SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (S

CLASIFICACION DE SUELOS MEDIANTE EL SISTEMA USC

Este sistema est basado en el de aeropuertos, hasta el grado que puede decirse que es el mismo con ligeras modificaciones.

El sistema cubre los suelos gruesos y los finos, distinguiendo ambos por el cribado a travs de la malla No 200; las partculas gruesas son mayores que dicha malla y las finas menores. Un suelo se considera grueso si ms del 50% de sus partculas son gruesas, y fino, si ms de la mitad de sus partculas, en peso, son finas.

Se describirn a continuacin los diferentes grupos referentes a suelos gruesos.

SUELOS GRUESOS.El smbolo de cada grupo est formado por dos letras maysculas, que son las iniciales de los nombres ingleses de los suelos ms tpicos de ese grupo. El significado es:

a) Gravas y suelos en que predominan estas. Smbolo genrico,G (gravel).

b) Arenas y suelos arenosos. Smbolo genricoS (sand).

Las gravas y las arenas se separan con la malla No 4, de manera que un suelo pertenece al grupo genrico G, si ms del 50% de su fraccin gruesa (retenida en la malla No 200) no pasa la malla No 4, y es del grupo genrico S, en caso contrario.

Las gravas y las arenas se subdividen en cuatro tipos.

Grupos GW y SW.Material prcticamente limpio de finos, bien graduado. Smbolo W (well graded). Para cumplir con los requisitos de estos grupos se garantiza en la prctica especificando que el contenido de partculas finas no sea mayor de un 5% en peso.

La graduacin se juzga por medio de los coeficientes de uniformidad y curvatura. Para considerar una grava bien graduada se exige que su coeficiente de uniformidad sea mayor que 4; mientras que el de curvatura debe estar comprendido entre 1 y 3. En el caso de las arenas bien graduadas, el coeficiente de uniformidad ser mayor que 6, en tanto el de curvatura debe estar entre los mismos lmites anteriores.

Grupos GP y SP.Material prcticamente limpio de finos, mal graduado. Smbolo P (poorly graded).

Son de apariencia uniforme o presentan predominio de un tamao o de un margen de tamaos, faltando algunos intermedios; deben satisfacer los requisitos sealados, en lo referente al contenido de partculas finas (mximo 5%), pero no cumplen los requisitos de graduacin indicados para su consideracin como bien graduados.

Dentro de esos grupos estn comprendidas las gravas uniformes, tales como las que se depositan en los lechos de los ros, las arenas uniformes, de mdanos y playas y las mezclas de gravas y arenas finas, provenientes de estratos diferentes obtenidas durante un proceso de excavacin.

Grupos GM y SM.Material con cantidad apreciable de finos no plsticos. Smbolo M (del sueco mo y mjala).

En estos grupos el contenido de finos afecta las caractersticas de resistencia y esfuerzo - deformacin y la capacidad de drenaje libre de la fraccin gruesa; en la prctica se ha visto que esto ocurre para porcentajes de finos superiores a 12%, en peso, por lo que esa cantidad se toma como frontera inferior de dicho contenido de partculas finas. La plasticidad de los finos en estos grupos vara entre nula y media; es decir, es requisito que los lmites de plasticidad localicen a la fraccin que pase la malla No 40 abajo de la lnea A o bien que su ndice de plasticidad sea menor que 4.

Grupos GC y SC.Material con cantidad apreciable de finos plsticos. Smbolo C (clay).

Como en el grupo anterior, el contenido de finos debe ser mayor que 12%, en peso, y por las mismas razones expuestas para los grupos GM y SM. Sin embargo, en estos casos, los finos son de media a alta plasticidad; es ahora requisito que los lmites de plasticidad siten a la fraccin que pasa la malla No 40 sobre la lnea A, tenindose adems, la condicin que el ndice plstico sea mayor que 7.

A los suelos gruesos con contenido de finos comprendido entre 5% y 12%, en peso, el sistema unificado los considera casos de frontera, adjudicndoles un smbolo doble. Por ejemplo, un smbolo GP-GC indica una grava mal graduada, con un contenido entre 5% y 12% de finos plsticos (arcillosos).

Cuando un material no cae claramente dentro de un grupo, debern usarse tambin smbolos dobles, correspondientes a casos de frontera. Por ejemplo, el smbolo GW-SW se usar para un material bien graduado, con menos de 5% de finos y formada su fraccin gruesa por iguales proporciones de grava y arena.

SUELOS FINOS. Tambin en este caso el sistema considera a los suelos agrupados, formndose el smbolo de cada grupo por dos letras maysculas, escogidas por un criterio similar al usado para los suelos gruesos y dando lugar a las siguientes divisiones:

a) Limos inorgnicos, de smbolo genricoM (del sueco mo y mjala)

b) Arcillas inorgnicas, de smbolo genricoC (clay)

c) Limos y arcillas orgnicas, de smbolo genricoO (organic)

Cada uno de estos tres tipos de suelos se subdivide, segn su lmite lquido en dos grupos. Si ste es menor de 50%, es decir, si son suelos de compresibilidad baja o media, se aade al smbolo genrico la letraL (low compressibility). Los suelos finos con lmite lquido mayor de 50%, o sea los de alta compresibilidad, llevan tras el smbolo genrico la letraH (high compressibility).

Los suelos altamente orgnicos, usualmente fibrosos, tales como turbas y suelos pantanosos, extremadamente compresibles, forman un grupo independiente de smboloPt (del ingls peat: turba).

Grupos CL y CH. El grupo CL comprende a la zona sobre la lnea A de la carta de plasticidad, definida por LL < 50% e IP > 7%, donde:

LL: lmite lquido

IP: ndice de plasticidad

El grupo CH corresponde a la zona arriba de la lnea A, definida por LL > 50%.

Grupos ML y MH. El grupo ML comprende la zona abajo de la lnea A, definida por LL < 50% y la porcin sobre la lnea A con IP < 4. El grupo MH corresponde a la zona abajo de la lnea A, definida por LL > 50%.

En estos grupos quedan comprendidos los limos tpicos inorgnicos y limos arcillosos, los tipos comunes de limos inorgnicos y limos arcillosos. Los tipos comunes de limos inorgnicos y polvo de roca, con LL < 30%, se localizan en el grupo ML. Los depsitos elicos, del tipo loess, con 25% < LL < 35% usualmente, caen tambin en este grupo.

Los suelos finos que caen sobre la lnea A y con 4% < IP < 7% se consideran como casos de frontera, asignndoles el smbolo doble CL-ML.

Grupos OL y OH. Las zonas correspondientes a estos dos grupos son los mismos que la de los grupos ML y MH, respectivamente, si bien los orgnicos estn siempre en lugares prximos a la lnea A.

Una pequea adicin de materia orgnica coloidal hace que el lmite lquido de una arcilla crezca sin apreciable cambio de su ndice plstico; esto hace que el suelo se desplace hacia la derecha de plasticidad, pasando una posicin ms alejada de la lnea A.

Grupos Pt. Las pruebas de lmites pueden ejecutarse en la mayora de suelos turbosos, despus de un completo remoldeo. El lmite lquido de estos suelos puede estar entre 300% y 500%, quedando su posicin en la carta de plasticidad netamente abajo de la lnea A; el ndice plstico normalmente vara entre 100% y 200%.

LIMITES DE PLASTICIDAD. La plasticidad no es una propiedad permanente sino circunstancial y dependiente del contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma arcilla, con gran cantidad de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilquido o inclusive, las de una suspensin lquida.

Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en el que la arcilla se comporta plsticamente. La plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en forma conveniente, la utilizacin de dos parmetros en lugar de uno solo.

Segn su contenido de agua en orden decreciente, un suelo susceptible de ser plstico, puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg.

1. Estado lquido, con las propiedades y apariencia de una suspensin.

2. Estado semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso.

3. Estado plstico, en que el suelo se comporta plsticamente.

4. Estado semislido, en el que el suelo tiene la apariencia de un slido, pero

Aun disminuye de volumen al estar sujeto a secado.

5. Estado slido, en el que el volumen del suelo no vara con el secado.

Los anteriores estados son fases generales por los que pasa el suelo al irse secando y no existen criterios exactos para distinguir sus fronteras. El establecimiento de estas ha de hacerse en forma puramente convencional.

Attergerg estableci las primeras convenciones para ello, bajo el nombre general deLmites de Consistencia.

La frontera convencional entre los estados semilquido y plstico fue llamada por AtterbergLmite Lquido. Atterberg lo defini en trminos de una tcnica de laboratorio que consista en colocar el suelo remoldeado en una cpsula, formando en l una ranura y en hacer cerrar la ranura golpeando secamente la cpsula contra una superficie dura; el suelo tena el contenido de agua correspondiente al lmite lquido, segn Atterberg cuando los bordes inferiores de la ranura se tocaban, sin mezclarse, al cabo de un cierto nmero de golpes.

La frontera convencional entre los estados plstico y semislido fue llamada por AtterbergLmite Plsticoy tambin en trminos de una manipulacin de laboratorio. Atterberg rolaba un fragmento de suelo hasta convertirlo en un cilindro de espesor no especificado; el agrietamiento y desmoronamiento del rollito, en un cierto momento, indicaba que se haba alcanzado el lmite plstico y el contenido de agua en tal momento era la frontera deseada.

A las fronteras anteriores que definen el intervalo plstico del suelo se les ha llamadoLmites de Plasticidad.

Atterberg consideraba que la plasticidad del suelo quedaba determinada por el lmite lquido y por la cantidad mxima de una cierta arena, que poda ser agregada al suelo, estando este con el contenido de agua correspondiente al lmite lquido, sin que perdiera por completo su plasticidad. Adems, encontr que la diferencia entre los valores de los lmites de plasticidad, llamadaIndice Plstico, se relacionaba fcilmente con la cantidad de arena aadida, siendo de ms fcil determinacin, por lo que sugiri su uso, en lugar de la arena, como segundo parmetro para definir la plasticidad.

Ip = LL - LP

Donde:Ip: Indice de Plasticidad

LL: Lmite Lquido

LP: Lmite Plstico

Los elementos esenciales del sistema de clasificacin fueron propuestos inicialmente por Arturo Casagrande (1942) y adoptados posteriormente por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos para la construccin de aeropuertos. Actualmente, este sistema se utiliza con modificaciones mnimas en la mayora de los pases fuera de los Estados Unidos. Dentro de los Estado Unidos el sistema es ampliamente utilizado por organizaciones tales como el Cuerpo de Ingenieros, la Oficina de Reclamos, y con pequeas modificaciones por la mayora de las firmas consultoras.

Bsicamente un suelo es:

Para completar el sistema de clasificacin de suelos a partir de la antes vista en el Captulo Anterior (GRANULOMETRIA DE SUELOS) es necesario ver la clasificacin de suelos finos.

Los suelos se consideran de grano fino cuando ms del 50% pasa en tamiz No 200, y son:

ML, OL o CL: si los lmites lquidos son menores que 50%, M= Limo, O= Suelos Orgnicos, C= Arcilla.

MH, OH o CH: si los lmites lquidos son superiores a 50%, H= Alta compresibilidad, L= Baja compresibilidad.

Para poder identificar un suelo fino entonces, es preciso realizar los ensayos de Lmites de Plasticidad o Lmites de Atterberg.

Los lmites lquido y plstico se ejecutan sobre material correspondiente a la fraccin menor del Tamiz No 40 de todos los suelos, incluyendo gravas, arenas y suelos finos. Estos lmites se utilizan con la Carta de Plasticidad (Cuadro A de Casagrande) para determinar el prefijo M, O C, dependiendo de la localizacin de las coordenadas de plasticidad del suelo dentro de la carta.

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (S.U.C.S.)

INCLUYENDO IDENTIFICACIN Y DESCRIPCIN

CRITERIO DE CLASIFICACIN EN EL LABORATORIO

NOMBRES TPICOS

DIVISIN MAYOR

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Cu: mayor de 4.

COEFICIENTE DE CURVATURA Cc: entre 1 y 3.

Cu = D60 / D10 Cc = (D30)2 / (D10)(D60)

DETERMNESE LOS PORCENTAJES DE GRAVA Y ARENA DE LA CURVA GRANULOMTRICA, DEPENDIENDO DEL PORCENTAJE DE FINOS (fraccin que pasa por la malla No. 200) LOS SUELOS GRUESOS SE CLASIFICAN COMO SIGUE: Menos del 5%: GW, GP, SW, SP; ms del 12%: GM, GC, SM, SC. Entre 5% y 12%: Casos de frontera que requieren el uso de smbolos dobles **

GW

Gravas bien graduadas, mezclas de grava y arena con poco o nada de finos

GRAVAS LIMPIA

Poco o nada de partculas finas

PARA CLASIFICACIN VISUAL PUEDE USARSE cm. COMO EQUIVALENTE A LA ABERTURA DE LA MALLA No. 4

GRAVAS

Ms de la mitad de la fraccin gruesa es retenida por la malla No. 4

Las partculas de 0.074 mm de dimetro (la malla No.200) son, aproximadamente, las ms pequeas visibles a simple vista.

SUELOS DE PARTCULAS GRUESAS

Ms de la mitad del material es retenido en la malla nmero 200 (

GP

Gravas mal graduadas, mezclas de grava y arena con poco o nada de finos

NO SATISFACEN TODOS LOS REQUISITOS DE GRADUACIN PARA GW.

LMITES DE ATTERBERG ABAJO DE LA LNEA A O I.P. MENOR QUE 4.

Arriba de la lnea A y con

I.P. entre 4 y 7 son casos de

Frontera que requieren el uso

de smbolos dobles.

d

u

Gravas limosas, mezclas de grava, arena y limo

*

GM

GRAVA CON FINOS

Cantidad apreciable de partculas finas

LMITES DE ATTERBERG ARRIBA DE LA LNEA A CON I.P. MAYOR QUE 7.

Gravas arcillosas, mezclas de gravas, arena y arcilla

GC

Cu = D60 / D10 mayor de 6 ; Cc = (D30)2 / (D10)(D60) entre 1 y 3.

Arenas bien graduadas, arena con gravas, con poca o nada de finos.

SW

ARENA LIMPIA

Poco o nada de partculas finas

ARENAS

Ms de la mitad de la fraccin gruesa pasa por la malla No. 4

No satisfacen todos los requisitos de graduacin para SW

Arenas mal graduadas, arena con gravas, con poca o nada de finos.

SP

LMITES DE ATTERBERG ABAJO DE LA LNEA A O I.P. MENOR QUE 4.

Arriba de la lnea A y con

I.P. entre 4 y 7 son casos de

frontera que requieren el uso

de smbolos dobles.

d

u

Arenas limosas, mezclas de arena y limo.

*

SM

ARENA CON FINOS

Cantidad apreciable de partculas finas

LMITES DE ATTERBERG ARRIBA DE LA LNEA A CON I.P. MAYOR QUE 7.

Arenas arcillosas, mezclas de arena y arcilla.

SC

G Grava, S Arena, O Suelo Orgnico, P Turba, M Limo

C Arcilla, W Bien Graduada, P Mal Graduada, L Baja Compresibilidad, H Alta Compresibilidad

Limos inorgnicos, polvo de roca, limos arenosos o arcillosos ligeramente plsticos.

SUELOS DE PARTCULAS FINAS

Ms de la mitad del material pasa por la malla nmero 200 (

ML

LIMOS Y ARCILLAS

Lmite Lquido

menor de 50

Arcillas inorgnicas de baja o media plasticidad, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas pobres.

CL

Limos orgnicos y arcillas limosas orgnicas de baja plasticidad.

OL

Limos inorgnicos, limos micceos o diatomceos, ms elsticos.

MH

LIMOS Y ARCILLAS

Lmite Lquido

Mayor de 50

Arcillas inorgnicas de alta plasticidad, arcillas francas.

CH

Arcillas orgnicas de media o alta plasticidad, limos orgnicos de media plasticidad.

OH

Turbas y otros suelos altamente orgnicos.

SUELOS

ALTAMENTE ORGNICOS

P

** CLASIFICACIN DE FRONTERA- LOS SUELOS QUE POSEAN LAS CARACTERSTICAS DE DOS GRUPOS SE DESIGNAN CON LA COMBINACIN DE LOS DOS SMBOLOS; POR EJEMPLO GW-GC, MEZCLA DE ARENA Y GRAVA BIEN GRADUADAS CON CEMENTANTE ARCILLOSO.

( TODOS LOS TAMAOS DE LAS MALLAS EN ESTA CARTA SON LOS U.S. STANDARD.

* LA DIVISIN DE LOS GRUPOS GM Y SM EN SUBDIVISIONES d Y u SON PARA CAMINOS Y AEROPUERTOS UNICAMENTE, LA SUB-DIVISIN ESTA BASADA EN LOS LMITES DE ATTERBERG EL SUFIJO d SE USA CUANDO EL L.L. ES DE 28 O MENOS Y EL I.P. ES DE 6 O MENOS. EL SUFIJO u ES USADO CUANDO EL L.L. ES MAYOR QUE 28.