UNIVERSIDAD ANDINA NSTOR CCERES VELSQUEZ

UNIVERSIDAD ANDINA"NSTOR CCERES VELSQUEZ"FACULTAD DE INGENIERAS Y CIENCIAS PURASCarrera Acadmico Profesional de Ingeniera CivilY CIENCIAS PURASCarrera Acadmico Profesional de Ingeniera Civil

INFORME 04CBR (RELACIONES DE SOPORTE DE CALIFORNIA)

CURSO

PRESENTADO POR: RIVERA LARICO KELLY ELISA FUENTES CHURA GIMENA LILIA LIPA CHOQUE DANIELA JUDITH ARACA MARAZA JULIO C. NINA PAMPA PERCY SOTO CONDORI WILBERT HOBARTGRUPO: 3CANTERA: TAPARACHI 100%DOCENTE:Ing. MERLY M. CONDORI CHURASEMESTRE:VI-BJULIACA 14 JUNIO DEL 2012

ENSAYO DE CBR (RELACIN SOPORTE DE CALIFORNIA)(Normas a Utilizar AASHTO T193-63, ASTM D1883-99, NTP 339 145, MTC 132 2000 CBR DEL SUELO LABORATORIO)I. INTRODUCCIN.El ensayo CBR (ensayo de Relacin de Soporte de California), mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite obtener un nmero de la relacin de soporte pero, de la aseveracin anterior, es evidente que ste nmero no es constante para un suelo dado, sino que se aplica al estado en el cul se encontraba el suelo durante el ensayo. De paso, es interesante comentar que el experimento puede hacerse en el terreno o en un suelo compactado.

El nmero CBR (o simplemente CBR) se obtiene como la relacin de la carga unitaria (en lbs/plg) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetracin del pistn (con un rea de 19.4 cm) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrn requerida para obtener la misma profundidad de penetracin en una muestra estndar de material triturado.

El C.B.R. vara de acuerdo a la compactacin del suelo su contenido de humedad al compactar y cuando se realiza el ensayo.

Los ensayos del C.B.R. pueden ser realizados In Sito usando el equipo correspondiente al laboratorio tanto en muestras inalteradas como en compactadas. Los ensayos In sito se realizan solamente en el suelo con el contenido de humedad existenteLos ensayos insitu se hacen solamente con el suelo contenido de humedad existente, pero los ensayos de laboratorio, los cuales no pueden reproducir las condiciones de humedad y densidad obtenidas en la compactacin de la obraEl CBR de un suelo vara con su compactacin, su contenido de humedad al compactar el contenido de humedad cuando se ensaya.Por consiguiente al repetir las condiciones de obra, estos factores deben ser cuidadosamente controlados al preparar las muestras. A menos que sea seguro que el suelo no acumular humedad despus de la construccin, los ensayos CBR se llevan a cabo sobre muestras empapadas

Por tanto, deben realizarse ensayos insitu o ensayos sobre muestras inalteradas de capas compactados en obra durante el periodo de construccin. Si los resultados no concertasen con los datos preliminares que se usaron para proyectar, bien el proyecto debe ser modificado o el procedimiento en obra cambiado, para producir el CBR requerido.II. OBJETIVOS OBJETIVO GENERALEl objetivo del ensayo de CBR es establecer una relacin entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relacin entre el valor de CBRy la densidad seca que se alcanza en el campo Y laboratorio.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Determinar un ndice CBR, que nos permita expresar las caractersticas de Resistencia y deformacin del suelo extrado. Comprender en su totalidad el mtodo directo del ensayo CBR. Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado utilizandoun procedimiento adecuados para desarrollo del ensayo Interpretar los datos obtenidos a travs de formulaciones, tablas y grficos, demanera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado. Obtener un resultado lo ms exacto posible para realizar correctamente unaexpresin grfica Fuerza v/s Penetracin del ensayo de la muestra de suelo

III. MARCO TEORICOEste mtodo de prueba se emplea para evaluar la resistencia potencial de materiales de subrasante, sub-base y base, incluyendo materiales reciclados para empleo en pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje. Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de compactacin sobre el CBR es bajo, tales como materiales de grano grueso sin cohesin, o cuando se permita una tolerancia en relacin con el efecto de diferentes contenidos de agua de compactacin en el procedimiento del diseo, el CBR se puede determinar al contenido ptimo de agua de un esfuerzo de compactacin especificado. La masa unitaria seca especificada corresponde, generalmente, al porcentaje mnimo de compactacin permitido al usar las especificaciones para compactacin en el campo.

Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de compactacin sobre el CBR se desconoce, o en las cuales se desea tener en cuenta su efecto, el CBR se determina para un rango de contenidos de agua, usualmente el permitido para compactacin en el campo empleando las especificaciones existentes para tal fin.

El criterio para la preparacin de especmenes de prueba de materiales auto cementantes (y otros), los cuales ganan resistencia con el tiempo, se debe basar en una evaluacin de ingeniera geotcnica. Los materiales de auto cementantes, deben curarse apropiadamente hasta que se pueda medir relaciones de soporte representativas de las condiciones de servicio a largo plazo, de acuerdo con el criterio del ingeniero.

MTODO PARA MUESTRAS INALTERADAS. Mediante este mtodo, se determina el CBR de un suelo cohesivo en estado natural. Se diferencia del anterior slo en la toma de muestras, ya que los pasos para determinar las propiedades expansivas y la resistencia a la penetracin son similares.

Se tomarn tres muestras inalteradas, empleando para ello moldes CBR armados en los extremos de su respectivo collarn. Para facilitar el hinchamiento del molde, el collarn que se apoya sobre la superficie del terreno tendr sus bordes cortantes.

El procedimiento consiste en ir comprimiendo o hincando el molde contra la superficie del terreno y al mismo tiempo retirando el suelo de alrededor del molde, hasta que la muestra de suelo entre en el collarn superior por lo menos 25 mm., cuidando reducir al mnimo las perturbaciones de la muestra.

Finalmente, se retira el molde realizando un movimiento como cortando el suelo, se retira el collarn superior, se enrasan ambas caras de la muestra y se les vierte parafina slida derretida con el fin de evitar prdidas de humedad en el traslado al laboratorio. El peso unitario y la humedad debern ser determinados por medio del ensayo de densidad in situ, eligiendo un lugar prximo a aquel desde donde se obtuvieron las muestras.

MTODO CBR IN SITU.Es un mtodo adecuado para determinar la capacidad de soporte de un material en el lugar donde ser sometido a las solicitaciones de la estructura que soportar. Debera realizarse cuando se presenten materiales dudosos y en movimientos de tierra importantes. Bsicamente la fase de penetracin de este ensayo es similar a la descrita anteriormente.

Lo usual es determinar primero la densidad in situ del material en el lugar de ensayo, el cual puede ser usado bajo cualquiera de las siguientes condiciones:

cuando in situ la densidad y el contenido de agua son tal que el grado de saturacin es de un 80% o superior,

cuando el material es de granos gruesos y su cohesin es tal que no se vea afectado por cambios en la humedad o

cuando el material ha estado en el lugar por varios aos. En estos casos La humedad no es constante pero flucta dentro de rangos estrechos y el ensayo CBR in situ se considera como un indicador satisfactorio de la capacidad de soporte del suelo.

Por lo general se elige un lugar donde no haya piedras mayores a 3/4", deber removerse el material suelto y nivelar la superficie, luego se coloca un sistema de reaccin montando un gato, con anillo dinamomtrico y pistn, en forma vertical, aplicando la reaccin con un vehculo cargado u otro sistema. En caso de que el pistn sea colocado en forma horizontal, la reaccin ser dada por la pared contraria del pozo construido para este efecto.

Se colocan los anillos de sobrecarga directamente al suelo y se carga el pistn al suelo con una fuerza menor que 4,54 kg. Se debe instalar un dial comparador para registrar las lecturas de deformaciones, en un punto que permanezca constante e inmvil.La penetracin se realiza en forma similar al ensayo tradicional y el ensayo se repite en otros dos puntos escogidos con anterioridad. La forma de expresar los resultados tambin es idntica al mtodo de laboratorio, es decir, trazando la curva tensin contra penetracin, corrigiendo la curva si fuese necesario y calculando el CBR in situ, usando los valores de penetracin de 0,1" y 0,2"IV. EQUIPOS Y MATERIALES

Principio del formularioEQUIPOS DEL CBRMOLDES.-Son metlicos y de forma cilndrica, pueden estar constituidos por una piezacompleta o hendida por una generatriz, o por dos piezas semicilndricas ajustables. En el laboratorio se utilizan moldes de tres piezas, con un rebaje en su circunferencia superiordonde ajusta el collar y alas para sujetarlo a la placa base.Molde metlico, cilndrico de dimetro interior de 152,4 0,7mm y altura de 177,8 0,1mm. Debe tener un collarn de extensin metlico de 60 mm de altura y una placa base metlica de 9,5mm. De espesor, con perforaciones de dimetro igual o menor que 1,60mm.

COLLAR.-Cada molde lleva un collar de aproximadamente 60 mm de altura, el cual tiene unrebaje de modo que ajusta firmemente al molde y alas para sujetarlo a la placa base.

PLACA BASEEst constituida por una placa metlica en la que se asegura el molde y elcollar, por medio de las alas que stos tienen, a pernos con tuerca tipo mariposa sujetadas a la placa base.

MARTILLO DE COMPACTACINEs un cilindro metlico con una cara circular de 50 mm y con una masa de4500 g. Est equipado con una gua tubular para controlar la altura de cada a 460 mm. Lagua tiene cuatro perforaciones de 10 mm a 20 mm de cada extremo, separadas en 90.

APARATO PARA MEDIR LA EXPANSIN O DIALCompuesto por una placa metlica provista de un vstago ajustable de metal con perforacin de dimetro menor o igual a 1,6mm y un trpode metlico para sujetar el calibre comparador con indicador de dial.diales con recorrido mil-limo de 25 mm (1") y divisiones lecturas en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetracin del pistn en la muestra. Vstago de metal ajustable Dial de deformacin Trpode metlico para apoyar el dial

PESAS.Uno o dos pesas anulares de metal que tengan una masa total de 4,54 0,02kg y pesas ranuradas de metal cada una con masas de 2,27 0,02 kg. Las pesas anular y ranuradadeberan tener 5 7/8" a 5 15/16" (149,23 mm a 150,81 mm) en dimetro; adems de tener la pesa, anular un agujero central de 2 1/8" aproximado (53,98 mm) de dimetro.

DISCO ESPACIADORMetlico, cilndrico, de 150,8mm de dimetro y 61,4mm de altura.

MAQUINA DE COMPRESION O PRENSA DE ENSAYOSCon una capacidad mnima de 44 KN ( 4400Kgf) equipada con uncabezal o base movible que se desplace a una velocidad uniforme y sin pulsaciones de 1,25mm/min ( 0,05 pulgadas), para presionar el pisn de penetracin en la probeta. El aparatodebe estar equipado con un dispositivo indicador de carga con lecturas de 50 N ( 5Kgf) omenos

OTRAS APARATOS GENERALESTANQUELleno de agua, con capacidad suficiente para la inmersin de los moldes en aguaBANDEJAS DE MEZCLADEPSITO DE REMOJOPAPEL FILTROHORNOHorno de secado con circulacin de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110 5 C.PROBETAS GRADUADASon recipientes de vidrio o plstico graduados en centmetros cbicosy se usan para medir el agua que se le agrega a la muestra.BALANZASSe usan para pesar el suelo y las muestras de cada ensayo para calcular elcontenido de humedad real.REGLA DE ACEROSe usa para enrasar el suelo al nivel del molde, luego de compactado yextrado el collar.

TAMIZ 3/4.`` , N4Corresponde a una abertura nominal de 5 mm y se usa para seleccionar el material a ocupar en el ensayo.V. PROCEDIMIENTOS

El procedimiento es tal que los valores de la relacin de soporte se obtienen a partir de especmenes de ensayo que posean el mismo peso unitario y contenido de agua que se espera encontrar en el terreno laboratorio. En general, la condicin de humedad crtica (mas desfavorable) se tiene cuando el material est saturado. Por esta razn, el mtodo original del Cuerpo de Ingenieros de E.U.A. contempla el ensayo de los especmenes despus de estar sumergidos en agua por un periodo de cuatro (4) das confinados en el molde con una sobrecarga igual al peso del pavimento que actuara sobre el material

1. Se prepara la muestra de tamao igual o superior a 56 Kg. Esta muestra deber secarse al horno o aire a una temperatura menos de 60C, hasta que se vuelva desmenuzable adems se deber disgregar los terrones evitando romper el tamao natural de las partculas.2. La muestra se pasa por el tamiz de 20mm (3/4" ASTM) descartando el material retenido. Si es necesario mantener el porcentaje de material grueso del material original se deber efectuar un reemplazo. Para esto se determina por tamizado el porcentaje del material que pasa por los tamices (3/4`` y N4) luego se mesclan bien.3. Determinar el contenido ptimo de humedad de la muestra por medio del ensayo de compactacin elegido.4. Antes de compactar el suelo en los moldes, tomar una muestra representativa para determinar su contenido de humedad.5. Se pesa el molde con su base6. Para cada molde se coloca el collar y el disco espaciador y sobre este el disco de papel filtrodel mismo dimetro.7. Compactar tres especmenes a partir del suelo preparado dentro del ptimo contenido del agua W% calculado en el ensayo de proctor modificado, usando la compactacin indicada utilizando un nmero diferente de golpes por capa para cada espcimen8. Se compactara en cinco capas con 12, 25, 56 golpes/capa el espcimen compactado deber tener una altura superior a 5.9. Se quita el collarn se enrasa la parte superior del molde se volteara el molde y se quitara la base del molde perforada y el disco espaciador.10. Pesar el molde con la muestra se determina la densidad y humedad de la muestra.11. Colocar papel filtro sobre la base se empalmara el plato con el vstago graduabley se coloca las pesas para sobre cargas mnimas de 10Lbs.12. Sumergir el molde en un tanque o depsito lleno con agua.13. Ajustar a cero el deformimetro de expansin y se registra el tiempo de comienzo del ensayo y se tomara las lectura inicial cada 24 horas al cabo de 96 horas.14. Se calcula el % del hinchamiento que es la lectura final menos la lectura inicial de la muestra multiplicada por 100.15. Despus de saturar la muestra se saca del cilindro y cuidadosa mente se drena duranre 15 minutos el agua libre que queda.16. Luego pesar la muestra saturada incluyendo el molde.17. Se coloca la pesa anular y encima de las pesas de plomo que tena la muestra cuando estaba sumergida en agua.18. El molde con la muestra y la sobre carga, se coloca debajo de la presa y se asienta el pisn sobre la muestra, aplicando una carga de 10 Lbs.19. Una ves asentado el pisn, se coloca en cero el extensmetro que mide la penetracin y el dial del extensmetro tambin se coloca en cero-20. Colocar suficientes pesas ranuradas no menos de 4,5 kg sobre la muestra del suelo para simulas la sobrecarga requerida.21. Colocar la muestra en la mquina de compresin y asentar el pistn sobre la superficie del suelo utilizando una carga inicial de 4,5 kg fijar en cero el deformimetro.22. Hacer lecturas de deformacin y penetracin y tomar las respectivas lecturas del deformimetro de carga. Extraer la muestra del molde y tomar dos muestras representativas adicionales para contenido de humedad.

LECTURA DE CARGAS PARA LAS SIGUIENTES PENETRACIONES

MILMETROS PULGADAS

0,630,025

1,270.050

1,910,075

2,540,100

3,170,125

3,810,150

5,080,200

7,620,300

10,160,400

12,700,500

TABLA DE CLASIFICACIN Y USO DE SUELO SEGN EL CBRCBRCLASIFICACIN CUALITATIVA DEL SUELOUSO

2 5Muy malaSub-rasante

5 8MalaSub-rasante

8 20Regular BuenaSub-rasante

20 30ExcelenteSub-rasante

30 60BuenaSub-base

60 80BuenaBase

80 -100ExcelenteBase

VI. CLCULOS Y TABULACIN DE DATOS

SiendoL1 = lectura inicial en mm.L2 = lectura final en mm.Presin correspondiente a la misma penetracin en una muestra patronPENETRACINPRESIN

mmpulgadasKgf/cm2Lb/plg2

2,540,170,311,000

5,080,2105,461500

RELACIN HUMEDAD DENSIDAD PROCTOROBRA:LUGAR:FECHA: 14 DE JUNIO DEL 2012SOLICITANTE: GRUPO 3CANTERA: TAPARACHI

MOLDE NN DE CAPAS15VOLUMEN DE MOLDEGOLPE POR CAPA1982 cm356

Peso suelo hmedo + moldePeso del moldePeso del suelo hmedoDensidad del suelo hmedoGrgrgrgr/cc1003010030100301003010030

1392014051143031464714464

38954021427346174434

1,962,032,152,322,23

Capsula NSuelo hmedo +moldePeso del suelo seco + capsulaPeso del aguaPeso de la capsulaPeso del suelo seco% de humedadN12345678910

grgrgrgrgr%320,15310,52225,41212,04208,41213,59210,86246,77344,36362,69

314,22304,49216,74203,09197,39201,81196,35231,43315,65333,64

5,936,038,678,9511,0211,7814,5115,3428,7129,05

40,2540,3223,6923,7723,9524,0024,2140,8240,4240,42

273,97264,17193,05179,32173,44189,59172,14190,61275,23293,22

2,162,284,494,996,356,218,438,0410,439,91

Promedio de humedad%2,224,746,288,2310,17

Densidad del Suelo Seco%1,921,942,022,142.02

DENSIDAD SECA MXIMA = 2,14 gr/cm3.HUMEDAD OPTIMA = 8,23 %

MTODO C PROCTOR MODIFICADO ASTM D - 1557 - 91

PROYECTO: CANTERA TAPARACHI

LUGAR: JULIACAFECHA: 14 de junio del 2012SOLICITANTE: GRUPO 3 SEMESTRE VL - BCANTERA: TAPARACHI

RELACION HUMEDAD DENSIDAD PROCTOR

MOLDEN DE CAPASNUMERO DE GOLPES POR CAPAlll512ll525I556

CONDICIONES DE LA MUESTRASATURAD0SIN SATURADOSATURADOSIN SATURARSATURADOSIN SATURAR

PESO SUELO HUMEDO + MOLDEPESO DEL MOLDEPESO DEL SUELO HUMEDOVOLUMEN

DENSIDAD DEL SUELO HUMEDOgr113091121012503123991282512782

gr720772078001800180048004

gr410240034502439848214778

cc2120.682120.682120,582120,582120.582120.58

gr/cc1,931,892,122,072,272,25

Capsula NSuelo hmedo +moldePeso del suelo seco + capsulaPeso del aguaPeso de la capsulaPeso del suelo seco% de humedadN123

grgrgrgrgr%389,99236,64215,26

365,16220,68220,68

33,8315,9613,42

38,9222,9421,56

326,24197.74180,28

10,368,077,44

Promedio de humedad%10,368,077,44

Densidad del Suelo Seco%

EXPANCIONFECHAHORATIEMPODialExpansindialExpansinDialExpansin

mm%mm%mm%

12/06/201211:30 am00,000,0000.000.0000.000.000

13/06/201211:30 am24:00:008,708,706,853,693,693,910,400,400,31

14/06/201211:30 am48:00:009,789,787,705,885,884,631,901,901,50

15/06/201211:30 am72:00:0010.0310.037,906,946,945,464,084,083,21

16/06/201211:30 am96:00:0010,7810,788,498,918,917,016,356,355.00

PENETRACINPenetracinMmtiempoCarga EstMOLDE N IIIMOLDE N IIMOLDE N I

dialkgKg/cm2CorrecdialkgKg/cm2CorrecdialkgKg/cm2Correc

0,6300:30

1,2701:00

1,9101:30

2,5402:0070,31

3,8103:00

5,0904:00105,00

6,3505:00

7,6206:00

8,8407:00

10,1608:00

PROYECTOMETODO DE COMPACTACION ASTM D 1557 91MAXIMA DENSIDAD SECA (gr/cc)HUMEDAD OBTIMA (%)CBR AL 100% DE M.D.S. (%)CBR AL 95% DE M.D.S. (%)

SOLICITADO

UBICACINRET MALLA 3/4`` =3/8`` =N4 =

FECHACLASIFICACION

MUESTRASUCS

OBSERVACIONES: MUESTRA POR EL SOLICITANTE

EMBEBIDO 4 DIAS

VII. CONCLUSIONESEl ensayo CBR es muy importante en la ingeniera civil, caminos, carreteras y aeropuertos, y por lo tanto para el diseo estructural de estas obras u otras relacionadas, ya que representa un parmetro comnmente aceptado y difundido. Este ensayo se basa en llevar el suelo previamente compactado a la saturacin, y a que se deja el tiempo necesario bajo el agua para que esto ocurra. Esto tiene por objeto simular las condiciones ms desfavorables con que el suelo pudiera encontrarse en la realidad. En cuanto a los resultados obtenidos, podemos decir que no fue posible encontrar un CBR de diseo debido a que el xxxxx%de la densidad compactada seca para 56 golpes porcapa dio un valor menor a la densidad compactada seca para 10 golpes por capa, por lo que quedaba fuera de la curva, haciendo imposible una interpolacin, adems en caso de que sepudiera extrapolar el valor de alguna manera no muy inexacta, el valor del CBR sera demasiado bajo. Si bien este resultado pudo deberse a muchos factores, creemos que los valores obtenidos son correctos, al menos en forma aproximada, ya que se trat de seguir el mtodo normalizadopara el ensayo y la muestra fue saturada durante el tiempo requerido, por lo que estos resultados son el reflejo de que nuestro suelo.

VIII. RECOMENDACIONES La toma de datos se deber de realiza con mucho cuidado y precisin y realizar una evaluacin de estos. Desarrollar este ensayo en un ambiente aislada de corrientes de aire y fluctuaciones extremas de temperatura para evitar perdida por evaporacin de la humedad de la muestra en estudio La compactacin de las capas se debe realizar en forma de espiral empezando en los cantos terminando en el centro de este para as tener una compactacin homognea Las lecturas del dial se deber realizar cuando la muestra este sumergido dentro del tanque. Se recomienda el uso de un dial para cada molde para una mayor confiabilidad de los datos que se obtendrn. Las lecturas se debern realizar en una misma hora durante las 96:00:00 horas o 5 das para la primera lectura se calibrara el dial a cero (0) si fuera posible.

IX. BIBLIOGRAFA

1. MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (EM-2000) MTC 132 2000 CBR DEL SUELO LABORATORIO2. COPIA DE LABORATORIO DE SUELO CBR (RELACIONES DE SOPORTE DE CALIFORNIA)Ing.Merly M. CondoriChura3. GUA DE LABORATORIO DE GEOTECNIA DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN OBRAS CIVILES Universidad De Santiago de Chile Facultad de Ingeniera.

4. FUNDAMENTOS DE INGENIERA GEOTACNICA. Braja M. Das

5. Bowles, Joseph E. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil.

6. Lambe, T. W. (1951) Soil Testing for Engineers.

7. Laboratory Soil Testing, Department of the Army, U.S.A., 1965, Apndice VI.

8. Earth Manual, Bureau of Reclamation, Denver, Colorado, 1963.

9. Soil Mechanics Laboratory, Harvard University, 1965.

LABORATORIO DE MECNICA DE SUELOS II