TECNOLÓGICO DE COSTA RICA

Laboratorio de Suelos (CO-3304)

Reporte 1.

Clasificación de suelos según SUCS

(Sistema Unificado De Clasificación de Suelos)

Elaborado por:

Donald Padilla Rodríguez

200941014

I Semestre 2012

1. Resumen

El presente informe contiene resultados, análisis y conclusiones acerca de las

pruebas realizadas en el laboratorio según las normas SUCS (normado en la

ASTM D2487) y las normas ASTM (C702, D2216, D422, D1140, D2435, D4318 y

D2487), las cuales fueron utilizadas como principal guía para determinar una

serie de parámetros del tipo de suelo que se analizó, para así poder clasificar el

suelo según el sistema SUCS.

2. Introducción

Identificar y clasificar los suelos es de gran importancia cuando de diseño y

planificación de obras civiles se trata. Particularidades cualitativas y

cuantitativas del suelo son fundamentales para determinar las propiedades de

un tipo de suelo y de esta manera poder clasificar los suelos de acuerdo con la

norma SUCS. Para ello se necesita primero asegurar la representatividad de la

muestra, por lo que se utiliza la norma ASTM C702 (Reducción de muestras en

el laboratorio) y segundo, se necesita determinar el contenido de humedad, la

granulometría y los límites de Atterberg; ASTM (D 2216, D 422, y D4318),

respectivamente. Es importante asegurar la representatividad de la muestra

para poder concluir acerca de la totalidad de la masa de suelo analizado, lo

que permite realizar valoraciones muy aproximadas del suelo como material

soportante de edificaciones.

3. Marco Conceptual

3.1 Sistema Unificado De Clasificación De Suelos

Originalmente propuesto por Casagrande en 1942. (Das 2001, p.39). Según

Das (2001), el suelo se clasifica en dos amplias categorías: “Suelos de grano

grueso y Suelos de grano fino”. Los primeros son de naturaleza tipo grava (G)

y arena (S), con menos del 50% pasando la malla No. 200. Los segundos son

de grano fino, con más del 50% pasando la malla No. 200; limo inorgánico

(M), arcilla inorgánica (C), limos y arcillas orgánicos (O), turbas , lodos y

otros suelos altamente orgánicos (Pt). Además se utiliza otros símbolos: Bien

graduado (W), mal graduado (P), Baja plasticidad (L), alta plasticidad (H).

De acuerdo con Das (2001), para clasificar apropiadamente debe conocerse el

porcentaje de grava, el porcentaje de arena, el porcentaje de limo y arcilla, los

coeficientes de uniformidad y curvatura y el límite líquido e índice de

plasticidad.

3.2 Reducción de muestras

Se trata de la aplicación de tres técnicas para minimizar la variación de las

características entre la muestra de ensayo y el total de la muestra de suelo.

Según ASTM C702 (2003): A. Separador mecánico, B. Cuarteo, C. Pila

Miniatura.

3.2. Contenido de Humedad

Esta prueba como lo indica la norma ASTM consiste en la determinación del

contenido de agua en el suelo por peso mediante la reducción de peso por

secado de la muestra al ser introducido una muestra al horno por periodo de 12

a 16 h a (110 ± 5) °C, donde posteriormente se hace una relación entre el peso

del agua y el peso de las partículas sólidas expresado en términos de

porcentaje. Según Juárez Badillo & Rico Rodríguez: “Es la relación entre el

peso de agua contenida en el mismo y el peso de su fase sólida”. Ver Ec.1

3.3. Análisis Granulometría

Según Das (2001), El análisis granulométrico es “…la determinación del

rango de tamaños de partículas presentes en el suelo, como un porcentaje del

peso seco total.”

La distribución granulométrica de grano grueso es generalmente determinada

mediante análisis granulométrico por malla. Para suelo de grano fino, la

distribución granulométrica puede obtenerse por medio del análisis

granulométrico con el hidrómetro.

“Si un suelo de granos gruesos contiene proporciones aproximadamente iguales de

todos los tamaños de partículas se describe como bien gradado…Por el contrario, se

dice que el suelo es mal gradado en cualquiera de los casos siguientes. El suelo se

describe como uniforme si una alta proporción de partículas está comprendida en

una banda de tamaños estrecha, la curva se caracteriza por tener una parte

importante casi vertical… Si el Suelo contiene partículas pequeñas y grandes pero

presenta una ausencia notable de partículas intermedias, se dice que tiene una

gradación discontinua”.

Berry & Reid (1993)

Según Berry & Reid (1993), la gradación se puede expresar numéricamente

mediante el coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura

(Cz). Ver Ec.2 y Ec.3

3.4. Límites de Atterberg

Según Das (2001), el suelo se clasifica en cuatro estados básicos dependiendo

del contenido de agua; sólido, semisólido, plástico y líquido.

El contenido de agua, en porcentaje, en el que la transición de estado sólido a

semisólido tiene lugar, se define como el límite de contracción. El contenido

de agua en el punto de transición de estado semisólido a plástico es el límite

plástico, y de estado plástico a líquido es el límite líquido. Esos límites se

conocen también como límites de Atterberg. (Braja D, 2001 pg. 27)

4.1. Objetivos Específicos

Clasificar adecuadamente una muestra de suelos mediante la

determinación de parámetros necesarios según el Sistema Unificado de

Clasificación De Suelos.

4.2. Objetivos Generales

Conocer la importancia del contenido de humedad en los suelos.

Identificar la distribución de partículas del suelo por medio de la curva

granulométrica.

Determinar y comprender el comportamiento del suelo con los límites

de Atterberg.

Analizar posibles fuentes de error en la determinación de los

parámetros.

5. Métodos y Materiales

Reducción de muestras: métodos A (Separador Mecánico) y B

(Cuarteo). (ASTM C 702)

Materiales: Lona, escoba, pala, cuchara, carretillo, separador

mecánico para gruesos, separador mecánico para finos, tres

bandejas, balanza.

Contenido de humedad: (ASTM D 2216)

Materiales: Horno, balanza, bandejas, guantes.

Análisis granulométrico: análisis granulométrico por mallas.

(ASTM D 422)

Materiales: Mallas (3”,2”,11/2”1”,3/4”, 3/8”, N°4, N°10, N°20,

N°40, y N°100), bandejas, cepillo de bronce, charola, balanza.

Límites de Atterberg: método de copa de Casagrande para límite

líquido y bastoncitos de suelo hechos manualmente para el plástico.

(ASTM D 4318)

Materiales: Copa de Casagrande, espátula, probeta,

contenedores, balanza, un tazón, lámina de vidrio esmerilado,

horno.

Clasificación de Suelos SUCS: (ASTM D-287)

4. Resultados

El contenido de humedad fue calculado utilizando los datos mostrados en la

tabla 1 del apéndice 1 y del apéndice 2, primer cálculo. Se obtuvo un

contenido de humedad del 7,09 %.

Los pesos y contenidos de humedad para la muestra de finos y la muestra de

gruesos se encuentran en la tabla 2 del Apéndice A.

El análisis granulométrico se realizó en dos bloques; un bloque para las gravas

(retenido en malla No.4) y otro bloque para las arenas (material pasando la

malla No.4). Ver en Apéndice A, tablas 3 y 4.

La curva granulométrica se realizó utilizando la tabla 5 del Apéndice A. De

aquí se obtiene que, los diámetros por los que pasa el 10%, 30% y 60% de la

cantidad total del material son: (D10=6.4mm, D30=11mm, D60=21mm),

respectivamente. Con lo anterior encontramos que Cu (coeficiente de

uniformidad), y que Cz (coeficiente de curvatura) son 3,28 y 0,9

respectivamente. Ver Cálculos en Apéndice B.

El tamaño máximo de partícula es de 85mm, el porcentaje de grava es de

95,58%, el de arena es de 3,49% y el porcentaje de limos y arcillas es del

2,5%, este último obtenido con los datos de peso seco total y peso lavado

obtenidos del ensayo de material más fino que la malla No.200, mostrado en

la Tabla 2, Apéndice A.

Después de seguir el procedimiento indicado en la norma y con el uso de los

datos obtenidos se determina que el suelo es una Grava mal graduada (GP).

5. Análisis De Resultados

Al comparar los contenidos de humedad, se nota

considerablemente la variabilidad que se da cuando transcurre el

tiempo entre prueba y prueba, cabe mencionar que las

condiciones ambientales en las cuales se llevó a cabo la prueba

no fueron contyroladas. Además, no todas las muestras pasaron

el tiempo que dice la norma ya que por la noche se desconectan

los hornos.

El análisis granulométrico por Tamizaje realizado pudo presentar

errores debido al mal estado de algunas mallas, además del error

humano debido a la inexperiencia en la realización de los

mismos.

6. Conclusiones

El contenido de humedad que se obtuvo de la muestra

experimentalmente es de 7,09% y al compararlo con los

contenidos de humedad que se obtuvieron posteriormente,

se encuentra que existe gran variabilidad entre ellos.

De acuerdo con la norma SUCS, se determina que el suelo

es una Grava mal graduada (GP).

7. Bibliografía

Braja M. Das. (2001). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica.

México: Thompson Editores S.A

Fournier, R. (2011). Material del curso Mecánica de Suelos I.

Costa Rica, Tecnológico de Costa Rica, I semestre.

Clasificación Unificada de Suelos (SUCS). Recuperado el 7 de

setiembre del 2011 de:

http://www.ftc.uni.edu.ni/dc/FOLLETOS/Apuntes_Ivan_Matus/

Sistema_Unificado_de_Clasificacion_de_suelos.pdf}

Juáres Badillo, E., & Rico Rodríguez, A. (2005). Mecánica de

suelos I: Fundamentos de la Mecánica de Suelos. D.F., México:

EDITORIAL LIMUSA, S.A.

Berry, P., & Reid, D. (1993). Mecánica de Suelos. (B. Caicedo,

Trad.) Bogotá, Colombia: EDITORIAL McGRAW-HILL

LATINOAMÉRICA, S.A.

ASTM C702 International (2003). Standard Practice for

Reducing Samples of Aggregate to Testing Size. West

Conshohocken. USA

ASTM D2216 International (2003). Standard Test Method for

Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil

and Rock by Mass. West Conshohocken. USA

ASTM D422 International (2002). Standard Test Method for

Particle-Size Analysis of Soils. West Conshohocken. USA

ASTM D1140 International (2003). Standard Test Methods for

Amount of Material in Soils Finer Than the No. 200 (75-μm)

Sieve. West Conshohocken. USA

ASTM D4318 International (2003). Standard Test Methods for

Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. West

Conshohocken. USA

ASTM D2487 International (2003). Standard Practice for

Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil

Classification System. USA

8. Apéndices

APÉNDICE A. TABLAS.

Tabla 1.Pesos obtenidos del laboratorio para determinar contenido de

humedad

___________________________________________________________

_________________________________________________________

Datos obtenidos experimentalmente.

Datos obtenidos experimentalmente.

Bandeja 108,78

Total + Bandeja 1241,1

Seco + Bandeja 1166,1

Total 1132,32

Seco 1057,32

Agua 75

Descripción Peso (g)

Datos obtenidos experimentalmente.

Datos obtenidos experimentalmente.

Tabla 5. Tamizaje de suelos grueso y fino

Datos obtenidos experimentalmente.

APÉNDICE B. CÁLCULOS.

Cálculo 1. Contenido de humedad.

Donde: Wt: Peso Total, Ws: Peso Seco

Cálculo 2. Coeficientes de uniformidad y de curvatura.

Cz=

APÉNDICE C. GRÁFICOS.

Gráfico 1. Curva de distribución granulométrica.

De la tabla 5, Apéndice A.

Gráfico 2. Curva de flujo.

De la Tabla 6, Apéndice A.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

% p

asa

nd

o

Tamaño de las partículas (mm)

y = -0,2588x + 41,899

35,0

35,2

35,4

35,6

35,8

36,0

36,2

36,4

36,6

36,8

37,0

37,2

10

Co

nte

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o d

e h

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w %

)

Número de golpes