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INV E - 148 - 13 CBR DE SUELOS COMPACTADOS EN EL LABORATORIO Y SOBRE MUESTRA INALTERADA

LABORATORIO DE PAVIMENTOS

PRESENTADO A INGENIERO FRANCETH JUSTINE EDUARDO

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2019

INV E - 148 - 13 CBR DE SUELOS COMPACTADOS EN EL LABORATORIO Y SOBRE MUESTRA INALTERADA

PRESENTADO A INGENIERO FRANCETH JUSTINE EDUARDO

PRESENTADO POR: NATALIA PINTOR PARDO LAURA GUTIÉRREZ TOCASUCHE JENNYFER PAOLA VARGAS CÉSPEDES

1102307 1102443 1102768

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C 2019

INV E - 148 - 13 CBR DE SUELOS COMPACTADOS EN EL LABORATORIO Y SOBRE MUESTRA INALTERADA

1. INTRODUCCIÓN

Este laboratorio se realiza con el fin de poder evaluar la capacidad portante y deformación que presenta el suelo, este ensayo denominado CBR ( Californian

Bearing Ratio) consiste en compactar una muestra de suelo por medio de unos moldes estandarizados. Este ensayo se llevó a cabo en el laboratorio de la Universidad Militar Nueva Granada, con precaución se fue desarrollando paso a paso la metodología indicada por la norma INV E - 148 - 13, para realizar satisfactoriamente el ensayo de CBR.

2.

MATERIALES Y EQUIPOS 

Prensa: Se utiliza para forzar la penetración de un pistón dentro de una muestra de ensayo.



Moldes: Cada uno de los moldes debe tener forma cilíndrica.



Martillo de compactación

Figura 1. Martillo de compactación Fuente: Todo equipo



Horno: Horno adecuado para secar las muestras y, de esta manera, poder determinar su respectivo contenido de humedad.

Figura 2. Horno Fuente: Cotecno



Balanza: Con capacidad de 20 kg y sensibilidad mínima de 5 g.

Figura 3. Balanza electrónica Fuente: Schenck Worldwide



Pistón de penetración: Cilíndrico, metálico de 49.63 mm de diámetro.

Figura 4. Pistón de penetración

Fuente: Todo equipo



Sobrecargas metálicas: Estructuras que se utilizan para generar una carga mayorada en la muestra a utilizar.

Figura 5. Sobrecargas metálicas Fuente: Proetisa

3.

METODOLOGÍA 1. El material debe pasar el tamiz de 19 mm (¾’’) 2. La cantidad mínima de muestra es de 29 kg, con una masa húmeda de 45 kg. 3. Determinar la humedad óptima y la densidad máxima el suelo, mediante un control de compactación (ensayo Proctor modificado) con varios especímenes. 4. Añadir agua a la muestra de suelo para alcanzar la humedad óptima. 5. Ajustar el molde a la placa de base y se une al collar de extensión. 6. Insertar el disco espaciador dentro del molde. 7. Colocar un papel filtro grueso sobre el disco. 8. Las muestras de suelo con agua se colocan en los moldes. 9. Compactar la muestra en tres moldes CBR estandarizados, la muestra se compacta en 5 capas por molde siento la energía de compactación de cada molde de 10, 25 y 56 golpes por capa. 10. Terminada la compactación, se quita el collar y se enrasa el espécimen. Si al momento de enrasar se elimina alguna partícula gruesa, se rellena con material sobrante. 11. Desmontar el molde sobre la placa base, se vuelve a montar en posición invertida, sin el disco espaciador y con un papel filtro sobre la placa base. 12. Colocar una placa perforada sobre a superficie de la muestra invertida y sobre la misma, pesas de sobrecarga para producir presión (simulando capas de pavimento que se construyen sobre el suelo). 13. Aplicar la carga sobre el pistón de penetración mediante la prensa CBR. 14. Tomar las lecturas de la curva de presión - penetración.

4.

DATOS

Tabla 1. Datos

Tabla 2. Datos de los pesos

Golpes

Descripción

56

25

10

Molde+base (g)

7425

7553

7463

Molde+base+espécimen (g)

12079

12000

11634

Espécimen (g)

4654

4447

4171

Tabla 3. Datos del molde

5.

CÁLCULOS

Área pistón (mm2)

1960.35

Hmolde (m)

0.11

Dmolde (m)

0.15

Los esfuerzos se calcularon a partir de la división de la carga (N) entre el área del pistón, esta área se encuentra en la norma INV E 148-13. Para obtener la carga en Newtons fue necesario multiplicar la carga (Kg*f) encontrada en el laboratorio por la gravedad.

A partir de estos datos se realiza la gráfica Esfuerzo (Mpa) vs Penetración (mm) para 56, 25 y 10 golpes, colocando en el eje X los valores de penetración y en el eje Y los esfuerzos. En la gráfica de 56 golpes fue necesario hacer la corrección ya que la curva dio cóncava hacia arriba en su parte inicial, esto pudo ser debido a errores en el momento de realizar el ensayo.

Se determina el valor de C.B.R. para cada molde teniendo en cuenta que generalmente se calcula para 2.54mm (1”) y 5.08mm (2”) y se utiliza el C.B.R. que tenga el mayor valor de estos dos.

Se determina la densidad seca, mediante el contenido de agua (8%) como se determinó en el transcurso de la práctica, el volumen del molde (Dimensiones de la norma INV E 148-13) y la masa seca compactada. Luego se grafican estas densidades vs C.B.R.

Por último, se encuentra el C.B.R. correspondiente para el 95% de la densidad máxima seca.

6.

RESULTADOS

Tabla 4. Resultados Golpes 56

25

10

Penetración

Deformación

Deformación

Esfuerzo

Deformación

Deformación

Esfuerzo

Deformación

Deformación

Esfuerzo

(mm)

(kgf)

(N)

(Mpa)

(kgf)

(N)

(Mpa)

(kgf)

(N)

(Mpa)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.60

59.00

578.79

0.30

142.00

1393.02

0.71

59.00

578.79

0.30

1.30

209.00

2050.29

1.05

408.00

4002.48

2.04

149.00

1461.69

0.75

1.90

428.00

4198.68

2.14

633.00

6209.73

3.17

220.00

2158.20

1.10

2.50

711.00

6974.91

3.56

813.00

7975.53

4.07

282.00

2766.42

1.41

3.20

1053.00

10329.93

5.27

1027.00

10074.87

5.14

347.00

3404.07

1.74

3.80

1404.00

13773.24

7.03

1225.00

12017.25

6.13

407.00

3992.67

2.04

5.10

1967.00

19296.27

9.84

1537.00

15077.97

7.69

500.00

4905.00

2.50

7.60

3063.00

30048.03

15.33

2123.00

20826.63

10.62

686.00

6729.66

3.43

10.16

4150.00

40711.50

20.77

2689.00

26379.09

13.46

871.00

8544.51

4.36

Ilustración 1 Esfuerzo vs Penetración 56 golpes

Ilustración 2 Esfuerzo vs Penetración 25 golpes

Ilustración 3 Esfuerzo vs Penetración 10 golpes

Tabla 5. CBR corregido Golpes 56

25

10

Penetración

Esfuerzo

CBR

Esfuerzo

CBR

Esfuerzo

CBR

(mm)

(Mpa)

(%)

(Mpa)

(%)

(Mpa)

(%)

2.5

6.2

89.86

4.07

58.96

1.41

20.45

5.1

12.1

116.91

7.69

74.31

2.50

24.17

Tabla 6. Datos obtenidos Golpes 56

25

10

Masa seca compactada (kg)

4.3093

4.1176

3.8620

Volumen del molde (m3)

0.0019

0.0019

0.0019

Densidad seca (kg/m3)

2216.8563

2118.2552

1986.7872

Tabla 7. Datos grafica densidad vs CBR Golpes

Densidad seca (kg/m3)

CBR (%)

56

2216.8563

116.91

25

2118.2552

74.31

10

1986.7872

24.17

Ilustración 4 Densidad vs CBR

Tabla 8. CBR EN 95% Densidad seca (kg/m3) 95% 2106.013468

C.B.R. 65%

7.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos en este ensayo indican la capacidad portante de cada molde, lo que indica que cuando hay cambios de pendientes en la gráfica penetración vs Esfuerzo puede representar cambios de dureza en la muestra. Por otro lado, se evidencia en la tabla de densidades que, a mayor densidad seca, mayor será la capacidad de resistencia al esfuerzo cortante (CBR), evitando infiltraciones. El porcentaje de CBR varía de acuerdo a la compactación de la muestra y a el contenido de humedad. 8.

CONCLUSIONES 1. Este ensayo es fundamental para el diseño de pavimentos puesto que

mediante el CBR es posible determinar la calidad del material identificando a su vez su resistencia al esfuerzo cortante. 2. Al realizar el ensayo CBR en el laboratorio se pueden obtener múltiples

variaciones en las condiciones establecidas, debido a que la manipulación de la muestra y las condiciones del sitio donde se realiza el ensayo son muy variables, por ende, la humedad óptima de la muestra tiende a cambiar. 3. El informe CBR permite obtener de manera sencilla la capacidad de soporte que va a presentar un suelo, esto puede definir qué tipo de pavimento y que resistencia deberá presentar frente a las cargas y definir si es viable para el flujo de tránsito que presentara. 9.

RECOMENDACIONES

1. Las lecturas se deben hacer de forma precisa y preferiblemente con la colaboración de dos personas (una persona debe leer las deformaciones y la otra la carga correspondiente a cada deformación) para tener datos más precisos. 2. Los recipientes que van a contener la muestra deben estar limpios y secos para evitar alteraciones en los resultados por aumento de humedad. 3. Al momento de compactar es necesario que los golpes sean uniformes en toda la superficie para obtener obtener resultados óptimos.

10.

BIBLIOGRAFÍA INV E - 148 - 13: CBR de suelos compactados en el laboratorio y sobre muestra inalterada. INVIAS. INV E - 169 - 13: Relación de soporte del suelo en el terreno (CBR in-situ). INVIAS.