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• Andres Gonzalo

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Facultad de Ingeniería

Contenido DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE UN SUELO O CBR ................................................................................................................... 2 1. OBJETIVOS ................................................................................................ 2 1.1

OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 2

1.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 2

2. REFERENCIA NORMATIVA ....................................................................... 2 3. PROTOCOLO DE SEGURIDAD ................................................................. 3 4. EQUIPOS Y/O MATERIALES ..................................................................... 4 5. MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 6 5.1. GENERALIDADES: ............................................................................................. 6 6. PROCEDIMIENTO ...................................................................................... 7 7. RESULTADOS: ........................................................................................... 8 8. CÁLCULOS ................................................................................................. 8 9. INTERPRETACIÓN ..................................................................................... 9 10. CONCLUSIONES ........................................................................................ 9 11. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 11

Mecánica de Suelos

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Facultad de Ingeniería DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE UN SUELO O CBR

1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL

* Medir la resistencia a corte de un suelo bajo las condiciones de humedad y densidad controlada obteniendo así la capacidad de soporte del suelo. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

* Identificar la importancia de la determinación del CBR para un diseño de pavimento y sus aplicaciones. * Establecer las condiciones que se deben garantizar durante el ensayo de CBR para la obtención de buenos resultados. * Aplicar los criterios teóricos establecidos para que con los datos obtenidos en el laboratorio se pueda determinar el parámetro de CBR. 2. REFERENCIA NORMATIVA  NTP 339.127  SUELOS. Método de ensayo para determinar el contenido de humedad de un suelo.  ASTM D-2216, J. E. Bowles (Experimento Nº 1), MTC E 108-2000

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Facultad de Ingeniería 3. PROTOCOLO DE SEGURIDAD Se utilizaron los siguientes implementos de protección personal, según el tipo de ensayo que se realizó:

 GUARDAPOLVOS

Figura 1 Fuente: Google Imágenes

 GUANTES

Figura 2 Fuente: Google Imágenes

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Facultad de Ingeniería  BOTAS CON PUNTA DE ACERO

Figura 3 Fuente: Google Imágenes

4. EQUIPOS Y/O MATERIALES  CUCHARON METÁLICO.

Figura 4 Fuente: Google Imágenes

 BROCHA

Figura 5 Fuente: Google Imágenes Mecánica de Suelos

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Facultad de Ingeniería  HORNO DE SECADO

Figura Imágenes 6 Fuente: Google

 BALANZA

Figura 7 Fuente: Google Imágenes  TARAS

Figura 8 Fuente: Google Imágenes

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5. MARCO TEÓRICO 5.1. GENERALIDADES:

Este método de prueba se emplea para evaluar la resistencia potencial de materiales de subrasante, sub-base y base, incluyendo materiales reciclados para empleo en pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje. El valor de CBR obtenido en esta prueba forma parte integral de varios métodos de diseño de pavimentos flexibles. Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de compactación sobre el CBR es bajo, tales como materiales de grano grueso sin cohesión, o cuando se permita una tolerancia en relación con el efecto de diferentes contenidos de agua de compactación en el procedimiento del diseño, el CBR se puede determinar al contenido óptimo de agua de un esfuerzo de compactación especificado. La masa unitaria seca especificada corresponde, generalmente, al porcentaje mínimo de compactación permitido al usar las especificaciones para compactación en el campo. Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de compactación sobre el CBR se desconoce, o en las cuales se desea tener en cuenta su efecto, el CBR se determina para un rango de contenidos de agua, usualmente el permitido para compactación en el campo empleando las especificaciones existentes para tal fin. El criterio para la preparación de especímenes de prueba de materiales auto cementantes (y otros), los cuales ganan resistencia con el tiempo, se debe basar en una evaluación de ingeniería geotécnica. Los materiales de auto cementantes, deben curarse apropiadamente hasta que se pueda medir relaciones de soporte representativas de las condiciones de servicio a largo plazo, de acuerdo con el criterio del Ingeniero.

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Facultad de Ingeniería 6. PROCEDIMIENTO 

Se mezcla la muestra previamente preparada con la cantidad de agua requerida para obtener la humedad óptima obtenida en el ensayo Proctor.



Con el material ya humedecido se compactan 3 cilindros para CBR cada uno con diferentes energías (número de golpes).



Un cilindro se compacta en 5 capas con 12 golpes, otro con 26 y el último con 56 golpes.



Compactados los moldes, se retira el collarín de extensión, se enrasa la parte superior del suelo y se voltea el molde retirándose la base metálica (falso fondo).



Se pesan los moldes con las muestras y se determina la humedad y densidad de las muestras.



Sobre las muestras se colocan el disco espaciador. Estas representan el peso de las capas superiores del pavimento. La sobrecarga mínima es de 10 libras equivalente a un pavimento de 5" de espesor.



Los cilindros ya compactados (con las pesas) se someten a curado por inmersión por 24 horas (en este ensayo no se realizó).



A cada muestra se le realiza el ensayo CBR, donde cada una es colocada debajo del pistón de la prensa de carga aplicando una carga de asiento de 10 libras.



Una vez asentado el pistón se coloca en cero el deformímetro que mide la deformación.



Se hinca el pistón manteniendo una velocidad de 0.05" por minuto y se anotan las cargas para incrementos de 0.025" hasta el final de la penetración.



Acabada la penetración se retira el molde. Se determina el contenido de humedad de la parte superior, media e inferior de la muestra.

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7. RESULTADOS: MUESTRA Nº 1

MUESTRA N º 2

Wt

104.10gr

Wt

51.20gr

Wt + Wat

124.10gr

Wt + Wat

71.20gr

Wt + Was

123.1 gr

Wt + Was

70.30gr

Ww

1.00gr

Ww

0.9gr

Ws

19gr

Ws

19.10gr

MUESTRA Nª 3 Wt

52.0gr

Wt + Wat

72.00gr

Wt + Was

70.90gr

Ww

1.10gr

Ws

18.90gr

Datos:  Peso de tara : g  Peso de suelo húmedo ( WSH)+ Tara: g  Peso de suelo húmedo ( WSH): g  Peso de suelo seco(WSS)+Tara: 1g  Peso de suelo seco(WSS): g

8. CÁLCULOS Se calcula el promedio contenido de humedad de las 3 muestra, mediante la siguiente formula: 𝑤=

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑥100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑎𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜

𝑤=

𝑊𝑆𝐻 − 𝑊𝑆𝑆 𝑊𝑤 𝑥100𝑤(%) = 𝑥100 𝑊𝑆𝑆 𝑊𝑠

Reemplazando los datos en la ecuación:

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio

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Contenido de Humedad W 5,26 4,71 5,82 5,26

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Facultad de Ingeniería 9. INTERPRETACIÓN

 La muestra del material base, presenta un bajo contenido de humedad, indicando que los poros del suelo están parcialmente saturados.  No se presentó ningún elemento o partícula de composición distinta a la muestra en estudio en el ensayo respectivo.

10. CONCLUSIONES  El ensayo de CBR es fundamental en el diseño de un pavimento ya que permite medir la calidad de un material de subrasante, base o subbase e identificar la función que puede cumplir cierto material en la conformación de un pavimento en función de la resistencia al esfuerzo cortante que esté presente. Por otro lado por medio del CBR se puede llegar a relacionar módulos característicos del suelo, que nos permiten conocer sus propiedades de una manera más concreta, como el módulo elástico.  Al momento de la determinación del CBR en el laboratorio se manejan procesos que pueden ocasionar múltiples variaciones en las condiciones previamente establecidas para la obtención de los resultados (condiciones de densidad y humedad). Esto puede ocurrir debido a la manipulación de la muestra y las condiciones del sitio donde se realice el ensayo ya que se puede originar perdida de la humedad optima requerida para el ensayo y al momento de la compactación se puede variar la energía si no se hace un riguroso control al momento de la aplicación del número de golpes  Desde la altura establecida. Por todo lo anterior el procedimiento se debe llevar a cabo tomando todas las precauciones necesarias para garantizar unos buenos resultados.

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Facultad de Ingeniería  Es posible obtener la relación de soporte de un suelo (CBR) en laboratorio establecidos

aplicando y

los

teniendo

criterios en

cuenta

y

fundamentos los

teóricos

parámetros

y

las

características físicas del suelo, ya que tanto el contenido de humedad, la densidad y hasta la presencia de finos en los suelos influyen notablemente en el comportamiento mecánico de estos. Debido a esto es que se afirma que no basta con solo conocer el grado de compactación de un suelo sino que también debe determinarse la capacidad de soporte de un suelo para esas condiciones de compactación.  De acuerdo a la ASTM D 1883 para mantener condiciones controladas de humedad, esta debe variar en ± 0.5% de la que se desea obtener de acuerdo al ensayo de compactación, lo cual no ocurre en el ensayo en estudio donde la humedad debe estar oscilando entre 13.8 y 14.8; y resulto ser 12,5 %.(CAMBIAR DATOS)

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Facultad de Ingeniería 11. BIBLIOGRAFÍA 

Bowles, Joseph E. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. Mc Graw-Hill. 1981.



Das, Braja M. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Thomson. 2001.



Das, Braja M. Principios de Ingeniería de Cimentaciones, International Thomson Editores. 2001.

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