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CALCULO DE CBR EN LABORATORIO

INTEGRANTES: JUAN CAMILO LOBELO CARRASQUILLA – T00046134 CARLOS IVAN PINTO – T00030785 CARLOS AMAZO AMAYA – T00041729

DOCENTE: RAFAEL MENDEZ ANILLO, I.C., M. Eng

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE BOLIVAR CARTAGENA – BOLIVAR FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA CIVIL Y AMBIENTAL CURSO DE PAVIMENTOS 2020-01

INTRODUCCIÓN

A medida que pasan los años el crecimiento del tráfico es más notorio y es que la capacidad adquisitiva de la persona promedio se ha elevado logrando consigo que se estén adquiriendo vehículos cada día, estos vehículos que transitan por las carreteras y vías principales del país generan al pavimento ya sea flexible o rígido unas solicitaciones o esfuerzos debido a su peso, estos esfuerzos hacen que se produzcan pequeñas deformaciones cada instante que las ruedas transitan por la vía. Lógicamente vehículos más pesados afectaran de manera muy negativa la estructura de pavimento instalada. Es por esta razón que los ingenieros necesitan de enfoque técnico en los estudios de suelos para llevar a cabo un buen diseño y ejecución en la construcción de estos pavimentos, acorde con las necesidades creadas por el aumento de las repeticiones de carga, todo esto indica que es necesario adoptar estudios completos de las condiciones reales en las que se encuentra el suelo de la subrasante en el periodo de proyecto. En la siguiente practica de laboratorio se procederá a ensayar una muestra de suelo granular mediante un ensayo de CBR (California Bearing Ratio), para así verificar si este puede ser de gran utilidad para la utilización en una estructura de pavimento.

OBJETIVOS

 OBJETIVOS GENERALES

 Determinar el valor de CBR (California Bearing Ratio) para una muestra de suelo compactada en laboratorio.



Estudiar la relación entre el ensayo de CBR y el módulo de resiliencia.

 OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Determinar un índice CBR



Graficar de manera precisa y correcta la presion vs la penetración de la muestra de estudio



Mediante los valores obtenidos hacer un análisis y dar las correcciones precisas con un criterio valido para saber la calidad y uso del material en obra.

MARCO TEORICO

Definición de CBR: El CBR (California Bearing Ratio) es una medida de la resistencia a la penetración de un suelo bajo la acción de un vástago con velocidad de penetración controlada, y se expresa porcentualmente como la relación entre la resistencia del material ensayado y la reportada para una muestra patrón, constituida por una grava bien gradada. Este método de prueba se emplea para evaluar la resistencia potencial de materiales de subrasante, subbase 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.

RESULTADOS OBTENIDOS DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO 1. TAMIZADO

TAMIZ 3/4 4 200 fondo TOTAL

CANTIDAD

CANTIDAD

(gr)

(gr) 1516 2042 2443 5 6006

TOTAL 1539 2213 2553 6 6311

0 7310 4996 11 12317

2. DATOS MUESTRA Y EQUIPOS DESCRIPCION CANTIDAD UNIDADES MASA SECA MUESTRA INICIAL 12317 gr VALOR A REEMPLAZAR TAMIZ 3/4 POR TAMIZ 4

3055

gr

PORCENTAJE SOBRETAMANOS Wbase molde MASA DEL EQUIPO MASA DE LA MUESTRA HUMEDAD OPTIMA MASA DEL AGUA MASA DE LOS SOLIDOS VOLUMEN CILINDRO MASA MOLDE + SUELO SUELO HUMEDO COMPACTADO PESO ESPECIFICO SECO

24,8%   2960 12040 5900 6,0% 354 5546 0,002124 16760

gr gr gr   gr gr m^3 gr

4720   2,1

Ton/m^3

3. DATOS ARROJADOS POR EL EQUIPO ELECTRONICO

NOTA: aclaracion, los integrantes del presente informe son los responsables del resultado de datos en la muestra de 25 golpes/capa. Los demas datos son suministrados con los diferentes grupos que realisaron la misma prueba pero con diferentes datos de golpes/capa.

MUESTRA MUESTRA 10

50

CAPAS/GOLP CAPAS/CAP MUESTRA 25/CAPA PENETRACIO FUERZ PRESION(psi PRESION(Mpa N (in) 0,005 0,025 0,050 0,075 0,100 0,125 0,150 0,200 0,300 0,400

A lbf) ) 47,88 249,31 568,32 978,14 1397,86 1860,52 2285,4 3053,13 4223,26 5222,98

0,500  

 

) 15,95 83,11 189,42 326,04 466,01 620,18 761,74 1017,73 1407,73 1741,03

0,110 0,573 1,306 2,248 3,213 4,276 5,252 7,017 9,706 12,004  

4. GRAFICA PRESION VS PENTRACION

E

A PRESION(psi

PRESION(psi) ) 9,43 36,84 90,36 153,01 212,19 271,22 327,93 428,44 596,54 736,07    

 

18,85 187,24 433,95 754,78 1113,02 1443,56 1776,27 2346,56 3173,13

PRESION VS PENETRACION 3500.00 3000.00

PRESION (psi)

2500.00 2000.00 1500.00 1000.00 500.00 0.00

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

PENETRACION (in)

La curva de color gris corresponde a la muestra 50 golpes/capa La curva de color azul corresponde a la muestra 25 golpes/capa La curva de color naranja corresponde a la muestra 10 golpes/capa

ANALISIS DE DATOS PREGUNTAS PROPUESTAS POR EL DOCENTE El análisis de resultados debe responderse a partir de las siguientes preguntas, las cuales requieren de los resultados obtenidos por todos los grupos de trabajo. a) Grafique el peso específico seco (eje x) versus el CBR (eje y). Realice un gráfico para cada uno de los dos tipos de suelo y analice los resultados obtenidos. b) Obtenga el módulo resiliente de cada material a partir de por lo menos 5 correlaciones con el CBR (medido para un grado de compactación del 95%). Analice y compare los resultados obtenidos. c) ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de este material como subrasante? d) Para el tipo de suelo analizado, ¿es confiable el resultado del CBR en la caracterización de la resiliencia de la subrasante? Justifique su respuesta. e) De acuerdo con los resultados obtenidos, ¿Cuál es la influencia del contenido de finos,

de la gradación y del tamaño de partículas en el CBR de un material? DESARROLLO Y SOLUCION A LAS PREGUNTAS PUNTO a. 

FORMULA PARA EL CBR (%)



CALCULOS DE LOS CBR

PES CBR (0,1in) 202



CBR (0,2in)

7 210

21,22

28,56

0 265

46,6

67,85

0 111,3 156,44 GRAFICA PESO ESPECIFICO SECO VS CBR

PESO ESPECIFICO SECO VS CBR 180 160 140

CBR

120 100 80 60 40 20 0 2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

PESO ESPECIFICO SECO (Kg/m^3)

NOTA: aclaracion. 

la curva de color naranja corresponde al CBR de 0,1 in de pentracion



la curva de color azul corresponde al CBR de 0,2 in de pentracion



los puntos de isquierda a derecha corresponden a las muestras de 10, 25 y 50 golpes/capa de la muestra.

En base a los datos obtenidos en la curva se puede afirmar que a medida que aumenta el numero de golpes/capa la masa del suelo presentara una mejor densidad, desde el punto de vista ingenieril es una gran ventaja tener un suelo muy denso debido a que este podra tener una mejor resistencia al cortante para soporte de una cimentacion o incluso para la base de una carretera. Sin embargo, hay que tener otros factores muy importante del suelo como lo es: el lugar (sismos), tamano de los granos, acomodidad de los mismos, las precipitaciones, etc. estos factores pueden perjudicar en cierto grado el CBR(%) de la muestra.

PUNTO B.

PU NTO C. Para poder respondernos esa pregunta, debemos observa la tabla que se encuentra en la respuesta del punto “a”, la cual corresponde a la siguiente: Golpes /capa PES CBR (0,1in) CBR (0,2in) 10 2027 21,22 28,56 25 2100 46,6 67,85 50 2650 111,3 156,44

También podemos observar la tabla del lado derecho, esta tabla nos muestra una clasificación general con respecto a su uso del CBR (%). VENTAJAS DESVENTAJAS Cumple con todos los valores en el Por tener una gran cantidad de finos rango

puede presentar cambios de volumen en presencia de humedad

Necesita menos compactación Se puede utilizar ese material en sub base y base en 25 golpes/capa y en base con 50 golpes/capa

PUNTO D. Estos resultados no son confiables. Según lo afirmado por el INVIAS, la experiencia ha demostrado que los resultados del CBR para aquellos materiales que contienen porcentajes sustanciales de partículas retenidas en el tamizNo.4 (como es nuestro caso), son más variables que los de materiales más finos. En consecuencia, se puede requerir más pruebas para estos materiales con el fin de establecer un CBR confiable PUNTO E. 

CONTENIDO DE FINOS: La influencia de finos es importante en el ensayo CBR(%). Para suelos granulares, como es el caso, se sabe que entre más contenido de finos posea, menos módulo de resiliente tendrá.



GRADACION: Tener una buena variación en el tamaño de las partículas del suelo, es decir, tener un suelo bien graduado es sinónimo de una mejor resistencia y por ende, un mayor modulo resiliente.



TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS: En el ensayo de CBR solo se tiene en cuenta el contenido retenido entre los tamices de ¾ y No.4 de Para este tipo de suelo no solo intervine el tamaño de las partículas en la magnitud del Mr, sino también la forma que tengan cada una de estas. Hay que tener claro que la rugosidad también afecta.

CONCLUSIONES Entre más compacta esté la muestra, el módulo r aumenta (se comporta mejor) debido a que el suelo se densifica más. El suelo ensayado actúa muy bien bajo cargas dinámicas, el material califica para usarse como base o como súbase dependiendo del grado de compactación que se les dé. Con los resultados obtenidos de Mr del ensayo realizado, nos damos cuenta de la alta dispersión que hay entre una correlación y la otra. Por ende, consideramos que los resultados no son confiables. Según lo afirmado por el INVIAS, la experiencia ha demostrado que los resultados del CBR para aquellos materiales que contienen porcentajes sustanciales de partículas retenidas en el tamiz No.4 (como es nuestro caso), son más variables que los de materiales más finos. Se puede requerir más pruebas para estos materiales con el fin de establecer un CBR confiable; el ensayo triaxial dinámico es una buena opción.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS



Guia de laboratorio para el curso de pavimentos



Norma INV E-148-0, relacion de soporte del suelo en el laboratorio (CBR de laboratorio).