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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUÍZ GALLO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME ENSAYO CBR CURSO: PAVIMENTOS DOCENTE: BLAS REBAZA ROCÍO ALUMNOS: RIVERA BUELOT JOSÉ MANUEL

LAMBAYEQUE NOVIEMBRE 2018

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Contenido INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 3 OBJETIVOS ......................................................................................................... 4 I. MARCO TEORICO ................................................................................... 5 1.1. DEFINICIÓN ...................................................................................... 5 1.2. DETERMINACION ........................................................................... 5 1.3. CALCULO DEL CBR ........................................................................ 7 II.

MATERIALES Y EQUIPOS ................................................................. 8 2.1. PARA LA COMPACTACIÓN ........................................................... 8 2.2. PARA EL CBR ................................................................................... 8 2.3. PARA LA EXPANSIÓN .................................................................... 8 2.4. PARA LA PENETRACIÓN ............................................................... 9

III.

PROCEDIMIENTO TEORICO ........................................................... 10

3.1. PARA LA COMPACTACIÓN ......................................................... 10 3.2. PARA LA EXPANSIÓN .................................................................. 10 3.3. Para la penetración ............................................................................ 11

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INTRODUCCIÓN

El crecimiento del tráfico y peso de los vehículos que transitan por las vías principales de las ciudades y carreteras, hace necesario de un amplio enfoque técnico en los estudios de suelos para el diseño de pavimentos, acorde con las necesidades creadas por el aumento de las repeticiones de carga, todo esto indica que es necesario adoptar estudios completos de las condiciones reales en las que se encuentra el suelo de la subrasante en el periodo de proyecto, para Planificar una programación de trabajos en el periodo de construcción que permitan obtener una estructura que soporte las condiciones previstas durante su vida útil. La evaluación de las propiedades de resistencia in situ del terreno de cimentación empleando métodos directos siempre es deseada, pero frecuentemente éstos son engorrosos y costosos,como los ensayos CBRin situ y de placa.Debido aesto, serecurre a métodos indirectos, tales como el CBR de laboratorio, ensayando la muestra en condiciones desfavorables, que en muchos casos no logra representar con absoluta fidelidad las condiciones reales de trabajo. Uno de los ensayos más usados es el CBR (California Bearing Ratio), el cual es un índice empleado para expresar las características de resistencia y deformación de un suelo, estableciéndose en él una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo y la que corresponde a un material de referencia. La mayor falla de los pavimentos flexibles, se deben principalmente al desplazamiento, es decir la falla "al corte", de los materiales que componen las diferentes capas, es por esto que se diseña basándose en los ensayos al corte. Se establece en este método una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo, y su valor relativo como base de sustentación de pavimentos flexibles.

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OBJETIVOS



El objetivo esencial para realizar éste ensayo es el de determinar la máxima resistenciade un suelo que estásometido a esfuerzos cortantes, además evaluar lacalidad relativa del suelo para ser usado como sub-rasante, sub-basey base de pavimentos.



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”.

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I. 1.1.

MARCO TEORICO

DEFINICIÓN El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de

penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

1.2.

DETERMINACION El número CBR (o simplemente CBR), se obtiene de la relación de la carga

unitaria (lbs/pulg2.) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón de penetración (19.4 cm2) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón (lbs/pulg2.) requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. Por lo tanto: CBR =

carga unitaria de ensayo ∗ 100% carga unitaria patrón

Los Valores para el patrón (roca triturada), se muestran a continuación:

La relación C.B.R. generalmente se determina para 0.1” y 0.2” de penetración, osea para un esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente. Con el fin de duplicar en el laboratorio la

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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 se hacen usualmente de acuerdo a los siguientes parametros:

El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes: Determinación de la densidad y humedad. Determinación de las propiedades expansivas del material. Determinación de la resistencia a la penetración. El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasante bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica: CBR

Clasificación General

Usos

0-3 3-7 7 - 20

muy pobre pobre a regular Regular

subrasante subrasante sub-base

20 - 50

Bueno

base, sub-base

> 50

excelente

base

Sistema de Clasificación Unificado AASHTO OH,CH,MH,OL OH,CH,MH,OL OL,CL,ML,SC SM,SP GM,GC,W,SM SP,GP GW,GM

A5,A6,A7 A4,A5,A6,A7 A2,A4,A6,A7 A1b,A2-5,A3 A2-6 A1-a,A2-4,A3

Tabla A.2 Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos

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1.3.

CALCULO DEL CBR Para determinar el CBR del material se toma como comparación el valor

de la carga unitaria que soporta la piedra triturada. La resistencia a la penetración que presenta la piedra triturada es la siguiente:

La resistencia a la penetración de la piedra triturada se toma como base o carga patrón de comparación. El CBR de un suelo es la resistencia a la penetración correspondiente a 0.1" ó 0.2" de penetración expresada en un porcentaje del valor patrón. o Por lo tanto tendríamos que la resistencia a la penetración de la roca triturada es del 100%. o El C.B.R. de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en porcentaje de su respectivo valor estándar. o Si los C.B.R. para 0.1” y 0.2” son semejantes se recomienda usar en los cálculos el C.B.R. correspondiente a 0.2”

NORMATIVIDAD    

MTC E 132-2000 CBR – ASTM D4429-93 ASTM D 698 ASTM D1557

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II. 2.1.

MATERIALES Y EQUIPOS

PARA LA COMPACTACIÓN

– Moldes cilíndricos de acero de 6” de diámetro interior con un volumen de 2122 cm3 a cada molde se le acopla un collarín de 2”de alto y base perforada. – Un martillo de 10 libras y una altura de caída de 18”. – Un cuchillo para enrasar el material al molde.

2.2.

PARA EL CBR

– Moldes cilíndricos de acero de 6” de diámetro interior, a cada molde se le acopla un collarín de 2” de alto y base perforada. – Un martillo de 4.5 Kg y una altura de caída de 18”. – Un disco separador. – Un cuchillo para enrasar el material al molde.

2.3.

PARA LA EXPANSIÓN

– Plato y vástago: el plato tiene perforaciones a distancias iguales. – Trípode y extensómetro: para medir la expansión del material, se emplea un extensómetro con aproximación a 0.001”, montado sobre un trípode – Pesas de sobrecarga, se emplean una pesa anular y varias pesas cortas. – En la expansión solo se emplean 3 moldes cilíndricos – La muestra es nueva, no se debe utilizar la misma con la cual se realizo el ensayo de compactación.

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– Dos papeles filtro, en cada molde

2.4.

PARA LA PENETRACIÓN

– Un pistón cilíndrico de 3” cuadradas de sección circular y de longitud suficiente para poder pasar a través de las pesas y penetrar el suelo hasta ½” – Aparato para aplicar carga: se utiliza una prensa manual que está especialmente diseñada de tal forma que permite aplicar la carga a una velocidad de 0.05 pulg/min. Generalmente estos aparatos llevan anillos calibrados

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III. PROCEDIMIENTO TEORICO 3.1.

PARA LA COMPACTACIÓN

1º. Seleccionamos 8 Kg. de nuestra muestra pasada por la malla ¾” 2º. La compactación se realizó cuatro veces para poder hallar cuatro puntos y de esta manera graficar la curva de compactación. 3º. En el primer ensayo de compactación, se compacto la muestra con5% del peso de la muestra total, y se distribuyo la muestra en cinco capas, cada una de ellas con 56 golpes del martillo o pisón. 4º. En la segunda, tercera y cuarta compactación de la muestra, se le fue agregando el 2% más de agua, respectivamente. 5º. En cada muestra, se obtuvo el contenido de humedad, así como su densidad seca, valores con la cual se construyó la gráfica que nos permite hallar la máxima densidad y el óptimo contenido de humedad.

3.2.

PARA LA EXPANSIÓN

1º. Preparar una muestra que tenga la misma densidad y humedad que se proyecta alcanzar, para ello se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir en contenido de humedad necesario para obtener el máximo peso unitario seco. 2º. Se ensambla el molde cilíndrico se introduce el disco espaciador y se coloca encima de este disco un papel filtro grueso de 6” de diámetro. 3º. 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 anticipación. 4º. Se determina la densidad y humedad de cada muestra, con el material que queda después del enrasado, se colocara un papel filtro grueso de 6” de diámetro sobre la superficie enrasada, montando encima de esta el plato metálico perforado y se volteara el molde. 5º. Sobre la superficie libre de la muestra se colocara el plato perforado. Luego sobre el plato se colocaran las pesas.

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6º. Posteriormente se colocara cuidadosamente el molde dentro de un tanque de agua. Para permitir el libre de agua por debajo del molde, se coloco este sobre bloques metálicos y no sobre la superficie del tanque. Así mismo para que la muestra se sature con facilidad por la parte superior, de la pesas, se recomienda verter agua dentro del molde hasta alcanzar un nivel superior al de las pesas. 7º. Colocado el molde dentro del tanque con agua, se monta el trípode con un extensómetro tomando y registrando la lectura inicial. 8º. Cada 24 horas y por un período de 96 horas (4dias) se toman y registran las lecturas del extensómetro. 9º. Después de saturada la muestra durante 4 días se le saca del tanque y cuidadosamente se drena durante aproximadamente 15 minutos, luego se retiran el plato, las pesas y se pesa obteniendo se también su contenido de humedad. 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. %𝐸𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 = (

𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 ) ∗ 100 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

Las especificaciones establecen que los materiales de préstamo para: 

Sub base deben tener expansiones menores de 2%



Base deben tener expansiones menores de 1% Como dato informativo observar el hinchamiento versus el CBR:



Suelo con hinchamiento 3% o mas, generalmente tienen CBR < 9 %



Suelo con hinchamiento 2% como máximo tienen CBR >15%



Suelos con hinchamiento < 1% tienen generalmente CBR > 30%.

3.3.

Para la penetración

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1º. El molde con la muestra que han sido extraídas del noque con agua es nuevamente cargado con las pesas y se coloca debajo de la prensa asentando el pistón sobre el molde. 2º. Una vez asentado el pistón se coloca en cero el extensómetro que mide la deformación, el extensómetro del anillo también se coloca en cero. Luego se hinca el pistón manteniendo una velocidad de 0.05 pulgadas por minuto, y se leen las cargas totales necesarias para hincar el pistón en incrementos de 0.025” hasta alcanzar ½”. 3º. Hincado el pistón hasta ½” (1.27cm) se suelta la carga lentamente, se retira el molde de la prensa, se quitan las pesas y la base metálica perforada. 4º. Finalmente se determina el contenido de humedad de la muestra. 5º. Este mismo procedimiento se repite para los otros dos moldes. 6º. Si la lectura correspondiente a cada penetración va progresando y la lectura de carga se repite significa que la muestra ya fallo, el pistón simplemente penetra sin que encuentre resistencia. Un suelo que es malo no ofrece resistencia, en cambio un suelo que es bueno ofrece resistencia hasta la última lectura. 7º. La constante de la maquina es: 9.879527126 x lectura + 88.85960411.

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