Informes de práctica. Ensayo de la relación de soporte de California

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
LABORATORIO:
“PAVIMENTOS”
TEMA: “CBR”
ALUMNO:
DIA Y HORARIO
: LUNES 11.30@1:30
AREQUIPA - PERU
2006
ENSAYO DE LA RELACION DE SOPORTE DE CALIFORNIA(CBR)
Referencias:
AASHTO T193-63
ASTMD1883-73
Objetivo
Introducirnos a un método para evaluar la calidad relativa del suelo para subrasante, sub base y base de
pavimentos
Equipo
Equipo de cbr que consta de :
• Molde de compactación de 15.2 cm de diámetro *17.8 de altura(o equivalente ,con collar)
• Disco espaciador de 15.1de diámetro *6.14 cm de altura (ó 5.1 cm de altura si ese está disponible
).
• Martillo de compactación (bien el de 24.5 no el de 44.5 N)
• Aparato para medir la expansión con deformimetro de caratula con precisión de 0,01mm.
• Pesos para sobrecarga.
• Máquina ce comprensión equipada con pistón de penetración CBR (diámetro de 4.953 cm con
sección transversalde 19.4 cm) y cpaz de penetrar a una de 1.27 mm/min.
• Pesos para sobrecarga .
• Maquina de compresión equipada con pistón de penetración CBR(diámetro de 4.953 cm con
sección transversalde 19.4 cm )y capaza de penetrar a una rasa de 1.27 mm/min
EXPOSICION GENERAL
1
El ensayo de relación de soporte de California de desarrollo por parte de la división de carreteras de
California en 1929 como una forma de la clasificación de la capacidad de un suelo para ser utilizado como
sub-rasante o material de base en construcción de carreteras. Durante la segunda guerra mundial , el cuerpo
de ingenieros de los Estados Unidos adoptó este ensayo para utilizarlo en la construcción de aeropuertos .
El ensayo CBR (la ASTM denomina el ensayo simplemente un ensayo d e relación de soporte ) mide la
resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas .El ensayo permite
obtener un número de la relación de soporte ,pero de la aseveración anterior es evidente que este número
no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el
ensayo .De paso ,es interesante comentar que el experimento puede hacerse en el terreno o en un suelo
compactado , pero este aspecto se encuentra fuera del objetivo del presente manual de laboratorio.
El número CBR (o simplemente,CBR )se obtiene como la relación de la carga unitaria (en libras por
pulgada cuadrada ) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración(con un área de 19.4 cm.)
dentro de la muestra compactada de suelo a in contenido de humedad y densidad dadas con respecto ala carga
unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de
material triturado .En forma de ecuación esto es:
Carga unitaria del ensayo
CBR=------------------------------ *100 (%)
Carga unitaria patrón
De esta ecuación de puede ver que el número CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón. En la
práctica, el sÃ−mbolo de porcentaje se quita y la relación de presenta simplemente por el número entero
como 3,45,98. Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son las siguientes:
PENETRACION CARGA UNITARIA PATRÃ N
---------------------- --------------------------------------mm pulg MPa psi
---------------------- ---------------------------------------2.5 0.10 6.9 1.000
5.0 0.20 10.3 1.500
7.5 0.30 13.0 1.900
10.0 0.40 16.0 2.300
12.7 0.50 18.0 2.600
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de 2.5 mm.Sin embargo ,
si el valor de CBR aumenta la penetración de 5.0 mm es mayor , el ensayo deberÃ−a repetirse (
ordinariamente ) .Si un segundo ensayo produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5.0 mm de
penetración dicho valor debe aceptarse como valor final del ensayo.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre mustras compactadas al contenido de humedad óptimo para
2
el suelo especifico , determinado utilizando el ensayo de compactación estçandar (o modificado). A
continuación utillizando los métodos 2 ó 4 de las normas ASTM D698 - 70 ó D1557 -70 ( para el molde
de 15.2 cm de diámetro ), se debe compactar las muestras utilizando las siguientes energÃ−as de
compactación :
Método Golpes Capas Peso de martillo N
---------------------------------- ----------- ---------- --------------------D698: 2 (Suelos de grano fino) 56 3 24.5
4 (Suelos gruesos) 56 3 24.5
D1557: 2(Suelos de grano fino) 56 5 44.5
4 ( suelos gruesos) 56 5 44.5
A menudo se compactan dos moldes de suelo - uno para penetración inmediata y otro para penetración
después de dejarlo saturar por un periódo de 96 horas .El segundo espécimen es saturado durante 96
horas con una sobrecarga aproximadamente igual al lpeso del pavimento que se utilizará en el campo , pero
en ningún caso el peso de la sobrecarga será menor de 4,5 Kg. Es necesario durante este perido tomar
registros de expansión para instantes escogidos arbitrariamente y al final del periódo de saturación se hace
la penetraciónpar obtener el valor CBR para el suelo en condición de saturación completa.
En ambos ensayos de penetración para determinar los valores de CBR se coloca una sobrecarga sobre la
muestra de la misma magnitud en la que se utilizó durante el ensayo de expansión .El ensayo sobre la
muestra saturada cumple dos propósitos :
• Dar información sobre la expansión esperada en el suelo bajo la estructura de pavimento cuando el suelo
se satura.
• Dar indicación de la pérdida de resistencia debida alas saturación en el campo.
El ensayo de penetración se lleva a cabo en una máquina de compresión utilizando una tasa de
deformación unitaria de 1.27 mm/min. Se toman lecturas de carga contra penetración a cad a0.5 mm de
penetración hasta llegar a un valor de 5.0mm a partir del cual se toman lecturas con incremento de 2.5
mmhasta obtener una penetración total de 12.7 mm.
El valor de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento delos suelos principalmente
con fines de utilización con bade y sub - rasante bajo pavimentos de carreteras y aeropistas .La siguiente
tabla da - calificaciones tÃ−pica.
Sistema de clasificación
---------------- -------------Nª Clasificación
general Usos Unificado AASHTO
--- ---------------------------------------------------------------------------------------------0-3 Muy pobre Subrasante OH,CH.MH.OL A5,A6,A7
3
3-7 Pobre a regular Subrasante OH,CH,MH,OL A4,A5,A6,A7
7-20 Regular Sub- base Ol,Cl,Ml,Sc,Sm,Sp,Gp A2A4,A6,A7
20-50 Bueno Base,sub-base GM,GG,SW,SM,SP,GP A1b,A2-5,A3,A2-6
50 Excelente Base GW,GM Ala,A2-4,A3
Se publican mucho diseños de pavimentos en los cuales se entra a la tabla con el número CBR y de lee
directamente el espesor de Sub-rasante ,base,y/o espesor del pavimento flexible , basado en las cargas dellanta
esperada .Algunas veces el valor de CBR se convierte a módulo de sub-rasante (utilizando también tablas
) antes de entrar a las diseño de pavimento .
Procedimiento experimental
1.Preparar aproximadamente 3 Kg de suelo de grano fino menor que el tamiz 4 ó 5 .5 Kg de material con
particulas de 19 mm de diámetro máximo al contenido de humedad óptima del suelo determinado con el
esfuerzo de compactación adecuado (ensayo de compactación ).Si se desea curar el suelo para obtener una
distribución más uniforme de la humedad ,se debe mezclar con el porcentaje necesario de humedad y
almacenar en un recipiente sellado por espacio de 12 a 24 horas antes del ensayo.
Antes de compactar el suelo en un molde, se debe tomar una muestra representativa para determinar su
contenido de humedad (por lo menos 100 g. si el suelo es de grano fino).
• Pesar el molde sin su base ni collar .
• Ajustar el molde ala base ,insertar el disco espaciador (el disco redondo sólido de 15.1 *5.1 cm) en el
molde y cubrirlo con un disco de papel de filtro .
• Compactar el suelo de acuerdo con la norma ASTM D698 ó D1557 Métodos BoD para el suelo
utilizada de acuerdo con lo especificado .Tomar una muestra representativa para determinar el contenido de
humedad final del suelo remanente .
• Quitar el collar y enrasar la muestra suavemente hasta nivela en el molde .Llenar con suelos finos los
pequeños huecos que se hayan podido formar en la operación anterior nivelación de la muestra .Para
suelos de granos grueso se pueden utilizar partÃ−culas de suelo velación de la muestra .Para suelos de
grano grueso se pueden utilizar partÃ−culas de suelo ligeramente menores que el agujero para completar el
volumen en el sitio requerido.
• Retirar la base y el disco espaciador, pesar el molde con el suelo compactado y determinar el peso unitario
total del suelo.
• Colocar un disco de papel de filtro sobre la base, invertir la muestra (de forma que el espacio de 5.1cm
dejado por el disco espaciador quede en la parte superior ) y asegurar el molde a las base de forma que el
suelo quede en contacto con el papel de filtro .
Para muestras no saturadas,llevar a cabo los pasos 9ª 11 que se presentan a continuación
• Colocar suficientes pesas ranuradas (no menos de 4.5Kg) sobre la muestra de suelo para simular la presión
de sobrecarga requerida.
• Colocar la muestra en la máquina de comprensión y sentar el pistón sobre la superficie suelo utilizando
una carga inicial no mayor de 4.5 Kg .F ijar el cero en los de suelo ,utilizando una carga inicial no mayor de
4.5 Kg. Fijar el cero en los deformimetros de medida una carga y de penetración (o deformación)
• Hacer lecturas de deformación o penetración como se indica en la exposición general y tomar las
respectivas lecturas del deformimetro de carga .Extruir la muestra del molde y tomar dis muestras
representativas adicionales par contenido de humedad.
4
Para muestras saturadas:
• Colocar la placa perforada con el vástago ajustable sobre el suelo compactado y aplicar suficientes pesas
ranuradas adicionales par obtener la sobrecarga deseado dentro de una aproximación de 2.2 Kg cuidando
que la sobrecarga total no sea inferior a 4.5 Kg.
• Registrar la sobrecarga total (asegurarse de incluir la placa perforada como parte del peso de sobrecarga).
También asegurarse de usar un disco de papel de filtro entre la base perforada del vástago y el suelo
para evitar que le suelo se pegue ala base del vástago.
• Sumergir el molde y las pesas en un recipiente de agua de forma que ek agua tenga acceso tanto a ala parte
superior como ala parte inferior de la muestra y ajustar el deformimetro de carátula (con lecturas al 0.01
mm )en su respectivo soporte .Marcar sobre el molde los puntos sonde se apoya el soporte de forma que
removerse y sobre el moldelos puntos donde de apoya el soporte de forma que pueda removerse y volverse
a localizarse sobre el molde en el mismo sitio cuando se desea hacer una lectura.
• al final de las 96 horas de inmercion retirar la muestra y dejarla drenar por una espacio de 15min secar
completamente la superficie superior de la muestra con papel.
• pesar la muestra incluyendo el molde
• hacer los pasos 9@11 y tomar las lecturas de penetración y cargas
• presentar los datos obtenidos
ANALISIS DE DATOS
Aconsecuencia de los sucesos ocurridos tendremos que asumir los datos siguientes
datos de expansión
tiempo
lectura del
trascurrido deformimetro
0
0
1
0.047
2
0.071
4
0.108
14
0.14
24
0.19
37.5
0.272
49.5
0.3
64.5
0.325
73.5
0.335
98.5
0.355
peso húmedo del suelo
4702
despues de la inmersión
Nº molde
sobre carga
peso inicial del suelo
húmedo+molde+base
peso final del suelo
húmedo+molde+base
peso del molde+base
%=s/H
0.000
0.037
0.056
0.085
0.110
0.150
0.214
0.236
0.256
0.264
0.280
peso del suelo
seco
3933
3
4.5
12056
12130
7.352
5
peso inicial del suelo húmedo
4704
Wi
peso del agua absorbida Ww
74
% de agua absorbida Ww/Ws 1.88
BibliografÃ−a
Mecánica de suelos en la practica de la geologÃ−a aplicada a la ingenierÃ−a R E DASHKO
Manual de laboratorio de suelos en ingenierÃ−a civil JOSEPH BOWLES
Suelos mecánica JUARES BADILLO
Apuntes del curso de pavimentos FIC 2006 dictadas por el mg CALIXTO YANKY
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