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• Cristian Lozano

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LAB. MECANICA DE SUELOS II CIV-342 (G-6) (SG-1)

DOCENTE: ING.MOLINA LÓPEZ ADOLFO

2.-ANTECEDENTES Propuesto en 1929 por los ingenieros T.E. Stanton y O.J. Porter, del Departamento de Carreteras del Estado de California, Estados Unidos de America. Desde esa fecha, tanto en Europa como en América, el método CBR (California Bering Ratio = Relación de Soporte California) se ha generalizado y es, hoy en día, uno de los más empleados para el cálculo de pavimentos flexibles. Se establece en este método una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo, y su capacidad de soporte como base de sustentación para pavimentos flexibles. Si bien este método es empírico, se basa en un sinnúmero de trabajos de investigación llevados a cabo tanto en los laboratorios de ensayo de materiales, como en el terreno, lo que permite considerarlo como uno de los mejores métodos prácticos sugeridos hasta hoy. Este método ha sido adoptado por el cuerpo de ingenieros del ejército norteamericano, asi como otros organismos técnicos y viales, ha experimentado varias modificaciones, pero en la actualidad se sigue, en líneas generales, el procedimiento sugerido por el U.S Waterways Experiment Station, Vicksburg, Misisipi. El método CBR, comprende los tres ensayos   

Determinación de la densidad y humedad Determinación de las propiedades expansivas del material Determinación de la resistencia a la penetración.

Como quiera el comportamiento de los suelos varía de acuerdo con su “grado de alteración y con su granulometría y sus características físicas. 3.-OBJETIVO OBJETIVO GENERAL 

Determinar la máxima resistencia de un suelo que está sometido a esfuerzos cortantes, además evaluar la calidad relativa del suelo arcilloso al 80% con mezcla de 20% de aluvial para probar una resistencia mejorada.

OBJETIVO ESPECIFICO 

Determinar el valor del C.B.R. de los suelos, cuando son compactados y ensayados en el laboratorio.



Realizar la gráfica de Carga vs Penetración



Realizar la gráfica de CBR vs Peso Unitario



Realizar la gráfica de esfuerzo de compactación.



Determinar la ecuación para determinar el aumento de la resistencia al 100% y 95%.

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4.-APLICACIÓN METODOLOGICA 

Pesar 6kg de muestra arcillosa con grava incorporada para la determinación de cantidad de agua a incorporar en la muestra.



Según el porcentaje de humedad óptimo dado de 13.09% se obtuvo una cantidad de agua de 550ml para agregar a la muestra a compactar.

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

La muestra es puesta en una bandeja amplia para incorporar el agua calculada para que adquiera la humedad optima y así tener la densidad máxima para la subrasante.



Se pesan los 3 moldes en donde se realizara el compactado del material con la energía de 12, 25, y 56 golpes sucesivamente.

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

Se procede a realizar el corte de círculos de papel, 2 para cada molde, que se usan para aislar las muestras y no perder parte de la muestra al realizar el secado de esta.



Con el rodillo en el fondo con altura calculada, para obtener el volumen del molde, se lo cubre con un papel circular desde donde se colocara la muestra hasta la rasante del monte.

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

Luego de homogeneizar las muestras se procede a llenar cada molde con cada una siendo de 5 capas con la energía de 12, 25, y 56 golpe para compactarlo así estando en su punto máximo de humedad seca.



Se realiza la densificación del suelo por medio de energía mecánica normada de ASTM T-180 en los diferentes moldes añadiendo una energía de 12, 25, y 56 golpes por capa a 5 capas diferentes.

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

Se pesan los moldes con la muestras de 12,25, y 56 golpes y anotamos los datos en la hoja para cálculos.



Con los moldes compactados son comprimidos con 2 pesas normadas para luego realizar la lectura inicial de cada uno y sumergirlos en una fuente casi llena de agua, para así saturar por completo el suelo dentro del molde.

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

Después de dejar reposar el material en agua se realiza la lectura de la expansión que sufre la muestra durante 5 días seguidos, donde se anota en un cuaderno para luego graficar.



Al acabar el tiempo de observación de la muestra se lo sacan los moldes del recipiente de agua, drenando toda el agua libre que se encuentra en el molde, para después hacer una lectura final al tiempo de 5 días para verificar la expansión del material.

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

Quitando las pesas normadas se procede a realizar el drenaje completo del agua libre que hay en la muestra, dejando cuidadosamente volteado el molde para quitar el agua sobrante de la muestra.



Ya secados se prepara la máquina de CBR para la prueba de resistencia a la penetración que tiene el suelo en las muestras de 12,25 y 56 golpes. Se coloca cuidadosamente las muestras encima del rodillo y ajustando la placa baja para tener una base fija que se comprimirá teniendo el centro de base de referencia.

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

Realizado la penetración con la máquina de CBR se toman las lecturas a controlando el número de vueltas para tomar la lectura fija, teniendo en cuenta que están medidas en pulgadas.



Con 9 taras se procede a pesar cada una anotando sus datos de cada una, para así poder calcular con el suelo que se pondrá a secar.

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

Ya penetrado el molde se toman 3 muestras de esta para calcular el contenido de humedad a la cual fue sometida con cargas, estas 3 muestras son tomadas una del fondo y dos de la superficie.



Con las muestras ya tomadas se desecha el material sobrante, en una bolsa para llevar a una planta de tratamiento de suelos.

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5.-CÁLCULOS Y GRÁFICOS DATOS Tipo de Suelo 1 A-1-a (aluvial) Participación 20% Tipo de Suelo 2 A-7-6 (arcilla) Participación 80% CONTENIDO DE HUMEDAD Y PES O UNITARIO Nº capas

5

5

5

Nº golpes por capa

12

25

56

CONDICION DE MUEST RA

Antes de mojarse D. de M

Antes de mojarse D. de M Antes de mojarse D. de M

Peso muestra húm.+molde

10040

10385

11855

12545

12315

12830

Peso Molde

6090

6090

7955

7955

7975

7975

Peso muestra húmeda

3950

4295

3900

4590

4340

4855

Volumen de la muestra

2165

2165

2165

2165

2165

2165

Peso Unit. Muestra Húm.

1,824

1,984

1,801

2,120

2,005

2,242

MUEST RA DE HUMEDAD T ara Nº

Fondo Superf. 2" sup.

Fondo

Superf.

2" sup.

Fondo

Superf. 2" sup.

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Peso muestra húm + tara

71,1

59,2

72,6

63,9

87,3

86,4

78,7

79,2

93,1

Peso muestra seca + tara

60,4

49,2

61,4

56,1

73,8

73,9

66,7

63,3

78,8

LL= 46,2 IP= 24,5 Humedad Optima= 13,59% Peso Unitario= 1,78 gr/cm3

lecturas en el equipo EXT-1

EXT-2

EXT-3

0 1,9 2 2,9 3 3,5 4 5 6

0 1,6 2,2 2,9 4 5,700 6,500 7,400 8,300

0 2,5 4 5 6 8,3 10 11,6 12,8

REAL-1

REAL-2

REAL-3

0 1,6 2,2 2,9 3,2 9,700 6,100 7,400 8,300

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CÁLCULOS

EXPANS ION TIEM P O F EC HA

HOR A

M OLDE Nº 1

M OLDE Nº 2

M OLDE Nº 3

EN

LEC T.

DIAS

EXTENS .

CM.

%

EXTENS .

CM.

%

EXTENS .

CM.

%

EXP ANS ION

LEC T.

EXP ANS ION

LEC T.

EXP ANS ION

27-sep

11:48

0

19,12

1,912

0

14,295

1,4295

0

16,17

1,617

0

28-sep

11:48

1

24,05

2,405

2,773

19,33

1,933

2,832

22,34

2,234

3,4702

29-sep

11:48

2

24,75

2,475

3,166

22,33

2,233

4,519

26,25

2,625

5,6693

30-sep

11:48

4

25,89

2,589

3,808

23,45

2,345

5,149

27,89

2,789

6,5917

01-ene

11:48

5

25,9

2,59

3,813

23,59

2,359

5,228

28,91

2,891

7,1654

C.B.R. P ENETR AC ION

NOR M AL

Pulg.

mm

0

MOLDE Nº 1

C AR GA

Kg

C AR GA ENS AYO

Kg

Kg/cm2

0

0,0

0,025

0,63

0,05

MOLDE Nº 2

C .B .R . C OR R EG

Kg

%

C AR GA ENS AYO

MOLDE Nº 3

C .B .R . C OR R EG C AR GA ENS AYO C .B .R . C OR R EG

Kg

Kg/cm2

0

0,0

0

0,0

0

26,7

1,4

22,6

1,2

34,8

1,8

1,27

28,1

1,5

30,8

1,6

55,2

2,9

0,075

1,9

40,3

2,1

40,3

2,1

68,8

3,6

0,1

2,54

1360

41,6

2,2

3,06

55,2

2,9

4,06

82,3

4,3

6,05

0,2

5,08

2040

48,4

2,5

2,37

78,3

4,0

3,84

113,5

5,9

5,57

0,3

7,62

55,2

2,9

89,1

4,6

136,6

7,1

0,4

10,16

68,8

3,6

101,3

5,2

158,3

8,2

0,5

12,7

82,3

4,3

113,6

5,9

174,6

9,0

Kg

%

Kg Kg/cm2 Kg

%

Nº golpes por capa

12

CONDICION DE MUEST RA

25

Antes de mojarse D. de M

Antes de mojarse

56 D. de M Antes de mojarse D. de M

Peso muestra húm.+molde

10040

10385

11855

12545

12315

12830

Peso Molde

6090

6090

7955

7955

7975

7975

Peso muestra húmeda

3950

4295

3900

4590

4340

4855

Volumen de la muestra

2165

2165

2165

2165

2165

2165

Peso Unit. Muestra Húm.

1,824

1,984

1,801

2,120

2,005

2,242

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MUEST RA DE HUMEDAD

Fondo

Fondo

Superf.

2" sup.

Fondo

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Peso muestra húm + tara

71,1

59,2

72,6

63,9

87,3

86,4

78,7

79,2

Peso muestra seca + tara

60,4

49,2

61,4

56,1

73,8

73,9

66,7

63,3

Peso del agua

10,7

10

11,2

7,8

13,5

12,5

12

15,9

14,3

Peso de tara

20,1

19,3

22,3

25,3

26,1

25,9

19,1

12,8

24,8

Peso de la muestra seca

40,3

29,9

39,1

30,8

47,7

48

47,6

50,5

54

Contenido humedad %

26,55

26,042

25,21

T ara Nº

Superf. 2" sup.

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33,445 28,645 25,325 28,30189

Superf. 2" sup.

Hum.

Peso

Opt.

Unit.

93,1

%

gr/cm3

78,8

13,59

1,78

31,485 26,481

Promedio cont. Humedad

30,00

28,645

26,81

26,042

28,35

26,481

Peso Unit.muestra seca

1,403

1,5421

1,421

1,6821

1,562

1,773

EXPANS ION TIEM P O F EC HA

HOR A

M OLDE Nº 1

EN

LEC T.

DIAS

EXTENS .

CM.

M OLDE Nº 2

EXP ANS ION

LEC T.

M OLDE Nº 3

EXP ANS ION

%

EXTENS .

CM.

LEC T.

EXP ANS ION

%

EXTENS .

CM.

C.B.R.

Peso

%

Unit. gr/cm3

%

27-sep

11:48

0

19,12

1,912

0

14,295

1,4295

0

16,17

1,617

0

3,06

1,403

28-sep

11:48

1

24,05

2,405

2,773

19,33

1,933

2,832

22,34

2,234

3,4702

4,06

1,421

29-sep

11:48

2

24,75

2,475

3,166

22,33

2,233

4,519

26,25

2,625

5,6693

6,05

1,562

30-sep

11:48

4

25,89

2,589

3,808

23,45

2,345

5,149

27,89

2,789

6,5917

01-ene

11:48

5

25,9

2,59

3,813

23,59

2,359

5,228

28,91

2,891

7,1654

C.B.R. P ENETR AC ION

NOR M AL

Pulg.

mm

MOLDE Nº 1

C AR GA

Kg

C AR GA ENS AYO

Kg

Kg/cm2

MOLDE Nº 2

C .B .R . C OR R EG

Kg

%

C AR GA ENS AYO

Kg

Kg/cm2

MOLDE Nº 3

C .B .R . C OR R EG C AR GA ENS AYO C .B .R . C OR R EG

Kg

%

Kg Kg/cm2 Kg

0

0

0,0

0

0,0

0

0,0

0

0,025

0,63

26,7

1,4

22,6

1,2

34,8

1,8

%

0,05

1,27

28,1

1,5

30,8

1,6

55,2

2,9

0,075

1,9

40,3

2,1

40,3

2,1

68,8

3,6

0,1

2,54

1360

41,6

2,2

3,06

55,2

2,9

4,06

82,3

4,3

6,05

0,2

5,08

2040

48,4

2,5

2,37

78,3

4,0

3,84

113,5

5,9

5,57

0,3

7,62

55,2

2,9

89,1

4,6

136,6

7,1

0,4

10,16

68,8

3,6

101,3

5,2

158,3

8,2

0,5

12,7

82,3

4,3

113,6

5,9

174,6

9,0

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GRÁFICOS

CARGA (Kg)

CURVA: CARGA - PENETRACION 200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0

12 GOLPES 25 GOLPES 56 GOLPES

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

PENETRACION (Plg)

PESO UNITARIO (GR/CM^3)

CURVA: CBR-PESO UNITARIO y = 0.05549x + 1.21825 R² = 0.94558

1.650 1.600 1.550 1.500 1.450 1.400 1.350 1.300 1.250 1.200 1.00

2.00

3.00

4.00 C.B.R. (%)

CBR 100% D. Máx.= 10,12% CBR 95% D. Máx.= 8,52% Ecuación Obtenida Coeficientes. A= 0,05549 B= 1,21825

5.00

6.00

7.00

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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

El método del CBR mide la aptitud de la resistencia a penetración. Este valor nos sirve para determinar el espesor mínimo de calzada que se debe colocar sobre un suelo de cimentación dado. Los resultados obtenidos en la práctica del material preparado fueron de CBR 100% a 10,12%, y CBR a 8.52%.



La curva carga- penetración encontrada nos demuestra el aumento de carga soportada según la energía aportada a la muestra mediante la compactación Proctor T-180, teniendo una serie de puntos de valores similares en 0.025 pulg. De penetración a cargas cercanas a 30kg y llegando a un valor máximo en 56 golpes de penetración 0.5 pulg.



Por último, se dice que la penetración y el esfuerzo son proporcionales, a mayor carga aplicada en un suelo, este sufre mayores deformaciones. En la gráfica vemos que no es necesario realizar un gran esfuerzo sobre la muestra para que la carga penetre en el suelo, debido a que la práctica se la realizo con un suelo arcilloso 80% y aluvial 20% haciendo alusión a una resistencia mayor pero ligera agregando estos dos suelos.



Se concluyó que la muestra la adición de material granular realizo un mejoramiento ligero a la resistencia de la arcilla pura, el mejoramiento del terreno es importante debido a que se realiza estas generalmente para determinar la subrasante de una carretera, como la mayor parte de las fallas en pavimentos flexibles se deben principalmente al desplazamiento, o sea a la falla “al corte”, de los materiales que componen las diferentes capas, siendo la subrasante una de las bases fundamentales.



Se recomienda para la acción de compactación de la muestra realizarlo de manera energética y continúa, para así evitar cualquier variación en la eliminación de vacíos y densificación de la muestra, estos fallos posibles podrían resultar en una mala lectura o resistencia a la cortante no representante.



Se recomienda que al sacar las muestras delicadamente y dejar secar siguiendo la dirección de la guía de laboratorio.



La lectura del extensómetro debe realizarse en la misma posición en la cual se realizó la lectura inicial, esta debe ser marcada con puntos en los moldes para obtener una lectura uniforme.

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7.-BIBLIOGRAFÍA 

Braja M Das. (1985). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica (Cuarta Edición). Sacramento California, EEUU. : Editorial “THOMSON LEARNING”.



Rodas Valle Raúl. (1963). Carreteras Calles Y Aeropistas (Cuarta Edición): Principios Generales De La Mecánica De Suelos Aplicados A La Pavimentación Y Métodos Para El Cálculo De Pavimentos. Caracas, Venezuela: Editorial “EL ATENEO”.



Ing. Yurquina Flores Luis Alberto (2019). Guía de laboratorio de Mecánica de Suelos II. Tarija, Bolivia: Editorial U.A.J.M.S.