CBR

(CALIFORNIA BEARING
RATIO)
Ing. Joaquín Rojas Oblitas
joaquin.rojas@usat.edu.pe
Pavimentos

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 OBJETIVO

⮊ CONOCER EL PROCEDIMIENTO Y
OBTENCION DE RESULTADOS
MEDIANTE UN ENSAYO DE
LABORATORIO, PARA
DETERMINAR EL VALOR SOPORTE
"CBR" DE UN SUELO GRANULAR.

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 LISTA DE CONTENIDOS
• ORIGEN
• DEFINICIÓN DE CBR
• DEFINICIÓN DE NÚMERO DE CBR
• DETERMINACIÓN DE CBR PARA SUELOS REMOLDADOS
– EQUIPO
– PREPARACIÓN DEL MATERIAL
– DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD Y HUMEDAD
– DETERMINACÍÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN
• CÁLCULO DEL CBR
– SUELOS GRAVOSOS ARENOSOS
– SUELOS COHESIVOS, PLÁSTICOS, POCO O NADA EXPANSIVOS
– SUELOS COHESIVOS, PLÁSTICOS Y EXPANSIVOS
• VALORES REFERENCIALES, USOS Y SUELOS

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 ORIGEN
Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E. Stanton y O. J.
Porter del departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto
en Europa como en América, el método CBR se ha generalizado y es una
forma de clasificación de un suelo para ser utilizado como subrasante o
material de base en la 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.

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 DEFINICIÓN
El CBR de un suelo es la carga
unitaria correspondiente a 0.1” ó
0.2” de penetración, expresada en
por ciento en su respectivo valor
estándar.

También se dice que mide la

resistencia al corte de un suelo bajo
condiciones de humedad y densidad
controlada. El ensayo permite FIG. 1 El asumido mecanismo de
obtener un número de la relación de falla del suelo generado por el
soporte, que no es constante para un pistón de 19.4 cm2 en el Ensayo
suelo dado sino que se aplica solo al C.B.R. La condición de frontera es
estado en el cual se encontraba el un problema.
suelo durante el ensayo.
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 DEFINICIÓN DE NÚMERO CBR
El número CBR (o simplemente CBR), se obtiene de la relación de la carga
unitaria (lbs/pulg2.) necesaria para lograr una cierta profundidad de
penetración del pistón de penetración (19.4 cm2) dentro de la muestra
compactada de suelo a un contenido de humedad y densidad dadas con
respecto a la carga unitaria patrón (lbs/pulg2.) requerida para obtener la
misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material
triturado.

Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al

contenido de humedad óptimo para un suelo específico, determinado
utilizando el ensayo de compactación estándar o modificado del
experimento.

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 DEFINICIÓN DE NÚMERO CBR

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 DEFINICIÓN DE NÚMERO CBR
El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes:
• Determinación de la densidad y humedad.
• Determinación de las propiedades expansivas del material.
• Determinación de la resistencia a la penetración.

El comportamiento de los suelos varía de acuerdo a su grado de alteración

(inalterado y alterado) y a su granulometría y características físicas
(granulares, finos, poco plásticos).

El método a seguir para determinar el CBR será diferente en cada caso.

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 DEFINICIÓN DE NÚMERO CBR
A. Determinación del CBR de suelos perturbados y remoldados:
1. Gravas y arenas sin cohesión.
2. Suelos cohesivos, poco plásticos y poco o nada expansivo.
3. Suelos cohesivos y expansivos.
B. Determinación del CBR de suelos inalterados.
C. Determinación del CBR in situ.

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
EQUIPO

Para la Compactación
• Molde de diám.= 6”, altura de 7” a 8” y un collarín de 2”.
• Disco espaciador de acero diám. 5 15/16” y alt. 2.5”
• Pisón Peso 10 lb. y altura de caída 18”.
• Trípode y extensómetro con aprox. 0.001”.
• Pesas de plomo anular de 5 lbs c/u (2 pesas).
Para la Prueba de Penetración
• Pistón sección circular Diám. = 2 pulg.
• Aparato para aplicar la carga: Prensa hidráulica. V= 0.05 pulg/min. Con
anillo calibrado.
• Equipo misceláneo: balanza, horno, tamices, papel filtro, tanques para
inmersión de muestra a saturar, cronómetro, extensómetros, etc.

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
EQUIPO

11 FIG. 2. Equipo empleado para las pruebas de compactación e hinchamiento.

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
EQUIPO

El equipo CBR para realizar, el tamizado, humedecimiento, la

12 mezcla dewww.usat.edu.pe
suelo y la compactación.
 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
PREPARACIÓN DEL MATERIAL

a) Secar el material al aire o calentándolo a 60o C.

b) Desmenuzar los terrones existentes y tener cuidado de no romper las
partículas individuales de la muestra.
c) La muestra deberá tamizarse por la malla ¾ “ y la No. 4. La fracción
retenida en el tamiz ¾” deberá descartarse y reemplazarse en igual
proporción por el material comprendido entre los tamices ¾” y No. 4.
Luego se mezcla bien.
d) Se determina el contenido de humedad de la muestra así preparada.
Cantidad de material
Para cada determinación de densidad (un punto de la curva de
compactación), se necesitan 5 k de material. Para la curva con 6 puntos se
necesitará 30 k de material.
Cada muestra se utiliza una sola vez.
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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD Y LA HUMEDAD
Preparar una muestra que tenga la misma densidad y humedad que se
proyecta alcanzar en el sitio donde se construirá el pavimento.
Procedimiento:
a) En el molde cilíndrico se coloca el disco espaciador y papel filtro grueso
6”.
b) La muestra se humedece añadiendo una cantidad de agua calculada. Se
mezcla uniformemente. La humedad entre dos muestras debe variar en
2%.
c) La muestra se divide en 5 partes. Se compacta en 5 capas con 10, 25 y 56
golpes / capa. La briqueta compactada deberá tener un espesor de 5”.
d) Se quita el collarín, se enrasa la parte superior del molde, se volteará el
molde y se quitará la base del molde perforada y el disco espaciador.
e) Se pesará el molde con la muestra, se determinará la densidad y la
humedad de la muestra.
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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD Y LA HUMEDAD

Humedad de mezclado

Es un factor importante en suelos finos y debe controlarse debidamente.

El contenido de humedad de la muestra amasada que se va a compactar,

deberá ser igual al correspondiente a la densidad que se desea obtener, se ha
comprobado que si esta humedad de mezclado varía en ±0.5% de la que se
desea obtener, los CBR variarán apreciablemente aún cuando se obtenga una
densidad aproximadamente igual a la densidad deseada.

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN DEL MATERIAL
A. Determinada la densidad y humedad se coloca el papel filtro sobre la
superficie enrasada, un plato metálico perforado y se volteará el molde.
B. Sobre la superficie libre de la muestra se colocará papel filtro y se
montará el plato con el vástago graduable. Luego sobre el plato se
colocará varias pesas de plomo. La sobrecarga mínima será de 10 lbs.
C. Colocado el vástago y las pesas, se colocará el molde dentro de un
tanque o depósito lleno con agua.
D. Se monta el trípode con un extensómetro y se toma una lectura inicial y
se tomará cada 24 horas.
E. Al cabo de las 96 horas o antes si el material es arenoso se anota la
lectura final para calcular el hinchamiento. Se calcula el % de
hinchamiento que es la lectura final menos la lectura inicial dividido
entre la altura inicial de la muestra multiplicado por 100.

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DELA EXPASIÓN DEL MATERIAL

Los adobes,
suelos orgánicos
y algunos suelos
cohesivos tienen
expansiones
muy grandes
generalmente
mayor del 10%.

FIG. 3. Disposición de las diferentes piezas, durante la ejecución de

17 los ensayos dewww.usat.edu.pe
hinchamiento y penetración.
 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN DEL MATERIAL

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN DEL MATERIAL

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN
a) Si no es necesario sumergir la muestra en agua, se colocará sobre ella la
pesa anular y se montarán las pesas de plomo, de tal modo que se
obtenga una sobrecarga semejante a la del pavimento a construirse.
Pasar a c) y d).
b) Si la muestra ha sido sumergida en agua para medir su expansión, y
después que haya sido drenada, se colocará la pesa anular y encima de
las pesas de plomo que tenía la muestra cuando estaba sumergida en
agua; o sea que la sobrecarga para la prueba de penetración deberá ser
prácticamente igual a la sobrecarga que tenía durante el ensayo de
hinchamiento.
c) El molde con la muestra y la sobrecarga, se coloca debajo de la prensa y
se asienta el pistón sobre la muestra, aplicando una carga de 10 lbs.
d) Una vez asentado el pistón, se coloca en cero el extensómetro que mide
la penetración y el dial del extensómetro también se coloca en cero.
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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN
e) Se hinca el pistón en incrementos de 0.025” a la velocidad De 0.05”/
minuto y se leen las cargas totales que ha sido necesario aplicar hasta
hincar el pistón 0.50 pulgada.
f) Una vez hincado el pistón hasta 0.50 pulgada, se suelta la carga
lentamente; se retira el molde de la prensa y se quitan las pesas y la base
metálica perforada.
g) Finalmente se determina el contenido de humedad de la muestra.

Para el control de campo, bastará determinar el contenido de humedad

correspondiente a la parte superior de la muestra pero en el laboratorio se
recomienda tomar el promedio de los diferentes contenidos de humedad
(parte superior e inferior de la muestra).

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

El equipo manual de CBR.

La muestra está instalada,

el anillo y su dial de
deformaciones, el dial para
medir las deformaciones y
el pistón de 19.4 cm2 de
área transversal.

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 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

23 El marco de carga, elwww.usat.edu.pe

anillo y el dial de deformaciones.
 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

La muestra instalada, las columnas del marco, el pistón y

24 el dialwww.usat.edu.pe
de deformaciones.
 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

25 La manijuela delwww.usat.edu.pe
equipo para correr el ensayo.
 DETERMINACIÓN DEL CBR DE SUELOS
REMOLDADOS ASTM D 1883
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

El extractor de la muestra de los moldes. La palanca del

26 gato y el marco del equipo.
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 CÁCULO DEL CBR
Las lecturas tomadas, tanto de las penetraciones como de las cargas, se
representan gráficamente en un sistema de coordenadas como se indica en
la Fig. 4.
Si la curva esfuerzo - penetración que se obtiene es semejante a la del ensayo
No. 1 de la Fig. 4, los valores anotados serán los que se tomen en cuenta para
el cálculo de CBR.
En cambio, si las curvas son semejantes a las correspondientes a los No. 2 y 3,
las curvas deberán ser corregidas trazando tangentes en la forma indicada en
la Fig. 4. Los puntos A y B, donde dichas tangentes cortan el eje de abscisas,
serán los nuevos ceros de las curvas.
Las cargas unitarias y penetraciones se determinaran a partir de estos ceros.
Si analizamos la curva del ensayo No. 3 tendremos que le esfuerzo
correspondiente a la penetración corregida de 0.1” será de 300 lb/pulg2 en
lugar de 120 lb/pulg2, que es la correspondiente a la lectura inicial sin
corregir de 0.1”.

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 CÁCULO DEL CBR

28 FIG. 4. Curvas que relacionan la hinca del pistón con las presiones aplicadas
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 CÁCULO DEL CBR
•

29 www.usat.edu.pe
 CÁCULO DEL CBR

Si los CBR para 0.1” y 0.2” son semejantes, se recomienda usar en los
cálculos, el CBR correspondiente a 0.2”.

Si el CBR correspondiente a 0.2” es muy superior al CBR correspondiente al

0.1”, deberá repetirse el ensayo.

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 CÁCULO DEL CBR

31 Fig. 5 Curvas esfuerzo – penetración

www.usat.edu.pepara diferentes tipos de suelos.
 CÁCULO DEL CBR
SUELOS GRAVOSOS Y ARENOSOS

Estos suelos en la clasificación unificada, corresponden a los siguientes

grupos: GW, GP, SW y SP.

• Son suelos generalmente de Ip < 2 y de compactación rápida en el campo.

• En general el CBR casi no varía apreciablemente con los cambios de
humedad.
• El CBR se puede determinar sin saturar la muestra.
• El CBR que se adopte podrá ser el que corresponde a su máxima densidad
o sise sigue un criterio mas conservador, el menor de los CBR obtenidos.
• El CBR de estos suelos granulares es generalmente mayor de 20%.

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 CÁCULO DEL CBR
Procedimiento I

1. Se determinará una curva compactación a 56 golpes.

2. Se preparan 3 muestras (56, 25, 10) a humedad óptima ± 0.5%.
3. Cada muestra se satura y se anota la expansión.
4. Después de las 96 horas se corre el ensayo.
5. El CBR de diseño será aquel correspondiente a la densidad que se
especifique.

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 CÁCULO DEL CBR

Fig. 6. Determinación del CBR para suelos poco “sensibles” a cambios

pequeños de humedad (Procedimiento I).

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 CÁCULO DEL CBR
Procedimiento II
1. Se recomienda realizar 3 curvas de compactación cada una de ellas a 56,
25, 10 golpes/capa.
2. Se saturan por 96 horas, se determina el hinchamiento y se drena.
3. Se determina el CBR de cada muestra.
4. Las curvas correspondientes a los contenidos de humedad, densidades y
valores corregidos de los CBR se representan como en la Fig 7.
5. En la Fig. 8A, se determina la zona densidad humedad, de acuerdo a la
clase de obra y a las normas a seguirse.
6. El CBR de diseño se seleccionará de las curvas CBR - Densidad, CBR
Humedad, representadas en las Fig 8B, y 8C.
7. Generalmente la densidad que se selecciona para determinar el CBR es la
correspondiente al 95% de la MDS.

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 CÁCULO DEL CBR

Fig. 7. Relación entre el esfuerzo de compactación por unidad

de volumen y la densidad máxima
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 CÁCULO DEL CBR

Fig. 8. Familia de curvas que relacionan los CBR “corregidos”

con los contenidos de humedad y densidades.

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 CÁCULO DEL CBR
SUELOS COHESIVOS, PLÁSTICOS Y EXPANSIVOS
Estos suelos pertenecen a la clasificación unificada: MH, CH y OH.
• El método que se sigue es semejante al Procedimiento II.
• Seleccionar cuidadosamente las humedades y densidades.
• No siempre la humedad óptima y la densidad máxima es la mas adecuada.
• Muchas veces el hinchamiento de estos suelos es menor cuando se
compacta a densidades y con humedades distintas a la densidad máxima y
humedad óptima.
• El CBR a usar es aquel en que el suelo presente menor hinchamiento.
• Para facilitar la selección del CBR de diseño, es recomendable es
recomendable representar gráficamente los % de hinchamiento vs. Los
contenido de humedad en los diferentes estados de compactación.
• La comparación de las curvas que relacionan los hinchamientos, CBR y
densidades con las humedades de compactación permitirá establecer los
límites de humedad y densidad apropiados, facilitando así la selección del
CBR de diseño.
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 VALORES REFERENCIALES DE CBR, USOS Y
SUELOS

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 REFERENCIAS
• Bowles, Joseph E. (1981), “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil” . Mc Graw-Hill
Book Company.
• Bowles, Joseph E. (1984), “Physical and Geotechnical Properties of Soils”. McGraw-Hill Book
Company.
• Das, Braja M. (2001), “Fundamentos de Ingeniería Geotécnica”, Thomson Learning.
• Das, Braja M. (2001), “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”, International Thomson
Editores.
• Head, K. H. (1980), “Manual of Soil Laboratory Testing”, Volume 1, 2. Pentech Press London:
Plymouth.
• JICA – TIATC (1988), Irrigation and Drainage Course, “Soil Test”
• Lambe, T. W. (1951), “Soil Testing for Engineers”, John Wiley and Son, New York.
• McCarthy, David F. (1988), “Essentials of soil Mechanics and Foundations: Basic Geotechnics”,
Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632.
• Universidad Nacional de Ingeniería – FIC ( ), “Laboratorio de Mecánica de Suelos”.
• Valle Rodas, Raúl (1982), “Carreteras, Calles y Aeropistas”, El Ateneo.
• Vivar Romero, Germán (1990-1991), “Diseño y Construcción de Pavimentos”, Ediciones CIP.

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