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UNIVERDIDA NACIONAL DE SAN AGUSTIN

Laboratorio de pavimentos Pgina 1

ENSAYO DE LA RELACION DE SOPORTE CALIFORNIA (CBR)

OBJETIVO

Ddeterminar el CBR de una muestra de suelo. Sin embargo, para lograr este resultado es necesario en primer

lugar realizar el ensayo de compactacin de Proctor modificado para conocer la humedad ptima de compactacin.

Con este dato se llevar el suelo a dicha humedad y se realizar el ensayo de penetracin de Proctor mencionado

anteriormente.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinacin de la densidad y humedad

Determinacin de la resistencia a la penetracin

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 Relacin de

soporte y esta normado con el nmero ASTM D 1883-73.

Se aplica para la evaluacin de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos materiales de

sub. bases y bases granulares, que contengan solamente una pequea 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 fraccin no exceda del

20%.

Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este ltimo no es muy

practicado.



ENSAYO DE C.B.R. (NCH 1852)

El nmero CBR se obtiene como la relacin de la carga unitaria en Kg. /cm2 (libras por

pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetracin del pistn (con un

rea de 19.4 centmetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de

humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrn requerida para obtener la misma

profundidad de penetracin en una muestra estndar de material triturado, en ecuacin, esto se expresa:

CBR = Carga unitaria de ensayo * 100

Carga unitaria patrn

Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuacin son:

PENETRACIN CARGA UNITARIA PATRN

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 nmero CBR usualmente se basa en la relacin de carga para una penetracin de 2.54 mm

(0,1), sin embargo, si el valor del CBR para una penetracin 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

ptimo para el suelo especfico determinado utilizando el ensayo de compactacin estndar. A continuacin,

CBR = Carga unitaria de ensayo * 100

Carga unitaria patrn



utilizando los mtodos 2 o 4 de las normas ASTM D698-70 D1557-70 (para el molde de 15.5 cm. de dimetro),

se debe compactar muestras utilizando las siguientes energas de compactacin:

MTODO GOLPES CAPAS PESO DEL MARTILLO N

D698 2 (suelos de grano fino) 56 3 24,5

4 ( suelos gruesos) 56 3 24,5

D1557 2 (suelos de grano fino) 56 5 44,5

4 (suelos gruesos) 56 5 44,5

Energas de Compactacin

El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relacin 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

clasificacin tpica:

CBR CLASIFICACIN GENERAL USOS

SISTEMA DE CLASIFICACIN

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

Clasificacin de suelos para Infraestructura de Pavimentos



EQUIPOS Y MATERIALES

Prensa: Similar a las usadas en ensayos de compresin, utilizada para forzar la penetracin de un

pistn en el espcimen. Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el pistn en el espcimen

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) ms y la precisin mnima en la medida debe ser de 44N menos.

Martillo de compactacin: de 10 libras

Aparato medidor de expansin: compuesto por:

Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 1/16) de dimetro, cuyas

perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de dimetro. Estar provista de un vstago en el centro con

un sistema de tornillo que permita regular su altura.

Un trpode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el

centro un dial (deformmetro), cuyo vstago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la

posicin de ste y medir la expansin, con aproximacin de 0.025 mm(0.001").

Moldes: De metal, cilndricos, de 152,4 mm 0.66 mm (6 0.026") de dimetro 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 debern ser por lo menos 20 uniformemente espaciadas dentro de la circunferencia

del molde, no excedern de 1,6 mm (1/16) de dimetro. La base se deber poder ajustar a

cualquier extremo del molde.

Disco espaciador: De forma circular, metlico, de 150.8 0.8mm (5 15/161/32) de dimetro y de 61.37 0.25

mm (2.416 0.01") de espesor, para insertarlo como falso fondo en el molde cilndrico durante la compactacin.



Sobrecargas metlicas: 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 + 1.6 mm (5 7/8 1/16) de dimetro exterior y la anular con 54 mm de

dimetro en el orificio central.

Pistn de penetracin: Cilndrico, metlico de 49.63 0.13 mm de dimetro (1.954 0.005"), rea de 1935 mm

(3 pulg) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetracin con las sobrecargas precisas de acuerdo

con la Seccin 3.6, pero nunca menor de 101.6 mm (4").

Dos diales (deformmetros): Con recorrido mnimo de 25 mm (1") y divisiones en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos

provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetracin del pistn en la muestra.

Tanque: Con capacidad suficiente para la inmersin de los moldes en agua.

Horno: Termostticamente controlado, regulable a 110 5C (230 9F)

Balanzas: Una de 20 kg de capacidad, y otra de 1000 g con sensibilidades de 5 g y 0.1 g respectivamente.

Herramientas y accesorios. Pala, platn o bandeja metlica de mezclado, machete, baldes y esptula.

Tamices: De 4.75 mm (No.4) y de 19.0 mm (3/4").



PROCEDIMIENTO

1. Preparar tres muestras de material cada una con pesos de 6000 gr y a partir de ello se realiza un cuarteo

para que ste tenga diferentes tamaos en su composicin granular.

2. Para cada molde ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con un

disco de papel filtro.

3. Despus, de haber determinado la humedad ptima y natural del terreno, 7% y 1% (por medio del ensayo

de laboratorio de proctor modificado), respectivamente. Con estos valores se procede a calcular la

cantidad de agua que se debe suministrar a la muestra para alcanzar la humedad ptima.



4. Fabricar 3 probetas de 5 capas cada una: 1 de 12 golpes por capa, 1 de 25 golpes por capa y 1 de 56

golpes por capa, se compacta el suelo con las energas necesarias para este caso se utiliz proctor

modificado..

5. Para cada molde retirar la base, el collar y el disco espaciador, se da vuelta a la muestra se enrasa con el

machete y se pesa el molde con el suelo compactado.

6. Colocar un disco de papel filtro sobre la base, invertir la muestra y asegurar el molde a la base de forma

que el suelo quede en contacto con el papel filtro.

7. Colocar dos pesas ranuradas (aprox. 5 libras cada una) sobre la muestra de suelo compactado para

simular la presin de sobrecarga requerida.

8. Sumergir en un tanque de inmersin durante un lapso de 96 horas las probetas con la muestra dentro. A

partir del momento de la inmersin y cada 24 horas se lee la expansin o contraccin de las muestras, con

un deformmetro ubicado en un trpode que se ubica sobre el molde directamente.

9. Pasadas las 96 horas se extrae la muestra del tanque de inmersin y se deja escurriendo durante 15

minutos luego se lleva a una prensa, la cual imparte una fuerza de penetracin a una velocidad de

deformacin de 1.27 mm por minuto.

10. Colocar la muestra en la mquina de compresin y sentar el pistn sobre la superficie de suelo utilizando

una carga inicial no mayor de 4.5 kg. Fijar el cero en los deformmetros de medida de carga y de

penetracin (o deformacin).

11. Hacer lecturas de deformacin o penetracin y tomar las respectivas lecturas del deformmetro de carga.



DATOS

Muestra de CBR

Lectura de datos de ensayo

PENETRACION MOLDE 12GOLPES MOLDE 25 GOLPES MOLDE 56 GOLPES

Pulgadas LECTURA LECTURA LECTURA

0 0 0 0

0.025 398.86 310 666.12

0.050 1071.83 1345.71 2226.12

0.075 1747.91 2571.15 4282.76

0.100 2333.48 3596.08 6385.34

0.150 3241.52 5288.04 8010.95

0.200 3859.39 6599.63

0.250 4358.3 7809.26

0.300 4732.05

0.400 4945.99

0.500 5087.09

Molde

# DE CAPAS

#GOLPES/CAPA

CONDICION

hprom(cm)

Dprom(cm)

Pmolde(kg)

Pmolde+sh(kg)

Pcap+sh(gr) 84.390 109.080 98.240 74.350 88.050 83.570 108.540 117.180 128.930 134.930 53.180

Pcap+ss(gr) 79.770 102.690 90.240 69.600 82.650 79.080 100.800 110.260 121.920 122.710 50.830

Pcap(gr) 27.910 27.930 31.080 27.860 26.610 27.030 25.710 29.990 29.430 30.890 26.240

%humedad 8.909 8.547 13.523 11.380 9.636 8.626 10.308 8.621 7.579 13.309 9.557

%wprom 11.433

6.88 6.83

11.23

6.83

11.59

8.728 12.451 9.131 10.308 8.100

15.25

11.58

15.25

6.78 6.78

11.23 11.37

6.88

11.46 11.56

T3

11.74

15.23

11.74

15.23

11.61

15.22

11.61

15.22

11.58

saturado no saturado saturado

5

12

5

25

5

56

no saturado saturado no saturado

T1 T2



Clculo y resultados

MOLDE T1 T2 T3

# DE CAPAS 5 5 5

#GOLPES/CAPA 12 25 56

CONDICION no saturado saturado no saturado saturado no saturado saturado

Pm+sh 11.225 11.369 11.456 11.556 11.225 11.593

Pm 6.783 6.783 6.876 6.876 6.834 6.834

Psh 4.442 4.586 4.580 4.680 4.391 4.759

Vs 2138.744 2138.744 2111.136 2111.136 2114.218 2114.218

humeda 2.077 2.144 2.169 2.217 2.077 2.251

%w 8.728 12.451 9.131 10.308 8.100 11.433

s 1.910 1.907 1.988 2.010 1.921 2.020

PARA 12 GOLPES

molde T1 12 GOLPES/CAPA

penetracion fuerza(lb) Esfuerzo(lb/in2)

0.000 0.00 0.00

0.025 398.86 132.95

0.050 1071.83 357.28

0.075 1747.91 582.64

0.100 2333.48 777.83

0.150 3241.52 1080.51

0.200 3859.39 1286.46

0.250 4358.30 1452.77

0.300 4732.05 1577.35

0.400 4945.99 1648.66

0.500 5087.09 1695.70



PARA 25 GOLPES

PARA 56 GOLPES

Grficos

Para 12 para 25


penetracionfuerza(lb) Esfuerzo(lb/in2)

0.000 0.00 0.00

0.025 310.00 103.33

0.050 1345.71 448.57

0.075 2571.15 857.05

0.100 3596.08 1198.69

0.150 5288.04 1762.68

0.200 6599.63 2199.88

0.250 7809.26 2603.09


penetracion fuerza(lb) Esfuerzo(lb/in2)

0.000 0.00 0.00

0.025 666.12 222.04

0.050 2226.12 742.04

0.075 4282.76 1427.59

0.100 6385.34 2128.45

0.150 8010.95 2670.32



Para 56

Para los valores de CBR

Datos de CBR

MOLDE T1 T2 T3

CAPAS 5 5 5

#GOLPES/CAPA 12 25 56

s 1.907 2.010 2.020

%w 12.451 10.308 11.433

T1 0.1 900 1000 90

T2 0.1 1470 1000 147

T3 0.1 2475 1000 247.5

CBR

(%)MOLDE

penetracion

(in)

Presion

(lb/in2)

Presion patron

(lb/in2)



RESULTADOS DE CBR

CONCLUSIONES

En los resultados se observa claramente que la muestra que fue compactada con 56 golpes es la que

mejor resultado arroja ya que se redujo la relacin de vacos que existe en la muestra, aumento la

densidad y por lo tanto el suelo se comporta de una manera ms homognea y resistente.

Es evidente que la compactacin en el diseo de una estructura de pavimento asegura la vida til de este

y su correcto funcionamiento

Se debe tener en cuenta que este ensayo se realiza con parmetros controlados de humedad y densidad y

se controla la energa de compactacin buscando llegar a un resultado parecido a una situacin in situ.

El agua sigue siendo un factor determinante en el comportamiento de los materiales en la ingeniera.

s CBR

100% 2.02 247.00%

95% 1.93 107.51%



RECOMENDACIONES

Asegurar apropiadamente las probetas de CBR para evitar prdida de material en el momento de realizar

la inmersin.

Enrasar muy bien los moldes antes de ser sumergidos para evitar filtraciones significativas en la muestra

para evitar alteraciones en los resultados.

Tener claridad en el manejo de los equipos, previamente al ensayo, con el fin de evitar malentendidos y

discrepancias a la hora del manejo de los datos, para la determinacin del ndice de CBR.

Es necesario realizar el procedimiento rpidamente con el fin de tratar de mantener la humedad optima

(calculada con anterioridad) la larga manipulacin puede alterar la humedad requerida.

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