UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CURSO: MECÁNICA
INFORME DE SUELOS I
TEMA:
ENSAYO PROCTOR MODIFICADO DOCENTE: ING. VILCHEZ CASA GEOVANY INTEGRANTES:
MONAGO TARAZONA Max Lenin BOCANEGRA LEON Abraham Lincol CAINICELA RAMOS Ronaldo OSORIO CASAS JOSE ROLDAN DE LA CRUZ LUIS
SEMESTRE: V SATIPO – PERU
Universidad Católica Los Ángeles de Chimbote Facultad de Ingeniería Escuela Profesional de Ingeniería Civil
DEDICATORIA
Ante todo a Dios por habernos permitido llegar hasta este punto y habernos dado salud, ser el manantial de vida y darnos lo necesario para seguir adelante día a día para lograr nuestros objetivos, además de su infinita bondad y amor. A nuestras madres por habernos apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que nos ha permitido ser una persona de bien, pero más que nada, por su amor. A nuestros padres por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor. Y a todos aquellos que ayudaron directa o indirectamente a realizar este documento A nuestro Excelente catedrático por su gran apoyo y motivación para la culminación de nuestros estudios profesionales, por su apoyo ofrecido en este trabajo, por habernos transmitido los conocimientos obtenidos y habernos llevado pasó a paso en el aprendizaje
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E
n la actualidad existen distintos métodos para reproducir en laboratorio las condiciones de compactación en obra. Todos ellos pensados para estudiar, además, los distintos factores que gobiernan la compactación de los suelos.
Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual, es el debido al Dr. R. R. Proctor (1933) y es conocido como Prueba Proctor Estándar o A.A.S.H.O. (American Association of State Highway Officials) Estándar.
Hallar la máxima densidad y el óptimo contenido de humedad del material de base.
Hallar el Contenido de Humedad Óptima del material de base para energía modificada.
Hallar la Densidad Seca del material de base para energía modificada.
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La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Método C) con un pisón de 4,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45,7 [cm]. Todo método de compactación, sea por impacto, como es el caso del Ensayo Proctor, o bien por amasado, vibración o compresión estática o dinámica, produce estabilización del suelo al transferirle energía al mismo. Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte o comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo que ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, vibrocompactadores, de rueda lisa, etc.). No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la prueba patrón Proctor, así como la gran cantidad de información que da indicio de su eficacia, que desde el comienzo de su implementación hasta el presente es un método aceptado y referenciado en un sinnúmero de pliegos de obras.
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Molde De 6
Horno de secado
”
Pisones manuales Estándar y Modificado
3/4
TAMICES
Balanza
Espátula, cuchara y brocha
Recipientes Probeta (500ml)
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El material base no presenta ningún tipo de residuo. Para realizarse la compactación en una zona de dimensiones 60x60x20 cm 3, se toma la prueba de la obra ubicada en construcción del Pontón de Covirialy, tomado de la cantera de la entrada de Covirialy - Satipo. Las características necesarias son: = 0,36% = 1,71 /
De acuerdo a los datos granulométricos, se utiliza el
que se usa cuando
más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).
= 5593 = 5553 %é = 0,72 % < 2%
50
2"
0
0
0.00%
100.00%
37.5
11/2"
100
100
1.80%
98.20%
25.4
1"
331
431
7.76%
92.24%
19.05
3/4
203
634
11.42%
88.58%
9.5
3/8
635
1269
22.85%
77.15%
4.75
4
671
1940
34.94%
65.06%
2
10
890
2830
50.96%
49.04%
0.425
40
1007
3837
69.10%
30.90%
0.074
200
1475 241
5312 5553
95.66% 100.00%
4.34% 0.00%
cazoleta Peso de muestra ensayada
5553
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100% 80% 60% 40% 20%
0,01
0,1
1
0% 100
10
Como el contenido de humedad natural de la muestra es 0,36%, la cual es una cifra baja para el C.H.O. se usa el método de
.
Se toma 5 muestras del afirmado a compactar, tanto para el próctor modificado, cada muestra de 3 – 6 kg. Dadas las
se agrega una cierta cantidad de agua para cada una: MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 MUESTRA 5
Se pesó el molde sin el anillo, en seguida se vació el afirmado de cada muestra de tres kilos en un recipiente y se vertió el agua, removiéndolo hasta verlo homogenizado luego, en hechó una cierta cantidad en el molde (primera capa) compactándolo por medio de 56 golpes con el pisón, haciendo lo mismo en las otras dos capas.
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Una vez compactada esta muestra(en el molde) se retiró el anillo(del molde), y se enrazó con la espátula, llevándolo así a pesar; teniendo solo el molde(sin anillo y sin la parte de la base) se sacó tres muestras del afirmado compactado; una de la zona de arriba, la segunda de la zona de abajo y la tercera de la zona intermedia, se colocó cada pequeña muestra en una tara de peso conocido, y se llevó a pesar cada tara con la pequeña muestra del afirmado, luego pesado se colocó en el horno, pasado 24 horas se pesó cada tara que contenía las muestras pequeñas de afirmado y realizando operaciones(fórmulas) se determinó el contenido de humedad y densidad seca para cada muestra(1, 2, 3, 4, y 5), la razón de obtener 3 contendidos de humedad por muestra, es porque se quiere
la exactitud de
el método de promedio del C.H. arriba y abajo y compararlo con el método del C.H. de la zona intermedia.
Este procedimiento se realizara para los dos ensayos de próctor donde solo varía el número de capas (3 en estándar y 5 en modificado) y el tamaño del pistón. Ensayo N° 1 Se pesa el molde sin el collarín. Se determina el volumen del molde. Se toma 3Kg de muestra de afirmado por recipiente para cada uno de los cinco ensayos, se utiliza el material que pase el tamiz N° 4. Se agrega el agua necesaria para cada muestra (variando el porcentaje de humedad de manera progresiva), y luego se homogeniza. Se compacta la muestra en 3 capas (estándar) y 5 capas (modificado) con 25 golpes por cada capa. Al terminar de compactar se quita el collarín, se enraza, se retira todo material que se encuentre fuera del molde y se pesa (se obtiene el peso húmedo compactado). Extraer tres muestras del afirmado húmedo compactado, colocarlos en las taras y pesarlas. Llevarlos al horno a 110 ± 5 °C y dejar secar por 24 hrs y pesar (se obtiene el C.H.).
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La densidad de la muestra húmeda se halla con la siguiente fórmula: + ℎú −
=
El contenido de humedad de la muestra se obtiene de: % =
% =
∗ 100%
ℎú+ − + + −
∗ 100%
Densidad seca:
=
1
Ensayo N° 1 (Próctor modificado)
Wmolde = 6450 g Vmolde = π (7,7 cm)2 (11,4 cm) Vmolde = 2123,4 cm 3 DATOS Y RESULTADOS
ENSAYO N°1 PROCTOR MODIFICADO ( MTC E 115-2000 ) MUESTRA
I
II
III
IV
V
Volumen del molde (cm 3)
2123.4
2123.4
2123.4
2123.4
2123.4
Peso del molde (gr)
6450.0
6450.0
6450.0
6450.0
6450.0
11379.0
11647.0
11647.0
11655.0
11653.0
4929.0
5197.0
5197.0
5205.0
5203.0
Densidad húmeda de la muestra (gr/cm 3)
2.321
2.447
2.447
2.451
2.450
Contenido de humedad
3.43%
5. 14%
7.42%
9.25%
11.57%
Densidad húmeda de la muestra (gr/cm 3)
2.244
2.328
2.278
2.244
2.196
Peso del molde + muestra húmeda (gr) Peso de la muestra húmeda (gr)
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Se debe calibrar la balanza antes de pesar.
Cada recipiente donde se echa la muestra de 6kg. de material de base, debe estar limpio y seco, para evitar polvo o un aumento de humedad (aparte del agua q se verterá) en nuestra muestra de afirmado.
La rapidez de la homogenización garantiza la estabilidad de la humedad deseada, pero esto no interviene en la mal elaboración del ensayo, puesto que luego se determina el contenido de humedad actual.
Al momento de compactar la guía del pisón debe mantenerse ligeramente sobre el afirmado que se compacta, puesto que si éste es soltado, remueve o taja el material.
Para sacar las muestras se saca el molde de su soporte y se golpea en la muestra compactada, hasta que esta se afloje y se retire en forma cilíndrica, luego se procede a abrirla por la mitad para obtener la muestra intermedia.
Cada muestra obtenida para la obtención del contenido de humedad real, debe llevarse rápidamente al laboratorio, puesto que éste pierde fácilmente su humedad cuando está expuesto al aire.
El óptimo Contenido de Humedad del material de base para energía modificada es 5,08 %
La densidad máxima para energía modificada es de 2,3733 gr/cm3.
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http://ntics.frra.utn.edu.ar/portal/PDFs/compactacion.pdf Mecánica de Suelos – Juárez Badillo
Manual de ensayos de materiales para carreteras (EM 2000)
http://suelosycimentaciones.blogspot.com/
http://www.ingenieracivil.com/2008/03/densidad-in-situ-metodo-del-conode.html
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DE SUELOS I
TEMA:
ENSAYO CBR DOCENTE: ING.
VILCHEZ CASA GEOVANY
INTEGRANTES:
MONAGO TARAZONA Max Lenin
BOCANEGRA LEON Abraham Lincol
CAINICELA RAMOS Ronaldo
OSORIO CASAS JOSE
ROLDAN DE LA CRUZ LUIS
SEMESTRE: V SATIPO – PERU
DEDICATORIA
Primeramente a dios por habernos permitido llegar hasta este punto y habernos dado salud, ser el manantial de vida y darnos lo necesario para seguir adelante día a día
para lograr
nuestros objetivos, además de su infinita bondad y amor.
A nuestras madres por habernos apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que nos ha permitido ser una persona de bien, pero más que nada, por su amor. A nuestros padres por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor. Y a todos aquellos que ayudaron directa o indirectamente a realizar este documento
A nuestro Excelente catedrático por su gran apoyo y motivación para la culminación de nuestros estudios profesionales, por su apoyo ofrecido en este trabajo, por habernos transmitido los conocimientos obtenidos y habernos llevado pasó a paso en el aprendizaje
INTRODUCCIÓN La mayor falla de los pavimentos flexibles, se deben principalmente al desplazamiento , es decir la falla "al corte", de los materiales que componen las diferentes capas, es por esto que se diseña basándose en losensayos al corte. La determinación de la resistencia al cort e de un suelo, se puede hacer pormedio de un ensayo de "corte directo" de una prueba triaxial, osimplemente midiendo la resistencia a la penetración del material. Existen una serie de parámetros referentes al terreno que son indispensables en cualquier construcción u obra de ingeniería civil. Muchos de estos parámetros se obtienen a partir de ensayos realizados en el laboratorio. El método de California fue propuesto por el Ingeniero O.J. Portere en 1929 y adoptado por el Departamento de Carreteras del Estado de California y otros organismos técnicos de carreteras, así como por el cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos de Norteamérica. Se establece en este método una relación entre la resistencia a la penetración de un suelo, y su valor relativo como base de sustentación de pavimentos flexibles. Este método, si bien es empírico, se basa en un sinnúmero de trabajos de investigación llevados a cabo tanto en los laboratorios de ensayo de materiales, así como en el terreno, lo que permite considerarlo como uno delos mejores métodos prácticos. El Ingeniero Civil debe fijar los detalles del proceso de compactación para obtener la combinación óptima de propiedades ingenieriles deseables para un proyecto con el mínimo costo. Para hacer esta selección necesita conocer las relaciones entre el comportamiento del suelo y los detalles de puesta en obradle material que setrate. Esta información se deduce de los principios de la compactación, de pruebas de laboratori o y de campo.
ENSAYODE COMPACTACION Las pruebas de compactación se realizan principalmente en laboratorio, debido a que son mucho más rápidas y menos costosas quelas pruebas en obra. La densidad que se pueda obtener en un suelo por medios mecánicos de compactación dada, depende de su contenido de humedad. El contenido de humedad que da el más alto peso unitario en seco (densidad) se llama contenido óptimo de humedad para aquelmétodo de compactación. En general esta es la menor que la del límite plástico y decrece al aumentar la compactación. El método de compactación de laboratorio que se describe, produce aproximadamente la misma densidad que se obtiene en obra con equipo pesado de construcción. Este método es conocido como el método modificado de la American Assiciation Of State Highway Officials (AASHTO– Modificado).
REFERENCIAS:
1.
AASHTO – 70 COMPACTACION MODIFICADO
ASTM – 70
COMPACTACION MODIFICADO
OBJETIVOS: Determinar el porcentaje óptimo de agua que será necesario p ara compactar el
suelo. Mejoramiento de las propiedades de ingeniería de lamasa del suelo.
2.
3.
VENTAJAS: -
Reducción de los asentamientos debido a la disminución derelación de vacíos. Si la densidad es mayor, el suelo es más resistente.
-
Reducción de la contracción.
DESVENTAJA: -
4.
Aumento del suelo – hinchamiento (esto par suelos arcillosos).
EQUIPO/MATERIAL: -
Probeta (Pirex 150 ml) Cuchillo
-
Comba
5.
-
Brocha
-
Martillo 4.5 kg.
-
Balanza mecánica y electrónica
-
Tamiz Nº 4
-
Cápsulas de aluminio
-
Molde de compactación con base y collar
-
Pizón de compactación: Peso 4.5 kg., Altura caída 45 cm.
PROCESO: 1.
TOMA DE MUESTRA
La muestra se tomó de una calicata realizada en el campus de la ciudad universitaria a una profundidad de un 1.00 m, determinado su contenido de humedad, para luego poner a secar el resto de la muestra.
2.
PROCESO EN LABORATORIO
Para Proctor modificado se toma 3 Kg. de muestra pasados por la malla Nº 4 (para suelos finos). Agregarle 2% de agua del total del peso de la muestra, removerlo hasta quedar la muestra totalmente uniforme en humedad dando un indicador que está lista para realizar el primer punto de compactación, agregar en el molde cilíndrico una pequeña capa de suelo, dar 25 golpes con martillo en forma circular, repitiendo el proceso con 5 capas, teniendo cuidado que antes de colocar una capa sobre la otra, raspar la anterior, para que se adhieran las dos capas y mejorar la compactación.
Terminadas las cinco capas compactadas, separar el collar y con un cuchillo eliminar el material hasta quedar al ras del borde dela probeta, para luego pesar la probeta con el material. Pesada la probeta retirar una pequeña cantidad de ambos extremos de la probeta y colocarla en una cápsula para determinar su contenido de humedad. Repita el mismo procedimiento agregando para cadaprobeta nueva 2% más de agua a la muestra total sobrante y compactar nuevamente la nueva probeta. El número de probetas a compactar dependerá en qué medidalos vacíos del suelo se llenen de agua, observándose aquello al disminuir el peso de la última probeta con relación a la anterior. Al llenarse los vacíos con agua, esto esde menor densidad, entonces esta disminuirá y por más que se le compacte ya no se compactará. NOTA: La muestra a compactar debe estar completamente seca, después se agregará agua.
Al retirar el anillo en cada uno de los 3 moldes y con un cuchillo se recorta la muestra al ras con el borde.
Se toma una muestra pequeña (20 a 50 gramos) de la capa más alta y se deposita en una cápsula para hallar el contenido de humedad.
6.
7.
RECOMENDACIONES:
Mezclar lo más uniformemente el suelo con el agua.
Golpear la probeta en su interior de manera circular.
Sacar adecuadamente las muestras de contenido de humedad de modo que
estas sean significativas para cada molde tomado. El 2% de agua debe ser del peso total del pesode la muestra.
CALCULOS CALCULO DE DENSIDADES: VOLUMEN DEL MOLDE : PRUEBA N°
2132
cm³
1
2
3
4
1. Peso de molde + suelo compactado
7378
7517
7682
7660
2. Peso del molde
3012
3012
3012
3012
3. Peso del suelo compactado (1-2)
4366
4505
4670
4648
4. Densidad húmeda
2.048
2.113
2.190
2.180
2.010 2.067 CONTENIDO DE HUMEDAD
2.117
2.087
5. Densidad seca FRASCO N°
47
348
22
167
117.20 115.44
99.88 98.16
106.33 103.50
108.34 104.66
3. Peso de agua contenida (1-2)
1.76
1.72
2.83
3.68
4. Peso del frasco
22.10
21.16
21.80
21.86
5. Peso del suelo seco (2-4)
93.34
77.00
81.70
82.80
6. Contenido de humedad (3/5 * 100)
1.89
2.23
3.46
4.44
1. Peso de frasco + suelo húmedo 2. Peso de frasco + suelo seco
Máxima Densidad Seca Optimo Contenido de Humedad
2.12
3
gr/cm
3.15 %
3 - 0.22548639x 2 + 0.85324574x y = 0.01907610x + 1.07403764 2.14
2.12
)
2.10
3 m
c/ g(
2.08
a c e
dS
2.06
a id s n e D
2.04
2.02
2.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
CONTENIDODE HUMEDADvs DENSIDADSECA
Realizados estos cálculos y los de % de humedad en cada probeta se puede graficar los porcentajes de humedad Vs. Densidad Seca, de la cual se obtiene la máxima densidad seca para un óptimo contenido de humedad. 3 Para este ensayo la mayor densidad seca es de 2.12 gr/cm . Con un contenido de humedad que es de 3.15%.
La energía de compactación para este ensayo es de: E. Compactación = (Peso Martillo)(Altura de caída)(# capas)(# golpes) molde
E. Compactación = (4.50Kj. x 9.8)(0.45)(5)(25) 2132 E. Compactación = 1163.52 Kj/m3
CALIFORNIA BEARNING RATIO (C.B.R.) 1.
GENERALIDADES:
El ensayo de C.B.R. mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, la ASTM denomina a este ensayo, simplemente como “Relación de soporte” y esta normado con el númeroASTM D 1883-
73.
Se aplica para evaluación de la calidad relativa de suelos de sub-rasante, algunos materiales de sub – bases y bases granulares, que contengan solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm, yque es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no exceda del 20%. Resistencia a la penetración por punzando de un vástago (deformación) en una muestra de suelo colocada en un molde rígido.Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este último no se realizó porque los equipos aun pasan el periodo de prueba.
En el diseño de pavimentos flexibles, el C.B.R. que se utiliza es el valor que se obtiene para una penetración de0.1” o 0.2”. de estos valores se considera el mayor, aunque para la mayoría de los suelos el valor de los suelos el valor para la penetración0.1” de da mayor C.B.R.
ENSAYO DE C.B.R. (Nch 1852 of.81) El 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:
CBR = carga unitaria e ensayo carga unitaria patrón
∗
100%
El número CBR usualmentese basa en la relación de carga para una penetración de 2.54 mm (0,1”), sin embargo, si el valor del CBR para una penetración de 5.08 mm (0,2”) es mayor, dicho valor debe aceptarse como valor final de CBR.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido de humedad óptimo para el suelo específico, determinado utilizando el ensayo de compactación estándar. A continuación, utilizando los métodos 2 o de 4 las normas ASTM D698-70 ó D1557-70 (para el moldede 15.5 cm de diámetro), se debe compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación:
Método
Golpes
Capas
Peso del martillo N
2 (suelos de grano fino)
56
3
24,5
4 ( suelos gruesos)
56
3
24,5
2 (suelos de grano fino)
56
5
44,5
4 (suelos gruesos)
56
5
44,5
D698
D1557 Tabla 1 Energías de Compactación
El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasante bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica:
Sistema de Clasificación CBR
Clasificación General
Usos
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,SC
A2,A4,A6,A7
SM,SP 20 - 50
Bueno
> 50
excelente
base,subbase
base
GM,GC,W,SM
A1b,A2-5,A3
SP,GP
A2-6
GW,GM
A1-a,A2-4,A3
Tabla 2 Clasificación de suelospara Infraestructura de Pavimentos
2.
OBJETIVOS: GENERALES
Determinar el índice de resistencia de los suelos denominado Relación de Soporte de California (CBR) evaluando la resistencia potencial del material ya sea subrasante, base, subbase empleados en el diseñode pavimentos.
Establecer una relación entre elcomportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relación entre el valor del CBR y la densidad seca que se alcanza en campo.
ESPECÍFICOS
Determinar un índice CBR, que nos permita expresar las características de resistencia y deformación delsuelo extraído.
Obtener un resultado lo más exacto posible para realizar correctamente una expresión gráfica Fuerza vs Penetración del ensayo de la muestra de suelo.
Determinar los valores de humedad, densidad seca, y CBR para cada punto de las diferentes energías de compactación.
Analizar el valor obtenido en elensayo de CBR y dar un criterio sobre su calidad y utilización en obra.
3.
CONDICIONES DEL ENSAYO:
Para el cálculo sea más correcto habrá que operar con la muestra en condiciones análogas a las más desfavorables del suelo en larealidad. La resistencia de este depende de los factores: densidad y humedad. La densidad deberá ser la que se espere obtener con el medio de construcción empleado, si se trata de terraplén en el cual vamos a exigir el 95 % de la máxima densidad Proctor, la muestra se habrá de compactar con la humedad óptima correspondiente. Para pistas de aeropuertos y a veces para carreteras se exige la máximansidad de Proctor modificada, que es más elevada. Si por circunstancias especiales no fuese posible alcanzar las densidades máximas normales, el ensayo habrá de realizarse con densidades análogas a las que enrealidad se alcancen. La densidad delsuelo se alterará si cambia la proporción de humedad y hay que prever las peores condiciones de resistencia en que el suelo podrá encontrarse en el transcurso del tiempo.
4.
TIPOS DE ENSAYO:
El ensayo se puede realizar sobre muestras sin perturbar o“in situ” sobre el mismo terreno o bien sobre muestras remoldeadas. Para el proyecto de pavimentos sobre terraplenes, se opera sobre muestras remoldeadas y para proyectar pavimentos sobre el suelo natural o una antigua carretera, se determina el C.B.R. “in situ” o con muestras sin perturbar. En todos los casos lo que se pretende es que la muestra ensayada sea la más representativa de las peores condiciones en que el terreno se ha de encontrar en el transcurso de su vida.
5.
ENSAYO CON MUESTRA REMOLDEADA COMPACTADAEN EL LABORATORIO:
El C.B.R. se obtiene a partir de especímenes que tengan la misma densidad y contenido de agua que se espera encontrar en el campo.
6.
DETERMINACIÓN DEL CBR
La resistencia que presenta la muestra a la hinca del pistón son las siguientes: Para 0.1”de penetración ................. 1000lb/pulg2 (70 kg/cm2) Para 0.2”de penetración ................ 1500lb/pulg2 (105 kg/cm2) Para 0.3”de penetración ................. 1900lb/pulg2 (133 kg/cm2) Para 0.4”de penetración ................. 2300lb/pulg2 (161 kg/cm2) Para 0.5”de penetración ................. 2600lb/pulg2 (182 kg/cm2)
Por lo tanto tendríamos que la resistencia a la penetración de la roca triturada es del 100%.
El C.B.R. de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en porcentaje de su respectivo valor estándar.
Si los C.B.R. para 0.1” y 0.2” son semejantes se recomienda usar en los cálculos el C.B.R. correspondiente a 0.2”.
Ensayo de CBR
7.
CALCULO DEL CBR
Para determinar el CBR del material se toma como comparación el valor de la carga unitaria que soporta la piedra triturada. Laresistencia a la penetración que presenta la piedra triturada es la siguiente:
Penetración
Carga unitaria patrón
mm
Pulgada
Mpa
Kg/cm2
psi
2,54
0,1
6,90
70,00
1000
5,08
0,2
10,30
105,00
1500
7,62
0,3
13,10
133,00
1900
10,16
0,4
15,80
162,00
2300
12,7
0,5
17,90
183,00
2600
Tabla V.1 Valores de Carga Unitaria
La resistencia a la penetración de la piedra triturada se toma como base o carga patrón de comparación. El CBR de un suelo es la resistencia a la penetración correspondiente a 0.1" ó 0.2" de penetración expresada en un porcentaje delvalor patrón.
8.
EQUIPO PARA LA COMPACTACIÓN El equipo utilizado fue:
Moldes cilíndricos de acero de 7" a8" de altura y 6" de diámetro. Se leacopla un collarín de extensión de 2"de altura y una base perforada.
PARA EL CBR Moldes cilíndricos de acero de6” de diámetro interior, a cada molde se le
acopla un collarín de2” de alto y base perforada. Un martillo de 4.5 Kg y una altura de caída de18”. Un disco separador. Un cuchillo para enrasar el material al molde.
PARA LA EXPANSIÓN Para medir el hinchamiento del material al absorber agua se utiliza el siguiente equipo: Plato y vástago: el plato tiene perforaciones a distancias iguales. Trípode y extensómetro: para medir la expansión del material, se emplea un
extensómetro con aproximación a0.001”, montado sobre un trípode Pesas de sobrecarga, se emplean una pesa anular y varias pesas cortas. En la expansión solo se emplean 3moldes cilíndricos La muestra es nueva, no se debe utilizar la misma con la cual se realizo el
ensayo de compactación. Dos papeles filtro, en cada molde.
PARA LA PENETRACIÓN Para la prueba de penetración se requiere el siguiente equipo:
Un pistón cilíndrico de3” cuadradas de sección circular y delongitud suficiente para poder pasar a través de las pesas y penetrar el suelo hasta ½”
Aparato para aplicar carga: se utiliza una prensa manual que está especialmente diseñada de tal forma que permite aplicar la carga a una velocidad de 0.05 pulg/min. Generalmente estos aparatos llevan anillos calibrados.
9.
PROCEDIMIENTO
Expansión del Material Pasos: Preparación de la muestra. Tomamos material seco que pase por la malla Nº 4 (para suelos finos) y se le
agrega el contenido de agua necesaria para que obtenga la máxima densidad seca y lo revolvemos con el cucharón y con la mano para lograr uniformidad.
Se coloca una pesa en la base y luego un papel filtro, el cual para luego poner el
suelo en 5 capas y compactar con los golpes que le tocan por anillo (56, 25, 12) con el proctor modificado. Luego se escaba y se retira el anillo superior, y se enrasa hasta dejar una
superficie lisa. Se coloca un papel filtro sobre lasuperficie enrasada y se coloca la base metálica
perforada y se voltea la muestra.
Sobre la superficie libre se coloca otro papel filtro y se montará el platillo con el
vástago fijo. Sobre el platillo se colocará las pesas de plomo. Estas represent an el peso de las
capas superiores del pavimento. La sobrecarga mínima es de 10 libras equivalente a un pavimento de 5" de espesor.
El trípode con el cuadrante medidor de deformaciones se coloca sobre el canto
del molde y se ajusta el vástago de la placa perforada.Se registra la lectura de la esfera y se quita el trípode. Con las pesas de sobrecarga se sumergen los moldes en un tanque de agua, se
coloca el trípode con el extensómetro montado y se deja en saturación por 4 días. Se anotan las lecturas para controlar el hinchamiento cada 24 horas.
Después de sumergida la muestra durante cuatro días se debe drenar está
secándola y posteriormente volteándola y sujetando el platillo y las pesas durante 15 minutos. Se remueve el disco, las pesas yel papel filtro, y se pesan lasmuestras.
Resistencia a la Penetración Pasos: Se colocan las pesas metálicas anulares de plomo. El molde con la muestra y la
sobrecarga se coloca debajo del pistón de la prensa de carga aplicando una carga de asiento de 10 libras.
Se coloca el molde sobre el soporte de carga del gato (en la prensa) y se ajusta
de manera que el pistón esté centrado con la muestra. Se tienen dos extensómetros: uno nos da valores de carga (superior) y el otro
nos da los valores de deformación (inferior). Este último se calibra en cero. La penetración del pistónes a velocidad constante (aprox. 5 centésimos de
pulgada por minuto).
La penetración máxima en la muestra es de ½ pulgada. La lectura de
deformación es de un cuarto de pulgada por minuto yel otro paralelamente va marcando la carga. Las lecturas se dan cada: 0.64 mm; 1.27 mm; 1.91 mm; 2.54 mm; 3.18 mm; 3.81
mm; 4.45 mm; 5.08 mm; 7.62 mm;10.16 mm, 12.70 mm.
Si la lectura correspondiente a cada penetración va progresando y la lectura de
carga se repite significa que la muestra ya fallo, el pistón simplemente penetra sin que encuentre resistencia. Un suelo que es malo no ofrece resistencia, en cambio un suelo que es bueno ofrece resistencia hasta la últimalectura. El proceso de lectura se repite con cada una de las dos muestras restantes. La constante de la maquina es: 9.879527126 x lectura + 88.85960411. Se determina los valores de la carga ya corregidos para 0.1 y 0.2 pulgadas de
penetración con lo que obtendremos los valores de C.B.R. Para lo cual se idvide las cargas entre la carga patrón (1000 y 1500 lbs/plg2), luego se multiplica cada relación por 100 para obtener un porcentaje. El índice de C.B.R se obtuvo como un porcentaje del esfuerzo que se requiere
para hacer penetrare el pistón hasta la misma profundidad de una muestra patrón de piedra triturada.
Una vez obtenidos los valores se grafica la curva densidad seca vs. CBR. El valore correspondiente al 95% del Proctor nos dará el valor del CBR.
Se grafican los datos obtenidos de carga-penetración.
10. RECOMENDACIONES: -
Al agregar agua a la muestra dejar que esta se asiente completamente Agregar el agua de manera circular
-
Al compactar cada capa limpiar la base del pistón para una mejor compactación.
-
Lo peor que le puede pasar a un pavimento es que una llanta extremadamente cargada lo hunda, el tipo de resistencia que debemos buscar para que por cizallamiento no lo corte es la resistencia al corte. Lo que en realidad se calcula con este ensayo es la resistencia al corte por punzonado. Se dice que el CBR arroja un resultado empírico por ser resultado de laexperiencia.
-
La penetración se debe hacer con la muestra totalmente saturada, para que en obra resista las peores condiciones. Por ello se le objetó en un principio por ser demasiado conservador.
-
No hay necesidad de sumergir enagua en el caso de suelos gravosos y arenosos. Se calcula inmediatamente después dela compactación.
-
En caso de suelos que presenten hinchamiento se deben realizar estudios específicos para determinar el contenido de humedad óptimo y su método de compactación.
HUMEDAD NATURAL ALUMNOS
(MTC E 108)
:
DE MECANICA DE SUELOS I MATERIAL
: cantera
INGº RESP.
:
G.V.C
CALICATA
: 1
FECHA
:
11/11/2016
MUESTRA
: M- 1
HECHO POR
:
Alumnos
PROFUND.
: Exploracion tajo abierto
LADO
:
Izquierdo
CANTERA
: NINA
DATOS 2
3
Peso de Mat. Humedo + Tara (gr.)
723,00
890,00
659,00
Peso de Mat. Seco + Tara (gr.)
676,00
834,00
615,00
Ensayo de Nº
1
Peso de Tara (gr.) Peso de Agua (gr.) Peso Mat. Seco (gr.) Humedad Natural (%) Promedio de Humedad (%)
OBSERVACIONES:
47,00 676,00
56,00
44,00
834,00
615,00
6,71
7,15
6,95 6,9
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO MTC E 107, E 204 - ASTM D 422 - A ASHTO T-11, T-27 Y T-88 ALUMNOS
:
DE MECANICA DE SUELOS I
MATERIAL
:
cantera
INGº RESP.
CALICATA
:
1
FECHA
: 11/11/2016
MUESTRA PROFUND.
: : :
1 Exploracion tajo abierto
HECHOPOR LADO
: Alumnos : Izquierdo
CANTERA TAMIZ
: G.V.C
NINA AB ERT. mm.
7" 6" 5" 4 1/2" 4" 3 1/2" 3" 2 1/2" 2" 1/2" 1 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" #4 #8 # 10
PESORET.
177,800 152,400 127,000 114,300 101,600 88,900 76,200 63,500 50,800 38,100 25,400 19,050 12,700 9,525 6,350 4,760 2,360 2,000
%RET.PARC.
%RET.AC.
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0 611,0 989,0
7,5 12,1 0,0 31,1 0,0 25,1 0,0 12,2
2.541,0 2.049,0 272,5 103,7
# 20 0,850 0,420 40 # 0,300 # 50 0,180 80 # 0,150 # 100 0,075 # 200 FONDO < # 200 FRACCIÓN TOTAL Descr ipcións uelo:
0,0 7,5 19,6 19,6 50,6 50,6 75,7 75,7 87,9
4,6 92,5 1,8
7,5 94,2
0,0
94,2
12,7 0,6 10,1 0,5 106,8 4,8 545,0 8.177,0 Grava b ieng radada c onarena
HUSO A
DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA
100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 92,5 80,4 80,4 49,4 49,4 24,3 24,3 12,2
92,5
0,0 39,3
%Q'PASA
PESO ARENA PESO FINO LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO
100 100 -
ÍNDICE PLÁSTICO CLASF. AASHTO CLASF. SUCCS MAX. DENS. SECA OPT. CONT. HUM.
30 65 -
CBR 0.1" (100%) CBR 0.2" (100%)
8.177,0 6190,0 1987,0 545,0 39 36 4 A-1-a GW 2,145 7,37 42,2 51,0
gr gr gr gr % % % 0 (gr/cm3) % % %
25 55 Grava %
15 40 -
=
Fino % % HUMEDAD
7,5 20 - 8 5,8
=
4,8 % P.S.H. 723,0
P.S.S
% Humedad 7,0%
676,0
:
Observaciones
5,2 4,8 0,0
75,7 % 19,6 %
=
%Arena
5,8 94,8 95,3 100,0
= = = = = = = = = = = = =
PESO TOTAL PESO GRAVA
8 -2 9 1,9
Coef.Uniformidad Coef. Curvatura
Índice de Consistencia 9,0 Estable
Pot. de Expansión
CURVA GRANULOM TRICA 7" 6" 5" 4"
3" 21/2" 2" 11/2"
1" 3/4"
1/2" 3/8"
1/4" Nº4
Nº8 Nº10
Nº16 Nº20 Nº30 Nº40 Nº50
Nº80 Nº100
Nº200
100 90
) (% a s a p e u q je a t n e rc o P
80 70 60 50
7
40 30 20 10 0 0 0 8 . 7 7 1
0 0 4 . 2 5 1
100,000
0 0 0 . 7 2 1
0 0 6 . 1 0 1
0 0 9 . 8 8
0 0 2 . 6 7
0 0 5 . 3 6
0 0 8 . 0 5
0 0 1 . 8 3
0 0 4 . 5 2
0 5 0 . 9 1
10,000 0 0 7 . 2 1
5 2 5 . 9
0 5 3 . 6
0 6 7 . 4
0 6 3 .
0 0 0 .
1,000 0 9 1 . 1
Abertu ra (mm) 2
2
0 5 8 . 0
0 0 6 . 0
0 2 4 . 0
0 0 3 . 0
0 8 1 . 0
0 5 1 . 0
0,100
5 7 0 . 0
0,010
LÍMITES DE ATTERBERG MTC E 110 Y E 111 - ASTM D 4318 - AASHTO T-89 Y T-90 OBRA
:
MATERIAL CALICATA MUESTRA PROFUND. CANTERA
: : : : :
DE MECANICA DE SUELOS I (grupo C.B.R.) cantera M- 1 M- 1 Exploracion tajo abierto coviiriali
INGº RESP. FECHA HECHO POR LADO
: : : : :
G.V.C 11/11/2016 Alumnos Izquierdo
LÍMITE LÍQUIDO (MALLA Nº 40) 4
1
5
TARRO + SUELO HÚMEDO
17,86
17,44
24,20
TARRO + SUELO SECO
14,49
14,37
20,90
AGUA
3,37
3,07
3,30
PESO DEL TARRO
6,30
6,57
12,07
Nº TARRO
PESO DEL SUELO SECO
8,19
7,80
8,83
% DE HUMEDAD
41,15
39,36
37,37
18
24
34
Nº DE GOLPES
LÍMITE PLÁSTICO (MALLA Nº 40) 2
6
TARRO + SUELO HÚMEDO
11,96
11,47
TARRO + SUELO SECO
10,39
10,22
AGUA
1,57
1,25
PESO DEL TARRO
6,43
6,26
PESO DEL SUELO SECO
3,96
3,96
% DE HUMEDAD
39,65
31,57
Nº TARRO
DIAGRAMA DE FLUIDEZ 43,0 42,0 ) % ( D A D E M U H E D O ID N E T N O C
41,0 40,0 39,0 38,0 37,0 36,0 35,0 10,0
100,0
25 Nº DE GOLPES
CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA LÍMITE L ÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
OBSERVACIONES 39 36 4
ENSAYO PRÓCTOR MODIFICADO MTC E 115 - ASTM D 1557 - AASHTO T-180 D
ALUMNOS
:
MATERIAL CALICATA MUESTRA PROFUND. CANTERA
: : : : :
DE MECANICA DE SUELOS I INGº RESP. FECHA HECHOPOR LADO
cantera M-1 M- 1 Exploracion tajo abierto NINA
: G.V.C : 11/11/2016 : Alumnos : Izquierdo
COMPACTACIÓN MÉTODODECOMPACTACIÓN NUMERODEGOLPESPORCAPA NUMERO DE CAPAS NÚMERO DE ENSAYO PESO (SUELO + MOLDE) (gr) PESO DE MOLDE (gr) PESO SUELO HÚMEDO (gr) VOLUMEN DEL MOLDE (cm 3) DENSIDAD HÚMEDA (gr/cm3) DENSIDAD SECA (gr/cm3)
:
" C" 56 5
: :
4673
RECIPIENTE Nº PESO (SUELO HÚMEDO + TARA) (gr) PESO (SUELO SECO + TARA) (gr) PESO DE LA TARA (gr) PESO DE AGUA (gr) PESODESUELOSECO(gr) CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
1234 10935 6262
11053 6262
4791 2105 2,220 2,117 CONTENIDO DE s/n 339,80 324,00
2105 2,276 2,140 HUMEDAD s/n 467,00 439,00
15,80 324,00
11110 6262
4884
4848 2105 2,320 2,131
2105 2,303 2,086
s/n 478,00 439,00
s/n 336,70 305,00
28,00 439,00 4,88 2,145
MÁXIMA DENSIDAD SECA (gr /cm 3)
11146 6262
39,00 31,70 439,00 305,00 6,38 8,88 10,39 ÓPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
7,37
CURVA DE COMPACTACIÓN
2,176 ) 3 m c r/ g ( A C E S D A ID S N E D
2,146
2,116
2,086
2,056
2,026 2,9
3,9
4,9
5,9
6,9
7,9
8,9
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
9,9
10,9
11,9
12,9
ALUMNOS
: DE MECANICA DE SUELOS I
MATERIAL
: cantera
CALICATA
::1
MUESTRA
:1
PROFUND.
: Exploracion tajo abierto
CANTERA
: NINA
:
G.V.C
:
11/11/2016
:
Alumnos
LADO
:
Izquierdo
CAPACIDAD :
10000
INGº RESP. FECHA HECHO POR
DATOS DEL PROCTOR MAXIMADENSIDADSECA
:
OPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD
2,145
:
g/cm
3
7,37 %
ANILLO
Lbs.
1
:
ENSAYO DE CBR MTC E 132 - ASTM D 1883 - AASHTO T-193 1 5 56
Molde Nº Nº Capa Golpes por capa Nº
3 5
2 5
25
10
NO SATURADO
SATURADO
NO SATURADO
SATURADO
Peso molde + suelo húmedo
(gr)
13274
13375
13146
13293
13018
13210
Peso de molde
(gr)
8343
8343
8340
8340
8740
8740
Peso del suelo húmedo
(gr)
4931
5032
4806
4953
4278
4470
(cm3)
3254
3254
3254
3254
3212
3212
(gr/cm3)
1,515
1,546
1,477
1,522
1,332
1,392
(%)
8,70
4,29
8,49
16,12
8,19
5,17
(gr/cm3)
1,394
1,482
1,361
1,311
1,231
1,324
Tarro + Suelo húmedo
(gr)
600,02
511,00
645,50
1073,10
549,60
631,00
Tarro + Suelo seco
(gr)
552,00
490,00
595,00
967,00
508,00
600,00
Peso del Agua
(gr)
48,02
21,00
50,50
106,10
41,60
31,00
Peso del tarro
(gr)
Peso del suelo seco
(gr)
552,00
508,00
600,00
Humedad Promedio de Humedad
(%)
8,70
(%)
8,70
Cond. de la muestra
Volumen del molde Densidad húmeda Humedad Densidad seca
S/N
Tarro Nº
65
NO SATURADO
S/N
SATURADO
67
S/N
69
309,00 490,00
595,00
4,29
658,00
8,49
4,29
16,12
8,49
8,19
16,12
5,17
8,19
5,17
EXPANSION FECHA
HORA
TIEMPO
Hr.
EXPANSION
DIAL
mm %
EXPANSION
DIAL
mm %
EXPANSION
DIAL
mm %
11/11/2016
13:00:00
12/11/2016
13:00:00
24
3,00
0,1
0,1
5
0,1
0,1
6,00
0,2
0,1
13/11/2016
13:00:00
48
4,00
0,1
0,1
6
0,1
0,1
7,00
0,2
0,2
14/11/2016
13:00:00
72
4,00
0,1
0,1
6
0,1
0,1
7,00
0,2
0,2
15/11/2016
13:00:00
96
5,00
0,1
0,1
7
0,2
0,1
8,00
0,2
0,2
PENETRACION CARGA PENETRACION
STAND.
pulg
kg/cm2
MOLDENº CARGA Dial (div)
1
MOL DENº
CORRECCION
kg/cm 2
kg/cm 2
%
3
CARGA Dial (div)
0
MOL DENº
CORRECCION
kg/cm 2
kg/cm 2
%
2
CARGA Dial (div)
0
CORRECCION
kg/cm 2
0,025
18
5
18
4
17
0,050
48
11
41
10
34
8
0,075
88
21
67
16
45
11
127
30
53
13
195
45
64
15
0,100
70,3
0,150 0,200
105,5
29,6
53,8
42,2
51,0
90
21
130
30
kg/cm 2
%
7,82
11,1
16,21
15,4
0
18,34
34,17
26,1
32,4
4
243
56
158
37
73
17
0,250
280
64
181
42
82
19
0,300
311
71
200
46
88
21
0,400
339
78
217
50
95
22
0,500
364
83
232
53
100
23
ALUMNOS
:
MATERIAL
: cantera
INGº RESP.
: G.V.C
CALICATA
: 1
FECHA
: 11/11/2016
MUESTRA
: M- 1
HECHO POR : Alumnos
PROFUND.
: Exploracion tajo abierto
LADO
CANTERA
: NINA
DE MECANICA DE SUELOS I
Izquierdo
GRAFICO DE PENETRACION DE CBR
1,43 1,40
RESULTADOS:
1,37 ) c /rc (g
a c e S d a id s n e D
1,34
C.B.R. AL 100% DE M.D.S. (%)
0.1":
C.B.R. AL 95% DE M.D.S. (%)
0.1":
C.B.R. AL 90% DE M.D.S. (%)
0.1":
1,31
42,2 40,0 37,8
51,0 48,4 45,9
0.2": 0.2": 0.2":
Datos del Proctor
1,28
DensidadSeca
2,145 gr/cc
1,25
OptimoHumedad
7,37
1,22
OBSERVACIONES:
2,037514
%
1,19 0
19
38
57
76
95
CBR (%) CBR 0.1"
CBR 0.2"
95%MDS
X
40,0
Y
2,042 ,04 37,8
42,2
100%MDS
EC = 56 GOLPES
EC = 25 GOLPES
y = -182,19x3 - 221,08x2 + 320,34x
y = 124,84x3 - 334,15x2 + 241,81x
2,145
y = 433,73x3 - 448,54x2 + 163,28x
1,93 1,93
100,0
100,0
100,0
90,0
90,0
90,0
80,0
80,0
80,0
70,0
70,0
60,0
60,0
70,0
2,145
EC = 10 GOLPES
51 %
) 2 60,0 m /c g K ( 50,0 A G R A 40,0 C
50,0
50,0 32,4 %
40,0
40,0
42,2 %
30,0
30,0
20,0
20,0
10,0
10,0
0,0 0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
PENETRACION (Pulg)
6,120864281
0,5
0,6
0,0
30,0 26,1 %
15,4 %
20,0
11,1 %
10,0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
PENETRACION (Pulg)
0,5
0,6
0,0 0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
PENETRACION (Pulg)
0,5
0,6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Del ensayo del Próctor Modificado se concluye :
El óptimo contenido de humedad dela muestra de suelo en estudio es de 3.15%.
La máxima densidad seca conun próctor modificado de 95%, es de 2.014 gr/cm3.
El espesor de las capas del pavimento está en función del CBR. De la gráfica de máxima densidad seca y CBR se ha obtenido el CBR de diseño
que para nuestro caso esel sgte: Para 1”................................... 27.33% Para 2”.................................... 39.74%
Como la diferencia entre estos valores no fue muy grande no fue necesario realizar el ensayo nuevamente.
Según la Tabla V.3 (Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos),
de los porcentajes obtenidos en el ensayo de CBR podemos deducir que el tipo de suelo en estudio presenta un CBR bueno, ya que nuestro CBR, nos dio 39.74%.
Para la determinación del CBR se tomo como comparación el valor de la carga
unitaria que soporta la piedra triturada.
Carga(Lb/pulg2) Penetración. 1000 : 1500 : El valor CBR =
0.1" 0.2"
Resistenciaa a penetraci n correspon . a 0.1 Carga patrón correspondientea 0.1" ó 0.2"
0.2 (%)