Clasificación de Suelos: Guía de Aprendizaje SUCS y AASHTO

UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
GUÍA DE APRENDIZAJE 6
CURSO:
Mecánica De Suelos
TEMA:
Clasificación de Suelos
DOCENTE:
Ing. Wilmer Rojas Pintado
Jaén – Perú, octubre 2022
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
CLASIFICACIÓN DE SUELOS
INDICE
1.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 2
2.
DESARROLLO ....................................................................................................................................... 2
2.1.
SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS .................................................. 2
2.1.1.
SUELOS GRUESOS ............................................................................................................... 2
2.1.2.
SUELOS FINOS ...................................................................................................................... 5
2.1.3.
CARACTERIZACIÓN GENERAL SUCS ........................................................................... 7
2.2.
CLASIFICACIÓN AASHTO ......................................................................................................... 8
2.3.
EJERCICIOS ................................................................................................................................. 11
3.
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN ....................................................................................................... 12
4.
GLOSARIO............................................................................................................................................ 12
5.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 12
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
1. INTRODUCCIÓN
La clasificación de suelos nos proporciona información cualitativa de las propiedades mecánicas y
comportamiento de un suelo. Existen diversos sistemas de clasificación pero los más utilizados son. El
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), creado por Casagrande e incluido en las normas
de la ASTM (American Society for Testing and Materials) el cual es más utilizado en proyectos en
general y cimentaciones y el sistema AASHTO (American Association of State Highway and
Transportation Officials) que es de mayor uso en proyectos de transporte.
Para clasificar el suelo se requiere la información de su granulometría y límites de consistencia, y
algunos otros cálculos según el sistema que se utilice. Una vez clasificado un suelo en cuestión se puede
recurrir a la información cualitativa que proporciona la clasificación de los diferentes grupos de suelos,
para su empleo en diferentes obras.
2. DESARROLLO
2.1. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS
Se determina a partir de la granulometría, la uniformidad, los límites de Atterberg y el contenido en
materia orgánica. En la clasificación se usará únicamente el material pasante por el tamiz de 3”. El
sistema divide los suelos en dos grupos principales, gruesos y finos, en función del pasante por el tamiz
nº 200 ASTM. Los suelos de grano grueso se dividen en gravas y arenas según el pasante por el tamiz
nº 4 ASTM. Estas gravas o arenas, a su vez, se clasifican dependiendo del porcentaje de finos que
presentan (% del pasante por el tamiz nº 200 ASTM) en limpias y sucias.
2.1.1.
SUELOS GRUESOS
Clasifican como grava cuando más del 50% de las partículas de la fracción gruesa tienen tamaño mayor
que 4.75 mm (malla N° 4) y como arena cuando el 50% de las partículas o más de la fracción gruesa,
son de tamaño menor. La grava se identifica con el símbolo G (Gravel) y la arena con el símbolo S
(Sand). Ambas a la vez se subdividen en 8 subgrupos:
A. Grava o arena bien gradada (GW o SW). Si el material contiene hasta 5% de finos, cuando se
trate de una grava con coeficiente de uniformidad (Cu) mayor de 4 y coeficiente de curvatura (Cc)
entre 1 y 3, se clasifica como grava bien graduada y se identifica con el símbolo GW. Cuando se
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
trate de una arena cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es mayor de 6 y su coeficiente de curvatura
(Cc) esté entre 1 y 3, se clasifica como arena bien gradada y se identifica con el símbolo SW.
B. Grava o arena mal graduada (GP o SP). Si el material contiene hasta 5% de finos y sus
coeficientes de uniformidad y curvatura, no cumplen con lo indicado en el párrafo anterior, se
clasifica como grava mal gradada o arena mal gradada, según corresponda y se identifica con los
símbolos GP o SP, respectivamente.
C. Grava o arena limosa (GM o SM). Si el material contiene más del 12% de finos y estos son limo,
se clasifica como grava limosa o arena limosa, según corresponda y se identifica con los símbolos
GM o SM, respectivamente.
D. Grava o arena arcillosa (GC o SC). Si el material contiene más del 12% de finos y estos son
arcilla, se clasifica como grava arcillosa o arena arcillosa, según corresponda y se identifica con los
símbolos GC o SC, respectivamente.
E. Grava o arena bien gradada limosa (GW-GM o SW-SM). Si el material contiene entre 5% y
12% de finos y estos son limo, se trata de una grava bien gradada limosa y se identifica con el
símbolo GW-GM. Cuando se trate de una arena, se clasifica como arena bien gradada limosa y se
identifica con el símbolo SWSM.
F. Grava o arena mal gradada limosa (GP-GM o SP-SM). Si la grava o la arena son mal gradadas,
contienen entre 5 y 12% de finos y estos son limo, se clasifican como grava mal gradada limosa o
arena mal gradada limosa, según corresponda y se identifican con los símbolos GP-GM o SP-SM,
respectivamente.
G. Grava o arena bien graduada arcillosa (GW-GC o SW-SC). Si la grava o la arena cumplen con
los requisitos de bien gradadas, excepto que contienen entre 5 y 12% de finos y estos son arcilla, se
clasifican como grava bien gradada arcillosa o arena bien gradada arcillosa, según corresponda y se
identifican con los símbolos GW-GC o SW-SC, respectivamente.
H. Grava o arena mal gradada arcillosa (GP-GC o SP-SC). Si la grava o la arena son mal gradadas,
contienen entre 5 y 12% de finos y estos son arcilla, se clasifican como grava mal gradada arcillosa
o arena mal gradada arcillosa, según corresponda y se identifican con los símbolos GP-GC o SPSC, respectivamente
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
FIGURAS 01: Diagrama para clasificación de arenas
FIGURA 02: Diagrama para clasificación de gravas
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
2.1.2.
SUELOS FINOS
Se clasifican según sus características de plasticidad, en:
A. Limo (M). El suelo fino se clasifica como limo cuando su límite líquido (LL) y su índice plástico
(LP), definen un punto ubicado en las zonas I o III de la Carta de Plasticidad que se muestra en la
Figura 1 de este Manual y se identifica con el símbolo M (del sueco mo y mjala). Si dicho punto
se aloja en la zona I, el material se clasifica como limo de baja compresibilidad y se identifica con
el símbolo ML; si se ubica en la zona III, se clasifica como limo de alta compresibilidad y se
identifica con el símbolo MH. Si el material contiene una cantidad apreciable de materia orgánica
y el punto definido por su límite líquido y su índice plástico se ubica cercano y por debajo de la
línea A de la Carta de Plasticidad, se clasifica como limo orgánico de baja compresibilidad si su
límite líquido es menor de 50% y se identifica con el símbolo OL, o como limo orgánico de alta
compresibilidad si su límite líquido es mayor y se identifica con el símbolo OH.
B. Arcilla (C). El suelo fino se clasifica como arcilla cuando su límite líquido y su índice plástico,
definen un punto ubicado en las zonas II o IV de la Carta de Plasticidad que se muestra en la Figura
1 de este Manual y se identifica con el símbolo C (Clay). Si dicho punto se aloja en la zona II, el
material se clasifica como arcilla de baja plasticidad y se identifica con el símbolo CL, si se ubica
en la zona IV, se clasifica como arcilla de alta plasticidad y se identifica con el símbolo CH.
C. Altamente orgánicos (Pt). El suelo se clasifica como altamente orgánico cuando se identifica por
su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa; se le denomina turba
y se identifica con el símbolo Pt.
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
FIGURA 3: Carta de plasticidad
FIGURA 4: Diagrama para clasificación de finos
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
2.1.3.
CARACTERIZACIÓN GENERAL SUCS
Tabla 1: Sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) incluyendo identificación y descripción
** Clasificación de frontera
Los suelos que posean las características de dos grupos se designan con la combinación de los dos
símbolos; por ejemplo GW-GC, mezcla de arena y grava bien gradadas con cementante arcilloso.
Todos los tamaños de las mallas en esta carta son los U.S. standard.
* La división de los grupos GM y SM en subdivisiones d y u son para caminos y aeropuertos
únicamente, la sub división está basada en los límites 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.
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
Una vez conocido el tipo de suelo en cuestión se puede recurrir a la información cualitativa que
proporciona la clasificación de los diferentes grupos de suelos del Sistema Unificado de Clasificación
de Suelos para su empleo en diferentes obras.
Tabla 2: Propiedades y aplicaciones de los suelos en obras de ingeniería.
2.2.
CLASIFICACIÓN AASHTO
Se usa principalmente en la construcción de explanaciones de caminos y carreteras. Este sistema clasifica
los suelos en siete grupos y varios subgrupos, y los ensayos necesarios se reducen a análisis
granulométricos (tamices nº 10, 40, y 200 ASTM), determinación de los límites de Atterberg y cálculo
del índice de grupo (IG) que es un número entero comprendido entre 0 y 20 que se obtiene a partir de la
siguiente fórmula empírica: (Márquez, 2006)
IG = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
En la cual:
a: % de exceso sobre 35 y sin pasar de 75, pasa por el tamiz nº 200 ASTM. Número entero y positivo.
Varía de 0 a 40.
b: % de exceso de 15 y sin pasar de 55, atraviesa el tamiz nº 200 ASTM. Número entero y positivo.
Varía de 0 a 40.
c: Es la parte del límite líquido (LL) que excede de 40 sin pasar de 60. Número entero y positivo. Varía
de 0 a 20.
d: Es la parte del índice de plasticidad (IP) que excede de 10 y no pasa de 30. Número entero y positivo.
Varía de 0 a 20.
El índice del grupo indica la idoneidad de un suelo determinado para construir explanaciones. Cuanto más
bajo es el Índice de Grupo, mejor es el suelo.
La clasificación utiliza la letra A seguida de un índice, del 1 al 7, que a su vez puede tener otro índice
más. La calidad del suelo decrece al aumentar el correspondiente índice, de forma que A-1 es mejor que
A-2. Lo mismo puede decirse en los segundos índices.
La separación entre suelos granulares y limo-arcillosos se establece por la cantidad que pasa por el tamiz
nº 200 ASTM. Los suelos en que esta fracción es igual o menor al 35%, son granulares, en tanto que
aquellos suelos en los que dicha fracción es superior al 35%, son limoarcillosos.
Con el resultado de los ensayos se opera en la tabla, de izquierda a derecha por eliminación. El primer
grupo a partir de la izquierda en el que coincidan los resultados de los ensayos será el que corresponda al
suelo analizado.
Los tipos de suelo que establece el sistema son:
•
A-1-a: Principalmente gravas con o sin partículas finas de granulometrías bien definidas.
•
A-1-b: Arena con o sin partículas finas de granulometrías bien definidas.
•
A-2-4: Materiales granulares con partículas finas limosas.
•
A-2-5: Intermedio. A-2-6: Materiales granulares con partículas finas arcillosas.
•
A-2-7: Intermedio.
•
A-3: Arena de granulometría deficiente que casi no contiene partículas finas ni gravas.
•
A-4: Principalmente partículas finas limosas.
•
A-5: Tipos de suelos poco frecuentes que contienen partículas finas limosas, generalmente elásticos
y difíciles de compactar.
•
A-6: Contienen partículas finas limosas o arcillosas con un límite liquido bajo.
•
A-7-5: Las arcillas y limos más plásticos.
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
•
A-7-6: Las arcillas y limos más plásticos.
Para la clasificación de los suelos A-4, A-5, A-6 y A-7, conocidos el IP y el LL, se debe recurrir, además,
al gráfico siguiente.
Figura 5: Clasificación de los suelos de textura fina según la AASHTO. (Márquez, 2006)
Tabla 3: Tabla de clasificación AASHTO
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
2.3.
EJERCICIOS
I.
Clasifique los siguientes suelos, en el sistema SUCS
II.
Clasifique los siguientes suelos, en el sistema SUCS Y AASHTO
Según la AASHTO
•
Suelo A: I P = 17,6 > 10. Además 21,9% pasa T200 A-2
•
Suelo B: IP = 21,9 > 10. Además 54,3% pasa T200 Þ A-7
•
Suelo C: Es grueso granular y sólo 38,5% pasa T40 Þ A-1
Según la SUCS
•
Suelo A: Menos del 50% pasa el T200 y más del 50% pasa el T4: Será SM o SC, porque más del
5% pasa el T200. De acuerdo a la CARTA DE PLASTICIDAD y la descripción es CL; en
consecuencia, no pudiendo ser limo, es SC.
•
Suelo B: Es fino granular, pues más del 50% pasa el T200. Como LL > 50% es MH, OH o CH
(ver CARTA DE PLASTICIDAD). Por la dificultad de leer exactamente su localización, f(IP, LL)
el cálculo es IP = 0,73(53,5 – 20) = 24,4 > 21,9, quedando el suelo por debajo de la línea A. Por
la descripción es MH.
UNIVERSIDAD NACIOJNAL DE CAJAMARCA
Norte de la universidad peruana
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUAELA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL - SEDE JAEN
DEPARTAMENTO ACADEMICO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA
•
Suelo C: Asumamos 5,1% » 5%. Haciendo la curva granulométrica Cu = 23,3; Cc = 0,5 (mal
gradado). Entre T4 y T200, 62,4% (restar) del material se retiene y su denominación es arena;
entonces SP.
3. ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN
A. Realizar la lectura y resumen manual de la guía n°8. (Máximo 5 páginas)
B. Sobre las figuras 1; 2 y 4 y la tabla 3, esquematice secuencialmente la clasificación de los suelos
que se presentan como ejercicios en esta guía (Máximo 5paginas)
Evaluación 1: Presentación del desarrollo manual de la actividad indicada.
Indicaciones:
•
La resolución será de forma manual en hojas limpias, sin manchas y/o enmendaduras.
•
Una vez realizado se escaneará o tomará las fotografías correspondientes luego se convertirá en un
solo archivo PDF denominado MS1-UNC-S8 APELLIDOS Y NOMBRES DEL ALUMNO y se
enviará al WhatsApp de actividades Hasta el sábado 15-10-22 a las 08:00 horas.
4. GLOSARIO
•
Gradación del suelo. Es una clasificación de un grano grueso del suelo que ocupa el suelo sobre la
base de los diferentes tamaños de las partículas contenidas en el suelo. Gradación del suelo es un
aspecto importante de la mecánica del suelo y la ingeniería geotécnica , ya que es un indicador de otras
propiedades de ingeniería tales como la compresibilidad, resistencia al corte, y la conductividad
hidráulica. En un diseño, la gradación del suelo a menudo controla el diseño y suelo de drenaje de
agua del sitio. Un suelo pobremente gradado tendrá un mejor drenaje de un suelo bien gradado.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Cot Álcega, A. (2005). Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura. Valencia .
Duque, G., & Escobar, C. (2002). Mecanica de Suelos. Manizales. Colombia: Universidad Nacional de
Colombia.
MTC. (2016). Manual de ensayo de materiales. Lima.