UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA

CIVIL

CURSO:
PAVIMENTOS

“TERCER INFORME”

DOCENTE: ING. MARISOL LLAMOCCA ALFEREZ

PRESENTADO POR:

CHIPANA HUILLCA, JOSE ALEXANDER

PEREZ PAMO, DIEGO
AEDO HUAMANI, LUIS ALBERTO
VALDIVIA YANQUE, FLAVIO

AREQUIPA PERÚ

2019

1
 INDICE
ENSAYO DE SOPORTE DE CALIFORNIA CBR
I. PRESENTACION ............................................................................... 3
1.- OBJETIVOS: .......................................................................................... 3
1.1.- OBJETIVO GENERAL: .................................................................. 3
1.2.- OBJETIVO ESPECIFICO: ............................................................. 3
2.- INTRODUCCION: .................................................................................. 3
II. MARCO TEORICO ............................................................................ 4
III. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO ................................................ 8
1.- EQUIPOS Y MATERIALES: ................................................................. 8
2.- PROCEDIMIENTO:.............................................................................. 10
IV. MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................. 15
V. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................ 25
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................. 26
1.- CONCLUSIONES: ............................................................................... 26
2.- RECOMENDACIONES: ...................................................................... 26
VII. BIBLIOGRAFIA ............................................................................ 27

2
 ENSAYO DE SOPORTE DE CALIFORNIA CBR

I. PRESENTACION
1.- OBJETIVOS:
1.1.- OBJETIVO GENERAL:
 Evaluar la capacidad de soporte de los suelos de subrasante y de
las capas de base, sub-bases y de afirmado.

1.2.- OBJETIVO ESPECIFICO:

 Determinación del contenido óptimo de humedad a ser utilizado
en ensayo de CBR
 Determinación de un índice de resistencia de los suelos
denominado valor de la relación de soporte, que es muy conocido,
como CBR (California Bearing Ratio).

2.- INTRODUCCION:
El ensayo de relación de soporte de California se desarrolló por parte de
la División de Carreteras de California en 1929 como una forma de
clasificación de la capacidad de un suelo para ser utilizado como sub-
rasante o material de base en construcción de carreteras. Durante la
segunda guerra mundial, el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos
adoptó este ensayo para utilizarlo en la construcción de aeropuertos.
Hoy por hoy, el CBR es uno de los ensayos más extendidos y aceptados
en el mundo debido al relativo bajo costo de ejecución (si se compara
con ensayos triaxiales), y a que está asociado a un número de
correlaciones y métodos semi-empíricos de diseño de pavimentos.

3
II. MARCO TEORICO
El Ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de
Soporte de California) mide la resistencia al esfuerzo cortante de un
SUELO.
El CBR es un ensayo para evaluar la calidad de un material de suelo con
base en su resistencia, medida a través de un ensayo de placa a escala.
Según la norma ASTM D 1883-07, el CBR es un ensayo de carga que
usa un pistón metálico, de 0.5 pulgadas cuadradas de área, para
penetrar desde la superficie de un suelo compactado en un molde
metálico a una velocidad constante de penetración.
Se define CBR, el parámetro del ensayo, como la relación entre la carga
unitaria en el pistón requerida para penetrar 0.1” (2.5 cm) y 0.2” (5 cm)
en el suelo ensayado, y la carga unitaria requerida para penetrar la
misma cantidad en una piedra picada bien gradada estándar; esta
relación se expresa en porcentaje.
𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜0.1"
𝐶𝐵𝑅0.1 = ∗ 100%
1000
𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜0.2"
𝐶𝐵𝑅0.2 = ∗ 100%
1500

De esta ecuación se puede ver que el número CBR es un porcentaje de

la carga unitaria patrón. En la práctica, el símbolo de porcentaje se quita
y la relación se presenta simplemente por el número entero, como 3, 45,
98. Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son
los siguientes:
CARGA UNITARIA
PENETRACION PATRON
pulg mm Psi MPa
0.10 2.5 1 000 6.9
0.20 5.0 1 500 6.3
0.30 7.5 1 900 13.0
0.40 10.0 2 300 16.0
0.50 12.7 2 600 18.0

4
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una
penetración de 2.5 mm.

Si un segundo ensayo produce nuevamente un valor de CBR mayor de

5.0 mm de penetración, dicho valor debe aceptarse como valor del
ensayo.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras
compactadas al contenido de humedad óptimo para el suelo específico,
determinado utilizando el ensayo de compactación estándar (o
modificando)
Se debe compactar las muestras utilizando las siguientes energías de
compactación

Golpes 12 25 56
Capas 5 5 5
W martillo (lb) 10 10 10
h caida (in) 18 18 18

Compactada las muestras, se coloca sobre la superficie de la muestra

invertida la placa perforada con vástago, y, sobre ésta, los anillos
necesarios para completar una sobrecarga tal, que produzca una presión
equivalente a la originada por todas las capas de materiales que hayan
de ir encima del suelo que se ensaya, la aproximación quedará dentro
de los 2,27 kg (5,5 lb) correspondientes a una pesa. En ningún caso, la
sobrecarga total será menor de 4,54 kg (10 lb)
A continuación, se sumerge el molde en el tanque con la sobrecarga
colocada dejando libre acceso al agua por la parte inferior y superior de
la muestra. Se mantiene la probeta en estas condiciones durante 96
horas (4 días) "con el nivel de agua aproximadamente constante.

5
Al final del período de inmersión, se vuelve a leer el deformímetro para
medir el hinchamiento.
Se aplica una sobrecarga que sea suficiente, para producir una
intensidad de carga igual al peso del pavimento (con ± 2.27 kg de
aproximación) pero no menor de 4.54 kg (10 lb).
Se aplica la carga sobre el pistón de penetración mediante el gato o
mecanismo correspondiente de la prensa, con una velocidad de
penetración uniforme de 1.27 mm (0.05") por minuto.
Expansión. La expansión se calcula por la diferencia entre las lecturas
del deformímetro antes y después de la inmersión, numeral 3.2. Este
valor se refiere en tanto por ciento con respecto a la altura de la muestra
en el molde.
Presión de penetración. Se calcula la presión aplicada por el
penetrómetro y se dibuja la curva para obtener las presiones reales de
penetración a partir de los datos de prueba; el punto cero de la curva se
ajusta para corregir las irregularidades de la superficie, que afectan la
forma inicial de la curva.

6
Se dibuja una curva que relacione las presiones (ordenadas) y las
penetraciones (abscisas), y se observa si esta curva presenta un punto
de inflexión. Si no presenta punto de inflexión se toman los valores
correspondientes a 2,54 y 5,08 mm (0,1" y 0,2") de penetración. Si la
curva presenta un punto de inflexión, la tangente en ese punto cortará el
eje de abscisas en otro punto (o corregido), que se toma como nuevo
origen para la determinación de las presiones correspondientes a 2,54 y
5,08 mm.
De la curva corregida tómense los valores de esfuerzo-penetración para
los valores de 2,54 mm y 5,08 mm y calcúlense los valores de relación
de soporte correspondientes, dividiendo los esfuerzos corregidos por los
esfuerzos de referencia 6,9 MPa (10001b/plg2) y 10,3 MPa (1500 lb/plg
2) respectivamente, y multiplíquese por 100. La relación de soporte
reportada para el suelo es normalmente la de 2,54 mm (0,1") de
penetración. Cuando la relación a 5,08mm (0,2") de penetración resulta
ser mayor, se repite el ensayo. Si el ensayo de comprobación da un

7
resultado similar, úsese la relación de soporte para 5,08 mm (0,2") de
penetración.

III. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO

1.- EQUIPOS Y MATERIALES:

Balanza de precisión Martillo para Compactación

8
Muestra de Suelo Húmedo Bowls y bandejas

Pizeta y Tanque con agua Moldes para CBR 12, 25 y 56 golpes

DeformÍmetro Guantes de goma

9
2.- PROCEDIMIENTO:
a) Preparar aproximadamente 5.00 kg de material con partículas de
19 mm de diámetro máximo, al contenido de humedad óptima del
suelo determinado con el esfuerzo de compactación adecuado
(ensayo de compactación). Si se desea curar el suelo para
obtener una distribución más uniforme de la humedad, se debe
mezclar con el porcentaje necesario de humedad y almacenar en
un recipiente sellado por espacio de 12 a 24 horas antes del
ensayo.

Figura: Preparación del Material

b) Para determinar su contenido de humedad (por lo menos 50 g si

el suelo es de grano fino). Luego procedemos a pesar los moldes
que se utilizaran para el ensayo.

Figura:
Peso del
molde

10
c) Ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador (el disco
redondo sólido de 15.1 X 5.1 cm) en el molde y cubrirlo con un
disco de papel de filtro. Compactar el suelo de acuerdo con la
norma ASTM D698 o D1557 Métodos B o D para el suelo utilizada
de acuerdo con lo especificado por la ingeniera.

Figura: Compactación del suelo por número de capa

d) Tomamos una muestra representativa para luego determinar el

contenido de humedad final del suelo remanente y luego quitamos
el collar y enrasamos la muestra representativa suavemente
hasta niverla en el molde.

Figura: Enrazar la muestra

11
e) Retiramos la base y el disco espaciador, pesar el molde con el
suelo compactado y determinar el peso unitario total del suelo,
para después Colocar un disco de papel de filtro sobre la base,
invertir la muestra (de forma que el espacio de 5.1 cm dejado por
el disco espaciador quede en la parte superior), y asegurar el
molde a la base de forma que el suelo quede en contacto con el
papel de filtro.

Figura: Peso del molde

compactado

f) Procedemos a colocar sus moldes y dejarlo saturar la muestra.

Figura: Saturación de la muestr

12
g) Colocamos en la maquina para el ensayo de CBR, y lo colcamos
junto con el deformimetro.

Figura: Colocacion en la maquina de CBR

h) Hacemos correr la maquina tomando lecturas 0.025, 0.050,

0.075, 0.100, 0.200, 0.300, 0.400 y 0.500 in en el deformimetro.
NOTA: El esfuerzo maximo alcanzado debe ser 5000 lbs.

Figura: Lectura en el deformimetro

13
 i) Luego retiramos el molde de la máquina y sacamos una muestra
representativa para calcularle su contenido de humedad

Figura: Muestra representativa

Para el contenido de humedad

14
IV. MEMORIA DE CÁLCULO

a) PARA 12 GOLPES
NUMERO DE CAPAS: 5
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD HÚMEDA:
𝑾𝒔𝒉
𝜸𝒉 =
𝑽
DATOS DE LABORATORIO:
 MOLDE:
o DIAMETRO: 15.24 cm
o ALTURA: 11.75 cm
o PESO: 8.736 Kg
 PESO DE MOLDE MAS SUELO HUMEDO (NO
SATURADO): 12.759 Kg
 PESO DE MOLDE MAS SUELO HUMEDO
(SATURADO): 13.089 Kg

CÁLCULOS:
 VOLUMEN MOLDE (volumen del suelo):

п ∗ 𝐷2
𝑉= ∗𝐻
4
п ∗ 15.242
𝑉= ∗ 11.75 = 2143.37 𝑐𝑚3
4
 PESO DEL SUELO HUMEDO (NO SATURADO):
𝑊𝑠ℎ = 𝑊(𝑚 + 𝑠ℎ) − 𝑊(𝑚)
𝑊𝑠ℎ = 12759 − 8736 = 4023 𝑔

 PESO DEL SUELO HUMEDO (SATURADO):

𝑊𝑠ℎ = 𝑊(𝑚 + 𝑠ℎ) − 𝑊(𝑚)
𝑊𝑠ℎ = 13089 − 8736 = 4353 𝑔

15
  DENSIDAD HUMEDA (NO SATURADO)
𝟒𝟎𝟐𝟑
𝜸𝒉 = = 𝟏. 𝟖𝟕𝟕 𝒈/𝒄𝒎𝟑
𝟐𝟏𝟒𝟑. 𝟒𝟕

 DENSIDAD HUMEDA (SATURADO)

𝟒𝟑𝟓𝟑
𝜸𝒉 = = 𝟐. 𝟎𝟑𝟏 𝒈/𝒄𝒎𝟑
𝟐𝟏𝟒𝟑. 𝟒𝟕

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD:

𝑾𝒘
%Ϣ = ∗ 𝟏𝟎𝟎
𝑾𝒔𝒔
DATOS DE LABORATORIO:
 PESO CAPSULA MAS SUELO HUMEDO (NO
SATURADO): 56.39 g
 PESO DE CAPSULA MAS SUELO SECO (NO
SATURADO): 53.84 g
 PESO CAPSULA (NO SATURADO): 15.25 g
 PESO DE CAPSULA MAS SUELO HUMEDO
(SATURADO): 55.19 g
 PESO DE CAPSULA MAS SUELO SECO
(SATURADO): 52.26 g
 PESO CAPSULA (SATURADO): 9.5 g

CÁLCULOS:
PESO DEL AGUA (NO SATURADO):
𝑊𝑤 = 𝑊(𝑐𝑎𝑝 + 𝑠ℎ) − 𝑊(𝑐𝑎𝑝 + 𝑠𝑠)
𝑊𝑤 = 56.39 − 53.84 = 2.55 𝑔

PESO DEL SUELO SECO (NO SATURADO):

𝑊𝑠𝑠 = 𝑊(𝑐𝑎𝑝 + 𝑠𝑠) − 𝑊(𝑐𝑎𝑝)
𝑊𝑠𝑠 = 53.84 − 15.25 = 38.59 𝑔

16
  CONTENIDO DE HUMEDAD (NO SATURADO):
𝟐. 𝟓𝟓
%Ϣ = ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟔. 𝟔𝟎𝟖%
𝟑𝟖. 𝟓𝟗
PESO DEL AGUA (SATURADO):
𝑊𝑤 = 𝑊(𝑐𝑎𝑝 + 𝑠ℎ) − 𝑊(𝑐𝑎𝑝 + 𝑠𝑠)
𝑊𝑤 = 55.19 − 52.26 = 2.93 𝑔
PESO DEL SUELO SECO (SATURADO):
𝑊𝑠𝑠 = 𝑊(𝑐𝑎𝑝 + 𝑠𝑠) − 𝑊(𝑐𝑎𝑝)
𝑊𝑠𝑠 = 52.26 − 9.50 = 42.76 𝑔

 CONTENIDO DE HUMEDAD (SATURADO):

𝟐. 𝟗𝟑
%Ϣ = ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟔. 𝟖𝟓𝟐%
𝟒𝟐. 𝟕𝟔

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD SECA:

𝜸𝒉
𝜸𝒅 =
𝟏+Ϣ

 DENSIDAD SECA (NO SATURADO):

𝟏. 𝟖𝟕𝟕
𝜸𝒅 = = 𝟏. 𝟕𝟔𝟏 𝒈/𝒄𝒎𝟑
𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟔𝟎𝟖

 DENSIDAD SECA (SATURADO):

𝟐. 𝟎𝟑𝟏
𝜸𝒅 = = 𝟏. 𝟗𝟎𝟏 𝒈/𝒄𝒎𝟑
𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟖𝟓𝟐

PENETRACIÓN:
 CARGA USADA PARA CADA PENETRACIÓN:

FIGURA: Carga usada para cada penetración

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  DETERMINACION DEL ESFUERZO DEL SUELO:

𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨
𝑬𝒔𝒇. =
𝑨𝑹𝑬𝑨
 ÁREA: 3 pulg2
 CARGA: 1.170 Lb
𝟏. 𝟏𝟕𝟎
𝑬𝒔𝒇. = = 𝟎. 𝟑𝟗 𝒑𝒔𝒊
𝟑
Haciendo la división entre 3 a cada carga se obtienen los
siguientes datos:

Figura: Penetración, carga y esfuerzo

 EXPANSIÓN:
 di = 5.080*0.01mm = 0.0508 mm
 df = 4.295*0.01mm = 0.0430 mm
 Δd = 0.0079 mm ≈ 0.0000 mm

SE REALIZARÁ ESTE PROCEDIMIENTO PARA LOS TRES CASOS:

12, 25 Y 56 GOLPES, OBTENIENDO LAS TABLAS CON LOS
SIGUIENTES DATOS:

18
19
 DETERMINACIÓN DEL CBR PARA CADA CASO

𝑬𝑺𝑭𝑼𝑬𝑹𝒁𝑶 𝑫𝑬 𝑷𝑬𝑵𝑬𝑻𝑹𝑨𝑪𝑰𝑶𝑵 𝑺𝑼𝑬𝑳𝑶

𝑪𝑩𝑹 = ∗ 𝟏𝟎𝟎
𝑬𝑺𝑭𝑼𝑬𝑹𝒁𝑶 𝑷𝑬𝑵𝑬𝑻𝑹𝑨𝑪𝑰𝑶𝑵 𝑷𝑨𝑻𝑹𝑶𝑵

 SIN CORRECCIÓN

12 GOLPES
450.000

400.000 383.377

350.000
304.730
300.000
ESFUERZO (psi)

250.000
210.287
200.000

150.000 120.367

100.000 74.777

50.000 32.493
14.303
2.380
0.390
0.000
0.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
-50.000
PENETRACION (pulg)

CBR12 = 3.25%

20
 25 GOLPES
1400.000
1290.260

1200.000 1118.243 1125.373

967.327
1000.000

778.000
800.000
ESFUERZO (psi)

600.000
466.657

400.000
280.823

200.000 115.153
30.647
0.000
0.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

-200.000
PENETRACION (pulg)

CBR25 = 46.66%

56 GOLPES
2500.000

1918.173
2000.000
1711.143 1715.897
1642.703
ESFUERZO (psi)

1500.000 1361.403

943.407
1000.000
664.460

500.000 345.923

81.777
0.000
0.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
PENETRACION (pulg)

21
 GRÁFICA GENERAL: DENSIDAD SECA – CBR
(RESULTADO DE CBR)

Figura: Densidad seca vs % CBR

22
 CON CORRECCIÓN

12 GOLPES
450.000
383.377
400.000

350.000
304.730
300.000
ESFUERZO (psi)

250.000
210.287
200.000

150.000 120.367

100.000 74.777
32.493
50.000 14.303
2.380
0.390
0.000
0.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
-50.000

PENETRACION (pulg)

CBR de acuerdo a la Corrección: CBR12 = 7%

25 GOLPES
1400.000 1290.260

1200.000 1118.243 1125.373

967.327
1000.000
778.000
ESFUERZO (psi)

800.000

600.000
466.657

400.000 280.823

200.000 115.153
30.647
0.000
0.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600
-200.000

PENETRACION (pulg)
23
 CBR de acuerdo a la Corrección: CBR25 = 62%

56 GOLPES
2500.000

1918.173
2000.000
1642.703 1711.143 1715.897
ESFUERZO (psi)

1500.000 1361.403

943.407
1000.000
664.460

500.000 345.923
81.777
0.000
0.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

PENETRACION (pulg)

CBR de acuerdo a la Corrección: CBR56 = 99.9%

 GRÁFICA GENERAL: DENSIDAD SECA – CBR

(RESULTADO DE CBR)

24
 Figura: Densidad seca vs % CBR

V. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Podemos observar el siguiente análisis de resultados, tanto para CBR
sin corrección como para el CBR con corrección, como se muestran a
continuación:

 CBR (SIN CORRECCIÓN)

 CBR (Diseño) = 92.5 %
 CBR (95%PM) = 44.0%

 CBR (CON CORRECCIÓN)

 CBR (Diseño) = 98.0 %
 CBR (95%PM) = 60.0%

25
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1.- CONCLUSIONES:

 Trabajamos con 3 moldes (12, 25 y 56 golpes por capa),

obteniendo las siguientes densidades secas:
12 golpes/capa: Densidad seca No Saturado = 1.848 g/cm3
Densidad seca Saturado = 1.988 g/cm3
25 golpes/capa: Densidad seca No Saturado = 1.904 g/cm3
Densidad seca Saturado = 2.010 g/cm3
56 golpes/capa: Densidad seca No Saturado = 2.019 g/cm3
Densidad seca Saturado = 2.116 g/cm3
 Podemos observar el CBR sin corrección con un 92.5%, lo que
determina una clasificación de la muestra MUY BUENA, y su uso
seria para la BASE.
 Podemos observar el CBR con corrección con un 98.0%, lo que
determina una clasificación de la muestra MUY BUENA, y su uso
seria para la BASE.

2.- RECOMENDACIONES:
 Realizar un cuarteo apropiado para obtener resultados
representativos de la muestra.
 Guardar la muestra ya humedecida en bolsas plásticas para que
pueda mantener la humedad que se le dio.
 Tener cuidado al compactar la muestra, ya que el martillo es un
equipo muy peligroso si no se le maniobra correctamente.
 La muestra a ensayar se prepara normalmente en condiciones de
humedad optima y densidad máxima, datos que se obtuvieron en
el Ensayo de Proctor modificado.
 Es importante tener en cuenta que los errores aleatorios también
inciden en los resultados obtenidos.

26
  Es necesario conocer el procedimiento de este ensayo debido a
que permite evaluar la calidad de los materiales, permite diseñar
espesores en la estructura de pavimento y es un parámetro para
cálculos en otros métodos de diseño.

VII. BIBLIOGRAFIA

ASTM D-1883, AASHTO T-193, J. E. Bowles (Experimento Nº

19), MTC E 132-2000
CBR, UNI- Taller Mecánica de suelos, 2006.
http://geotecniafacil.com/ensayo-cbr-laboratorio/
es.slideshare.net/elva_239/ensayo-de-cbr-54354918
https://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_CBR
https://www.academia.edu/31224992/ENSAYO_DE_CBR_DE_S
UELOS_LABORATORIO_MTC_E_132_ASTM_D1883

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