capitulo ii suelosi s

5/21/2018 Capitulo II Suelosi s

1/45

V

V

V

V

W

0

W

W

A

V

S SFase Slida

Fase Lquida

Fase Gaseosa

UNIDAD TEMTICA II

Una medida de la Mecnica de Suelos es que caben quienes gustan de soar con

soluciones perfectas en materiales ideales, y quienes se interesan mucho ms en

investigar las incertidumbres y complejidades de los materiales reales (Terzaghi)

2.1 PROPIEDADES INDICES DE LOS SUELOS.

2.1.1 Fases del Suelo Diagrama de Fase.

La mayor parte de los suelos consiste en mezclas de partculas minerales

inorgnicas con porciones de agua y aire. Por tanto se puede considerar que el

suelo consta de 3 fases:

- Slida : Partculas minerales + Capa slida adsorbida + materia orgnica.

- Lquida : Agua Libre + Sales disueltas

- Gaseosa : Aire + gases.

El Diagrama de Fases: En la figura 2.1, se muestra el suelo natural y Diagramade Fases, que representa al suelo dividido en las 3 fases del suelo, as como la

simbologa y denominacin de uso ms comn:

(a) (b)

Fig. 2.1. (a) Suelo Natural, (b) Suelo dividido en fases

Volumen de vacos


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MECANICA DE SUELOS I MSc ING ELIO MILLA VERGARA

UNIDAD TEMTICA 2: PROPIEDADES FSICAS E INDICE DE LOS SUELOS 2

Donde, los smbolos significan:

W : Peso del agua.

WS : Peso del slido.

W : Peso total. VA : Volumen de Aire.

V : Volumen de Agua.

VV : Volumen de Vacos.

VS : Volumen de Slidos.

V : Volumen total.

2.1.2 Relaciones Fundamentales.

a) Relacin de Vacos( e )

Es la relacin entre el volumen de vacos y el volumen de slidos.

V

s

Ve

V

Tericamente puede variar de 0 a . En la prctica generalmente vara de 0.25(arenas muy compactas con finos) hasta 15 (arcillas altamente compresibles).

En arenas naturales e vara de 0.5 0.8

En suelos cohesivos e vara de 0.7 1.1

La relacin de vacos nos indica cualitativamente el grado de compresibilidad delsuelo. Cuanto ms grande es el valor de la relacin de vacos, el suelo ser mscompresible. A continuacin se muestran valores tpicos de relaciones de vacos devarios tipos de suelos.

Suelo eArena muy compactaArena limosaArena fina uniformeLimo uniformeArcilla muy compresible

Arcilla altamente compresible

0.250.851.001.208.00

11.00

b)Porosidad()

Es la relacin entre volumen de vacos y el volumen total (cantidad de vacosrespecto al volumen total).

100VV

xV


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Puede variar de 0 (suelo ideal con slo slidos) a 100 (espacio vaco). Los valoresreales estn entre 20% y 95%.

c) Grado de Saturacin(r

S )

Es la relacin entre el volumen de agua y el volumen de vacos (cantidad de agua

que llena los espacios vacos del suelo)

100rV

VS x

V

( se usa tambin S, G S ).

Estado Sr (%)Seco 0Ligeramente hmedo 1 25Hmedo 26 50Muy Hmedo 51 75

Mojado 76 99Saturado 100

d) Contenido de Humedad()

Es la relacin entre el peso del agua y el peso de slidos.

100S

Wx

W

(%)

Tericamente vara entre 0 a . En la naturaleza normalmente el contenido dehumedad es menor de 60%. En Japn se han encontrado suelos con humedades de1,200 - 1,400%. En el valle de Mxico existen valores de 500-600%

2.1.3 Relaciones de Pesos y volmenes (Peso Especfico).

a) Peso Especfico del Agua( )

Es la relacin entre el peso del agua y el volumen del agua.

W

V

El peso especfico del agua destilada a una temperatura de 4 C y a la presinatmosfrica a nivel del mar (0), es de 1 gr/cm3, = 9.81 kN/m3= 1 Ton/m3o 1000Kg/m3= 9800 N/m3


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b)Peso Especfico de Slidos(S

)

Es la relacin entre el peso del slido y el volumen de slidos:

SS

S

W

V

El peso especfico relativo, se define como la relacin entre el peso especfico deuna sustancia y el peso especfico del agua a 4C. Entonces, se puede expresar laGRAVEDAD ESPECFICA (Gs) como la relacin entre el peso especfico deslidos y el peso especfico del agua a 4 C, por tanto:

SSG

Ecuacin adimensional.

En la consideracin que el peso especfico del agua destilada a 4C es la unidad, laGravedad Especfica se puede expresar tambin como

SGs

Pesos Especficos tpicos de suelos

Suelos GsGravaArenaLimoArcilla

2.65 2.682.65 2.682.66 2.702.68 2.80

Gravedad Especfica de algunos minerales

Minerales GsBentonitaCuarzoFeldespato KFeldespato NaCalcitaDolomitaMoscovitaBiotita

SerpentinaCaolinitaMontmorillonitaYesoLimonitaOlivina

2.13 2.182.65

2.54 2.572.62 -2.76

2.722.85

2.7 3.12.8 3.2

2.2 2.72.612.742.32

3.6 4.03.27 3.37

- Las fracciones muy gruesas (gravas) se encuentran formados por uno o msminerales.


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- Las arenas gruesas estn constituidas por lo general de cuarzo, por lo queGs en laboratorio debe ser de 2.66.

- Las fracciones finas estn constituidas generalmente por un mineral.Generalmente son: cuarzo, mica, feldespato. Siendo eliminados la mica y elfeldespato por el transporte, quedando slo el cuarzo que significa tener unGs entre 2.65 y 2.67.

c) Peso Especfico del Suelo( )

Es la relacin entre el peso total y el volumen total.

W

V

2.1.4 Relacin de Peso Volumen para diferentes estados de la fase del Suelo.

a) Peso Especfico del Suelo Seco(d

).

Es la relacin entre el peso de la fase slida y el volumen total.

Sd

W

V

b)Peso Especfico del Suelo Saturado( .Sat )

Es el peso especfico que tendr el suelo si todos sus vacos se llenaran de agua, sinque cambien el volumen (Sr = 100%):

1

1 1ss

sat

s

GG e

e G

.S V

Sat

W V

V

c) Peso Especfico del Suelo Sumergido( )

Es el peso especfico del suelo debajo del agua. Se puede expresar como la relacinentre la masa efectiva entre el volumen total. Al sumergir en agua un volumen desuelo, se desplaza un volumen igual de agua, entonces se puede expresar como: = - , o tambin como:

S SW V

V


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1-n

n

1

( Slido)S

AG( Agua )

( Aire)AI

d) Peso Especfico de Suelos Parcialmente Saturados.

1.

1m se

El peso especfico se expresa en kilonewton por metro cbico (kN/m3). Como elNewton es una unidad derivada, a veces es conveniente trabajar con densidades ()del suelo. La unidad SI de densidad es kilogramos por metro cbico (kg/m3).Podemos escribir las ecuaciones de densidad similares a las ecuaciones anteriorescomo:

m

V

2.1.5 Clculos con el Diagrama de fase del Suelo.

Para obtener el Diagrama de Fase de un suelo, se pueden hacer de dos formas:

a) Con Pesos y Volmenes Reales.- Se obtiene por ensayos de laboratorio:

- Volumen total (V)- Peso Total (W)- Peso del Agua (W)- Peso Especfico de Slidos del suelo (Gs)

b) Con valores relativos.- Para obtener el Diagrama de Fase, se requiere:

- Conocer tres Propiedades ndices.

- Una de ellas debe ser Peso Especifico.

2.1.6 Ejemplos de Clculo en el Diagrama de Fase.

1. Deducir ( )e f

Sabemos que VV

V , haciendo V = 1

VV V Vs= 1 -

Del Diagrama de Fase.

1V

S

Ve

V

1e


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Sr

AI( Aire)

( Agua )

AG

S( Slido)

1+e

e

1

e Sr

Gs

( )eSr Gs

1.06

1

1.33

2.33

( Sli do)S

AG( Agua )

( Aire)AI0.27 0

3.71

2.65

1.06

2. Deducir ( , , )r Sf e S G De los datos del problema:

SS

S

WG

V

Entonces: S S SW G V

Considerando Vs= 1,S S

W G

Tambin V

S

VeV

y con Vs= 1 VV e

Por definicin: rV

VS

V

r VV S V

Como VV= e, entonces: .rV S e El peso especfico del agua es:

. rW

W V e S V

Por tanto el peso especfico total ser:

( . )

1w r S

e S GW

V e

3. De ensayos de laboratorio se han obtenido Gs = 2.65, = 40%, Sr = 80%,obtener el diagrama de Fase.

Conocemos: SS S

S

WG

V

,

Considerando 1

Y asumiendo que VS=1 (una Unidad de Volumen)

2.65S SW G gr

Por otro lado: 100 40S

Wx

W

0.4 0.4 2.65 1.06

SW x

Si 1

yW

V

;W V


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Entonces 10 0rV

VS x

V

8 010

1.338V

V V

2.2 PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES (Friccionantes).

2.2.1Granulometra.

En cualquier masa de suelo, los tamaos de los granos varan considerablemente.Para clasificar apropiadamente un suelo se debe conocer su distribucingranulomtrica.

Los suelos se denominan de acuerdo al tamao de sus partculas, as:Segn la ASTM D653, recogida por la NTP 339.136 (Suelos: simbologa,unidades, terminologas y Definiciones) y NTP 339.150 y 339.134.

DescripcinTamao

(pulgadas)Tamao

(mm)

Bloques > 12 > 300.00Bolones 3 -12 75 -300

GravasGruesa 3 19 75Fina # 4 4,75 19

ArenasGruesa # 10 - # 4 2,00 4,75Media # 40 - # 10 0,425 2,00Fina # 200 - # 40 0,075 0,425

Limos y Arcillas < # 200 < 0,075

Segn M.I.T. (Massachussets Institute of Technology)

DescripcinTamao

(mm)

Arenas Gruesa 0.6 - 2.00Media 0.2 0.6Fina 0.06 -0.2

LimosGrueso 0.02 0.06Medio 0.006 0.02Fino 0.002 -0.006

Arcilla

Gruesa 0.0006 0.002Media 0.0002 -0.0006FinaColoides

< 0.0002

a)Anlisis Mecnico.-

Separa el suelo segn el tamao de sus partculas, mediante el tamizado (uso demallas). El anlisis granulomtrico por mallas se efecta tomando una cantidadmedida de suelo seco, bien pulverizado y pasndolo a travs de una serie demallas cada vez ms pequeas y con una bandeja al fondo. La cantidad de sueloretenido en cada malla se pesa y se determina el porcentaje acumulado de sueloque pasa a travs de cada malla.


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La disposicin de mallas segn la Norma NTP 339.128 (antecedente ASTM D

422), debe ser:

75 mm (3"), 50,0 mm (2"), 37,5 mm (1"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm ("), 9,5

mm ( 3/8"), 4,75 mm (N 4), 2,00 mm (N 10), 850 m (N 20), 425 m (N

40), 250 m (N 60), 106 m (N 140) y 75 m (N 200).

Se puede usar, como alternativa, una serie de tamices que, al dibujar la

gradacin, d una separacin uniforme entre los puntos del grfico; esta serie

estar integrada por los siguientes:

75 mm (3"), 37,5 mm (1-"), 19,0 mm ("), 9,5 mm (3 /8"), 4,75 mm (N 4),

2,36 mm (N 8), 1,18 mm (N 16), 600 m (N 30), 300 m (N 50),150 m

(N 100), 75 m (N 200).Ejemplo:

Peso Inicial Seco (gr) = 2221.00 % que pasa N 200 = 42.35

Peso Lavado y Seco (gr) = 1281.10 P. Retenido 3"(gr) = 0.00

MALLAS ABERTURA(mm) PESO RETENIDO(gr) % ACUMULADO

Retenido Que pasa

3" 75,000 0.00 0.00 100.00

1 1/2" 37,500 70.80 3.19 96.81

3/4" 19,000 82.30 6.89 93.11

3/8" 9,500 300.80 20.44 79.56

# 4 4,750 286.30 33.33 66.67

# 8 2,360 210.00 42.78 57.22

# 16 1,180 120.50 48.21 51.79

# 30 0,600 70.00 51.36 48.64# 50 0,300 60.20 54.07 45.93

# 100 0,150 58.20 56.69 43.31

# 200 0,075 21.30 57.65 42.35

% . 100. . .

Peso retret x

P I S

1% . % %i i iret acum ret ret

% 100 % . .que pasa ret acum

b) Curva Granulomtrica.-

El porcentaje que pasa por cada malla, determinado por un anlisisgranulomtrico por mallas, se grafica en papel Semilogartmico. El dimetro Dse grafica sobre la escala logartmica y el porcentaje que pasa se grafica sobre laescala aritmtica


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0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

Malla (mm)

%q

uepasa

#200 #140 #60 #40 #20 #10 #4 3/8" 3/4"1" 1 1/2"2" 3"

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

Malla (mm)

%q

uepasa

#200 #100 #50 #30 #16 #8 #4 3/8" 3/4" 1 1/2" 3"

En la curva granulomtrica, se pueden obtener los dimetros, D10, D30y D60:

Definimos:

D60 : Dimetro de malla que permite el paso del 60% del material (en mm).

D30 : Dimetro de malla que permite el paso del 30% del material (en mm).D10 : Dimetro de malla que permite el paso del 10% del material (en mm).

Tambin denominado por Hazen como dimetro efectivo.

D10 D30 D60


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Suelo mal graduadomuy compresible poco compresibleSuelo bien graduado

Se determinan dos parmetros:

Coeficiente de Uniformidad ( C

)

60

10

DC

D Si C

< 3; es suelo es muy uniforme.

Coeficiente de Curvatura (C

C )

2

30

10 60C

DC

D xD Si 1

cC 3; es suelo es bien graduado.

Una de las aplicaciones tiles es una aproximacin del coeficiente depermeabilidad, tal como lo sugiri Hazen:

Coeficiente de permeabilidad.

2

10 /C D m seg

kC = Vara entre 0.01 y 0.015

Graduacin: Los parmetros Cu y Cc se usan en el Sistema Unificado deClasificacin de Suelos, como sigue:- Arena Bien Graduada : Si C

> 6 y 1 3

CC

- Grava Bien Graduada : Si C

> 4 y 1 3C

C

Observacin.

1) Los Suelos granulares por la graduacin que presenta pueden ser ms omenos compresibles.

2) De acuerdo a lo anterior los suelos buenos para pavimentos, subrasante y/ocimentaciones son los suelos bien graduados.

3) Los suelos bien graduados tienes menos vacos por lo tanto son menospermeables.

c)Anlisis por Sedimentacin.- Se basa en la ley de Stokes, se usa parapartculas menores de 0.2mm y mayores a 2 m.(0.002 mm)


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2

2.

9 2S f D

x

= velocidad de sedimentacin de la esfera, en cm/seg. (L/t) = viscosidad del flujo en suspensin en gr.seg/cm2.

S = Peso Especfico de la esfera gr/cm3.

f = Peso Especfico del fluido gr/cm3.

D = Dimetro de la esfera, cm.

Para ste ensayo se usan 50 gramos de suelo seco, pulverizado. Se usa unagente defloculante (Hexametafosfato de sodio) en solucin al 4%. Se deja queel suelo se sature. La muestra se transfiere a una probeta de 1000 ml y se agitavigorosamente. Se coloca un hidrmetro dentro de la probeta para medir(generalmente durante 24 horas) la densidad de slidos de la suspensin suelo agua en la vecindad del bulbo. Los hidrmetros estn calibrados en cualquiertiempo t dado. El dimetro mximo de las partculas de suelo an en

suspensin en el tiempo t se determina de la ley de Stokes con:

1800

S f

D en mm

d)Sistema de Clasificacin

i) Clasificacin Internacional.

Desarrollada en Suecia.

ii) Clasificacin MIT (Massachussets Institute of Technology)

Propuesta por Gilboy

ArenaGruesa

ArenaFina

Limo ArcillaUltra-Arcilla(coloides)

2.0 0.2 0.02 0.002 0.0002

Tamao

(mm)

Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina Gruesa Media Fina

ARENA LIMO ARCILLA

2.0 0.0020.2 0.02 0.006 0.0006 0.00020.6 0.06


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iii) Segn Kopecky (Alemania 1936).

Material Caractersticas Tamao (mm)Piedra > de 70 mm

Grava

Gruesa 30 - 70

Media 5 - 30Fina 2 - 5

ArenaGruesa 1 - 2Media 0.2 - 1Fina 0.1 - 0.2

PolvoGruesa 0.05 - 0.1Fina 0.002 - 0.05

LimoGruesa 0.006 - 0.02Fina 0.002 - 0.006

ArcillaGruesa 0.0006 - 0.002Fina 0.0002 - 0.0006

Ultra Arcilla 0.00002 - 0.0002

Forma de las Partculas.

1. Angulares. Son cuando las partculas presentan configuraciones angulares.

2. Sub-Angulares. Predominan las aristas agudas

3. Sub Redondeados. Predominan la redondez de las partculas.

4. Redondeados. No tienen aristas.

5. Esfricos. Son redondeados.

son agudas


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0 - 15 15 - 35 35 - 65 65 - 85 85 - 100

Muy Suelto Suelto Intermedio Denso Muy Denso

F

Mayores condicionesde desplazamiento

Menores condicionesde desplazamiento

La angularidad condiciona el desplazamiento:

2.2.2Estructura.

En los suelos granulares predominan la fuerza de gravedad. La estructura essimple, es funcin de la fuerza de gravedad.

Es importante en este tipo de estructuras:

- Compacidad o Densidad Relativa: Describe el grado de acomodo de las

partculas..

.

%mx nat r

mx mn

e eD

e e

(%) .100dmx d dmn

d dmx dmn

Dr

rD = Compacidad o Densidad relativa.

mxe = Estado ms suelto.

.mne = Estado ms compacto.

.nate = Estado natural.

mx = Peso Especfico seco en el estado ms compacto.

.mn = Peso Especfico seco en el estado ms suelto

d = Peso Especfico seco natural.

Denominacin de los suelos granulares segn la Densidad Relativa

- Orientacin de las partculas.

2.3 PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS.

Son los suelos que tiene partculas menores de 0.75 mm, entre ellos se puedendiferenciar:


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x c/ 100 grde mineral

OH-

-OH

OH-

-OH

OH-

-OH

OH-

-OH

H O2

H+

( Na , K , Ca , Mg , Al , Fe )+ + ++ ++ +++ +++

Capa adsorvida

Cargas Negativas

Cargas NegativasCristal

Arcilla.- Son las partculas slidas, cuya masa tiene la propiedad de volverse plsticaal ser mezclada con agua, qumicamente es un silicato de almina hidratado. Laestructura es cristalina y complicada y sus tomos estn dispuestos en forma laminar.

Limos.- Son suelos de grano fino con poca o ninguna plasticidad

2.3.1 Composicin de las Arcillas.- Las arcillas estn formadas bsicamente por silicatos de aluminiohidratados, tambin pueden ser silicatos de magnesio, hierro, etchidratadas. Estos minerales tienen estructuras cristalinas. Sus tomos sedisponen en lminas que pueden ser silcica o alminica.

- La capacidad de atraer iones positivos dependen del mineral de lapartcula:

Montmorillonita 360 500 x 10 20 (+)Illita 120 240 x 1020 (+)

Caolinita 20 90 x 1020 (+)

De acuerdo al mineral que forman las partculas del suelo fino. El tamao deestas partculas mas la capa adsorbida puede llegar a tener un volumen variasveces mayor que el de la misma partcula.

2.3.2 Forma de las Partculas.a)Laminares.-

La relacin:A

V= es muy grande.

En las superficies de contacto se generan fuerzas electromagnticas (hasta20000 kg/cm2). Existe una gran relacin de vacos (e).


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e1

L

h

b)Acicular.-

Una magnitud predomina siempre sobre las otras.

L

h grande.

2.3.3 Estructuras de las Partculas.

- Estructura Panaloide.

A

V

origina ese comportamiento

e = bastante grande.

- Estructura Floculenta.-

Se genera un movimiento Browniano. Es un panaloide de orden superior.

- Mixta..- Las estructuras anteriores rara vez se presentan puras en lanaturaleza. En stas formaciones se define un esqueleto constituido por logranos gruesos y por masas coloidales de flculos.


17/45



LC

LP

LL

Suelo msagua

Suelo Seco

- Castillos de Naipes.- Se ha podido notar que, si bien la partcula de sueloposee carga negativa, parece cierto que en sus aristas existe unaconcentracin de carga positiva que hace que esa zona localizada seatraiga con la superficie de cualquier partcula vecina lo que produce unaestructura como la que se muestra

-

2.3.4 Estados de Consistencia.

Plasticidad.Es la propiedad de los suelos de deformarse y remoldearse sin romperse, sinvariacin de volumen, si desmoronarse, ni producir grietas, siendo elcontenido de humedad un parmetro importante en un comportamiento

plstico.

Se define por el contenido de humedad, como se muestra a continuacin:

Estados y Lmites de Consistencia.

Atterberg estudi que la plasticidad no es permanente en las arcillas, dependedel contenido de agua.

Estado Lquido.- Tiene propiedades y aparienciade una suspensin

Fluido Viscoso.-

Estado Plstico.- Se comporta plsticamente

Semi slido.- Tiene apariencia de un slido, peroDisminuye su volumen al secado

Slido.- Slido sin variacin de volumen en el

secado


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LC LP LL Slido

Semi - Slido Plstico Lquido

Deformable Puede ser Se convierte enNo amazable Amazado una suspensin

LIMITES DE CONSISTENCIA.

Mide el comportamiento de las arcillas, segn el contenido de agua (estado de

consistencia).

- LC : Limite de Contraccin.

- LP : Limite Plstico.

- LL : Limite Liquido.

Se determinan en el laboratorio.

- Limite Liquido (LL).- Se determina mediante el aparato de Casagrande. La

humedad correspondiente a los 25 golpes ser el Lmite Liquido.

N de golpes

12 18 27 38

P.Suelo Hmedo+Rec. 41.69 41.42 40.50 40.29

P.Suelo Seco+Rec.

37.56 37.48 36.63 36.51

Peso del Recipiente 27.31 27.44 26.51 26.37

Peso Suelo Seco 10.25 10.04 10.12 10.14

Peso del Agua 4.13 3.94 3.87 3.78

C. de Humedad % 40.29 39.24 38.24 37.28


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37.00

38.00

39.00

40.00

41.00

10 100

Hume

dad(%)

N de Golpes

Diagrama de Fluidez

25

- Limite Plstico (LP).- Es la propiedad que tiene el suelo de deformarse sin

llegar a la rotura.

P.Suelo Hmedo+Rec. 11.11 11.15 11.19

P.Suelo Seco+Rec.

10.56 10.60 10.64

Peso del Recipiente 8.27 8.31 8.36

Peso Suelo Seco 2.29 2.29 2.28

Peso del Agua 0.55 0.55 0.55

C. de Humedad % 24.02 24.02 24.12

- ndice de Plasticidad (IP).-Es la diferencia entre el Lmite Lquido y elLmite Plstico:

IP = LL - LP

- Lmite de contraccin (LC).-Es el contenido de humedad tal que el sueloya no disminuye su volumen.El ensayo consiste en medir el peso y volumen de una muestra de suelototalmente seca; en tal momento, puede decirse que el lmite de contraccin

sera la humedad de la muestra seca si tuviese sus vacos llenos de agua.Entonces se puede deducir la frmula de contraccin a partir de la definicinde Lmite Contraccin como contenido de humedad:

100s

WLC x

W

1/8 "


20/45



S

S

W

W = W

V - V

VS

Slido

Aire

Por definicin: W V

Como s sss s

W WV V V

G G

Entonces: ss

WW V

G

% 100 100s s

W VLC x x

W W

1100 100

s

s

s s s

WV

G VLC x x

W W G

1 1100s

LCG G

2.3.5 Tixotropa.Es la propiedad del suelo por la cual las arcillas recuperan la resistencia al

corte luego de un amasado.

Entre las partculas arcillosas se ejercen fuerzas debidas a ligaduras

fisicoqumicas, que cuando son amasadas se rompen momentneamente, que

se refleja en una prdida de resistencia del material.

Terzaghi midi la tixotropa a travs de la Sensibilidad de las arcillas o seade la relacin entre la resistencia a la compresin simple correspondiente a

los estados: inalterado y remoldeado:

.Inalt

t

amazado

qS cte

q

.Inaltq = Resistencia a la compresin del suelo inalterado.

amazadoq = Resistencia a la compresin del suelo amazado.

De acuerdo a la sensibilidad ( St ) los suelos son:

SS

S

WV

G


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Caractersticas St

No Sensitivas 2 4Sensitivas 4 8Extra Sensitivas 8 16Quick Clays(Arcillas fluidas)

>16

Tambin se puede evaluar con el ndice Liquido.LP

ILLL LP

IL : ndice Liquido. : Humedad Natural.LL : Lmite Liquido.LP : Limite Plstico.

IL St1.8

1.2LL

100

200

= LL 1.0 100.4

0.1LL

2

1

< LP < 0

2.4CLASIFICACION DE LOS SUELOS.

Dada la gran variedad de suelos que se presentan en la naturaleza, la Mecnica deSuelos ha desarrollado algunos mtodos de clasificacin de los mismos. Cada uno deestos mtodos tiene, prcticamente, su campo de aplicacin segn la necesidad y usoque los haya fundamentado.

2.4.1 Descripcin Visual - Manual de los Suelos.El procedimiento para la descripcin de suelos para propsitos de ingeniera se realizasiguiendo la NTP 339.150 (2001). Descripcin e Identificacin de Suelos.

Procedimiento Visual Manual o su equivalente de la Norma Prctica de la ASTMD2488 denominada Descripcin e Identificacin de Suelos (Procedimiento Visual-Manual). Cuando se requiera una clasificacin precisa, se debe usar el Mtodo deEnsayo D2487. Se usa slo para suelos naturales (disturbados o no disturbados). Laporcin identificada se asigna un smbolo de grupo y nombre se limita a suelos conpartculas menores de 75 mm (3).

No se uede amazar


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Terminologa.- (Segn la NTP 339.136)

Del Material que se retiene en el tamiz de 75 mm (3).

Bloques.- Partculas de roca que NO pasen una abertura cuadrada de 300 mm (12). Bolones.- Partculas de roca que pasen una abertura cuadrada de 300 mm (12) y

sean retenidas en el tamiz de 75 mm (3).

Del Material que pasa la malla de 3.

Grava.- Partculas que pasan el tamiz de 75 mm (3) y son retenidas en el tamiz4.75 mm (N 4) y se divide en:- Gruesa: Pasa el tamiz de 75 mm (3) y se retiene en el tamiz de 19,0 mm ().- Fina: Pasa el tamiz de 19,0 mm (3/4) y se retiene en el tamiz de 4,75 mm (N 4).

Arena.- Partculas que pasan el tamiz de 4,75 mm (N 4) y se retienen en el tamizde 75 m (N 200) y se divide en:- Gruesa: Pasa el tamiz 4,75 mm (N 4) y es retenido en el tamiz de 2,0 mm (N

10).- Media: Pasa el tamiz de 2,0 mm (N 10) y se retiene en el tamiz de 425 m (N

40).- Fina: Pasa el tamiz de 425 m (N 4) y se retiene en el tamiz de 75 m (N 200).

Limos.- Suelo que pasa el tamiz de 75 m (N 200), es no plstico o ligeramenteplstico y muestra poca o ninguna resistencia en estado seco.

Arcillas.- Suelo que pasa el tamiz de 75 m (N 200) y puede exhibir plasticidaden un rango de contenido de humedad y muestra considerable resistencia en estadoseco.

Arcilla Orgnica.- Una arcilla con suficiente contenido orgnico que influenciasus propiedades. Es la misma clasificacin de arcilla, excepto que su lmite lquidodespus de secado en horno es menor que 75% que antes del secado.

Limo Orgnico.- Un limo con suficiente contenido orgnico que influencia suspropiedades. Es la misma clasificacin de limo, excepto que su lmite lquidodespus de secado en horno es menor que 75% que antes del secado.

Turba.- Suelo compuesto de material vegetal en varias fases de descomposicinusualmente con olor orgnico, color marrn oscuro a negro, consistencia esponjosay textura en rango de fibrosa a amorfa.

A)Informacin Descriptiva para Suelos.-

1. Angulosidad.- Describe la angulosidad de la arena gruesa, gravas, boloones ybloques, como: angulosa, subangulosa, subredondeada, redondeada. Se puedeestablecer como rango: de subredondeado a redondeado:

Descripcin Criterio

AngulosaPartculas que tienen bordes afilados y con superficiesrelativamente planas con superficie no pulidas.

SubangulosaPartculas que son similares a la descripcin angulosapero tienen bordes redondeados.

SubredondeadaPartculas que tienen lados casi planos pero tienenesquinas y bordes bien redondeados.

RedondeadaPartculas que tienen lados suavemente curvados y sinbordes.


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2. Forma.- Describe la forma de la grava, bolones y bloques, como: chata, alargada o

chata y alargada. Si satisfacen los criterios de la Tabla siguiente. Indicar la fraccinde partculas que tiene la forma, ejemplo: Un tercio de las partculas de grava sonchatas.

Descripcin CriterioChata Partculas donde ancho/espesor > 3Alargada Partculas donde longitud/ancho > 3

Chata y alargadaPartculas que renen los criterios paraser clasificadas como chatas y alargadas

3. Color.- Describe el color de la muestra hmeda. Si la muestra contiene capas otrozos de varios colores, se debe anotar el color representativo.

4. Olor.- Describe el olor si el suelo es orgnico o tiene olor inusual (producto delpetrleo, qumico o similares).

5. Condicin de Humedad.- Describe la condicin de hmedas como: seca, hmedao saturada, segn el siguiente criterio:

Descripcin CriterioSeca Ausencia de humedad, polvoriento, seco al tactoHmeda Hmedo pero no es visible el agua

SaturadaAgua libre visible, usualmente cuando el sueloest bajo el nivel fretico

6. Reaccin al HCL.- Describe reaccin con cido clorhdrico (HCl) como ninguna,dbil o fuerte. Indica la reaccin con el carbonato de calcio.

Descripcin CriterioNinguna No hay reaccin visibleDbil Alguna reaccin, con burbujas formndose lentamenteFuerte Reaccin violenta, con burbujas que se forman violentamente

7. Consistencia.- (Suelos de grano fino intacto). Se describe la consistencia comomuy suave, suave, firme, dura o muy dura

Descripcin CriterioMuy suave El pulgar penetra el suelo ms de 25 mm (1)Suave El pulgar penetra el suelo 25 mm (1)Firme El pulgar penetra el suelo alrededor de 6 mm (1/4)

Dura El dedo no ingresa al suelo pero fcilmente ingresa laua del pulgar.

Muy dura La ua del pulgar no ingresa al suelo.

8. Cementacin.- Describe la cementacin del suelo de grano grueso como: dbil,moderado, o fuerte, segn:


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Descripcin Criterio

DbilCuando se derrumba o quiebra con lamanipulacin o poca presin del dedo

ModeradaCuando se derrumba o quiebra con considerablepresin del dedo

Fuerte No se derrumba o quiebra con la presin del dedo

9. Estructura.- Describe la estructura intacta de suelos, segn:

Descripcin Criterio

EstratificadaCapas alternadas de material o color variable,capas de por lo menos 6 mm de espesor.

LaminadaCapas alternadas de color variable de


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13.Otros.- Se anotarn comentarios adicionales, tales como la presencia de races, oagujeros dejados por las races, dificultad en el sondeo o la perforacin, excavacinde la zanja o calicata, o la presencia de mica. Puede aadirse si se identifica comotal un nombre local comercial o una interpretacin geolgica del suelo o ambos.Puede aadirse si se identifican como tales una clasificacin o identificacin delsuelo de acuerdo a otros sistemas de clasificacin.

B)Identificacin de Suelos.-- Estimar y registrar el porcentaje de bloques y el porcentaje de bolones (en

volumen).- Estimar y registrar el porcentaje en peso seco de la grava, arena y finos (en

volumen).- Los porcentajes sern estimados con aproximacin al 5%. Los porcentajes de

grava, arena y finos deben sumar el 100%.- Si uno de los componentes est presente pero no en cantidad suficiente para ser

considerado 5% de la porcin menor de 3, indicar su presencia mediante eltrmino traza, por ejemplo: traza de finos. Una traza no se considera en eltotal de 100% para los componentes.

C)

Identificacin de Suelos de Grano Fino.-El suelo es de grano fino, si contiene el 50% o ms de fino. Se toma una cantidad ematerial menor del tamiz N 40 (la mano llena de material), con lo que seidentificarn: resistencia en estado seco, dilatancia y tenacidad.

1. Resistencia en estado seco.- Se moldea una bola de 25 mm de dimetro, hastaque alcance una consistencia cremosa. A partir de sta bola, preparar 3 bolas,una de ellas de 12 mm de dimetro. Secar los especmenes al aire. Si el suelocontiene terrones secos naturales, se pueden usar en lugar de las bolas de 12 mm.Ensayar la resistencia de las bolas o terrones secos comprimindolas entre losdedos, segn lo siguiente:

Criterio para la descripcin de la Resistencia Seca

Descripcin CriterioNinguna El espcimen seco se pulveriza solo con la presin de la

manipulacinBaja El espcimen seco se pulveriza con poca presin del

dedoMedia El espcimen seco se rompe en pedazos o se pulveriza

con considerable presin de los dedosAlta El espcimen seco no puede quebrarse con la presin

del dedo. El espcimen se quebrar en pedazos entre elpulgar y una superficie duraMuy Alta El espcimen seco no puede romperse entre el pulgar y

una superficie dura


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2. Dilatancia.-Moldear una bola de 12 mm, hasta que se tenga una consistenciasuave pero no pegajosa. Extender la bola de suelo en la palma de la mano con uncuchillo o esptula pequea. Agitar horizontalmente golpeando el lado de la

mano vigorosamente contra la otra mano varias veces. Notar la reaccin del aguaque aparece sobre la superficie del suelo. Comprimir la muestra cerrando lamano o presionando el suelo entre los dedos y anotar la reaccin como ninguna,lento o rpida. La reaccin es la velocidad con la que el agua aparece mientras seagita y desaparece mientras se comprime.

Criterio para la descripcin de Dilatancia

Descripcin CriterioNinguna No hay cambio visible en el espcimenLenta El agua aparece lentamente sobre la superficie del

espcimen durante la agitacin y no desaparece odesaparece lentamente durante el mezclado

Rpida El agua aparece rpidamente sobre la superficie delespcimen durante la agitacin y desaparecerpidamente en el mezclado.

3. Tenacidad.- Luego del ensayo de dilatancia el espcimen de ensayo se le daforma alargada y se enrolla con la mano sobre la superficie lisa o entre laspalmas hasta un hilo de 1/8. Se envuelven los hilos de muestra y se vuelven aenrollar repetidamente hasta que el hilo se agriete al dimetro de 1/8. El hilo seagrietar a un dimetro de 1/8 cuando el suelo est cerca al lmite plstico.Notar la presin requerida para enrollar el hilo cerca al lmite plstico. Notar

tambin la resistencia del hilo. Luego que el hilo se agrieta, los pedazos debejuntarse y amasarse hasta que la masa se agriete. Notar la tenacidad del materialdurante el amasado.

Criterio para la descripcin de la Tenacidad

Descripcin CriterioBaja Solo se requiere ligera presin para enrollar el hilo cerca

del lmite plstico. El hilo y la masa son dbiles ysuaves.

Media Se requiere presin media para enrollar el hilo hastacerca del L.P. El hilo y la masa tienen rigidez media.

Alta Se requiere considerable presin para enrollar el hilohasta cerca del L.P. El hilo y la masa tienen muy altarigidez.

4. Plasticidad.-En base a las observaciones realizadas en Tenacidad, describir laplasticidad:

1.


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Criterio para la descripcin de la Plasticidad

Descripcin CriterioNo Plstica Un hilo de 1/8 no puede ser enrollado a ningn

contenido de humedadBaja El hilo puede ser enrollado difcilmente y la masa no se

puede formar cuando se encuentra ms seca que el L.P.Media El hilo es fcil de enrollar y no se requiere mucho

tiempo para alcanzar el L.P. El hilo no puede serenrollado nuevamente despus de alcanzar el L.P. Lamasa se agrieta cuando esta mas seca que el L.P.

Alta Toma considerable tiempo enrollar y amasar paraalcanzar el L.P. El hilo puede ser enrollado nuevamentevarias veces luego de alcanzar el L.P. La masa puede serformada sin agrietamiento cuando se encuentra ms secadel L.P.

Identificacin de Suelos Orgnicos de grano fino: Se identifican segn cumplancon los requisitos de la siguiente tabla.

Smbolodel Suelo

ResistenciaEn estado seco

Dilatancia Tenacidad

MLNinguna a Baja Lenta a rpida Baja o no puede

formarse el filamentoCL Media a alta Ninguna a lenta MediaMH Baja a media Ninguna a lenta Baja a mediaCH Alta a muy alta Ninguna Alta

ML: Limo

CL: Arcilla de baja plasticidadMH: Limo elsticoCH: Arcilla de alta plasticidad

D)

Identificacin de Suelos de Grano Grueso.-El suelo es de grano grueso, si contiene menos del 50% de fino.- El suelo es una grava si el porcentaje de grava estimado es mayor que el de

arena.- El suelo es una arena si el porcentaje de arena estimado es mayor que el de

grava.- Identificar el suelo como una grava bien graduada, GW o como una arena bien

graduada SW, si tiene un rango amplio de tamaos de partculas y cantidadessustanciales de partculas de tamao intermedio.

- Identificar el suelo como una grava pobremente graduada, GP o como unaarena pobremente graduada SP, si consiste predominantemente de un tamao(graduada uniformemente) o tiene un amplio rango de tamaos con algunostamaos intermedios ausentes.

- El suelo es una grava con finos o una arena con finos si el porcentaje de finosse estima en 15% o ms.

- Se identifica el suelo siguiendo el esquema de la Figura.


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E)Lista Resumen de Clasificacin de Suelos.-

Nombre de grupo Smbolo de grupo

Porcentaje de bloques o bolones, o ambos (por volumen) Porcentaje de grava, arena o finos, o los tres (en peso seco) Rango de tamao de partculas:

Grava Fina, gruesaArena fina, media, gruesa

Angulosidad de partcula: angulosa, subangulosa, subredondeda, redondeada Forma de partculas: (si es apropiado) chata, alargada, chata y alargada Tamao o dimensin mxima de la partcula Dureza de la arena gruesa y de las partculas ms grandes Plasticidad de finos: no plstica, baja media, alta Resistencia en estado seco: ninguna, baja, media, alta y muy alta

Dilatancia: ninguna, baja, rpida Tenacidad: baja, media, alta Color (en condicin hmeda) Olor (mencionar solo si es orgnico o inusual) Humedad: seca, hmeda, saturada Reaccin al HCl: ninguna, dbil, fuerte

Para muestras intactas: Consistencia (solo suelos de grano fino): muy suave, suave, firme, dura, muy

dura Estructura: estratificada, laminada, fisurada, superficie deslizante, lenticular,

homognea.

Cementacin: dbil, moderada, fuerte Nombre local Interpretacin geolgica Comentarios adicionales: presencia de races o agujeros de races, presencia

de mica, yeso, etc. Recubrimientos superficiales de partculas de granogrueso, derrumbe o desprendimiento de agujeros de sondaje o paredes dezanjas, dificultad en la perforacin o excavacin, etc.

F)Ejemplo.-

Grava arcillosa con Arena y Bloques, GC Cerca del 50% de grava fina a gruesa,subredondeada a subangulosa; cerca del 30% de arena fina a gruesa,

subredondeada; cerca del 20% de finos de mediana plasticidad, alta resistencia enestado seco, sin dilatancia, mediana tenacidad, dbil reaccin al cido clorhdrico;la muestra de campo original tena cerca del 5% de bloques subredondeados (envolumen), tamao mximo, 150 mm.Condicin in situ Firme, homognea, seca, marrn.Interpretacin geolgica Abanico aluvial


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2.4.2 Sistemas de Clasificacin

Los sistemas de clasificacin de suelos dividen a estos en grupos y subgruposen base a propiedades ingenieriles comunes tales como la distribucingranulomtrica, el lmite lquido y el lmite plstico. Existen varios sistemas de

clasificacin entre ellas:

BPR : U.S. Bureau of Public Roads.HRB : Highway Research Board.AASHO : American Association of State Highway Officials. Para:

Carreteras, pavimentos y Pistas de AterrizajeSe basa en las clasificaciones BPR y HRB.

SUCS : Standard United Clasification System.Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos. Para:Cimentaciones. Empuje de Tierras, Estabilidad de Taludes.

2.4.3 Clasificacin de Suelos AASHTO.

NTP 339.135 (1999): Mtodo para la Clasificacin de Suelos para uso en Vasde Transporte. ASTM D3282-93 Estndar Classification of Soils and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes.

El Sistema de Clasificacin de Suelos AASHTO, fue propuesto originalmentepor el Comit de la Highway Research Boards, sobre clasificacin demateriales para subrasantes y caminos de tipo granular (1945). De acuerdo conla actual forma de este sistema, los suelos pueden clasificarse segn ochogrupos principales: A-1 al A-8, en base a su distribucin granulomtrica, lmitelquido e ndice de plasticidad. Los suelos comprendidos en los grupos A-1, A-2y A-3 son materiales de grano grueso y aquellos en los grupos A-4, A-5, A-6 yA-7 son de grano fino. La turba, el lodo y otros suelos altamente orgnicosquedan clasificados en el grupo A-8. Estos se identifican por inspeccin visual.

- Materiales Granulares.- Contienen 35% o menos que pasan por el tamiz #200 (75 m).

- Materiales Limo-Arcillosos.-Contienen ms del 35% que pasan la malla#200 (75 m).

Se usan el cuadro de Clasificacin AASHTO que se muestra.

ndice de Grupo.- Permite realizar una evaluacin aproximada de los

materiales granular-arcillosos y los materiales limo-arcillosos.Los ndices se colocarn entre parntesis, luego del nombre de la clasificacin:

A 2 6 (4)Es un suelo tipo A-2-6, con ndice de grupo 4


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El ndice de Grupo se calcula con la siguiente ecuacin:

( 35) 0.2 0.005( 40) 0.01( 15)( 10)IG F LL F IP (*)

Donde: F = Porcentaje que pasa la malla # 200LL= Lmite LquidoIP= ndice de Plasticidad

El primer trmino de la ecuacin es decir (F-35)[0.2+0.005(LL-40)], es elndice de grupo parcial determinado a partir del Lmite Lquido. El segundotrmino, es decir 0.001(F-15)(IP-10) es el ndice de Grupo parcialdeterminado a partir del ndice de Plasticidad. Se indican algunas reglas:

Si la ecuacin del IG da un valor negativo, el IG se toma cero. Si el suelo es no plstico y cuando el LL no se puede determinar,

reportar IG = 0. El IG calculado se redondea al entero ms cercano.

No hay un lmite superior para el IG. Para los grupos A-2-6 y A-2-7 se usa el IG parcial paraIP, es decir: IG

= 0.001(F-15)(IP-10) Los suelos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 y A-3, son satisfactorios como

subrasantes.

EJEMPLOS DE CLASIFICACIN AASHTO1. Una muestra de suelo tiene las siguientes caractersticas.

1) Determinacin del I.G.:Con F = 56.8, LL = 22.1 e IP = 4.7, en la frmula (*), se obtiene:IG = 4.4

IG = 42) Del cuadro de Clasificacin.Del anlisis del % que pasa la Malla # 200 puede ser:

A 4, A 5, A 6 o A 7Del anlisis del L.L , puede ser: A 4 o A 5 (se descart A-6 y A-7)

Del anlisis del I.P., el suelo es A 4 (se descart A-5).

El suelo es A 4 (4).

L.L. = 22.1 %

L.P = 17.4 %

I.P. = 4.7 %

MALLA % QUE PASA

# 10 100

# 20 95.8# 30 91.7

# 40 86.1

# 60 76.1

# 100 66.4

# 200 56.8


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SISTEMA DE CLASIFICACION DE SUELOS AASH

Clasificacin GeneralMateriales Granulares

(35% o menos de la muestra pasan la malla # 200) (

Grupos A-1

A-3

A-2

A-4Sub Grupos A-1a A-1b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

Porcentaje que pasa la malla

N 10

N 40

N 200

50 mx

30 mx

15 mx

50 mx

25 mx

51 mn

10 mx 35 mx 35 mx 35 mx 35 mx 36 m

Caractersticas del material

que pasa la malla N 40:

Lmite Lquido

ndice de Plasticidad

---

6 mx 6 mx N.P.

40 mx

10 mx

41 mn

10 mx

40 mx

11 mn

41 mn

11 mn

40 m

10 m

Tipos de material

constitutivos

Fragmento de roca,

grava y arena

Arena

finaGravas y arenas limosas arcillosas Sue

Terreno de fundacin Excelente a buena Regu

Si IP LL 30, es un A-7-5

Si IP > LL 30, es un A-7-6

ndice de Grupo: IG = (% que pasa # 200 - 35)*[0.2+0.005(LL - 40)]+0.01(%que pasa # 200 15)(IP-10)

Para calcular el ndice de Grupo para un suelo de los grupos A-2-6 o A-2-7 se usa la ecuacin

IG = 0.01 (% que pasa # 200 15)(IP-10)


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Rangos de Lmite Lquido e ndice de Plasticidad para materiales limoarcillosos

Carta del ndice de Grupo


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Materiales Granulares: Contienen 35% o menos de material que pasa la malla #200 (75-m).

Grupo A-1.- El material tpico de este grupo es una mezcla bien graduada de

fragmentos de roca o grava, arena gruesa, arena fina y un suelo aglomerante noplstico o de baja plasticidad. Sin embargo, este grupo tambin incluye fragmentosde roca, grava, arena gruesa, cenizas volcnicas, etc., sin un suelo aglomerante.

Subgrupo A-1-a.- Incluye aquellos materiales consistentes predominantemente defragmentos de roca o grava, con o sin un aglomerante de material fino biengraduado.

Subgrupo A-1-b.- Incluye aquellos materiales consistentes predominantemente dearena gruesa, con o sin un suelo aglomerante bien graduado.

Grupo A-3.- El material tpico de ste grupo es arena fina de playa o arena fina desoplo de desierto sin finos limosos o arcillosos, o con muy poca cantidad de limosno plsticos. Este grupo tambin incluye mezclas de depsitos de corriente dearenas finas mal graduadas y cantidades limitadas de arena gruesa y grava.

Grupo A-2.- Este grupo incluye una amplia variedad de material granular queestn en la lnea de borde entre los materiales que caen en el grupo A-1 y A-3, ylos materiales limo arcillosos de los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7. Incluye todos losmateriales que contienen 35% o menos que pasa la malla # 200 (75-m) que nopueden ser clasificados en los grupos A-1 y A-3, debido a su contenido de finos ondices de plasticidad o ambos en exceso de las limitaciones de esos grupos.

Subgrupos A-2-4 y A-2-5, incluye varios materiales granulares que contienen 35%o menos que pasa la malla # 200 (75-m) y con una porcin menor que la malla #40 (425-m) que tienen caractersticas de los grupos A-4 y A-5, respectivamente.Estos grupos incluyen materiales tales como grava y arena gruesa con contenidosde limos o ndices de plasticidad en exceso de las limitaciones del grupo A-1 yarena fina con limo no plstico contenido en exceso de las limitaciones del grupoA-3.

Subgrupos A-2-6 y A-2-7 incluye materiales similares a los descritos en lossubgrupos A-2-4 y A-2-5, excepto el que contiene porcin fina de arcilla plsticaque tiene caractersticas de los grupos A-6 y A-7, respectivamente.

Materiales limo Arcillosos.- Que contienen ms de 35% que pasa la malla # 200(75-m):

Grupo A-4.- El material tpico de ste grupo es un suelo limoso no plstico omoderadamente plstico que tiene 75% o ms que pasa la malla # 200 (75-m).Este grupo tambin incluye mezclas de suelo limoso fino y encima de 64% dearena y grava retenida sobre la malla # 200 (75-m).


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Grupo A-5.- El material tpico de ste grupo es similar al descrito bajo el grupo A-4, excepto el que usualmente tiene caractersticas de diatomceas o micceas ypueden ser ligeramente elsticas como est indicado por el alto lmite lquido.

Grupo A-6.- El material tpico de ste grupo es un suelo arcilloso plstico que

usualmente tiene 75% o ms que pasa la malla # 200 (75-m). Este grupo tambinincluye mezclas de suelos finos arcillosos y sobre 64% de arena y grava retenidasobre la malla # 200. Los materiales de ste grupo usualmente tienen un altocambio de volumen entre los estados hmedo y seco.

Grupo A-7.- El material tpico de ste grupo es similar al descrito bajo el grupo A-6, excepto que tienen caractersticas de lmites lquidos altos del grupo A-5 ypueden ser elsticos como tambin sujetos a altos cambios de volumen.

Subgrupo A-7-5.- Incluye aquellos materiales con moderados ndices deplasticidad en relacin al lmite lquido y que pueden ser altamente elsticos ascomo tambin sujetos a considerable cambio de volumen.

Subgrupo A-7-6.- Incluye aquellos materiales con altos ndices de plasticidad enrelacin al lmite lquido y que estn sujetos a cambios de volumenextremadamente altos.

2.4.4 Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS).

Entre los diversos estudios tendientes a encontrar un sistema de clasificacin quesatisfaga los distintos campos de aplicacin a Mecnica de Suelos, destacan losefectuados por el doctor A. Casagrande en la Universidad de Harvard conocidoinicialmente como Sistema de Clasificacin de Aeropuertos, que luego fuemodificado ligeramente y adoptando la metodologa actual que se denomina el

Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS). En el Per NTP 339.134(1999). Mtodo para Clasificacin de suelos con propsitos de ingeniera (sistemaunificado de clasificacin de Suelos, SUCS).

Smbolo:

G : Grava (Gravel)

S : Arena (Sand)

M : Limo (Mo Mjalo)

C : Arcilla (Clay)

Pt : Turba ( Peat )

O : Orgnico (Organic).

Propiedades ndices:

W : Bien graduado (Well graded)

P : Mal graduado (Poorly graded).


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L : Baja Plasticidad (Low).

H : Alta Plasticidad (High)

El sistema divide a los suelos en 3 grandes divisiones: Suelos de grano grueso,suelos de grano fino y suelos altamente orgnicos. Estas tres divisiones son luego

subdivididas en un total de 15 grupos bsicos de suelos. Como se indica acontinuacin:

Criterio para Asignar Smbolos de Grupo y Nombres de Grupo usando ensayos delaboratorioA

Clasificacin de SuelosSmbolode Grupo

Nombre deGrupoB

SUELOS DEGRANOGRUESO

Ms de 50% seretiene en la malla# 200

Gravas

Ms de 50% de lafraccin gruesa seretiene en la malla# 4

Gravas Limpias

Menos de 5% definos

Cu 4 y1 Cc 3C

GW Grava biengraduadaD

Cu < 4 y/o1 > Cc > 3

GP Grava malgraduadaD

Gravas con finos

Ms de 12% finos

Finos clasificadoscomo ML o MH

GM Grava limosaD,F,G

Finos clasificadoscomo CL o CH

GC GravaarcillosaD,F,G

Aren as

50% o ms de lafraccin gruesapasa la malla # 4

Arenas limpias

Menos de 5% definosI

Cu 6 y1 Cc 3C

SW Arena biengraduadaH

Cu < 6 y/o1 > Cc > 3

SP Arena malgraduadaH

Arenas con finos

Ms de 12% finosI

Finos clasificadoscomo ML o MH

SM Arena limosaF,G,H

Finos clasificadoscomo CL o CH

SC ArenaarcillosaF,G,H

SUELOS DEGRANO FINO

50% o ms pasala malla # 200

Limos y ArcillasLmite lquidomenor de 50%

Inorgnico IP > 7 y cae sobrela lnea AJ

CL Arcilla de bajaplasticidadK,L,M

IP < 4 o cae bajola lnea AJ

ML LimoK,L,M

Orgnico Lmite lquido secado en horno< 0.75

OL ArcillaorgnicaK,L,M,N

Limos y ArcillasLmite Lquido de50 o ms

Inorgnico IP cae en o sobrela lnea A

CH Arcilla de altaplasticidadK,L,M

IP bajo la lnea A MH Limo elsticoK,L,M

Orgnico Lmite lquido

secado en horno< 0.75

OH Arcilla

orgnicaK,L,M,P

Lmite lquido nosecado

LimoorgnicoK,L,M,P

SUELOSALTAMENTEORGANICOS

Materia orgnica principalmente, color oscuro y olor orgnico PT TurbaK,L,M,Q

ABasado en el material que pasa la malla de 3 (75 mm)B Si la muestra de campo contiene bloques o bolones, o ambos, adicionar conbloques o bolones o ambos al nombre de grupoCCu = D60/D10 Cc = (D30)2/D10x D60DSi el suelo contiene 15% de arena, adicionar con arena al nombre de grupoELas gravas con 5 a 12% finos requieren smbolos dobles:

GW-GM grava bien graduada con limoGW-GC grava bien graduada con arcillaGP-GM grava pobremente graduada con limoGP-GC grava pobremente graduada con arcilla

FSi los finos se clasifican como CL-ML, use smbolo doble: GC-GM SC-SMGSi los finos son orgnicos, adicionar al nombre de grupo: con finos orgnicosHSi el suelo contiene 15% de grava, adicionar al nombre de grupo: Con gravaIArenas con 5 a 12% finos requiere smbolos dobles:


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Para clasificacin de suelos de grano finoy fraccin fina de suelo de grano grueso

ML OL

CLOL

CH

OH

MH OH

Ecuacin de la Lnea"A"Horizontal en IP = 4%, hasta LL= 25.5%Luego IP = 0.73 (LL - 20)

Ecuacin de la Lnea "U"Vertical en LL = 16% hasta IP = 7%Luego IP = 0.9 (LL - 8)

LINE

A"A

"

LINEA

"U"

CL-ML

LL (%)

IP (%)

SW-SM arena bien graduada con limoSW-SC arena bien graduada con arcillaSP-SM arena Pobremente graduada con limoSP-SC arena Pobremente graduada con arcilla

JSi los lmites de Atterberg caen en el rea sombreada, el suelo es un CL-ML,

arcilla limosaKSi el suelo contiene 15 a 29% sobre la malla # 200, adicionar con arena o congrava, la que sea predominante.L Si el suelo contiene 30% sobre la malla # 200, predominantemente arena,adicionar al nombre del grupo arenosaM Si el suelo contiene 30% sobre la malla # 200, predominantemente grava,adicionar al nombre del grupo gravosa

NSi IP 4 y se ubica en o sobre la lnea AOSi IP < 4 o se ubica bajo la lnea APIP cae en o sobre la lnea AQIP cae bajo la lnea A

1) Suelos Finos (ms de 50% pasa la malla # 200): Se subdivide en grupostomando en cuenta sus caractersticas de plasticidad, las cuales estn relacionadascon las propiedades mecnicas e hidrulicas. Una de las propiedades que msinfluyen para la formacin de stos grupos es la compresibilidad, que estntimamente ligada con las caractersticas de plasticidad.Los suelos finos se clasifican usando la carta de Plasticidad

Carta de Plasticidad: Desarrollada por A. Casagrande y modificada por otrosautores.


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Descripcin de Suelos Finos.CL : Arcilla con LL < 50 %, IP > 7 y sobre la lnea ACH : Arcilla con LL > 50 %, Sobre la lnea AML : Limo con LL < 50 %, IP < 4 o debajo de la lnea AMH : Limo con LL > 50 % y debajo de la lnea A.

Lnea A: IP = 0.73*(LL-20)

Si el grfico cae en la zona sombreada 4 IP 7, el suelo se clasifica como CL - ML

2) Suelos Gruesos: Si el porcentaje que pasa la malla # 200 (F) es menor que 50% (F< 50%) el suelo es grueso y puede ser Grava o Arena.Interesa la compacidad y orientacin de las partculas.a) Grava (G). Si ms del 50% de la fraccin gruesa (mayor de la malla # 200)

pasa la malla # 4. Es decir: determine el porcentaje de suelo que pasa la malla# 4 y es retenido en la malla # 200, F1. Si F1< (100-F)/2, entonces el suelotiene ms grava que arena, por lo que es una GRAVA.

b) Arena (S). Si ms del 50% de la fraccin gruesa pasa la malla # 4. Es decir, si

F1> (100-F)/2, entonces el suelo tiene ms arena que grava, por lo que es unaARENA.

Las gravas y arenas se subdividen en cuatro tipos cada una:

Descripcin de Suelos Gruesos

GW y SW : Gravas y arenas bien graduados con finos menores al 5%.Cumplen con las siguientes condiciones de Cu y Cc.

Gravas Cu 4 y 1 Cc 3 Grava bien graduadaArenas Cu 6 y 1 Cc 3 Arena bien graduada

GP y SP : Suelos mal graduados, son uniformes no cumplen las condicionesde Cu y Cc indicadas anteriormente.

GM y SM : Finos mayores de 12%, plasticidad entre Nula y Media IP 7.Si 5 % finos 12% se denominan casos de frontera

Le corresponde un smbolo doble: Graduacin y finos.

GW : Grava Bien Graduada

GP : Grava Pobremente Graduada

GM : Grava Limosa

GC : Grava Arcillosa

G

SW : Arena Bien Graduada

SP : Arena Pobremente GraduadaSM : Arena Limosa

SC : Arena Arcillosa

S


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MALLA % QUE PASA

# 4 92

# 200 20

Ejemplo: GP GC.

EJEMPLOS DE CLASIFICACIN SUCS:

1. Clasifique el siguiente suelo segn SUCS:

Cu = 4, Cc = 2 LL = 35 %, LP = 20%

Solucin:

Grava (retenido # 4) (100 92%) = 8%Arena (Pasa # 4 y se retiene en # 200) (92 20) = 72%Finos (pasa # 200) = 20%

% que pasa # 200 (F) = 20% < 50 % ; entonces es un Suelo Granular.% que pasa # 4 y se retiene en # 200 (92% 20%) = 72% (Arena)Mitad de la Fraccin gruesa = (100 F)/2 = (100 -20% )/2 = 40%

Como % arena > mitad de la fraccin gruesa; entonces es una Arena:S

Para obtener el smbolo que acompaa a S:- Porcentaje que pasa la malla # 200 = 20% > 12%; entonces no interesa la

graduacin, slo los finos.- Se grafican LL = 35% e IP = (35 20) = 15% en la carta de Casagrande y

se obtiene: CL, entonces los finos son arcillasC.Como la cantidad de grava es 8% < 15%, el smbolo y nombre de grupo es:

Arena arcillosa

2. Clasifique el siguiente suelo:

Pasa la malla # 200 : 8 %Pasa la malla # 4 : 60 %

Cu = 7; Cc = 7En la fraccin fina

LL = 60 %LP = 40 %.

SC


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MALLA % QUE PASA

1 1/2 " 93

3/8 " 73

# 4 60

# 10 49

# 100 29

# 200 26

Solucin


% que pasa # 200 (F) = 8% < 50 % ; entonces es un Suelo Granular.% que pasa # 4 y se retiene en # 200 (60% 8%) = 52% (Arena)Mitad de la Fraccin gruesa = (100 F)/2 = (100 -8%)/2 = 46%

Como % arena > mitad de la fraccin gruesa; entonces es una Arena:S

Para obtener el smbolo que acompaa a S:

Porcentaje que pasa la malla # 200 = 8%; se encuentra entre 5 y 12%; entoncesinteresan la graduacin y los finos. El suelo tendr smbolo doble:

- Para la graduacin:Cu = 7 4 OK!Cc = 7 No cumple que 1 Cc 3 Cc

Entonces es pobremente graduado,P- Para los finos:

Se grafican LL = 60% e IP = (60 40) = 20% en la carta de Casagrande y

se obtiene: MH, entonces los finos son limos: M

Como la cantidad de grava es 40% > 15%, el smbolo y nombre de grupo es:

El Suelo es:

Arena pobremente graduada limosa con grava

3. Clasifique el suelo segn SUCS.

LL = 27 %

LP = 19 %

SP


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MALLA % QUE PASA

3/8 " 38

# 4 24

# 10 16

# 20 12

# 40 9

# 100 4

# 200 3

Solucin.


% que pasa # 200 (F) = 26% < 50 % ; entonces es un Suelo Granular.% que pasa # 4 y se retiene en # 200 (60% 26%) = 34% (Arena)Mitad de la Fraccin gruesa = (100 F)/2 = (100 -26% )/2 = 37%

Como % arena < mitad de la fraccin gruesa; entonces es una Grava:G

Para obtener el smbolo que acompaa a G:- Porcentaje que pasa la malla # 200 = 26% > 12%; entonces no interesa la

graduacin, slo los finos.- Se grafican LL = 27% e IP = (27 19) = 8% en la carta de Casagrande y se

- obtiene: CL, entonces los finos son arcillasC.

Como la cantidad de arena es 34% > 15%, el smbolo y nombre de grupo es:

Grava arcillosa con arena.

4. Clasifique el suelo segn SUCS.

Solucin.


GC

Cu = 14

Cc = 0.4


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% que pasa # 200 (F) = 26% < 50 % ; entonces es un Suelo Granular.

% que pasa # 4 y se retiene en # 200 (24% 3%) = 21% (Arena)

Mitad de la Fraccin gruesa = (100 F)/2 = (100 -3% )/2 = 32.3%

Como % arena < mitad de la fraccin gruesa; entonces es una Grava:G

Para obtener el smbolo que acompaa a G:- Porcentaje que pasa la malla # 200 = 3% < 5%; entonces interesa slo la

graduacin.Cu = 14 4 OK!Cc = 0.4 No cumple que 1 Cc 3 Cc

Entonces es pobremente graduado,P

Como la cantidad de arena es 21% > 15%, el smbolo y nombre de grupo es:

El suelo es:

Grava pobremente graduada con arena

GP


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UNIDAD TEMTICA 2: PROPIEDADES FSICAS E INDICE DE LOS SUELOS


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Para clasificacin de suelos de grano finoy fraccin fina de suelo de grano grueso

ML OL

CLOL

CH

OH

MH OH

Ecuacin de la Lnea"A"Horizontal en IP = 4%, hasta LL= 25.5%Luego IP = 0.73 (LL - 20)

Ecuacin de la Lnea "U"Vertical en LL = 16% hasta IP = 7%Luego IP = 0.9 (LL - 8)

LINE

A"A

"

LINEA

"U"

CL-ML

LL (%)

IP (%)

Figura 3. Carta de Plasticidad.

capitulo ii suelosi s

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