LABORATORIO Nº 02
ENSAYO ENSAYO DE D E CBR OBJETIVO El obje bjetivo tivo del ensay nsayo o de CBR CBR es esta stable blecer una rela relacción ión entre tre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relación entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo.
GENERALIDADES El ensayo de CBR mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones condiciones de umedad umedad y densidad controladas, controladas, la !"#$ denomina denomina a este ensayo, ensayo, simplemente como %Relación de soporte& y esta normado con el n'mero !"#$ **+-+. "e aplica para la evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante, alunos materiales de sub. bases y bases ranulares, que contenan solamente una peque/a cantidad de material que pasa por el tamiz de 01 mm, y que es retenido r etenido en el tamiz de 21 mm. "e recomienda que la fracción no e3ceda del 214. Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este 'ltimo no es muy practicado.
ENSAYO DE C.B.R. (NCH 1852) El n'mero n'mero CBR se obtiene como como la relación de la cara unitaria unitaria en 5. 6cm2 (libras por puladas cuadrada, (psi)) necesaria para lorar una cierta profundidad de penetración del pistón (con un 7rea de 8.9 cent:metros cuadrados) cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de umedad y densidad dadas con respecto a la cara unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra est7ndar de material triturado, en ecuación, esto se e3presa; CBR< os valores de cara unitaria que deben utilizarse en la ecuación son;
PENETRACIÓN mm P!"#$# 2,50,1 5,08 0,2 ,2 0, 10,1 0,12, 0,5
CARGA UNITARIA PATRÓN % '". m2 &*+ ,/0 0,00 1000 10,0 105,00 1500 1,10 1,00 1/00 15,80 12,00 200 1,/0 18,00 200
Valores de Carga Unitaria
El n'mero CBR usualmente se basa en la relación de cara para para una penetración de 2.09 mm (1,&), sin embaro, si el valor del CBR para una penetración de 0.1* mm (1,2&) es mayor, dico valor debe aceptarse como valor final de CBR. >os >os ensay ensayos os de CBR se acen acen usual usualme mente nte sobre sobre mu muest estras ras compa compacta ctada dass al contenido de umedad óptimo para el suelo espec:fico determinado utilizando el ensayo de compactación est7ndar. est7ndar. ! continuación, utilizando los m?todos 2 o 9 de las normas !"#$ !"#$ @8* @8*-1 1 ó 00 00- --1 -1 (par (paraa el mo mold ldee de 0.0 0.0 cm. cm. de di7m di7met etro ro), ), se debe debe compactar muestras utilizando las siuientes ener:as de compactación;
%TODO
D/8 D155
2 (*3!4* $3 "#64 7+64) - ( *3!4* "3*4*) 2 (*3!4* $3 "#64 7+64) - (*3!4* "3*4*)
GOLPES
CAPAS
PESO DEL %ARTILLO N
5 5 5 5
5 5
2-,5 2-,5 --,5 --,5
Energías de de Compactación
El ensay sayo de CBR CBR se utili tilizza para ara esta stablec lecer una rela relaci ció ón entre ntre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siuiente tabla da una clasificación t:pica;
CBR
CLASIICACIÓN GENERAL
USOS
SISTE%A DE CLASIICACIÓN UNIICADO AASHTO
0 9 9 9 20
m: &4;3 &4;3 # 3"!# 3"!#
20 9 50 > 50
;364 3?3!36<3
*;#*#6<3 *;#*#6<3 *;.9;#*3
OH, CH, %H, OL OH, CH, %H, OL OL, CL, %L, SC S%, SP B#*3, *;. ;#*3 G%,GC,=,S% SP,GP SP ;#*3 G=, G%
A5,A,A A-,A5,A,A A2,A-,A,A A1;,A295,A A29 A19#, A29-,A
Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos
E@UIPO E%PLEADO 1. SELECC SELECCIÓN IÓN DEL %TODO %TODO DE PRÓC PRÓCTO TOR R
2. OBTENC OBTENCION ION DEL OCH Y LA %DS An molde, de di7metro 1.@ mm y volumen de 8+@.@ cm+. cm+. Este molde va unido a una placa de base y una e3tensión en la parte superior An pisón mec7nico, se'n las normas tiene un peso de 99.0 y una altura de ca:da de 90-.2mm. Ana bandeja #aras Balanza
. CO%P CO%PACTA CTACIÓN CIÓN DE DE %OLD %OLDES ES isco espaciador $oldes isón mec7nico Ana bandeja #aras Balanza apel filtro rensa de Ensayo Caras istón de penetración !parato para medir e3pansión
PROCEDI%IENTO 1. %3*<#* >as muestras deben deben prepararse prepararse de acuerdo acuerdo con la C 0+96 ó 0+962. Dbtener dos o mas muestras de ensayo representativas con un tama/o de apro3imadamente 9.0 5. En el caso de suelo fino y de 0.0 en el caso de suelos ranulares, y mezclar omo?neamente omo?neamente con aua.
2. P3& P3# ##+ +6 6 $3 !#* &4; &4;3<# 3<#** "i las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersión, sacar una muestra representativa del material para determinar su umedad (iual o mayor a 11 para suelos finos y de 011 para suelos ranulares) al indicar la compactación y otra muestra de material restante, despu?s de efectuarse la compactación. compactación. "i las muestras no se van a someter a inmersión, obtener la muestra para la determinación de umedad de una de las caras cortadas despu?s de efectuar la penetración, y para ello ello sacar la umedad de la capa superior en un espesor de 20 mm. "i se desea determinar la umedad promedio sacar una muestra que comprenda toda la altura del molde. Colocar el disco espaciador sobre la placa base. Fijar el molde, con su collar de e3tensión, sobre dica placa y colocar un disco de papel filtro rueso sobre el espaciador. Compactar el suelo 'medo en el molde de
=4& &) y la acuerdo al roctor roctor con el fin de obtener obtener la umedad optima ( =4 densidad m73ima (G $m#?). Heneralmente se utilizan como m:nimo + muestras con con 0@, 20 y 1 olpes. Retira Retirarr el collar collar de e3tensi e3tensión ón y enrasa enrasarr cuida cuidados dosame amente nte
el suelo suelo
compactado con la rela al nivel del borde del molde. Rellenar con material de tama/o menor cualquier ueco que pueda aber quedado en la superficie por la eliminación de material rueso. "acar la placa base perforada y el disco espaciador y pesar el molde con el suelo compactado. Restar el peso del molde determinando la masa del suelo compactado ( %). eterminar la densidad de la muestra antes de la inmersión, dividiendo la masa de suelo compactado por la capacidad volum?trica del molde ( ).
γ MUESTRA
=
M v
.......... .. ⇒ ( g 6 cm+ )
Colocar un disco de papel filtro rueso sobre la base perforada, invertir el molde y fijarlo a la placa base, con el suelo compactado en contacto con el papel filtro. Colocar el v7stao ajustable y la placa perforada sobre la probeta de suelo suelo compactado compactado y aplicar las caras caras asta producir producir una sobrecara sobrecara,, redondeada en m'ltiplos de 2.2- y mayor o iual a 9.09 . "i la muestra va a ser sometida a inmersión, colocar el molde con las caras en aua, permitiendo el libre acceso del aua a la parte superior e inferior de la probeta. #omar mediciones iniciales para la e3pansión o asentamiento y dejar la probeta en remojo durante 8@ rs. $antener la muestra sumerida a un nivel de aua constante durante este periodo. !l t?rmino del periodo periodo de inmersión inmersión tomar las medicione medicioness finales finales de la e3pan e3pansió sión n y calcu calcular larla la como como un porce porcenta ntaje je de la altura altura inicia iniciall de la probeta. e3p ansión
4 e3p ancion
=
))@.9
e pansión en mm
"acar el aua libre dejando drenar la probeta a trav?s de las perforaciones de la placa base durante 0 min. Cuidar de no alterar la superficie de la probeta mientras mientras se saca el aua aua superficial. Retira las caras y la placa base perforada, pesar el molde con el suelo. Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado despu?s de la inmersión ( %+). Dbten Dbtener er la densi densidad dad corres correspon pondie diente nte,, dividi dividien endo do la masa masa de suelo suelo compactado compactado por la capacidad volum?trica del molde (v); Mi
γ i
=
V
. P363< 363<#+ #+6 6 Colocar sobre la probeta, la cantidad suficiente de caras para producir una sobr sobrec ecar ara a iua iuall a la ejer ejerci cida da por por el mate materia riall de base base y el pavi pavime ment nto, o, redondeando a m'ltiplos de 2.2- y que en nin'n caso debe ser menor que 9.09 . "i la probeta a sido previamente sumerida, la sobrecara debe ser iual a la aplicada durante el periodo de inmersión. ara evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de las cara ranuradas se coloca en primer luar la cara anular sobre la superficie del suelo, antes de apoyar el pistón de penetración, y despu?s se colocan las caras restantes. !poyar el pistón de penetración penetración con la cara mas peque/a peque/a posible, la cual no debe e3ceder en nin'n caso 90 (9.0 5f). Colocar los calibres de tensión y deformación en cero. Esta cara inicial se necesita para aseurar un apoyo satisfactorio del pistón y debe consider considerarse arse como cara cara cero para la determina determinación ción de la relación relación carapenetración. !plicar !plicar la cara del pistón pistón de penetración penetración de manera manera que la velocidad velocidad de penetración sea .20 (mm6min) en aquellos suelos donde se demuestre a trav?s trav?s de ensayos ensayos comparativos comparativos que el cambio cambio de velocidad velocidad no altera los resultados del ensayo. !notar las caras para las penetraciones mostradas en la tabla.
PENETRACIONES VELOCIDAD DE PENETRACIÓN ,20 ,2 0 ((mm mm6mi 6min) n) (mm (mm6mi 6min) n) (mm (mm6mi 6min) n) (mm) (pul) (mm) 1,@+ 1,120 1,0 ,20 1,10 ,8 1,1-0 ,0 2,0 1, 2 +, 1,20 2,0 +,-0 1,0 + 9,9 1,-0 +,0 0 1,2 9 -,0 1,+ 9,0 1 1,9 0 2,0 1,0 -,0 1 2 VA!"RES #E PE$ETRACI%$
CARGAS 2 + 9 0 @ * 8 1 2 +
!not !notar ar la cara cara y
pene penetr trac ació ión n m73i m73ima ma si esta esta se prod produc ucee para para una
penetración m73ima si esta se produce para una penetración menor que 2.(mm), (1.0 puladas).
RESULTADOS C#* $3 <36*+6 &363<#+6 Calcular las tensiones de penetración en $ea ascales ($!) ($!) o en (56cm 2). ara ello se traza la curva en un r7fico tensión I penetración. penetración. >a curva puede tomar, ocasionalmente, la forma cóncava acia arriba debido a irreularidades de superficie u otras causas. En dicos casos el punto cero debe corre correirs irsee trazan trazando do una recta recta tane tanente nte a la mayor mayor pendi pendient entee de la curva curva y trasladando el orien al punto en que la tanente corta la abcisa. Dbtener e la curva los valores de las tensiones necesarias para lorar una penetración de 1.& 1.& y 1.2&. >as curvas de tensión I penetración se dibujan en un mismo rafico para los distintos n'meros de olpes. $a 1 8 *
o requiere corrección corrección
@ 0 enetración 0.1* mm. correida
9 +
enetración 2.09 mm. correida
2 1 1
2
+
9
0
@
-
*
8
1
2 mil:metros
1
2.09
0.1*
mil:metros
Drien correido
C"RRECCI%$ #E CURVAS TE$SI%$& PE$ETRACI%$
+
R#6 $3 S4&4<3 (CBR) El valor del CBR es la relación e3presada en porcentaje entre la cara real, que produce una deformación establecida y la que se requiere para producir iual deformación establecida y la que se requiere para producir iual deformación en un material cancado y normalizado, se e3presa por la relación;
C'R
P =
P i
= )11
P ( Carga o)tenida o)tenida en el ensa*o Pi ( Carga Carga unitaria normali+ada >as caras normalizadas se dan en la tabla
PENETRACION
TENSIONES NOR%ALIADAS %P#
TENSIONES NOR%ALIADAS %P#
2.09 0.1* -.@2 1.@ 2.-
@.8 1.+ +. 0.* -.8
-1 10 ++ @2 *+
PE$ETRACI%$ , TE$SI"$ES TE$SI"$ES $"RMA!I-A#AS $"RMA!I-A#AS
ara los suelos del tipo ! I J ! I 2 I 9 y ! I 2 I @, la razón de soporte se calcula solo para 0 mm de penetracion (1.2 puladas).
ara suelos del tipo ! I 9J ! I 0J ! I @ K ! I -, cuando la razón correspondiente a 0 mm es mayor que a 2,0 mm, confirmar el resultado, en caso de persistencia, la razón de soporte correspondera a 0 mm de penetración.
ara suelos del tipo ! I +J ! I 2 I 0 K ! I 2 I -, el procedimiento a aplicar queda al criterio del ineniero.
Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la tabla L.21.
CBR 10 0 I 1 1 I 21 21 I +1 +1 I 01 01 I *1 *1 11
CLASIICACION "ubrasante muy mala "ubrasante mala "ubrasante reular a buena "ubrasante muy buena "ub. base buena Base buena Base muy buena
C!ASI.ICACI%$ #E! SUE!" #E ACUER#" A! C'R Cuando se requiere conocer los efectos de preconsolidación natural, estructura de suelo, suelo, cemen cementac tación ión natur natural, al, estrat estratifi ifica cació ción, n, que son son aspec aspectos tos que no pueden pueden producirse con muestras remoldeadas de suelo ni con
muestras supuestamente supuestamente
inalteradas que se ensayen en laboratorio, se recomienda efectuar el ensaye CBR in situ, siempre que el terreno natural est? en las condiciones mas criticas en le momento de efec efectu tuar ar la prue prueba ba.. El proc proced edim imie ient nto o que que se siu siuee en esta esta prue prueba ba es simi simila larr al establecido en los :tems anteriores, con la diferencia que en este caso, la muestra no esta confinada en un molde. Es condición que en el luar que se realice el ensaye no e3istan part:culas superiores al tamiz 21 mm (+69&). >a preparación del terreno requiere enrasar y nivelar un 7rea de +1 cm. de di7metro, para posteriormente colocar las sobrecaras sobrecaras estipuladas. El informe final del ensayo deber7 incluir, adem7s del CBR determinado, la curva de presión I penetración, la umedad, peso espec:fico y densidad natural del suelo ensayado, antecedentes que pueden obtenerse del suelo inmediatamente vecino al que afectó el ensaye del CBR.