GUÍA N°4B: CALIFORNIA BEARING RATIO FACULTAD CURSO AMBIENTE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA DE SUELOS LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS ELABORADO POR GINO LLAMOCCA APROBADO POR JAVIER PIÉROLA VERSIÓN 001 FECHA DE APROBACIÓN 19/11/2019 1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Determinar el índice de resistencia de los suelos denominado Relación de soporte de california (CBR) evaluando la resistencia potencial del material ya sea base o sub-base. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA Objetivo principal: Describir el procedimiento de ensayo para la determinación del índice de resistencia de los suelos denominado valor de la relación de soporte, que es muy conocido, como CBR (California Bearing Ratio). Determinación del valor de la relación de soporte CBR. El ensayo se realiza normalmente sobre suelo preparado en el laboratorio en condiciones determinadas de humedad y densidad. Objetivo secundario: Este índice se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de subrasante y de las capas de base, sub-base y de afirmado. Obtener la gráfica presión vs penetración debido a la carga aplicada en la muestra. Obtener a curva densidad seca vs C.B.R. Obtener curva densidad seca vs humedad. 3. MATERIALES Y EQUIPOS 3.1 Bastidor de carga: Bastidor de carga automática CBR proporciona un control completo del proceso de prueba para las pruebas CBR y LBR. El bastidor de carga cuenta con un motor de una sola velocidad que brinda una operación y durabilidad precisas y duraderas. Adquisición de datos de 2 canales. Alta resolución, 7” pantalla táctil impermeable. Visualización gráfica en tiempo real de pruebas. 50 lecturas por segundo. Almacena hasta 1000 pruebas con 3000 puntos por prueba. 2 puertos USB, capacidad de carga – 11000 lbf (50 kN), rango de velocidad – 0.05 in / min. 1,27 mm/ min. para CBR y 2” / min. (50.8 nn / min) Para pruebas Marshall. Canales de datos – 2. 1000 pruebas y hasta 3000 lecturas por prueba. 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 1 de 10 3.2 Células de carga: Las celdas de carga están maquinadas con acero inoxidable o con aleación de níquel y se miden en comprensión o tensión con una precisión de menos de 0.0300% de tensión. 3.3 Transductor de potenciómetro lineal: El indicador de cuadrante CBR tiene un rango de funcionamiento de 1, “graduado en 0,001” divisiones. 3.4 Pistón de penetración: El pistón de penetración CBR tiene un área de base de 3 pulgadas cuadradas y aproximadamente 7.5 de largo. Diseñado para usarse junto con el peso adicional para aplicar cargas adicionales 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 2 de 10 por penetración. Además, los 7010 pistones de penetración funcionan específicamente para el sub-grado de suelo CBR y las pruebas de rumbo base. 3.5 Soportes de aplicación de transductor: El accesorio de trípode de metal con soporte soporta el indicador de cuadrante para medir la cantidad de oleaje durante el remojo. El accesorio se utiliza con la placa de oleaje. 3.6 Placa de pisonamiento: La placa de hinchamiento tiene una base perforada de 5-7 / 8 de diámetro con un vástago ajustable. El extremo de contacto de vástago se bloquea fácilmente en su lugar con una tuerca moleteada. 3.7 Peso adicional (Anillo de acero) 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 3 de 10 El peso adicional de 5 libras utilizado en la aplicación de cargas sobrecargadas en la superficie del suelo durante el remojo y la penetración. El peso es resistente a la corrosión. Tiene una OD de 5-7 / 8 “y una retención de ID de 2-1 / 8” en el centro. 3.8 Peso adicional ranurado (anillo ranurado) 10 LB: El peso de recargo ranurado de 10 libras, pesa 8.5 de diámetro. Las sobrecargas se utilizan en la aplicación de cargas sobrecargadas en la superficie del suelo durante el remojo y la penetración. 3.9 Papel de filtro CBR: Papel de filtro de grado grueso CBR diseñado para separar los discos espaciadores y el suelo en el molde CBR. Durante la operación de compactación o sobre la superficie superior del suelo cuando finaliza la operación de compactación. El papel de filtro viene 1000 / paquete. 3.10 Molde CBR: El molde CBR es de 6 “ID x7” H con un collar desmontable de 2. Tiene un 0.1145 cu. ft. Volumen. Construido con tubería de acero laminado en frío y chapado para resistencia a la oxidación. La extensión del collar y la placa base perforada se sujetan ambos extremos del cilindro. 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 4 de 10 3.11 Modulo CBR y LBR para el software Humboldt Next Las pruebas de los módulos CBR y LBR mejoran la capacidad de software NEXT al incluir una configuración específica de la prueba. El software guía al usuario a través del proceso, así como los parámetros de selección de datos para adaptarse mejor a la prueba específica. Los suministros de software prueban parámetros iniciales, intermedios y finales específicos. Además, el módulo puede crear y almacenar plantillas de configuración de prueba específicas de prueba para una configuración rápida. Pisón Manual de (10 libras) El manual, martillo de compactación de humedad/ densidad incorpora un peso de 10lb y una gota de 18 “con un 2” cara. Su manguito de guía tiene cuatro agujeros de ventilación en cada extremo para liberar construyen presión de aire. 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 5 de 10 El número CBR (o simplemente, CBR) se obtiene como la relación de la carga unitaria (en libras por pulgada cuadrada) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón de penetración (con un área de 19,4 cm2 o 3 in2) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. Esto se representa de la siguiente manera: De la ecuación anterior se ve que el dato obtenido será un porcentaje. Pero en la práctica el símbolo se le quita y la relación representa un número entero, este valor se usa para establecer una relación entre el comportamiento de suelos con fines de utilizaciones como base o subrasante. La siguiente tabla de algunas clasificaciones. 4. PAUTAS DE SEGURIDAD Todos los equipos deben ser maniobrados bajo la estricta supervisión del docente del curso. Se debe asistir a cada sesión con calculadoras y con una copia de la guía correspondiente al ensayo. Es de carácter obligatorio el uso de protectores oculares, guardapolvo y zapatos de seguridad. Según el protocolo de seguridad de los laboratorios de Ingeniería Civil que se encontrará en su plataforma virtual. No estará permitido cargar computadoras portátiles, celulares u otro objeto en el laboratorio. No estará permitido ingerir alimentos o bebidas. Será responsabilidad del alumno o grupo dejar en orden y limpio los materiales y/o insumos que utilicen. 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 6 de 10 5. FUNDAMENTO Este tipo de ensayo se debe realizar con los parámetros establecidos y de ello obtener un diseño de pavimento óptimo. La diferencia para determinar la relación de soporte de california (CBR) para suelos inalterados respecto de la de (CBR) en laboratorio es simplemente n la toma de la muestra. En este ensayo es muy importante que los suelos analizado este en estado natural y sus propiedades inalteradas, lo más importante que el suelo analizado este en estado natural y sus propiedades inalteradas, lo más importante es clasificar el tipo de suelo y conocer los controles apropiados a la hora de tener suelos de muy mala calidad. Para la toma de las muestras se usara los mismos moldes empleados para CBR en laboratorio, armados en los extremos de su respectivo collarín; evaluando así la calidad relativa ( características de resistencia y deformación) del suelo; este ensayo se realiza generalmente sobre suelos de subrasante para correlacionar la humedad en el terreno y la humedad optima de compactación, este laboratorio también nos ayuda para efectos de diseño cuando la compactación no es un factor que pueda controlarse. Para empezar con la preparación de las muestras, se debe poseer el mismo peso unitario y contenido de agua que se espera encontrar en el terreno en las muestras de suelos a ensayarse. 6. PROCEDIMIENTO PREPARACION DE (03) MUESTRAS Si es muestra inalterada: a) La muestra debe de ser lo suficientemente grande para proveer un mínimo de tres muestras. b) Esta muestra debe ser preservada y transportada con parafina u otro componente que ayude a preservar las propiedades del suelo. c) La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la perdida de humedad sea insignificante. d) La muestra se corta un poco al tamaño del molde, el cual se coloca en la parte superior y se talla poco a poco en los bordes de la muestra para que esta vaya bajando, luego de que pase en su totalidad, se debe cortar por los extremos. e) Pesar la cantidad de muestra de acuerdo con el peso específico y contenido de humedad proporcionado por el proveedor de la muestra. Si es muestra alterada: - Se tamizará la muestra de suelo con la malla ¾ y el material que se retiene en malla N°4 se harán los ensayos. Se puede trabajar con material de agregado grueso y fino. 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 7 de 10 - - Se tomará la cantidad necesaria para el ensayo de apisonado para cada molde CBR. Se determina la humedad natural el suelo mediante secado en estufa, según la norma MTC E 108. Conocida la humedad natural del suelo, se le agrega agua para alcanzar la humedad fijada para el ensayo, generalmente la óptima determinada según el ensayo de compactación elegido (Proctor). Se determinará el óptimo contenido de humedad y densidad máxima por el ensayo de compactación Proctor. Para ello se trabajará con diferentes energías de compactación, tanto del Proctor Estándar, Modificado y energía inferior al Estándar. Al finalizar el ensayo y se retira el molde cilíndrico, y de la parte superior, se toma parte del espécimen para calcular el contenido de humedad. Terminando de recoger los resultados (datos explicativos) debemos elaborar un cuadro en donde en los tres ensayos indique por penetración una carga en (kg), la cual se debe convertir en libras para después dividir esta fuerza entre el área del pistón que en este caso es 3 in2. Con los datos del cuadro anterior, se sacará los esfuerzos para recién poder elaborar el siguiente gráfico. 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 8 de 10 Con los datos de humedad más el %C.B. R hallado, podemos dibujar las siguientes curvas: Curva densidad seca vs humedad 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 9 de 10 7. ENTREGABLES - Máxima densidad seca. Optimo contenido de compactación, humedad, densidad, hinchamiento y absorción. Hallar el índice de CBR 8. FUENTES DE INFORMACION COMPLEMENTARIA - NORMAS DEL MINISTERIO DE TRANSPORTE Y COMUNICACIÓN ASTM D1883 VALOR DE SOPORTE RELATIVO DE SUELOS COMPACTADOS EN LABORATORIO 100000C13V/U21C – Mecánica de suelos Guía N°4 - rev0001 Página 10 de 10
