UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

Facultad de Ingeniera, Ciencias Fsicas y Matemtica

Ingeniera Civil

PAVIMENTOS

ENSAYO CBR EN SUELOS

GRUPO N: 3

INTEGRANTES:

Morales Franklin

Carrillo Karina

Toapanta Diana

Ing. Favio Portilla.

Curso: Octavo

Paralelo: Segundo

Martes 05 de Mayo del 2015

Abril - Septiembre 2015

INTRODUCCIN:

El ensayo de CBR (California Bearing Ratio) se lo utiliza para medir la resistencia

al corte de un suelo bajo las condiciones de Humedad y Densidad controlada,

mediante la relacin que existe entre la carga vs la penetracin, esto permite

evaluar la calidad de terreno que ser utilizada como subrasante, sub base y base

de pavimentos.

Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al

contenido de humedad ptimo para el suelo especfico que se determina por

medio del ensayo del proctor modificado.

Existen diferentes formas de hacer el ensayo de CBR que son:

En suelos inalterados

En suelos alterados

In situ

Los pavimentos, as como toda obra civil, son vulnerables a la ocurrencia de cierto

tipo de eventos los cuales pueden influir negativamente causando daos en su

estructura y reduciendo su serviciabilidad y su vida til. Para evitar esto es que es

necesario estudiar y determinar los parmetros de resistencia de los materiales

que conformaran dichas estructuras.

En los pavimentos flexibles la falla ms frecuente es la falla por corte de los

materiales que componen las diferentes capas, por esto es que los diseos de

este tipo de pavimentos se hacen basndose en los parmetros de resistencia al

corte de los materiales.

Por medio del ensayo de CBR se puede obtener un nmero con el cual es posible

caracterizar el suelo y determinar su uso como material para cualquiera de las

capas de los pavimentos flexibles.

Finalmente, en obra solo nos quedara tener cuidado con una cosa: Tras

humedecer y apisonar una parte de terreno y antes de asfaltar, debemos medir la

humedad y densidad real para asegurarnos de que hemos alcanzado el punto

ptimo "PROCTOR" o necesitamos aadir ms agua y volver a apisonar. Este es

el ensayo de "densidad in-situ" que suele hacerse por mtodos radioactivos para

agilizar.

OBJETIVOS:

Objetivo General:

Identificar la importancia de la determinacin del CBR para un diseo de

pavimento y sus aplicaciones mediante la investigacin en varias fuentes

bibliogrficas.

Objetivos Especficos:

Buscar en varias fuentes bibliogrficas la realizacin del ensayo de CBR.

Verificar la importancia del Ensayo de CBR en la realizacin de carreteras.

Analizar todo el procedimiento del ensayo de CBR para poder realizarlo con

xito.

MATERIALES:

Para la compactacin:

Molde de dimetro de = 6, altura de 7 a 8 y un collar de 2.

Disco espaciador de acero dimetro 5 15/16 y una altura 2.5

Martillo con un peso de 10 lb. Y una altura de cada de 18.

Trpode y dial deformmetro con aprox. 0.001.

Pesas de anulares de 5 lbs c/u (2 pesas).

Para la prueba de penetracin:

Pistn seccin circular Dimetro de 2 pulg.

Aparato para aplicar la carga: Prensa hidrulica. V= 0.05 pulg/min. Con

anillo calibrado.

Herramientas varias: balanza, tamices, cronmetro, papel filtro, horno,

tanques para inmersin de muestra a saturar, etc.

TCNICA DEL ENSAYO

Enlace del video: https://www.youtube.com/watch?v=zCwOUi_ljoo

Preparacin de la muestra.

Se pulverizan aproximadamente 100 libras de muestra con el rodillo; se

pasa el material por el tamiz y se desechan las partculas retenidas en el

tamiz; el material desechado es reemplazado por un peso igual de material,

pero con partculas que sean retenidas en el tamiz y que pasen por el

tamiz .

Se determina la humedad ptima del material siguiendo el mismo

procedimiento de la Compactacin Proctor Modificado con las siguientes

excepciones:

Se usa el material que pase por el tamiz en lugar del .

Se usa el molde C.B.R. con sus aditamentos.

El material sobrante de la determinacin de la humedad ptima (25 libras

aproximadamente), se mezcla con una cantidad suficiente de agua para

producir en contenido de humedad necesario para obtener el mximo peso

unitario seco. Se debe prevenir la evaporacin.

Se pesan 3 moldes de C.B.R. con las respectivas placas de soporte del

molde, estas deben tener 28 perforaciones de 1/8 de dimetro.

Se compactan 3 muestras en los moldes preparados, usando para el

primero 56 golpes, para el segundo 25 golpes y para el tercero 10 golpes.

Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipacin.

Cada capa debe ser de 1 de espesor despus de compactada y la ltima

capa debe estar ms arriba de la unin del molde con su collarn. La

humedad de las muestras as compactadas no debe ser ni mayor ni menor

que 0.5% de la humedad ptima; de otra forma se debe repetir el ensayo.

Se retira el collarn del molde y se lo pesa junto con la muestra

compactada, el disco espaciador y la placa de soporte.

Se coloca un filtro de papel sobre la placa de soporte y luego se voltea el

molde con la muestra compactada (el espacio dejado por el disco queda

lgicamente en la parte superior) y se coloca sobre la placa de soporte. La

muestra est lista para ser sumergida.

Mtodo de sumergir la muestra y medir los cambios volumtricos.

Con el fin de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturacin que se

presentan en el terreno, la muestra preparada como se indica anteriormente, se

sumerge en un recipiente. Se coloca sobre las muestra sobrepeso de 5 libras (esto

representa aproximadamente 3 de material). Por lo tanto si se desea calcular el

nmero de sobrepesos necesarios, se estima el espesor en pulgadas del material

que la muestra va a soportar y se divide por 3.

Se coloca un filtro de papel sobre la superficie de la muestra compactada,

luego la placa perforada con su vstago y sobre esta los pesos y sobre-

pesos requeridos.

Se coloca un extensmetro junto con un trpode que sirva para sostenerlo.

Se sumerge la muestra en el recipiente y se deja all durante cuatro das

hasta que est completamente saturada y no tenga ms cambios

volumtricos; se debe tomar la lectura de los extensmetros todos los das.

Al cabo de 4 das se saca el molde del agua, se seca y se deja escurrir por

espacio de 15 minutos.

Se quitan los sobrepesos y se pesa la muestra saturada con el fin de

apreciar la cantidad de agua absorbida por el espcimen. La muestra se

encuentra lista para la penetracin del pistn.

Procedimiento (Penetracin del Pistn)

Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada.

Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra

debe estar alineada con el pistn; se levanta la plataforma por medio del

gato hidrulico hasta que el pistn est en contacto con la muestra y se le

est aplicando una carga de 10 libras. Despus se vuelve a colocar en cero

el indicador de carga. Se coloca tambin el extensmetro en cero.

Se aplica la carga por medio del gato hidrulico de la prensa del C.B.R. a

una velocidad de 0.05 por minuto. Se toma la lectura de las cargas,

aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5 de penetracin del

pistn.

Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de

humedad alrededor del orificio dejado por el pistn.

Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la

placa de 6 de dimetro.

CALCULOS:

Densidad o peso unitario:

La densidad se calcula a partir del ensayo de compactacin (Proctor normal o

modificado), de esta manera obtenemos la densidad mxima y la humedad

ptima.

Presin de penetracin

Se calcula la presin aplicada por el penetrmetro y se dibuja la curva para

obtener las presiones reales de penetracin a partir de los datos de prueba; el

punto cero de la curva se ajusta para corregir las irregularidades de la superficie,

que afectan la forma inicial de la curva.

Expansin. La expansin se calcula por la diferencia entre las lecturas del

deformmetro antes y despus de la inmersin. Este valor se refiere en tanto por

ciento con respecto a la altura de la muestra en el molde, que es de 127 mm (5").

Donde: L1 = Lectura inicial en mm.

L2 = Lectura final en mm.

CBR in situ, con muestras inalteradas: Directamente sobre la subrasante (sus

condiciones no se van a alterar durante el ensayo) Sobre suelos finos y arenosos

ndice CBR: Es el tanto por ciento de la presin ejercida por el pistn sobre el

suelo, para una penetracin determinada, en relacin con la presin

correspondiente a la misma penetracin en una muestra patrn.

En donde: = Esfuerzo unitario del ensayo

i = Esfuerzo unitario patrn

Las caractersticas de la muestra patrn son las siguientes:

Penetracin Presin

mm pulgadas MPa kgf/cm2 lb/plg2

2,50 0,1 6,90 70,31 1000

5,08 0,2 10,35 105,46 1500

7,62 0.3 13,10 133,49 1898,55

10,16 0,4 15,80 161,00 2289,86

12,70 0,5 17.90 182,40 2594,20

N. CBR Clasificacin

General Usos

Sistema de clasificacin

Unificado AASHTO

0 3 Muy Pobre Sub rasante OH, CH, MH, OL A5, A6, A7

3 7 Muy Pobre a

Regular Sub rasante OH, CH, MH, OL A4, A5, A6, A7

7 20 Regular Sub base OL, CL, ML, SC,

SM, SP A2, A4, A6, A7

20 50 Bueno Sub base y

base

GM, GC, SW, SM,

SP, A-1b, A2-5,A-3,

50 - 80 Buena Base GW, GM A-1a, A2-4, A-3

80 - 100 Excelente Base GW, GP A - 1a, A2 - 4

Correlaciones entre CBR y MR

MR (MPa) = 17,6 * CBR 0,64 ( CBR < 12% )

MR (MPa) = 22,1 * CBR 0,55 ( 12% < CBR < 80% )

Clculo del coeficiente de asentamiento del suelo (ko)

ko = 0,25 + 5,15 log CBR Para CBR < 10%

ko = 4,51 + 0,89 (log CBR)4,34 Para CBR > 10%

Recomendaciones de la MTOP

El empedrado en base a cantos rodados o piedra fracturada, no deber ser

efectuado sobre una subrasante que tenga un valor de soporte CBR menor

al 6%.

Para el mejoramiento de la subrasante se puede utilizar un suelo

seleccionado con CBR > 20%

Sub base de agregados CBR 30 %

Base de agregados CBR 80 %

CONCLUSIONES

El ensayo de CBR in situ, mediante muestras inalteradas puede darnos

parmetros de la resistencia al corte ms acordes con las condiciones

reales en donde se encuentra el suelo, adems podemos establecer su

clasificacin, en torno al ndice CBR.

En el diagrama Esfuerzo vs Penetracin, la curva que se genera presenta

puntos de inflexin a lo largo de su trazo debido a irregularidades en la

superficie o una compactacin no adecuada, dicho inconveniente se

presenta en mayor proporcin en la curva generada con una compactacin

de 10 golpes.

En el diagrama densidad seca vs CBR, la curva que nos proporciona el

dato del ndice o porcentaje de CBR del suelo puede ser cncava o

convexa, segn el tipo de suelo, la compactacin, el % de humedad que

retuvo la muestra y su expansin, sin embargo tales caractersticas no

tienen una afectacin mayor en el resultado del ndice de CBR.

En base al ndice de CBR, y mediante la ayuda de la tabla concerniente a

los valores referentes de CBR, usos y tipo de suelo, podemos establecer la

funcionalidad que puede asignarse al suelo ensayado, para que forme parte

de la estructura del pavimento, ya sea como Base, Sub base o Subrasante.

Mediante en ensayo de CBR se puede establecer el Modulo de resiliencia y

el coeficiente de asentamiento del suelo, en base a correlaciones

establecidas, dichas correlaciones son propensas a cambios, debido a las

investigaciones y ensayos que se realizan, para ajustar sus coeficientes y

acercar el resultado obtenido a la realidad.

BIBLIOGRAFIA

Das, Braja M. (2001), Fundamentos de Ingeniera Geotcnica, Thomson

Learning.

Vivar Romero, Germn (1990-1991), Diseo y Construccin de Pavimentos,

Ediciones CIP.

MTOP - 001-F (2002), Especificaciones Generales para la construccin de

caminos y puentes, Quito.

Head, K. H. (1980), Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 1, 2. Pentech

Press London: Plymouth.

Bowles, Joseph E. (1984), Physical and Geotechnical Properties of Soils.

McGraw-Hill Book Company.

McCarthy, David F. (1988), Essentials of soil Mechanics and Foundations:

Basic Geotechnics, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632.