UNIVERSIDAD TÉCNICA DE INGENIERÍA CIVIL UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL ÁREA DE INGENIERÍA CIVIL Nombre: Carlos Alberto Espinoza Torres Asignatura: Mecánica de suelos 1 Paralelo: 4º Semestre “B” Fecha: 15/02/2016 Practica Nº 19 TEMA: ENSAYO DE CBR OBJETIVO: Determinar CBR del suelo para diseño de pavimentos.
GENERALIDADES Ensayo CBR Definición El Ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California) mide la resistencia la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para pa ra subrasante, sub base y base de pavimentos. Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Este es uno de los parámetros necesarios obtenidos en los estudios los estudios geotécnicos previos geotécnicos previos a la construcción, como construcción, como también lo son el Ensayo el Ensayo Proctor y los análisis granulométricos del terreno. Descripción Ampliada Diferenciamos distintos tipos de CBR en función de la calidad de suelos, a saber:
CBR suelos inalterados. CBR suelos remodelados. CBR suelos gravosos y arenosos. CBR suelos cohesivos poco o nada plásticos. CBR suelos cohesivos plásticos.
Este procedimiento puede efectuarse en terreno compactado.
Este procedimiento mide la carga necesaria para penetrar un pistón de dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra compactada de suelo después de haberla sumergido en agua durante cuatro dias a la saturación más desfavorable y luego de haber medido su hinchamiento. La muestra se sumerge para poder prever la hipotética situación de acumulación de humedad en el suelo después de la construcción. Por ello, después de haber compactado el suelo y de haberlo sumergido, se lo penetra con un pistón el cual está conectado a un pequeño "plotter" que genera una gráfica donde se representa la carga respecto la profundidad a la que ha penetrado el pistón dentro de la muestra. La gráfica obtenida por lo general es una curva con el tramo inicial recto y el tramo final concavo hacia abajo; cuando el tramo inicial no es recto se le corrige. Con la gráfica observamos los valores de la carga que soportaba el suelo cuando el pistón se había hundido 2.5 mm y 5mm y los expresamos en tanto por ciento ( % ), tomando como índice CBR el mayor de los porcentajes calculados.
C . B. R.%
PRESIÓN REAL x 100 PRESIÓN ESTANDAR
Para la mayoría de los suelos la penetración de 0,1 pulg. da mayor C.B.R. PRESIÓN REAL = Presión ejercida en el suelo ensayado. PRESIÓN ESTANDAR = Presión ejercida en piedra triturada tipo. Los ensayos C.B.R, pueden ser de diversos tipos, hechos en sitio o en laboratorio.- Los ensayos en sitio se los realiza con el contenido de humedad existente, pero los ensayos en laboratorio que son generalmente para proyectar, se los realiza en muestras alteradas o inalteradas pudiendo ser saturadas o no. El ensayo de C.B.R en el laboratorio consta de tres partes: 1.- Determinación de la densidad máxima y húmeda óptima. 2.- Determinación del hinchamiento, absorción y esponjamiento. 3.- Ensayo de penetración.
Densidades y humedades: %
m
d
m d
( Peso cápsula Suelo Húmedo) - (Peso cápsula Suelo seco) x 100 ( Peso de cápsula Suelo seco) - (Peso de cápsula) Wm Vm
Peso de muestra húmeda
m
1
Volumen de muestra
;
d
100 m 100 %
Densidad húmeda Densidad seca
Porcentaje de agua absorbida: Wa % W a %
(Peso molde mues. húm. después. saturar) - (Peso molde mues. húm. antes de saturar) x 100 Peso de muestra húmeda antes de saturar
Porcentaje de esponjamiento: E % E %
Cambio de longitud x 100 Altura de muestra
Cambio de longitud = Lectura diaria del dial de deformación x 10-3 pulg. Altura de la muestra = Hm El valor de C. B. R. se calcula: C . B. R.%
Presión corregida x 100 Presión estandar
Los valores de presión estándar son normalizados en un valor tipo. (Valores que se indican a continuación) Para 0,1” Para 0,2” Para 0,3” Para 0,4” Para 0,5”
de penetración de penetración de penetración de penetración de penetración
1000 1500 1900 2300 2600
lb/pulg2 lb/pulg2 lb/pulg2 lb/pulg2
70 kg/cm2 105 kg/cm2 133 kg/cm2 161 kg/cm2
lb/pulg2
182 kg/cm2
Curva
C.B.R. - Densidad seca ( γd )
Luego de haber corregido los valores de presión para los tres moldes (si fuese necesario); se calculan los valores de C.B.R. con la formula anteriormente dada, en relación con los valores de las cargas TIPO correspondientes a 0,1 y 0,2 pulg. de penetración Con los tres C.B.R y las tres densidades secas γd
(antes de saturar) se
construye un gráfico, donde: C.B.R. %
en el eje de las X en el eje de las Y
Densidad seca γd
De los tres ensayos se unen los puntos correspondientes a 0,1” y los de 0,2” de
penetración por separado. C.B.R. DE DISEÑO Del ensayo de compactación se tiene calculado la γd máx., de este valor se
toma el 95%; este dato se lo registra en el gráfico y se traza una horizontal interceptando las curvas de 0,1” y 0,2”; de estos puntos de intersección se
trazan perpendiculares al EJE DE LAS X y así se encuentran los valores de C.B.R de diseño. ENSAYO DE PENETRACIÓN 1,90
CURVA DE 0,2"
x á m
1,80
A C E S D A D I S N E D
1,70
CURVA DE 0,1" 1,60 0
2
4
6
8 10 6.5 C.B.R. %8,8
12
14
16
Selección de CBR
Del ensayo realizado en los tres moldes se debe escoger un valor representativo. Primer caso: Si el valor de C.B.R. de 0,1” es mayor que el C.B.R de 0,2”; el ensayo esta correcto y se toma como C.B.R. del suelo el que corresponde a 0,1”
Si: C.B.R. % de 0,1”
>
C.B.R. % de 0,2”
C.B.R. % DE 0,1”
Segundo caso: Si el valor de C.B.R. de 0,1” es menor que el C.B.R de 0,2”; se repite el ensayo y si vuelve a salir mayor el C.B.R. de 0,2”; se toma co mo C.B.R. del suelo este último valor.
(Este valor calculado en el segundo ensayo debe ser igual o por lo menos aproximado al primero) Si: C.B.R. % de 0,1” < C.B.R. % de 0,2”
SE REPITE EL ENSAYO
EQUIPO
Tamiz # 4 y tamiz 3⁄4”
Bandeja metálica grande
Moldes de compactación de 4” o 6” de diámetro, con extensión y
De la muestra preparada se pesan 3 Kg. para el ensayo A y C con el
base Martillo de compactación de 4.5 kg Balanza de gran capacidad Balanza con aproximación de 0.01 gr Cápsulas metálicas Regla metálica Probeta graduada de 500 o 1000 cm3 Pistilo o martillo con cabeza de caucho Horno a temperatura constante Aparato saca muestras PROCEDIMIENTO: molde de 4” o 5 Kg para el ensayo B y D con el molde de 6”,
colocándolo en la bandeja. La primera determinación se la realiza con la muestra en este estado. Se pesa el molde Proctor con su placa base pero sin el collarín de extensión, anotándose el número del molde y su peso en la hoja de registro. Se coloca el collarín y una cantidad de suelo suficiente para definir la primera capa, aproximadamente una quinta parte del molde. Se compacta esta capa con el número de golpes requerido distribuyéndoles en forma uniforme en toda la superficie. El proceso se lo realiza para las capas restantes de tal forma que la última capa compactada sobresalga dentro del collarín 1 o 2 cm.
Se retira el collarín haciéndolo girar cuidadosamente y se enrasa la superficie con una regla metálica o un cuchillo grande. Se determina el peso del molde con base y suelo compactado y se anota en la hoja de registro. Se pesan dos cápsulas y se registran el número y peso de las mismas. Se toman dos muestras del suelo compactado, una de la parte superior del molde y otra de la parte inferior. Se determina el peso de la cápsula con el suelo húmedo compactado, anotándose en la hoja de registro. La porción tomada debe ser de 50 a 100 gr. Se colocan las cápsulas en el horno a 110 °C durante 18 a 24 horas después de lo cual se pesan y se anotan como peso de cápsula con suelo seco. Se retira la muestra compactada por medio del aparato sacador de muestra y se deja listo el molde para el siguiente ensayo. Se agrega agua al suelo en una cantidad del 3% del peso del suelo (90 cm3 para ensayos tipo A y C o 150 cm3 para tipos B y D), se mezcla esta agua con el suelo hasta que la humedad se distribuya en forma uniforme. Se repite el proceso desde el literal c. El ensayo se realiza con diferentes contenidos de humedad para obtener por lo menos 4 determinaciones, dos de las cuales deben ser anteriores a la densidad máxima y dos posteriores a la misma.
CALCULOS Y GRAFICOS
YD 2,22594128 2,22029305 2,10010142
0,1'' 1,52% 0,95% 1,33%
0,2'' 2,09% 1,52% 1,65%
Conclusiones Determinamos CBR del suelo en la práctica para el diseño de pavimentos con todos los datos obtenidos las curvas que observan en el grafico anterior. De acuerdo a las normas que él %CBR de 01’’ es menos que el %CBR de 0.2’’ podemos concluir que el CBR de diseño es 1,625 %.
Bibliografía González, M. (16 de diciembre de 2011). Obtenido de http://fisica.laguia2000.com/complementos-matematicos/mecanica-de-suelosdeterminacion-de-la-permeabilidad JAVIER. (2012). Obtenido de http://javierlaboratorio.blogspot.com/2012/01/instruccionespara-hacer-el-ensayo-cbr.html WIKIVIA. (s.f.). WIKIVIA. Obtenido de http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Ensayo_CBR
ANEXOS FOTOGRAFIAS
