CLASIFICACION UNIFICADA DE SUELOS (SUCS) Este sistema fue propuesto por Arturo Casagrande como una modificación y adaptación más general a su sistema de clasificación propuesto en el año 1942 para aeropuerto s. Esta clasificación divide los suelos en: Suelos de grano grueso. Suelos de grano fino. Suelos orgánicos. Los suelos de granos grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz No. 200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200 y fino si mas del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz. Los suelos se designan por símbolos de grupo. El símbolo de cada grupo consta de un prefijo y un sufijo. Los prefijos son las iníciales de los nombres en ingles de los seis principales tipos de suelos (grava, arena, limo, arcilla, suelos orgánicos de grano fino y turbas), mientras que los sufijos indican subdivisiones en dichos grupos. Suelos gruesos. Se dividen en gravas y arena, y se separan con el tamiz No. 4, de manera que un suelo pertenece al grupo de grava si más del 50% retiene el tamiz No. 4 y pertenecerá al grupo arena en caso contrario. Suelos finos. El sistema unificado considera los suelos finos divididos entre grupos: limos inorgánicos (M), arcillas inorgánicas © y limos y arcillas orgánicas (O). Cada uno de estos suelos se subdivide a su vez según su límite liquido, en dos grupos cuya frontera es Ll = 50%. Si el límite líquido del suelo es menor de 50 se añade al símbolo general la letra L (low compresibility). Si es mayor de 50 se añade la letra H (hig compresibility). Obteniéndose de este modo los siguientes tipos de suelos: ML: Limos Inorgánicos de baja compresibilidad. OL: Limos y arcillas orgánicas. CL: Arcillas inorgánicas de baja compresibilidad. CH. Arcillas inorgánicas de alta compresibilidad. MH: Limos inorgánicos de alta compresibilidad. OH: arcillas y limos orgánicas de alta compresibilidad. Teniendo en cuenta que en la naturaleza existe una gran variedad de suelos, la ingeniería de suelos ha desarrollado algunos métodos de clasificación de los mismos. Cada uno de estos métodos tiene prácticamente, su campo de aplicación según la necesidad y uso que los haya fundamentado. Los principales sistemas de clasificación de suelos más utilizados actualmente son: Clasificación de suelos para el propósito de construcción de carreteras, conococido como sistema American Association of State Highway and Transportation officials (AASHTO) y el Unified Soil Clasification System, conocido como Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).
CLASIFICACION DE SUELOS AASHTO De acuerdo con este sistema y con base en su comportamiento, los suelos están clasificados en ocho grupos designados por lo símbolos del A-1 al A-8. En este sistema de clasificación los suelos inorgánicos se clasifican en siete grupos que van del A-1 al A-7. Estos a su vez se dividen en un total de doce subgrupos. Los suelos con elevada proporción de materia orgánica se clasifican como A-8. Descripción de los grupos de clasificación: a) Suelos granulares: Son aquellos que tienen 35% o menos, del material fino que pasa el tamiz No. 200. Estos suelos forman los grupos A-1, A-2 y A-3. Grupo A-1: El material de este grupo comprende las mezclas bien graduadas, compuestas de fragmentos de piedras, grava, arena y material ligante poco plástico. Se incluyen también en este grupo mezclas bien graduadas que no tienen material ligante. Subgrupo A-1a: Comprende aquellos materiales formados predominantemente por piedra o grava, con o sin material ligante, estos materiales son bien graduados. Subgrupo A-1b: Incluye aquellos materiales formados predominantemente por arena gruesa bien graduada, con o sin ligante. Grupo A-2: Comprende una gran variedad de material granular que contiene menos del 35% del material fino. Subgrupo A-2-4 y A-2-5: Pertenecen a estos subgrupos aquellos materiales cuyo contenido de material fino es igual o menor del 35% y cuya fracción que pasa el tamiz número 40 tiene las mismas características de los suelos A-4 y A5 respectivamente. Subgrupo A-2-6 y A-2-7: Los materiales de estos subgrupos son semejantes a los anteriores, pero la fracción que pasa el tamiz número 40 tiene las mismas características de los suelos A-6 y A-7. Grupo A-3: En este grupo se encuentra incluidas las arenas finas, de playa y aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. Este grupo incluye además, las arenas de río que contengan poca grava y arena gruesa. b) Suelos finos: Contienen más del 35% del material fino que pasa el tamiz número 200. Estos suelos constituyen los grupos A-4, A-5, a-6, y A-7. Grupo A-4: Pertenecen a este grupo los suelos limosos poco o nada plásticos que tienen un 75% o más del material fino que pasa el tamiz número. Además se incluye en este grupo las mezclas de limo con grava y arena hasta en un 64%. Grupo A-5: Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a los del anterior, pero contienen material micáceo o diatomáceo. Son elásticos y tiene un límite liquido elevado. Grupo A-6: El material típico de este grupo es la arcilla plástica. Por lo menos el 75% de estos suelos debe pasar el tamiz número 200, pero se incluyen también las mezclas arcilloarenosas cuyo porcentaje de arena y grava sea inferior al 64%. Estos materiales presentan, generalmente, grandes cambios de volumen entre los estados seco y húmedo.
Grupo A-7: Los suelos de este grupo son semejantes a los suelos A-6 pero son elásticos. Sus límites líquidos son elevados. Subgrupo A-7-5: Incluye aquellos materiales cuyos índices de plasticidad no son muy altos con respecto a sus límites líquidos. Subgrupos A-7-6: Comprende aquellos suelos cuyo índices de plasticidad son muy elevados con respecto a sus límites líquidos y que, además experimentan cambios de volumen extremadamente grandes. Las características de los diferentes grupos se presentan en la tabla No. 1. Índice de grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamiento similar se hallan dentro de un mismo grupo, y están representados por un determinado índice. La clasificación de un suelo en un determinado grupo se basa en su límite líquido, grado de plasticidad y porcentaje de material fino que pasa el tamiz número 200. Los índices de grupo de los suelos granulares están generalmente comprendidos entre 0 y 4; los correspondientes a los suelos limosos entre 8 y 12 y los de los suelos arcillosos entre 11 y 20 o más. Se utilizaran las siguientes tablas y gráficos para determinar el tipo de suelo tanto para SUCS y AASHTOI. Trabajaremos con las siguientes tablas para detrminar el tipo de suelo:
Tabla 01
Grafico 01
Grafico 02
Grafico 03
Tabla 02
Resolviendo los problemas propuestos en laboratorio: 1) -
Una muestra de suelo tiene las siguientes características Pasa la malla No 200 = 62 % Limite liquido 58 % Limite plástico 25%
¿ Cuál es su clasificación de suelos según SUCS y AASTHO ? De los graficos 1 y 2 hallamos los valores mínimos y máximos en el q deberá estar nuestro porcentaje q pasa la malla 200.
0_______ _a______40% 35% 62% 75%
a = 62 – 35 a = 27
0_______ _b______40% 15% 55%
b = 40
L.L.
0_______ _c______20% 40% 58% 60%
c = 58 - 40 c = 18
L.P.
0_______ _c______20% 10% 25% 30%
d = 25 - 10 d = 15
Malla 200
Utilizando la fórmula para hallar el índice de grupo: IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd IG = 0.2(27) + 0.005(27) (18) + 0.01(40)(15) IG = 13.83 IG = 14 De acuerdo a la tabla 01(SUCS) nuestro tipo de suelo será de partículas finas y por nuestro LL mayor al 50% nuestro suelo pertenecerá a Limos y arcillas. De acuerdo a la tabla 02 (AASTHO) nuestro suelo pertenecerá a la clasificación A – 7 – 6 con un IG = 14 (Suelos arcillosos)
2) -
Una muestra de suelo tiene las siguientes características Pasa la malla No 200 = 57 % Limite liquido 57 % Limite plástico 22 %
¿ Cuál es su clasificación de suelos según SUCS y AASTHO ? De los graficos 1 y 2 hallamos los valores mínimos y máximos en el q deberá estar nuestro porcentaje q pasa la malla 200.
0_______ _a______40% 35% 57% 75%
a = 57 – 35 a = 22
0_______ _b______40% 15% 55%
b = 40
L.L.
0_______ _c______20% 40% 57% 60%
c = 57 - 40 c = 17
L.P.
0_______ _c______20% 10% 22% 30%
d = 22 - 10 d = 12
Malla 200
Utilizando la fórmula para hallar el índice de grupo: IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd IG = 0.2(22) + 0.005(22) (17) + 0.01(40)(12) IG = 11.07 IG = 11 De acuerdo a la tabla 01(SUCS) nuestro tipo de suelo será de partículas finas y por nuestro LL mayor al 50% nuestro suelo pertenecerá a Limos y arcillas. De acuerdo a la tabla 02 (AASTHO) nuestro suelo pertenecerá a la clasificación A – 7 – 6 con un IG = 11 (Suelos arcillosos)
Ahora hallaremos el índice de grupo gráficamente (gráficos 1 y 2)
Para el primer ensayo :
Para en segundo ensayo:
IG = 7.8 + 6.4
IG = 6.2 + 4.8
IG = 14.2
IG = 11.0
IG = 14
IG = 11
Podemos observar que los resultados hallados matemática y gráficamente son iguales por lo que se podría asumir que nuestros cálculos fueron correctos.
3) Para calcular la clasificación de suelos en el ensayo 3 calcularemos los coeficientes de uniformidad y curvatura respectivamente. Cu = D60 / D10
Cc = D302 / D10 * D60
Cu = 12.5 / 0.58
Cc = 7.42 / 0.58 * 12.5
Cu = 21.55
Cc = 7.55
De acuerdo a la tabla 01 observamos que los datos obtenidos para Cu y Cc no se ajustan a algún valor aproximado para la tabla. De acuerdo a la tabla 01 podemos determinar el tipo de suelo con el porcentaje acumulado pasante en la malla 200 y la malla 4, por lo que nuestro tipo de suelo será de partículas gruesas con la subdivisión de gravas. 4) Clasificar los siguientes suelos : los valores son % acumulado pasando
Muestra 1 0_______ _a______40% 35% 26% 75%
a = 26 – 35 a = -9
0_______ _b______40% 15% 55%
b = 40
L.L.
0_______ _c______20% 40% 27% 60%
c = 27 - 40 c = -13
L.P.
0_______ _c______20% 10% 19% 30%
d = 19 - 10 d=9
Malla 200
Utilizando la fórmula para hallar el índice de grupo: IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd IG = 0.2(-9) + 0.005(-9) (-13) + 0.01(40)(9) IG = 2.385 IG = 2 De acuerdo a la tabla 01 (SUCS) diremos nuestro tipo de suelo es de partículas gruesas con la subdivisión de gravas De acuerdo a la tabla 02 (AASTHO) nuestro suelo pertenecerá a la clasificación A – 2 – 4 (Gravas arenas limosas y arcillosas)
Muestra 2 0_______ _a______40% 35% 56.8% 75%
a = 56.8 – 35 a = 21.8
0_______ _b______40% 15% 55%
b = 40
L.L.
0_______ _c______20% 40% 22.1% 60%
c = 22.1 - 40 c = -17.9
L.P.
0_______ _c______20% 10% 17.4% 30%
d = 17.4 - 10 d = 7.4
Malla 200
Utilizando la fórmula para hallar el índice de grupo: IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd IG = 0.2(21.8) + 0.005(21.8) (-17.9) + 0.01(40)(7.4) IG = 5.369 IG = 5 De acuerdo a la tabla 01 (SUCS) diremos nuestro tipo de suelo es de partículas gruesas con la subdivisión de gravas De acuerdo a la tabla 02 (AASTHO) nuestro suelo pertenecerá a la clasificación A – 4 (Suelos limosos)
Muestra 3 0_______ _a______40% 35% 48.9% 75%
a = 48.9 – 35 a = 13.9
0_______ _b______40% 15% 55%
b = 40
0_______ _c______20% 40% 17.2% 60%
c = 17.2 - 40 c = -22.8
Malla 200
L.L.
Como no presenta LP consideraremos a d = 0 Utilizando la fórmula para hallar el índice de grupo: IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd IG = 0.2(13.9) + 0.005(13.9) (-22.8) + 0.01(40)(0) IG = 1.20 IG = 1 De acuerdo a la tabla 01 (SUCS) diremos nuestro tipo de suelo es de partículas gruesas con la subdivisión de garenas. De acuerdo a la tabla 02 (AASTHO) nuestro suelo pertenecerá a la clasificación A – 4 (Suelos limosos)
Muestra 4 0_______ _a______40% 35% 76% 75%
a = 76 – 35 a = 41
0_______ _b______40% 15% 55%
b = 40
L.L.
0_______ _c______20% 40% 40% 60%
c = 40 - 40 c=0
L.P.
0_______ _c______20% 10% 28% 30%
d = 28 - 10 d = 18
Malla 200
IP = LL – LP 12 = 40 – LP LP = 28 Utilizando la fórmula para hallar el índice de grupo: IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd IG = 0.2(41) + 0.005(41) (0) + 0.01(40)(18) IG = 15.4 IG = 15 De acuerdo a la tabla 01 (SUCS) diremos nuestro tipo de suelo es de partículas finas con la subdivisión de limos y arcillas. De acuerdo a la tabla 02 (AASTHO) nuestro suelo pertenecerá a la clasificación A – 6 (Suelos arcillosos)
De acuerdo a los gráficos granulométricos de las 4 primeras muestras se pude decir que no se podrá encontrar la CU y la CC ya que D10 no tiene valor, lo que indeterminara nuestro calculo. Muestra 5 No podremos calcular valores para esta muestra ya q no contamos con LL y un LP por lo que no podremos clasificar el suelo por el método AASHTO. Por lo que procederemos a graficar para hallar el Cu y el Cc para este caso. De acuerdo al grafico granulométrico de la muestra 5 pordemos calcular CU y CC ya que tendremos un valor que interseque a D10.
Muestra 5
Cu = D60 / D10
Cc = D302 / D10 * D60
Cu = 0.4 / 0.078
Cc = 0.122 / 0.078 * 0.4
Cu = 5.13
Cc = 0.46
De acuerdo al cu y cc obtenidos no podemos determinar el tipo de suelo ya que el valor de Cc = 0.46 y en la tabla no tenemos valores para Cc que contemplen este dato. De acuerdo a la tabla 01 (SUCS) solo podremos determinar que el tipo de seulo es de partículas gruesas, sin mas especificaiones ya que no tenemos el valor que paso la malla 4.
