Clasificación de Suelos: AASHTO vs. USCS

Sistema de clasificación AASHTO
El sistema de clasificación AASHTO es un método ampliamente utilizado en la ingeniería civil para
clasificar suelos según sus características físicas y mecánicas, está especialmente hecho para ser
implementado en la construcción de infraestructuras de transporte, para clasificar los suelos según
su idoneidad, esto se logra analizando el tamaño de las partículas, su plasticidad, capacidad
portante, entre otras propiedades tanto físicas como mecánicas. Este sistema clasifica los suelos en
ocho grupos desde el “A-1” a el “A-8”, estos grupos contienen a su vez subgrupos, también pueden
ser clasificados de manera general y en tipos fundamentales.
Parámetros para la clasificación de suelos del sistema de AASHTO:
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Granulometría: estudio que mediante su análisis permite la distinción entre materiales
granulares y finos, este estudio consiste en pasar la muestra del suelo o material por una
serie de tamices con aberturas de tamaño decreciente. Este sistema clasifica a los suelos
como limos arcillosos a aquellas muestras que pase mas de un 35% de su totalidad por el
tamiz #200, mientras si es menor a este porcentaje se considera granular.
Límites de Atterberg: Para la clasificación de suelos finos se utilizarán los parámetros de
los límites de Atterberg, estos parámetros determinan el comportamiento de los suelos
finos según su contenido de humedad en específico se utilizará:
-
-
Límite Liquido (LL): representa el menor contenido de agua necesario para reducir
la masa de suelo a una condición de semifluido, con una cohesión insignificante.
En ese sentido, dicho contenido de humedad puede considerarse como un límite
de saturación.
Límite Plástico (LP): es el contenido de humedad sobre el cual las partículas de
suelo están bien lubricadas y pueden ser moldeadas en una masa plástica. Una
menor cantidad de agua lleva al suelo a un estado semisólido, quebradizo, en cual
se evidencian características granulares. Por otra parte, una mayor cantidad de
agua hace al suelo más plástico como resultado de una disminución de su
cohesión. Siendo así el límite plástico el menor contenido de agua para el cual el
suelo mantiene sus características plásticas.
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Índice de Plasticidad (IP): es la diferencia numérica entre el Límite Liquido y el Límite
Plástico del suelo.
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Índice de Grupo: índice utilizado en el sistema AASHTO de clasificación de suelos para
realizar la evaluación de cada grupo. Su valor depende del porcentaje que pasa por 0,08
mm, del Límite Liquido y del Índice de Plasticidad del suelo.
Los suelos inicialmente se clasificarán de manera general, mediante el análisis granulométrico, los
cuales se clasificarán como:
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Material granular: todo suelo retenido en el tamiz #200.
-
Material limo arcilloso: suelo pasante del tamiz #200.
El sistema AASHTO clasifica los suelos en seis tipos fundamentales:
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Fragmentos Pétreos de Gravas y Arenas (Grupo A-1): Este grupo abarca suelos con
grandes fragmentos pétreos, como gravas y arenas. Son materiales granulares que aportan
estabilidad.
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Gravas y Arenas, Limosas y Arcillosas (Grupo A-2): Aquí encontramos suelos que
combinan gravas y arenas con una proporción de limos y arcillas. Estos suelos presentan
una mezcla de características.
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Arena Fina (Grupo A-3): Este grupo incluye suelos arenosos con partículas más finas, lo
que los hace distintos de las gravas y arenas gruesas.
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Suelos Limosos (Grupos A-4 y A-5): Los suelos limosos se dividen en subgrupos A-4 y A-5
según características específicas.
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Suelos Arcillosos (Grupos A-6 y A-7): Los suelos arcillosos se subdividen en A-6 y A-7,
considerando diferentes proporciones de limo y arcilla. Estos suelos presentan
propiedades plásticas distintivas.
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Suelos Orgánicos (A-8): Los suelos orgánicos, son aquellos que contienen materia
orgánica, estos no pueden resistir cargas pesadas sin sufrir asentamiento. (este tipo de
suelo suele no considerarse)
La siguiente tabla especifica los diferentes grupos y subgrupos en los cuales se clasifican los suelos
según el sistema de clasificación AASHTO, aplicando diversos parámetros mencionados
anteriormente:
Sistema de clasificación USCS
El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos es un método ampliamente utilizado en ingeniería
civil y geotecnia para clasificar los suelos según sus propiedades físicas y mecánicas. Este sistema
se basa en características clave como la distribución granulométrica (tamaño de las partículas), la
plasticidad y la relación entre los límites líquido y plástico del suelo, proporcionando una forma
estandarizada de clasificación que facilita el diseño y construcción de estructuras sobre un suelo
idóneo.
Parámetros para la clasificación de suelos del sistema de USCS:
-
-
Granulometría: estudio que mediante su análisis permite la distinción entre materiales
granulares y finos, este estudio consiste en pasar la muestra del suelo o material por una
serie de tamices con aberturas de tamaño decreciente. Este sistema clasifica a los suelos
como finos a aquellas muestras que tengan un porcentaje pasante de más de un 50% de
su totalidad por el tamiz #200, mientras si es menor a este porcentaje se considera suelo
grueso.
Límites de Atterberg: Para la clasificación de suelos finos se utilizarán los parámetros de
los límites de Atterberg, estos parámetros determinan el comportamiento de los suelos
finos según su contenido de humedad en específico se utilizará:
-
-
-
-
Limite Liquido (LL): representa el menor contenido de agua necesario para reducir
la masa de suelo a una condición de semifluido, con una cohesión insignificante.
En ese sentido, dicho contenido de humedad puede considerarse como un límite
de saturación.
Límite Plástico (LP): es el contenido de humedad sobre el cual las partículas de
suelo están bien lubricadas y pueden ser moldeadas en una masa plástica. Una
menor cantidad de agua lleva al suelo a un estado semisólido, quebradizo, en cual
se evidencian características granulares. Por otra parte, una mayor cantidad de
agua hace al suelo más plástico como resultado de una disminución de su
cohesión. Siendo así el límite plástico el menor contenido de agua para el cual el
suelo mantiene sus características plásticas.
Índice de Plasticidad (IP): es la diferencia numérica entre el Límite Liquido y el Límite
Plástico del suelo.
Coeficiente de Curvatura de un Suelo (Cc): Coeficiente que evalúa la regularidad de la
curva granulométrica, la cual representa la distribución por tamaño de las partículas de
una muestra de suelo. Este coeficiente se determina como:
Coeficiente de Uniformidad de un Suelo (Cu): Coeficiente que se emplea para saber el
tipo de graduación de un suelo. Este coeficiente de determina como:
Los suelos se clasifican inicialmente mediante un proceso de tamizado en el análisis
granulométrico, donde serán clasificados como:
-
Suelo Grueso: todo suelo retenido en el tamiz #200.
Suelo Fino: suelo pasante del tamiz #200.
Clasificación de Suelos Finos
Si el porcentaje pasante del tamiz #200 de la muestra es mayor al 50%, se considera un suelo fino,
para estos tipos de suelos se emplea el Límite Líquido y el Limite Plástico con los cuales se
determinará el Índice de Plasticidad y mediante el uso de la Carta de Plasticidad, los suelos finos se
clasifican de la siguiente manera:
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CL: Arcillas de baja compresibilidad
-
ML: Limos de baja compresibilidad
-
CH: Arcillas de alta compresibilidad
-
MH: Limos de alta compresibilidad
Clasificación de Suelos Gruesos
Si en el tamiz #200 se retiene mas del 50% del suelo, es clasificado como grueso. Dentro de los
suelos gruesos el tamiz #4, dividirá este tipo de suelo en gravas (G) y arenas (S), si la mayoría del
suelo se retiene en ele tamiz #4 se considerará como grava, de lo contrario se clasificará como
arena. Además, se debe considerar el porcentaje de finos de la muestra obtenido en el análisis
granulométrico.
-
Para los Suelos Gruesos con un %F<5% es necesario calcular la graduación de del suelo en
el análisis granulométrico, utilizando el Coeficiente de Curvatura del Suelo (Cc) y el
Coeficiente de Uniformidad del Suelo (Cu). Para que un suelo grueso sea considerado bien
graduad debe cumplir lo siguiente:
-
Gravas: Cu>6 ; 1≤Cc≤3
Arenas: Cu>4 ; 1≤Cc≤3
Esto permite clasificar los suelos gruesos en cuatro tipos según su graduación:
-
GW: Gravas bien graduadas.
GP: Gravas mal graduadas.
SW: Arenas bien graduadas.
SP: Arenas mal graduadas.
-
Para los Suelos Gruesos con un %F≥12%, cuando el porcentaje de suelo fino es mayor igual
a un 12%, este deberá ser clasificado según la Carta de Plasticidad, presentándose cuatro
tipos de suelos diferentes, los cuales son:
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GC: Gravas arcillosas.
GM: Gravas limosas.
SC: Arenas arcillosas.
SM: Arenas limosas.
Para los suelos gruesos con un 5%≤%F<12%, se deben clasificar combinando las dos
clasificaciones mencionadas anteriormente, considerando la clasificación del suelo fino y
la graduación del suelo, haciendo que el suelo pueda clasificarse en ocho categorías:
-
GW-GC: Gravas bien graduadas arcillosas.
GP-GC: Gravas mal graduadas arcillosa.
GW-GM: Gravas bien graduadas limosa.
GP-GM: Gravas mal graduadas limosa.
SW-SC: Arenas bien graduadas arcillosa.
SP-SC: Arenas mal graduadas arcillosa.
SW-SM: Arenas bien graduadas limosa.
SP-SM: Arenas mal graduadas limosa.
Diferencias entre los sistemas de clasificación AASHTO Y USCS:
1. El sistema de clasificación “AASHTO” clasifica a los suelos como limos arcillosos a aquellas
muestras que pase más de un 35% de su totalidad por el tamiz #200 y si es menor a este
porcentaje se considera granular, mientas que el sistema “USCS” clasifica a los suelos como
finos a aquellas muestras que tengan un porcentaje pasante de más de un 50% de su
totalidad por el tamiz #200 y si es menor a este porcentaje se considera suelo grueso.
2. Una de las diferencias más notarias entre estos dos sistemas es la nomenclatura que le
asigna a cada tipo de suelo.
3. Ambos sistemas clasifican los tipos de suelo relacionando sus características físicas, como
lo es el tamaño de las partículas, sus propiedades mecánicas, los Limites de Atterberg y su
índice de plasticidad, pero ambos tienen un parámetro propio de clasificación, en el caso
del sistema “AASHTO” es el Índice de Grupo y en el sistema “USCS” que mide la graduación
del suelo mediante el Coeficiente de Curvatura y el Coeficiente de Uniformidad.
4. En Chile estos dos sistemas los podemos diferenciar por su uso, el sistema “AASHTO”
generalmente se utiliza en infraestructuras de transporte, ya sea para rellenos o clasificar
el tipo de suelo de la subrasante, mientras que el sistema “USCS” se utiliza mayormente en
edificaciones, como por ejemplo para cimentaciones profundas.
5. El sistema “AASHTO” a comparación con el sistema “USCS”, es mucho más simple en
relación con la obtención del análisis para poder clasificar los tipos de suelos, siendo el
sistema “USCS” mucho mas detallado en su clasificación.
Aplicación practica de clasificación de suelos y resolución de problemáticas.
Para confeccionar un pavimento asfaltico de un pasaje, se realizó el estudio de la subrasante,
mediante calicatas, con un total de tres puntos de exploración, siendo el mínimo establecido en la
NCh1508:2014, debido a los m2 a explorar. Se identifico que el suelo estudiado corresponde a un
material limo arcilloso del grupo “A-6” del sistema de clasificación AASHTO, el cual corresponde a
una arcilla de baja compresión. Se realizo el respectivo “CBR” a las muestras del suelo, obteniendo
como resultado un porcentaje igual al 3%. De acuerdo con la “Cartilla de Diseño Pavimentos
Asfálticos” del “SERVIU”, si el CBR de la subrasante es igual o menor al 3% se debe realizar un
mejoramiento de suelo de 450 mm con un material que cumpla con un CBR igual o mayor al 20%,
que corresponde a un suelo que tenga una capacidad portante media, siendo un tipo de suelo
idóneo para este mejoramiento un suelo del grupo “A-2”, una grava limosa.