PROPIEDADES BASICAS DE LOS SUELOS Y CLASIFICACION

PROPIEDADES BASICAS DE LOS
SUELOS Y CLASIFICACION
Elaborado por :
JAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGA - COLOMBIA
JAIME SUAREZ DIAZ
Todo proyecto vial requiere el estudio de los suelos
PROPIEDADES B
ÁSICAS
BÁSICAS
„
„
Descripci
ón visual
Descripción
„
„
Caracterizaci
ón general
Caracterización
– Ensayos de clasificaci
ón,
clasificación,
humedad y peso unitario
unitario..
„
„
Perfil de suelo
– Estimaci
ón de
ón de
Estimación
de la
la variaci
variación
de
las
las capas
capas de
de suelo y el nivel
nivel
fre
ático.
freático.
JAIME SUAREZ DIAZ
– Tipo de suelo
suelo que
que predomina
predomina :
Ejemplo : Arena. Arcilla limosa
limosa..
Grava arenosa
arenosa..
DEFINICI
ÓN DE
DEFINICIÓN
SUELO
Las part
ículas minerales
partículas
minerales se
se
formaron de descomposici
ón
descomposición
de las
las rocas
rocas por
por
descomposici
ón y/o erosi
ón.
descomposición
erosión.
JAIME SUAREZ DIAZ
Part
ículas de
Partículas
de minerales
minerales
naturales, que se
encuentran relativamente
separadas en masas
peque
ñas y que pueden
pequeñas
contener aire agua o
materiales
ánicos.
materiales org
orgánicos.
EXAMEN VISUAL DE LA
MUESTRAS ALTERADAS
¾Color del suelo
¾Consistencia
¾Uniformidad
JAIME SUAREZ DIAZ
¾Partículas y minerales
EXAMEN VISUAL DE MUESTRAS
INALTERADAS
¾ Color
¾ Tipo de suelo
¾ Fisuras
¾ Presencia de materiales
org
ánicos
orgánicos
¾ Resistencia relativa
utilizando el penetr
ómetro.
penetrómetro.
JAIME SUAREZ DIAZ
¾ Variaciones y ffábrica
ábrica
¾ Discontinuidades
ENSAYOS B
ÁSICOS EN EL LABORATORIO
BÁSICOS
JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYOS DE LABORATORIO
¾
¾
Resistencia
¾
Permeabilidad
¾
Consolidación
¾
Ensayos
especiales
JAIME SUAREZ DIAZ
Propiedades
Indice
PROPIEDADES INDICE
Contenido de humedad
¾
Gravedad específica
¾
Peso unitario
¾
Granulometría
¾
Límites de Atterberg
¾
Relaciones humedad-densidad
(compactación)
¾
pH
¾
Contenido de materia orgánica
JAIME SUAREZ DIAZ
¾
OBJETIVOS DEL ENSAYO DE GRANULOMETRIA
¾
¾
Tener una idea general de
ƒ Permeabilidad
ƒ fricci
ón
fricción
JAIME SUAREZ DIAZ
¾
¾
Determinar el porcentaje
de los diversos tama
ños
tamaños
de granos
granos..
JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE GRANULOMETRIA
9LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRUESOS
(ARENAS Y GRAVAS) DEPENDE DE SU TAMAÑO Y
DISTRIBUCION DE GRANOS
GRANULOMETRIA
JAIME SUAREZ DIAZ
9 EN LOS SUELOS FINOS NO ES TAN IMPORTANTE LA
ENSAYO DE GRANULOMETRIA
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Las part
ículas menores del tam
íz ASTM No. 200 se
partículas
tamíz
identifican utilizando el ensayo de hidr
ómetro.
hidrómetro.
Se dibuja una curva de Di
ámetros contra % de
Diámetros
pasantes y se obtienen los tama
ños D10, D60, etc.
tamaños
JAIME SUAREZ DIAZ
¾
¾
Pasar o lavar una
una muestra
muestra representativa
representativa de
de suelo
suelo aa
traves de una serie de tamices o mallas
mallas
La cantidad retenida en cada tam
íz se
tamíz
se seca
seca y se
pesa
pesa..
SUELOS GRUESOS
RETENIDOS TAMIZ ASTM 200
JAIME SUAREZ DIAZ
SUELOS FINOS
PASAN TAMIZ ASTM 200
GRAVAS
RETENIDAS TAMIZ ASTM 4
JAIME SUAREZ DIAZ
ARENAS
PASAN TAMIZ ASTM 4 Y SON
RETENIDAS TAMIZ ASTM 200
GRAVAS
RETENIDAS TAMIZ ASTM 4
PASAN TAMIZ ASTM 4 Y SON RETENIDAS TAMIZ
ASTM 200
JAIME SUAREZ DIAZ
ARENAS
CURVA
CURVA GRANULOMETRICA
GRANULOMETRICA
JAIME SUAREZ DIAZ
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
Cu =
D60
D10
Cc =
D
(30 )2
D60 x D10
JAIME SUAREZ DIAZ
COEFICIENTE DE CURVATURA
ARENAS BIEN GRADADAS
Cu > 6
1 < Cc < 3
JAIME SUAREZ DIAZ
GRAVAS BIEN GRADADAS
Cu > 4
1 < Cc < 3
JAIME SUAREZ DIAZ
JAIME SUAREZ DIAZ
OBJETIVOS DEL ENSAYO DE HIDR
ÓMETRO
HIDRÓMETRO
¾
¾
¾
¾
Identificar los
porcentajes de arcilla
limo y coloides
coloides..
Identificar tipos de
arcilla presentes
JAIME SUAREZ DIAZ
¾
¾
Determinar la
distribuci
ón de las
distribución
part
ículas menores
partículas
del tamiz ASTM No.
200
JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE HIDR
ÓMETRO
HIDRÓMETRO
¾
¾
Los resultados pueden ser
err
óneos cuando no se tiene en
erróneos
cuenta la composici
ón del suelo
composición
suelo..
JAIME SUAREZ DIAZ
¾
¾
Utilizado para determinar el %
de arcilla
ón menor
arcilla.. Fracci
Fracción
menor de
de
(0.002 mm)
LIMITES DE ATTERBERG
¾
¾
¾
¾
Objetivo
Objetivo:: Describir la consistencia
consistencia yy plasticidad
plasticidad de
de los
los suelos
suelos
finos
finos aa los
los varios
varios grados
grados de
de humedad
humedad..
¾ LLímite
ímite llíquido
íquido (LL)
(LL)
¾ LLímite
ímite pl
ástico (LP)
plástico
(LP)
¾ LLímite
ímite de contracci
ón
contracción
y determinar
determinar el
el
¾ Indice
ástico IP
Indice Pl
Plástico
IP =
= LL
LL -- LP
LP
JAIME SUAREZ DIAZ
Procedimiento
ón de
Procedimiento:: Para
Para la porci
porción
de suelo
suelo pasante
pasante del
del tamiz
tamiz
No. 40 se var
ía el contenido
varía
contenido de
de agua
agua para identificar
identificar tres
tres
etapas de comportamiento
comportamiento del
del suelo
suelo..
LIMITE
LIMITE LIQUIDO
LIQUIDO
JAIME SUAREZ DIAZ
HUMEDAD A LA CUAL UNA RANURA EN
LA CAZUELA DE CASAGRANDE SE
CIERRA A LOS 25 GOLPES
JAIME SUAREZ DIAZ
L
ímite llíquido
íquido
Límite
obtenido
mediante ensayo
de cono
JAIME SUAREZ DIAZ
LOS SUELOS A HUMEDADES SUPERIORES AL L.L
L.L..
SE COMPORTAN COMO UN LIQUIDO Y A MENORES
COMO UN PLASTICO
JAIME SUAREZ DIAZ
LIMITE PLASTICO
HUMEDAD A LA CUAL UN ROLLO DE SUELO SE EMPIEZA A
DESMORONAR CUANDO ALCANZA UN DIAMETRO DE 3.2 MM
LIMITE DE
CONTRACCION
SOLIDO
SOLIDO
LIMITE PLASTICO
SEMISOLIDO
SEMISOLIDO
PLASTICO
PLASTICO
LIMITE LIQUIDO
LIQUIDO
LIQUIDO
HUMEDAD
JAIME SUAREZ DIAZ
GRUPOS PRINCIPALES DE SUELO
„
Suelos granulares
– Arenas y gravas
Suelos de grano fino
– Limos y arcillas
„
Suelos org
ánicos
orgánicos
– Limos y arcillas org
ánicas y turbas
orgánicas
JAIME SUAREZ DIAZ
„
SUELOS GRANULARES
Gravas y arenas
JAIME SUAREZ DIAZ
Se identifican por el tamaño de los granos
JAIME SUAREZ DIAZ
Ensayos de
granulometría
JAIME SUAREZ DIAZ
Boulder Cobbles
s
Gravel
Coarse
Sand
Fine Coarse Mediu
m
US Standard Sieves
3” 2” 1” 3/4” 3/8” 4 6 10
20
Fines
Fine
Silt Sizes
Clay
Sizes
40 60 100 200
100
90
70
60
50
40
30
Unifor
m
20
10
Well Graded
0
1000
100
10
1
0.1
Grain
Grain Diameter
Diameter in
in (mm)
(mm)
0.01
0.001
JAIME SUAREZ DIAZ
% Finer
Finer by
by Weight
Weight
%
80
Propiedades de ingeniería de los
suelos granulares
„
„
Materiales buenos de cimentaci
ón.
cimentación.
„
„
Materiales mejores para rellenos ((terraplenes)
terraplenes)
Mejores materiales para rellenar detr
ás de muros
detrás
y estructura
„
„
Susceptibles a fuerzas vibratorias
„
„
Son dif
íciles de drenar
difíciles
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Suelos de grano fino
El comportamiento de los limos y arcillas es controlado
m
ás por el tipo de mineral que por el tama
ño de las
más
tamaño
part
ículas.
partículas.
JAIME SUAREZ DIAZ
Suelos cohesivos (Arcillas)
La resistencia de las arcillas depende
principalmente de la cohesi
ón
cohesión
JAIME SUAREZ DIAZ
Cohesi
ón
Cohesión
Las
Las excavaciones
excavaciones en
en
arena
arena seca
seca no
no se
se
sostienen
sostienen
Sin Cohesión
H
Arcilla
Con Cohesión
JAIME SUAREZ DIAZ
Arena
Las excavaciones en
arcilla dura se sostienen
si H<HC
Suelos cohesivos ((Arcillas)
Arcillas)
Se identifican por su plasticidad
JAIME SUAREZ DIAZ
Propiedades de ingeniería de los
suelos cohesivos
„
„
„
„
„
„
Com
únmente poseen baja
Comúnmente
resistencia al cortante
cortante..
Son pl
ásticos y compresibles
plásticos
La resistencia al cortante se
reduce por aumento de
humedad o por alteraci
ón
alteración
Los suelos arcillosos ((cohesivos)
cohesivos)
„
Se expanden y se contraen con los
cambios de humedad
Materiales malos para rellenos
„
Practicamente impermeables
„
Susceptibles a deslizamientos
JAIME SUAREZ DIAZ
„
Debe tenerse en cuenta que es muy dif
ícil
difícil
secar las arcillas
JAIME SUAREZ DIAZ
JAIME SUAREZ DIAZ
Los Limos
ƒƒ Similares a las arcillas pero no poseen cohesi
ón
cohesión
ƒƒ Son
susceptibles al colapso y a la licuaci
ón
licuación
ƒƒ Alta capilaridad
ƒƒ Baja
permeabilidad
JAIME SUAREZ DIAZ
ƒƒ Baja resistencia al cortante
Suelos orgánicos
Contienen materia org
ánica
orgánica
JAIME SUAREZ DIAZ
Suelos org
ánicos
orgánicos
JAIME SUAREZ DIAZ
Problemas :
„
ánica reduce la resistencia y la
„ La materia org
orgánica
capacidad de soporte
„
„ Incrementa la compresibilidad
„
óxicos durante la
„ Se pueden emitir gases ttóxicos
excavaci
ón
excavación
CLASIFICACION DE LOS SUELOS
„
„
Sistemas de clasificaci
ón m
ás utilizados para
clasificación
más
vias
– AASHTO
– Unificado (SUCS)
– ASTM
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Clasificaci
ón de los suelos en grupos
Clasificación
grupos,, los
cuales poseen propiedades similares de
ingenier
ía.
ingeniería.
JAIME SUAREZ DIAZ
SISTEMA AASHTO
DESARROLLADO EN 1928
EN ESTE SISTEMA LOS SUELOS
CAPACIDAD GENERAL DE CARGA Y
EN 7 GRUPOS
QUE POSEEN LA MISMA
SERVICIO SON AGRUPADOS
DEL A
-1 AL A
-7 DE MEJOR A
-3 QUE ES
A-1
A-7
A PEOR CON EXCEPCION DE
DE A
A-3
MEJOR QUE A
-2.
A-2.
LOS SUELOS ORGANICOS SE CLASIFICAN COMO A
-8
A-8
CLASIFICACION
CLASIFICACION AASHTO
AASHTO
CLASIFICACIO
N GENERAL
GRUPO
%DE PASANTES
2.00 MM (NO. 10)
0.425 MM (NO.40)
0.075 MM (NO.
200)
PLASTICIDAD
PASANTES
DEL#40
LL
LP
TIPO USUAL DE
MATERIAL
SIGNIFICATIVO
CALIDAD COMO
SUBRASANTE
MATERIALES GRANULARES (35% O MENOS DE
PASANTES 0.0075 MM)
A1
A-1-A
A-1-B
50 max
30 max
15 max
50max
25max
6 max
Fragme
ntos de
roca,
grava y
arena
A2
A3
Arena
fina
A4
A5
A6
A7
A7A7-5
A7A7-6
A2A2-4
A2A2-5
A2A2-6
A2A2-7
51ma
x
10ma
x
35 max
35 max
35 max
35ma
x
36min
36
min
36
min
36
min
NP
40 max
10 max
41 min
10 max
40 max
11 min
41
min
11
min
40
min
10ma
x
41
min
10ma
x
40ma
x
11
min
41
min
11
min
Grava y arena limosa o arcillosa
EXCELENTE A BUENA
@ EL IP DEL SUBGRUPO A-7-5 ES IGUAL O MENOR QUE EL LL-30
EL IP DEL SUBGRUPO A7-6 ES MAYOR QUE EL LL - 30
A-8 SUELOS ORGÁNICOS
LIMOS Y ARCILLAS MAS
DE 35% PASA 0.0075 MM
Suelos
limosos
Suelos
arcillosos
REGULAR A MALA
FAVOR ANALIZAR LA TABLA DE CLASIFICACION AASHTO
MATERIALES GRANULARES (MENOS DE 35% DE PASANTES
TAMIZ ASTM 200)
MATERIALES LIMO ARCILLOSOS
(MAS DE 35% DE PASANTES TAMIZ ASTM 200)
200
CANTOS O BLOQUES
MAS DE 33”
” (75 MM)
JAIME SUAREZ DIAZ
SE EXCLUYEN DE LA MUESTRA PERO DEBE APUNTAR EL
% DE CANTOS
GRAVA
RETENIDO EN TAMIZ No. 10 (2 MM)
JAIME SUAREZ DIAZ
PASA TAMIZ 33”
” (75 MM)
ARENA GRUESA
RETENIDO TAMIZ No. 40 (0.425 MM)
JAIME SUAREZ DIAZ
PASA TAMIZ No.10 (2 MM)
ARENA
ARENA FINA
FINA
RETENIDO TAMIZ No. 200 (0.075 MM)
JAIME SUAREZ DIAZ
PASA TAMIZ No.40 (0.425 MM)
LIMOS Y ARCILLAS
LIMOS:
IP ≤ 10
ARCILLAS:
IP ≥ 11
JAIME SUAREZ DIAZ
PASA TAMIZ No. 200 (0.075 MM)
PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACION
LOS
ENSAYOS
(CALCULAR
PROPIEDADES EN NUMEROS REDONDOS)
¾INDICAR EN LA TABLA DE IZQUIERDA A DERECHA
¾EL PRIMER GRUPO QUE CORRESPONDA A LAS
PROPIEDADES DEL SUELO ES EL CORRECTO
JAIME SUAREZ DIAZ
¾ REALIZAR
INDICE
INDICE DE
DE GRUPO
GRUPO
IG = (F – 35) [ 0.2 + 0.005 (LL – 40)
15) (IP - 10)
40)]] + 0.01 (F ––15)
DONDE:
F= % PASANTES No. 200 (Numero redondo)
OJO SOLO MATERIAL QUE PASA 3”
¾ SI IG ES NEGATIVO REPORTAR = 0
PARTE DE LA FORMULA CON IP
ÉS DE LA
¾ COLOCAR EL INDICE DE GRUPO DESPU
DESPUÉS
CLASIFICACION, EN PAR
ÉNTESIS
PARÉNTESIS
EJEMPLO
A – 7 – 5 (17)
JAIME SUAREZ DIAZ
¾ IG SIEMPRE ES NUMERO REDONDO
¾ PARA GRUPOS A
A –– 22 –– 66 Y A – 2 – 7 SOLO SE UTILIZA LA
A
-7-5 (17)
A-7-5
JAIME SUAREZ DIAZ
COLOCAR EL INDICE DE GRUPO DESPUES DE LA
CLASIFICACION (ENTRE PARENTESIS)
EL INDICE DE GRUPO ES UTIL PARA DETERMINAR LA
CALIDAD RELATIVA DEL SUELO COMO MATERIAL DE
CONSTRUCCION
JAIME SUAREZ DIAZ
GRUPO A
-1
A-1
TAMBIEN INCLUYE LOS MATERIALES SIN LIGANTE.
JAIME SUAREZ DIAZ
MEZCLAS BIEN GRADADAS DE FRAGMENTOS DE ROCA
O GRAVA DE GRUESA A FINA CON UN LIGANTE NO
PLASTICO O LIGERAMENTE PLASTICO.
-1 -a
SUBGRUPO A
A-1-a
JAIME SUAREZ DIAZ
CONSISTEN PREDOMINANTEMENTE DE FRAGMENTOS
DE ROCA O GRAVA CON O SIN UN LIGANTE BIEN
GRADADO
SUBGRUPO A
-1-b
A-1-b
JAIME SUAREZ DIAZ
CONSISTEN PREDOMINANTEMENTE EN ARENAS
GRUESAS CON O SIN UN LIGANTE BIEN GRADADO
-3
GRUPO A
A-3
EJEMPLO: ARENA
PLASTICOS
FINA
DE
PLAYA
SIN
FINOS
JAIME SUAREZ DIAZ
ARENAS CON MUY POCA GRAVA Y MUY POCO LIGANTE
GRUPO A
-2
A-2
JAIME SUAREZ DIAZ
INCLUYE UNA GRAN VARIEDAD DE MATERIALES
GRANULARES
SUBGRUPOS A
-2-4 Y A
-2 -5
A-2-4
A-2-5
JAIME SUAREZ DIAZ
GRAVAS Y ARENAS CON CANTIDADES IMPORTANTES
DE LIMOS Y SUELOS PLASTICOS
SUBGRUPOS A
-2-6 Y A
-2 -7
A-2-6
A-2-7
JAIME SUAREZ DIAZ
SIMILAR AL A
-2-4 Y A
-2-5 CON EXCEPCION QUE
A-2-4
A-2-5
CONTIENEN ARCILLA CON CARACTERISTICAS
SIMILARES A LOS GRUPOS A
-6 Y A
-7
A-6
A-7
GRUPO A
-4
A-4
PUEDEN CONTENER
ALGO DE ARENA O
GRAVA
JAIME SUAREZ DIAZ
SUELO LIMOSO NO
PLASTICO A
MODERADAMENTE
PLASTICO
GRUPO A
-5
A-5
JAIME SUAREZ DIAZ
SIMILAR AL GRUPO A
-4 PERO ES MAS MICACEO Y
A-4
PUEDE SER MUY PLASTICO
GRUPO A
-6
A-6
PUEDE CONTENER ALGO DE ARENA O GRAVA
SON GENERALMENTE EXPANSIVOS
JAIME SUAREZ DIAZ
ARCILLA PLASTICA
GRUPO A
-7
A-7
PLASTICAS
Y
GENERALMENTE
JAIME SUAREZ DIAZ
ARCILLAS MUY
EXPANSIVAS
SUBGRUPO A
-7-5
A-7-5
A MUY PLASTICAS Y MUY
JAIME SUAREZ DIAZ
MODERADAMENTE
EXPANSIVAS
SUBGRUPO A
-7-6
A-7-6
EXTREMADAMENTE EXPANSIVAS
JAIME SUAREZ DIAZ
MUY PLASTICAS
GRUPO A
-8
A-8
JAIME SUAREZ DIAZ
TURBAS Y SUELOS MUY ORGANICOS
SISTEMA
SISTEMA UNIFICADO
UNIFICADO DE
DE CLASIFICACION
CLASIFICACION DE
DE SUELOS
SUELOS
S.U.C.S
S.U.C.S..
PROPUESTO POR ARTHUR CASAGRANDE EN 1942
ADAPTADO POR EL U.S
U.S.. BUREAU OF RECLAMATION Y
EL U.S
U.S.. CORPS OF ENGINEERS
JAIME SUAREZ DIAZ
G – GRAVA
S – ARENA
M – LIMO
C – ARCILLA
O – SUELOS ORGANICOS
Pt – TURBA
H – ALTA PLASTICIDAD
L – BAJA PLASTICIDAD
W – BIEN GRADADAS
P – MAL GRADADAS
JAIME SUAREZ DIAZ
SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS)
Suelos de textura gruesa (más de Suelos de textura fina (más de
50% retenido en la malla #200
50% pasa la malla #200)
Gravas: más de
50% de gruesos
retenidos en la
malla #4 (menos de
5% finos)
Arenas: más de
50% de gruesos
pasa la malla #4
(menos de 5%
finos)
GW
Grava limpia,
bien graduada
LL < 50%
ML
Limo de baja
plasticidad
GP
Grava limpia,
mal graduada
CL
Arcilla de
baja
plasticidad
SW
Arena limpia,
bien graduada
Arcilla: IP
arriba de la
línea A
Suelo orgánico
y limo: IP bajo
la línea A
OL
Orgánico de
baja
plasticidad
SP
Arena limpia,
mal graduada
LL > 50%
MH
Limo de alta
plasticidad
Gravas y arenas con
más de 12% de
finos
GM
Grava limosa
CH
Arcilla de
alta
plasticidad
GC
Grava arcillosa
Arcilla: IP
arriba de la
línea A
Suelo orgánico
y limo: IP
bajo la línea A
OH
Orgánico de
alta
plasticidad
SM
Arena limosa
SC
Arena arcillosa
Limosa= finos de
baja plasticidad
Arcillosa= finos de
alta plasticidad
TURBA y suelos orgánicos con más
de 50% de materia orgánica
CARTA
CARTA DE
DE PLASTICIDAD
PLASTICIDAD
PROPIEDADES
PROPIEDADES DE
DE LOS
LOS SUELOS
SUELOS S.U.C.S
S.U.C.S..
Nombre
Simbolo
Compresibili
dad
Capacidad
de carga
Permeabilidad
Material de
cimentación
Gravas y arenas
limpias
F<5%
GW
SW
GP
SP
Muy baja
a
Baja
Muy alta
a
Alta
Muy permeable
a
Permeable
Excelente
a
Bueno
Gravas y arenas
con finos
12<F<50%
GM
SM
GC
SC
Baja
a
Media
Alta
a
Media
Permeable
a
Semi
Permeable
Bueno
a
Regular
Limos y arcillas
de baja
plasticidad
LL<50%
ML
CL
OL
Media
a
Alta
Media
a
Baja
Semipermeable
a
Impermeable
Regular
a
Malo
Limos y arcillas
de alta
plasticidad
LL>50%
MH
CH
OH
Alta
a
Muy alta
Baja
a
Muy baja
Impermeable
a
Muy
impermeable
Malo
a
Muy malo
Turbas
PT
Muy alta
Muy baja
impermeable
Muy malo