UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática Ingeniería Civil
PAVIMENTOS ENSAYO
EN 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
INTRODUCCIÓN: 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 relación que existe entre la carga vs la penetración, esto permite evaluar la calidad de terreno que será utilizada como subrasante, sub base y base de pavimentos. Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para el suelo específico 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, así como toda obra civil, son vulnerables a la ocurrencia de cierto tipo de eventos los cuales pueden influir negativamente causando daños en su estructura y reduciendo su serviciabilidad y su vida útil. Para evitar esto es que es necesario estudiar y determinar los parámetros de resistencia de los materiales que conformaran dichas estructuras. En los pavimentos flexibles la falla más frecuente es la falla por corte de los materiales que componen las diferentes capas, por esto es que los diseños de este tipo de pavimentos se hacen basándose en los parámetros de resistencia al corte de los materiales. Por medio del ensayo de CBR se puede obtener un número 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 quedaría 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 óptimo "PROCTOR" o necesitamos añadir más agua y volver a apisonar. Este es el ensayo de "densidad in-situ" que suele hacerse por métodos radioactivos para agilizar.
OBJETIVOS: Objetivo General: Identificar la importancia de la determinación del CBR para un diseño de pavimento y sus aplicaciones mediante la investigación en varias fuentes bibliográficas.
Objetivos Específicos: Buscar en varias fuentes bibliográficas la realización del ensayo de CBR. Verificar la importancia del Ensayo de CBR en la realización de carreteras. Analizar todo el procedimiento del ensayo de CBR para poder realizarlo con éxito.
MATERIALES: Para la compactación: Molde de diámetro de = 6”, altura de 7” a 8” y un collar de 2”. Disco espaciador de acero diámetro 5 15/16” y una altura 2.5” Martillo con un peso de 10 lb. Y una altura de caída de 18”. Trípode y dial deformímetro con aprox. 0.001”.
Pesas de anulares de 5 lbs c/u (2 pesas).
Para la prueba de penetración: Pistón sección circular Diámetro de 2 pulg. Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica. V= 0.05 pulg/min. Con anillo calibrado. Herramientas varias: balanza, tamices, cronómetro, papel filtro, horno, tanques para inmersión de muestra a saturar, etc.
TÉCNICA DEL ENSAYO Enlace del video: https://www.youtube.com/watch?v=zCwOUi_ljoo Preparación de la mu estra.
Se pulverizan aproximadamente 100 libras de muestra con el rodillo; se pasa el material por el tamiz ¾” y se desechan las partículas retenidas en el
tamiz; el material desechado es reemplazado por un peso igual de material, pero con partículas que sean retenidas en el tamiz ¼” y que pasen por el tamiz ¾”.
Se determina la humedad óptima del material siguiendo el mismo procedimiento de la Compactación Proctor Modificado con las siguientes excepciones:
Se usa el material que pase por el tamiz ¾” en lugar del ¼”.
Se usa el molde C.B.R. con sus aditamentos.
El material sobrante de la determinación de la humedad óptima (25 libras aproximadamente), se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir en contenido de humedad necesario para obtener el máximo peso unitario seco. Se debe prevenir la evaporación.
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 diámetro.
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. Cada capa debe ser de 1” de espesor después de compactada y la última capa debe estar ½” más arriba de la unión del molde con su collarín. La
humedad de las muestras así compactadas no debe ser ni mayor ni menor que 0.5% de la humedad óptima; de otra forma se debe repetir el ensayo.
Se retira el collarín 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 lógicamente en la parte superior) y se coloca sobre la placa de soporte. La muestra está lista para ser sumergida.
Método de sumergir la muestra y medir los cambios volumétricos. Con el fin de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturación 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
número 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 vástago y sobre esta los pesos y sobrepesos requeridos.
Se coloca un extensómetro junto con un trípode que sirva para sostenerlo.
Se sumerge la muestra en el recipiente y se deja allí durante cuatro días hasta que esté completamente saturada y no tenga más cambios volumétricos; se debe tomar la lectura de los extensómetros todos los días.
Al cabo de 4 días 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 espécimen. La muestra se encuentra lista para la penetración del pistón.
Procedimiento (Penetración del Pistón) 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 pistón; se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en contacto con la muestra y se le esté aplicando una carga de 10 libras. Después se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero.
Se aplica la carga por medio del gato hidráulico 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 penetración del
pistón.
Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistón.
Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6” de diámetro.
CALCULOS: Densidad o peso unitario: La densidad se calcula a partir del ensayo de compactación (Proctor normal o modificado), de esta manera obtenemos la densidad máxima y la humedad óptima.
Presión de penetración Se calcula la presión aplicada por el penetrómetro y se dibuja la curva para obtener las presiones reales de penetración 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.
Expansión. La expansión se calcula por la diferencia entre las lecturas del deformímetro antes y después de la inmersión. 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
Índice CBR: Es el tanto por ciento de la presión ejercida por el pistón sobre el suelo,
para
una
penetración
determinada,
en
relación
con
la
correspondiente a la misma penetración en una muestra patrón.
En donde: σ = Esfuerzo unitario del ensayo i = Esfuerzo unitario patrón
σ
presión
Las características de la muestra patrón son las siguientes:
Penetración
Presión
mm
pulgadas MPa
kgf/cm
lb/plg
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
0 – 3
Clasificación General Muy Pobre Muy Pobre a
3 – 7
Regular
7 – 20
Regular
20 – 50
Bueno
50 - 80 80 - 100
Sistema de clasificación Usos Unificado
AASHTO
Sub rasante
OH, CH, MH, OL
A5, A6, A7
Sub rasante
OH, CH, MH, OL
A4, A5, A6, A7
OL, CL, ML, SC,
Sub base
SM, SP
A2, A4, A6, A7
Sub base y
GM, GC, SW, SM,
base
SP,
Buena
Base
GW, GM
A-1a, A2-4, A-3
Excelente
Base
GW, GP
A - 1a, A2 - 4
Correlaciones entre CBR y MR 0,64
•
MR (MPa) = 17,6 * CBR
•
MR (MPa) = 22,1 * CBR 0,55
( CBR < 12% ) ( 12% < CBR < 80% )
Cálculo 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%
A-1b, A2-5,A-3,
Recomendaciones de la MTOP •
El empedrado en base a cantos rodados o piedra fracturada, no deberá 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 parámetros de la resistencia al corte más acordes con las condiciones reales en donde se encuentra el suelo, además podemos establecer su clasificación, en torno al índice CBR.
En el diagrama Esfuerzo vs Penetración, la curva que se genera presenta puntos de inflexión a lo largo de su trazo debido a irregularidades en la superficie o una compactación no adecuada, dicho inconveniente se presenta en mayor proporción en la curva generada con una compactación de 10 golpes.
En el diagrama densidad seca vs CBR, la curva que nos proporciona el dato del índice o porcentaje de CBR del suelo puede
ser cóncava o
convexa, según el tipo de suelo, la compactación, el % de humedad que retuvo la muestra y su expansión, sin embargo tales características no tienen una afectación mayor en el resultado del índice de CBR.
En base al índice 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 Ingeniería Geotécnica”, Thomson Learning. Vivar Romero, Germán (1990- 1991), “Diseño y Construcción de Pavimentos”, Ediciones CIP. MTOP - 001-F (2002), “Especificaciones Generales para la construcción 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 soi l Mechanics and Foundations: Basic Geotechnics”, Prentice Hall, Eng lewood Cliffs, New Jersey 07632.
