FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

ASIGNATURA: Caminos II

TEMA: Ensayo de CBR

DOCENTE: Ing. Juan Pablo Gamarra

PRESENTADO POR:

Castro Cuba Vivanco Juan José 121374 Jalixto Condori Ronald Jansh 120865

SEMESTRE: 2015-1

Cusco - Perú

1. OBJETIVOS

Establecer una relación entre el comportamiento del suelo utilizado como subrasante bajo el pavimento, determinando el valor de CBR

2. MARCO TEORICO

El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo

condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo,

simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el número ASTM D

1883-73.

Se aplica para la evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos

materiales de sub. bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña

cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de

20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%.

Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este

último no es muy practicado.

 ENSAYO DE C.B.R. (NCH 1852)

El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kg. /cm2 (libras

por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de

penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la

muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con

respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de

penetración en una muestra estándar de material triturado, en ecuación, esto se

expresa:

Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:

CBR = Carga unitaria de ensayo * 100

Carga unitaria patrón

PENETRACIÓN CARGA UNITARIA PATRÓN

mm Pulgada Mpa Kg. /cm2 psi

2,54 0,1 6,90 70,00 1000

5,08 0,2 10,30 105,00 1500

7,62 0,3 13,10 133,00 1900

10,16 0,4 15,80 162,00 2300

12,7 0,5 17,90 183,00 2600

 Valores de Carga Unitaria

El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una penetración de

2.54 mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm

(0,2”) es mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR.

Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido

de humedad óptimo para el suelo específico determinado utilizando el ensayo de

compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o 4 de las normas

ASTM D698-70 ó D1557-70 (para el molde de 15.5 cm. de diámetro), se debe

compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación:

MÉTODO GOLPE

S

CAPA

S

PESO DEL MARTILLO

N

D698 2 (suelos de grano

fino)

56 3 24,5

4 ( suelos gruesos) 56 3 24,5

D155

7

2 (suelos de grano

fino)

56 5 44,5

4 (suelos gruesos) 56 5 44,5

Energías de Compactación

 

El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de

los suelos principalmente utilizados como bases y sub-rasantes bajo el pavimento de

carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:

CBR CLASIFICACIÓN GENERAL

USOS SISTEMA DE CLASIFICACIÓN

UNIFICADO AASHTO

0 - 3 muy pobre subrasante OH, CH, MH, OL

A5,A6,A7

3 - 7 pobre a regular subrasante OH, CH, MH, OL

A4,A5,A6,A7

7 - 20 regular sub.-base OL, CL, ML, SC A2,A4,A6,A7

      SM, SP  

20 - 50 bueno Base, sub. base GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3

      SP,GP A2-6

> 50 excelente base GW, GM A1-a, A2-4,A3

 Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos

3. MATERIALES Y EQUIPOS

 EQUIPO EMPLEADO

SELECCIÓN DEL MÉTODO DE PRÓCTOR

1. COMPACTACION de moldes

Un molde, de diámetro 6’’ y altura 7’’.

Este molde va unido a una placa de base

y una extensión en la parte superior

Un pisón mecánico de proctor

modificado.

Disco espaciador h=2.416’’

3. PENETRACION

Ensayo de compactación

Proctor Modificado

Prenson:

Provista de un pistón que pueda desplazarse 0.05 pulg / min, cuya sección

es 3 pulg2, diámetro de 1.954 pulg y capacidad de 10000 lb, división de 10

lb o menos

Deformímetro

-d=0.001’’, capacidad de 1’’

Otros

o Horno

o Una bandeja

o Taras

o Balanza

o Tamiz de ¾’’

o Cuarteador

o Capsulas

o Probetas

o Espátulas

o Papel filtro

4. PROCEDIMIENTOS

1. Muestras

Las muestras deben prepararse de acuerdo con la NCh 1534/1 ó

1534/2.

Obtener dos o más muestras de ensayo representativas con un tamaño

de aproximadamente 4.5 Kg en el caso de suelo fino y de 5.5 kg en el

caso de suelos granulares, y mezclar homogéneamente con agua.

2. Preparación de las probetas

Si las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersión, sacar una

muestra representativa del material para determinar su humedad (igual o

mayor a 100 g para suelos finos y de 500 g para suelos granulares) al

indicar la compactación y otra muestra de material restante, después de

efectuarse la compactación.

Si las muestras no se van a someter a inmersión, obtener la muestra

para la determinación de humedad de una de las caras cortadas

después de efectuar la penetración, y para ello sacar la humedad de la

capa superior en un espesor de 25 mm.

Si se desea determinar la humedad promedio sacar una muestra que

comprenda toda la altura del molde.

Colocar el disco espaciador sobre la placa base. Fijar el molde, con su

collar de extensión, sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro

grueso sobre el espaciador. Compactar el suelo húmedo en el molde de

acuerdo al Proctor con el fin de obtener la humedad optima (Wop) y la

densidad máxima (الdmax). Generalmente se utilizan como mínimo 3

muestras con 56, 26 y 12 golpes.

Retirar el collar de extensión y enrasar cuidadosamente el suelo

compactado con la regla al nivel del borde del molde. Rellenar con

material de tamaño menor cualquier hueco que pueda haber quedado

en la superficie por la eliminación de material grueso.

Sacar la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde

con el suelo compactado. Restar el peso del molde determinando la

masa del suelo compactado (M).

Determinar la densidad de la muestra antes de la inmersión, dividiendo

la masa de suelo compactado por la capacidad volumétrica del molde

(v).

γ MUESTRA=Mv

.. .. . .. .. . ..⇒(g /cm3 )

Colocar un disco de papel filtro grueso sobre la base perforada, invertir

el molde y fijarlo a la placa base, con el suelo compactado en contacto

con el papel filtro.

Colocar el vástago ajustable y la placa perforada sobre la probeta de

suelo compactado y aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga,

redondeada en múltiplos de 2.27 kg y mayor o igual a 4.54 kg.

Si la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las

cargas en agua, permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior

e inferior de la probeta. Tomar mediciones iniciales para la expansión o

asentamiento y dejar la probeta en remojo durante 96 hrs. Mantener la

muestra sumergida a un nivel de agua constante durante este periodo.

Al término del periodo de inmersión tomar las mediciones finales de la

expansión y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la

probeta.

%exp ancion=expansión116. 4 Expansión en mm

 

Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a través de las

perforaciones de la placa base durante 15 min. Cuidar de no alterar la

superficie de la probeta mientras se saca el agua superficial.

Retira las cargas y la placa base perforada, pesar el molde con el suelo.

Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado

después de la inmersión (Mi).

Obtener la densidad correspondiente, dividiendo la masa de suelo

compactado por la capacidad volumétrica del molde (v):

γ i=MiV

3. Penetración

Colocar sobre la probeta, la cantidad suficiente de cargas para producir una

sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el pavimento,

redondeando a múltiplos de 2.27 kg y que en ningún caso debe ser menor

que 4.54 kg. Si la probeta ha sido previamente sumergida, la sobrecarga

debe ser igual a la aplicada durante el periodo de inmersión.

Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de la carga ranurada

se coloca en primer lugar la carga anular sobre la superficie del suelo, antes

de apoyar el pistón de penetración, y después se colocan las cargas

restantes.

Apoyar el pistón de penetración con la carga más pequeña posible, la cual

no debe exceder en ningún caso 45 N (4.5 Kgf). Colocar los calibres de

tensión y deformación en cero.

Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón

y debe considerarse como carga cero para la determinación de la relación

carga-penetración.

Aplicar la carga del pistón de penetración de manera que la velocidad de

penetración sea 1.25 (mm/min) en aquellos suelos donde se demuestre a

través de ensayos comparativos que el cambio de velocidad no altera los

resultados del ensayo.

Anotar las cargas para las penetraciones mostradas en la tabla.

Lecturas 55 golpes 26 golpes 12 golpes0.025 0.5 0 0.10.050 2.4 0.6 1.70.075 5 1.8 2.7

0.100 7.3 2.9 3.80.125 9.5 3.9 5.10.150 11.4 5.2 6.10.200 16.4 7.7 7.20.300 26.4 12.3 12.20.400 36.4 15.1 16.40.500 46.4 16.2 20.2

VALORES DE PENETRACIÓN 

Anotar la carga y penetración máxima si esta se produce para una

penetración menor que 12.7 (mm), (0.5 pulgadas).

5. CALCULOS Y RESULTADOS5.1 DATOS

5.1.1. PROCESO DE COMPACTACION

peso proctor vacío 6.85 Kgpeso disco espaciador 6.95 Kg

volumen 2123.920 cm3

5.1.2. LECTURA DE DEFORMACIONES

Lecturas 55 golpes 26 golpes 12 golpes0.025 0.5 0 0.10.050 2.4 0.6 1.70.075 5 1.8 2.70.100 7.3 2.9 3.80.125 9.5 3.9 5.10.150 11.4 5.2 6.10.200 16.4 7.7 7.20.300 26.4 12.3 12.20.400 36.4 15.1 16.40.500 46.4 16.2 20.2

  

5.1.3. CONTENIDOS DE HUMEDAD DESPUES DE LA COMPACTACION

55 golpes 26 golpes 12 golpespeso (Kg) proctor lleno 13.8 13.75 13.8peso (Kg) muestra 5.4 5.25 5.2peso (gr) húmeda 5051.312 4899.492 4869.722  Densidad 2.378 2.307 2.293

Compactación 55 golpes

26 golpes

12 golpes

peso muestra húmeda (gr)

34.69 27.56 27.71

peso muestra seca (gr) 32.45 25.72 25.95Humedad % 6.903 7.154 6.782

Razón de Soporte (CBR)

El valor del CBR es la relación expresada en porcentaje entre la carga real, que

produce una deformación establecida y la que se requiere para producir igual

deformación establecida y la que se requiere para producir igual deformación

en un material chancado y normalizado, se expresa por la relación:

CBR= PPi

∗100

P = Carga obtenida en el ensayo

Pi = Carga unitaria normalizada

5.2 CALCULOS5.2.1 CBR 55 GOLPES

55 golpes

Deformimetro (pulg)

Deformación Esfuerzo (lg/pulg2

)

Carga Patrón

% CBRLecturas ec Kg lb

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00    0.03 0.50 5.00 336.76 684.11 193.64

0.05 2.40 24.00 538.85 1209.26 335.39

0.08 5.00 50.00 627.01 1323.99 371.39

0.10 7.30 73.00 674.78 1508.95 418.63 1000.00 54.330.13 9.50 95.00 792.34 1688.48 472.63

0.15 11.40 114.00 832.77 1857.24 515.38

0.20 16.40 164.00 972.37 2085.36 582.88 1500.00 38.160.30 26.40 264.00 1009.12 2246.03 623.38

0.40 36.40 364.00 1100.96 2368.85 661.62

0.50 46.40 464.00 1196.26 2489.24 705.45

5.2.2 GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION 55 GOLPES

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

55 golpesESFUERZO VS DEFORMACION

Deformación (Pulg)

Esfu

erzo

(lg/

pulg

2

5.2.3 CBR 26 GOLPES

26 golpes

DeformimetroDeformación Esfuerz

oCarga Patron

% CBRLecturas ec Kg lb

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00    0.03 0.00 0.00 163.89 347.37 118.65 0.05 0.60 6.00 319.50 690.07 209.17 0.08 1.80 18.00 388.01 841.45 283.34 0.10 2.90 29.00 477.48 1038.36 325.27 1000.00 37.140.13 3.90 39.00 509.25 1108.74 372.44 0.15 5.20 52.00 587.70 1281.35 406.27 0.20 7.70 77.00 656.21 1432.73 480.44 1500.00 26.490.30 12.30 123.00 719.96 1572.94 503.46 0.40 15.10 151.00 770.10 1683.82 564.13 0.50 16.20 162.00 843.26 1798.23 613.56

5.2.4 GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION 26 GOLPES

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

26 golpesESFUERZO VS DEFORMACION

Deformación (Pulg)

Esfu

erzo

(lg/

pulg

2

5.2.5 CBR 12 GOLPES

12 golpes

Deformimetro

DeformaciónEsfuerz

oCarga Patrón

% CBRLecturas

ec Kg lb

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00    0.03 0.10 1.00 90.70 213.27 74.87

0.05 1.70 17.00 147.48 352.34 122.14

0.08 2.70 27.00 194.23 466.87 161.08

0.10 3.80 38.00 244.33 589.58 202.79 1000.00 22.650.13 5.10 51.00 301.11 728.65 250.06

0.15 6.10 61.00 351.21 851.36 291.77

0.20 7.20 72.00 428.03 1039.52 355.74 1500.00 10.470.30 12.20 122.00 488.15 1186.77 405.79

0.40 16.40 164.00 551.61 1342.20 458.63

0.50 20.20 202.00 670.37 1512.26 512.65

5.2.6 CURVA ESFUERZO VS DEFORMACION 12 GOLPES

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

12 golpesESFUERZO VS DEFOMACION

Deformación (Pulg)

Esfu

erzo

(lg/

pulg

2

5.2.7 CURVA COMPARACION DE ESFUERZO VS DEFORMACION DE LOS 3 ENSAYOS

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.600.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

Comparacion Curvas Esfuerzo vs Deformacion

Deformación (Pulg)

Esfu

erzo

(lg/

pulg

2

5.3 CALCULO DEL CBR AL 100% Y 95%

5.3.1. DATOS

CBR Densidad

38.16 2.378

26.49 2.307

10.47 2.293

5.3.2 GRAFICO CBR VS DENSIDAD

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.002.24

2.26

2.28

2.3

2.32

2.34

2.36

2.38

2.4

f(x) = 0.00293773856998493 x + 2.25243902620758

CBR vs DENSIDAD

CBR(%)

Den

sida

d Se

ca (g

r/cm

3)

Linealizando la curva tendremos la siguiente ecuación:

Y=0.0029*X+2.2524

Si nuestra densidad seca máxima es 2.42 reemplazando en la formula tendremos:

CBRDensida

d100% 57.79 2.42

95% 16.09 2.299

6. CONCLUSIONES

El CBR obtenido al 100% es de 57.79 % el cual es superior a los CBR de los 3 ensayos por lo que podemos decir que el ensayo está bien realizado.

De acuerdo a la clasificación del suelo por el CBR podemos concluir que

nuestro suelo posee una sub. Base buena.

CBR CLASIFICACION

0 - 5 Subrasante muy mala5 – 10 Subrasante mala10 – 20 Subrasante regular a buena20 – 30 Subrasante muy buena30 – 50 Sub. base buena50 – 80 Base buena80 - 100 Base muy buena

CLASIFICACIÓN DEL SUELO DE ACUERDO AL CBR

EL CBR obtenido al 95% es de 16.09% el cual se encuentra dentro de los CBR de 12 y 26 golpes por lo que el ensayo está bien realizado..

A medida que la compactación aumentaba la densidad seca es mayor.