Ensayo Cbr

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ÍNDICE DE CONTENIDO 1.

INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................... - 1 -

2.

RESUMEN.............................................................................................................................. - 1 -

3.

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO. ................................................................................................ - 2 3.1.

OBJETIVOS............................................................................................................................ - 2 -

3.1.1.

Objetivo General. ............................................................................................................. - 2 -

3.1.2.

Objetivos Específicos. ...................................................................................................... - 2 -

3.2.

MÉTODO ESTÁNDAR EMPLEADO. ....................................................................................... - 2 -

3.3.

RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS. ..................................................................... - 3 -

4.

MARCO TEÓRICO. ................................................................................................................. - 5 4.1.

Origen del Ensayo CBR. ....................................................................................................... - 5 -

4.2.

Definición de CBR. ................................................................................................................ - 5 -

4.3.

Uso del ensayo CBR. ............................................................................................................ - 5 -

4.4.

Limitaciones del ensayo. ..................................................................................................... - 6 -

4.5.

Formas de superar estas limitaciones................................................................................. - 6 -

4.6.

Definición de número CBR. .................................................................................................. - 6 -

4.7.

Método CBR. ........................................................................................................................ - 7 -

4.8.

Tipos de CBR en función de la calidad de suelos. ............................................................... - 7 -

4.9.

Índice CBR. ........................................................................................................................... - 7 -

4.10.

Razón de Soporte CBR. .................................................................................................... - 8 -

4.12.

Importancia de la Compactación. ................................................................................. - 12 -

4.13.

Compactación. ............................................................................................................... - 12 -

5.

PARTE EXPERIMENTAL. ...................................................................................................... - 13 -

5.1.

INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO. ................................................................... - 13 -

5.2.

MUESTRA A ENSAYAR. ....................................................................................................... - 20 -

5.3.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA. ....................................................................................... - 20 -

5.4.

PROCEDIMIENTO. ............................................................................................................... - 22 -

5.5.

CÁLCULOS. .......................................................................................................................... - 34 -

 𝑴 = 𝟏𝟎𝟕𝟐𝟎 − 𝟔𝟏𝟓𝟓 ......................................................................................................................... - 38 CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)

ii”

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6.2.

OBSERVACIONES. ............................................................................................................... - 61 -

7.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES ............................................................................................ - 62 -

8.

RECOMENDACIONES. ......................................................................................................... - 63 -

ANEXOS



CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

iii

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1. INTRODUCCIÓN. Cuando se llevan a cabo movimientos de tierras para la construcción de carreteras o vías férreas, se construyen bases, sub-bases y presas y se preparan explanaciones, es necesario compactar mecánicamente el material para conferirle un elevado grado de densidad, debido a que no todos los suelos o terrenos naturales con los que nos encontramos son los adecuados. La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Es un método desarrollado por la división de carreteras del estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para subrasante, 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 porcentaje de la relación de soporte. El porcentaje CBR, está definido como la fuerza requerida para que un pistón normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistón penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizad constituida por una muestra patrón de material chancado. 2. RESUMEN. El presente informe se realizó con el objetivo de establecer una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo, y su capacidad de soporte como base de sustentación para pavimentos flexible, al igual que conocer el desarrollo del mismo. Si bien el ensayo CBR es un método empírico, se basa en un sin número de trabajos de investigación llevados a cabo en laboratorios de ensayo de materiales como en el terreno, lo que permite considerarlo como uno de los mejores procedimientos prácticos. Dicha prueba es conocida como «CBR de tres puntos». Consiste en elaborar tres especímenes, empleando para ello moldes CBR armados en los extremos de su respectivo collarín, compactando el suelo con energías de compactación de 10, 25 y 56 golpes por capa., es decir se sometió dicha muestra representativa, a una compactación, saturación en agua, y un ensayo de punzonamiento con un pisón cilíndrico. La humedad de mezclado del suelo es la humedad óptima del Proctor Modificado. CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)

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Una vez, sometido a punzonamiento se extrae 2 muestras, una de la parte superior y otra de la inferior y se procede a determinar el contenido de humedad y la densidad seca. Para obtener el CBR del suelo se prepara una gráfica con los resultados del ensayo de los tres especímenes poniendo en las abscisas al grado de compactación o la densidad y en las ordenadas al valor de CBR, y se unen los puntos a través de una curva. El CBR del suelo se define como el intercepto correspondiente al grado mínimo de compactación establecido por la especificación del proyecto solicitante, en sí dicho ensayo nos permitió medir la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad.

3. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO. 3.1. OBJETIVOS. 3.1.1. Objetivo General. Determinar el valor de soporte de California, CBR, de un suelo sometido a esfuerzos cortantes, para que el mismo sea usado como subrasante, subbase o base en la construcción de una carretera. 3.1.2. Objetivos Específicos. 

Conocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para llevar a cabo el ensayo.



Interpretar en forma correcta los resultados obtenidos en el ensayo de laboratorio, a partir de los datos procesador y gráficas, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.



Obtener un resultado lo más exacto posible para realizar correctamente una expresión gráfica tensión-penetración, de esta manera calcular la razón de soporte de las probetas ensayadas.

3.2. MÉTODO ESTÁNDAR EMPLEADO. Este método se emplea para la evaluación en laboratorio de materiales gruesos de explanaciones y sub-bases para la construcción de carreteras. El método consiste en utilizar un pistón cilíndrico, a penetrar en una muestra de suelo que pasa el tamiz #4; (teniendo en cuenta un diámetro y una velocidad



CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

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estandarizada) y medir la carga necesaria para conseguir una penetración determinada. Dicho procedimiento se lo realiza en 3 ocasiones (Muestra 1,2,3), 10 - 25 - 56 golpes por capa respectivamente.

3.3. RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS. Se pudieron obtener algunos resultados puntuales del ensayo CBR. Número de Medición Peso unitario inicial (KN/m ) γi

1 21.1

2 20.9

3 24.1

Peso unitario saturado (KN/m3) γs

20.8

20.6

23.9

Contenido de Humedad Optimo (%) wopt

13.34

13.02

13.32

Peso Unitario Seco (KN/m3) γd

18.32

18.25

21.12

3

N° GOLPES

Hinchamiento

PESO ESPECÍFICO KPa

10 25 56

0.103 0.026 0.438

18.32 18.25 21.12

160 y = 0.1109x2 + 10.685x - 7.6574 140 120 100

Esfuerzo KPa

y = -0.2285x2 + 12.943x - 4.0276 80 60 40 20 0 0

2

-20

4

6

8

10

12

14

Deformación (mm.) “

CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

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N° GOLPES

PENETRACIÓN (mm.)

PRESIÓN KN/m2

10 25 56

5 5 5

54.973 48.493 12.650

N° GOLPES

CBR %

PESO ESPECÍFICO KPa

10 25 56

0.534 0.471 0.123

18.32 18.25 21.12

1.200

1.000

CBR %

0.800

0.600

0.400

0.200

0.000

18

19

19

20

20

21

21

22

Peso Especifico seco (Kn/m3)



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4. MARCO TEÓRICO. 4.1. Origen del Ensayo CBR. Este método 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 América, el método CBR se ha generalizado y es una forma de clasificación de un suelo para ser utilizado como sub-rasante o material de base en la 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. 4.2. Definición de CBR. El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1'' ó 0.2'' de penetración, expresada en por ciento en un respectivo valor estándar. También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación 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.

4.3. Uso del ensayo CBR. El CBR es un ensayo que se puede utilizar para evaluar y diseñar. Se evalúan subrasantes o superficies de colocación de estructuras. Por otra parte, se diseñan suelos para ser utilizados como materiales de base y sub-base de pavimento, o para rellenos estructurales. En el siguiente artículo se profundiza más sobre esta diferencia de criterios para utilizar el CBR.



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4.4. Limitaciones del ensayo. 

El valor de CBR no comporta, por ser , un parámetro geomecánico, aunque está asociado a múltiples correlaciones y métodos semiempíricos de diseño de pavimentos.



Durante el ensayo bajo condición de 4 días de inmersión no es posible controlar el grado de saturación del suelo. El espécimen es sacado del agua y dejado escurrir por 15 minutos antes de ser ensayado. Este escurrimiento incrementa la succión en el suelo de forma descontrolada, lo que da lugar a resultados sesgados.



La gráfica densidad versus CBR recomendada en el procedimiento ASTM para obtener el CBR de diseño del suelo no es, por definición, una curva de diseño. Por tanto, en el sentido estricto, no debería ser usada para diseñar el suelo compactado. De hacerse se obtendrían resultados sesgados ya que no hay forma de asegurar que todos los especímenes pertenecientes a la gráfica tienen el mismo grado de saturación.

4.5. Formas de superar estas limitaciones. 

Para convertir el CBR en módulo elástico se puede analizar como un ensayo de placa a escala. Esto es válido tanto para la versión de laboratorio como la de campo.



Se debe evitar a toda costa el ensayo bajo cuatro días de inmersión pues no es posible controlar el grado de saturación del suelo.



Para hacer propiamente curvas de diseño con el ensayo CBR se recomienda utilizar el procedimiento RAMCODES y el software Soil Designer.

4.6. Definición de número CBR. El número CBR (o simplemente CBR), se obtiene de la relación de la carga unitaria, necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (19,4 cm2) dentro de la muestra compactada de un 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.



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4.7. Método CBR. El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes:  Determinación de la densidad y humedad.  Determinación de las propiedades expansivas del material.  Determinación de la resistencia a la penetración. 4.8. Tipos de CBR en función de la calidad de suelos.  CBR suelos inalterados.  CBR suelos remoldeados.  CBR suelos gravosos y arenosos.  CBR suelos cohesivos poco o nada plásticos.  CBR suelos cohesivos plásticos.

4.9. Índice CBR. Los valores del Índice CBR oscilan entre 0 y 100. Cuanto mayor es su valor, mejor es la capacidad portante del suelo. Valores por debajo de 6, deben descartarse.

Tabla 1 Evaluación de los suelos en función al valor CBR.



CBR

CLASIFICACIÓN CUALITATIVA DEL

2-5

Muy Mala

Sub-rasante

5-8

Mala

Sub-rasante

8 - 20

Regular - Buena

Sub-rasante

20 - 30

Excelente

Sub-rasante

30 - 60

Buena

Sub-rasante

60 - 80

Buena

Base

80 - 100

Excelente

Base

SUELO

USO

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4.10. Razón de Soporte CBR. El valor de 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 deformación en un material chancado y normalizado, se expresa por la relación:

𝑪𝑩𝑹 =

𝑷 𝑷𝟏

Donde: P = Carga obtenida en el ensayo. P1= Carga unitaria normalizada.

∗ 𝟏𝟎𝟎

Tabla 2 TABLA DE CARGAS NORMALIZADA (PENETRACIÓN-TENSIONES NORMALIZADAS)

TENSIONES

TENSIONES

NORMALIZADAS Mpa.

NORMALIZADAS

2.54

6.90

70

5.08

10.30

105

7.62

13.10

133

10.16

15.80

162

12.70

17.90

183

PENETRACIÓN

4.11. Condiciones de hidratación (hinchamiento) sobrecarga. Además de todas estas consideraciones, en el ensayo de CBR se pueden variar tanto la condición de hidratación, como el número de sobrecargas anulares. 

Para ASTM, la condición de hidratación por defecto es la de 4 días de inmersión, a menos que la agencia o especificación solicite una diferente, como por ejemplo «tal como se compactó», o la llamada «humedad de equilibrio». La de 4 días es también la condición más utilizada en todo

el



mundo;

inclusive

hay

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especificaciones que la requieren expresamente (independientemente de que el suelo no vaya a estar en esa condición durante la vida útil del pavimento o estructura civil). Este fenómeno es conocido como hinchamiento, es decir se produce el aumento del volumen de una muestra al estar saturada de agua, obtenido del ensayo CBR, porque haya que saturar el suelo de gua, midiendo el volumen inicial, el volumen a las 24 hrs. 48 hrs. 76 hrs. y 96 hrs. respectivamente. La finalidad de un ensayo de hinchamiento, es determinar la expansividad o aumento de volumen de una muestro de suelo cohesivo. En suelos que son expansivos, el hinchamiento que experimentan al humedecerse, depende enormemente de las condiciones de compactación. Cuanto más seco esté el selo, mayor es la posibilidad de que se hinche o colapse, ocurrirá uno u otro según la presión externa que se aplique, sea esta inferior o superior a la presión de hinchamiento. El fenómeno de cambio de volumen de un suelo arcilloso es resultado directo de la disponibilidad y variación de la cantidad de agua que el posea. Para medir la expansividad de un suelo parcialmente saturado, se recurre a ensayos realizados. Los más comunes son el ensayo de hinchamiento libre, que permite el hinchamiento de la muestra al ser inundada, el ensayo de presión de hinchamiento, donde se mide la presión que ejerce el suelo al expandirse y a dos ensayos de identificación como son el ensaya Lambe y el de volumen de sedimentación. Factores que intervienen en el fenómeno de la expansión. El potencial expansivo de un suelo (presión de hinchamiento y elevación) depende como mínimo de las siguientes variables: Naturaleza y tipo de Arcilla: La composición mineralógica de la arcilla (porcentajes de illita, caolinita y montmorillonita) que está compuesto la arcilla resultan fundamentales en cuanto al potencial expansivo del suelo.



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Los suelos expansivos por excelencia son aquellos que tienen altos porcentajes de montmorillonita. Humedad Inicial: Si no hay variación en el contenido de humedad del suelo, no habrá cambios volumétricos. No es necesario que el suelo se sature completamente para que produzca expansión del mismo. Por el contrario, en determinados casos, es suficiente variaciones en el contenido de humedad del suelo de sólo 1 o 2 puntos porcentuales, para causar hinchamientos y producir daños estructurales. Sabiendo que el contenido de humedad inicial del suelo controla la magnitud de asentamiento. Arcillas "secas", con contenido de humedad por debajo de 15% indican un riesgo de expansión alto, pues fácilmente pueden llegar a absorber contenidos de humedad de 35% con los consecuentes daños estructurales. Por el contrario, arcillas cuyo contenido de humedad está por encima del 30% indica que la mayoría de la expansión ya ha tenido lugar y sólo es esperable algún leve hinchamiento remanente. Peso específico seco del suelo. Muy relacionada con la humedad inicial, es peso especifico seco del suelo es otra variable fundamental en el proceso expansivo del suelo. La densidad seca de una arcilla se ve reflejada en valores altos en los resultados en el ensayo de penetración estándar. Características plásticas del suelo. Como ya fue explicado anteriormente las propiedades plásticas del suelo juegan un importante papel en el fenómeno expansivo. Potencial del estrato activo.



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A través de ensayos de laboratorio sobre muestras de un mismo suelo, compactadas al mismo grado densidad y humedad inicial, se ha estudiado el efecto del espesor del estrato en la magnitud total de hinchamiento. Los

resultados mostraron que la magnitud del cambio volumétrico

experimentado es proporcional al espesor del estrato, mientras que la presión de expansión se mantiene constante. Esto nos estaría indicando que si una estructura es capaz de transmitir una presión uniforme y constante a profundidades importante debajo de la fundación se podría contrarrestar el fenómeno de cambio volumétrico.



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ASTM dice que el número de sobrecargas, que es un máximo de tres, deben utilizarse según el nivel de confinamiento al que se estime vaya a tener el suelo en la estructura. El número mínimo es una.

4.12.

Importancia de la Compactación.

La compactación posee una gran importancia en el ámbito de la construcción, ya que las carreteras y las estructuras necesitan de una base resistente donde apoyarse, y un suelo mal compactado podría significar el colapso de una estructura bien diseñada. La importancia estriba en el aumento de la resistencia y disminución de conveniente, que aumenta el peso específico seco, disminuyendo los vacíos. 4.13.

Compactación.

La compactación de los suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades ingenieriles del suelo por medio de energía mecánica. Este se logra comprimiendo el suelo en un volumen más pequeño y así aumentando su peso específico seco.



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5. PARTE EXPERIMENTAL. 5.1. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO.

TAMIZ # 4.

PROBETAS GRADUADAS.

BALANZA.

Corresponde a una abertura nominal de 200mm, con cuerpo de bronce, y una malla de acero inoxidable. Se usa para seleccionar el materia a ocupar en el ensayo.

Son recipientes de vidrio o plástico graduados en centímetros cúbicos y se usan para medir el agua que se le agrega a la muestra.

Diseñadas para uso en aplicaciones de laboratorio, con una fácil operativa mediante dos teclas, tiene una precisión de 0,1 gr. para muestra de más de 200 gr. de masa o balanza de 0.01 gr. de precisión para muestras de hasta 200 gr. de masa.

MOLDE CILÍNDRICO

COLLAR. o ANILLO

PLACA BASE.

Son métalicos y de forma cilíndrica de acero galvanizado, pueden estar constituidos por una pieza completa o por dos piezas semicilíndricas ajustables. Tiene un diámetro de 6.0 ± 0.026 pulg. (152.40 mm) , altura de 7.0 ± 0.018 pulg. (177,8 mm.), posee un peso aproximado de 7.8 kg.

Cada molde lleva un collar de aproximadamente 50.80 mm. de altura, el cual tiene un rebaje de modo que ajusta firmemente al molde y alas para sujetarlo a la placa base, se acopla a ambos lados del molde

Está constituida por una placa metálica en la que se asegura el molde y el collar, por medio de las alas que éstos tienen, a pernos con tuerca tipo mariposa solidarios a la placa, Se acopla a ambos lados del molde. Tiene un espesor de 9,5 mm., con perforaciones de diámetro igual o menor que 1,60 mm



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DISCO ESPACIADOR. Posee un mago en forma de T. Consiste en una base circular perforada. 515/16pulgadas de diámetro (150,8 mm) x 2.416 pulgadas (61,4 mm) de altura y un peso aproximado de 7.5 Kg.

SOBRE CARGAS. Sobrecargas, una metálica anular y varias metálicas ranuradas con una masa de 2,27 kgs. cada una y 149,2 mm. de diámetro, con una perforación central de 54 mm. de diámetro.

DEFORMÍMETRO RELOJ COMPARADOR. Es un accesorio del deformímetro, Reloj comparador, con escala de 10 mm, subdivisiones de 0.01 mm, agujas en sentido de las manecillas del reloj

VÁSTAGO Placa perforada con vástago ajustable (placa de hinchamiento), es de metal con perforaciones de un diámetro igual o menor a 1.6mm.



ENRASADOR O REGLA METÁLICO. Regla de metal rígida recta, de 3 x 30 x 300 mm con un peso aproximado de 0,3 kg. Utilizado para enrasar el suelo al nivel del molde, luego de compactado y extraido del collar.

TRÍPODE PARA RELOJ COMPARADOR Sirve para sujetar el reloj comparador en la monitorización del hinchamiento de las muestras CBR. Fabricado en aleación especial protegida contra la errosión, peso aproximado de 0,3 kg.

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MARTILLO PISTÓN Es un martillo pistón modificado de 4.54 ± 0.01 Kg. de masa que debe tener una caída libre de 457,2 ± 16mm.. La cara de golpe del pistón tiene un diámetro de 50.8 ± 0.25 mm. cuando esta nueva. El pistón tdebe ser reemplazado cuando el diámetro de la cara de golpes es desgastado o expandido en 12mm. El pistón debe estar equipado con un tubo guía que le permita deslizarse en la caída con facilidad, el tubo guía debe tener al menos cuatro agujeros en cada extremo espaciados 90 grados entre sí, el díametro mínimo para estos agujeros es de 9,5 mm.

PRENSA DE CARGA CBR La máquina está equipada con un bastidor rígido de dos columnas con travesaño superior que puede regularse en altura y fijarse en su posición mediante tuercas de bloqueo. La fuerza de accionamiento la proporciona un gato mecánico alojado en la caja de la base, que contiene también al motor y al panel eléctrico. Tendrá que completarse con los accesorios CBR analógicos o digitales



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ACCESORIOS DE LA PRENSA DE CARGA CBR •Conjunto de penetración CBR que incluye pistón de penetración ajustable, soporte de reloj comparador y reloj comparador

•Juego para ensayos para realizar el ensayo CBR. Incluye: -Soporte de guía -Adaptador de la célula de carga - Célula de carga de 50 kN Conector de la célula de carga con el accesorio -Soporte de transductor ajustable Transductor de desplazamiento electrónico de 25 mm -Pistón de penetración ajustable

• Anillo dinanométrico



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SECCIONES DEL EQUIPO CBR

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TANQUE DE INMERSIÓN. En este tanque se sumergen los moldes CBR durante el ensayo de hinchamiento. Se suministra con base de soporte que permite la circulación libre del agua.

HORNO DE SECADO. Dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un comportamiento cerrado, se encuentra controlado por tesmostato, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5°C.

RECIPIENTES O CONTENEDORES. Permiten la determinación de humedad, usados pra una colecta adecuada de muestras de suelo, así como para su pesado y su utilización directa en el horno lo que reduce la posibilidad de pérdidas de muestra de suelo o de humedad

Son aquellos implementos que facilitan algunos procesos. Su uso debe hacerse de forma responsable y respetando la destinación del instrumento.

• Papel Filtro

• Recipientes, para el tamizado de la muestra. CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)

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• Jarra con graduación volumétrica.

• Puruña, que nos ayudará en la recolección de la muestra.

• Regla, para la el control de la altura de las capas compactadas.

• Cuchara, para la recolección de muestra

• Guantes de asbesto

• Paño para limpiar.



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5.2. MUESTRA A ENSAYAR. La muestra a ser ensayada, deberá estar seca, la misma tiene que pasar el tamiz #4. El momento de seleccionar la muestra, se tiene que tener en cuenta que esta muestra sea representativa. Por cada cilindro se deberá tener aproximadamente 4.5 kg. en el caso de suelo fino, y 5.5 kg. en el caso de suelos granulares. La muestra no podrá ser reutilizada, una vez que se haya comenzado el ensayo. 5.3. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA. Se deberá preparar 3 muestras de suelo, en cantidad suficiente para hacer 3 probetas.

Las muestras deberán ser tamizadas en el tamiz #4.

Movimiento para tamizar la muestra.



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Adicionar a cada muestra el volumen de agua, calculado, con el fin de humedecerlas.

Proceder al mezclado hasta asegurar una distribución homogénea.

Para permitir que el contenido de humedad se distribuya uniformemente en toda la muestra, se guarda en bolsas , dependiendo del tipo de suelo . En nuestro caso, no requiere tiempo de reposo.



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5.4. PROCEDIMIENTO. El procedimiento para realizar el ensayo CBR lo dividiremos en 4 etapas: PREPARACIÓN DE LA PROBETA. DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN DEL MATERIAL. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN DEL PISTÓN. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD.

Determinar las dimensiones del molde y su respectivo volumen.

Determinar el peso del molde sin su base ni el collar, para los 3 moldes a ser utilizados respectivamente.



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Para cada molde, ensamblar y asegurar el molde a la base, al igual que el anillo de extensión del molde.

En los moldes cilíndricos colocar el disco espaciador, y cubrirlo con un disco de papel filtro.

Seleccionar una superficie uniforme y rígida sobre la cual se ubicará el molde durante el proceso de compactación.



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Para realizar la compactación de la muestra en el molde se sigue lo siguiente: - Se preparara}án en 3 moldes distintos de 56, 25 y 10 golpes por capa. Cada molde deberá ser compactado en 5 capas, esto con el fin de obtener la máxima densidad y humedad óptima. -La altura del molde (sin anillo) se divide entre 5 (cantidad de capas) y ésta es la altura que debe tener aproximadamente cada capa, a ser compactada.

Con ayuda de una puruña, introducir la muestra preparada en el cilindro.

Realizar la compactación repestiva con ayuda del pistón, aplicando los golpes con frecuencia uniforme aproximada de 25 golpes por minuto tratanto de cubrir toda la superficie de la muestra asegurando así la homogeneidad de la compactación



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CONSIDERACIONES QUE SE DEBEN TOMAR EN CUENTA AL MOMENTO DE COMPACTAR:  Apoyar el martillo de forma vertical sobre la muestra, presionando la base del molde.  Se levanta el Pistón hasta su altura máxima sujetando de la parte superior del martillo.  Dejar caer el pistón, se deben aplicar los golpes con una frecuencia de 25 golpes por minuto.

La secuencia de golpes es la siguiente:

Se deberá medir la altura desde la superficie de la capa hasta el nivel del borde.

Se saca la diferencia entre la altura del molde de compactación menos esta altura medida y el resultado será la altura o espesor de la capa. Si la altura de la capa es menor a la establecida en la siguiente capa se debe compensar y si es mayor en la siguiente capa se debe reducir la cantidad de suelo.



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Quitar el collarín o anillo de extensión, para cada molde una vez terminada de compactar la última capa.

Enrasar la muestra compactada, con ayuda de la regla metálica, hasta el nivel del borde del molde, rellenando cualquier orificio con el suelo restante.

Colocar un papel filtro sobre la base, y voltear el molde con la muestra, sacar la placa y el disco espaciador



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Determinar la masa del molde más la base y la muestra compactada.

Sobre la superficie libre de la muestra también se colocará papel filtro, para evitar que el suelo se pegue a la base del vástago, se montará el plato con el vástago graduable. Luego sobre el plato se colocará varias pesas de plomo, siendo la sobrecarga mínima de 10 lbs.



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Colocado el vástado y las pesas, a continuación se coloca todo el conjunto cuidadosamente dentro del estanque sin agua, sobre pequeños bloques metálicos o de otro material con el objeto de permitir el libre acceso del agua por debajo de la muestra. La muestra será sumergida por el lapso de 96 horas.

Montar el trípode e instalar el comparador de dial de tal modo que su punta palpable quede tocando el vástago, y tomar una lectura inicial, también se tomará lecturas cada 24 horas..



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Cuando no se pueda realizar, la lectura adecuada del desplazamiento, nos podemos ayudar con un espejo.

Al cabo de 96 horas, se anota la lectura final para calcular el hinchamiento, se saca el molde del agua, se seca y se deja escucrrir por espacio de 15 minutos.

Quitar los sobrepesos y se pesa el molde más el suelo compactado y saturado con e l fin de apreciar la cantidad de agua absorvida por el espécimen. La muestra se encuentra lista para la penetración del pistón.



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Colocar nuevamente sobre la muestra saturada, una cantidad tal de cargas para reproducir una sobrecarga igual a la que supuestamente ejercerá el material de base y pavimento del camino proyectado (pero no menor de 4,54 kg.)

Llevar la probeta a la máquina de ensayo, se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R.

La muestra deberá estar alineada con el pistón, se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en contacto con la muestre y se éste aplicando una carga de 10 libras. Después se vuelve a colocar eln cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero.



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Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistón, pero debe considerarse como carga cero para la relación carga-penetraci{on. La velocidad de carga aplicada al pistón de penetración será de 1,25 mm/min. Se van tomando lecturas de las cargas, aplicadas a 0.025 - 0.050 - 0.075 - 0.1 0.125 - 0.150 - 0.175 - 0.2 - 0.3 - 0.4 - 0.5. (pulgadas), de penétración del pistón.

Una vez hincado el pistón, se suelta la carga lentamente; se retira el molde de la prensa y se quitan las pesas y la base metálica perforada.



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Finalmente, es necesario determinar el contenido de humedad de la muestra, ya que es un ensayo en laboratorio, es recomendable tomar el promedio de diferentes contenidos de humedad, tanto de la parte superior e inferior de la muestra.

Identificar cada uno de los recipientes , ha ser utilizados para la determinación del contenido de humedad, y determinar su peso.

Seleccionar la muestra de suelo, extraer de la parte superior de la muestra compactada con el propósito de determinar el contenido de humedad w1, extraer muestra de la parte inferior de la muestra compactada y determinar el contenido de humedad w2. El contenido de humedad de la muestra w, debe calcularse como el promedio de los dos valores anteriores cuya diferencia no sobrepase de 0,5 %.

PARTE SUPERIOR



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PARTE INFERIOR

Determinar en la balanza, la masa del recipiente más la muestra húmeda.

Colocar el contenedor más la muestra húmeda al horno, manteniendo una temperatura constante de 110 ± 5°C.

El tiempo de permanencia en el horno será como mínimo entre 12 a 16 horas.

Retirar los contenedores o recipientes con la muestra del horno.



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Utilizando la balanza, determinar la masa del contenedor con la muestra seca.

Se debe tener en cuenta que el marcador de la balanza se encuentre en 0.

Una vez que se haya realizado todo el proceso, lo que se hace es desechar la muestra, y limpiar cuidadosamente todos los intrumentos utilizados para la realizaciónn del ensayo.

5.5. CÁLCULOS. Se tiene como datos:

DATOS DEL MOLDE CBR Diámetro del molde D=

15.24 cm.

Altura del molde h=

17.78 cm.

Altura del anillo o collar hc =



5.08 cm.

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DATOS OBTENIDOS DEL PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DE COMPACTACIÓN Contenido inicial de humedad (%) Wo =

0.80 %

Contenido de humedad al: 14 % Masa del Molde más la base M2 M1 =

6.155 Kg.

M2 =

6.270 Kg.

M3 =

7.220 Kg.

Masa del Molde más la base más la muestra compactada M1 M1 =

10.720 Kg.

M2 =

10.785 Kg.

M3 =

12.430 Kg.

DATOS OBTENIDOS DEL PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DE HINCHAMIENTO Medición a las 24 horas. Grupo 1 :

2.11 mm.

Grupo 2 :

1.58 mm.

Grupo 3:

3.98 mm.

Medición a las 72 horas.



Grupo 1 :

2.14 mm.

Grupo 2 :

1.60 mm.

Grupo 3:

4.45 mm.

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Medición a las 96 horas. Grupo 1 :

2.23 mm.

Grupo 2 :

1.61 mm.

Grupo 3:

4.49 mm.

DATOS OBTENIDOS DEL PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD Peso de los contenedores vacios: Grupo 1

Grupo 2

Grupo 3

Superior : (w1a)

89.10 gr.

Inferior : (w1b)

88.70 gr.

Superior : (w2a)

76.70 gr.

Inferior : (w2b)

77.70 gr.

Superior : (w3a)

93.0 gr.

Inferior : (w3b)

78.10 gr.

Peso de los contenedores más muestra húmeda: Grupo 1

Grupo 2

Grupo 3

Superior :

386.90 gr.

Inferior :

306.40 gr.

Superior :

281.00 gr.

Inferior :

191.10 gr.

Superior :

314.00 gr.

Inferior :

444.90 gr.

Peso de los contenedores más muestra seca: Grupo 1

Grupo 2

Grupo 3



Superior :

351.70 gr.

Inferior :

280.90 gr.

Superior :

257.20 gr.

Inferior :

178.10 gr.

Superior :

285.90 gr.

Inferior :

405.40 gr.

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Se calculará el volumen de agua a ser añadido para cada muestra a partir de los siguientes datos, en dicho caso será el mismo para los 3 muestras correspondientes, ya que se tiene la misma cantidad de muestra inicial Mo.

∆𝒘 𝑽𝒘 = 𝑴𝒐 ∗ [ 𝟏𝟎𝟎 𝒘𝒐 ] 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟒 − 𝟎. 𝟖 𝑽𝒘 = 𝟔𝟎𝟎𝟎 ∗ [ 𝟏𝟎𝟎 ] 𝟎. 𝟖 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎 𝑽𝒘 = 𝟕𝟖𝟓. 𝟕𝟏 [𝒎𝒍. ]

Se determinará el volumen del molde, que en dicho caso también llegará a ser el mismo para las 3 muestras.

𝝅𝑫𝟐 𝒉 𝑽𝒎 = 𝟒 𝑽𝒎 =

𝝅(𝟏𝟓. 𝟐𝟒)𝟐 ∗ 𝟏𝟏. 𝟔𝟒 𝟒

𝑽𝒎 = 𝟐𝟏𝟐𝟑. 𝟑𝟏 [𝒄𝒎𝟑 ]

50.8 mm

177.8 mm 11.64 mm 60.4 mm



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Determinación de la masa de la muestra compactada M. 𝑴 = 𝑴𝟏 − 𝑴𝟐 𝑴 = 𝟏𝟎𝟕𝟐𝟎 − 𝟔𝟏𝟓𝟓 𝑴 = 𝟒𝟓𝟔𝟓 [𝒈𝒓. ]

Cálculo de la Densidad inicial de la muestra, antes de ser sumergida en agua. 𝜸𝒊 =

𝛾𝑖 =

𝑴 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏 𝑽𝒎

4565 ∗ 9.81 2123.31

𝛾𝑖 = 21.10 [𝐾𝑁⁄𝑚3 ] Cálculo de la masa de la muestra compactada y saturada. 𝑴𝟒 = 𝑴𝟑 − 𝑴𝟐 𝑴𝟒 = 𝟏𝟎𝟔𝟓𝟎 − 𝟔𝟏𝟓𝟓 𝑴𝟒 = 𝟒𝟒𝟗𝟓 [𝒈𝒓. ] Determinación de la Densidad Saturada de la muestra, después de ser sumergida. 𝜸𝒔 =

𝑴𝟒 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏 𝑽𝒎

𝛾𝑠 =

4495∗9.81 2123.31

𝛾𝑠 = 20.8 [𝐾𝑁⁄𝑚3 ]



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La expansión de cada espécimen se calcula por la diferencia entre las lecturas del deformímetro del aparato medidor de expansión antes y después de la inmersión. Este valor se refiere en tanto por ciento con respecto a la altura inicial de la muestra en el molde, que es 116.40 mm. (altura del molde menos altura del disco espaciador 127.00 - 61.40 = 116.40 mm). % 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 =

𝑳𝟐 − 𝑳𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟏𝟔. 𝟒𝟎

NOTA: Se está tomo la lectura inicial, al momento de realizar la sumersión en agua, por lo que se tomará la lectura del día martes como lectura inicial y viernes como lectura final.

Donde: L1 = Lectura inicial en (mm.) L2 = Lectura final en (mm.) L2 - L1 = Cambio de altura del espécimen durante la inmersión (mm.) 𝟐. 𝟐𝟑 − 𝟐. 𝟏𝟏 % 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 = ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟏𝟔. 𝟒𝟎

% 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟑 [𝒎𝒎. ]

Determinación de la masa Seca de la muestra. Para la muestra 1A se tiene: 𝑴𝒔 = 𝑴𝒅 − 𝑴𝒓 𝑴𝒔 = 𝟑𝟓𝟏. 𝟕𝟎 − 𝟖𝟗. 𝟏𝟎 𝑴𝒔 = 𝟐𝟔𝟐. 𝟔𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 1B se tiene: 𝑴𝒔 = 𝑴𝒅 − 𝑴𝒓 𝑴𝒔 = 𝟐𝟖𝟎. 𝟗𝟎 − 𝟖𝟖. 𝟕𝟎 𝑴𝒔 = 𝟏𝟗𝟐. 𝟐𝟎 [𝒈𝒓. ]



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Determinación de la masa Húmeda de la muestra. Para la muestra 1A se tiene: 𝑴𝒉 = 𝑴𝒂 − 𝑴𝒓 𝑴𝒉 = 𝟑𝟖𝟔. 𝟗𝟎 − 𝟖𝟗. 𝟏𝟎 𝑴𝒉 = 𝟐𝟗𝟕. 𝟖𝟎 [𝒈𝒓. ]

Para la muestra 1B se tiene: 𝑴𝒉 = 𝑴𝒂 − 𝑴𝒓 𝑴𝒉 = 𝟑𝟎𝟔. 𝟒𝟎 − 𝟖𝟖. 𝟕𝟎 𝑴𝒉 = 𝟐𝟏𝟕. 𝟕𝟎 [𝒈𝒓. ]

Determinación de la masa de agua presente en la muestra. Para la muestra 1A se tiene: 𝑴𝒘 = 𝑴𝒉 − 𝑴𝒔 𝑴𝒘 = 𝟐𝟗𝟕. 𝟖𝟎 − 𝟐𝟔𝟐. 𝟖𝟎 𝑴𝒘 = 𝟑𝟓. 𝟐𝟎 [𝒈𝒓. ]

Para la muestra 1B se tiene: 𝑴𝒘 = 𝑴𝒉 − 𝑴𝒔 𝑴𝒘 = 𝟐𝟏𝟕. 𝟕𝟎 − 𝟏𝟗𝟐. 𝟐𝟎 𝑴𝒘 = 𝟐𝟓. 𝟓𝟎 [𝒈𝒓. ]



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Determinando el contenido de humedad. Para la muestra 1A se tiene: 𝑴𝒘 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝒔

𝑾𝒘𝟏 =

𝑾𝒘𝟏 =

𝟑𝟓. 𝟐𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟐𝟔𝟐. 𝟔𝟎

𝑾𝒘𝟏 = 𝟏𝟑. 𝟒𝟎 [%. ] Para la muestra 1B se tiene: 𝑴𝒘 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝒔

𝑾𝒘𝟐 =

𝑾𝒘𝟐 =

𝟐𝟓. 𝟓𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟗𝟐. 𝟗𝟎

𝑾𝒘𝟐 = 𝟏𝟑. 𝟐𝟕 [%. ] Determinando el contenido de humedad óptimo 𝑾𝒐𝒑𝒕 =

𝑾𝒐𝒑𝒕 =

𝑾𝒘𝟏 + 𝑾𝒘𝟐 𝟐

𝟏𝟑. 𝟒𝟎 + 𝟏𝟑. 𝟐𝟕 𝟐

𝑾𝒐𝒑𝒕 = 𝟏𝟑. 𝟑𝟒 [%. ] Determinado el Peso unitario seco

𝛾𝑑

𝜸𝒅 =



𝜸𝒔 𝒘𝒐𝒑𝒕 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎

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𝜸𝒅 =

𝟐𝟎. 𝟖 𝟏𝟑. 𝟑𝟒 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎

𝜸𝒅 = 𝟏𝟖. 𝟑𝟐 [%]

Contenido de Agua y Masa Seca de la muestra. COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA "1A "

Contenido de Masa Seca

12%

Contenido de Agua

88%

COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA "1B" Contenido de Masa Seca

12% Contenido de Agua

88%



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Determinación de la masa de la muestra compactada M. 𝑴 = 𝑴𝟏 − 𝑴𝟐 𝑴 = 𝟏𝟎𝟕𝟖𝟓 − 𝟔𝟐𝟕𝟎 𝑴 = 𝟒𝟓𝟏𝟓 [𝒈𝒓. ] Cálculo de la Densidad inicial de la muestra, antes de ser sumergida en agua. 𝜸𝒊 =

𝛾𝑖 =

𝑴 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏 𝑽𝒎

4515 ∗ 9.81 2123.31

𝛾𝑖 = 20.9 [𝐾𝑁⁄𝑚3 ] Cálculo de la masa de la muestra compactada y saturada. 𝑴𝟒 = 𝑴𝟑 − 𝑴𝟐 𝑴𝟒 = 𝟏𝟎𝟕𝟑𝟓 − 𝟔𝟐𝟕𝟎 𝑴𝟒 = 𝟒𝟒𝟔𝟓 [𝒈𝒓. ] Determinación de la Densidad Saturada de la muestra, después de ser sumergida. 𝜸𝒔 =

𝛾𝑠 =

𝑴𝟒 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏 𝑽𝒎

4465 ∗ 9.81 2123.31

𝛾𝑠 = 20.6 [𝐾𝑁⁄𝑚3 ]



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La expansión de cada espécimen se calcula por la diferencia entre las lecturas del deformímetro del aparato medidor de expansión antes y después de la inmersión. Este valor se refiere en tanto por ciento con respecto a la altura inicial de la muestra en el molde, que es 116.40 mm. (altura del molde menos altura del disco espaciador 127.00 - 61.40 = 116.40 mm). % 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 =

𝑳𝟐 − 𝑳𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟏𝟔. 𝟒𝟎

NOTA: Se está tomo la lectura inicial, al momento de realizar la sumersión en agua, por lo que se tomará la lectura del día martes como lectura inicial y viernes como lectura final.

Donde: L1 = Lectura inicial en (mm.) L2 = Lectura final en (mm.) L2 - L1 = Cambio de altura del espécimen durante la inmersión (mm.) % 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 =

𝟏. 𝟔𝟏 − 𝟏. 𝟓𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟏𝟔. 𝟒𝟎

% 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟔 [𝒎𝒎. ] Determinación de la masa Seca de la muestra. Para la muestra 2A se tiene: 𝑴𝒔 = 𝑴𝒅 − 𝑴𝒓 𝑴𝒔 = 𝟐𝟓𝟕. 𝟐𝟎 − 𝟕𝟔. 𝟕𝟎 𝑴𝒔 = 𝟏𝟖𝟎. 𝟓𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 2B se tiene: 𝑴𝒔 = 𝑴𝒅 − 𝑴𝒓 𝑴𝒔 = 𝟏𝟕𝟖. 𝟏𝟎 − 𝟕𝟕. 𝟎𝟎 𝑴𝒔 = 𝟏𝟎𝟏. 𝟏𝟎 [𝒈𝒓. ] “

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Determinación de la masa Húmeda de la muestra. Para la muestra 2A se tiene: 𝑴𝒉 = 𝑴𝒂 − 𝑴𝒓 𝑴𝒉 = 𝟐𝟖𝟏. 𝟎𝟎 − 𝟕𝟔. 𝟕𝟎 𝑴𝒉 = 𝟐𝟎𝟒. 𝟑𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 2B se tiene: 𝑴𝒉 = 𝑴𝒂 − 𝑴𝒓 𝑴𝒉 = 𝟏𝟗𝟏. 𝟏𝟎 − 𝟕𝟕. 𝟎𝟎 𝑴𝒉 = 𝟏𝟏𝟒. 𝟏𝟎 [𝒈𝒓. ] Determinación de la masa de agua presente en la muestra. Para la muestra 2A se tiene: 𝑴𝒘 = 𝑴𝒉 − 𝑴𝒔 𝑴𝒘 = 𝟐𝟎𝟒. 𝟑𝟎 − 𝟏𝟖𝟎. 𝟓𝟎 𝑴𝒘 = 𝟐𝟑. 𝟖𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 2B se tiene: 𝑴𝒘 = 𝑴𝒉 − 𝑴𝒔 𝑴𝒘 = 𝟏𝟏𝟒. 𝟏𝟎 − 𝟏𝟎𝟏. 𝟏𝟎 𝑴𝒘 = 𝟏𝟑. 𝟎𝟎 [𝒈𝒓. ]



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Determinando el contenido de humedad. Para la muestra 2A se tiene: 𝑾𝒘𝟏 =

𝑾𝒘𝟏 =

𝑴𝒘 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝒔

𝟐𝟑. 𝟖𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟖𝟎. 𝟓𝟎

𝑾𝒘𝟏 = 𝟏𝟑. 𝟏𝟗 [%. ] Para la muestra 2B se tiene: 𝑾𝒘𝟐 =

𝑾𝒘𝟐 =

𝑴𝒘 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝒔

𝟏𝟑. 𝟎𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟏. 𝟏𝟎

𝑾𝒘𝟐 = 𝟏𝟐. 𝟖𝟔 [%. ] Determinando el contenido de humedad óptimo 𝑾𝒐𝒑𝒕 =

𝑾𝒐𝒑𝒕 =

𝑾𝒘𝟏 + 𝑾𝒘𝟐 𝟐

𝟏𝟑. 𝟏𝟗 + 𝟏𝟐. 𝟖𝟔 𝟐

𝑾𝒐𝒑𝒕 = 𝟏𝟑. 𝟎𝟐 [%. ] Determinado el Peso unitario seco 𝜸𝒅 =



𝛾𝑑

𝜸𝒔 𝒘𝒐𝒑𝒕 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎

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𝜸𝒅 =

𝟐𝟎. 𝟔 𝟏𝟑. 𝟎𝟐 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎

𝜸𝒅 = 𝟏𝟖. 𝟐𝟓 [%]

Contenido de Agua y Masa Seca de la muestra. COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA "2A "

Contenido de Masa Seca

12%

Contenido de Agua

88%

COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA "2B" 11%

Contenido de Masa Seca

89%

Contenido de Agua



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Determinación de la masa de la muestra compactada M. 𝑴 = 𝑴𝟏 − 𝑴𝟐 𝑴 = 𝟏𝟐𝟒𝟑𝟎 − 𝟕𝟐𝟐𝟎 𝑴 = 𝟓𝟐𝟏𝟎 [𝒈𝒓. ] Cálculo de la Densidad inicial de la muestra, antes de ser sumergida en agua. 𝜸𝒊 =

𝛾𝑖 =

𝑴 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏 𝑽𝒎

5210 ∗ 9.81 2123.31

𝛾𝑖 = 24.1 [𝐾𝑁⁄𝑚3 ] Cálculo de la masa de la muestra compactada y saturada. 𝑴𝟒 = 𝑴𝟑 − 𝑴𝟐 𝑴𝟒 = 𝟏𝟐𝟒𝟎𝟎 − 𝟕𝟐𝟐𝟎 𝑴𝟒 = 𝟓𝟏𝟖𝟎 [𝒈𝒓. ] Determinación de la Densidad Saturada de la muestra, después de ser sumergida. 𝜸𝒔 =

𝛾𝑠 =

𝑴𝟒 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏 𝑽𝒎

5180 ∗ 9.81 2123.31

𝛾𝑠 = 23.9 [𝐾𝑁⁄𝑚3 ]



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La expansión de cada espécimen se calcula por la diferencia entre las lecturas del deformímetro del aparato medidor de expansión antes y después de la inmersión. Este valor se refiere en tanto por ciento con respecto a la altura inicial de la muestra en el molde, que es 116.40 mm. (altura del molde menos altura del disco espaciador 127.00 - 61.40 = 116.40 mm). % 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 =

𝑳𝟐 − 𝑳𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟐𝟕. 𝟎𝟎

NOTA: Se está tomo la lectura inicial, al momento de realizar la sumersión en agua, por lo que se tomará la lectura del día martes como lectura inicial y viernes como lectura final.

Donde: L1 = Lectura inicial en (mm.) L2 = Lectura final en (mm.) L2 - L1 = Cambio de altura del espécimen durante la inmersión (mm.) % 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 =

𝟒. 𝟒𝟗 − 𝟑. 𝟗𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟏𝟔. 𝟒𝟎

% 𝑬𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 = 𝟎. 𝟒𝟑𝟖 [𝒎𝒎. ] Determinación de la masa Seca de la muestra. Para la muestra 1A se tiene: 𝑴𝒔 = 𝑴𝒅 − 𝑴𝒓 𝑴𝒔 = 𝟐𝟖𝟓. 𝟗𝟎 − 𝟗𝟑. 𝟎𝟎 𝑴𝒔 = 𝟏𝟗𝟐. 𝟗𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 1B se tiene: 𝑴𝒔 = 𝑴𝒅 − 𝑴𝒓 𝑴𝒔 = 𝟒𝟎𝟓. 𝟒𝟎 − 𝟕𝟖. 𝟏𝟎 𝑴𝒔 = 𝟑𝟐𝟕. 𝟑𝟎 [𝒈𝒓. ] “

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Determinación de la masa Húmeda de la muestra. Para la muestra 3A se tiene: 𝑴𝒉 = 𝑴𝒂 − 𝑴𝒓 𝑴𝒉 = 𝟑𝟏𝟒. 𝟎𝟎 − 𝟗𝟑. 𝟎𝟎 𝑴𝒉 = 𝟐𝟐𝟏. 𝟎𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 3B se tiene: 𝑴𝒉 = 𝑴𝒂 − 𝑴𝒓 𝑴𝒉 = 𝟒𝟒𝟒. 𝟗𝟎 − 𝟕𝟖. 𝟏𝟎 𝑴𝒉 = 𝟑𝟔𝟔. 𝟖𝟎 [𝒈𝒓. ] Determinación de la masa de agua presente en la muestra. Para la muestra 3A se tiene: 𝑴𝒘 = 𝑴𝒉 − 𝑴𝒔 𝑴𝒘 = 𝟐𝟐𝟏. 𝟎𝟎 − 𝟏𝟗𝟐. 𝟗𝟎 𝑴𝒘 = 𝟐𝟖. 𝟏𝟎 [𝒈𝒓. ] Para la muestra 3B se tiene: 𝑴𝒘 = 𝑴𝒉 − 𝑴𝒔 𝑴𝒘 = 𝟑𝟔𝟔. 𝟖𝟎 − 𝟑𝟐𝟕. 𝟑𝟎 𝑴𝒘 = 𝟑𝟗. 𝟓𝟎 [𝒈𝒓. ]



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Determinando el contenido de humedad. Para la muestra 3A se tiene: 𝑴𝒘 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝒔

𝑾𝒘𝟏 =

𝑾𝒘𝟏 =

𝟐𝟖. 𝟏𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟗𝟐. 𝟗𝟎

𝑾𝒘𝟏 = 𝟏𝟒. 𝟓𝟕 [%. ] Para la muestra 3B se tiene: 𝑴𝒘 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝒔

𝑾𝒘𝟐 =

𝑾𝒘𝟐 =

𝟑𝟗. 𝟓𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟑𝟐𝟕. 𝟑𝟎

𝑾𝒘𝟐 = 𝟏𝟐. 𝟎𝟕 [%. ] Determinando el contenido de humedad óptimo 𝑾𝒐𝒑𝒕 =

𝑾𝒐𝒑𝒕 =

𝑾𝒘𝟏 + 𝑾𝒘𝟐 𝟐

𝟏𝟒. 𝟓𝟕 + 𝟏𝟐. 𝟎𝟕 𝟐

𝑾𝒐𝒑𝒕 = 𝟏𝟑. 𝟑𝟐 [%. ] Determinado el Peso unitario seco

𝛾𝑑

𝜸𝒅 =



𝜸𝒔 𝒘𝒐𝒑𝒕 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎

CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

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𝜸𝒅 =

𝟐𝟑. 𝟗𝟎 𝟏𝟑. 𝟑𝟐 𝟏 + 𝟏𝟎𝟎

𝜸𝒅 = 𝟐𝟏. 𝟏𝟐 [%]

Contenido de Agua y Masa Seca de la muestra. COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA "3A " 13% Contenido de Masa Seca

Contenido de Agua 87%

COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA "3B" Contenido de Masa Seca

11% Contenido de Agua 89%



CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

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Obtener la curva tensión contra deformación, graficando en la ordenada, las tensiones de penetración en megapascales (MPa o KPa) y en la abscisa la penetración en milímetros. En algunos casos la curva puede tomar inicialmente una forma cóncava hacia arriba, debido principalmente a irregularidades en la superficie de la probeta. Si esto ocurriera, el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y se traslada el origen al punto en que la tangente corta la abscisa. LECTURA DE PENETRACIÓN (in)

LECTURA DE PENETRACIÓN (mm)

PRESIÓN (KN/m2) 10 Golpes

PRESIÓN (KN/m2) 25 Golpes

PRESIÓN (KN/m2) 56 Golpes

0.000 0.025 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200 0.300 0.400 0.500

0.000 0.650 1.250 1.900 2.500 3.000 3.750 4.400 5.000 7.500 10.000 12.500

0 2 10 18 25 34 43 50 54 81 102 122

0 1 3 10 16 21 30 42 51 85 114 139

0 0.5 1 1 1.7 2 2.7 3.5 6 15 30 50

160 140

No Requiere corrección

Esfuerzo KPa

120 100 10 Golpes

80

25 Golpes

No Requiere corrección

56 Golpes

60

Log. (56 Golpes)

40

20

Requiere corrección

0 0

2

4

6

8

10

12

14

Deformación (mm.)



CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

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Tendencia de Curvas: 160 140

Esfuerzo KPa

120 100

10 Golpes

80

25 Golpes 56 Golpes

60

y = 0.3918x2 - 1.0063x + 1.0581

40

Log. (25 Golpes) Poly. (25 Golpes) Log. (56 Golpes)

20

Poly. (56 Golpes)

0 -20 0

2

4

6

8

10

12

14

Deformación (mm.)

En dicho caso , se puede observar que la curva para 56 golpes no es la adecuada, por lo tanto se procede a corregir el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y se traslada el origen al punto en que la tangente corta la abscisa.

56 Golpes 60

50

y = 0.3918x2 - 1.0063x + 1.0581

Esfuerzo KPa

40

30 56 G olpes

Poly. (56 Golpes )

20

10

0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5

Deformración (mm.) 2.0 mm

0



Origen Corregido

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Utilizando las siguientes ecuaciones de la tendencia de curva, o interceptando para 5mm. podemos obtener los valores de Presión en KPa, según el número de golpes respectivamente.

Para 10 golpes.

y = 54,973 KPa Para 20 golpes.

y = 48.493 KPa Para 56 golpes.

y = 12.65 KPa



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Usando los valores de tensión (corregidos o no) tomados de las curvas tensión contra penetración, se calcula el CBR (%) 5 mm. de penetración dividiendo las tensiones normales por 10,3 MPa. respectivamente, multiplicándolas por 100.

𝑪𝑩𝑹 % =

𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 (𝑴𝑷𝒂) ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎. 𝟑

Usando los datos obtenidos anteriormente de las tres probetas, se dibuja la curva CBR contra densidad seca (si se trata de suelos granulares, se graficará la curva solo con la penetración de 5 mm.; con ella se puede determinar el CBR correspondiente a una densidad seca preestablecida. N° GOLPES

PENETRACIÓN (mm.)

PRESIÓN KN/m2

PRESIÓN Mpa

PRESIÓN Mpa

CBR %

10 25 56

5 5 5

54.973 48.493 12.650

0.054973 0.048493 0.01265

10.3 10.3 10.3

0.534 0.471 0.123

1.200 1.000

CBR %

0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 18

19

19

20

20

21

21

22

Peso Especifico seco (Kn/m3)

Generalmente la densidad que se relaciona para determinar el CBR es al 95 %.



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6. RESULTADOS Y OBSERVACIONES. 6.1. RESULTADOS.

CBR (RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA) A. DATOS GENERALES. Proyecto :

Ejemplo

Fecha

30 de Noviembre de 2012

:

Descripción de la muestra:

Grava final

Tipo de Muestra

:

Disturbada

Identificación

:

Muestra 1A-B ; 2A-B ; 3A -B

Operadores

:

Alegre Cristian De La Peña Benjamin Hoyos Cabrera Yosselin Amparo

B. DATOS DEL TÉCNICOS. CBR (3 puntos)

Método Utilizado Unidad

mm.

cm.

Altura del disco espaciador hd

2123307.02 152.40 150.80 177.80 50.80 61.40

2123.31 15.24 15.08 17.78 5.08 6.14

Altura del cuerpo del molde hm

116.40

11.64

3

Volumen del molde (mm ) Vm Diámetro del molde D Diámetro del disco espaciador D Altura del molde

h

Altura del anillo o collar



hc

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C. PESO UNITARIO Número de Medición Masa de la muestra inicial (gr.) Mo Contenido inicial de humedad (%) Wo Contendio de humedad al: Variacion requerida del contenido de humedad de la muestra Δw Volumen de Agua a ser añadido en la muestra (ml) Vw Masa del molde más la base (gr.) M2 Masa del molde más la base + la muestra compactada (gr.) M1 Masa compactada o peso humedo del suelo (gr.) M Masa del molde más la base y la muestra saturada y compactada (gr.) M3 Masa de la muestra saturada y compactada (gr.) M4 Peso unitario inicial (KN/m3) γi Peso unitario saturado (KN/m3) γs

1 6000.00 0.80 14.00 13.20 785.71 6155.00 10720.00 4565.00

2 6000.00 0.80 14.00 13.20 785.71 6270.00 10785.00 4515.00

3 6000.00 0.80 14.00 13.20 785.71 7220.00 12430.00 5210.00

10650.00

10735.00

12400.00

4495.00 21.1

4465.00 20.9

5180.00 24.1

20.8

20.6

23.9

D. MEDICIÓN DE LA EXPANSIÓN DE VOLÚMEN VERTICAL (mm.)

N° GOLPES

10 Golpes

25 Golpes

56 Golpes

NÚMERO DE MEDICIÓN 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

FECHA Martes Miércoles Jueves Viernes Martes Miércoles Jueves Viernes Martes Miércoles Jueves Viernes



20/11/2012 21/11/2012 22/11/2012 23/11/2012 20/11/2012 21/11/2012 22/11/2012 23/11/2012 20/11/2012 21/11/2012 22/11/2012 23/11/2012

TIEMPO (hrs.) 24 48 76 96 24 48 76 96 24 48 76 96

LECTURA (mm.)

EXPANSIÓN POR DÍA (mm.)

2.11 0 No se hizo la lectura 2.14 0.03 2.23 0.09 1.58 0 No se hizo la lectura 1.6 0.02 1.61 0.01 3.98 0 No se hizo la lectura 4.45 0.47 4.49 0.04

CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA)”

EXPANSIÓN (mm.)

0.103

0.026

0.438

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E. CONTENIDO DE HUMEDAD Número de Medición Masa del contenedor (gr.) Mr Masa del contenedor + suelo húmedo (gr.) Ma Masa del contenedor + suelo seco (gr.) Md Masa del suelo húmedo (gr.)

Mh

Masa del suelo seco (gr.)

Ms

Masa del Agua (gr.)

Mw

Contenido de Humedad (%)

ww

1A 89.10 386.90 351.70 297.80 262.60 35.20 13.40

Contenido de Humedad Optimo (%) wopt 3

Peso Unitario Seco (KN/m ) γd

1B 88.70 306.40 280.90 217.70 192.20 25.50 13.27

2A 76.70 281.00 257.20 204.30 180.50 23.80 13.19

2B 77.00 191.10 178.10 114.10 101.10 13.00 12.86

3A 93.00 314.00 285.90 221.00 192.90 28.10 14.57

3B 78.10 444.90 405.40 366.80 327.30 39.50 12.07

13.34

13.02

13.32

18.32

18.25

21.12

F. PRESIÓN

LECTURA DE PENETRACIÓN (in)

LECTURA DE PENETRACIÓN (mm)

PRESIÓN (KN/m2) 10 Golpes

PRESIÓN (KN/m2) 25 Golpes

PRESIÓN (KN/m2) 56 Golpes

0.000

0.000

0

0

0

0.025

0.650

2

1

0.5

0.050

1.250

10

3

1

0.075

1.900

18

10

1

0.100

2.500

25

16

1.7

0.125

3.000

34

21

2

0.150

3.750

43

30

2.7

0.175

4.400

50

42

3.5

0.200

5.000

54

51

6

0.300

7.500

81

85

15

0.400

10.000

102

114

30

0.500

12.500

122

139

50



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G. GRÁFICA ESFUERZO -DEFORMACION

160 y = 0.1109x2 + 10.685x - 7.6574 140

120

100

Esfuerzo KPa

y = -0.2285x2 + 12.943x - 4.0276 80

60

40

20

0 0

2

4

-20

6

8

10

12

14

Deformación (mm.)

H. OBTENCIÓN DEL VALOR CBR

N° GOLPES

PENETRACIÓN (mm.)

PRESIÓN KN/m2

PRESIÓN Mpa

PRESIÓN Mpa

CBR %

PESO ESPECÍFICO KPa

10

5

54.973

0.054973

10.3

0.534

18.32

25

5

48.493

0.048493

10.3

0.471

18.25

56

5

12.650

0.01265

10.3

0.123

21.12



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I. GRÁFICA CBR- PESO ESPECIFICO SECO

1.200

1.000

CBR %

0.800

0.600

0.400

0.200

0.000 18

19

19

20

20

21

21

22

Peso Especifico seco (Kn/m3)

6.2. OBSERVACIONES. Según norma no se debería hacer el control con una regla, este paso lo hacemos para identificar la variación de un punto a otro, para de esta manera poder determinar el espesor de cada capa y en el caso de que falte muestra compensar la misma con ayuda de las alturas. Se relleno los orificios que se encontraban al momento de realizar el enrasado con el suelo restante. No se determino el contenido inicial de la muestra por lo que el docente nos dio un valor inicial de wo = 0.80 % Los ensayos CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo, cosa que no se realizó de manera correcta, ya que previamente no se realizó el ensayo Proctor Debido a que la muestra en estudio fue un agregado grava fina; al momento de agarrar la muestra en la mano presionando un puño se pudo observar que al



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soltarla se quedaba pegada en la mano, lo cual nos indica que hubo exceso en el volumen de agua añadido, por lo que se tuvo que aumentar un poco de muestra suelta en el caso de la preparación de la muestra para los 56 golpes. En lo que concierne al trabajo realizado se pudo observar que el tiempo de secado variará, esto se debe al tipo de suelo. 7. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES Una vez concluido el ensayo, podemos decir que el mismo nos permite observar de más objetiva los conocimientos que logramos en las prácticas de laboratorio. Bien sabemos que el Ensayo CBR mide la resistencia a esfuerzo cortante de un suelo para evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub-base y base de pavimentos. Al realizar el presente ensayo pudimos medir la cargar necesaria para penetrar un pistón de dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en nuestras muestras compactadas de suelo, después de haberlas sumergido en agua durante un lapso de 4 días y luego haber medido el hinchamiento que se producía. Este proceso de hinchamiento se hizo con el fin de poder proveer una hipotética situación de acumulación de humedad en el suelo después de la construcción. Al analizar los datos de hinchamiento, cada 24 días podemos decir que es también es un parámetro para controlar la saturación total de la muestra de suelo, es decir si el valor de hinchamiento para la muestra a estudiar, al 3, 4 día hubieran sido constantes, nos indicaba que el suelo se encuentra totalmente saturado. En nuestro caso, los valores varían por lo que se puede afirmar que nuestras muestras de suelo, no se encuentran completamente saturadas. Pudimos obtener las gráficas Esfuerzo-Deformación para cada secuencia de golpe (10 - 20 - 56 respectivamente), de las mismas pudimos observar que la muestra compactada a 56 golpes, no se realizó con las consideraciones necesarias, a vista de esta situación se tuvo que corregir la curva para 56 golpes. tomando la pendiente. Con la gráfica observamos los valores de la carga que soportaba el suelo cuando el pistón se había hundido 5 mm, para encontrar la relación pedida, no hubo mayor dificultad en relación a las otras dos gráficas, con ayuda de las ecuación de una tendencia curva, se pudieron hallar los valores a 5mm, esto también se lo podría haber hecho interceptando valores en nuestra grafica EsfuerzoDeformación.



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En cuanto a los resultados obtenidos de la grafica CBR-Peso unitario seco, podemos decir que no fue posible encontrar un CBR de diseño debido a que el 95% de la densidad compactada seca, quedaba fuera de la curva, haciendo imposible una interpolación, además en caso de que se pudiera interpolar el valor de alguna manera no sería muy exacto, el mismo llegaría a ser muy bajo. Si bien este resultado pudo deberse a muchos factores, entre ellos la inexperiencia, que no se realizó un ensayo previo de Proctor, lo cual resulto muy importante para obtener el dato de Peso específico optimo, en tal caso solo asumimos dicho valor, nosotros como alumnos en este ensayo, creemos que los valores obtenidos son correctos, al menos en forma aproximada, ya que tratamos de seguir el método normalizado para el procedimiento del ensayo, habiendo solamente algunos pequeños contratiempos. Por lo que podemos concluir que el suelo no era el adecuado para usarlo con fines estructurales, debido a que en nuestro caso el valor de CBR quedaba fuera del gráfico, clasificando los valores de CBR, vemos que los mismos se encuentran en un intervalo de 0 -0.534 por lo que se tiene una Clasificacion de Subrasante muy mala. El ensayo CBR es muy importante en la ingenieria de caminos, carreteras y aeropuesto, y por tanto el diseño estructural de estas obras y otras relacionadas. 8. RECOMENDACIONES. 

Sería necesario tapar la muestra húmeda en el momento de realizar la compactación, para evitar pérdidas de humedad que puedan afectar a los resultados de dicho ensayo.



Se debe tomar en cuenta que la energía de compactación aplicada debe ser de 2700 (KN/m3).



Al momento de aplicar los golpes se debe tener en cuenta la secuencia de los golpes, para que exista mayor compactación.



Intentar que el espesor de cada capa al momento de compactar sean lo más semejantes posible, y los golpes dados por el martillo pistón deben distribuirse uniformemente.



Se deberá añadir la cantidad correcta de agua al material para hacerlo llegar a su humedad óptima.



Seguir y cumplir estrictamente las normas establecidas para la elaboración del ensayo.



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Algo muy importante de dicho ensayo son los resultados, los mismos deben ser interpretados, es necesario que la muestra de suelo sea extraída de un lugar adecuado, si no es así la misma arrojará resultados muy distintos e inesperados.



Para obtener una mayor precisión en los resultados de la práctica, es necesario pesar debidamente los contenedores, y las muestras de suelo utilizadas, así pueden mejorarse las condiciones de cálculo para la determinación del contenido de humedad.



Los resultados obtenidos en este informe no son muy confiables porque se debería haber hecho al menos 3 ensayos para cada molde esto nos da la opción de descartar los ensayos mal realizados ,en la práctica realizada se hizo un ensayo para cada molde por lo tanto se tomaron estos valores como únicos .



Se deberá llevar la muestra de suelo totalmente seca, ya que la humedad insitu del suelo puede hacer variar la humedad óptima de compactación y afectaría a nuestros resultados.



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REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA Bowles Joseph E (1981). "Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieria Civil", Mc. GrawHill Booke Company. Das, Braja M (2001). "Fundamentos de Ingeniería Geotécncia", Thomson Learning. Head, K. H. (1980) "Manual of Soil Laboratory Testing", Volume 1x2 Pentech Press London:Plymouth. Universidad Nacional de Ingeniría - FIC (), "Laboratorio de Mecánica de Suelos". Valle Rodas, Raú (1982). "Carreteras, Calles y Aeropistas", El Ateneo Vivar Romero Germán (1990-1991), "Diseño y Construcción de Pavimentos", Ediciones CIP Páginas Web http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/hinchamie nto.pdf http://www.structroad.com/files/pdfs/norma-inv-e-148-072129141847.pdf http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/cbr.pdf www.cbr.edu.mx/ es.wikipedia.org/wiki/CBR www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo32_p.pdf



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