8 clase _CBR

CURSO DE PRE GRADO:

MECÁNICA DE SUELOS 1

TERCERA UNIDAD

Ing. Edwin Arteaga Chavez

TEMA : Ensayo California Bearing Ratio

C.B.R.

Se denomina así al Ensayo California Bearing Ratio. O también denominado Razón de soporte de suelos compactados

QUE SIGNIFICA

PARA QUE SIRVEEl ensayo CBR sirve para medir la resistencia de un terreno que será utilizado en una carretera, es decir si ponemos ha este terreno ha soportar una carpeta asfáltica y un transito vehicular, queremos saber si tras pasar muchos camiones terminarán presentando baches o deformaciones a la carretera o no.

C.B.R.ORIGENEste método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E.Stanton y O. J. Porter del departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto en Europa como en América, el método CBR se ha generalizado y es una forma de clasificación de un suelo para ser utilizado como subrasante o material de base en la construcción de carreteras

Durante la segunda guerra mundial, el cuerpo de ingenieros de los Estados Unidos adoptó este ensayo para utilizarlo en la construcción de aeropuertos

C.B.R.DEFINICIÓN DE CBREl CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar.El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayoEste ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este último no es muy practicado.

C.B.R.COMO SE OBTIENE EL NUMERO CBREl número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en Kilos/cm2 (libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4 centímetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a 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 triturada, en ecuación, esto se expresa:

C.B.R.COMO SE OBTIENE EL NUMERO CBR

CBR = Carga unitaria de ensayo x 100 Carga unitaria patrón

Que es la carga Unitaria patrónEs la carga necesaria requerida para penetrar un pistón de 19.4 cm2 en una muestra de roca triturada, que sido ensayada en laboratorio bajo condiciones controladas

C.B.R. CBR = Carga unitaria de ensayo x 100 Carga unitaria patrón

Que es la carga Unitaria de ensayoEs la carga que se obtiene cuando se penetrar un pistón de 19.4 cm2 en una muestra de suelo compactada al optimo contenido de humedad y a la máxima densidad seca. Por cualquiera de estos métodos:

Proctor Estándar ASTM D 698

A B CPeso martillo (lb) 5.5 5.5 5.5Diám. molde (pulg)

4 4 6

N° Capas 3 3 3N° Golpes / Capa 25 25 56

A B CPeso martillo (lb) 10 10 10Diám. molde (pulg)

4 4 6

N° Capas 5 5 5N° Golpes / Capa 25 25 56

Proctor Modificado ASTM D 1557

C.B.R.Para obtener el valor CBR es necesario hacer los 3 ensayos siguientes:

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

El método a seguir para determinar el CBR será diferente en cada caso.Debido al comportamiento de los suelos y en proporción a su grado de alteración (inalterado y alterado) y a su granulometría y características físicas (granulares, finos, poco plásticos)A. Determinación del CBR de suelos perturbados y remoldadosB. Determinación del CBR de suelos inalterados.C. Determinación del CBR in situ.

C.B.R.A. Determinación del CBR de suelos perturbados y remoldados

1. Gravas y arenas sin cohesión.2. Suelos cohesivos, poco plásticos y poco o nada

expansivo.3. Suelos cohesivos y expansivos

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Equipo Para la CompactaciónMolde de diám.= 6”, altura de 7” a 8” y un collarín de 2”.Disco espaciador de acero diám. 5 15/16” y alt. 2.5”Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”.

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Equipo Para determinar la expansiónTrípode y extensómetro con aprox. 0.001”.Pesas de plomo anular de 5 lbs c/u (2 pesas

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Equipo Para la Prueba de Penetración

Pistón sección circular Diám. = 2 pulg.Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica. V= 0.05 pulg/min. Con anillo calibrado.Equipo misceláneo: balanza, horno, tamices, papel filtro, tanquespara inmersión de muestra a saturar, cronómetro, extensómetros,etc.

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Equipo

C.B.R.El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:

CBR Clasificación general usos

Sistema de Clasificación

Unificado AASHTO

0 - 3 muy pobre 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,SCSM,SP

A2,A4,A6,A7

20 - 50

bueno

base,subbase

GM,GC,W,SMSP,GP

A1b,A2-5,A3A2-6

> 50 excelente base GW,GM A1-a,A2-4,A3

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Determinación de la densidad y humedadPara cada determinación de la densidad Para la curva con 6puntos se necesitará 30 k de material y se procederá como en el ensayo Proctor y Se compacta en 5 capas con 56 golpes / capaHasta determinar la máxima densidad seca y optimo contenido de Humedad.Se tendrá en cuenta que Cada muestra se utiliza una sola vez.

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Determinación de la expansión del material

El hinchamiento o expansión se mide dejando a remojo el molde totalmente relleno de material, y midiendo cuanto ha aumentado en altura.

Este incremento en altura se compara con la altura inicial para obtener un % de hinchamiento. Esta altura inicial corresponde con la altura del molde (177.8 mm) menos la altura del collar de expansión (50.8 mm), es decir, 127 mm de altura inicial

Los especímenes son saturados por 96 horas, con una sobrecargaigual al peso del pavimento que se utilizará en el campo pero enningún caso será menor que 4.50 k. Es necesario durante esteperiodo tomar registros de expansión cada 24 horas y al final dela saturación tomar el porcentaje de expansión que es:


E (% ) = Expansión x 100 Altura de la muestra

E (% ) = ( Lectura Final - Lectura Inicial ) x 100 127

Las especificaciones establecen que los materiales de préstamo para:

Sub base deben tener expansiones menores de 2% Base “ “ “ 1%Como dato informativo observar el hinchamiento versus el CBR:Suelo con hinchamiento 3% o mas, generalmente tienen CBR < 9 %Suelo con hinchamiento 2% como máximo tienen CBR ≥ 15%Suelos con hinchamiento < 1% tienen generalmente CBR > 30%.


Una vez determinado el % w optimo y la MDS se coloca el papel filtro sobre la superficie enrasada y se montará el plato con el vástago graduableLuego sobre el plato se colocará varias pesas de plomo. La sobrecarga mínima será de 10 lbsColocado el vástago y las pesas, se colocará el molde dentro de un tanque o depósito lleno con aguaSe monta el trípode con un extensómetro y se toma una lectura inicial y se tomará cada 24 horasAl cabo de las 96 horas o antes si el material es arenoso se anota la lectura final para calcular el hinchamiento

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Drenaje de la Muestra

Después de saturada la muestra, se saca del cilindro y cuidadosamente se drena durante 15 minutos el agua libre que queda. Como para drenar bien el agua es necesario voltear el cilindro sujétese bien el disco y las pesas metálicas al haceresta operación. Luego remuévase el disco, las pesas y el papel filtro, pésese la muestra

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Determinación de la resistencia a la penetraciónSi no es necesario sumergir la muestra en agua, se colocará sobre ella la pesa anular y se montarán las pesas de plomo, de tal modo que se obtenga una sobrecarga semejante a la del pavimento a construirse.

Si la muestra ha sido sumergida en agua para medir su expansión, y después que haya sido drenada, se colocará la pesa anular y encima de las pesas de plomo que tenía la muestra cuando estaba sumergida en agua; o sea que la sobrecarga para la prueba de penetración deberá ser prácticamente igual a la sobrecarga que tenía durante el ensayo de hinchamiento

a) El molde con la muestra y la sobrecarga, se coloca debajo de la prensa y se

asienta el pistón sobre la muestra, aplicando una carga de 10 lbs.

b) Una vez asentado el pistón, se coloca en cero el extensómetro que mide la penetración y el dial del extensómetro también se coloca en cero.

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Determinación de la resistencia a la penetraciónc) Se hinca el pistón en incrementos de 0.025” a la velocidad de 0.05”/ minuto y se leen las cargas totales que ha sido necesario aplicar hasta hincar el pistón 0.50 pulgada

d) Una vez hincado el pistón hasta 0.50 pulgada, se suelta la carga lentamente; se retira el molde de la prensa y se quitan las pesas y la base metálica perforada

e) Finalmente se determina el contenido de humedad de la muestra …// se recomienda tomar el promedio de los diferentes contenidos de humedad ( parte superior e inferior de la muestra).

Determinación del CBR de suelos remoldados ASTM D 1883 Resultados

56

25





C.B.R. AL 98 % DE M.D.S. (%) 0.1": 12.10 0.2": 13.80C.B.R. AL 95% DE M.D.S. (%) 0.1": 14.50 0.2": 11.70


Si los CBR para 0.1” y 0.2” son semejantes, se recomienda usar en los cálculos, el CBR correspondiente a 0.2”.

Si el CBR correspondiente a 0.2” es muy superior al CBR correspondiente al 0.1”, deberá repetirse el ensayo

C.B.R. AL 100% DE M.D.S. (%) 0.1": 19.58 0.2": 36.07C.B.R. AL 95% DE M.D.S. (%) 0.1": 11.11 0.2": 26.52

C.B.R.Trabajo Formativo:

1. Determinación del CBR de suelos inalterados.

2. Determinación del CBR in situ.

Investigar como se realizan los siguientes ensayos

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