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ENSAYO DE CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) INV E-148

INTEGRANTES: EDWARD HERNÁNDEZ Cód. 2165019 DANIEL BENAVIDES Cód. 2165503 GERALDINE VARGAS Cód. 2164595

ENTREGADO A: LUIS ALBERTO CAPACHO SILVA

CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES II GRUPO: MIÉRCOLES 2-4PM

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISIOMECANICAS ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL BUCARAMANGA-SANTANDER 2020

INTRODUCCIÓN: 

Para el apropiado procedimiento que conlleva la construcción de la base, sub-base y subrasante de un tramo vial, es fundamental reconocer las características de las distintas capas, siendo una de ellas la resistencia al esfuerzo cortante del suelo que está sometido a condiciones guiadas por su humedad y densidad, teniendo principalmente en cuenta la normal INV E 148-12.

OBJETIVOS: 



Describir el procedimiento de ensayo para determinar el índice de resistencia de los suelos subrasante y base, llamado CBR (California Bearing Ratio). Este proceso está destinado, sin embargo, no está limitado, para la evaluación de la resistencia de materiales que tengan tamaños de partículas de menos de 19mm, es decir ¾’’. Obtener el resultado gráficamente del esfuerzo vs penetración de determinada muestra de suelo, para su apropiado análisis.

CALCULO TIPO PARA: 10 GOLPES. 

Volumen del espécimen compactado:

V m =π ¿ V m =π ¿ V m =2,32 x 10−3 m3 

Humedad de compactación

H c =¿ 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (%) W T =¿ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑎(0.016𝐾𝑔) W T + H =¿ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 (0.054𝐾𝑔) W T + S=¿ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (0.05𝐾𝑔) H C =( W T +H −W T ) −¿ ¿ H C 1=

( 0,054−0,016 )−(0,05−0,016) x 100 (0,05−0,016)

H C 1=11,76 %

H C 2=

( 0,0549−0,016 )−(0,0509−0,016) x 100 (0,0509−0,016)

H C 2=11,46 % H prom= 

11,76+ 11,46 =11,61 % 2 Peso suelo húmedo

W mh = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 W M +h = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 (13.4𝐾𝑔) W M = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒(9.3𝐾𝑔) W mh =W M+h−W M W mh =13,4−9,3=4 , 1 Kg 

ρh =

Densidad húmeda

W mh 4,1 Kg = =1765 3 V m 0,0023 m



Densidad seca

ρh =



ρh 1765 Kg = =1582 3 H pron 11,61 m 1+ 1+ 100 100

Humedad penetración

H p= 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (%) W T = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑎(0.0158𝐾𝑔) W T + H = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑎+ 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 (0.0557𝐾𝑔) W T + S = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 (0.0487𝐾𝑔) H p= H p=

( W T+ H −W T )−(W T + S−W T ) ¿¿

( 0,0557−0,0158 )−(0,0487−0,0158) ¿¿

H p 1=21,28 % H p 2=21,71 %

H prom=



21,28+21,71 =21,495 % 2

Cálculos ensayo CBR

𝐿𝐸𝐶 = 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 [𝐾𝑔] 𝐹 = 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎[𝑁] 𝑃 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛[𝑀𝑝𝑎] 𝑔 = 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [10

m ] s2

F=LEC x g=24 x 10=240 N P=

F 240 N = =0,124 Mpa A 1935 mm -

CBR a 0,1’’

Presión( 0,1'' ) CBR 0,1 ' = x 100 CTE(6,9) CBR 0,1' = -

0,160 x 100=2,32 % (6,9)

CBR a 0,2’’

Presión( 0,2'' ) CBR 0,2 ' = x 100 CTE( 10,35) CBR 0,1 ' = -

0,191 x 100=1,85 % 10,35

Expansión

%Expansión=

Expansión( mm) x 100 116,43 mm

%Expansión=

6,53 x 100 116,43 mm

%Expansión=5,61 %

RESULTADOS DE LOS CÁLCULOS:

MOLDE # DIÁMETRO (m) ALTURA (m) VOLUMEN (m^3) No GOLPES

PESO TARA(Kg) W TARA + S.HUMEDO (Kg) W TARA + S.SECO (Kg) HUMEDAD EN % PROMEDIO HUMEDAD EN %

10 11 0,152 0,152 0,128 0,128 0,0023 0,0023 10 25 Tabla 1. COMPACTACIÓN PARA CBR. 0,0160 0,0540 0,0500 11,76

HUMEDAD DE COMPACTACIÓN 0,0160 0,0157 0,0549 0,0569 0,0509 0,0526 11,46 11,65 11,61 11,58

13 0,152 0,128 0,0023 56

0,0159 0,0566 0,0524 11,51

0,0158 0,0555 0,0514 11,52

0,0157 0,0562 0,0520 11,57 11,54

Tabla 2. HUMEDAD DE COMPACTACIÓN

CONTENIDO DE HUMEDAD % 11,61 11,58 W MOLDE + S.HUMEDO (Kg) 13,4 13,5 PESO MOLDE (Kg) 9,3 9.1 W SUELO EN EL MOLDE (Kg) 4,1 4,4 DENSIDAD HUMEDA (Kg/m^3) 1765 1894 DENSIDAD SECA (Kg/m^3) 1582 1698 Tabla 3. HUMEDAD DE COMPACTACIÓN PESO TARA(kg) W TARA + S.HUMEDO (Kg) W TARA + S.SECO (Kg) HUMEDAD EN % PROMEDIO HUMEDAD EN %

0,0158 0,0557 0,0487 21,28

HUMEDAD DE PENETRACIÓN 0,0157 0,0160 0,0555 0,0574 0,0484 0,0507 21,71 19,31 21,49 19,48 TABLA 4. HUMEDAD DE PENETRACIÓN.

0,0157 0,0571 0,0503 19,65

11,54 13,8 8,9 4,9 2110 1891

0,0154 0,0556 0,0497 17,20

0,0159 0,0559 0,0499 17,65 17,42

MOLDE No No DE GOLPES DIAS DE INMERSION PENETRACIÓN (mm)

LEC

10 10 4 CARGA PRESION (KN) (Mpa) 0 0 240 0,124 280 0,145 290 0,150

LEC

0,0 0,6 1,3 1,9

0 24 28 29

2,5

31

310

0,160

69

690

0,357

3,8

34

340

0,176

70

700

0,362

5,1

37

370

0,191

89

890

0,460

6,4

39

390

0,202

99

990

0,512

7,6

41

410

0,212

1130

0,684

10,2

46

460

0,238

1270

0,656

12,7

51

510

0,264

11 3 12 7 13 9

1390

0,718

CBR A 0.1’’ CBR A 0.2’’ CBR CORR 0.1’’ CBR CORR 0.2’’ EXPANSION (mm) EXPANSION (%)

NUMERO DE GOLPES 10 25 56 GRÁFICA DENSIDAD vs CBR

0 38 51 60

11 25 4 CARGA PRESION (KN) (Mpa) 0 0 280 0,196 510 0,254 600 0,310

2,32 5,17 1,85 4,44 6,53 6,53 5,61 5,45 Tabla 5. DATOS ENSAYO CBR.

D SECA 1582 1698 1891

CBR (%) 0.1 2.32 5.17 9.81

LEC 0 54 74 11 2 13 1 16 7 19 7 22 3 24 5 29 2 36 0

13 56 4 CARGA PRESION (KN) (Mpa) 0 0 540 0,279 740 0,382 1120 0,579 1210

0,677

1670

0,863

1970

1.018

2230

1,152

2450

1,266

2920

1,509

3600

1,860

9,81 9,84 6,73 5,78

CBR (%) 0.2 1.85 4.44 9.84

CONCLUSIONES 

El esfuerzo CBR es directamente proporcional a la compactación y a la resistencia del suelo, es decir a mayor esfuerzo CBR mayor será la compactación y la resistencia.



Al final del ensayo podemos observar que el suelo no tiene la suficiente resistencia para afirmados ya que la mínima debe ser de 15% según el instituto nacional de vías INVIAS.



El ensayo consistió en analizar y diseñar un suelo que se piensa usar como subrasante, para esto analizamos sus características como su expansión y capacidad de soporte.