clasificación de suelos. suelo i

CLASIFICACIN DE LOS

SUELOS SUCS Y AASHTO

Objetivo general:

Investigar y dar a conocer la clasificacin de los suelos de acuerdo a los sistemas granulomtricos SUCS y AASHTO.

Objetivos especficos:

Investigar la clasificacin de los suelos segn los sistemas SUCS y AASHTO.

Dar a conocer la importancia de la clasificacin de los suelos SUCS y AASHTO en la ingeniera civil.

Determinar las diferencias y semejanzas entre la clasificacin de los suelos SUCS y AASHTO.

El suelo es un material trmico no homogneo y poroso

cuyas propiedades son influenciadas por los cambios de

humedad y densidad.

Las partculas individuales de los suelos pueden ser de

dos tipos:

Partculas Granulares: Son conjuntos de cristales

minerales del cuarzo y feldespatos principalmente; se

las puede observar y presentan formas redondeadas y

angulares.

Partculas Arcillosas: Son partculas laminares

minsculas que se las puede ver a travs de un

microscopio.

NATURALEZA DE LOS SUELOS

CLASIFICACIN DE LOS SUELOS

Es el ordenamiento de los diferentes suelos en grupos que

tienen propiedades semejantes, el propsito es facilitar las

actitudes de un suelo por comparacin con otros de la

misma clase cuyas propiedades se conocen.

Existen varios sistemas de clasificacin de los cuales los

ms utilizados en el pas son:

- Sistema de clasificacin de los suelos segn AASHTO.

- Sistema de clasificacin de los suelos segn SUCS.


Ambos mtodos se basan en la determinacin de la

composicin granulomtrica del suelo y de los lmites de

Atterberg de la fraccin fina de los mismos.

Nota: La clasificacin de suelos segn la AASHTO se

utiliza en vas, y la clasificacin de suelos segn SUCS

se utiliza para cimentaciones.


SEGN AASHTO

Esta clasificacin se basa en los resultados obtenidos

como el lmite lquido, ndice de plasticidad y material

que pasa el tamiz No. 10, 40 y 200.

De acuerdo con este sistema los suelos estn

clasificados en ocho grupos designados por los smbolos

del A-1 al A-8. Los suelos inorgnicos se clasifican en

siete grupos que van del A-1 al A-7 y los suelos con

elevada proporcin de materia orgnica se clasifican

como A-8.


SEGN AASHTO

Son aquellos que tienen el 35% o menos, del material

fino que pasa por el tamiz N 200, estos suelos

forman los grupos A-1, A-2, A-3.

Grupo A-1: Son mezclas de suelos bien gradados, de

fragmentos de piedra, grava, arena y material ligante

poco plstico. Se incluyen tambin en este grupo

mezclas bien gradadas que no tienen material ligante.

SUELOS GRANULARES:


SEGN AASHTO

Grupo A-1:

SUELOS GRANULARES:

Subgrupo A-1a: Son materiales formados por roca o grava, con o sin material ligante.

Subgrupo A-1b: Son materiales formados por arena gruesa bien gradada, con o sin ligante.


SEGN AASHTO

Grupo A-2: Comprende una gran variedad de

material granular que contiene menos del 35% del

material fino, y que no pueden ser clasificados como

A-1 y A-3. El grupo A-2 se subdividen en A-2-4, A-2-5,

A-2-6 y A-2-7.

Grupo A-3: En este grupo se encuentran incluidas las

arenas finas de playa y aquellas con poca cantidad de

limo que no tengan plasticidad.

SUELOS GRANULARES:


SEGN AASHTO

Son suelos limo-arcillosos que tienen ms del 35%

que pasa el tamiz N 200. A este tipo de suelos les

corresponde los grupos A-4, A-5, A-6, A-7

Grupo A-4: Son suelos limosos poco o nada plsticos,

que tiene un 75% o ms del material fino que pasa el

tamiz N 200. Adems se incluyen en este grupo las

mezclas de limo con grava y arena en un 64%.

Grupo A-5: Son suelos semejantes al grupo A-4, son

elsticos y tienen un lmite lquido elevado.

SUELOS FINOS:


SEGN AASHTO

Grupo A-6: A este grupo pertenecen las arcillas

plsticas. Por lo menos el 75% de estos suelos deben

pasar el tamiz N 200, pero se incluyen tambin las

mezclas arcillo - arenosas, cuyo porcentaje de arena y

grava sea inferior al 64%.

Grupo A-7: Los suelos de este grupo son semejantes a

los suelos A-6, pero son elsticos. Sus lmites lquidos

son elevados, y se subdividen en A-7-5 y A-7-6.

El ndice de plasticidad del subgrupo A-7-5, es igual o

menor a LL-30, y el ndice de plasticidad del subgrupo

A-7-6, es mayor que LL-30.

SUELOS FINOS:


SEGN AASHTO

Las caractersticas de los diferentes grupos y subgrupos,

adems del procedimiento de clasificacin se presentan

en las tablas. 1.1 y 1.2.

Tabla 1.1 Clasificacin de suelos por el mtodo AASHTO

Clasificacin general

Material granular

(35%, o menos pasa

el tamiz N 200)

Materiales limo- arcillosos

(Ms del 35% pasa

el tamiz N 200)

Grupos A-1 A-3* A-2 A-4 A-5 A-6 A-7

Porcentaje que pasa el tamiz:

N 10 (2.00mm)

N 40 (0.425mm)

N 200 (0.075mm)

-

50 mx.

25 mx.

-

51 min.

10 min.

-

-

35 mx.

-

-

36 min.

-

-

36 min.

-

-

36 min.

-

-

36 min.

Caractersticas del material que

pasa el tamiz N 40 (0.425mm):

Limite lquido

ndice de plasticidad

-

6 mx.

-

NP

-

-

40 mx.

10 mx.

41 min.

10 mx.

40 mx.

11 min.

41 min.

11 min.

* La colocacin de A-3 antes A-2 se hace nicamente por razones de ordenamiento de cantidades.


SEGN AASHTO

Tabla 1.2 Clasificacin de suelos por el mtodo AASHTO

Clasificacin

general

Material granular

(35%, o menos pasa

el tamiz N 200)

Materiales limo- arcillosos

(Ms del 35% pasa

el tamiz N 200)

Grupos A-1

A-3

A-2

A-4

A-5

A-6

A-7

Subgrupo

A-1a

A-1b

A-2-4

A-2-5

A-2-6

A-2-7

A-7-5

A-7-6

Porcentaje que pasa

el tamiz:

N 10 (2.00mm)

N40 (0.425mm)

N 200 (0.075mm)

50 mx.

30 mx.

15 mx.

-

50 mx.

25 mx.

-

51 min

10 mx.

-

-

35 mx.

-

-

35 mx.

-

-

35 mx.

-

-

35 mx.

-

-

36 min

-

-

36 min

-

-

36 min

Caractersticas del

material que pasa el

tamiz N 40

(0.425mm):

Limite lquido

ndice de plasticidad

-

6 mx.

-

NP

40 mx.

10 mx.

41 min

10 mx.

40 mx

11 min

41 min

11 min

40 mx.

10 mx.

41 min

10 mx.

40 mx.

11 min

41 min

11 min*

Terreno de fundacin Excelente a bueno Excelente

a bueno Excelente a bueno Regular a malo

* El ndice de plasticidad del subgrupo A-7-5, es igual o menor a LL-30

El ndice de plasticidad del subgrupo A-7-6, es mayor que LL-30


SEGN AASHTO

La evaluacin de los suelos dentro de cada grupo se

hace por medio del ndice de grupo, mismo que se calcula con la siguiente frmula emprica.

Donde: IG = ndice de grupo

F = Porcentaje del suelo que pasa por el tamiz N 200,

expresado como nmero entero.

LL = Lmite lquido.

IP = ndice de plasticidad

CLASIFICACIN UNIFICADA DE SUELOS

(SUCS)

Este sistema nos permitir la identificacin de los suelos en

el terreno, los agrupa de acuerdo a su comportamiento

como material para construccin en funcin de sus

propiedades de granulometra y plasticidad.

El primer paso para clasificar el suelo consiste en

identificar si es altamente orgnico o no. De serlo, se

anota las principales caractersticas como: textura, olor,

etc., y se identifica simplemente como turba (Pt); y, si no

lo es, se contina el proceso con ayuda de pruebas de

laboratorio, indicando si el suelo es grueso o fino.


(SUCS)

Son aquellos suelos que ms del 50% de las

partculas son retenidas en el tamiz N 200. Un suelo

grueso ser grava, si la mayor parte de la fraccin

gruesa queda retenida en el tamiz N 4 y se considera

como arena en el caso contrario.

SUELOS GRUESOS:

SUELOS FINOS:

Son aquellos suelos que ms del 50% de las partculas pasan el tamiz N 200. Para distinguir si la

fraccin fina es de carcter limoso o arcilloso, se

emplea la figura 1.1, conocida como carta de

plasticidad de casa grande.

Fig. 1.1. Carta de plasticidad


(SUCS)

Simbologa Definicin

OH Arcillas

orgnicas

OL Limos

orgnicos

ML Limos

inorgnicos

CL Arcillas

inorgnicas de

plasticidad

baja

CH Arcillas

inorgnicas

con

plasticidad

alta


(SUCS)

El sistema unificado utiliza smbolos para identificar los

suelos y determinar su comportamiento como material

de construccin. Las letras que se emplean para

distinguir los suelos son:

G - grava

S - arena

M - limo

W - bien gradada

P - pobremente gradada

C - arcilla

O - limos y arcillas orgnicas

L - baja y media plasticidad

H - alta plasticidad

Pt - turbas o fangos.

CLASIFICACIN UNIFICADA DE

SUELOS (SUCS)

Las combinaciones de las letras antes mencionadas

son las que permiten la clasificacin del suelo. Por

ejemplo SW designa una arena bien gradada. La

identificacin de los suelos se facilita con el empleo

del diagrama de flujo de la tabla 1.3, que se presenta

a continuacin:

FASES DE LOS SUELOS Y

SUS RELACIONES

Un suelo se encuentra compuesto normalmente por tres

fases:

Slida: constituida por partculas minerales.

Lquida: constituida por el agua presente en la masa

del suelo.

Gaseosa: constituida por el aire que se encuentra

dentro de los poros.

La Fig. 1.2 presenta un esquema de una muestra de suelo

con sus tres fases, en la cual se indica la nomenclatura de

los pesos y volmenes de los diferentes elementos.

FASES DE LOS SUELOS Y SUS

RELACIONES

V

Vv

Va

Vw

Vs

VOLUMENES

W

O

Ws

PESOS

Ww

AIRE

AGUA

SOLIDOS

V = Volumen total de la masa de suelo

Vs = Volumen de los slidos

Vw = Volumen del agua

Va = Volumen del aire

Vv = Volumen de vacios o volumen

de poros

W = Peso total de la masa de suelo

Ws = Peso de los slidos

Ww = Peso del agua

Fig. 1.2 Representacin esquemtica de un suelo parcialmente saturado.

RELACIONES DE IMPORTANCIA EN LA INGENIERA DE PAVIMENTOS:

1. Contenido de agua o humedad del suelo.

2. Relacin de vacos.


RELACIONES


3. Porosidad

4. Grado de saturacin


RELACIONES


5. Contenido de Aire

6. Peso unitario total o densidad hmeda del suelo.


RELACIONES


7. Peso unitario seco o densidad seca del suelo.

8. Peso unitario de las partculas slidas.


RELACIONES


9. Peso especfico relativo de los slidos o gravedad

especfica

0, es el peso unitario o densidad del agua.


RELACIONES

PROPIEDADES FSICO-MECNICAS DE

LOS SUELOS

Las propiedades fsico - mecnicas son las

caractersticas usadas para la seleccin de los

materiales, para las especificaciones de construccin y

para el control de calidad.

Para conocer las propiedades fsico - mecnicas de los

suelos en un proyecto, es necesario tomar muestras para

posteriormente determinar sus propiedades en el

laboratorio.

ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS

PROPIEDADES FSICAS DE LOS SUELOS

Este ensayo consiste en

determinar la cantidad de

agua presente en una

cantidad dada de suelo en

trminos de su peso en

seco. (ASTM D 2216,

AASHTO T 265).

a) DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD:



b) DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDO:

El lmite lquido (LL) es el

contenido de humedad que

tiene un suelo al momento

de pasar de estado plstico

a un estado semilquido. (ASTM D 4318, AASHTO T 89).



b) DETERMINACIN DEL LMITE LQUIDO:

El estado lquido se define como la condicin en

la que la resistencia al corte del suelo es tan baja

que un ligero esfuerzo lo hace fluir.



c) ANLISIS GRANULOMTRICO:

La granulometra de partculas se determina por

un anlisis de tamices

efectuado sobre las muestras

de agregado. (ASTM D 422,

AASHTO T 88).

Consiste en hacer pasar la muestra por una serie de

tamices de diferentes

aberturas.




La granulometra se determina al calcular el peso retenido en cada tamiz, despus de haber efectuado

el anlisis de tamices. Luego se resta el peso

retenido en cada tamiz del peso total de la muestra.

Un suelo conforme su granulometra se clasifica as:

Agregado grueso.

Agregado fino.

Relleno mineral.

Polvo mineral:




Agregado grueso: Material retenido en el tamiz de

4.75 mm (No. 4).

Agregado fino: Material que pasa por el tamiz de 4.75 mm (No. 4).

Relleno mineral: Fracciones de agregado fino que pasa el tamiz de 0.60 mm ( No. 30).

Polvo mineral: Fracciones de agregado fino que pasa el tamiz de 0.075 mm (No. 200)



d) DETERMINACIN DEL LMITE PLSTICO:

El lmite plstico (LP) es la

frontera entre el estado

plstico y el semislido de

un suelo. En este estado el

suelo puede ser deformado

rpidamente o moldeado sin

recuperacin elstica,

existen cambios de

volumen, agrietamiento o

desmoronamiento. (ASTM D

4318, AASHTO T 90).



d) DETERMINACIN DEL LMITE PLSTICO:

Con los valores de LL y LP determinamos el ndice

de plasticidad (IP) que se

define como la diferencia

entre estos dos lmites.



e) ENSAYOS DE COMPACTACIN:

Se llama compactacin al proceso de aplicacin de carga sobre una mezcla de suelo con su consecuente

reduccin de volumen y aumento de densidad, es

conveniente la compactacin de un suelo ya que

reduce su compresibilidad, incrementa su resistencia

al esfuerzo cortante y lo hace ms impermeable.

- Para suelos gruesos ASTM D 1557, AASHTO T 180.

- Para suelos finos ASTM D 698, AASHTO T 99.




Densidad seca mxima: Es el peso seco mximo, obtenido

cuando el material se mezcla

con diferentes porcentajes de

agua y se compacta de una

manera normal preestablecida

de acuerdo al mtodo utilizado.




ptimo contenido de humedad: Es el porcentaje de

agua con el cual se obtiene la

densidad seca mxima para el

esfuerzo de compactacin

especificado.


PROPIEDADES MECNICAS

DE LOS SUELOS

Los ensayos de resistencia miden la capacidad actual

de los materiales para resistir deformaciones. Existen

diferentes mtodos para medir la resistencia de los

suelos de la subrasante que se han sometido a cargas

dinmicas de trnsito:

- Relacin de valor soporte California (CBR)

- Valor de Resistencia Hveem (Valor R)

- Ensayo de plato de Carga (Valor K)

- Penetracin dinmica con cono (PR)

- Modulo resiliente (Mr)



DE LOS SUELOS

El ndice de california es una media de la resistencia al

esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de

densidad y humedad cuidadosamente controladas.

Su objeto es simular las condiciones de saturacin a

las cuales van a estar sometidos los suelos como la

subrasante de una carretera, obteniendo de esta forma

las condiciones ms crticas a las que va a estar

sometido el suelo por accin de cargas vehiculares.

a) VALOR SOPORTE CALIFORNIA (CBR):

Esta prueba es generalmente

aplicada para el diseo de

pavimentos rgidos, pero en la

actualidad tambin se lo usa

para pavimentos flexibles,

(AASHTO T 222).

Se lo utiliza para evaluar la

capacidad portante de las

subrasante, las bases y en

ocasiones los pavimentos

completos.

b) ENSAYO DE PLATO DE CARGA, VALOR K



DE LOS SUELOS

Donde:

K = Mdulo de reaccin del suelo

p = Presin aplicada al suelo.

= Deformacin producida en el suelo.

b) ENSAYO DE PLATO DE CARGA, VALOR K



DE LOS SUELOS

c) MDULO DE RESILIENCIA:

El objetivo de este ensayo es analizar las propiedades

que tienen los materiales de comportarse bajo cargas

dinmicas como las ruedas de trnsito, (AASHTO T 294).

Este ensayo no es destructivo de

la muestra ya que estos no fallan

durante el anlisis. Dichas

muestras son de forma cilndrica

y se colocan en una cmara

triaxial (figura 1.5), la cual

permite ejercer presiones de

confinamiento a la muestra.



DE LOS SUELOS


El mdulo de resiliencia se define como el cociente

entre el esfuerzo desviador aplicado y la deformacin

unitaria elstica en cada ciclo de carga.

Donde:

v = Esfuerzo vertical

3 = Presin de confinamiento

d = Esfuerzo desviador

axial = Deformacin recuperable



DE LOS SUELOS


El comportamiento esfuerzo - deformacin de un

suelo puede ser de dos tipos: resiliente y plstico.

Las deformaciones resilientes o elsticas son de

recuperacin instantnea, y

Las deformaciones plsticas son aquellas que

permanecen en el pavimento despus de cesar la

causa deformadora.



DE LOS SUELOS




DE LOS SUELOS


Durante pruebas de carga repetida se observa que

despus de un cierto nmero de ciclos de carga, el

mdulo llega a ser aproximadamente constante y la

respuesta del suelo puede asumirse como elstica.



DE LOS SUELOS


Al mdulo que permanece

constante se le llama

mdulo de resiliencia

(Fig.1.6). As entonces, el

concepto de mdulo de

resiliencia est ligado

invariablemente a un

proceso de carga repetida.



DE LOS SUELOS


Cuando no sea posible efectuar los ensayos por no tener los

equipos de laboratorio, se acude a los ensayos tradicionales

de resistencia (CBR y plato de carga), utilizando las

siguientes correlaciones:

Euheukelon y Klomp, han encontrado una relacin entre

el Mr medido en el campo y el CBR de laboratorio para la

misma densidad.

CBR 10



DE LOS SUELOS

RELACIONES ENTRE LAS DIVERSAS

MEDIDAS DE RESISTENCIA DE LOS

SUELOS DE SUBRASANTE

Para facilitar el trabajo de los diseadores y en vista de

que la mayora de los laboratorios no poseen los

elementos necesarios para efectuar cualquier prueba

de resistencia, se han establecido relaciones empricas

entre las diversas medidas de resistencia, las cuales se

muestran en la tabla 1.4

Mediante estas relaciones es posible determinar el

valor aproximado de resistencia de un suelo, expresado

en trminos de algn ensayo, en funcin de otro

calculado por medio de una prueba diferente.

Clasificacin Unificada

CH

OH

OL

MH

ML

CL

SM

SP

SC

GC

SW

GM

GP GW

Clasificacin AASHTO

A-5

A-4

A-6

A-7-5, A-7-6

A-2-6, A-2-7

A-3

A-1-b

A-2-4, A-2-5

A-1-a

Mdulo de reaccin de la subrasante k (Kg/cm3)

Valor Soporte (psi)

CBR (%)

Mdulo de reaccin de la subrasante k (Mpa/m3)

Tabla 1.4: Correlacin aproximada entre la clasificacin de los suelos y CBR:

clasificación de suelos. suelo i

Documents