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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II

INFORME nº 5 ENSAYO: SOPORTE CALIFORNIA – “CBR” Docente:

Ing. VICTOR BERMEJO FRANCO

Auxiliar:

Univ. RODRIGO ANGULO CALDERON

Estudiante:

Univ. MAMANI MAMANI GUIDO VLADIMIR

CI:

7057835 LP

GRUPO:

VIERNES - TARDE

Fecha de PRESENTACION: 07 de Junio 2013

La Paz- Bolivia

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES “ING. HUGO MANSILLA ROMERO”

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II LABORATORIO nº 5 ENSAYO SOPORTE CALIFORNIA “CBR”

Docente: Ing. Victor Bermejo Franco Univ. Guido Vladimir Mamani Mamani

ENSAYO DE SOPORTE CALIFORNIA -CBR I.

INTRODUCCION. Si bien la compactación es una técnica que nos permite mejorar el suelo, y estabilizarlo para fines estructurales (aunque no aporten mucho), en carreteras si cumplen una función estructural, sobre todo a nivel de la subrasante. En la actualidad existen varias teorías y varios programas aplicativos para el diseño de pavimentos o firmes, ya sean estos de pavimentos rígidos como flexibles, en todos estos métodos y más aun en el método americano AASHTO 93, la variable del CBR es pieza fundamental para este tipo de cálculos, que engloba muchos otros factores (serviciabilidad, IRI, etc). El CBR nos proporciona una idea de la resistencia del suelo a ensayado y nos brinda información sobre el tipo de aplicación que podemos darle según el parámetro calculado. El valor calculado no servirá para bien seguir mejorando el suelo o aplicarlo directamente como cimentación tanto del paquete estructural o la capa de rodadura.

II.

OBJETIVOS. a. OBJETIVO GENERAL  Determinar un índice de resistencia de un suelo, conocido como Razón de Soporte de California (CBR) b. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Introducir al estudiante a un método para evaluar la calidad relativa del suelo para aplicarlo en la práctica ingenieril.  Determinar las propiedades nuevas adquiridas por el suelo una vez finalizado el ensayo.

 Este método se utiliza para evaluar la capacidad de suelos de subsasante como también de materiales empleados n la construcción de terraplenes, etc

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III. APLICACIÓN. Para cumplir sus funciones, un PAQUETE ESTRUCTURAL debe satisfacer dos condiciones básicas; ofrecer una buena y resistente superficie de rodamiento, con la rugosidad necesaria para garantizar buena fricción con la llanta de los vehículos y con color adecuado para evitar reflejos y deslumbramientos; en segundo lugar, se debe poseer la resistencia apropiada y las características mecánicas convenientes para soportar las cargas impuestas por el transito sin falla y deformaciones que no sean permanentes y que garanticen un tráfico en buenas condiciones. Obviamente un pavimento debe ser capaz de soportar los ataques de intemperismo.

Figura Nº 1 Sección de un Terraplén Las características de resistencia y deformabilidad se satisfacen con una capa de material que se encargue de distribuir los esfuerzos de tal modo que a la subrasante lleguen a niveles tolerables, que no produzcan falla, ni asentamientos u otras deformaciones perjudiciales. Si bien la subrasante debe poseer ciertas características, el paquete estructural debe ser poseedor de propiedades con mas exigencias de control. Funciones de las distintas capas de un pavimento. a) Subrasante.- Generalmente la subrasante constituye la base de apoyo del paquete estructural, constituido por la sub-base, base y la carpeta de rodadura, el material constituyente debe tener características definidas y optimas para el funcionamiento de dicho paquete, el rigor de compactación debe ser el adecuado para el funcionamiento estructural del mismo. b) Sub-Base.- Para muchos, una de las principales funciones de la sub-base de un pavimento es de carácter económico. Se trata de formar el espesor requerido del pavimento con el material más barato posible. Todo el espesor podría construirse con un material de alta calidad, como el usado en la base, pero se prefiere hacer aquella más delgada y substituirla en parte por un sub-base de menor calidad, aun cuando esto traiga consigo un aumento en el espesor del pavimento, pues,

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naturalmente cuanto menor sea la calidad de material colocado será mayor el espesor necesario para soportar los esfuerzos transmitidos. Otra función consiste en servir de transición entre el material de base, generalmente granular más o menos grueso y la propia subrasante. L sub-base, más fina que la base, actúa como filtro de esta e impide su incrustación en la subrasante. La sub-base sirve también para absorber deformaciones perjudiciales en la subrasante, por ejemplo cambios volumétricos asociados a cambios de humedad, impidiendo que se reflejen en la superficie del pavimento. c) Base.- Hasta cierto punto existe en la base una función económica análoga a la discutida para el caso de la sub-base, pues permite reducir el espesor de la carpeta de rodadura, más costosa, pero la función fundamental de la base de un pavimento consiste en proporcionar un elemento resistente que transmita a la sub-base y a la subrasante los esfuerzos producidos por el transito en una intensidad apropiada. La base en muchos casos debe también drenar el agua que se introduzca a través de la carpeta o por los acotamientos del pavimento, así como impedir la ascensión capilar. Carpeta de rodadura.- La carpeta debe proporcionar una superficie de rodamiento adecuada, con textura y color convenientes y resistir los esfuerzos abrasivos del tráfico. Hasta donde sea posible, debe impedir el paso del agua al interior del pavimento.

Figura Nº 2- Paquete Estructural Pruebas especiales en la tecnología de pavimentos. PRUBA C.B.R. (Valor Soporte California) La actual tecnología de pavimentos ha desarrollado algunas pruebas especiales en las que se fundan métodos de diseño determinados. De ellas se mencionan a continuación la del Valor Soporte California (C.B.R), la de placa y las pruebas triaxiales.

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La prueba más aplicativa es la del Valor Soporte California o prueba de C.B.R. que fue desarrollado originalmente en el Estado de California, E.U.A., para atender a los proyectos viales de aquella entidad federativa, pero pronto su utilización se hizo general en muchos lugares, sobre todo por el sencillo método de diseño de pavimentos que en ella se funda.

El ensayo CBR (la ASTM denomina a este un ensayo de relación de soporte) mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un número de la relación soporte. El numero CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria (en libras por pulgada cuadrada) necesaria para lograr una cierta profundidad de la penetración del pistón de penetración (con un área 19.4 cm2) dentro de la muestra compactada de suelo con un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. En forma de ecuación esto es:

De la ecuación anterior se puede ver que el numero CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón. En la práctica, el símbolo de porcentaje se quita y la relación se presenta simplemente por el número entero, como 3, 45, 98. Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación anterior son las siguientes: PENETRACION mm Pulg 2.5 0.10 5.0 0.20 7.5 0.40 10.0 0.50 12.7 0.60

CARGA UNITARIA PATRON MPa psi 6.9 1000 10.3 1500 13.0 1900 16.0 2300 18.0 2600

El ensayo se lleva a cabo en una maquina de compresión utilizando una taza de deformación unitaria de 1.27 mm/min. Se toman lecturas de carga contra penetración a cada 0.5 mm de penetración hasta llegar a un valor de 5.0 mm a partir del cual se toman lecturas con incrementos de 2.5 mm hasta obtener un penetración total de 12.7 mm.

El valor CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento se suelos principalmente con fines de utilización con base, sub-base, y subrasante bajo pavimentos de carreteras y aeropistas. La siguiente tabla:

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Nº CBR 0–3 3–7 7 – 20 20 – 50 >50

Clasificación General Muy pobre Pobre Regular Regular Bueno Excelente

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Usos

Sistema Sistema de Clasificación Clasificación Unificado AASTHO

Subrasante Subrasante Sub-base Base, sub-base Base

OH, CH,MH,OL OH, CH,MH,OL OL, CL, ML, SC, SM, SP GM, GC, SW, SM, SP,GP GW,GM

de

A5, A6, A7 A4, A5, A6, A7 A2,A4, A6, A7 A1b, A2-5, A3, A2-6 A1a, A2-4, A3

Según el autor Carlos Crespo Villalaz clasifica el suelo a aplicar en carretas o aeropistas según: CBR

Clasificación

0–5 5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 50 50 – 80 80 - 100

Subrasante muy mala Subrasante mala Subrasante regular a buena Subrasante muy buena Sub-base buena Base buena Base muy buena

IV. NOMENCLATURA. La nomenclatura utilizada para el presente ensayo es el convencional clásico utilizado en los libros clásicos de mecánica suelos: SIMBOLO Ds Dh %H %h op Ds max V S Pa Ps Gs γW CBR

DETALLE Densidad del suelo seco Densidad del suelo húmedo Porcentaje de Humedad Porcentaje de humedad optima Densidad seca máxima Volumen de la muestra Grado de Saturación Peso del agua Peso del suelo seco Peso especifico relativo del suelo Peso especifico del agua Valor soporte California (California Bearing Ratio)

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V. REGISTRO DE DATOS Y CÁLCULOS. UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES I.E.M. - U.M.S.A.

FACULTAD DE INGENIERÍA

"ING. HUGO MANSILLA ROMERO"

INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE SUELOS

Cliente: Suelos II CIV-220 Muro de Proyecto: Contención Ubicación: C. Juan Manuel Loza Z/Miraflores (Laycacota)

Pozo: 1 Muestra 1 Nº:

Operador: Guido Vladimir Mamani Mamani

Calculista: Fecha del ensayo:

ENSAYO: RELACION SOPORTE CALIFORNIA "CBR"

Datos Adicionales utilizados para este Laboratorio CARACTERÍSTICAS DEL SUELO Lab. Nº

L.L.

I.P.

C.L.

S.L.

Clasificación

Humedad Óptima

densidad Máxima

3

-

-

-

-

-

7,20%

2,18 [kg/dm3]

Datos obtenidos en el ensayo y cálculos correspondientes. CONTENIDO DE HUMEDAD Y DENSIDAD HUMEDA-SECA Molde Nº Nº de Capas: Nº de golpes por capa

1 5 12

2 5 25

3 5 56

12,502 7,337 5,165 2,306 2,240

12,400 7,076 5,324 2,292 2,323

12,800 7,356 5,444 2,317 2,350

Condición de la muestra Peso muestra húmeda + molde [kg] Peso del molde [kg] Peso muestra húmeda [kg] Volumen de la muestra [dm3] Densidad de la muestra húmeda [kg/dm3]

Contenido de humedad Lata Nº peso muestra húmeda + lata [g] peso muestra seca + lata [g] Peso del agua [g] Peso de la lata [g] Peso de la muestra seca [g] Contenido de humedad % Promedio del contenido de humedad %

Densidad de la muestra seca [kg/dm3]

Fondo 48 485,5 462,11 23,39 73,56 388,55 6,02

Superf. 40 500,67 476,6 24,07 59,18 417,42 5,77 5,89

2,115

Fondo 37 455,38 434,43 20,95 58,27 376,16 5,57

Superf. 47 512,55 489,5 23,05 60,75 428,75 5,38 5,47

2,202

Fondo 87 445,73 428,1 17,63 71,3 356,8 4,94

Superf. 23 535,92 513,26 22,66 57,32 455,94 4,97 4,96

2,239

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EXPANSIÓN TIEMPO TRANSCURRIDO EN DIAS 0 1 2 3 4

MOLDE Nº 1 Lectura Expansión extensómetro % 45 55 55