Cap 3 Clasificacion y Descripcion de Suelos

Clasificación y descripción de los Suelos

1. Introducción:

Las características físicas y la apariencia de un suelo granular dependen fundamentalmente del tamaño y la distribución de las partículas.

Por lo tanto se clasifica, según la distribución del tamaño de partículas

En un suelo arcilloso, dependen de la adherencia, cohesión y la plasticidad, que son propiedades que dependen de su composición mineralógica y contenido de humedad

Por lo tanto se clasifican de acuerdo a su características de plasticidad, con los parámetros conocidos como Límites de Atterberg.

2.- Distribución y tamaño de las partículas

La distribución por tamaño de las partículas de los suelos granulares, se representa a través de la Granulometría del suelo:

Granulometría: Corresponde a la distribución porcentual de los distintos tamaños de partículas presente referidos a la masa total:

Las distribución de las partículas con tamaño superior a 0.075 mm se determina mediante tamizado, con una serie de mallas normalizadas.

Para partículas menores que 0.075 mm, su tamaño se determina observando la velocidad de sedimentación de las partículas en una suspensión de densidad y viscosidad conocidas.

2.1.- Granulometría por tamizado

Una muestra representativa da la masa de suelo, se pasa a través de una serie de tamices estándares

Mallas o Tamices estándares según Norma ASTM

Designación Tamaño abertura

3” 75 mm

2 “ 50 mm

1 ½” 37,5 mm

1” 25 mm

¾” 19 mm

3/8” 9,5 mm

Nº4 4,75 mm

Nº10 2 mm

Nº40 0,425 mm

Nº200 0,075 mm

Tamizado:

Se mide la masa retenida en cada tamiz y con esto se puede determinar la masa que pasa por cada uno referido a la abertura del Tamiz y dibujarlo en una escala semilogarítmica:

2.2.- Análisis por SedimentaciónEl método de sedimentación tiene por objeto contar con datos muy aproximados de la composición granulométrica de los limos.

Se realiza utilizando la ley de Stokes con la cual se obtiene la velocidad final de descenso v de una partícula esférica, en función de su diámetro

2( )

18s w wG G

v D

Donde coeficiente de viscosidad cinemática del agua

Considerando Gs=2,65, Gw=1, w=1 g/cm3, =9,12 g s/cm2

v = 100.51 D2 cm/s con D en mm

Luego, después de un tiempo t, a una profundidad L, no quedan partículas mas grandes que:

100,51 (mm)

LD

t

2.3.- Descripción de la Granulometría

Los suelos se pueden clasificar como:• Bien graduado: Cuando contiene proporciones

aproximadamente iguales de todos los tamaños de partículas• Mal graduados: cuando se lo clasifica como uniforme o con

graduación discontinua:• Uniforme: Una alta proporción de partículas esta

comprendida en una banda de tamaños estrecha• Graduación discontinua: Si el suelo presenta partículas

pequeñas y grandes, pero una ausencia notable de partículas intermedias

La indicación de la graduación se realiza con los siguientes parámetros:

• Coeficiente de Uniformidad CU

• Coeficiente de Curvatura CZ

60

10U

DC

D

D60 = Diámetro correspondiente al % que pasa el 60% del material


Coeficiente de Uniformidad CU

Coeficiente de Curvatura CZ

230

10 60Z

DC

D D


Los suelos se clasifican como bien graduados si :

CU >4 o 6 (Gravas o Arenas) y 1 CZ 3

3.- Consistencias de las arcillas y Límites de Atterberg

La consistencia de una arcilla varía de acuerdo al contenido de humedad:

Desde un estado sólido en condiciones secas, hasta uno esencialmente líquido para contenidos de humedad muy altos.

Entre líquido y sólido pasa por un estado semisólido para bajos contenidos de humedad, en el que el suelo se desmorona y no presenta plasticidad y por uno plástico, para altos contenidos de humedad.

El cambio de un estado a otro es gradual y varia con cada arcilla, por esto es necesario establecer límites arbitrarios, estos son los límites de Atterberg

Límites de Attergerg:

Límite Líquido: LL

Es el contenido de agua con el cual se cierra una ranura de ½” mediante 25 golpes de la máquina de Casagrande

Corresponde al cambio del estado líquido al plástico

Límite Plástico: LP

Es el contenido de humedad para el cual un cilindro de 1/8” (3mm) de diámetro se agrieta

Corresponde al cambio entre el estado plástico y el no plástico

Límite de Contracción : LC

Corresponde al porcentaje de humedad con que cambia de estado semisólido o no plástico a sólido

Se puede definir como el contenido de agua con el cual el suelo no sufre ningún cambio adicional de volumen con la pérdida de agua

Índice de Plasticidad IPLa diferencia entre el límite líquido y el límite plástico del suelo se define como Índice de Plasticidad

IP = LL - LP

4.- Clasificación de Suelos

Existen dos sistemas principales de clasificación de Suelos:

• Sistema AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials)

• El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

4.1.- Sistema AASHTO

En este sistema los suelos se pueden clasificar en 8 grupos principales A-1 al A-8

Los Grupos A-1, A-2 y A-3 corresponden a suelos de grano grueso

Los Grupos A-4, A-5, A-6 y A-7 son de grana fino

La Turba, el lodo y otros suelos altamente orgánicos quedan clasificados en el Grupo A-8

Índice de Grupo: IG

Para la evaluación cualitativa de la conveniencia de un suelo como material de subrasante de un camino, la ASSHTO desarrolló un numero llamado Índice de Grupo.

Mientras mas grande es el IG mas malo es el suelo para ser usado como subrasante, Un IG 20 indica un material muy pobre.

200 200( 35) 0,2 0,005( 40) 0,01( 15)( 10)IG F LL F IP

Donde:

F200 = % que pasa por la malla Nº 200, expresado como número entero

LL = Límite Líquido

IP = Índice de Plasticidad

Para los grupos A-2-6 y A-2-7:

2000,01( 15)( 10)IG F IP

SISTEMA DE CLASIFICACION AASHTO

ClasificaGeneral

Suelos Granulares (≤ 35 % pasa 0.08 mm) Suelos Finos (> 35 % bajo 0.08 mm)

Sub-Grupo

Descripción

LL

Grupo

2 mm

0.5 mm

* * A – 7 – 5 : IP ≤ (LL – 30)

IP

0.08 mm

IG = (F200 – 35) (0.2 + 0.005 (LL – 40)) + (F200 – 15) (IP – 10) * 0.01; •Para A – 2 – 6 y A – 2 – 7 : (F200 – 15) (IP – 10) * 0.01•Si el suelo es NP → IG = 0; SI IG < 0 → IG = 0

A – 7 – 6 : IP > (LL – 30)

A-1a

Gravas y Arenas

A - 1

≤ 50

≤ 30

≤ 6

≤ 15

A - 6

Suelos Arcillosos

≥ 41

A - 7A - 4 A - 5

≥ 11

≥ 36≤ 25

A-1b

≤ 50

A-3

A-2

A-2-4

≥ 51

≤10

NP

Arena fina

A-2-5 A-2-6* A-2-7*

≤35

≤40

≤10 ≥11 ≥11

≥41 ≤40 ≥41

≤10

Gravas y Arenas Limosas y Arcillosas

Suelos Limosos

A-7-5**A-7-6**

≥ 41≤ 40 ≤ 40

≤ 10 ≤ 10 ≥ 11

El IG se redondea al numero entero y se coloca entre paréntesis al lado del grupo de suelo: Ej. A-4 (5)

4.2.- Sistema Unificado

El Sistema Unificado de Suelos fue propuesto por Arthur Casagrande en 1942 y después revisado y adoptado Bureau of Reclamation de EEUU y por Cuerpo de Ingenieros.

Usa los siguientes símbolos:

G = Grava: Si el 50% o mas de la fracción granular es retenida por la malla Nº 4

S = Arena: Si el 50% de la fracción granular pasa por la malla Nº4

W = Bien Graduados: para gravas: CU >4 y 1 CZ 3

para arenas:CU >6 y 1 CZ 3

P = Mal Graduados

M = Limo

C = Arcilla

O= Limos orgánicos y arcillas

PT= Turba o suelos altamente orgánicos

H = Alta Plasticidad

L = Baja Plasticidad

Tabla de Plasticidad:

Suelos de Grano Grueso: R200 > 50

Gravas: Si el 50% o mas de la fracción granular es retenida por la malla Nº 4 (R4 > 0,5 R200)

GW : F200 < 5 ; CU >4 y 1 CZ 3

GP : F200 < 5 ; CU 4 y/o CZ no entre 1 y 3

GM : F200 >12; IP <4 o Limites de Atterberg debajo de línea A

GC : F200 >12; IP >7 y Limites de Atterberg en o arriba de línea A

GC-GM: F200 >12; LL <50, 4IP7 y Limites de Atterberg en o arriba de

línea A

GW-GM: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de GW y de

plasticidad de GM

GW-GC: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de GW y de

plasticidad de GC

GP-GM: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de GP y de

plasticidad de GM

GP-GC: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de GP y de

plasticidad de GC

Arenas: Si el 50% o mas de la fracción granular pasa por la malla Nº 4 (R4 0,5 R200)

SW : F200 < 5 ; CU 6 y 1 CZ 3

SP : F200 < 5 ; CU <6 y/o CZ no entre 1 y 3

SM : F200 >12; IP <4 o Limites de Atterberg debajo de línea A

SC : F200 >12; IP >7 y Limites de Atterberg en o arriba de línea A

SC-SM: F200 >12; LL <50, 4IP7 y Limites de Atterberg en o arriba de

línea A

SW-SM: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de SW y de

plasticidad de SM

SW-SC: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de SW y de

plasticidad de SC

SP-SM: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de SP y de

plasticidad de SM

SP-SC: 5 F200 12 y cumple los criterios de graduación de SP y de

plasticidad de SC

Suelos de Grano Fino (inorgánico): R200 50

Suelos Limosos y Arcillosos: LL<50

ML : IP <4 o Limites de Atterberg debajo de línea A CL : IP >7 y Limites de Atterberg en o arriba de línea A

CL-ML: 4IP7 y Limites de Atterberg arriba de línea A

Suelos Limosos y Arcillosos: LL50

MH : Limites de Atterberg debajo de línea A CH : Limites de Atterberg en o arriba de línea A

Suelos de Grano Fino (orgánico): R200 < 50

Limo orgánico y arcilla: LL<50OL: LLno secado en horno/LLsecado en horno < 0,75

Limo orgánico y arcilla: LL 50OH: LLno secado en horno/LLsecado en horno < 0,75

Tabla Nº1:

Nombre de Grupos de Suelos de Grano Grueso:

Fracción de Arena:

% que pasa malla Nº4 y es retenida por la Nº200

R200 – R4

Fracción de Grava:

% que pasa malla 3” y es retenida por la Nº4=R4

Simbolo de Fracción de Fracción deGrupo Grava (%) Arena (%) Nombre del grupo

GW <15 Grava bien graduada>= 15 Grava bien graduada con Arena

GP <15 Grava mal graduada>= 15 Grava mal graduada con Arena

GM <15 Grava limiosa>= 15 Grava limosa con arena

GC <15 Grava arcillosa>= 15 Grava arcillosa con arena

GC-GM <15 Grava arcillo limosa>= 15 Grava arcillo limosa con arena

GW-GM <15 Grava bien graduada con limo>= 15 Grava bien graduada con limo y arena

GW-GC <15 Grava bien graduada con arcilla>= 15 Grava bien graduada con arcilla y arena

GP-GM <15 Grava mal graduada con limo>= 15 Grava mal graduada con limo y arena

GP-GC <15 Grava mal graduada con arcilla>= 15 Gava mal graduada con arcilla y arena

SW <15 Arena bien graduada>=15 Arena bien graduda con grava

SP <15 Arena mal graduada>=15 Arena mal graduada con grava

SM <15 Arena limosa>=15 Arena limosa con grava

SC <15 Arena arcillosa>=15 Arena arcillosa con grava

SM-SC <15 Arena arcillo limosa>=15 Arena arcillo limosa con grava

SW-SM <15 Arena bien graduada con limo>=15 Arena bien graduada con limo y grava

SW-SC <15 Arena bien graduada con arcilla>=15 Arena bien graduada con arcilla y grava

SP-SM <15 Arena mal graduada con limo>=15 Arena mal graduada con limo y grava

SP-SC <15 Arena mal graduada con arcilla>=15 Arena mal graduada con arcilla y grava

Criterios

Tabla Nº2:

Nombre de Grupos de Suelos de Grano Fino Inorgánico:

Fracción de Arena:


R200 – R4

Fracción de Grava:


Simbolo de Fracción deGrupo Arena (%) Fracción de Fracción de Nombre del grupo

R200 Fracción de Grava (%) Arena (%)Grava (%)

CL <15 Arcilla delgada15 a 29 >=1 Arcilla delgada con arena

<1 Arcilla delgada con grava>=30 >=1 <15 Arcilla delgada arenosa

>=1 >=15 Arcilla delgada arenosa con grava<1 <15 Arcilla delgada con mucha grava<1 >=15 Arcilla delgada con mucha grava y con arena

ML <15 Limo15 a 29 >=1 Limo con arena

<1 Limo con grava>=30 >=1 <15 Limo arenoso

>=1 >=15 Limo arenoso con grava<1 <15 Limo con mucha grava<1 >=15 Limo con mucha grava y con arena

CL-ML <15 Arcilla limosa15 a 29 >=1 Arcilla limosa con arena

<1 Arcilla limosa con grava>=30 >=1 <15 Arcilla limosa arenosa

>=1 >=15 Arcilla limosa arenosa con grava<1 <15 Arcilla limosa con mucha grava<1 >=15 Arcilla limosa gravosa y con arena

CH <15 Arcilla gruesa15 a 29 >=1 Arcilla gruesa con arena

<1 Arcilla gruesa con grava>=30 >=1 <15 Arcilla gruesa arenosa

>=1 >=15 Arcilla gruesa arenosa con grava<1 <15 Arcilla gruesa con mucha grava<1 >=15 Arcilla gruesa con mucha grava y con arena

MH <15 Limo elastico15 a 29 >=1 Limo elastico con arena

<1 Limo elastico con grava>=30 >=1 <15 Limo elastico arenoso

>=1 >=15 Limo elastico arenoso con grava<1 <15 Limo elastico con mucha grava<1 >=15 Limo elastico con mucha grava y con arena

Criterios

Tabla Nº3:Nombre de Grupos de Suelos Orgánico de Grano Fino :

Fracción de Arena:


R200 – R4

Fracción de Grava:


Simbolo de Fracción deGrupo Arena (%) Fracción de Fracción de Nombre del grupo

Plasticidad R200 Fracción de Grava (%) Arena (%)Grava (%)

OL IP>=4 y <15 Arcilla organicaLimites de 15 a 29 >=1 Arcilla organica con arenaAtterberg <1 Arcilla organica con gravaen o arriba >=30 >=1 <15 Arcilla organica arenosade linea A >=1 >=15 Arcilla organica arenosa con grava

<1 <15 Arcilla organica con mucha grava<1 >=15 Arcilla organica con mucha grava y con arena

IP<4 y <15 Limo organicoLimites de 15 a 29 >=1 Limo organico con arenaAtterberg <1 Limo organico con gravadebajo >=30 >=1 <15 Limo organico arenosode linea A >=1 >=15 Limo organico arenoso con grava

<1 <15 Limo organico con mucha grava<1 >=15 Limo organico con mucha grava y con arena

OH IP>=4 y <15 Arcilla organicaLimites de 15 a 29 >=1 Arcilla organica con arenaAtterberg <1 Arcilla organica con gravaen o arriba >=30 >=1 <15 Arcilla organica arenosade linea A >=1 >=15 Arcilla organica arenosa con grava

<1 <15 Arcilla organica con mucha grava<1 >=15 Arcilla organica gravosa y con arena

IP<4 y <15 Limo organicoLimites de 15 a 29 >=1 Limo organico con arenaAtterberg <1 Limo organico con gravadebajo >=30 >=1 <15 Limo organico arenosade linea A >=1 >=15 Limo organico arenosa con grava

<1 <15 Limo organico con mucha grava<1 >=15 Limo organico con mucha grava y con arena

Criterios

5.- Ejercicios:

5.1.- Clasifique el siguiente suelo, según la clasificación AASHTO: •% que pasa por malla Nº 4 = 82

•% que pasa por la malla Nº 10 =71

•% que pasa por la malla Nº 40 = 64


•Límite líquido =31

•Índice de plasticidad = 12

Respuesta:

Mas de 35% pasa por la malla Nº 200 (0,08 mm)Suelo fino (A-4; A-5; A-6 o A-7)

LL= 31< 40 y IP=12>11 A-6

200 200( 35) 0,2 0,005( 40) 0,01( 15)( 10)IG F LL F IP

(41 35) 0,2 0,005(31 40) 0,01(41 15)(12 10) 0,37 0 0IG IG

El suelo es A-6 (0)

5.2.- Clasifique el siguiente suelo, según la clasificación AASHTO: •% que pasa por malla Nº 4 = 92






Respuesta:

Menos de 35% pasa por la malla Nº 200 (0,08 mm)Suelo Granular(A-1; A-2 o A-3)

LL= 22< 40 y IP=8<10 A-2-4

200 200( 35) 0,2 0,005( 40) 0,01( 15)( 10)IG F LL F IP

(30 35) 0,2 0,005(8 40) 0,01(30 15)(8 10) 0,5 0 0IG IG

El suelo es A-2-4 (0)

5.3.- Clasifique el siguiente suelo, según el Sistema Unificado (es el mismo del ejercicio 5.2): •% que pasa por malla Nº 4 = 92






Respuesta:

Para F200=30 lo retenido en la malla 200 es R200 = 100-30=70

R200 =70>50 Suelo de Grano grueso

R4 =100-92=8<0,5 R200 =35 Suelo arenoso

F200=30>12 SM o SC

Como IP=8>7 y limites de Atterberg sobre la línea A Suelo SC

Como la fracción de Grava <15% Arena arcillosa

6.- Descripción de Suelos

La clasificación de suelos clasifica a los suelos en un número de grupos basándose en su graduación y plasticidad, la descripción debe incluir mayor información, por lo que se requiere de una inspección visual profunda:

TERMINOLOGÍA PARA LA IDENTIFICACIÓN VISUAL DE SUELO GRUESO

a) Nombre:Anotar nombre (bolones, gravas, arena), si existen tamaños mayores a 3” (bolones) indicar porcentaje referido al total.

b) Distribución de tamaños :Consignar el porcentaje aproximado en peso de grava, arena y finos

c) Color :Utilizar como máximo dos colores

d) Graduación :Bien graduada o mal graduada. Para las gravas y arenas, indicar tamaño predominante con media, gruesa o fina

TERMINOLOGÍA PARA LA IDENTIFICACIÓN VISUAL DE SUELO GRUESO

e) Plasticidad :Indicar plasticidad de parte fina: ninguna, baja, media o alta

f) Olor:Ninguno, térreo u orgánico

g) Forma de partículas:Angular, sub - angular, sub - redondeado o redondeado

h) HumedadSeco, húmedo o saturado

i) Compacidad natural: Densa o suelta

j) Materia orgánicaSin indicio, media o abundante

k) Símbolo de grupoSegún U.S.C.S.

l) NombreNombre típico y nombre local (Maicillo, Cancágua, Caliche)

TERMINOLOGÍA PARA LA IDENTIFICACIÓN VISUAL DE SUELO FINO

a) Nombre:Anotar nombre (limo, arcilla, orgánico), si existen tamaños mayores a 3”, indicar porcentaje estimado referido al total.

b) Distribución de Tamaños:Consignar el porcentaje aproximado de grava, arena y finos.

c) ColorUtilizar como máximo dos colores

d) DilatanciaNinguna, lenta o rápida.

e) OlorNinguno, térreo u orgánico

f) Resistencia SecaMuy baja, baja, media, alta o muy alta.

g) Plasticidad

Ninguna, baja, media o alta..

TERMINOLOGÍA PARA LA IDENTIFICACIÓN VISUAL DE SUELO FINO

h) Humedad Seco, húmedo o saturado

i) ConsistenciaBlanda, media, firme, muy firme o dura.

j) Cementación

Débil o fuerte. k) Materia orgánica

Sin indicio, mediana o abundante l) Símbolo de grupo

Según U.S.C.S. m) Nombre del suelo

Nombre típico y nombre local

Cap 3 Clasificacion y Descripcion de Suelos

Documents

Transcript of Cap 3 Clasificacion y Descripcion de Suelos