informe de mecánica de suelos ii #6a

ÍNDICE

INFORME N°06

CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR)

Página

1.-Introducción……………………………………………………………………… 2

2.-Objetivos……………………………………………………………...………… 3

3.-Equipo…………………………………………………………………………… 3

4.- Materiales………………………………………….…………………...……….. 3

5.-Procedimiento…………………………………………………………..………… 4

6.-Tablas y Diagramas………………………………………………………………. 5

7.-ConclusionesTécnicas…………………………………………………...……… 12

8.-Recomendaciones………………………………………………….…………….. 13

9.-Bibliografía……………………………………………………………………… 13

10.- Linkografía………………………………………………….….……………... 13

11.-Anexos………………………………………………………………..………… 14

12.-Cálculos Típicos…………………………………………………….…………….16

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1.- INTRODUCCIÓN

RESISTENCIA MEDIANTE EL ENSAYO C.B.R.

El C.B.R. (California Bearing Ratio), es una medida relativa de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de humedad y densidad, cuidadosamente controlados que tiene aplicación para el diseño de diferentes obras civiles, especialmente las vías terrestres.Se define como la relación entre el esfuerzo requerido para introducir un pistón normalizado dentro del suelo que se ensaya, y el esfuerzo requerido para introducir el mismo pistón hasta la misma profundidad en una muestra patrón de piedra triturada. Esta relación se expresa en porcentaje:

CBR= Esfuerzo del suelo ensayadoEsfuerzo del suelo patrón

∗100

Los valores de esfuerzo para las diferentes profundidades de penetración dentro de la muestra patrón. El ensayo C.B.R. de una muestra de suelo se determina generalmente para penetraciones del pistón entre 0.1 y 0.2 pulgadas, eligiéndose el mayor valor de los dos como valor representativo de la muestra.

MÉTODO CBR IN SITU.

Es un método adecuado para determinar la capacidad de soporte de un material en el lugar donde será sometido a las solicitaciones de la estructura que soportará. Debería realizarse cuando se presenten materiales dudosos y en movimientos de tierra importantes. Básicamente la fase de penetración de este ensayo es similar a la descrita anteriormente. Lo usual es determinar primero la densidad in situ del material en el lugar de ensayo, el cual puede ser usado bajo cualquiera de las siguientes condiciones: Cuando in situ la densidad y el contenido de agua son tal que el grado de saturación es de un 80% o superior, cuando el material es de granos gruesos y su cohesión es tal que no se vea afectado por cambios en la humedad o Cuando el material ha estado en el lugar por varios años. En estos casos La humedad no es constante pero fluctúa dentro de rangos estrechos y el ensayo CBR in situ se considera como un indicador satisfactorio de la capacidad de soporte del suelo.Usualmente el número CBR, se basa en la relación de carga para una penetración de 2,5 mm. (0,1"), sin embargo, si el valor de CBR a una penetración de 5 mm. (0,2") es mayor, el ensayo debe repetirse. Si en un segundo ensayo se produce nuevamente un valor de CBR mayor de 5 mm. de penetración, dicho valor será aceptado como valor del ensayo. Los ensayos de CBR se hacen sobre muestras compactadas con un contenido de humedad óptimo, obtenido del ensayo de compactación Proctor.

Javier Cañizares Proaño

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2.-OBJETIVOS

2.1.- Objetivo General:

Aplicar el método de laboratorio para muestra alterada

2.2.- Objetivo Específico:

Determinar la resistencia del suelo. Realizar previamente el ensayo de compactación. Graficar las 3 curvas de σ vs ε

3.-EQUIPOS

1. Martillo de 10lb. 2. Molde de 6’’3. Recipientes Metálicos4. Palustre5. Probeta6. Enrazador7. Maquina de compresión simple8. Bandeja9. Sobre cargas10. Balanza11. Horno12. Calibrador pie de rey13. Brocha14. Tamiz 3/4

4.- MATERIALES

Agua

Papel Filtro


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5.-PROCEDIMIENTO

1. Pesar aproximadamente 18000 gr de suelo.

2. Tomar tres pesos de 6000 gr cada uno

3. Pesar los moldes sin collarín

4. Medir el diámetro interior y la altura del molde

5. Colocar el agua en las probetas y mezclar con el suelo.

6. Colocar el suelo en 5 capas en cada molde.

7. Compactar con 11, 27, 56 golpes cada capa.

8. Enrazar el suelo.

9. Pesar el molde más suelo húmedo.

10. Invertir el molde y colocar las sobre pesas.

11. Colocar el molde más suelo más sobre pesas en la máquina de compresión.

12. Tomar 2 muestras para contenido humedad del ahuellamiento.


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6.-TABLAS Y DIAGRAMAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

INGENIERIA CIVIL

MECÁNICA DE SUELOS II

GRUPO #5

SEXTO SEMESTRE "B"

JUAN JAVIER CAÑIZARES PROAÑO

TABLA Nº 1

NORMA: ASTM S2216-71

DETERMINACION DEL CONTENIO DE HUMEDAD OPTIMO1) DETERMINACIÓN DEL PESO DEL SUELO EXTRAÍDO

N° MOLDE 1R A2 27M G3

PESO SUELO + RECIPIENTE (gr) 20147.00 19746.00 21563.00 20686.00

PESO DEL RECIPIENTE (gr) 16510.00 16045.00 16725.00 16374.00

PESO DE LA MASA DE SUELO Wm (gr) 3637 3701 4838 4312

2) DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL SUELO

LONGITUD DE LA MUESTRA (cm) 12.65 12.81 12.69 12.65

DIÁMETRO DE LA MUESTRA (cm) 15.70 15.19 15.30 15.26

VOLUMEN DE LA MUESTRA Vm (cm3) 2448.95 2321.43 2333.11 2313.61

3) DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

N° MUESTRA 1 2 3 4 5 6 7 8

N° RECIPIENTE 20 13 23 31 48 1 39 37

PESO HÚMEDO + RECIPIENTE (Wm+Wr) gr.

156.70

192.80

143.00

146.00

103.10

134.10

174.00

115.60

PESO SECO + RECIPIENTE (Ws+Wr) gr. 152.30

186.50

136.30

142.20

98.40 127.80

163.60

109.30

PESO DEL RECIPIENTE Wr (gr.) 24.80 25.20 24.00 27.00 25.80 24.80 25.50 26.60

PESO AGUA (Ww) (gr.) 4.40 6.30 6.70 3.80 4.70 6.30 10.40 6.30

PESO DE LA MUESTRA SECA (Ws) 127.50

161.30

112.30

115.20

72.60 103.00

138.10

82.70

CONTENIDO DE HUMEDAD W% 3.45 3.91 5.97 3.30 6.47 6.12 7.53 7.62

CONTENIDO DE HUMEDAD PROMEDIO 3.68 4.63 6.30 7.57

4) DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO DE LA MASA

ɣm=Wm/Vm (gr/cm3) 1.485 1.594 2.074 1.864

5) DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO SECO

ɣd=ɣm/(1+w) (gr/cm3) 1.432 1.524 1.951 1.733


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GRUPO #5

SEXTO SEMESTRE "B"


TABLA Nº 2


ENSAYO DE CBRN° MOLDE 1-C 2-C 3-C

N° CAPAS 5 5 5

N° DE GOLPES POR CAPA

56 27 11

ANTES DEL

REMOJO

DESPUÉS DEL

REMOJO

ANTES DEL

REMOJO

DESPUÉS DEL

REMOJO

ANTES DEL

REMOJODESPUÉS DEL REMOJO

Wm+ MOLDE (gr)

19541.00 17870.00 20766.00

PESO MOLDE (gr)

14737.00 13345.00 16725.00

PESO MUESTRA HUMEDA (gr)

4714.00 4525.00 4041.00

VOLUMEN DE LA MUESTRA (cm3)

2283.25 2256.39 2333.11

DENSIDAD HÚMEDA (gr/cm3)

2.065 2.005 1.732

DENSIDAD SECA (gr/cm3)

1.933 1.882 1.669

DENSIDAD SECA PROMEDIO (gr/cm3)

1.933 1.882 1.669


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GRUPO #5

SEXTO SEMESTRE "B"


TABLA Nº 3


DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD CBR

TARRO # 45 29 7 46 18 43

Wm +TARRO (gr) 126.40

137.6 111.50

115.00

154.00

131.90

PESO MUESTRA SECA+TARRO (gr) 120.10

130.20

105.90

109.90

149.60

127.70

PESO AGUA (gr) 6.30 7.40 5.60 5.10 4.40 4.20

PESO TARRO (gr) 25.90 24.50 26.10 26.70 24.00 23.60

PESO MUESTRA SECA (gr) 94.20 105.70

79.80 83.20 125.60

104.10

CONTENIDO DE HUMEDAD % 6.69 7.00 7.02 6.13 3.50 4.03

CONTENIDO DE HUMEDAD PROMEDIO %

6.84 6.57 3.77

AGUA ABSORBIDA % 0.31 0.89 0.53


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GRUPO #5

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TABLA Nº 4


DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD CBRENSAYO DE CARGA PENETRACIÓN

ANILLO 1-A MAIER CONSTANTE DEL ANILLO: 12.804 lb/plg-3 AREA DEL PISTÓN: 3 plg2

MOLDE NUMERO 1-C 2-C 3-CTIEMPO PENETRACÍON Q PRESIONES CBR Q PRESIONES CBR Q PRESIONES CBR LECT LEIDA CORG LECT LEIDA CORG LECT LEIDA CORG

MIN SEG " 10-3 DIAL lb/plg2 % DIAL lb/plg2 % DIAL lb/plg2 % 0 0.0 0 0.0 0 0.0 0

25 146.50 48.83 90.20 30.07 70.70 23.57 50 476.40 158.80 202.60 67.53 123.70 41.23 75 809.30 269.77 375.30 125.10 186.50 62.17 100 1057.40 352.47 352.47 35.25 506.20 168.73 168.73 16.87 228.30 76.10 76.10 7.61 150 1328.50 442.83 893.00 297.77 380.90 126.97 200 1519.20 506.40 1412.20 470.73 541.20 180.40 250 1664.30 554.77 2023.60 674.53 739.70 246.57 300 1687.30 562.43 2853.80 951.27 - 350 - 3633.80 1211.27 - 400 - - -

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GRUPO #5

SEXTO SEMESTRE "B"


GRÁFICO N°1

CURVA DE COMPACTACION

3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 81.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

Contenido de Humedad Óptimo (W%)

Densidad Seca γd

W%

óp

tim

o =

6.3

0%

γd = 1.848 gr/cm3

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GRUPO #5

SEXTO SEMESTRE "B"


GRÁFICO N°2


GRAFICO PRESION VS PENETRACION

DENSIDADES (gr/cm3) vs RESISTENCIAS%

1.669 7.611.882 16.871.933 35.25



0 50 100 150 200 250 300 350 4000.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

GRÁFICOPRESIÓN VS PENETRACIÓN

Penetración (plg x10-³)

Pres

ión

(lb/p

lg²)

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GRUPO #5

SEXTO SEMESTRE "B"


GRAFICO #3

NORMA AASHTO T-193 ASMT D-1883

GRAFICO DE CBR PUNTUAL

DENSIDAD MAXIMA 1.848

95% de DM 1.756CBR PUNTUAL 12%

7.- CONCLUSIONES TÉCNICAS


0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.001.460

1.510

1.560

1.610

1.660

1.710

1.760

1.810

1.860

1.910

1.960f(x) = 0.00859483154105928 x + 1.65687690401751CBR PUNTUAL

CBR EN %

Densidades secas gr/cm

3

Línea de Tendencia

Hoja 4 de 22

El C.B.R puntual realizado en la presente práctica nos dio un valor de 12% esto nos quiere decir que el suelo no está en condiciones de construcción, ya que mientras más se aproxime a 100% el suelo es ideal para cualquier obra que vaya a ser destinada, en especial para la construcción de vías, si el valor del C.B.R es menor al 95% estamos hablando de un suelo de mala calidad, en donde se tendría que realizar un reemplazo, añadiéndole componentes que mejoren la calidad del mismo.

Se realizó la curva esfuerzo-deformación de los 3 diferentes moldes con 56,27 y 11 golpes donde pudimos visualizar y determinar que la segunda curva molde 2-C soportó más carga 1211.27 lb/pulg2, con una penetración de 350 *10(-3) pulg².

El molde 3-C que corresponde a 11 golpes nos dio un valor de esfuerzo maximo en comparación con los otros dos moldes dándonos el valor de 246.57 lb/plg², con una penetración de 250 *10(-3) pulg²

El molde 1-C que corresponde a los 56 golpes se visualizó en la gráfica un esfuerzo máximo de 562.43 lb/plg², con una penetración de 300 *10(-3) pulg².

Se pudo visualizar en la gráfica 1 que es la curva de compactación el contenido de humedad óptimo y la densidad máxima dándonos los siguientes valores:

Contenido de Humedad Óptimo = 6.30% Densidad Máxima = 1.848 gr/cm3

Los valores del C.B.R individualmente tomados para realizar la gráfica del CBR Puntual fueron los siguientes:

1-C = 35.25% - Densidades Seca = 1,933 gr/cm3 2-C = 16.87% - Densidades Seca = 1,882 gr/cm3 3-C = 7.6% - Densidad Seca = 1,669 gr/cm3

8.-RECOMENDACIONES


Hoja 5 de 22

Verificar que el contenido de agua, este correcto para evitar errores en la práctica.

Verter el agua uniformemente por toda la muestra para que esta se mezcle uniformemente con el suelo.

Tomar turnos en la compactación del suelo con el martillo.

9.-BIBLIOGRAFÍA

MECÁNICA DE SUELOS, FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA DE SUELOS, RODRIGO PACHECO BOGOTÁ-COLOMBIA. Pag. 76.

MECÁNICA DE SUELOS, Eulalio Juárez Badillo, MEXICO.EDICION 1. Pag 145 .

MECÁNICA DE SUELOS, Alfonso Rico Rodríguez Editorial Limusa, 1974 - 642 páginas.

10.-LINKOGRAFÍA

http://blogramcodes.blogspot.com/2012/08/que-es-el-cbr.html

http://es.slideshare.net/santitrujillo1/ensayo-cbr

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/

cbr.pdf

11.-ANEXOS

N:1Pesado de la arena 6000gr para

N:2Pesado del ripio 6000gr.


http://es.slideshare.net/santitrujillo1/ensayo-cbr

http://blogramcodes.blogspot.com/2012/08/que-es-el-cbr.html

Hoja 6 de 22

compactarla

N:3Mezcla de arena y ripio para posterior

darle humedad

N:4Añadiendo agua para proveerle al

suelo de humedad óptima.

N:5Mezclando el suelo húmedo.

N:6Pesado del cilindro sin collarín.


Hoja 7 de 22

N:7Compactación del suelo.

N:8Pesado de los recipientes para

contenido de humedad.

12.-CALCULOS TIPICOS


Hoja 8 de 22

Nomenclatura

DM: Densidad Máxima

Wa: Agua Absorvida.

n:Número de capas.

W: Peso del martillo

h: Altura de caída.

V: Volumen del molde.

Gc%: Grado de compactación.

γc: Densidad de campo

γlb:Densidad de laboratorio

W%:contenido de humedad

Wp%: contenido de humedad

Ȣ m: Peso unitario húmedo.

Ec: Energía de Compactación.

Ww:Peso del Agua

Ws: Peso de la muestra de suelo Seca.

Ȣd : Peso Unitario Seco.

CBR: Resistencia del Suelo.

Q: Carga

Ap: Área del Pistón

Ca: Constante del anillo.

Le: Presión de Penetración.

Wh20: Peso del Agua

Wr: Peso del Recipiente.

Wmr: Peso de la muestra de suelo húmeda más recipiente.

Wdr: Peso de la muestra seca más recipiente.

Wmol: Peso del molde.

Tabla #1

12.1 Cálculo del volumen del molde.


Hoja 9 de 22

V= π ¿ D2

4* h

V=π∗¿¿

V=2448.95 cm3

12.2 Calculó de la energía de compactación.

Ec=N∗n∗w∗hV

Ec=56∗5∗10 lb∗1.5 pie

0.0831 pie3

Ec=50541.516 lb pie / pie ³

-12.3 Cálculo del contenido de humedad

Muestra 1

W %=WwWs

∗100 %

W 1%= 4,40 gr127.50 gr

∗100 %

W 1%=3.45%

Muestra 2

W 1 %= 6.30 gr161.30 gr

∗100 %

W 1%=3.91 %

-12.4 Cálculo del promedio de contenidos de humedad


Hoja 10 de 22

℘%=W 1 %+W 2 %2

℘%=3.45 %+3.91 %2

℘%=3.68 %

-12.5 Cálculo del peso unitario húmedo y seco

Peso unitario húmedo

γm=WmV

γm= 3637 gr2448.95 cm3

γm=1,485gr

cm³

Peso unitario Seco

γd= γm

1+℘%

100 %

γd=1,485 gr /cm³

1+3.68 %100 %

γd=1.432 gr /cm ³

TABLA #2 -12.7 CÁLCULO DEL PESO HUMEDO DEL PRIMER ENSAYO REALIZADO DE 56 GOLPES.

Wm=Wmr-Wmol

Wm= 19541 gr - 14737

Wm=4804 gr

-Cálculo del peso unitario húmedo y secoPeso unitario húmedo


Hoja 11 de 22

γ m=Wm/V

γ m=4804 gr/(2448.95 cm3)

γ m=2.065 gr/cm³

Peso Unitario Seco

γd= γm

1+℘%

100 %

γd=2.065 gr /cm³

1+6.84 %100 %

γd=1,933 gr /cm ³

12.9 Cálculo del Contenido de Humedad del Abollamiento.

Muestra 1

Cálculo del Peso del Agua:

Wh2o= Wmr+Wdr

Wh2o= 126.40-120.10 gr

Wh2o= 6.30 gr

Cálculo del Peso del Suelo seco

Ws= 120.10–Wr

Ws=(120.10-25.90)gr

Ws= 94.20gr

W %=Wh20Ws

∗100 %

W 1%= 6.30gr94.20 gr

∗100 %

W 1%=6.69

Muestra 2

Cálculo del Peso del Agua:

Wh2o= Wmr+Wdr

Wh2o= 137.6 gr- 130.20 gr

Wh2o= 7.40 gr


Hoja 12 de 22

Cálculo del Peso del Suelo seco

Ws= Wd+r –Wr

Ws=(130.20-24.50)gr

Ws= 105.70 gr

W 2 %= 7.40 gr105.70 gr

∗100 %

W 2%=7.00 %

Cálculo del Agua Absorbida.Wa= W2%- W1%

Wa= 7.00% -6.69%

Wa=0.31%

Nota: Como los cálculos son repetitivos se realizó del primer ensayo de 56 golpes.

Tabla #3

12.10 CALCULOS PARA LA DETERMINACIÓN DEL CBR Para el molde de 56 golpes

Calculo de la presión para una penetración de 100 " 10-3.

LE=Q* CA/Ap

LE=82.58lb* ((12.804 lb/pl-3)/ 3pl^2)

LE=352.47 lb/pl^2

Calculo del CBR % en la penetración de 100 " 10-3

CBR%=(LE/1000)*100

CBR%=(352.47 lb/pl^2 /1000)*100

CBR%= 35.24%

1.


informe de mecánica de suelos ii #6a

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