CALIFORNIA BEARNING RATIO (C.B.R.)

C.B.R. es el ndice de Resistencia del terreno, sirve para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de la subrasante y de las capas de subbase, base y afirmado de un pavimento.

ENSAYO : C.B.R. EN LABORATORIO

I) REFERENCIA:

ASTM D1883, ASTM D4429,ASSHTO T190, MTC 132-1999II) MARCO TERICO

OBJETIVO El objetivo del ensayo de CBR es establecer una relacin entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes 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.

DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE CBR DEL SUELO La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad ptima y niveles de compactacin variables. Es un mtodo desarrollado por la divisin de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. 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, est definido como la fuerza requerida para que un pistn normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistn penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrn de material chancado. La expresin que define al CBR, es la siguiente: CBR= (carga unitaria del ensayo / carga unitaria patrn) * 100 (%) De la ecuacin se puede ver que el nmero CBR, es un porcentaje de la carga unitaria patrn. En la prctica el smbolo de (%) se quita y la relacin se presenta simplemente por el nmero entero. Usualmente el nmero CBR, se basa en la relacin de carga para una penetracin de 2,5 mm. (0,1"), sin embargo, si el valor de CBR a una penetracin de 5 mm. (0,2") es mayor, el ensayo debe repetirse. Si en un segundo ensayo se produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5 mm. de penetracin, dicho valor ser aceptado como valor del ensayo. Los ensayos de CBR se hacen sobre muestras compactadas con un contenido de humedad ptimo, obtenido del ensayo de compactacin Proctor. Antes de determinar la resistencia a la penetracin, generalmente las probetas se saturan durante 96 horas para simular las condiciones de trabajo ms desfavorables y para determinar su posible expansin. En general se confeccionan 3 probetas como mnimo, las que poseen distintas energas de compactacin (lo usual es con 56, 25 y 10 golpes). El suelo al cual se aplica el ensayo, debe contener una pequea cantidad de material que pase por el tamiz de 50 mm. y quede retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que esta fraccin no exceda del 20%. Secciones equipo CBR. Fuente: Valle Rodas R., 1982

CBRClasificacin cualitativa del sueloUso

2 - 5Muy malaSub-rasante

5 - 8MalaSub-rasante

8 - 20Regular - BuenaSub-rasante

20 - 30ExcelenteSub-rasante

30 - 60BuenaSub-base

60 - 80BuenaBase

80 - 100ExcelenteBase

TABLA DE CLASIFICACIN Y USO DEL SUELO SEGN EL VALOR DE CBR. FUENTE: ASSIS A., 1988.

III) MATERIAL:

Muestra alterada seca Papel filtro

IV) EQUIPO:

Equipo C.B.R. (3 moldes cilndricos con placa de base y collar de extensin, 3 discos espaciadores, 3 placas de expansin, 3 sobre cargas cada una de 4.5 kg. de peso 3 trpode) Pisn proctor modificado Balanza con precisin de 1gr. Estufa con control de temperatura Probeta de 1000ml. Recipiente de 6 kg de capacidad Esptula Taras identificadas Extensmetro

V) PROCEDIMIENTO:

Consta de 3 fases: Ensayo de compactacin, Ensayo de Hinchamiento, Ensayo de Carga Penetracin.

A) ENSAYO DE COMPACTACIN:

Preparar la muestra con el contenido de humedad determinado en el Ensayo de Compactacin por Proctor Modificado.

O.C.H. = 7.21% = 2.036 gr/cm3ejemplo 8000gr de muestra entonces 5.5% de agua(440 cc.de agua) Ensamblar los moldes cilndricos con sus placas de base, collares de extensin, discos espaciadores y papel filtro. Compactar la muestra en los 3 moldes C.B.R. en cada una de ellos en 5 capas: el primero con 12 golpes/capa, el segundo con 25 golpes/capa, el tercero con 56 golpes/capa. Determinar la densidad hmeda y el contenido de humedad de las muestras de cada molde. Determinar la muestra seca de las muestras de cada molde.

B) ENSAYO DE HINCHAMIENTO:

Invertir la muestra de tal manera que la superficie libre quede en la parte superior cuando se ensambla nuevamente los moldes en sus placas de base. Colocar cada muestra el papel filtro, la placa de expansin, la sobre carga y el trpode y el dial de expansin. Colocar los tres moldes debidamente equipados en un tanque de agua durante 4 das (96 horas), registrar las lecturas de expansin cada 24 horas.

C) ENSAYO DE CARGA PENETRACIN:

Despus de los 4 das sacar los moldes del tanque, dejarlos drenar durante 15 minutos. Colocar las sobrecargas en cada molde, llevar a la presa hidrulica, proceder al ensayo de penetracin aplicando un pistn a una velocidad de 0.05pul/min, registrar las lecturas de carga y de penetracin de cada muestra. Determinar las 3 curvas de esfuerzo- deformacin correspondientes a las muestras de cada molde, en escala natural, los valores de la penetracin se registrar en el eje de las abscisas y los valores de los esfuerzos en los ejes de las ordenadas. De ser necesario corregir la curva de la siguiente manera: Determinar los esfuerzos correspondientes a 0.1 y 0.2 de penetracin de cada una de las curvas esfuerzo- deformacin. Determinar los ndices de C. B.R. para 0.1 y 0.2 de penetracin, los cuales se obtienen dividiendo cada valor de esfuerzos correspondientes a 0.1 y 0.2de la muestra ensaya entre el esfuerzo patrn correspondiente a 0.1 y 0.2.

Dibujar las dos curvas de densidad seca versus C.B.R. correspondientes a 0.1 y 0.2 de penetracin. El ndice C.B.R. de diseo ser el menor valor obtenido correspondiente al 95% de densidad seca mxima.

PENETRACIN (pulg)CARGA PATRN (lb/pulg)

0.11000

0.21500

0.31900

0.42300

0.52600

VI) PROCESO DE DATOS:

Determinamos la densidad hmeda de la muestra:

PROYECTO : PAVIMENTACION DEL JR: MISION BAUTISTAUBICACIN: CAJAMARCACANTERA : GUITARREROSUELO :ARENATIPO DE ENSAYO : CBROPERADOR : GRUPO C2FECHA : 14/06/11OBSRV : SUELO PARA BASE DE PAVIMENTO

1MUESTRA123

2N de capas555

3Nde golpes* capa562510

4Cond. MuestraAntesDespusAntesDespusAntesDespus

5Wmolde(gr)404540454205420540054005

6Wmolde+Mh(gr)899089609115

7Mh(gr)518549204915

9m (humeda )2.382.352.345

Determinamos el porcentaje de hinchamiento.(En esta oportunidad no realizado)

TIEMPOMOLDE 1MOLDE 2MOLDE 3

Lect.DeforDivis.% de Hinch.Lect.DeforDivis.% de HinchLect.DeforDivis.% de Hinch

1DA

2DA

3DA

4DA

Determinamos la deformacin en pulgadas y el esfuerzo de penetracin en (lb/pulg2), para luego hacer la curva esfuerzo vs deformacin, de cada molde.MECNICA DE SUELOS I CBR

MGS RAUL VALERA GUERRA Pgina 18

TIEMPOPENETRACINMOLDE 1MOLDE 2MOLDE 3

(mm)(pulg)CARGA (kg)Kg/ cmlb/pulgCARGA (kg)Kg/ cmlb/pulgCARGA (kg)Kg/ cmlb/pulg

00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00

50 Seg.0.640.037.000.344.863.500.172.433.000.152.08

1 min.1.270.0515.500.7610.778.500.425.916.500.324.52

1.51.910.0827.001.3218.7617.000.8311.8113.500.669.38

22.540.1040.001.9627.8028.501.3919.8123.501.1516.33

2.53.180.1352.002.5436.1443.002.1029.8836.001.7625.02

33.810.1565.003.1845.1760.002.9341.6956.002.7438.92

3.54.450.1876.003.7252.8177.503.7953.8680.003.9155.59

45.080.2087.504.2860.8196.004.6966.71106.005.1873.66

56.350.2595.004.6566.02133.506.5392.77163.508.00113.62

67.620.30113.505.5578.87170.008.31118.14224.5010.98156.01

78.890.35126.006.1687.56205.0010.02142.46285.5013.96198.40

810.160.40140.006.8597.29233.0011.39161.92352.5017.24244.96

911.430.45147.007.19102.15261.0012.76181.37420.0020.54291.86

1012.700.50152.007.43105.63287.0014.03199.44497.0024.30345.37

Hacemos el control de humedad extrayendo muestras de cada molde.ENSAYOMOLDE 1MOLDE 2MOLDE 3

1- S1 - C1- S1 - C1- S1 - C

Wtara (gr)38.537.239.439.288.639.4

Wtara+Mh (gr)66.169.177.964.311262.2

Wt+Ms (gr)61.964.872.160.2108.957.4

W (%)6.025.716.595.944.404.76

W(%) Prom6.16.65.1

2.152.302.20

Graficas esfuerzo vs deformacin.

Molde 1(12 golpes).

Molde 2(25 golpes).grafica coregida

Molde 3(56 golpes).Grafica corregida

VII) DETERMINAMOS EL CBR DE DISEO:

De las grficas calculamos esfuerzos para las penetraciones de 0.1 y 0.2

PENETRACINMOLDE 1MOLDE 2MOLDE 3

Esfuerzo(lb/pul2)Esfuerzo(lb/pul2Esfuerzo(lb/pul2

0.1284578

0.260100155

Calculamos el CBR para cada esfuerzo de penetracin 0.1 y 0.2.MOLDEEsfuerzo(lb/pul2)CBR (%)

0.10.20.10.2

1(12GOLPES)28602.84

2(25GOLPES)451004.56.67

3(56GOLPES)781557.810.33

Graficamos CBR vs densidad seca.

PARA LA PENETRACION DE 1.

PARA PENETRACION DE 2

CONCLUSIONES:

Densidad seca mxima2.036gr/cm3

Optimo Contenido de humedad7.21%

95% de densidad seca maxima1.93 gr/cm3

CBR DE DISEO3%

VIII) BIBLIOGRAFIA.-

Introduccin a la Mecnica de los Suelos y Cimentacin. George B. Sowers y George F. Sowers. Mecnica del Suelo: Cimentos y Estructura de Tierra. Gregory P. Tschebotarioff. Mecnica de Suelos. Tomo I. Fundamentos en la Mecnica de Suelos. Jurez Badillo y Rico Rodrguez. Mecnica de Suelos. T. William Lambe y Robert V. Whitman. Mecnica de Suelos en la Ingeniera Prctica. Karl Terzagui y Ralph B. Peck

ANEXOS