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INTRODUCCIÓN El presente trabajo presente trabajo ha sido elaborado con la finalidad de desarrollar los aspectos más resaltantes del tema relacionado con los suelos, los cuales abarcan la cubierta superficial de la mayoría de la superficie continental de la Tierra. Tierra. Es un agregado de minerales de minerales no consolidados y de partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el viento, el agua y los procesos los procesos de desintegración orgánica. Los suelos cambian mucho de un lugar a otro. La composición química y la estructura física del suelo en un lugar dado, están determinadas por el tipo de material geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorización, por la topografía y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas. Las variaciones del suelo en la naturaleza son graduales, excepto las derivadas de desastres naturales. A lo largo de la historia de la ingeniería civil, la importancia de conocer las características del suelo, donde se emergen las pequeñas y grandes construcciones civiles, ha demandado el desarrollo de métodos para clasificar los suelos, para así brindar estructuras más seguras y duraderas en el tiempo, pues es el suelo quien las soporta. En el último siglo, se han desarrollado varios métodos para la clasificación del suelo. Resalto en esta ocasión, la clasificación AASHTO (American Association of State Highway and Transportation officials), y el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).

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FINALIDAD DE UNA CLASIFICACIÓN DE SUELOS Se encuentra que los suelos, y en forma más limitada las rocas, pueden ser clasificados en grupos no muy numerosos dentro de los cuales varias propiedades ingenieriles son en cierta forma similares. Es importante denominar cada uno de esos grupos de suelos con un nombre descriptivo o un símbolo que dé a los diferentes ingenieros en principio la misma idea sobre determinadas propiedades del material. Debido a los suelos son materiales complejos formados por la naturaleza, de infinita variedad, la tarea de crear un sistema universal de clasificación en grupos y subgrupos que satisfaga las diferentes necesidades que se presentan en los problemas de Mecánica de Suelos lleva siempre a resultados que dejan mucho que desear. De ahí que se hayan desarrollado diferentes sistemas arbitrarios de clasificación, cada uno con ciertas ventajas y desventajas para cada propósito particular. Un sistema efectivo, ideal, de clasificación debe cumplir en síntesis los siguientes requisitos: a) b) c) d) e)

Estar basado en un método científico. Ser sencillo. Eliminar el elemento subjetivo en la identificación del suelo. Estar basado en una terminología de aceptación general. Permitir que el suelo sea clasificado por pruebas simples visuales y manuales, de fácil ejecución. f) Hacer coincidir los límites entre los grupos del sistema hasta donde sea posible con los puntos donde la práctica ingenieril ha demostrado que ocurren cambios significativos de los suelos en sus propiedades y su comportamiento bajo ciertas condiciones. g) Prevenir contra el uso de suelos de calidad inferior como materiales de construcción. La clasificación de suelos es uno de los requerimientos necesarios en el diseño y construcción de carreteras, calles y aeropistas, y de sus pavimentos. h) Ser aceptable para todos los ingenieros.







sistema terminan, parece que indefectiblemente, en una clasificación tan complicada y engorrosa que no llega a satisfacer su propio propósito.

LAS PROPIEDADES INDICE: La discriminación entre los distintos tipos de suelos, a cada uno de los cuales se le da un nombre descriptivo o un símbolo, se basa en unas pocas propiedades del material que son llamados propiedades índice; las pruebas para determinar esas propiedades se llaman ensayos de clasificación. Las propiedades índice pueden dividirse en: propiedades del grano elemental y propiedades del agregado de granos. Las principales propiedades del grano elemental son el tamaño y la forma y, para las partículas más finas, sus características mineralógicas. Las principales propiedades del agregado son la densidad relativa, para los suelos no cohesivos, y la consistencia para los suelos cohesivos. Además de las propiedades índice de los suelos, se tienen otras propiedades, hidráulicas y mecánicas, que son de importancia fundamental en la práctica de la ingeniería, como la permeabilidad, la compresibilidad y la resistencia al corte; ellas son cuantificables sobre la base de diferentes ensayos, pero los resultados numéricos de las pruebas no entran en consideración en el proceso de clasificación del suelo. El tamaño de las partículas de un suelo es una de sus propiedades índice más notorias; en consecuencia, no es de extrañar que la mayor parte de las clasificaciones más antiguas se basen en el tamaño de los granos; esas clasificaciones nos dan una información muy buena en cuanto a la naturaleza de los suelos grueso-granulares, pero pueden llevar a errores de consideración en lo referente a suelos fino-granulares, fino- granulares, para los cuales se tienen otras propiedades muy significativas que no pueden ser omitidas en la clasificación, como lo son las características relacionadas con la consistencia, en especial la plasticidad. Las clasificaciones de los suelos de uso común en la actualidad se basan todas, por la razón dada anteriormente, en dos resultados de ensayos fundamentales: a) Los del análisis granulométrico. b) Los de los límites de Atterberg, líquido y plástico. Dichas clasificaciones son: La unificada, considerada como la más completa de la AASHTO y la de la FAA (Aeronáutica Civil de los Estados Unidos).







LA CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE SUELOS: El sistema de clasificación unificado USCS (Unified Soil Classification System), designación ASTM D-2487, originalmente fue desarrollado por A.Casagrande (1948) para la construcción de aeródromos durante la segunda guerra mundial. Este sistema de clasificación fue posteriormente modificado en 1952 por el mismo autor y el cuerpo de ingenieros de la armada de los Estados Unidos quienes hicieron que este sistema sea más aplicable a los propósitos ingenieriles, es decir que ya no era solo aplicable al campo de la aviación. Este sistema de clasificación actualmente goza de amplia aceptación y es el preferido por la mayor parte de los ingenieros en todo el mundo. El sistema de clasificación USCS está basado en la determinación en laboratorio de la distribución del tamaño de partículas, el límite líquido y el índice de plasticidad. Este sistema de clasificación también se basa en la gráfica de plasticidad, que fue obtenida por medio de investigaciones realizadas en laboratorio por A. Casagrande (1932). Este sistema de clasificación presenta las siguientes características: Características del sistema de clasificación unificado (ASTM D-2487): Clasifica a los suelos en cuatro principales categorías, cada una de estas categorías usa un símbolo que define la naturaleza del suelo: ·Suelos de grano grueso. Son de naturaleza tipo grava y arena con menos del 50% pasando por el tamiz Nº 200. Los símbolos de grupo comienzan con un prefijo G para la grava o suelo gravoso del inglés “Gravel” y S para la arena o suelo arenoso del inglés “Sand”.

·Suelos de grano fino. Son fino. Son aquellos que tienen 50% o más pasando por el tamiz Nº 200. Los símbolos de grupo comienzan con un prefijo M para limo inorgánico del sueco “mo y mjala”, C para arcilla inorgánica del inglés “Clay”.

·Suelos orgánicos. Son orgánicos. Son limos y arcillas que contienen materia orgánica importante, a estos se los denomina con el prefijo O del inglés “Organic”.







- Presenta las siguientes definiciones, según el tamaño y naturaleza de las partículas del suelo: ·Cantos rodados. Partículas de roca que no pasan una malla con abertura cuadrada de 12” (300 mm). ·Guijarros. Partículas de roca que pasan una malla con abertura cuadrada de 12” (300 mm) y quedan retenidas en un tamiz de 3” (75 mm). ·Grava. Partículas de roca que pasan el tamiz de 3" (75 mm) y quedan retenidas en el tamiz Nº 4 (4.75 mm), con las siguientes subdivisiones: -

Gruesa. Partículas que pasan el tamiz de 3” (75 mm) y quedan retenidas en el tamiz de ¾” (19 mm.).

-

Fina. Partículas que pasan el tamiz de ¾” (19 mm) y quedan retenidas en el tamiz Nº 4 (4.75 mm).

·Arena. Partículas de roca que pasan el tamiz Nº 4 (4.75 mm) y son retenidas en el tamiz Nº 200 (0.075mm), con las siguientes subdivisiones: -

Gruesa. Partículas que pasan el tamiz Nº 4 (4.75 mm) y son retenidas en el tamiz Nº 10 (2 mm). Media. Partículas Media. Partículas que pasan al tamiz Nº 10 (2 mm.) y son retenidas en el tamiz Nº 40 (0.425 mm). Fina. Partículas que pasan el tamiz Nº 40 (0.425 mm) y son retenidas en el tamiz Nº 200 200 (0.075 mm).

·Arcilla. Suelo que pasa por el tamiz Nº 200 (0.075 mm), el cual exhibe plasticidad dentro de un cierto intervalo de humedad, pero que muestra considerable resistencia cuando se seca al aíre. Para su clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción fina de un determinado suelo, con propiedades plásticas. ·Limo. Suelo que pasa el tamiz Nº 200 (0.075 mm), de naturaleza no-plástica o ligeramente plástica y que exhibe poca o ninguna resistencia cuando se seca al aíre. Para su clasificación, un limo es un suelo de grano fino o la porción fina de un determinado suelo, con ninguna o muy poca plasticidad. ·Arcilla Orgánica. Es una arcilla con suficiente contenido de materia orgánica como para







·Limo Orgánico. Es un limo con suficiente contenido de materia orgánica como para influir en las propiedades del suelo. Para su clasificación, un limo orgánico es un suelo que es clasificado como limo, excepto que el valor de su límite líquido después de secado en el horno es menor que el 75% de este valor antes de ser secado. ·Turba. Es un suelo compuesto principalmente de materia vegetal en diferentes estados de descomposición, usualmente con olor orgánico, color entre marrón oscuro a negro, consistencia esponjosa, y contextura que varía de fibrosa hasta amorfa. Para este sistema de clasificación son también usados sufijos que identifican algunas características particulares del suelo: ·W. Bien gradado del inglés “Well graded”. ·P. Mal gradado del inglés “Poorly graded”. ·L. Baja plasticidad, límite líquido menor a 50%, del inglés “Low plasticity”. ·H. Alta plasticidad, límite líquido mayor a 50%, del inglés “High plasticity”.















CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE: Se trata de un gráfico que se utiliza para la discriminación entre los suelos fino-granulares, de acuerdo con su límite líquido e índice plástico. En el diagrama, que es un sistema de coordenadas cartesianas, se coloca para cada suelo ensayado un punto, del cual la abscisa representa el límite líquido y la ordenada el índice plástico del mismo. Con los prefijos y sufijos anteriormente mencionados se pueden hacer combinaciones que ayudan a describir de mejor manera el suelo en cuestión, por ejemplo a una arena S, si tuviera la característica de estar bien gradada será SW, de la misma manera un limo M,







- Un símbolo de frontera. Corresponde frontera. Corresponde a dos símbolos separados por el símbolo divisorio (/) y deberá usarse para indicar que el suelo cae muy cerca de la línea de división entre dos símbolos de grupo. En estos casos es aceptable el uso de ambos símbolos en la clasificación, con el símbolo de grupo “correcto” por delante seguido del símbolo de grupo “casi correcto”. Por ejemplo, una combinación de arena – arcilla con ligeramente un poco

menos del 50% de arcilla podría ser identificada como SC/CL, de la misma manera pasa con otros tipos de suelos como por ejemplo CL/CH, GM/SM. - La línea “U”. Mostrada en la ha sido determinada empíricamente empíricamente en base a análisis de suelos extremos, para ser el “límite superior” de suelos naturales, por lo que no deberían

obtenerse resultados por encima de esta línea. Esta línea es una buena manera de comprobar que los datos no sean erróneos y algunos resultados de ensayos que caigan arriba o a la izquierda deben ser verificados. La ecuación de la línea U es:

IP = 0.9·(LL -8)

[2.1]

- En casos donde el límite líquido excede de 110% o el índice de plasticidad excede de 60%, la gráfica de plasticidad puede ser expandida pero manteniendo igual escala en ambos ejes y extendiendo la línea “A” con la misma pendiente, ver. La ecuación de la línea A es:

IP = 0.73·(LL -20)

[2.2]







- Puede ser necesario una extrapolación lineal en la curva de distribución de tamaño de partículas para obtener el diámetro efectivo, D 10.

PROCESO DE CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS EN EL LABORATORIO: Los pasos que se siguen para ello están resumidos de manera clara y concisa en el cuadro auxiliar para procedimiento de clasificación unificada. Fundamentalmente, Fundamentalmente, los suelos se dividen en 3 grandes grupos: a) Grueso-granulares: cascajos y arenas. b) Fino-granulares: limos y arcillas. c) Altamente orgánicos. Distinción entre suelos grueso-granulares y fino-granulares:







Distinción de los suelos altamente orgánicos: En un grupo aparte de los dos anteriores se clasifican los suelos altamente orgánicos, del símbolo Pt, que son fácilmente identificables por el color (oscuro a negro), el olor su géneris, el tacto esponjoso, y frecuentemente por la textura fibrosa por los restos de partículas de material vegetal, como raíces y hojas.

ANOTACIONES ADICIONALES SOBRE LA CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE SUELOS: a) Debe observarse que en los suelos GM, SM, GC y SC la gradación no se considera significativa. La cohesión y la plasticidad de la fracción ligante tienen más influencia en el comportamiento de los suelos que la variación en gradación. b) Nunca se usa triple símbolo para casos límites entre tres suelos, sino que se escogen los dos más representativos, y se pone símbolo doble.









LA CLASIFICACIÓN DE LA AASHTO







- A-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas gruesas, con o sin material fino bien graduado. 

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A-3: Corresponde, típicamente, a suelos constituidos por arena fina de playa o de duna, de origen eólico, sin finos limosos o arcillosos o con una pequeña cantidad de limo no plástico. También incluyen este grupo, los depósitos fluviales de arena fina mal graduada con pequeñas cantidades de arena gruesa o grava. A-2: Este grupo comprende a todos los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y que no pueden ser clasificados en los grupos A-1 y A-3, debido a que el porcentaje de finos o la plasticidad de estos (o ambas cosas) están por encima de los límites fijados para dichos grupos. Por todo esto, este grupo contiene una gran variedad de suelos granulares que estarán entre los correspondientes a los grupos A-1 y A-3 y a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.

- A-2-4 y A-2-5: En estos subgrupos se incluyen los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y cuya fracción que pasa por el tamiz nº 40 tiene las características de los grupos A-4 y A-5, de suelos limosos. En estos subgrupos están incluidos los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de limo o índices de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo A-1, y los suelos compuestos por arena fina con una proporción de limo no plástico que excede la limitación del grupo A-3. - A-2-6 y A-2-7: En estos subgrupos se incluyen suelos como los descritos para en los subgrupos A-2-4 y A-2-5, excepto que los finos contienen arcilla plástica con tienen las













- A-7-5: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad moderado en relación con el límite líquido y que pueden ser altamente compresibles, además de estar sujetos a importantes cambios de volumen. - A-7-6: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad elevado en relación con el límite lí mite líquido y que están sujetos a cambios de volumen muy importantes.







F: Porcentaje en peso que pasa por el tamiz nº 200 del material inferior a 75 mm, expresado en número entero. LL: Límite líquido IP: Índice de plasticidad. El índice de grupo se expresa en números enteros positivos (un número negativo se expresará como IG = 0) y se escribe entre paréntesis a continuación de los símbolos de grupo o subgrupo correspondientes, por ejemplo A-2-4 (0). Generalmente cuanto menor es el IG de un suelo, mejores son las cualidades del suelo como explanada o capa de asiento del firme. Los suelos de los grupos A-1, A-3, A-2-4 y A-2-5, que pueden calificarse de buenos a excelentes, tienen un IG = 0. Un IG = 20 o mayor corresponde a un suelo de mu mala calidad, en condiciones medias de drenaje y compactación. El valor crítico de finos es F = 35 con independencia de la plasticidad, y si el índice de plasticidad es superior a 10 este valor será F = 15. Los valores críticos del límite líquido y del índice de plasticidad serán, respectivamente, 40 y 10. Por último, hay que señalar que para calcular el IG de los subgrupos A-2-6 y A-2-7 sólo se considera el segundo sumando de la expresión. La Clasificación La Clasificación ASTM establece el límite del 50% de material que pasa por el tamiz nº 200 para separar los suelos granulares de los suelos de grano fino, el 35% establecido por la clasificación AASHTO es más realista. Al basarse ambos sistemas en los ensayos, resulta interesante utilizarlos de forma simultánea para tener así una clasificación más completa del suelo.

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