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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CAPÍTULO VII:

COMPACTACIÓN Y CBR DE LOS SUELOS MECÁNICA DE SUELOS I Docente: Ing. Marco W. Hoyos Saucedo.

Integrantes: -

Arribasplata Ninboma, Eduardo. Huaripata Barba, Jeiner Elvis. Pajares Portal, Ana Paula. Romero Bazán, Wilder Omar.

Grupo: A1

Ciclo: Cuarto

Cajamarca, diciembre 2017

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INTRODUCCIÓN

El método CBR (Razón de Soporte de California) se aplica a suelos compactados en laboratorio con humedad óptima. El ensayo CBR consiste en determinar la presión necesaria para introducir un pistón de un diámetro determinado a una cierta velocidad sobre una capa compactada de suelo hasta lograr una penetración de 0.5, 1 o 2 pulgadas, obteniendo un valor de CBR, el cual corresponde a la relación entre la presión para producir la penetración debida y cierta presión de referencia dada según el ensayo de referencia hecho en California, obteniendo un porcentaje. De acuerdo al Ing. Luis Chang Chang del Centro Peruano de Investigación Sísmica y Mitigación de desastres, el CBR mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada para poder evaluar la calidad del terreno que será usado como subrasante, subbase y base de pavimentos.

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OBJETIVOS

Objetivo General  Determinar el índice de resistencia del suelo denominado CBR. Objetivos Específicos  Determinar un índice CBR, que exprese la resistencia y deformación del suelo.  Determinar los valores del contenido de humedad, densidad seca y CBR en cada punto de los diferentes golpes de compactación.  Analizar el resultado obtenido en el ensayo de CBR y a través de ello dar una conclusión sobre su calidad y utilización en obra.

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MARCO TEÓRICO RAZÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA - CBR 1. Definición El CBR es un ensayo para evaluar la calidad de un material de suelo con base en su resistencia, medida a través de un ensayo de placa a escala. CBR significa en español relación de soporte California, por las siglas en inglés de «California Bearing Ratio», aunque

en

países

como

México se conoce también este ensayo por las siglas VRS, de Valor Relativo del Soporte. Aunque fue desarrollado en 1925, el ensayo comienza a aparecer en los estándares norteamericanos ASTM (por American Standards for Testing and Materials) desde 1964, en su versión para laboratorio (ASTM D 1883), y en su versión para campo (ASTM D 4429). A pesar de sus múltiples limitaciones, como se indicarán más adelante en este artículo, hoy por hoy, el CBR es uno de los ensayos más extendidos y aceptados en el mundo debido al relativo bajo costo de ejecución (si se compara con ensayos triaxiales), y a que está asociado a un número de correlaciones y métodos semi-empíricos de diseño de pavimentos. Según la norma ASTM D 1883-07, el CBR es un ensayo de carga que usa un pistón metálico, de 0.5 pulgadas cuadradas de área, para penetrar desde la superficie de un suelo compactado en un molde metálico a una velocidad constante de penetración. Se define CBR, el parámetro del ensayo, como la relación entre la carga unitaria en el pistón requerida para penetrar 0.1” (2.5 cm) y 0.2” (5 cm) en el suelo ensayado, y la carga unitaria requerida para penetrar la misma cantidad en una piedra picada bien gradada estándar; esta relación se expresa en porcentaje.

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Definición de CBR

Los valores de CBR cercanos a 0% representan a suelos de pobre calidad, mientras que los más cercanos a 100% son indicativos de la mejor calidad. Antes de que pregunten les digo que sí, es posible obtener registros de CBR mayores que 100%, típicamente en suelos ensayados en condición «en seco» o «tal como se compactó». Ante las preguntas que nos hay llegado prometo escribir un artículo especialmente para soportar este aspecto con resultados reales de pruebas.

2. Variantes Según ASTM, para la versión de laboratorio del ensayo CBR existen dos variantes, una llamada «CBR para humedad óptima», y la otra llamada «CBR para un rango de contenidos de agua».

2.1.

CBR para humedad óptima: Es la variante más popular y es conocida

también como «CBR de tres puntos». Consiste en elaborar tres especímenes compactando el suelo con energías de compactación de 12, 25 y 56 golpes por capa. La humedad de mezclado del suelo es la humedad óptima del Proctor Modificado.

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Gráfica de CBR para humedad óptima

2.2.

CBR para un rango de humedades: Conocido también como «CBR de

15 puntos» y ASTM lo recomienda para suelos susceptibles a la humedad (suelos cohesivos o todos los suelos no limpios) o en los que se quiera evaluar el efecto de la humedad en la resistencia. La variante de CBR para un rango de humedad es propicia para elaborar experimentos factoriales e interpretarlos con mapas de resistencia al estilo RAMCODES.

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Gráfica de CBR para un rango de humedades

3. Uso del ensayo 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 subbase de pavimento, o para rellenos estructurales.

4. Tipos de suelos Aplicando el método de diseño CBR a todas las capas para subrasantes y bases se las agrupa en tres clases:

4.1.

Suelos no cohesivos: Tales como la arena limpia y gravas arenosas; a

estos suelos se compacta fácilmente mediante rodillos vibratorios o por medio del tránsito, y por eso sus pesos volumétricos máximos alcanzados en la obra corresponden a los del ensayo Proctor-modificado.

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4.2.

Suelos con cohesión (baja plasticidad): Tales como arenas limosas,

limos inorgánicos y limos arcillosos serán tratadas de manera diferente tal que se obtengan datos que mostrarán el comportamiento sobre un rango completo de contenido de humedad anticipados para muestras representativas.

4.3.

Suelos altamente plásticos (suelos expansivos-hinchamiento): Como las

arcillas y limos inorgánicos. Los procedimientos de prueba son los mismos que para los suelos cohesivos. Por lo general, la expansión mínima y el máximo CBR ocurren para un contenido de humedad mayor que el óptimo. El CBR varía grandemente con la calidad del suelo.

El ensayo CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como base y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica para infraestructura de pavimentos: CLASIFICACIÓ

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS AASHTO

CBR 0–3

N GENERAL Muy pobre

USOS 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, SM, SP

A2, A4, A6, A7

20 – 50

Bueno

Base, Sub-Base

GM, GC, W, SM, SP, GP

A1-b, A2-5, A2-6

>50

Excelente

Base

GW, GM

A1-a, A2-4, A3

Tabla para infraestructura de pavimentos

PROCEDIMIENTO Mecánica de suelos I

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Material y equipo:           

Molde CBR Disco espaciador Pisón Pistón de penetración Estufa Balanza Probeta de 1000 ml Regla Papel filtro Deformímetro Taras

Procedimiento: Para realizar el ensayo, se tiene que contar con el dato del contenido de humedad máximo, este dato se obtuvo en el ensayo anterior. Entonces, el dato del contenido de humedad es w =4.4 . Seguidamente para este ensayo se contará con 6 Kg de muestra (la misma muestra que se utilizó en el Proctor) para esto se calcula el 4.4% de 6 Kg, el resultado es 264, es decir, se mide

264 c m

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de agua en una probeta y se añade a la muestra medida, se la

mezcla con sumo cuidado y se procede a realizar el ensayo.

Figura Nº 1: Probeta con agua medida

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Figura Nº 2: Muestra pesada

Figura Nº 3: Muestra siendo mezclada con agua

Figura Nº 4: Muestra resultante

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Luego de realizar todo esto, se procede a separar la muestra en 5 partes, tratando de que las proporciones sean iguales.

Figura Nº 5: Muestra repartida en 5 partes

Luego, se procede a medir el diámetro y la altura del disco espaciador, se pesa el molde CBR vacío y su altura.

Figura Nº 6: Molde pesado

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Seguidamente se procede a armar el equipo, en este caso se realizó con 13 golpes. Se coloca el papel filtro en la base del molde, se coloca la primera porción de la muestra y se empieza a proporcionarle golpes, así sucesivamente hasta llegar a las 5 capas.

Figura Nº 7: Disco espaciador

Figura Nº 8: Equipo armada

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Figura Nº 9: Primera capa

Figura Nº 10: Proporcionando golpes a la muestra

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Figura Nº 11: Muestra final acaba las 5 capas

Se le extrae el primer molde y al de la parte inferior se lo enrasa, es entonces que se le extrae una porción de muestra de la parte superior e inferior del molde para determinar su contenido de humedad y así calcular su densidad. Se lo enrasa nuevamente y se pesa el molde CBR con la muestra.

Figura Nº 12: Muestra a enrasar

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Figura Nº 13: Muestra con molde CBR pesada

Luego de realizar todo esto, se pesa las 2 taras secas y se coloca las dos porciones de la muestra extraída y se las pesa nuevamente y se lleva finalmente a la estufa.

Figura Nº 14: Peso de la tara 1

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Figura Nº 15: Peso de la tara 1 + muestra

Figura Nº 16: Peso de la tara 2

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Figura Nº 17: Peso de la tara 2 + muestra

Finalmente se coloca un papel filtro en la parte superior del molde CBR, se coloca el la sobrecarga encima de este, calculando primero su diámetro de este. Seguidamente se lleva al laboratorio de materiales y se le coloca en la máquina de compresión, colocando con sumo cuidado el deformímetro y se le proporciona carga, anotando los datos en la siguiente tabla: PULGADA

MILÍMETRO

S 0.000 0.025 0.050 0.075 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

S 0.000 0.635 1.270 1.905 2.540 5.080 7.620 10.160 12.700

CARGA

Tabla a colocar las cargas

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Figura Nº 18: Máquina de compresión

Figura Nº 19: Determinando las cargas

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CÁLCULOS Y RESULTADOS

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

En los resultados se observa que la muestra que fue compactada con 56 golpes arroja un mejor resultado y así obtener un dato mas exacto al calcular el CBR.



En el resultado final, se afirma que el suelo es de buena calidad.



Al observar las lecturas del deformímetro se deben de observar con sumo cuidado.



Tener claro los procedimientos para poder desarrollar el ensayo de la manera más precisa.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

Civil Geeks. (2014). ¿Qué es el CBR de https://civilgeeks.com/2012/08/14/que-es-el-cbr-de-un-suelo/



Construmatica. Ensayo http://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_CBR



Riofrío Luis Fabián. (2015). Informe ensayo https://es.slideshare.net/Leonardoca9/informe-ensayo-de-cbr



Aparicio Chapiama Frescia. (2001). Ensayo https://es.scribd.com/doc/68335568/ENSAYO-CBR-INFORME

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suelo?

CBR.

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CBR. CBR.

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