Clasificacion de suelos
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2013 David Huertas Rosales [ DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN Del SUELO ] A continuación se explica la teoría relativa a la clasificación e identificación del suelo así como una serie de ejercicios prácticos y los resultados obtenidos en nuestros ensayos en el laboratorio.
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2013
David Huertas Rosales
[ DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN
Del SUELO ]
A continuación se explica la teoría relativa a la clasificación e identificación del suelo así como una serie de ejercicios prácticos y los resultados obtenidos en nuestros ensayos en el laboratorio.
Índice.
1-Introducción
2-Casagrande
3- Plasticidad, límites de Atterberg, consistencia
y fluidez
3.1-Límites de Atterberg
3.2-Limite liquido
3.3-Limite plástico
4-Clasificación de Casagrande
5-Granulometria
5.1-Analisis granulométrico por tamizado
5.2-Analisis granulométrico por sedimentación
5.3-Caracteristicas de las curvas granulométricas
5.3.1-Diametro eficaz o efectivo
5.3.2-Coeficiente de uniformidad
5.3.3-Coeficiente de curvatura.
6-Caracteristicas de los distintos tipos de suelos
6.1-Gravas
6.2-Arenas
6.3-Limos
6.4-Arcillas
7-Ejercicios prácticos
7.1-Granulometria
7.2-Limites de Atterberg
8-Resultados obtenidos en el laboratorio.
9-Bibliografia.
DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS
1-Introducción. Para estudiar un material complejo como el suelo (con diferente tamaño de
partículas y composición química) es necesario seguir una metodología con
definiciones y sistemas de evaluación de propiedades, de forma que se constituya un
lenguaje fácilmente comprensible por los técnicos de diferentes especialidades y
países. Así, se han clasificado los suelos en varios grandes grupos en función de su
granulometría (Normas D.I.N., A.S.T.M., A.E.N.O.R., etc.):
M.I.T. y NORMAS Británicas
Arcilla Limo Arena
Grava Fino Medio Grueso Fina Media Gruesa
0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2
DIN
Arcilla
Limo Arena Grava Piedr
a Fino
Medio
Grueso
Fina
Media
Gruesa
Fina
Media
Gruesa
0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2 6 20
60
U.S. Public Roads Administration y A.S.T.M.
Arcilla Limo Arena
Grava Fina Gruesa
0,006 0,05 0,25 2
Todas estas clasificaciones tienen algo de arbitrario, pues no se pueden
establecer divisiones claras entre los elementos de una serie continua. Pero sería una
gran ventaja el que un sistema fuese adoptado por todos los ingenieros constructores.
En este sistema, las divisiones deberían corresponder, al menos de un modo
aproximado, con cambios importantes en las propiedades de los suelos, y las distintas
fracciones deberían ser reconocibles a simple vista o mediante ensayos de campo
sencillos.
2-Casagrande.
La clasificación más usada actualmente es la USCS (siglas en inglés del Sistema
Unificado de Clasificación de Suelos), también denominada Clasificación ASTM o de
Casagrande modificada.
En primera instancia este sistema divide los suelos en dos grandes grupos: de
grano grueso y de grano fino. Pertenecen al primero aquellos suelos que cuentan con
más del 50 % en peso de partículas de tamaño mayor a 0,080 mm. Se representan por
el símbolo “G” (de gravas) si más de la mitad de las partículas gruesas son retenidas
en tamiz 5 mm, y por el símbolo “S” (de arenas, en inglés) sí más de la mitad de las
mismas pasa por tamiz 5 mm.
A la “G” o a la “S” se les agrega una segunda letra que describe la graduación y la
presencia de finos (partículas de tamaño inferior a 0.080 mm):
§ “W” para suelos con buena graduación, con poco o ningún fino.
§ “P” para suelos de graduación pobre, uniforme o discontinua y con poco o
ningún fino
§ “M” para suelos que contienen limo o limo y arena
§ “C” para suelos que contienen arcilla o arena y arcilla.
Los suelos finos (aquellos que cuentan con una proporción superior al 50 % de
partículas de tamaño inferior a 0.080 mm), se clasifican según la propuesta de
Casagrande, dividiéndose en tres grupos: las arcillas (“C”), los limos (“M”) y los limos o
arcillas orgánicos (“O”). Estos símbolos están seguidos por una segunda letra que
depende del valor del límite líquido: “L” si el límite líquido es menor a 50, y “H” si es
mayor o igual a 50.
En 1948 Arthur Casagrande propuso
un sistema de clasificación de suelos
basado en especificaciones ampliamente
utilizadas durante la II Guerra
Mundial para la construcción de
aeródromos por el Corps of Engineers
del U.S. Army. Su utilidad se puso de
manifiesto durante los años siguientes al
ser aplicada a diferentes obras de
ingeniería civil, tales como, presas,
canales y carreteras ejecutadas en el
ámbito de la reconstrucción de la Europa
de posguerra.
3- Plasticidad, límites de Atterberg, consistencia y fluidez
Para comprender mejor esta clasificación es necesario explicar brevemente en qué
consisten tanto la plasticidad como los limites de Atterberg
Se denomina plasticidad a la propiedad que presentan algunos suelos de modificar
su consistencia (o dicho de otra forma, su resistencia al corte) en función de la
humedad.
Existe una correspondencia entre la plasticidad de un suelo y su cohesión. La
plasticidad es una propiedad exclusiva de los suelos finos (arcillas y limos), siendo
producto de las relaciones electroquímicas que se establecen entre las superficies de
los elementos que forman el agregado que compone el suelo (partículas elementales
de limo o arcilla). Los suelos granulares, formados exclusivamente por elementos de
granulometría gruesa (arena, gravilla, grava o cantos) no presentan plasticidad.
3.1-Límites de Atterberg
Albert Mauritz Atterberg definió para el uso en agronomía cuatro estados en los
que puede encontrarse un suelo plástico en función de su consistencia, que varía
según la humedad: sólido, semisólido, plástico y líquido. Un suelo plástico seco se
encuentra en estado sólido; al incrementar su humedad varía de forma gradual su
consistencia hasta llegar al estado líquido. Los umbrales de humedad que separan
cada uno de los estados son denominados límites de Atterberg.
La aplicación ingenieril de los conceptos de Atterberg se debe a Arthur
Casagrande, quien normalizó una metodología de laboratorio para determinar la
humedad a la cual un suelo se encuentra en la frontera entre dos estados de
consistencia.
3.2-Limite liquido
Conceptualmente el límite líquido ( ) corresponde a la humedad por encima de la
cual la resistencia al corte de un suelo es nula (propia de un líquido) y se determina
mediante un ensayo que relaciona este umbral de humedad con un cierto número de
golpes que es necesario dar a un dispositivo en forma de cuchara para que dos
porciones de suelo separadas por un surco se unan en una longitud preestablecida en
este procedimiento se toman 12 mm a este test se le denomina como ensayo de la
cuchara de Casagrande.
Cuchara de Casagrande
Desplazamiento de la muestra de suelo y cierre del surco en la cuchara de
Casagrande
3.3-Limite plástico
El límite plástico ( ) corresponde al umbral de humedad de un suelo por encima
del cual el material muestra una deformación de tipo plástica en relación a las
tensiones aplicadas, y empíricamente se relaciona con la humedad por debajo de la
cual resulta imposible moldear un cilindro de 3 mm de diámetro.
Determinación del límite plástico
El límite de retracción ( ), se define como la humedad por debajo de la cual el
suelo deja de presentar una disminución de volumen pareja a la disminución de la
humedad (proceso de retracción); por debajo de dicho umbral se entiende que parte
de los poros del suelo se encuentran ya ocupados por aire, por lo que se asume que el
límite de retracción corresponde con la humedad de saturación de una arcilla que al
contrario de lo que ocurre en un suelo granular, no equivale al máximo contenido en
agua que pueda presentar el suelo.
Cambio de volumen asociado a la variación de humedad en arcillas
Cuanto mayor sea el rango de humedad entre los diferentes límites de plasticidad,
mayor cantidad de agua podrá asumir un suelo sin variar su estado de consistencia,
entendiéndose por este comportamiento el concepto cualitativo de “plasticidad”; la
diferencia entre el valor de humedad correspondiente al límite líquido y al límite
plástico se define como “índice de plasticidad” ( ), siendo pues “más plástico” pues un
suelo cuanto mayor sea este índice.
La clasificación de los suelos finos según su plasticidad tiene en consideración los
valores del límite líquido y del índice de plasticidad. El valor del límite líquido = 50 se
considera como umbral que distingue los suelos de alta y media plasticidad, y el de
= 30 distingue entre suelos de plasticidad media y baja; una clasificación más habitual
y simplificada considera los suelos de plasticidad media y baja en un único grupo de
suelos de baja plasticidad.
Representando la pareja de valores ( , ) por un punto en un gráfico de
coordenadas, situando en abscisas y en ordenadas , es posible clasificar el suelo
en uno de los grupos definidos por A. Casagrande, según muestra la siguiente figura.
Gráfico de Casagrande
En el gráfico hay dos líneas rectas principales que separan cuatro regiones. Una
línea es vertical y corresponde a = 50 (delimita los suelos de plasticidad alta o baja).
La otra es una diagonal, la llamada línea “A”, que delimita las arcillas (por encima de la
línea) y los limos (por debajo de la misma) y tiene por ecuación:
= 0,73 • ( – 20)
Las clases de suelos definidas en función del grafico de Casagrande son:
§ Arcilla inorgánica de baja plasticidad (CL).
§ Arcilla inorgánica de alta plasticidad (CH).
§ Limo inorgánico de baja plasticidad (ML).
§ Suelo con materia orgánica coloidal y baja plasticidad (OL).
§ Limo orgánico de alta plasticidad (MH).
§ Suelo con materia orgánica coloidal y alta plasticidad (OH).
3.3.1-Consistencia e índice de fluidez
Una arcilla muy seca presenta una consistencia dura, y un aspecto en forma de
terrón. Esa misma arcilla muy húmeda muestra en cambio una consistencia muy
blanda: resulta obvio que la consistencia de la arcilla disminuye al aumentar la
humedad. Con el fin de cuantificar el grado de consistencia se emplea un índice de
fluidez ( ) que da idea de la relación entre la humedad del suelo en el intervalo de
plasticidad:
Valores de IL negativos indican una arcilla de consistencia sólida. Si 0 < IL < 1 la
arcilla presenta una consistencia plástica, mientras que para IL > 1 la arcilla muestra
una consistencia líquida.
4-Clasificación de Casagrande:
Clasificación de Suelos de granos gruesos (más de 50% retenido en 0,08 mm)
-grava (G): el 50%, o más de la fracción gruesa (> 0,08 mm) es retenida en tamiz 5
mm
-arena (S): más del 50% de la fracción gruesa (> 0,08 mm) pasa por tamiz 5 mm.
-Si menos del 5% en peso de la muestra pasa por tamiz 0,08 mm, se calcula: Cu =
D60/D10 y Cc = (D30)2 /(D10 · D60), entonces:
§ grava bien graduada (GW) si Cu > 4
§ arena bien graduada (SW) si Cu > 6 y 1 < Cc < 3.
§ grava pobremente graduada (GP), o arena pobremente graduada (SP): no se
satisfacen simultáneamente los criterios de Cu y Cc para bien graduada.
- Si más del 12% de la muestra pasa por el tamiz 0,08 mm, se analizan los valores
del límite líquido e índice de plasticidad. Clasificamos la muestra según la carta de
plasticidad como grava limosa (GM), o arena limosa (SM), si los resultados de los
límites de consistencia muestran que los finos son limosos, es decir, si el punto en la
gráfica de Casagrande se sitúa bajo la línea “A” o el IP es menor que 4.
- Se clasifica la muestra como grava arcillosa (GC), o arena arcillosa (SC), si los
finos son arcillosos, es decir, si el punto representativo de la muestra se sitúa sobre la
línea “A” y el IP es mayor que 7.
- Si el punto se sitúa en la línea “A” o está sobre esta línea, pero el índice de
plasticidad está comprendido entre 4 y 7, se indica una clasificación doble (tal como
GM-GC o SM-SC).
-Si pasa por tamiz 0,08 mm del 5 % al 12% de la muestra, el suelo se indicará
como clasificación doble, basada en los criterios de graduación y límites de
consistencia, tales como GW-GC o SP-SM.
-En casos dudosos, la regla es favorecer a la clasificación de menos plasticidad.
Por ejemplo una grava con 10% de finos, un Cu = 20, Cc = 2 e IP =6, será clasificada
como GW-GM en lugar de GW-GC.
Clasificación de suelos de grano fino (50% o más pasa por 0,08 mm)
Aplícando los criterios de clasificación de la carta de plasticidad de Casagrande:
- Clasificar el suelo como una arcilla inorgánica (C), si al dibujar el punto del
límite líquido versus índice de plasticidad, éste cae sobre la línea “A” y el índice de
plasticidad es mayor que 7.
§ Clasificar como arcilla inorgánica de baja a media plasticidad (CL) si el wL < 50.
§ Clasificar como arcilla inorgánica de alta plasticidad (CH) si wL ≥ 50.
§ En caso que wL > 100 o IP > 60, expandir la carta de plasticidad manteniendo
las mismas escalas y pendiente de la línea “A”.
-Clasificar el suelo como limo inorgánico (M), si el punto versus IP se sitúa bajo la línea “A” o IP < 4, a menos que se sospeche que hay materia orgánica presente en cantidades suficientes como para influir en las propiedades del suelo (suelo de color oscuro y olor orgánico cuando está húmedo y tibio), en cuyo caso se debe efectuar un segundo límite líquido con la muestra que ensaye secada al horno a una temperatura de 110 ± 5°C durante 24 horas. Se clasifica como limo o arcilla orgánicos (O), si el límite líquido después del secado al horno, es menor que 75% del límite líquido de la muestra original determinado antes del secado.
§ Clasificar el suelo como limo inorgánico de baja plasticidad (ML), o como limo o arcilla orgánicos de baja plasticidad (OL), si < 50 y el punto versus IP se sitúa bajo la línea “A” o bien IP < 4.
§ Clasificar el suelo como limo inorgánico de alta plasticidad (MH), o bien como arcilla o limo orgánicos de alta plasticidad (OH), si es mayor que 50 y el
punto versus IP se encuentra bajo la línea “A” o bien IP < 4.
-Con el fin de indicar sus características de borde, algunos suelos de grano fino
deben clasificarse mediante simbología doble. Si el punto -IP se sitúa prácticamente en la línea “A” o sobre la línea “A” donde el índice de plasticidad tiene un rango de 4 a 7, el suelo debe tener clasificación doble tales como CL-ML o CH-OH. Algunas normas indican como suelos de alta plasticidad todos aquellos con un valor del límite líquido wL ≥ 50, mientras que otras indican que si el punto = 50 el suelo deberá tener clasificación doble tales como CL-CH o ML-MH.
-En casos dudosos la regla de clasificación favorece al más plástico. Por ejemplo, un suelo fino con un = 50 e IP = 22 deberá clasificarse como CH-MH en lugar de CL-ML.
5-Granulometría del suelo.
La granulometría o estudio de los distintos tamaños que componen un suelo se
realiza en base a clasificaciones de tamaños normalizadas, de distintos países, que en
general corresponden a los siguientes grandes grupos:
Gravas-Arenas-Limos-Arcillas
En España la clasificación viene regulada por la norma UNE que define los
siguientes grandes grupos:
Tipo Tamaño
Bloques 1 m
Bolos 10cm a 30cm
Gravas >40mm
Gravillas >2mm
Arenas 2mm a 0.06mm
Limos 0.06mm a 0.002mm
Arcillas <0.002mm
Dentro de cada grupo se puede dividir en fina, media y gruesa. Los cuatro
primeros grupos(bloques, bolos, gravas y gravillas) pueden englobarse en un grupo
más amplio bajo la denominación genérica de gravas.
La determinación de los distintos tamaños que forman un suelo se realiza por
medio de análisis granulométricos.
Los análisis granulométricos pueden ser de dos tipos:
-Granulométrico por tamizado
-Granulométrico por sedimentación
El análisis granulométrico por tamizado, se realiza por medio de cribas y tamices
hasta un tamaño de grano de: 0.074mm. Variable según la normativa, a partir de este
tamaño, prácticamente no es posible construir los tamices por lo cual el análisis
granulométrico hay que continuarlo por medio del método de la sedimentación.
5.1-Analisis granulométrico por tamizado
Para realizar el análisis granulométrico por tamizado se dispone una serie de
tamices que son distintos según sea la normativa del país. El análisis granulométrico
por tamizado se realiza tamizando o cribando, una determinada cantidad de suelo, en
peso(por ejemplo 1Kg), a través de una serie de tamices(que no tiene por qué ser la
serie completa) y tras el correspondiente vibrado, bien sea manual o automático, se
pesa lo retenido en cada uno de los tamices.
conocido lo retenido en cada tamiz, se puede obtener el tanto por ciento de
partículas de diámetro inferior al considerado en cada caso.
Representando en unos ejes coordenadas en abscisas los diámetros de las
partículas en mm y en ordenadas el tanto por ciento de partículas de diámetro inferior
al considerado, o tanto por ciento de partículas que pasa por un determinado tamiz, se
obtiene la curva granulométrica.
De forma similar a como se obtiene el tanto por ciento que pasa por un
determinado tamiz, se puede obtener por diferencia el tanto por ciento retenido en un
tamiz.
Para una mejor y más clara representación, las abscisas se representan en escala
logarítmica, con lo cual da una curva en la que las fracciones gruesas no tienen tanta
importancia y se da más a las fracciones finas.
5.2-Analisis granulométrico por sedimentación
Para clasificar los tamaños gruesos de las partículas, el método mas cómodo y
rápido es el ensayo granulométrico por tamizado. Sin embargo para partículas finas,
concretamente a partir del tamiz de 0.08mm el tamizado se hace muy difícil, por un
lado porque hace falta mucho tiempo y por el otro porque la fabricación de los tamices
presenta grandes dificultades.
Los métodos que se utilizan más frecuentemente se basan en la ley de Stokes,
que fija la velocidad de caída de una esfera sumergida en un fluido.
En el método de sedimentación se mezcla en una probeta, de aproximadamente
50cm de altura, una cantidad de suelo seco(50 gr/l) con agua. Al agua se le añaden
productos químicos anticoagulantes y se agita todo el conjunto.
Según sea el método utilizado por medio de una pipeta(método de Robinson o de
la pipeta) o de un densímetro(método de Bouyoucos-Casagrande) permiten conocer la
concentración en determinados intervalos de tiempo y por medio de ello calcular u
obtener puntos de la curva granulométrica.
5.3-Caracteristicas de las curvas granulométricas
De las curvas granulométricas se pueden obtener algunos parámetros o
características que son útiles bien para conocer mejor el suelo o bien para estudios
posteriores de otras características de los mismos.
se definen los siguientes:
5.3.1-Diametro eficaz o efectivo
Es el tamaño de partículas o diámetro, correspondiente al 10% "que pasa" en la
curva granulométrica. El conocimiento del D10 es válido para el estudio de la
permeabilidad de los suelos.
5.3.2-Coeficiente de uniformidad.
El coeficiente de uniformidad (U) es el cociente entre el D60 y el D10, siendo el
D60 el diámetro o tamaño de partículas correspondiente a la curva granulométrica al
60% "que pasa". El coeficiente de uniformidad da un valor que permite conocer si el
suelo está bien o mal graduado, es decir si el tamaño de las partículas es muy
uniforme o por el contrario existen variedad de partículas de distintos tamaños.
Si el coeficiente de uniformidad está entre 4 y 8, puede decirse que el suelo está
bien graduado. Si el valor de U es cercano al del suelo está mal graduado o que las
partículas son casi toda del mismo tamaño.
5.3.3-Coeficiente de curvatura.
El coeficiente de curvatura se define como el siguiente cociente:
Siendo el diámetro o tamaño de partículas correspondiente al 30% que pasa
en la curva granulométrica.
El coeficiente de curvatura suele variar entre 1 y 3, siendo el valor optimo
alrededor de 2.
6-Caracteristicas de los distintos tipos de suelos
6.1-GRAVAS
Se caracterizan porque los granos son observables a simple vista.
Son granos que no se apelmazan aunque estén húmedos, debido a la
pequeñez de las tensiones capilares.
No retienen el agua.
Cuando el gradiente hidráulico es mayor que 1, se produce en ellas flujo
turbulento.
Es difícil perforar un túnel en gravas con agua mediante aire comprimido,
porque la pérdida de aire es muy alta.
Ejemplo de grava
6.2-ARENAS
Todavía son observables a simple vista.
Los granos se apelmazan si están húmedos, debido a la importancia de las
tensiones capilares.
Cuando se mezclan con el agua no se forman agregados continuos, sino que
se separan de ella con facilidad.
No se suele producir en ellas flujo turbulento aunque el gradiente hidráulico sea
mayor que 1.
El aire comprimido es adecuado para perforar en ellas.
En general no son plásticas.
Los terrenos secos tienen una ligera cohesión, pero se reducen a polvo
fácilmente entre los dedos.
Fácilmente erosionadas por el viento.
Fácilmente drenadas mediante bombeo.
Los asientos de las construcciones realizadas sobre ellas suelen estar
terminados al acabar la construcción.
Ejemplo de arenas
6.3-LIMOS
Partículas invisibles.
Retienen el agua mejor que los tamaños superiores.
En general son algo plásticos.
Los terrones secos tienen una cohesión apreciable, pero se pueden reducir a
polvo con los dedos.
Si se forma una pasta agua-limo y se coloca sobre la mano, al golpear con la
mano se ve cómo el agua se exhuda con facilidad.
Difícilmente erosionados por el viento.
Casi imposible de drenar mediante bombeo.
Los asientos suelen continuar después de acabada la construcción.
No suelen tener propiedades coloidales.
A partir de 0,002 mm, y a medida que aumenta el tamaño de las partículas, se
va haciendo cada vez mayor la proporción de minerales no arcillosos.
Tacto áspero.
Se secan con relativa rapidez y no se pegan a los dedos.
Los terrones secos tienen una cohesión apreciable, pero se pueden reducir a
polvo con los dedos.
Ejemplo de limo
6.4-ARCILLAS Se trata partículas tamaño gel y se necesita que haya habido transformaciones
químicas para llegar a estos tamaños.
Consisten en su mayor parte en minerales arcillosos, principalmente minerales
silicatados, constituidos por cadenas de elementos tetraédricos y octaédricos
(el ión silicio se encuentra en el centro de cada una de estas estructuras
regulares), unidas por enlaces covalentes débiles, pudiendo entrar las
moléculas de agua entre las cadenas produciendo, a veces, aumentos de
volumen (recuperables cuando el agua se evapora).
Tacto suave.
Los terrones secos se pueden partir, pero no reducir a polvo con los dedos.
Se secan lentamente y se pegan a los dedos. Por ello la capacidad de
retención del agua es muy grande (pequeños huecos con una gran superficie
de absorción en las partículas y una estructura que permite retener el agua),
por lo que son generalmente los materiales más problemáticos (tiempos muy
elevados de consolidación o de expulsión de agua bajo esfuerzos).
Ejemplos de arcillas
7-Ejercicios prácticos
7.1-Granulometria
Un suelo natural propuesto para la explanada de una carretera tiene la distribución granulométrica que la recogida en la tabla. El suelo tiene un límite liquido de 44 y un limite plástico de 21.
Sabemos que el doble de "a" es igual al quintuplo de 2 "b". Y ademas la suma de a y b representa el 70%. Se pide:
a)Curva granulometrica.
b)Porcentaje de grava, arena y finos, según el sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS).
c)Clasificar el suelo según el SUCS mejorado.
D(mm) 10 4.75 2 1 0.1 0.05 0.006 0.002 % que pasa 100 97 92 84 58 a 30 b
Solución:
a)Curva granulométrica.
Para representar la curva granulométrica, obtenemos a y b.
A continuación, representamos los pares (D(mm),% que pasa) obteniendo la grafica granulométrica.
b)Porcentaje de grava, arena y finos.
Según el sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) el tamaño de las gravas es superior al tamiz de 4.75mm, el de las arenas se encuentra entre el tamiz de 0.075mm y el de 4.75mm y los finos son inferiores al tamiz de 0.075mm. Por tanto:
grava(>4.75mm)=100-97=3%
arena(0.075,4.75mm)=97-55=42%
finos(<0.075mm)=55%
Resulta que el suelo contiene según el SUCS un: 3% de grava, un 42% de arena y un 55% de finos.
c) Clasificar el suelo según el SUCS mejorado.
Para la clasificación del suelo seguiremos los criterios de la tabla de propiedades físicas y clasificación de los suelos recorriéndolos de izquierda a derecha. Se trata de un suelo de grano fino, ya que, más del 50% pasa por el tamiz de 0.08.
Según la tabla que contiene el SUCS mejorado para LL<50, IP>7 y suelo inorgánico, resulta un símbolo de grupo CL. Además más del 30% pasa por el tamiz de 0.08, el %arena>%grava y él %grava es menor del 15%, por lo cual, resulta una arcilla inorgánica magra(poco plástica) arenosa(CL).
7.2-Limites de Atterberg
1-Los limites de Atterberg de un suelo son LL=47 y limite plástico LP=25 y su contenido en arcilla del 39.5% en peso. Sabiendo que el contenido de humedad del suelo in situ es del 28%. Obtener:
a) Índice de plasticidad.
b) Índice de fluidez.
c) Estado del suelo.
d) Actividad del suelo.
Solución:
a) Índice de plasticidad IP.
El índice de plasticidad es 22
b) Índice de liquidez o fluidez IL.
El índice de liquidez es 0.14
c)Estado del suelo
El suelo "in situ" con su humedad natural, estaría en estado plástico, LP<W<LL
d) Actividad del suelo
Arcilla inactiva,
2-Para obtener los limites de Atterberg de un suelo, se han realizado tres pruebas mediante el método del aparato de Casagrande(Tabla 1), y dos pruebas de límite plástico(Tabla 2). Se pide:
a)Limite liquido(LL).
b)Limite plástico(LP).
c)Índice de plasticidad(IP).
Tabla 1
ID Nº golpes 1 16 48.69 43.31 27.64 2 28 56.46 49.5 27.77 3 34 53.54 47.44 27.91
Tabla 2
ID 1 53.41 48.29 27.61 2 53.74 48.63 27.71
Solución:
a)Limite liquido(LL).
De los datos conocidos podemos obtener la masa seca de la muestra(masa de las partículas solidas ) y la masa del agua que estaba entre los huecos de la muestra( ).
Tenemos que:
Siendo la humedad de este ensayo,
Aplicando esto a los tres ensayos obtenemos:
ID Nº golpes
1 16 48.69 43.31 27.64 15.67 5.38 34.33 2 28 56.46 49.5 27.77 21.73 6.96 32.03 3 34 53.54 47.44 27.91 19.53 6.1 31.23
Representando los valores en la siguiente, uniéndolos con una línea y partiendo del eje vertical de 25 golpes, intersecamos la recta ajustada y trazamos una línea vertical hasta alcanzar el eje vertical, en el aproximamos el limite liquido.
El limite liquido LL=32.5
b)Limite plástico(LP).
Para hallar el limite plástico, obtenemos las humedades de los dos ensayos, siguiendo el proceso realizado en el apartado anterior. El LP lo tomaremos como el valor promedio de las dos humedades. En la tabla siguiente, se recogen los valores de las humedades, tomando el LP como valor promedio:
ID 1 53.41 48.29 27.61 20.68 5.12 24.76 2 53.74 48.63 27.71 20.92 5.11 24.43
El limite plástico LP=24.6%
C)Índice de plasticidad(IP).
Se define como la diferencia entre el limite liquido y el plástico.
El índice de plasticidad IP=7.9%
8-Resultados obtenidos en el laboratorio. Usando los ábacos de Excel se puede comprobar de forma rápida si los ensayos están bien realizados y si los resultados son coherentes.
Por ello he realizado los cálculos relativos a los ensayos de los limites de Atterberg(limite liquido y limite plástico) así como el ensayo granulométrico por tamizado, tanto a mano como con las hojas de Excel a modo de comprobación.
A continuación se muestran una serie de imágenes tomadas durante la realización de los mismos así como las hojas de Excel correspondientes a dichos ensayos.
Pesaje de la muestra de suelo para el ensayo de los limites de Atterberg
Ensayo de la cuchara de Casagrande
Muestras de distintos tamaños de suelo procedentes del ensayo granulométrico
CARTA DE PLASTICIDAD PARA EL SISTEMA
UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS
ID Suelo LL (%) LP (%) IP (%)=LL-LP Símbolo
1 22 15,9 6,1 CL-ML
ABREVIATURAS:
LL: Límite líquido
LP: Límite plástico
22; 6,1
CL
ML-OL
CH
MH-OH
CL-ML
Línea A
Línea U
; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Índ
ice
de
pla
stic
idad
(IP
)
Límite líquido (LL)
Carta de Plasticidad
CLASIFICACIÓN DEl SUELO
GRANULOMETRÍA:
D(mm) UNE
Retenido Total (g) Pasa Total
Recomendados D(mm) (g) (%) % (Directo)100 25 0 2046 100 100
80 20 0 2046 100 100
63 4 8 2038 100 100
50 2,5 43,4 2002,6 97,87 97,87
40 2 72,1 1973,9 96,87 96,87
25 1,25 255,2 1790,8 87,52688172
20 0,8 439,9 1606,1 78,49951124
12,5 0,63 597,7 1448,3 70,78690127
10 0,4 698,3 1347,7 65,86999022
6,3 0,16 804,3 1241,7 60,68914956
5 0,08 1000,5 1045,5 51,09970674
2
1,25
0,4
0,16
0,08
Masa Tot (g) 2046,00 2046,00
PLASTICIDAD SUELO/FRACCIÓN FINA:
Límite líquido: 22,00
Límite plástico: 15,90
Índice plasticidad: 6,10
Tipo de suelo Inorgánico
VALORES CALCULADOS:Tamices: UNE
Pasa tamiz (mm): 5 100,00 %
Pasa tamiz (mm): 0,08 51,10 %
Grava 0,00 %
Arena 48,90 %
Finos 51,10 %
D60: 0,152 mm
D30: No hay dato mm
D10: No hay dato mm
Coeficiente uniformidad (Cu): No hay datosCoeficiente curvatura (Cc): No hay datos
GRÁFICOS:
CLASIFICACIÓN:
CL-ML Arcilla limosa arenosa;
Finos Arena Grava Nº200(0,075) Nº4(4,75)
0,152
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
%q
ue
pas
a
D (mm)
Curva Granulométrica
CL
ML-OL
CH
MH-OH
CL-ML
Línea A Línea U
MLML 22,0; 6,1
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Índ
ice
de
pla
stic
idad
(IP
)
Límite líquido (LL)
Carta de Plasticidad
9-Bibliografia.
Ejercicios resueltos de Geotecnia Agustín Matías Sánchez
Ingeniería Geológica González de Vallejo
Mecánica de suelos Juárez Badillo
Mecánica del suelo y cimentaciones. UD 1 Y 2
Terrenos y ensayos - E. Fernández del Olmo
