Informe CBR

INSTITUTO TECNOLGICO DE COSTA RICA

ESCUELA DE INGENIERA EN CONSTRUCCIN

LABORATORIO DE SUELOS

CO-3304

GRUPO 02

INFORME # 4

Ensayo de CBR

NOELIA RODRGUEZ PORRAS

201017257

PROFESOR: Dr. Rafael Baltodano Goulding

Mayo, 2012

I SEMESTRE

MeliNota adhesivaNOTA: 78

Resumen: 10/10Introduccin: 5/5Marco Conceptual: 10/10Objetivos: 5/5Mtodos y materiales: 8/15Resultados: 8/15Anlisis de resultados: 18/20 Conclusiones: 10/15Bibliografa: 4/5

1. RESUMEN

El trabajo que se presenta a continuacin es un informe detallado de laboratorio, donde se

pretende mostrar el proceso, resultados y conclusiones obtenidos al momento de llevar a cabo

los ensayos que tuvieron como base las normas ASTM C-702; D-1883. Dichas normas contienen

las indicaciones para realizar: reduccin y preparacin de muestras y el ensayo de CBR

respectivamente.

Se obtuvo un % de humedad de 12,33% en promedio y en el grfico de resistencia vs

penetracin la muestra compactada con 65 golpes obtuvo valores de resistencia mayores con

respectos a las otras dos muestras.

El ndice de CBR mayor fue 15,63% clasificndose as como un suelo regular que puede ser

utilizado en sub-base. El porcentaje de expansin en promedio fue 2,67%

El informe abarca el anlisis de cada uno de los resultados q se obtuvieron en estas pruebas.

2. INTRODUCCIN

Para la sociedad uno de los aspectos mas importantes son sus conexiones y el estado de

estas, para el desarrollo de un pas es indispensable contar con vas de comunicacin

eficientes, y una de los principales medios son las carreteras pues son la columna vertebral

del trasporte y a nivel econmico y social juegan un papel estratgico para el progreso.

Al ser una obra civil de gran importancia la construccin de esta debe ser sumamente

planeada para determinar todos los factores que puedan afectar el buen desempeo de la

obra, algunos de estos factores se pueden determinar si se estudia la geologa del terreno.

Una de estas pruebas aplicadas a carreteras principalmente es el ensayo de CBR para poder

identificar de la mejor forma el tipo, resistencia y calidad del suelo en el cual se desarrolla el

proyecto o construccin, ya que mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y se

puede evaluar la calidad del terreno para sub-rasante, sub base y base de pavimentos.

Otra de las importancias del CBR es que relaciona mdulos caractersticos del suelo, que

nos permiten conocer sus propiedades de una manera ms concreta, como el mdulo

elstico, E, o el mdulo de deformacin del suelo, K. (EuroAdoquin, s.f)

Con la ejecucin del laboratorio se persigue realizar una adecuada reduccin de muestras y

preparacin de las cantidades correctas necesarias para llevar a cabo otros ensayos como lo

es el CBR y conocer el valor de este ndice.

3. Marco Conceptual.

3.1. Muestreo.

Cuando se realizan pruebas de laboratorio a algn tipo de suelo, los resultados generalmente

se aplican a todo el material de donde procede. Es por eso que el objetivo de este tipo de

procesos es el de obtener muestras representativas del suelo que se va a utilizar. Resulta

obvio entonces, que el procedimiento es tan importante como los ensayos mismos, por eso

se debe tomar las precauciones del caso para obtener agregados inalterados.

Siempre se deben utilizar para el transporte de las muestras al laboratorio, sacos, bolsas

plsticas o cajas, que permitan mantener la integridad del agregado y la humedad natural

cuando sea necesario.

Algunos mtodos de muestreo son: divisor mecnico, cuarteo, montculo de miniatura.

(Araya, 2011)

3.2. Origen del ensayo CBR.

Este mtodo fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E. Stanton y O. J. Porter del

departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto en Europa como en

Amrica, el mtodo CBR se ha generalizado y es una forma de clasificacin de un suelo para

ser utilizado como sub-rasante o material de base en la construccin de carreteras (Chang,

s.f)

3.3. Definicin de CBR

El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1 0.2 de penetracin,

expresada en por ciento en su respectivo valor estndar. Tambin se dice que mide la

resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad

controlada. El ensayo permite obtener un nmero de la relacin 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. (Chang, s.f)

El valor de CBR, se obtiene como la relacin de la carga unitaria necesaria para lograr una

cierta profundidad de penetracin del pistn de penetracin, dentro de la muestra

compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas, con respecto a la carga

unitaria patrn requerida para obtener la misma profundidad de penetracin en una muestra

estndar de material triturado. (Bowles, 1980).

De esta forma el ndice de soporte de California se calcula:

La relacin de la expansin se calcula a partir de la expresin:

;

Donde: Ldia = lectura del dial calibre final (mm). Lo = lectura del dial indicador inicial (mm).

Los valores de carga unitaria patrn que deberan de utilizarse para obtener el CBR se

muestran el cuadro siguiente:

Cuadro 1: Valores de carga unitaria patrn, de acuerdo a la penetracin

Fuente: Bowles, 1980

Cuadro 2. Clasificaciones tpicas de los suelos de acuerdo al valor de CBR

No. CBR Clasificacin General Usos Sistema Unificado de

Clasificacin de

Suelos (SUCS)

0-3 Muy pobre Sub-rasante OH, CH, MH, OL

3-7 Pobre o regular Sub-rasante OH, CH, MH, OL

7-20 Regular Sub-base OL, CL, ML, SC, SM,

SP

20-50 Bueno Base, sub-base GM, GC, SW, SM,

SP,GP

>50 Excelente Base GW, GM

Fuente: Bowles, 1980

4. Objetivos

4.1 Objetivo General:

4.1.1. Determinar el ndice de soporte de california (CBR) de la muestra de suelo en

estudio.

4.2 Objetivos Especficos:

4.2.1. Obtener el porcentaje de hinchamiento de la muestra del suelo en estudio.

4.2.2. Realizar grafica de esfuerzo vs. penetracin de la muestra del suelo en estudio.

4.2.3. Minimizar las variaciones entre las caractersticas de las muestras de

agregados recolectados de campo y la muestra de ensayo.

5. Mtodos y materiales

5.1. Materiales utilizados

5.1.1. Equipo de seguridad: lente, mascarilla, gabacha.

5.2. Reduccin de muestras en el laboratorio

5.2.1. Arena.

5.2.2. Piedra.

5.2.3. Balanza mecnica ( 0,05 kg ) y analtica ( 0,01 g)

5.2.4. Separadora de muestras

5.2.5. Carretillo.

5.2.6. Carro transportador.

5.2.7. Recipientes.

5.2.8. Escoba.

5.2.9. Cucharas.

MeliNota adhesivaMateriales en formato de tabla adecuado.

5.2.10. Pala

5.3. Determinacin del CBR

5.3.1. Mquina de carga

5.3.2. Molde: cilindro de metal rgido

5.3.3. Disco separador circular metlico

5.3.4. Martillo como se especifica en las normas ASTM D 698 D 1557

5.3.5. Aparato para medicin de la expansin.

5.3.6. Pesas

5.3.7. Pistn de penetracin

5.3.8. Filtros

5.4. Mtodos utilizados

5.4.1. Reduccin de muestras: mtodos A (Separador Mecnico) y B (Cuarteo).

(ASTM C 702)

5.4.2. Contenido de humedad: (ASTM D 2216) (con la excepcin que el tiempo de la

muestra en el horno fue superior a las 24 horas)

5.4.3. Ensayo CBR: (ASTM D 1883 99 )

6. Resultados

Tabla 1. Resultados ensayo contenido de humedad

Golpes Bandeja #

W bandeja (g)

W Band+Muestra (g)

W Band+Muestra seca (g)

Humedad (%)

65 19 110,65 882,9 783,45 12

30 8 111,53 1043,9 951 9

10 23 133,71 1079 918,9 16

Fuente: Datos tomados en laboratorio (Rodrguez N, Ortiz V, Romn B)

Tabla 2. Pesos de moldes cilndricos y muestras con distintos esfuerzos de

compactacin

Golpes # Molde Wt (g) wt+m (g) Wmuestra (g)

65 5 7156 11936 4780

30 6 7243 11971 4728

10 20 7174 11761 4587


MeliNota adhesivaFormatos de tabla incorrectos.

Tabla 3. Prueba de expansin, lectura extensmetro

Da Mircoles Viernes Viernes Lunes % de expansin Hora 12pm 8:34am 01:30 p.m. 09:42

# Molde Li 2 D 2 D 4 D

5 50 50 51 51 2

6 50 50 51 51 2

20 50 51 51 52 4

Fuente: Datos tomados en laboratorio (Rodrguez N, Ortiz V, Romn B

Tabla 4. Esfuerzo unitario vs penetracin

# Molde 0,025 0,050 0,075 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,400 0,500

20 5 12 21 30 49 67 82 98 129 157

6 2 5 8 11 18 28 40 51 78 105

5 3 5 8 11 19 30 41 56 85 117


Tabla 5. Datos de la prueba

Volumen molde utilizado (m3) 2314

Agua ptima agregada a cada muestra (ml) 629,4


Tabla 6. Resistencia con distintos golpes de compactacin

Golpes 10 30 65

Penetracin (pul) Resistencia (kg/cm2) Resistencia (kg/cm2) Resistencia (kg/cm2)

0,025 1,86387325 1,17941059 1,40756481

0,05 3,4609528 1,86387325 1,86387325

0,075 5,51434079 2,54833591 2,54833591

0,1 7,56772878 3,23279858 3,23279858

0,15 11,902659 4,82987812 5,05803235

0,2 16,009435 7,11142034 7,56772878

0,25 19,4317483 9,84927099 10,0774252

0,3 23,0822158 12,3589674 13,4997385

0,4 30,1549967 18,5191314 20,1162109

0,5 36,5433149 24,6792954 27,417146


Tabla 7. ndice de CBR, con esfuerzo patrn segn cuadro 1

0,1`` 0,2``

No molde Obtenido (kg/cm2)

Patron (kg/cm2)

Valor CBR Obtenido (kg/cm2)

Patron (kg/cm2)

Valor CBR

5 7,57 70,36 10,76 16,00 105,03 15,23

6 3,23 70,36 4,60 7,11 105,03 6,77

20 3,23 70,36 4,60 7,56 105,03 7,20


Grfico 1.

Fuente: Datos Tabla 7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,025 0,05 0,075 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5

Re

sis

ten

cia

(k

g/c

m2)

Penetracin (pul)

Resistencia vs Penetracin

Compactacin con 65 golpes



7. Anlisis

Los resultados obtenidos en este ensayo se aplican para la condicin ms critica que

puede presentar dicho suelo en campo, ya que las muestras se mantuvieron

sumergidas durante cuatro das lo que implican que se encontraban en su condicin

de saturacin mxima (no siempre es el 100% ). As se puede decir que los resultados

obtenidos poseen un factor de seguridad pues se realiz en la condicin ms

desfavorable para el suelo.

El agua suministrada a la muestra fue la optima obtenida en el ensayo de

compactacin de Proctor modificado pero tomando en cuenta la absorcin del suelo y

las perdidas de humedad por estar expuesto al ambiente se le agrega la cantidad de

agua optima ms una cantidad extra como factor de seguridad.

Con respecto al hinchamiento en la prueba de expansin se obtuvieron porcentajes

(como lo muestra la tabla 3) eso implica que la muestra absorbi poco agua por lo que

su volumen no se afecto significativamente como se aprecia en dicha tabla que las

lecturas de expansin del tercer y cuarto da se mantienen casi constante con

respecto a la lectura del primer da.

Analizando el grfico 1 se observa como la resistencia aumenta conforme la muestra

este ms compactada obteniendo as mayores resistencia para la muestra que se

compacto con 65 golpes, esto ocurre debido a que entre mas compactado se

encuentre el suelo tendr menos espacios vacios por lo que se obligan a las partculas

a acoplarse entre si de forma que aumente la densidad, esta es una de las ventajas de

compactar un suelo antes de construir en l.

El espcimen compactado con 10 golpes muestra mas resistencia al compactado con

30 golpes (cuando se esperaba un comportamiento inverso) una explicacin puede

ser que el proceso de compactacin durante los 30 golpes no fue el adecuado

obteniendo as menor esfuerzo de compactacin que el de los 10 golpes.

Los ndices obtenidos para el CBR se muestran en la tabla 7, el valor mayor es

15,63% y clasificando el suelo segn el cuadro 2 seria un suelo regular que se puede

dar uso de sub-base.

Los resultados de humedad se muestran en la tabla 1 pero presentan un margen de

error puesto que a la hora de determinar la humedad se alargo el plazo de estancia de

la muestra en el horno ya que la norma indica que debe ser 24 horas y en este caso

se dejo aproximadamente 35 horas, esto puede causar la sobre deshidratacin de la

muestra perdiendo no solo el gua que tenia como tambin material propio de la

muestra.

8. Conclusiones

El ndice de soporte de California, no depende solamente del tipo de suelo, sino

tambin depende de la humedad y el grado de compactacin del suelo.

Una adecuada compactacin implica mayor resistencia al cortante del suelo

El ndice CBR aumenta si se le aplican ms golpes de compactacin

(adecuadamente)

Una adecuada reduccin de muestras ayuda a que los resultados obtenidos en

el ensayo sean validos para el material del

No apegarse a los mtodos descritos en la norma pueden afectar

considerablemente los resultados del ensayo.

Obtener una muestra representativa del suelo permite tener caractersticas

reales de dicho material

MeliNota adhesivaDeben estar directamente relacionados con los objetivos.

9. Bibliografa

Araya, M. 2011. Compendio de material para concreto. Pgina 19.

ASTM International. (2003). C-702: Standard Practice for Reducing Samples of Agregate to

Testing Size.

ASTM International. D-1883: Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of

Laboratory-Compacted.

Bowles, J. (1980). Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil. (A. Arrieta, Trad).

Editorial: Editorial McGraw-Hill Latinoamrica, S.A.

Chang, L. (s. f.). C.B.R. (California Bearing Ratio) Recuperado de

http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo32_p.pdf

EuroAdoquin (s. f.). Ensayo de Suelos Recuperado de

http://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_de_Suelos

Prez, B. (2012). TuPera (Versin Alnitak) [Software]. San Jos, Costa Rica.

MeliNota adhesivaToda bibliografa debe tener su respectiva referencia en el documento.

Sin ttulo

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