FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ENSAYO DE RESISTENCIA: CALIFORNIA BEARING RATIO(CBR)MONOGRAFA

AUTORES:AGUSTIN SAAVEDRA, Paulo Cesar

ASESOR:Ing. Artemio

ASIGNATURA: PAVIMENTOSTARAPOTO - PER2015DEDICATORIA:La presente investigacin va dedicada para para nuestros padres, por ser la razn principal por la cual nos esforzamos estudiando. A nuestro docente por brindarnos los conocimientos necesarios para la elaboracin de este proyecto, siguiendo sus consejos y enseanzas paso a paso, por el bienestar nuestro y de nuestro futuro.

PRESENTACINSeores:Los suscritos, AGUSTIN SAAVEDRA, Paulo Cesar estudiante de la escuela profesional de Ingeniera Civil del V ciclo de la Universidad Cesar Vallejo y CHAVEZ MEJIA, Carlos Manuel estudiante de la escuela profesional de Derecho de la universidad ya mencionada, se complacen en presentar la monografa titulada: ENSAYO DE RESISTENCIA: CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR), el objetivo principal de esta trabajo es informar detalladamente sobre este tipo de ensayo teniendo en cuenta bibliografa y linkografia. De esta manera podremos contribuir a futuros proyectos que podran realizarse, sirviendo as de base para quienes la requieran. As mismo pretendemos mejorar nuestros conocimientos como futuros profesionales.

INDICE:

DEDICATORIA.....................................................................................................................2PRESENTACION..................................................................................................................3INTRODUCCION................................................................................................................10CAPITULO IMARCO TEORICO1.1. Antecedentes y Marco de Referencia........................................................................................121.1.1. Antecedentes y fundamentacin cientfica, tcnica o humanstica..................................121.2. Marco Terico............................................................................................................................161.3. Planteamiento del Problema......................................................................................................301.4. Formulacin del Problema.........................................................................................................311.5. Justificacin................................................................................................................................311.6. Hiptesis.....................................................................................................................................321.7. Objetivo......................................................................................................................................321.7.1. Objetivo General................................................................................................................321.7.2. Objetico Especfico.............................................................................................................32CAPITULO IIMARCOMETODOLOGICO2.1. Variable......................................................................................................................................342.1.1. Variable segn su metodologa......................................................................................................................................342.1.2. Variable segn su naturaleza...................................................................................................342.1.3. Variable contina....................................................................................................................342.2. Operatividad de variable............................................................................................................342.3. Metodologa de la investigacin cientfica.................................................................................382.3.1. Mtodos cuantitativos.......................................................................................................382.4. Tipo de estudio...........................................................................................................................382.5. Diseo de investigacin..............................................................................................................382.5.1. Segn la finalidad que persigue.........................................................................................382.5.2. Segn el nivel o alcance.....................................................................................................392.5.3. Segn la temporalidad.......................................................................................................392.6. Poblacin, muestra y unidad muestral.......................................................................................392.6.1. Poblacin............................................................................................................................392.6.2. Tipo de muestreo probabilstico........................................................................................392.6.3. Muestra..............................................................................................................................402.6.4. Unida muestral...................................................................................................................412.7. Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos: validacin y confiabilidad...........................41 2.7.1. Tcnica...............................................................................................................................412.7.2. Instrumento........................................................................................................................412.7.3. Validacin y confiabilidad...................................................................................................42

CAPITULO IIIRESULTADOS3.1. Criterios tcnicos para la obtencin de resultados....................................................................44

IntroduccinExisten distintos tipos de ensayos que nos permiten determinar la resistencia del suelo y/o capacidad de soporte. Tal es el caso del Ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relacin de Soporte de California) es un parmetro del suelo que cuantifica su capacidad resistente como subrasante, sub base y base en el diseo de pavimentos. Es un ensayo emprico que se efecta bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Este es uno de los parmetros necesarios obtenidos en los estudios geotcnicos previos al diseo y la construccin de carreteras. Aunque los nuevos mtodos de diseo de pavimentos incluyen parmetros ms representativos de la resistencia del suelo, el CBR sigue siendo usado por su sencillez y simplicidad en su ejecucin.Para esta investigacin, se correlacionaron datos del CBR de laboratorio en condicin estndar y con parmetros del suelo: contenido de grava, de arena, de limo, de arcilla, lmite lquido, lmite plstico, ndice de plasticidad, mxima densidad seca y contenido ptimo de humedad. Se utilizaron datos histricos normalizados.Pretendemos analizar y dar a conocer en forma detallada la consistencia de este tipo de ensayo, de tal manera que sirva de gua para quien se vean involucrado en la necesidad de hacer uso de esta informacin para sus fines propios

CAPITULO I

1. CALIFORNIA BEARING RATIO (C.B.R)

1.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar la relacin de soporte de California (CBR) de un suelo que est sometido a esfuerzos cortantes, adems evaluar la calidad relativa del suelo para subrasante, sub base, base y asfalto.

1.2OBJETIVOS ESPECFICOS.

Determinar el ndice relativo de soporte de un suelo en condiciones de densidad controlada (compactado) un suelo inalterado. Conocer el comportamiento de los suelos saturados, y sus propiedades expansivas.

Determinar experimentalmente el valor soporte de California `para diferentes muestras de suelos.

Las finalidades de este ensayo es determinar la capacidad de soporte de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad ptima y niveles de compactacin variables.

El ensayo mide la resistencia al corte (punzonamiento) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un % de la relacin de soporte.

El ndice CBR es una medida de la resistencia al esfuerzo de cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad controladas.

1.3 MARCO TERICOTeniendo conocimiento que los pavimentos flexibles sufren generalmente fallas por corte, generando deformaciones en la superficie y considerando tambin que el pavimento est sometido a cargas mviles que estn en contacto con el suelo un corto tiempo, es que se desarroll el mtodo California propuesto por el Ing. Porter en 1929 y adoptado luego por el departamento de carreteras del estado de California, que considera relacionar la resistencia del suelo a la penetracin de un pistn de carga a determinadas profundidades con respecto a una muestra patrn de material triturado.El ensayo de C.B.R. (llamado tambin Valor Relativo de Soporte), nos permite hallar un ndice relativo de soporte que viene a ser el grado de resistencia que tendr nuestro suelo en base a un suelo patrn que es muestra triturada de piedra.

Este ensayo es muy aplicado para evaluar los materiales a usar en las capas de Base, Sub base, y la subrasante, de un pavimento, o de una aeropista, u otra estructura que est sometido a cargas mviles.

1.4 Descripcin AmpliadaDiferenciamos distintos tipos de CBR en funcin de la calidad de suelos, a saber: CBR suelos inalterados. CBR suelos remoldeados. CBR suelos gravosos y arenosos. CBR suelos cohesivos poco o nada plsticos. CBR suelos cohesivos plsticos.Este procedimiento puede efectuarse en terreno compactado.Este procedimiento mide la carga necesaria para penetrar un pistn de dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra compactada de suelo despus de haberla sumergido en agua durante cuatro dias a la saturacin ms desfavorable y luego de haber medido su hinchamiento.La muestra se sumerge para poder preveer la hipottica situacin de acumulacin de humedad en el suelo despus de la construccin. Por ello, despus de haber compactado el suelo y de haberlo sumergido, se lo penetra con un pistn el cual est conectado a un pequeo "plotter" que genera una grfica donde se representa la carga respecto la profundidad a la que ha penetrado el pistn dentro de la muestra.La grfica obtenida por lo general es una curva con el tramo inicial recto y el tramo final cncavo hacia abajo; cuando el tramo inicial no es recto se le corrige.Con la grfica observamos los valores de la carga que soportaba el suelo cuando el pistn se haba hundido 2.5 mm y 5mm y los expresamos en tanto por ciento (%), tomando como ndice CBR el mayor de los porcentajes calculados.

CAPITULO II

2. PROCEDIMIENTO

2.1 Equipo necesario- Prensa de Ensaye- Molde- Disco espaciador- Pisn- Cargas- Pistn de penetracin- Aparato para medir expansin

2.2 Muestras

Las muestras deben prepararse de acuerdo con la NCh 1534/1 1534/2. Se debe indicar en el informe el mtodo empleado.

Obtener dos o ms muestras de ensayo representativas con un tamao de aproximadamente 4.5 kg. En el caso de suelo fino y de 5.5 kg en el caso de suelos granulares, y mezclar homogneamente con agua. 2.3 Preparacin de las probetas

Si las muestras de ensayo van a ser sometidas a inmersin, sacar una muestra representativa del material para determinar su humedad (igual o mayor a 100 g para suelos finos y de 500 g para suelos granulares) al indicar la compactacin y otra muestra de material restante, despus de efectuarse la compactacin.

Si las muestras no se van a someter a inmersin, obtener la muestra para la determinacin de humedad de una de las caras cortadas despus de efectuar la penetracin, y para ello sacar la humedad de la capa superior en un espesor de 25 mm.Si se desea determinar la humedad 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 extensin, sobre dicha placa y colocar un disco de papel filtro grueso sobre el espaciador. Compactar el suelo hmedo en el molde de acuerdo al proctor con el fin de obtener la humedad optima (Wop) y la densidad mxima (dmax). Generalmente se utilizan como mnimo 3 muestras con 56, 25 y 10 golpes.

Retirar el collar de extensin y enrasar cuidadosamente el suelo compactado con la regla al nivel del borde del molde. Rellenar con material de tamao menor cualquier hueco que pueda haber quedado en la superficie por la eliminacin de material grueso.

Sacar 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 (M).

Determinar la densidad de la muestra antes de la inmersin, dividiendo la masa de suelo compactado por la capacidad volumtrica del molde (v). muestra = M/V (g/cm3)

Colocar un disco de papel filtro grueso 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 vstago ajustable y la placa perforada sobre la probeta de suelo compactado y aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga, redondeada en mltiplos de 2.27 kg y mayor o igual a 4.54 kg.

Si la muestra va a ser sometida a inmersin, colocar el molde con las cargas en agua, permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior e inferior de la probeta. Tomar mediciones iniciales para la expansin o asentamiento y dejar la probeta en remojo durante 96 hrs. Mantener la muestra sumergida a un nivel de agua constante durante este periodo.

Al trmino del periodo de inmersin tomar las mediciones finales de la expansin y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la probeta.% expansin =expansin (mm)116.4

Sacar el agua libre dejando drenar la probeta a travs de las perforaciones de la placa base durante 15 min. Cuidar de no alterar la superficie de la probeta mientras se saca el agua superficial.

Retira las cargas y la placa base perforada, pesar el molde con el suelo. Restar la masa del molde determinando la masa del suelo compactado despus de la inmersin (Mi).- Obtener la densidad correspondiente, dividiendo la masa de suelo compactado por la capacidad volumtrica del molde (v):i = Mi/V

2.4 PenetracinColocar sobre la probeta, la cantidad suficiente de cargas para producir una sobrecarga igual a la ejercida por el material de base y el pavimento, redondeando a mltiplos de 2.27 kg y que en ningn caso debe ser menor que 4.54 kg. Si la probeta ha sido previamente sumergida, la sobrecarga debe ser igual a la aplicada durante el periodo de inmersin.Para evitar el solevantamiento del suelo en la cavidad de la carga ranurada se coloca en primer lugar la carga anular sobre la superficie del suelo, antes de apoyar el pistn de penetracin, y despus se colocan las cargas restantes.Apoyar el pistn de penetracin con la carga ms pequea posible, la cual no debe exceder en ningn caso 45 N (4.5 Kgf). Colocar los calibres de tensin y deformacin en cero.Esta carga inicial se necesita para asegurar un apoyo satisfactorio del pistn y debe considerarse como carga cero para la determinacin de la relacin carga-penetracin.Aplicar la carga del pistn de penetracin de manera que la velocidad de penetracin sea 1.25 (mm/min) en aquellos suelos donde se demuestre a travs de ensayos comparativos que el cambio de velocidad no altera los resultados del ensayo.Anotar las cargas para las penetraciones mostradas en la tabla V.18.

CAPITULO III

3. ResultadosCurvas de tensin penetracinCalcular las tensiones de penetracin en Mega Pascales (MPA) o en (Kg/cm2).Para ello se traza la curva en un grfico tensin penetracin.La curva puede tomar, ocasionalmente, la forma cncava hacia arriba debido a irregularidades de superficie u otras causas. En dichos casos el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y trasladando el origen al punto en que la tangente corta la abcisa.Obtener De la curva los valores de las tensiones necesarias para lograr una penetracin de 0.1 y 0.2.Las curvas de tensin penetracin se dibujan en un mismo grafico para los distintos nmeros de golpes.

Razn de Soporte (CBR)El valor del CBR es la relacin expresada en porcentaje entre la carga real, que produce una deformacin establecida y la que se requiere para producir igual deformacin establecida y la que se requiere para producir igual deformacin en un material chancado y normalizado, se expresa por la relacin:

P : Carga obtenida en el ensayoPi: Carga unitaria normalizada Las cargas normalizadas se dan en la tabla V.19

Para los suelos del tipo A 1; A 2 4 y A 2 6, la razn de soporte se calcula solo para 5 mm de penetracion (0.2 pulgadas).Para suelos del tipo A 4; A 5; A 6 Y A 7, cuando la razn correspondiente a 5 mm es mayor que a 2,5 mm, confirmar el resultado, en caso de persistencia, la razn de soporte correspondera a 5 mm de penetracin.Para suelos del tipo A 3; A 2 5 Y A 2 7, el procedimiento a aplicar queda al criterio del ingeniero.Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la tabla V.20.

Cuando se requiere conocer los efectos de preconsolidacin natural, estructura de suelo, cementacin natural, estratificacin, que son aspectos que no pueden producirse con muestras remoldeadas de suelo ni con muestras 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 efectuar la prueba. El procedimiento que se sigue en esta prueba es similar al establecido en los items anteriores, con la diferencia que en este caso, la muestra no esta confinada en un molde.Es condicin que en el lugar que se realice el ensaye no existan particulas superiores al tamiz 20 mm (3/4). La preparacin del terreno requiere enrasar y nivelar un area de 30 cm de diametro, para posteriormente colocar las sobrecargas estipuladas.El informe final del ensayo debera incluir, ademas del CBR determinado, la curva de presin penetracin, la humedad, peso especifico y densidad natural del suelo ensayado, antecedentes que pueden obtenerse del suelo inmediatamente vecino al que afect el ensaye del CBR.