Ensayo Cbr

NDICE

I. INTRODUCCIN ______________________________________________________ 2

1. GENERALIDADES: ________________________________________________________ 2 1.1. NOMBRE DEL INFORME DE LABORATORIO N 05 ___________________________________ 2 1.2. UBICACIN Y ACCESO DE LA MUESTRA ___________________________________________ 2

2. DESCRIPCIN GENERAL DE LA PRCTICA _____________________________________ 3 2.1. ANTECEDENTES ______________________________________________________________ 3 2.2. DESCRIPCIN GENERAL ________________________________________________________ 3 2.3. SITUACIN A DESARROLLAR ____________________________________________________ 3

3. OBJETIVOS _____________________________________________________________ 4 3.1. OBJETIVO GENERAL ___________________________________________________________ 4 3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS _______________________________________________________ 4

II. MARCO TERICO _____________________________________________________ 4

1. ENSAYO DE C.B.R. ________________________________________________________ 4

2. HUMEDAD DE MEZCLADO _________________________________________________ 5

3. DETERMINACIN DE LA EXPANSIN DEL MATERIAL ____________________________ 6

4. APARATOS _____________________________________________________________ 6

III. DATOS OBTENIDOS ___________________________________________________ 7

1. EQUIPOS Y MATERIALES ___________________________________________________ 7

2. PROCEDIMIENTO ________________________________________________________ 8

IV. PROCESAMIENTO DE DATOS __________________________________________ 9

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES __________________________________ 15

1. CONCLUSIONES _________________________________________________________ 15

2. RECOMENDACIONES ____________________________________________________ 15

LABORATORIO DISEO MODERNO DE PAVIMENTOS

INFORME DE LABORATORIO N 06 ENSAYO CBR GRUPO A

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ina 2

I. INTRODUCCIN:

El Ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relacin de Soporte de California) mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para sub-rasante, sub base y base de pavimentos.

Se efecta bajo condiciones controladas de humedad y densidad.

Este es uno de los parmetros necesarios obtenidos en los estudios geotcnicos previos a la construccin, como tambin lo son el Ensayo Proctor y los anlisis granulomtricos del terreno.

1. GENERALIDADES:

1.1. NOMBRE DEL INFORME DE LABORATORIO N 05

ENSAYO CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)

1.2. UBICACIN Y ACCESO DE LA MUESTRA

La calicata ejecutada se realiz en la Universidad Alas Peruanas Filial Arequipa.

Departamento : Arequipa

Provincia : Arequipa

Distrito : Jos Luis Bustamante y Rivero

Altitud : 2350 m.s.n.m.

Referencia : Situado a 4 km desde la Plaza de Armas de

Arequipa



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ina 3

2. DESCRIPCIN GENERAL DE LA PRCTICA

2.1. ANTECEDENTES

Con fines de realizar los ensayos respectivos en el laboratorio de mecnica de suelos de la Universidad Alas Peruanas para determinar la resistencia al esfuerzo Cortante de un suelo.

2.2. DESCRIPCIN GENERAL

El suelo en exploracin de donde se realiz el ensayo es un suelo que tiene un perfil poco desarrollado formado de materiales transportados por corrientes de agua, anteriormente sobre esta superficie se ha acumulado algo de materia orgnica, siendo antiguamente esta zona reas de cultivo. Este tipo de suelo tiene mala filtracin y son de color marrn oscuro. Se establece en este mtodo una relacin entre la resistencia a la penetracin del suelo y su valor relativo como bases de sustentacin de pavimentos flexibles. El ensayo CBR mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo se aplica solo al estado en el cual se encuentra el suelo durante su realizacin. Es decir el nmero CBR que se obtiene no es constante.

2.3. SITUACIN A DESARROLLAR

Preparar una muestra que tenga la misma densidad y humedad que se proyecta alcanzar en el sitio donde se construir el pavimento. Procedimiento:

En el molde cilndrico se coloca el disco espaciador y papel filtro grueso 6.

La muestra se humedece aadiendo una cantidad de agua calculada. Se

mezcla uniformemente. La humedad entre dos muestras debe variar en

2%.

La muestra se divide en 5 partes. Se compacta en 5 capas con 10, 25 y 56

golpes / capa. La briqueta compactada deber tener un espesor de 5.

Se quita el collarn, se enrasa la parte superior del molde, se voltear el

molde y se quitar la base del molde perforada y el disco espaciador.

Se pesar el molde con la muestra, se determinar la densidad y la

humedad de la muestra.



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ina 4

3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

El objetivo del ensayo de C.B.R. es establecer una relacin entre

el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y

sub rasante bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la

relacin entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el

campo.

3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

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

ensayados en el laboratorio, mediante la comparacin entre la carga de

penetracin en el suelo y aquella de un material normalizado o estndar.

Un objetivo tambin es el de conocer ms de este ensayo que a lo largo de

la carrera se ve poco y en campo solo podra apreciarse en las

especialidades de caminos y carreteras

II. MARCO TERICO

1. ENSAYO DE C.B.R. El nmero CBR se obtiene como la relacin de la carga unitaria en Kilos/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 triturada, 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

Tabla: Valores de Carga Unitaria



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ina 5

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, 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

Tabla: 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,SUBBASE GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3

SP,GP A2-6

> 50 EXCELENTE BASE GW,GM A1-a,A2-4,A3

Tabla: Clasificacin de suelos para Infraestructura de Pavimentos

Existen algunos mtodos de diseo de pavimentos en los cuales se leen tablas

utilizando directamente el nmero CBR y se lee el espesor de la sub-rasante.

2. HUMEDAD DE MEZCLADO Es un factor importante en suelos finos y debe controlarse debidamente. El contenido de humedad de la muestra amasada que se va a compactar, deber ser igual al correspondiente a la densidad que se desea obtener, se ha comprobado que si esta humedad de mezclado vara en 0.5% de la que se



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ina 6

desea obtener, los CBR variarn apreciablemente aun cuando se obtenga una densidad aproximadamente igual a la densidad deseada.

3. DETERMINACIN DE LA EXPANSIN DEL MATERIAL

Determinada la densidad y humedad se coloca el papel filtro sobre la

superficie enrasada, un plato metlico perforado y se voltear el molde.

Sobre la superficie libre de la muestra se colocar papel filtro y se montar

el plato con el vstago graduable. Luego sobre el plato se colocar varias

pesas de plomo. La sobrecarga mnima ser de 10 lbs.

Colocado el vstago y las pesas, se colocar el molde dentro de un tanque

o depsito lleno con agua.

Se monta el trpode con un extensmetro y se toma una lectura inicial y se

tomar cada 24 horas.

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.

Los adobes, suelos orgnicos y algunos suelos cohesivos tienen expansiones muy grandes generalmente mayor del 10%. Los especmenes son saturados por 96 horas, con una sobrecarga igual peso del pavimento que se utilizar en el campo pero en ningn caso ser menor que 4.50 kg. Es necesario durante este periodo tomar registros de expansin cada 24 horas y al final de la saturacin tomar el porcentaje de expansin que es:

4. APARATOS

4.1. EQUIPO

a. Para la Compactacin - Moldes (sin Collarn)

Molde# 1 (12 golpes)



Dimetro Interior (cm) 15.21 15.20 15.2

Altura (cm) 17.8 18.20 17.8

Peso del Molde (gr) 8021 8450 1977

- Un collarn de 2. - Base metlica perforada. - Disco espaciador de acero dimetro de 15.21 cm y un altura de 2.5 - Pisn Peso. - Pesas (2) para darle confinamiento a la muestra de suelo. - Gua de Bronce tambin perforada.



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ina 7

b. Para la Prueba de Penetracin

-Prensa CBR (adquirida el 2010) - Pistn seccin circular Dimetro = 2 pulg. (5cm) -Deformimetro -Celda de Carga en Kg (lee la carga) - Equipo miscelneo: balanza, horno, tamices, papel filtro, tanques para inmersin de muestra a saturar, cronmetro.

III. DATOS OBTENIDOS

1. EQUIPOS Y MATERIALES

Para este ensayo se utilizaron algunos datos de ensayos anteriores como son el

contenido ptimo de humedad del ensayo Proctor; utilizando as los siguientes

equipos y materiales:

Prensa CBR que es similar a las usadas en ensayos de compresin, utilizada

para forzar la penetracin de un pistn en el espcimen. El desplazamiento

entre la base y el cabezal se debe poder regular a una velocidad uniforme de

0.05" por minuto. La capacidad de la prensa y su sistema para la medida de

carga debe ser de 44.5 KN.

Molde de metal, cilndrico, de 152,4mm 0.66 mm de dimetro interior y de

177,8 0.46 mm de altura, provisto de un collar de metal suplementario de

50.8 mm de altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de

espesor. Las perforaciones de la base no excedern de 1,6 mm las mismas

que debern estar uniformemente espaciadas en la circunferencia interior del

molde de dimetro .La base se deber poder ajustar a cualquier extremo del

molde.



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ina 8

Disco espaciador, de metal, de forma circular, de 150.8 mm (5 15/16) de

dimetro exterior y de 61,37 0,127 mm (2,416 0,005) de espesor, para

insertarlo como falso fondo en el molde cilndrico durante la compactacin.

Pisn de compactacin como el descrito en el modo operativo de ensayo

Proctor Modificado, (equipo modificado, martillo Proctor).

Aparato medidor de expansin compuesto por una placa de metal perforada,

por cada molde, de 149.2 mm de dimetro, cuyas perforaciones no excedan

de 1,6 mm 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 deformmetro.

Una o dos pesas anulares de metal que tengan una masa total de 4,54

0,02kg y pesas ranuradas de metal cada una con masas de 2,27 0,02 kg.

Las pesas anular y ranurada debern tener 5 7/8 a 5 15/16 en dimetro;

adems de tener la pesa, anular un agujero central de 2 1/8 aproximado

(53,98 mm) de dimetro.

Tanque, con capacidad suficiente para la inmersin de los moldes en agua.

Estufa, termostticamente controlada, capas de mantener una temperatura de

110 5 C (230 9 F).

Balanzas, una de 20 kg de capacidad y otra de 1000 g con sensibilidades de 1

g y 0. 1 g, respectivamente.

Tamiz, de 19.05 mm(3/4")

Miscelneos, de uso general como cuarteador, mezclador, cpsulas, probetas,

esptulas, discos de papel de filtro del dimetro del molde, etc.

2. PROCEDIMIENTO

Primeramente el material es tamizado por la malla de 3/4 para luego ser

pesado un promedio de 5 Kg. para cada ensayo CBR, se prepar el material

base con el contenido ptimo de humedad obtenido con el ensayo de Proctor,

pero antes de adicionarle agua se determina la humedad natural del suelo

mediante secado en estufa, conocida la humedad natural del suelo, se le

aade la cantidad de agua que le falte para alcanzar la humedad optima

deseada (ensayo Proctor).



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ina 9

En la elaboracin del ensayo se pesa el molde con su base, se coloca el collar

y el disco espaciador y, sobre ste, un disco de papel de filtro grueso del

mismo dimetro, una vez preparado el molde, se compacta el espcimen en

su interior, aplicando golpes con el martillo Proctor.

Para nuestro ensayo se realiz dos ensayos con diferentes aplicaciones de

energa de compactacin, la prueba se efecta dando 56 y 25 golpes por capa

y con contenido de agua correspondiente a la ptima

Terminada la compactacin, se quita el collar y se enrasa el espcimen por

medio de un enrasador.

Cualquier depresin producida al eliminar partculas gruesas durante el

enrase, se rellenar con material sobrante sin gruesos comprimindolo, se

desmonta el molde y se vuelve a montar invertido, sin disco espaciador,

colocando un papel filtro entre el molde y la base.

Se procede a pesa. Se coloca sobre la superficie de la muestra invertida la

placa perforada con vstago y sobre sta, los anillos necesarios para

completar una sobrecarga tal, que produzca una presin equivalente a la

originada por todas las capas de materiales que hayan de ir encima del suelo

que se ensaya.

Se toma la primera lectura para medir el hinchamiento colocando el trpode de

medida con sus patas sobre los bordes del molde, haciendo coincidir el

vstago del dial con el de la placa perforada. Se anota su lectura.

A continuacin, se sumerge el molde en el tanque con la sobrecarga colocada

dejando libre acceso al agua por la parte inferior y superior de la muestra. Se

mantiene la probeta en estas condiciones durante 4, es admisible tambin un

perodo de inmersin ms corto si se trata de suelos granulares que se

saturen de agua rpidamente y si los ensayos muestran que esto no afecta los

resultados. Al final del perodo de inmersin, se vuelve a leer el deformmetro

para medir el hinchamiento.

Despus del periodo de inmersin se saca el molde del tanque y se vierte el

agua retenida en la parte superior del mismo, sosteniendo firmemente la placa

y sobrecarga en su posicin, inmediatamente se pesa y se procede al ensayo

de penetracin de acuerdo al tiempo y a la penetracin ya establecida.

IV. PROCESAMIENTO DE DATOS



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ina 1

0

ELABORADO POR :

m= Cm m= Cm m= Cm

Hm= Cm Hm= Cm Hm= Cm

d= Cm d= Cm d= Cm

Hd= Cm Hd= Cm Hd= Cm

V1= Cm V2= Cm V3= Cm

DISEO MODERNO DE PAVIMENTOS

ENSAYO DE CBR

MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3

CARACTERISTICAS MOLDES 12 GOLPES 25 GOLPES 56 GOLPES

15.20 15.17 15.18

17.80 17.70 18.20

15.20 15.17 15.18

6.00 6.00 6.24

VOLUMEN DE LA MUESTRA HUMEDA 2141.209 2114.691 2164.535

MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3

MUESTRA 12 GOLPES 25 GOLPES 56 GOLPES

W MOLDE + W MUESTRA (g) 12136.00 12269.00 12860.00

PESO DEL MOLDE (g) 8033.00 8838.00 8396.00

PESO DE LA MUESTRA (g) 4103.00 3431.00 4464.00

VOLUMEN MUESTRA (Cm3) 2141.209 2114.691 2164.535

DENSIDAD HUMEDA (g/cm3) 1.92 1.62 2.06

PESO DE LA CAPSULA (g) 102.00 102.00 102.00

W CAP+W MUEST.HUMEDA (g) 502.00 502.00 502.00

DENSIDAD SECA (g/cm3) 1.78 1.51 1.92

W CAP+W MUEST.SECA (g) 473.00 475.00 474.00

CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 7.82 7.24 7.53

MOLDECBR

DISCO E.

Hm

m

d

Hd



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1

ELABORADO POR :

DISEO MODERNO DE PAVIMENTOS

ENSAYO DE CBR

12 GOLPES 25 GOLPES 56 GOLPES

CARGA ESFUERZO

pulg. seg. Kg Lbs/pulg Kg Lbs/pulg Kg Lbs/pulg

PENETRACIN TIEMPO CARGA ESFUERZO CARGA ESFUERZO

0 0.00 0.00 0.00

30 22.70 0.00 76.30

60 57.10 0.00 159.30

90 95.30 0.00 256.20

159.39

120 133.70 0.00 362.80

180 216.90 0.00 559.20

0.00

16.68

41.96

70.03

98.25

0.00240 319.60 0.00 753.10

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

553.43

0.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.150

0.200

0.00

56.07

117.06

188.27

266.61

410.94

234.86

0.00



Pg

ina 1

2

Penetracin a 0.1 pulg. Corregido = 90 lb/pulg2

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

0.000 0.100 0.200 0.300

ESFU

RZO

(LB

/PU

LG 2

)

PENETRACIN (PULG)

CURVA 12 GOLPES



Pg

ina 1

3

Penetracin a 0.1 pulg. Corregido = 250 lb/pulg2

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

0.000 0.100 0.200 0.300

ESFU

RZO

(LB

/PU

LG 2

)

PENETRACIN (PULG)

CURVA 56 GOLPES



Pg

ina 1

4

CBR (0.1")

DENSIDAD SECA MAX.

ESFUERZO ENSAYO

ESFUERZO PATRON

CBR

MOLDE 1 1.777 90.00 1000.00 9.00%

MOLDE 3 1.918 250.00 1000.00 25.00%

ECUACIN DE LA RECTA y = 0.8793x + 1.6981

Densidad seca mxima = 1.918 g/cm2 Calculo del CBR (95%) 0.1

1.918 x 0.95 = 1.8221 g/cm2 Entonces: 1.8221 = 0.8793 X + 1.6981

X = 0.1410 X = 14.10 %

Calculo del CBR (95%) 0.1 = 14.10 % Calculo del CBR (100%) 0.1 = 25.0 % El suelo clasifica como BASE GRANULAR BUENO

1.760

1.780

1.800

1.820

1.840

1.860

1.880

1.900

1.920

1.940

0.00% 10.00% 20.00% 30.00%

ESFU

RZO

(LB

/PU

LG 2

)

CBR (%)

CURVA DISEO CBR



Pg

ina 1

5

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. CONCLUSIONES

El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de

humedad y densidad controladas permitiendo obtener un (%) de la relacin

de soporte.

El CBR para la muestra compactada a 12 golpes a una penetracin de 0.10

pulgadas es 9 % y tiene una densidad seca de 1.777 g/cm3.

El CBR para la muestra compactada a 56 golpes a una penetracin de 0.10

pulgadas es 25 % y tiene una densidad seca de 1.918 g/cm3.

El CBR de diseo al 100% para una penetracin de 0.10 pulgadas es 25 %

y tiene una densidad seca de 1.918 g/cm3. Y clasifica como BASE

GRANULAR BUENO

2. RECOMENDACIONES

Se recomienda tener los equipos calibrados.

Se puede notar en este ensayo que la compactacin de suelos es muy

importante al momento de ejecutar una obra vial ya que para obtener una

buena base y sub base se necesita que el suelo trabaje con el mximo

desempeo y as asegurar la durabilidad de la va.

Hacer el ensayo de Proctor a distintas densidades ayuda a obtener una

mejor versin de la curva Proctor y as obtener un resultado ms

aproximado del contenido de humedad optimo y por consecuente el

mximo peso especfico hmedo con el cual se diseara nuestra base.

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Ensayo Cbr