importancia que en el resultado de laboratorio ejerce el efecto de

confinante de molde, mientras que en suelos finos el efecto puede ser despreciable.

Debe tenerse en cuenta, sin embargo que los valores sólo serán comparables si las condiciones

de humedad y densidad del suelo son semejantes en el campo y en el laboratorio.



El C.B.R. encontrado es relativamente bajo debido a la humedad del suelo; no se obtuvo una

humedad óptima.

Se concluye que si el valor de C.B.R para una mayor profundidad es mayor que el valor de C.B.R

para una menor comparada con el anterior, entonces el ensayo se vuelve a realizar.

En el caso de nuestro ensayo realizado se debe volver a realizar el ensayo porque: “En

resultados preliminares y cálculos se observa que C.B.R. para 0.2” de penetración es

mayor al requerido para 0.1”; por tanto el ensayo debe de repetirse”

La práctica del ensayo en laboratorio fue un éxito, ya que se tomaron las consideraciones

especificadas y todos los pasos establecidos.

El análisis de datos para ambos ensayos resultaron ser satisfactorios.

Se llegó a cumplir con todos los objetivos planteados.

CUESTIONARIO:

1. ¿Sabiendo que un camino está compuesto por varias capas (base, sub-base, capa

asfáltica, etc.) y que las tensiones verticales se disipan con la profundidad. ¿Qué capa

cree Ud. (superior o inferior) deben tener un CBR más alto?

Se sabe que un camino consta de base, sub base y capa asfáltica entonces por ejemplo como la

sub base se encuentra en el inferior y la base en la parte superior de las capas entonces la capa

que se encuentra por encima de todos es la que debe de tener mayor C.B.R. por razones de

ensayo (Como se dijo “si el C.B.R para 0.2” es mayor a la de 0,1” entonces se rechaza y se

vuelve a realizar el ensayo”).

2. ¿Cuál la finalidad de sumergir en agua las probetas del CBR por el lapso de 4 días?

La finalidad de sumergir en agua las probetas es para reproducir las condiciones de la obra, la

muestra debe ser saturada bajo una sobre carga que equivale al peso producido por el suelo, sub

base, base o pavimento que se construirá encima del suelo natural una vez terminada la

estructura. Un peso de 5 libras (2.27Kg.) que se usa en laboratorio como peso de la sobrecarga,

representa tres pulgadas (7.62cm.) de espesor del material situado encima. Todo esto con el fin

de conseguir la expansión de la muestra del material de suelo.

3. ¿Qué tipo de correcciones se realiza a la curva de esfuerzo vs penetración?

En la gráfica de esfuerzo vs penetración se realiza la corrección del esfuerzo para las

penetraciones que se estudian; para ello se procede a construir una recta tangente en la

pendiente máxima de la curva en cuestión para encontrar un nuevo origen de coordenadas y asi

poder encontrar los nuevos valores para las penetraciones especificadas.

4. ¿Cuál es la relación entre el ensayo de CBR y RAMCODES?

El método para determinar el C.B.R. de Ramcodes es una alternativa para determinar el valor de

soporte de un suelo o capa de suelo en cual también nos da el C.B.R. esto haciendo uso de los

parámetros de límites de Atterberg como el limite plástico y liquido además de los índices.



Este es el diagrama de diferentes tipos de ábacos o curvas para el diseño de los pavimentos

flexible.


ensayo de relacion de soporte california

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