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ENSAYO DE LA RELACION DE SOPORTE CALIFORNIA (CBR)
OBJETIVO
Ddeterminar el CBR de una muestra de suelo. Sin embargo, para lograr este resultado es necesario en primer
lugar realizar el ensayo de compactacin de Proctor modificado para conocer la humedad ptima de compactacin.
Con este dato se llevar el suelo a dicha humedad y se realizar el ensayo de penetracin de Proctor mencionado
anteriormente.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinacin de la densidad y humedad
Determinacin de la resistencia a la penetracin
MARCO TEORICO
El ensayo de CBR 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 Relacin de
soporte y esta normado con el nmero ASTM D 1883-73.
Se aplica para la evaluacin de la calidad relativa de suelos de subrasante, algunos materiales de
sub. bases y bases granulares, que contengan solamente una pequea cantidad de material que pasa por
el tamiz de 50 mm, y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fraccin no exceda del
20%.
Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque este ltimo no es muy
practicado.
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ENSAYO DE C.B.R. (NCH 1852)
El nmero CBR se obtiene como la relacin de la carga unitaria en Kg. /cm2 (libras por
pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetracin del pistn (con un
rea de 19.4 centmetros cuadrados) 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, en ecuacin, esto se expresa:
CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrn
Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuacin son:
PENETRACIN CARGA UNITARIA PATRN
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
Valores de Carga Unitaria
El nmero CBR usualmente se basa en la relacin de carga para una penetracin de 2.54 mm
(0,1), sin embargo, si el valor del CBR para una penetracin 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
ptimo para el suelo especfico determinado utilizando el ensayo de compactacin estndar. A continuacin,
CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrn
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utilizando los mtodos 2 o 4 de las normas ASTM D698-70 D1557-70 (para el molde de 15.5 cm. de dimetro),
se debe compactar muestras utilizando las siguientes energas de compactacin:
MTODO GOLPES CAPAS PESO DEL MARTILLO N
D698 2 (suelos de grano fino) 56 3 24,5
4 ( suelos gruesos) 56 3 24,5
D1557 2 (suelos de grano fino) 56 5 44,5
4 (suelos gruesos) 56 5 44,5
Energas de Compactacin
El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relacin entre el comportamiento de los suelos principalmente
utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una
clasificacin tpica:
CBR CLASIFICACIN GENERAL USOS
SISTEMA DE CLASIFICACIN
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 Base, sub. base GM,GC,W,SM A1b,A2-5,A3
SP,GP A2-6
> 50 excelente base GW, GM A1-a, A2-4,A3
Clasificacin de suelos para Infraestructura de Pavimentos
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EQUIPOS Y MATERIALES
Prensa: Similar a las usadas en ensayos de compresin, utilizada para forzar la penetracin de un
pistn en el espcimen. Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el pistn en el espcimen
a una velocidad de 1.27 mm/min (0.05/min) y hasta una profundidad de 12.7 mm (0.5).
El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a una velocidad uniforme de
1.27 mm (0.05") por minuto. La capacidad de la prensa y su sistema para la medida de carga deben
ser de 44.5 kN (10000lbf) ms y la precisin mnima en la medida debe ser de 44N menos.
Martillo de compactacin: de 10 libras
Aparato medidor de expansin: compuesto por:
Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 1/16) de dimetro, cuyas
perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de dimetro. Estar provista de un vstago en el centro con
un sistema de tornillo que permita regular su altura.
Un trpode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el
centro un dial (deformmetro), cuyo vstago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la
posicin de ste y medir la expansin, con aproximacin de 0.025 mm(0.001").
Moldes: De metal, cilndricos, de 152,4 mm 0.66 mm (6 0.026") de dimetro interior y de
177,8 0.46 mm ( 7 0.018") de altura, provisto de un collar suplementario de 51 mm (2.0")
de altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de
la base debern ser por lo menos 20 uniformemente espaciadas dentro de la circunferencia
del molde, no excedern de 1,6 mm (1/16) de dimetro. La base se deber poder ajustar a
cualquier extremo del molde.
Disco espaciador: De forma circular, metlico, de 150.8 0.8mm (5 15/161/32) de dimetro y de 61.37 0.25
mm (2.416 0.01") de espesor, para insertarlo como falso fondo en el molde cilndrico durante la compactacin.
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Sobrecargas metlicas: Unas diez por cada molde, una anular y las restantes ranuradas, con una masa de 2,27
0.04 Kg (5 0.10 lb) cada una, 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 1/16) de dimetro exterior y la anular con 54 mm de
dimetro en el orificio central.
Pistn de penetracin: Cilndrico, metlico de 49.63 0.13 mm de dimetro (1.954 0.005"), rea de 1935 mm
(3 pulg) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetracin con las sobrecargas precisas de acuerdo
con la Seccin 3.6, pero nunca menor de 101.6 mm (4").
Dos diales (deformmetros): Con recorrido mnimo de 25 mm (1") y divisiones 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.
Tanque: Con capacidad suficiente para la inmersin de los moldes en agua.
Horno: Termostticamente controlado, regulable a 110 5C (230 9F)
Balanzas: Una de 20 kg de capacidad, y otra de 1000 g con sensibilidades de 5 g y 0.1 g respectivamente.
Herramientas y accesorios. Pala, platn o bandeja metlica de mezclado, machete, baldes y esptula.
Tamices: De 4.75 mm (No.4) y de 19.0 mm (3/4").
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PROCEDIMIENTO
1. Preparar tres muestras de material cada una con pesos de 6000 gr y a partir de ello se realiza un cuarteo
para que ste tenga diferentes tamaos en su composicin granular.
2. Para cada molde ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con un
disco de papel filtro.
3. Despus, de haber determinado la humedad ptima y natural del terreno, 7% y 1% (por medio del ensayo
de laboratorio de proctor modificado), respectivamente. Con estos valores se procede a calcular la
cantidad de agua que se debe suministrar a la muestra para alcanzar la humedad ptima.
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4. Fabricar 3 probetas de 5 capas cada una: 1 de 12 golpes por capa, 1 de 25 golpes por capa y 1 de 56
golpes por capa, se compacta el suelo con las energas necesarias para este caso se utiliz proctor
modificado..
5. Para cada molde retirar la base, el collar y el disco espaciador, se da vuelta a la muestra se enrasa con el
machete y se pesa el molde con el suelo compactado.
6. Colocar un disco de papel filtro sobre la base, invertir la muestra y asegurar el molde a la base de forma
que el suelo quede en contacto con el papel filtro.
7. Colocar dos pesas ranuradas (aprox. 5 libras cada una) sobre la muestra de suelo compactado para
simular la presin de sobrecarga requerida.
8. Sumergir en un tanque de inmersin durante un lapso de 96 horas las probetas con la muestra dentro. A
partir del momento de la inmersin y cada 24 horas se lee la expansin o contraccin de las muestras, con
un deformmetro ubicado en un trpode que se ubica sobre el molde directamente.
9. Pasadas las 96 horas se extrae la muestra del tanque de inmersin y se deja escurriendo durante 15
minutos luego se lleva a una prensa, la cual imparte una fuerza de penetracin a una velocidad de
deformacin de 1.27 mm por minuto.
10. Colocar la muestra en la mquina de compresin y sentar el pistn sobre la superficie de suelo utilizando
una carga inicial no mayor de 4.5 kg. Fijar el cero en los deformmetros de medida de carga y de
penetracin (o deformacin).
11. Hacer lecturas de deformacin o penetracin y tomar las respectivas lecturas del deformmetro de carga.
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DATOS
Muestra de CBR
Lectura de datos de ensayo
PENETRACION MOLDE 12GOLPES MOLDE 25 GOLPES MOLDE 56 GOLPES
Pulgadas LECTURA LECTURA LECTURA
0 0 0 0
0.025 398.86 310 666.12
0.050 1071.83 1345.71 2226.12
0.075 1747.91 2571.15 4282.76
0.100 2333.48 3596.08 6385.34
0.150 3241.52 5288.04 8010.95
0.200 3859.39 6599.63
0.250 4358.3 7809.26
0.300 4732.05
0.400 4945.99
0.500 5087.09
Molde
# DE CAPAS
#GOLPES/CAPA
CONDICION
hprom(cm)
Dprom(cm)
Pmolde(kg)
Pmolde+sh(kg)
Pcap+sh(gr) 84.390 109.080 98.240 74.350 88.050 83.570 108.540 117.180 128.930 134.930 53.180
Pcap+ss(gr) 79.770 102.690 90.240 69.600 82.650 79.080 100.800 110.260 121.920 122.710 50.830
Pcap(gr) 27.910 27.930 31.080 27.860 26.610 27.030 25.710 29.990 29.430 30.890 26.240
%humedad 8.909 8.547 13.523 11.380 9.636 8.626 10.308 8.621 7.579 13.309 9.557
%wprom 11.433
6.88 6.83
11.23
6.83
11.59
8.728 12.451 9.131 10.308 8.100
15.25
11.58
15.25
6.78 6.78
11.23 11.37
6.88
11.46 11.56
T3
11.74
15.23
11.74
15.23
11.61
15.22
11.61
15.22
11.58
saturado no saturado saturado
5
12
5
25
5
56
no saturado saturado no saturado
T1 T2
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Clculo y resultados
MOLDE T1 T2 T3
# DE CAPAS 5 5 5
#GOLPES/CAPA 12 25 56
CONDICION no saturado saturado no saturado saturado no saturado saturado
Pm+sh 11.225 11.369 11.456 11.556 11.225 11.593
Pm 6.783 6.783 6.876 6.876 6.834 6.834
Psh 4.442 4.586 4.580 4.680 4.391 4.759
Vs 2138.744 2138.744 2111.136 2111.136 2114.218 2114.218
humeda 2.077 2.144 2.169 2.217 2.077 2.251
%w 8.728 12.451 9.131 10.308 8.100 11.433
s 1.910 1.907 1.988 2.010 1.921 2.020
PARA 12 GOLPES
molde T1 12 GOLPES/CAPA
penetracion fuerza(lb) Esfuerzo(lb/in2)
0.000 0.00 0.00
0.025 398.86 132.95
0.050 1071.83 357.28
0.075 1747.91 582.64
0.100 2333.48 777.83
0.150 3241.52 1080.51
0.200 3859.39 1286.46
0.250 4358.30 1452.77
0.300 4732.05 1577.35
0.400 4945.99 1648.66
0.500 5087.09 1695.70
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PARA 25 GOLPES
PARA 56 GOLPES
Grficos
Para 12 para 25
molde T2 25 GOLPES/CAPA
penetracionfuerza(lb) Esfuerzo(lb/in2)
0.000 0.00 0.00
0.025 310.00 103.33
0.050 1345.71 448.57
0.075 2571.15 857.05
0.100 3596.08 1198.69
0.150 5288.04 1762.68
0.200 6599.63 2199.88
0.250 7809.26 2603.09
molde T3 56 GOLPES/CAPA
penetracion fuerza(lb) Esfuerzo(lb/in2)
0.000 0.00 0.00
0.025 666.12 222.04
0.050 2226.12 742.04
0.075 4282.76 1427.59
0.100 6385.34 2128.45
0.150 8010.95 2670.32
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Para 56
Para los valores de CBR
Datos de CBR
MOLDE T1 T2 T3
CAPAS 5 5 5
#GOLPES/CAPA 12 25 56
s 1.907 2.010 2.020
%w 12.451 10.308 11.433
T1 0.1 900 1000 90
T2 0.1 1470 1000 147
T3 0.1 2475 1000 247.5
CBR
(%)MOLDE
penetracion
(in)
Presion
(lb/in2)
Presion patron
(lb/in2)
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RESULTADOS DE CBR
CONCLUSIONES
En los resultados se observa claramente que la muestra que fue compactada con 56 golpes es la que
mejor resultado arroja ya que se redujo la relacin de vacos que existe en la muestra, aumento la
densidad y por lo tanto el suelo se comporta de una manera ms homognea y resistente.
Es evidente que la compactacin en el diseo de una estructura de pavimento asegura la vida til de este
y su correcto funcionamiento
Se debe tener en cuenta que este ensayo se realiza con parmetros controlados de humedad y densidad y
se controla la energa de compactacin buscando llegar a un resultado parecido a una situacin in situ.
El agua sigue siendo un factor determinante en el comportamiento de los materiales en la ingeniera.
s CBR
100% 2.02 247.00%
95% 1.93 107.51%
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RECOMENDACIONES
Asegurar apropiadamente las probetas de CBR para evitar prdida de material en el momento de realizar
la inmersin.
Enrasar muy bien los moldes antes de ser sumergidos para evitar filtraciones significativas en la muestra
para evitar alteraciones en los resultados.
Tener claridad en el manejo de los equipos, previamente al ensayo, con el fin de evitar malentendidos y
discrepancias a la hora del manejo de los datos, para la determinacin del ndice de CBR.
Es necesario realizar el procedimiento rpidamente con el fin de tratar de mantener la humedad optima
(calculada con anterioridad) la larga manipulacin puede alterar la humedad requerida.