Cbr Informe Final

º CARACTERIZACION DE MATERIALES II

RELACIÓN DE SOPORTE DEL SUELO EN EL LABORATORIO (CBR DE LABORATORIO) I.N.V. E – 148 – 07

PRESENTADO POR:

ALEJANDRO HERNANDEZ QUINTERO ANDERSON PAEZ PARRA EDISSON JAVIER PARDO VLADIMIR SUELTA

PRESENTADO A: ING. LUIS ALBERTO CAPACHO SILVA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL BUCARAMANGA

º

Informe de Laboratorio (Caracterización de Materiales II) Relación de Soporte del Suelo en el Laboratorio (CBR de Laboratorio)

INTRODUCCIÓN El estudio de las características o propiedades de los suelos -ya sean físicos o químicos- como material de construcción en la ingeniería civil permiten clasificar los suelos de acuerdo al uso que se le puedan dar en las diferentes ramas de esta profesión, algunos de los usos más comunes son: para la cimentación de estructuras o como material para sub-rasante, base o sub-base en pavimentos. Los ensayos para determinar las propiedades de un suelo se pueden clasificar en ensayos in situ y ensayos de laboratorio, donde sus principales objetivos son la identificación, resistencia y deformabilidad de un terreno o material. Un pavimento puede ser considerado como “la capa constituida por uno o más materiales que se colocan sobre el terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulación de personas o vehículos”. La resistencia que pueda brindar el material (extraído del suelo) es de gran importancia en la ejecución de obras que requieran de pavimentos, pues de esta característica se puede garantizar la calidad del proyecto. Uno de los ensayos de laboratorio utilizados para determinar la resistencia y calidad del material (como sub-rasante, base o sub-base) bajo condiciones de humedad y densidad controladas para la construcción de carreteras es el Ensayo CBR; esta práctica de laboratorio también permite prever la acumulación de humedad del suelo luego de ser construido. A continuación se presentan los procedimientos para el cálculo de la resistencia, índice CBR y clasificación de un material, basados en la norma colombiana INVE 148-07 del INVIAS.

º

OBJETIVOS Determinar la capacidad de soporte o resistencia y calidad (por medio del índice CBR) de un suelo en laboratorio, utilizando tres diferentes muestras del material bajo condiciones de humedad óptimas y sometidas a doce, veintiséis y cincuenta cinco golpes.

CALCULOS TIPO



El diámetro del molde según INVE-148 es de 15.24 mm



La altura del molde según INVE-148 es de 177.8 -50.8=112.7mm



El volumen se halla multiplicando la altura del molde por el área transversal de esta.



El área del piston según la norma es de 1935 mm^2

MOLDE # DIAMETRO (m) ALTURA (m)

10

11

13

0.1524

0.1524

0.1524

0.1270

0.1270

0.1270

VOLUMEN (m3)

0.0023167

0.0023167

0.0023167

AREA PISTON

0.0019350

0.0019350

0.0019350

N° DE GOLPES

10

25

56



𝑾𝒉𝒖𝒎 = (𝑾 𝒕𝒂𝒓𝒂 + 𝑺. 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐) − 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒕𝒂𝒓𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟑𝟕 − 𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝟖



= 𝟎. 𝟎𝟑𝟕𝟗 kg



𝑾𝒔𝒆𝒄𝒐 = (𝑾 𝒕𝒂𝒓𝒂 + 𝑺. 𝑺𝒆𝒄𝒐) − 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒕𝒂𝒓𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝟖 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟏𝟕 kg



𝑾𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝑾𝒉𝒖𝒎 − 𝑾𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝟎. 𝟑𝟕𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟑𝟏𝟕 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟔𝟐 Kg



𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂𝒅(%) = 𝑾

𝑾𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒈𝒖𝒂

𝟎.𝟎𝟎𝟔𝟐

∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎.𝟎𝟑𝟏𝟕 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟗. 𝟓𝟔%

º

HUMEDAD DE COMPACTACION PESO TARA (Kg)

0.0158

0.0152

0.0157

0.0156

0.0157

0.0153

W DE TARA + S.HUMEDO (Kg)

0.0537

0.0534

0.0549

0.0546

0.0553

0.0551

W DE TARA + S.SECO (Kg)

0.0475

0.0472

0.0484

0.0482

0.0483

0.0481

w HUMEDO

0.0379

0.0382

0.0392

0.0390

0.0396

0.0398

W SECO

0.0317

0.0320

0.0327

0.0326

0.0326

0.0328

W AGUA

0.0062

0.0062

0.0065

0.0064

0.0070

0.0070

HUMEDAD EN %

19.56

19.38

19.88

19.63

21.47

PROMEDIO HUMEDAD EN %



19.467

19.75

21.34 21.41

𝑾 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆 = (𝑾 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆 + 𝑺. 𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐) − 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆

=

= 𝟏𝟐. 𝟒 − 𝟗 = 𝟑. 𝟒 𝑲𝒈 

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂 =



𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒔𝒆𝒄𝒂 =

𝑾 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒍𝒅𝒆 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏

𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂𝒅 (𝟏+% ) 𝟏𝟎𝟎

=

𝟑.𝟒

= 𝟎.𝟎𝟎𝟐𝟑𝟏𝟓𝟕 = 𝟏𝟒𝟔𝟕. 𝟔𝟐𝟓𝟗 𝑲𝒈/𝒎^𝟑

𝟏𝟒𝟓𝟕.𝟔𝟐𝟓𝟗 (𝟏+

𝟏𝟗.𝟒𝟓𝟕 ) 𝟏𝟎𝟎

= 𝟏𝟐𝟐𝟖. 𝟒𝟖𝟏 𝑲𝒈/𝒎^𝟑

CONTENIDO DE HUMEDAD %

19.467

19.75

21.41

W MOLDE + S.HUMEDO (Kg)

12.4

12.9

13.5

9

9.1

9.3

PESO MOLDE (Kg) W SUELO EN EL MOLDE (Kg)

3.4

3.8

4.2

DENSIDAD HUMEDA (Kg/m3)

1467.625945

1640.287821

1812.949697

DENSIDAD SECA (Kg/m3)

1228.481404

1369.70541

1493.28356



Se repite el procedimiento de humedad de compactación

HUMEDAD DE PENETRACION PESO TARA (Kg)

0.0157

0.0159

0.0158

0.0152

0.0157

0.0157

W TARA + S.H. (Kg)

0.0544

0.0545

0.0589

0.0586

0.0595

0.0579

W TARA + S.SECO (Kg)

0.0444

0.0447

0.0485

0.0482

0.0498

0.0486

w HUMEDO

0.0387

0.0386

0.0431

0.0434

0.0438

0.0422

W SECO

0.0287

0.0288

0.0327

0.0330

0.0341

0.0329

W AGUA

0.0100

0.0098

0.0104

0.0104

0.0097

0.0093

34.8

34.0

31.8

31.5

28.4

HUMEDAD EN % PROM. HUMEDAD EN %

34.4

31.7

28.3 28.4

º 

Los valores de carga se hallan multiplicando el valor de la lectura por la aceleración de la gravedad, la dejo en términos de KN 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂

𝟎.𝟏𝟐𝟕𝟓𝟑



𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 = 𝒂𝒓𝒆𝒂 𝒑𝒊𝒔𝒕𝒐𝒏 = 𝟎.𝟎𝟎𝟏𝟗𝟑𝟓 ÷ 𝟏𝟎𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟓𝟗𝟏 𝑴𝑷𝒂



Se dibuja una curva que relacione las presiones (ordenadas) y las penetraciones (abscisas), y se observa si esta curva presenta un punto de inflexión. Si no presenta punto de inflexión se toman de la curva los valores de presión correspondientes a 2.54 y 5.08 mm (0,1" y 0,2") de penetración. Con los valores de penetración obtenidos como se acaba de indicar, se calculan los valores de Relación de Soporte correspondientes, dividiendo las presiones correspondientes por los esfuerzos de referencia 6.9 MPa y 10.3 MPa respectivamente, y se multiplica por 100.



𝑪𝑩𝑹 𝒂 𝟎. 𝟏" =

𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒂 𝟐.𝟓𝟒 𝒎𝒎 𝒅𝒆 𝒑𝒆𝒏𝒆𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝟔.𝟗∗𝟏𝟎𝟎

=



𝑪𝑩𝑹 𝒂 𝟎. 𝟐" =

𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒂 𝟓.𝟎𝟏 𝒎𝒎 𝒅𝒆 𝒑𝒆𝒏𝒆𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝟏𝟎.𝟑∗𝟏𝟎𝟎

= 𝟏𝟎.𝟑∗𝟏𝟎𝟎 = 𝟏. 𝟎𝟖



𝑵𝒐 𝒉𝒂𝒚 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒚𝒂 𝒒𝒖𝒆 𝒏𝒐 𝒔𝒆 𝒑𝒓𝒆𝒔𝒆𝒏𝒕𝒂𝒏 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝒊𝒏𝒇𝒍𝒆𝒙𝒊𝒐𝒏 𝒆𝒏 𝒍𝒂 𝒈𝒓𝒂𝒇𝒊𝒄𝒂.



% 𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊ó𝒏 =

𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟏𝟔.𝟒𝟑

𝟎.𝟎𝟗𝟏𝟐𝟔 𝟔.𝟗∗𝟏𝟎𝟎

= 𝟏. 𝟑𝟐

𝟎.𝟏𝟏𝟏𝟓

𝟏.𝟐𝟓

= 𝟏𝟏𝟔.𝟒𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏. 𝟎𝟕𝟒%

2.00000 1.80000

PRESION (MPa)

1.60000 1.40000 1.20000 1.00000

MOLDE 10

0.80000

MOLDE 11

0.60000

MOLDE 13

0.40000 0.20000 0.00000 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 PENETRACIÓN

º

10 10 4

MOLDE No No DE GOLPES DIAS DE INMERSION

PENETRACION (mm)

LEC(Kg)

11 25 4

CARGA (KN)

PRESION (MPa)

LEC(Kg)

13 56 4

CARGA(KN)

PRESION (MPa)

LEC(Kg)

CARGA(KN)

PRESION(MPa )

0.0

0

0

0.00000

0

0

0.0000

0

0

0.0000

0.6

13

0.12753

0.06591

21

0.20601

0.1065

44

0.43164

0.2231

1.3

15

0.14715

0.07605

30

0.2943

0.1521

68

0.66708

0.3447

1.9

17

0.16677

0.08619

37

0.36297

0.1876

88

0.86328

0.4461

2.5

18

0.17658

0.09126

45

0.44145

0.2281

106

1.03986

0.5374

3.8

21

0.20601

0.10647

56

0.54936

0.2839

142

1.39302

0.7199

5.1

22

0.21582

0.11153

61

0.59841

0.3093

174

1.70694

0.8821

6.4

24

0.23544

0.12167

71

0.69651

0.3600

210

2.0601

1.0647

7.6

26

0.25506

0.13181

85

0.83385

0.4309

242

2.37402

1.2269

10.2

28

0.27468

0.14195

96

0.94176

0.4867

304

2.98224

1.5412

12.7

30

0.2943

0.15209

107

1.04967

0.5425

379

3.71799

1.9214

1.32

3.31

CBR A 0.2"

1.08

3.00

8.56

CBR CORR. 0.1"

1.62

4.48

12.78

CBR CORR. 0.2"

1.28

4.18

11.91

EXPANSION (mm)

0.00

0.00

1.25

0.0

0.0

1.074

EXPANSION (%)

DENSIDAD 1228.48 1369.7 1493.705

CBR 1.40148894 3.50372234 9.07566138

DENSIDAD

CBR A 0.1"

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

7.79

DENSIDAD VS CBR

y = 22.255x + 1291.7

Lineal (DENSIDAD VS CBR) Lineal (Series2) 0

5

10

CBR



El Valor de la densidad seca, es el mayor de los tres hallados, y este valor se coloca en el porcentanje de densidad max del 100%.



El valor de cbr(%) se halla despejando “x” de la ecuación lineal hallada en la grafica DENSIDAD VS CBR, siendo x (cbr) y Y(densidad)



𝒄𝒃𝒓(%) =

(𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒔𝒆𝒄𝒂−𝟏𝟐𝟗𝟏.𝟕) 𝟐𝟐.𝟐𝟓𝟒

%Densidad max

DENSIDAD

CBR(%)

95%

1418.62

5.70321659

98%

1463.42

7.71627073

100%

1493.28356

9.05830682

º CONCLUSIONES 

La clasificación del suelo según la USC , siendo este un suelo fino, con un índice de plasticidad del 9% y limite liquido del 39.09%, se determino que es un suelo ML( limos organicos, arenas muy finas con polvo de roca)



De acuerdo a los datos obtenidos previamente de CBR, y comparándolos con la tabla CLASIFICACION DEL SUELO DE ACUERDO AL CBR, se pudo determinar que es una sub rasante mala, ya que CBR(%) hallado fue igual a 9 %

º 

Para poder garantizar la adecuada instalación del pavimento placa huella, se debe garantizar la calidad de la subrasante, mejorando considerablemente su clasificación. Ya que el tipo de suelo es una arcilla, estos suelos generalmente absorben mucha humedad, son expansivos y muy deformables. Según el artículo 236 del INVIAS, se permite una estabilización de la subrasante con cal, disminuyendo su humedad, plasticidad y expansividad, como tambien aumentando su capacidad de soporte.