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Department
Recreation and Leisure Studies
Course Code
RECL 0N06
Professor
Ing.Gomez

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RELACIÓN DE SOPORTE DEL SUELO EN EL LABORATORIO
(CBR DE LABORATORIO)
I.N.V. E 148 07
1.
OBJETO
1.1
Esta norma describe el procedimiento de ensayo para la determinación
de un índice de resistencia de los suelos denominado relación de
soporte de California , que es muy conocido debido a su origen, como
CBR (California Bearing Ratio). Este método de ensayo está
proyectado, aunque no limitado, para la evaluación de la resistencia de
materiales cohesivos que contengan tamaños ximos de partículas de
menos de 19 mm (3/4”) .
1.2
Cuando se van a ensayar materiales con contenidos ximos de
tamaños de partículas mayores de 19 mm (3/4), este método de ensayo
provee la forma de modificar la gradación del material, de manera que el
usado para las pruebas pase todo por el tamiz de 19.0 mm (3/4) a la vez
que mantiene constante la fracción del total de la grava entre 75 mm (3”)
y 4.75 mm (No.4). Aunque tradicionalmente éste método de preparación
de especímenes ha sido empleado para evitar el error inherente en la
prueba de materiales que contienen partículas gruesas en el equipo de
prueba de CBR , el material modificado puede tener propiedades de
resistencia significativamente diferentes a las del material original.
Sin embargo, una gran base de experiencia
se ha desarrollado usando este método para materiales en los cuales
la gradación ha sido modificada y están en uso métodos satisfactorios
de diseño, basados en los resultados de pruebas usando este
procedimiento.
1.3
La experiencia han demostrado que los resultados del CBR para aquellos
materiales que contienen porcentajes sustanciales de partículas
retenidas en el tamiz 4.75 mm (No.4), son más variables que los de
materiales más finos. En consecuencia, se puede requerir más pruebas
para estos materiales con el fin de establecer un CBR confiable.
1.4
El ensayo se realiza normalmente sobre suelo preparado en el
laboratorio en condiciones determinadas de humedad y densidad. Las
masas unitarias secas de los especímenes corresponden generalmente
a un porcentaje de la masa unitaria seca máxima del ensayo normal (
INV E 141), o del modificado ( INV E 142); pero también se puede
operar en forma análoga sobre muestras inalteradas tomadas del
terreno.
1.5
Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad
asociados con su uso. Es de responsabilidad de quien la emplee, el
establecimiento de prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y la
aplicabilidad de limitaciones regulatorias, con anterioridad a su uso.
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2.
USO Y SIGNIFICADO
2.1
Este método de prueba se emplea para eva luar la resistencia potencial
de materiales de subrasante, subbase y base, incluyendo materiales
reciclados para empleo en pavimentos de carreteras y pistas de
aterrizaje. El valor de CBR obtenido en esta prueba forma parte
integral de varios métodos de diseño de pavimentos flexibles.
2.2
Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de
compactación sobre el CBR es bajo, tales como materiales de grano
grueso sin cohesión, o cuando se permita una tolerancia en relación con
el efecto de diferentes contenidos de agua de compactación en el
procedimiento del diseño, el CBR se puede determinar al contenido
óptimo de agua de un esfuerzo de compactación especificado. La masa
unitaria seca especificada corresponde , generalmente, al porcentaje
nimo de compactación permitido al usar las especificaciones para
compactación en el campo.
2.3
Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de
compactación sobre el CBR se desconoce, o en las cuales se desea
tener en cuenta su efecto, el CBR se determina para un rango de
contenidos de agua, usualmente el permitido para compactación en el
campo empleando las especificaciones existentes para tal fin.
2.4
El criterio para la preparación de especímenes de prueba de materiales
autocementantes (y otros), los cuales ganan resistencia con el tiempo,
se debe basar en una evaluación de ingeniería geotécnica. Los
materiales de autocementantes, deben curarse apropiadamente hasta
que se pueda medir relaciones de soporte representativas de las
condiciones de servicio a largo plazo, de a cuerdo con el criterio del
Ingeniero.
3.
EQUIPO Y MATERIALES
3.1
Prensa Similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada para
forzar la penetración de un pistón en el espécimen. El pistón se aloja en
el cabezal y sus características deben ajustarse a las especificadas en
la Sección 3.7. Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el
pistón en el espécimen a una velocidad de 1.27 mm/min (0.05/min) y
hasta una profundidad de 12.7 mm (0.5).
El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a
una velocidad uniforme de 1. 27 mm (0.05") por minuto. La capacidad de
la prensa y su sistema para la medida de carga deben ser de 44.5 kN
(10000lbf) ó más y la precisn mínima en la medida debe ser de 44N
ó menos.
3.2
Moldes De metal, cilíndricos , de 152,4 mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de
diámetro interior y de 177,8 ± 0.46 mm ( 7 ± 0.018") de altura, provisto de
un collar suplementario de 51 mm (2.0") de altura y una placa de base
perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de la base
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deberán ser por lo menos 20 uniformemente espaciadas dentro de la
circunferencia del molde, no exceden de 1,6 mm (1/16”) de diámetro
(Figura 1). La base se debe poder ajustar a cualquier extremo del
molde.
3.3
Disco espaciador De forma circular, metálico, de 150.8 ± 0.8mm (5
15/16± 1/32) de diámetro y de 61.37 ± 0.25 mm (2.416 ± 0.01") de
espesor (Figura 1), para insertarlo como falso fondo en el molde
cilíndrico durante la compactación.
No ta 1.
- Al usar moldes con una altura de 177.80 mm (7.0) (Figura 1), se necesita un
disco espaciador de 61.37 mm (2.416) de altura para obtener un espesor de
espécimen compactado que esté de acuerdo con el espesor de 116.43 mm (4.584) en
las normas INV E 141 e INV E
142
3.4
Martillos de compactación Como los descritos en las normas INV E
141 (equipo normal) e INV E 142 (equipo modificado).
3.5
Aparato medidor de expansión compuesto por:
3.5.1
Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 + 1.6 mm (5
7/8 ± 1/16) de diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm
(1/16") de diámetro. Estará provista de un vástago en el centro con un
sistema de tornillo que permita regular su altura (Figura 1).
3.5.2
Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que
lleve montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo
vástago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la
posición de éste y medir la expansión, con aproximación de 0.025
mm(0.001").(Ver Figura 1).
3.6
Sobrecargas metálicas Unas diez por cada molde, una anular y las
restantes ranuradas, con una masa de 2,27 ± 0.04 Kg (5 ± 0.10 lb) cada
una, 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 ± 1/16) de diámetro exterior y la anular con
54 mm de diámetro en el orificio central (Figura 1).
Nota 2.
- Si se usan pesas part idas, la masa del par debe ser de 2.27 ± 0.04 Kg (5 ± 0.10
Lb).
3.7
Pistón de penetración Cilíndrico, metálico de 49.63 ± 0.13 mm de
diámetro (1.954 ± 0.005"), área de 1935 mm² (3 pulg²) y con longitud
necesaria para realizar el ensayo de penetración con la s sobrecargas
precisas de acuerdo con la Sección 3.6, pero nunca menor de 101.6 mm
(4").
3.8
Dos diales (deformímetros)
Con recorrido mínimo de 25 mm (1") y
divisiones en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que
permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetración del
pistón en la muestra.
3.9
Tanque Con capacidad suficiente para la inmersión de los moldes en
agua.
3.10
Horno Termostáticamente controlado, regulable a 110 ± C (230 ±
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find more resources at oneclass.com RELACIÓN DE SOPORTE DEL SUELO EN EL LABORATORIO (CBR DE LABORATORIO) I.N.V. E – 148 – 07 1. OBJETO 1.1 Esta norma describe el procedimiento de ensayo para la determinación de un índice de resistencia de los suelos denominado relación de soporte de California , que es muy conocido debido a su origen, como CBR (California Bearing Ratio). Este método de ensa yo está proyectado, aunque no limitado, para la evaluación de la resistencia de materiales cohesivos que contengan tamaños máximos de partículas de menos de 19 mm (3/4”) . 1.2 Cuando se van a ensayar materiales con contenidos máximos de tamaños de partículas mayores de 19 mm (3/4”), este método de ensayo provee la forma de modificar la gradación del material, de manera que el usado para las pruebas pase todo por el tamiz de 19 .0 mm (3/4”) a la vez que mantiene constante la fracción del total de la grava entre 75 mm (3”) y 4.75 mm (No.4). Aunque tradicionalmente éste método de prep aración de especímenes ha sido empleado para evitar el error inherente en la prueba de materiales que contienen partículas gruesas en el e quipo de prueba de CBR , el material modificado puede tener propiedades de resistencia significativamente diferentes a las del materioriginal. Sin embargo, una gran base de experien cia se ha desarrollado usando este método para materiales en los cuales la gradación ha sido modificada y están en uso métodos satisfactorios de diseño, basados en los resultados de pruebas usando este procedimiento. 1.3 La experiencia han demostrado que los resultados del C BR para aquellos materiales que contienen porcentajes sustanciales de partículas retenidas en el tamiz 4.75 mm (No.4), son más variables que los de materiales más finos. En consecuencia, se puede requerir más pruebas para estos materiales con el fin de establecer un CBR confiable. 1.4 El ensayo se realiza normalmente sobre suelo prepar ado en el laboratorio en condiciones determinadas de humedad y densidad. Las masas unitarias secas de los especímenes corresponden generalmente a un porcentaje de la masa unitaria seca máxima del ensayo normal ( INV E – 141), o del modificado ( INV E – 142); pero también se puede operar en forma análoga sobre muestras inalteradas tomadas del terreno. 1.5 Esta norma no pretende considerar todos los problemas de segurida d asociados con su uso. Es de responsabilidad de quien la emplee, el establecimiento de prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y la aplicabilidad de limitaciones regulatorias, con anterioridad a su uso. find more resources at oneclass.com find more resources at oneclass.com 2. USO Y SIGNIFICADO 2.1 Este método de prueba se emplea para eva luar la re sistencia potencial de materiales de subrasante, subbase y base, incluyendo materiales reciclados para empleo en pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje. El valor de CBR obtenido en esta prueba forma parte integral de varios métodos de diseño de pavimentos flexibles. 2.2 Para aplicaciones en las cuales el efecto del contenido de agua de compactación sobre el CBR es bajo, tales como materiales de grano grueso sin cohesión, o cuando se permita una tolerancia en relación con el efecto de diferentes contenidos de agua de compactación en el procedimiento del diseño, el CBR se puede determinar al contenido óptimo de agua de un esfuerzo de compactación especificado. La masa unitaria seca especificada corresponde , generalmente, al porcentaje mínimo de compactación permitido al usar las especificaciones para compactación en el campo. 2.3 Para aplicaciones en las cuales el efecto del conte nido de agua de compactación sobre el CBR se desconoce, o en las cuales se desea tener en cuenta su efecto, el CBR se determina para un rango de contenidos de agua, usualmente el permitido para compactación en el campo empleando las especificaciones existentes para tal fin. 2.4 El criterio para la preparación de especímenes de prueba de materiales autocementantes (y otros), los cuales ganan resistencia con el tiempo, se debe basar en una evaluación de ingeniería geotécnica. Los materiales de autocementantes, deben curarse apropiadamente hasta que se pueda medir relaciones de soporte representativas de las condiciones de servicio a largo plazo, de a cuerdo con el criterio del Ingeniero. 3. EQUIPO Y MATERIALES 3.1 Prensa – Similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada para forzar la penetración de un pistón en el espécimen. El pistón se aloja en el cabezal y sus características deben ajustarse a las especificadas en la Sección 3.7. Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el pistón en el espécimen a una velocidad de 1.27 mm/min (0.05”/min) y hasta una profundidad de 12.7 mm (0.5”). El desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a una velocidad uniforme de 1. 27 mm (0.05") por minuto. La capacidad de la prensa y su sistema para la medida de carga deben ser de 44.5 kN (10000lbf) ó más y la precisión mínima en la medida debe ser de 44N ó menos. 3.2 Moldes – De metal, cilíndricos , de 152,4 mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de diámetro interior y de 177,8 ± 0.46 mm ( 7 ± 0.018") de altura, provisto de un collar suplementario de 51 mm (2.0") de altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de la base find more resources at oneclass.com find more resources at oneclass.com deberán ser por lo menos 20 uniformemente espaciadas dentro de la circunferencia del molde, no e xcederán de 1,6 mm (1/16”) de diámetro (Figura 1). La base se deberá poder ajustar a cualq uier extremo del molde. 3.3 Disco espaciador – De forma circular, metálico, de 150.8 ± 0.8mm (5 15/16”± 1/32”) de diámetro y de 61.37 ± 0.25 mm (2.416 ± 0.01") de espesor (Figura 1), para insertarlo como falso fond o en el molde cilíndrico durante la compactación. Nota 1.- Al usar moldes con una altura de 177.80 mm (7.0”) (Figura 1), se necesita un disco espaciador de 61.37 mm (2.416”) de altura para obtener un espesor de espécimen compactado que esté de acuerdo con el espesor de 116.43 mm(4.584”) en las normas INV E – 141 e INVE – 142 3.4 Martillos de compactación – Como los descritos en las normas INV E – 141 (equipo normal) e INV E – 142 (equipo modificado). 3.5 Aparato medidor de expansión – compuesto por: 3.5.1 Una placa de metal perforada, por cada molde, de 14 9.2 + 1.6 mm (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de diámetro. Estará provista de un vástago en el centro con un sistema de tornillo que permita regular su altura (Figura 1). 3.5.2 Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo vástago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posición de éste y medir la expansión, con aproximación de 0.025 mm(0.001").(Ver Figura 1). 3.6 Sobrecargas metálicas – Unas diez por cada molde, una anular y las restantes ranuradas, con una masa de 2,27 ± 0.04 Kg (5 ± 0.10 lb) cada una, 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro exterior y la anular con 54 mm de diámetro en el orificio central (Figura1). Nota 2. - Si se usan pesas part idas, la masa del par debe ser d e 2.27 ± 0.04 Kg (5 ± 0.10 Lb). 3.7 Pistón de penetración – Cilíndrico, metálico de 49.63 ± 0.13 mm de diámetro (1.954 ± 0.005"), área de 1935 mm² (3 pulg²) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetración con la s sobrecargas precisas de acuerdo con la Sección 3.6, pero nunca menor de 101.6 mm (4"). 3.8 Dos diales (deformímetros) – Con recorrido mínimo de 25 mm (1") y divisiones en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetración del pistón en la muestra. 3.9 Tanque – Con capacidad suficiente para la inmersión de los moldes en agua. 3.10 Horno – Termostáticamente controlado, regulable a 110 ± 5°C (230 ± find more resources at oneclass.com find more resources at oneclass.com 9°F) 3.11 Balanzas – Una de 20 kg de capacidad, y otra de 1000 g con sensibilidades de 5 g y 0.1 g respectivamente. Figura 1. Aparato para determinar el CBR find more resources at oneclass.com find more resources at oneclass.com 3.12 Tamices – De 4.75 mm (No.4) y de 19.0 mm (3/4"). 3.13 Material diverso de uso general como cuarteador, mezclador, enrasador, cápsulas, probetas, espátulas, discos de papel de filtro del diámetro del molde, etc. 4. RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 4.1 Relación de soporte a la humedad óptima – Usando una porción del material preparada como se describe en las normas INV E – 141 o INV E – 142, se determina el contenido óptimo de humedad y la densidad seca máxima, de acuerdo con el método de compactación especificado en la norma INV E – 141 o INV E – 142. Nota 3.- La masa unitaria seca máxima obtenida de la pde compactación hecha en un molde con diámetro de 101.6 mm (4”), puede ser ligeramente mayor que la máxima unitaria seca obtenida por la compactación e n un molde de 152.1 mm (6”) de diámetro o molde CBR. 4.2 Relación de soporte para un rango de humedades – Usando los especímenes de 6.8 kg (15 lb) preparados como se describe en las pruebas de compactación INV E – 141 o INV E – 142, se determina el contenido óptimo de humedad y la densidad seca máxi ma de acuerdo con el método de compactación especificado en estas normas (método D), excepto que se deben usar los moldes de CBR y cada espécimen será penetrado para la determinación de su CBR. Además, se deberán establecer curvas de relación humedad-densidad para 25 golpes y 10 golpes por cada y cada espécimen de prueba compactado debe rá ser penetrado. Todas las compacta ciones se deben realizar en moldes de CBR. En casos en los cuales la masa unitaria espec ificada está en o cerca del 100% de la masa unitaria seca máxima, puede ser necesario incluir un esfuerzo de compactación mayor de 56 golpes por capa (Nota 4). Not a 4.- Un trazado semilogarítmico de masa unitaria seca versu s esfuerzo compactante, generalmente da una relación de línea recta cuando e l esfuerzo de compactación , en J/m³ (pie- lb/pie³) , se representa en la escala logarít mica. Este tipo de dibujo es útil para establecer el esfuerzo de compactación y el número necegolpes por capa para precisar la masa unitaria seca especificada y los límites de contenid o de agua. Si el espécimen va a ser sometido a inmersión, se toma una muestra representativa del material para la determinación de humedad al comienzo de la compactación de cada espécimen y otra muestra del material restante, después de la compactación. Usar la norma INV E – 122 para determinar el contenido de humedad. Si el espécimen no va a ser sometido a inmersión, se toma una muestra para el contenido de humedad, de acuerdo con las normas INV E – 141 o INV E – 142 si se desea el contenido promedio de humedad. 5. PROCEDIMIENTO 5.1 Relación de soporte al contenido óptimo de humedad : find more resources at oneclass.com find more resources at oneclass.com 5.1.1 Normalmente se deben compactar tres especímenes de manera que los límites de sus densidades compactadas sean de 95% ( o menos) a 100% (o mayor) de la máxima densidad seca determina da en la Sección 4.1. Nota 5. - Generalmente son convenientes 10, 30 y 65 golpes por c apa para compactar los especímenes 1, 2 y 3, respectivamente.Más de 56 golpes por capa se requieren, generalmente, para moldear un espécimen de CBR al 100% de la máxima densidad seca, determinada en la norma INV E – 141 (método D); esto se debe a que la muestra empleada en la prueba de humedad- densidad está s iendo reutilizada, en tanto que, la muestra para el espécimen de CBR es mezclada y compactada una sola vez. Nota 6.- Algunos laboratorios prefieren ensayar só lo un e spécimen el cual será compactado a la densidad seca máxima y contenido óptimo de humedad, como se determina en las normas INV E – 141 o INV E – 142 . 5.1.2 Se ajusta el molde a la placa de base, se une el collar de extensión y se pesa con aproximación a 5 g (0.01 lb). A continuación se insertar el disco espaciador dentro del molde y se coloca un papel filtro grueso encima del disco. 5.1.3 Se mezcla cada una de las tres porciones de 6.8 Kg. (15 lb) con suficiente agua para obtener el contenido de humedad óptimo determinado como se indica en la Sección 4.1 5.1.4 Se compacta la primera de las tres porciones de la mezcla de suelo - agua en el molde, usando tres capas iguales y el martillo apropiado si la densidad máxima fue determinada por la norma INV E – 141 o cinco capas iguales si la densidad máxima fue determinada por la norma INV E – 142 para obtener una profundidad total compactada de más o menos 125 mm, compactando cada capa con el menor número de golpes seleccionados para obtener una densidad compactada del 95%, o menos, de la densidad máxima . 5.1.5 Se determina el contenido de humedad del material que está siendo compactado, al comienzo y a la terminación de este procedimiento (dos muestras). Cada muestra de humedad deberá tener una masa de, por lo menos, 100 g para suelos de grano fino, y 500 g para suelos de grano grueso. La determinación del contenido de humedad se debe hacer de acuerdo con la norma INV E – 122. 5.1.6 Terminada la compactación, se quita el collar y se enrasa el espécimen por medio de un enrasador o cuchillo de hoja resistente y bien recta. Cualquier hueco superficial producido al eliminar p artículas gruesas durante el enrase, se rellenará con material sobrante sin gruesos, comprimiéndolo con la espátula. Se desmonta el molde y se vuelve a montar invertido, s in disco espaciador, colocando un papel de filtro entre el molde y la base. Se determ ina la masa del molde con el espécimen compactado, con aproximación a 5 g (0.01 lb). 5.2 Relación de soporte para un rango de contenidos de humedad – Los especímenes se deben preparar de acuerdo con la Sección 4.2. Toda la find more resources at oneclass.com find more reso
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