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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA: Caminos II
TEMA: Ensayo de CBR
DOCENTE: Ing. Juan Pablo Gamarra
PRESENTADO POR:
Castro Cuba Vivanco Juan José 121374 Jalixto Condori Ronald Jansh 120865
SEMESTRE: 2015-1
Cusco - Perú
1. OBJETIVOS
Establecer una relación entre el comportamiento del suelo utilizado como subrasante bajo el pavimento, determinando el valor de CBR
2. MARCO TEORICO
El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo
condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo,
simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D
1883-73.
Se aplica para la evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos
materiales de sub. bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña
cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de
20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%.
Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este
último no es muy practicado.
ENSAYO DE C.B.R. (NCH 1852)
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kg. /cm2 (libras
por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de
penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la
muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con
respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de
penetración en una muestra estándar de material triturado, en ecuación, esto se
expresa:
Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:
CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrón
PENETRACIÓN CARGA UNITARIA PATRÓN
mm Pulgada Mpa Kg. /cm2 psi
2,54 0,1 6,90 70,00 1000
5,08 0,2 10,30 105,00 1500
7,62 0,3 13,10 133,00 1900
10,16 0,4 15,80 162,00 2300
12,7 0,5 17,90 183,00 2600
Valores de Carga Unitaria
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de
2.54 mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm
(0,2”) es mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido
de humedad óptimo para el suelo específico determinado utilizando el ensayo de
compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o 4 de las normas
ASTM D698-70 ó D1557-70 (para el molde de 15.5 cm. de diámetro), se debe
compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación:
MÉTODO GOLPE
S
CAPA
S
PESO DEL MARTILLO
N
D698 2 (suelos de grano
fino)
56 3 24,5
4 ( suelos gruesos) 56 3 24,5
D155
7
2 (suelos de grano
fino)
56 5 44,5
4 (suelos gruesos) 56 5 44,5
Energías de Compactación
El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de
los suelos principalmente utilizados como bases y sub-rasantes bajo el pavimento de
carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:
CBR CLASIFICACIÓN GENERAL
USOS SISTEMA DE CLASIFICACIÓN
UNIFICADO AASHTO
0 - 3 muy pobre subrasante OH, CH, MH, OL
A5,A6,A7
3 - 7 pobre a regular subrasante OH, CH, MH, OL
A4,A5,A6,A7
7 - 20 regular sub.-base OL, CL, ML, SC A2,A4,A6,A7
SM, SP
20 - 50 bueno Base, sub. base GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3
SP,GP A2-6
> 50 excelente base GW, GM A1-a, A2-4,A3
Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos
3. MATERIALES Y EQUIPOS
EQUIPO EMPLEADO
SELECCIÓN DEL MÉTODO DE PRÓCTOR
1. COMPACTACION de moldes
Un molde, de diámetro 6’’ y altura 7’’.
Este molde va unido a una placa de base
y una extensión en la parte superior
Un pisón mecánico de proctor
modificado.
Disco espaciador h=2.416’’
3. PENETRACION
Ensayo de compactación
Proctor Modificado
Prenson:
Provista de un pistón que pueda desplazarse 0.05 pulg / min, cuya sección
es 3 pulg2, diámetro de 1.954 pulg y capacidad de 10000 lb, división de 10
lb o menos
Deformímetro
-d=0.001’’, capacidad de 1’’
Otros
o Horno
o Una bandeja
o Taras
o Balanza
o Tamiz de ¾’’
o Cuarteador
o Capsulas
o Probetas
o Espátulas
o Papel filtro
4. PROCEDIMIENTOS
1. Muestras
Las muestras deben prepararse de acuerdo con la NCh 1534/1 ó
1534/2.
Obtener dos o más muestras de ensayo representativas con un tamaño
de aproximadamente 4.5 Kg en el caso de suelo fino y de 5.5 kg en el
caso de suelos granulares, y mezclar homogéneamente con agua.
2. Preparación de las probetas
Si las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersión, sacar una
muestra representativa del material para determinar su humedad (igual o
mayor a 100 g para suelos finos y de 500 g para suelos granulares) al
indicar la compactación y otra muestra de material restante, después de
efectuarse la compactación.
Si las muestras no se van a someter a inmersión, obtener la muestra
para la determinación de humedad de una de las caras cortadas
después de efectuar la penetración, y para ello sacar la humedad de la
capa superior en un espesor de 25 mm.
Si se desea determinar la humedad promedio sacar una muestra que
comprenda toda la altura del molde.
Colocar el disco espaciador sobre la placa base. Fijar el molde, con su
collar de extensión, sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro
grueso sobre el espaciador. Compactar el suelo húmedo en el molde de
acuerdo al Proctor con el fin de obtener la humedad optima (Wop) y la
densidad máxima (الdmax). Generalmente se utilizan como mínimo 3
muestras con 56, 26 y 12 golpes.
Retirar el collar de extensión y enrasar cuidadosamente el suelo
compactado con la regla al nivel del borde del molde. Rellenar con
material de tamaño menor cualquier hueco que pueda haber quedado
en la superficie por la eliminación de material grueso.
Sacar la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde
con el suelo compactado. Restar el peso del molde determinando la
masa del suelo compactado (M).
Determinar la densidad de la muestra antes de la inmersión, dividiendo
la masa de suelo compactado por la capacidad volumétrica del molde
(v).
γ MUESTRA=Mv
.. .. . .. .. . ..⇒(g /cm3 )
Colocar un disco de papel filtro grueso sobre la base perforada, invertir
el molde y fijarlo a la placa base, con el suelo compactado en contacto
con el papel filtro.
Colocar el vástago ajustable y la placa perforada sobre la probeta de
suelo compactado y aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga,
redondeada en múltiplos de 2.27 kg y mayor o igual a 4.54 kg.
Si la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las
cargas en agua, permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior
e inferior de la probeta. Tomar mediciones iniciales para la expansión o
asentamiento y dejar la probeta en remojo durante 96 hrs. Mantener la
muestra sumergida a un nivel de agua constante durante este periodo.
Al término del periodo de inmersión tomar las mediciones finales de la
expansión y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la
probeta.
%exp ancion=expansión116. 4 Expansión en mm
Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a través de las
perforaciones de la placa base durante 15 min. Cuidar de no alterar la
superficie de la probeta mientras se saca el agua superficial.
Retira las cargas y la placa base perforada, pesar el molde con el suelo.
Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado
después de la inmersión (Mi).
Obtener la densidad correspondiente, dividiendo la masa de suelo
compactado por la capacidad volumétrica del molde (v):
γ i=MiV
3. Penetración
Colocar sobre la probeta, la cantidad suficiente de cargas para producir una
sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el pavimento,
redondeando a múltiplos de 2.27 kg y que en ningún caso debe ser menor
que 4.54 kg. Si la probeta ha sido previamente sumergida, la sobrecarga
debe ser igual a la aplicada durante el periodo de inmersión.
Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de la carga ranurada
se coloca en primer lugar la carga anular sobre la superficie del suelo, antes
de apoyar el pistón de penetración, y después se colocan las cargas
restantes.
Apoyar el pistón de penetración con la carga más pequeña posible, la cual
no debe exceder en ningún caso 45 N (4.5 Kgf). Colocar los calibres de
tensión y deformación en cero.
Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón
y debe considerarse como carga cero para la determinación de la relación
carga-penetración.
Aplicar la carga del pistón de penetración de manera que la velocidad de
penetración sea 1.25 (mm/min) en aquellos suelos donde se demuestre a
través de ensayos comparativos que el cambio de velocidad no altera los
resultados del ensayo.
Anotar las cargas para las penetraciones mostradas en la tabla.
Lecturas 55 golpes 26 golpes 12 golpes0.025 0.5 0 0.10.050 2.4 0.6 1.70.075 5 1.8 2.7
0.100 7.3 2.9 3.80.125 9.5 3.9 5.10.150 11.4 5.2 6.10.200 16.4 7.7 7.20.300 26.4 12.3 12.20.400 36.4 15.1 16.40.500 46.4 16.2 20.2
VALORES DE PENETRACIÓN
Anotar la carga y penetración máxima si esta se produce para una
penetración menor que 12.7 (mm), (0.5 pulgadas).
5. CALCULOS Y RESULTADOS5.1 DATOS
5.1.1. PROCESO DE COMPACTACION
peso proctor vacío 6.85 Kgpeso disco espaciador 6.95 Kg
volumen 2123.920 cm3
5.1.2. LECTURA DE DEFORMACIONES
Lecturas 55 golpes 26 golpes 12 golpes0.025 0.5 0 0.10.050 2.4 0.6 1.70.075 5 1.8 2.70.100 7.3 2.9 3.80.125 9.5 3.9 5.10.150 11.4 5.2 6.10.200 16.4 7.7 7.20.300 26.4 12.3 12.20.400 36.4 15.1 16.40.500 46.4 16.2 20.2
5.1.3. CONTENIDOS DE HUMEDAD DESPUES DE LA COMPACTACION
55 golpes 26 golpes 12 golpespeso (Kg) proctor lleno 13.8 13.75 13.8peso (Kg) muestra 5.4 5.25 5.2peso (gr) húmeda 5051.312 4899.492 4869.722 Densidad 2.378 2.307 2.293
Compactación 55 golpes
26 golpes
12 golpes
peso muestra húmeda (gr)
34.69 27.56 27.71
peso muestra seca (gr) 32.45 25.72 25.95Humedad % 6.903 7.154 6.782
Razón de Soporte (CBR)
El valor del CBR es la relación expresada en porcentaje entre la carga real, que
produce una deformación establecida y la que se requiere para producir igual
deformación establecida y la que se requiere para producir igual deformación
en un material chancado y normalizado, se expresa por la relación:
CBR= PPi
∗100
P = Carga obtenida en el ensayo
Pi = Carga unitaria normalizada
5.2 CALCULOS5.2.1 CBR 55 GOLPES
55 golpes
Deformimetro (pulg)
Deformación Esfuerzo (lg/pulg2
)
Carga Patrón
% CBRLecturas ec Kg lb
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.50 5.00 336.76 684.11 193.64
0.05 2.40 24.00 538.85 1209.26 335.39
0.08 5.00 50.00 627.01 1323.99 371.39
0.10 7.30 73.00 674.78 1508.95 418.63 1000.00 54.330.13 9.50 95.00 792.34 1688.48 472.63
0.15 11.40 114.00 832.77 1857.24 515.38
0.20 16.40 164.00 972.37 2085.36 582.88 1500.00 38.160.30 26.40 264.00 1009.12 2246.03 623.38
0.40 36.40 364.00 1100.96 2368.85 661.62
0.50 46.40 464.00 1196.26 2489.24 705.45
5.2.2 GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION 55 GOLPES
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
55 golpesESFUERZO VS DEFORMACION
Deformación (Pulg)
Esfu
erzo
(lg/
pulg
2
5.2.3 CBR 26 GOLPES
26 golpes
DeformimetroDeformación Esfuerz
oCarga Patron
% CBRLecturas ec Kg lb
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 163.89 347.37 118.65 0.05 0.60 6.00 319.50 690.07 209.17 0.08 1.80 18.00 388.01 841.45 283.34 0.10 2.90 29.00 477.48 1038.36 325.27 1000.00 37.140.13 3.90 39.00 509.25 1108.74 372.44 0.15 5.20 52.00 587.70 1281.35 406.27 0.20 7.70 77.00 656.21 1432.73 480.44 1500.00 26.490.30 12.30 123.00 719.96 1572.94 503.46 0.40 15.10 151.00 770.10 1683.82 564.13 0.50 16.20 162.00 843.26 1798.23 613.56
5.2.4 GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION 26 GOLPES
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
26 golpesESFUERZO VS DEFORMACION
Deformación (Pulg)
Esfu
erzo
(lg/
pulg
2
5.2.5 CBR 12 GOLPES
12 golpes
Deformimetro
DeformaciónEsfuerz
oCarga Patrón
% CBRLecturas
ec Kg lb
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.10 1.00 90.70 213.27 74.87
0.05 1.70 17.00 147.48 352.34 122.14
0.08 2.70 27.00 194.23 466.87 161.08
0.10 3.80 38.00 244.33 589.58 202.79 1000.00 22.650.13 5.10 51.00 301.11 728.65 250.06
0.15 6.10 61.00 351.21 851.36 291.77
0.20 7.20 72.00 428.03 1039.52 355.74 1500.00 10.470.30 12.20 122.00 488.15 1186.77 405.79
0.40 16.40 164.00 551.61 1342.20 458.63
0.50 20.20 202.00 670.37 1512.26 512.65
5.2.6 CURVA ESFUERZO VS DEFORMACION 12 GOLPES
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
12 golpesESFUERZO VS DEFOMACION
Deformación (Pulg)
Esfu
erzo
(lg/
pulg
2
5.2.7 CURVA COMPARACION DE ESFUERZO VS DEFORMACION DE LOS 3 ENSAYOS
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
Comparacion Curvas Esfuerzo vs Deformacion
Deformación (Pulg)
Esfu
erzo
(lg/
pulg
2
5.3 CALCULO DEL CBR AL 100% Y 95%
5.3.1. DATOS
CBR Densidad
38.16 2.378
26.49 2.307
10.47 2.293
5.3.2 GRAFICO CBR VS DENSIDAD
5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.002.24
2.26
2.28
2.3
2.32
2.34
2.36
2.38
2.4
f(x) = 0.00293773856998493 x + 2.25243902620758
CBR vs DENSIDAD
CBR(%)
Den
sida
d Se
ca (g
r/cm
3)
Linealizando la curva tendremos la siguiente ecuación:
Y=0.0029*X+2.2524
Si nuestra densidad seca máxima es 2.42 reemplazando en la formula tendremos:
CBRDensida
d100% 57.79 2.42
95% 16.09 2.299
6. CONCLUSIONES
El CBR obtenido al 100% es de 57.79 % el cual es superior a los CBR de los 3 ensayos por lo que podemos decir que el ensayo está bien realizado.
De acuerdo a la clasificación del suelo por el CBR podemos concluir que
nuestro suelo posee una sub. Base buena.
CBR CLASIFICACION
0 - 5 Subrasante muy mala5 – 10 Subrasante mala10 – 20 Subrasante regular a buena20 – 30 Subrasante muy buena30 – 50 Sub. base buena50 – 80 Base buena80 - 100 Base muy buena
CLASIFICACIÓN DEL SUELO DE ACUERDO AL CBR
EL CBR obtenido al 95% es de 16.09% el cual se encuentra dentro de los CBR de 12 y 26 golpes por lo que el ensayo está bien realizado..
A medida que la compactación aumentaba la densidad seca es mayor.