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SISTEMAS DE CLASIFICACIN DE SUELOS U.S.C Y AASTHO
PRESENTADO POR:
DEISY YOLIMA GONZALEZ VERA 1094275013
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERIAS Y
ARQUITECTURA
PAMPLONA 2015
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SISTEMAS DE CLASIFICACIN DE SUELOS U.S.C Y AASTHO
PRESENTADO POR:
DEISY YOLIMA GONZALEZ VERA 1094275013
PRESENTADO A:
ING. VICTOR HUGO VERJEL TARAZONA
MECNICA DE SUELOS I
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERIAS Y
ARQUITECTURA
PAMPLONA 2015
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INTRODUCCIN
El presente informe de investigacin se realizar con el fin de
interpretar las
metodologas que se utilizan actualmente para clasificar el suelo
en Colombia los
sistemas de clasificacin de suelos U.S.C (unified soil
classification system) y
AASHTO (american associattion of state highway officials) que se
han considerado
necesarias dentro de los estudio previos a una construccin.
1.1 OBJETIVO GENERAL:
Conocer los mtodos de clasificacin AASHTO Y U.S.C que se han
adoptado en nuestro pas y son los ms aptos para obtener las
caractersticas fsicas de un suelo.
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CONTENIDO
INTRODUCCIN.3
OBJETIVOS GENERAL..3
1. MARCO TEORICO..5
1.1 MTODO USCS...5 - 12
1.2 MTODO AASTHO13 - 17
BIBLIOGRAFA.......18
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CLASIFICACION DE SUELOS MEDIANTE EL SISTEMA U.S.C
(UNIFIED SOIL CLASSIFICATION SYSTEM)
El sistema cubre los suelos gruesos y los finos, distinguiendo
ambos por el
tamizado a travs de la malla # 200 ( las partculas gruesas son
mayores que
dicha malla y las finas menores). Un suelo se considera grueso
si ms del 50% de
sus partculas son gruesas, y fino, si ms de la mitad de sus
partculas, en peso,
son finas.
1.1 SUELOS GRUESOS: El smbolo de cada grupo est formado por dos
letras
maysculas, que son las iniciales de los nombres ingleses de los
suelos ms
tpicos de ese grupo.
a) Gravas y suelos en que predominan estas. G (gravel).
b) Arenas y suelos arenosos. S (sand).
Las gravas y las arenas se separan con el tamiz N4, de manera
que un suelo
pertenece al grupo genrico G, si ms del 50% de su fraccin gruesa
(retenida en
el tamiz N 200) no pasa el tamiz N 4, y es del grupo genrico S,
en caso
contrario.
Grupos GW y SW. Material prcticamente limpio de finos, bien
graduado.
Smbolo W (well graded). Para cumplir con los requisitos de estos
grupos
se garantiza en la prctica especificando que el contenido de
partculas
finas no sea mayor de un 5% en peso.
La graduacin se juzga por medio de los coeficientes de
uniformidad y
curvatura. Para considerar una grava bien graduada se exige que
su
coeficiente de uniformidad sea mayor que 4; mientras que el de
curvatura
debe estar comprendido entre 1 y 3. En el caso de las arenas
bien
graduadas, el coeficiente de uniformidad ser mayor que 6, en
tanto el de
curvatura debe estar entre los mismos lmites anteriores.
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Grupos GP y SP. Material prcticamente limpio de finos, mal
graduado.
Smbolo P (poorly graded).
Son de apariencia uniforme o presentan predominio de un tamao o
de un
margen de tamaos, faltando algunos intermedios; deben satisfacer
los
requisitos sealados, en lo referente al contenido de partculas
finas
(mximo 5%), pero no cumplen los requisitos de graduacin
indicados para
su consideracin como bien graduados.
Dentro de esos grupos estn comprendidas las gravas uniformes,
tales
como las que se depositan en los lechos de los ros, las arenas
uniformes,
de mdanos y playas y las mezclas de gravas y arenas finas,
provenientes
de estratos diferentes obtenidas durante un proceso de
excavacin.
Grupos GM y SM. Material con cantidad apreciable de finos no
plsticos.
Smbolo M (del sueco mo y mjala).
En estos grupos el contenido de finos afecta las caractersticas
de
resistencia y esfuerzo - deformacin y la capacidad de drenaje
libre de la
fraccin gruesa; en la prctica se ha visto que esto ocurre para
porcentajes
de finos superiores a 12%, en peso, por lo que esa cantidad se
toma como
frontera inferior de dicho contenido de partculas finas. La
plasticidad de los
finos en estos grupos vara entre nula y media; es decir, es
requisito que los
lmites de plasticidad localicen a la fraccin que pase la malla
No 40 abajo
de la lnea A o bien que su ndice de plasticidad sea menor que
4.
Grupos GC y SC. Material con cantidad apreciable de finos
plsticos.
Smbolo C (clay).
Como en el grupo anterior, el contenido de finos debe ser mayor
que 12%,
en peso, y por las mismas razones expuestas para los grupos GM y
SM.
Sin embargo, en estos casos, los finos son de media a alta
plasticidad; es
ahora requisito que los lmites de plasticidad siten a la fraccin
que pasa la
malla No 40 sobre la lnea A, tenindose adems, la condicin que el
ndice
plstico sea mayor que 7.
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A los suelos gruesos con contenido de finos comprendido entre 5%
y 12%,
en peso, el sistema unificado los considera casos de
frontera,
adjudicndoles un smbolo doble. Por ejemplo, un smbolo GP-GC
indica
una grava mal graduada, con un contenido entre 5% y 12% de
finos
plsticos (arcillosos).
Cuando un material no cae claramente dentro de un grupo, debern
usarse
tambin smbolos dobles, correspondientes a casos de frontera.
Por
ejemplo, el smbolo GW-SW se usar para un material bien graduado,
con
menos de 5% de finos y formada su fraccin gruesa por iguales
proporciones de grava y arena.
1.2 SUELOS FINOS: Tambin en este caso el sistema considera a los
suelos
agrupados, formndose el smbolo de cada grupo por dos letras
maysculas,
escogidas por un criterio similar al usado para los suelos
gruesos y dando lugar a
las siguientes divisiones:
a) Limos inorgnicos, M (del sueco mo y mjala)
b) Arcillas inorgnicas, C (clay)
c) Limos y arcillas orgnicas, O (organic)
Cada uno de estos tres tipos de suelos se subdividen, segn su
lmite lquido en
dos grupos. Si ste es menor de 50%, es decir, si son suelos de
compresibilidad
baja o media, se aade al smbolo genrico la letra L (low
compressibility). Los
suelos finos con lmite lquido mayor de 50%, o sea los de alta
compresibilidad,
llevan tras el smbolo genrico la letra H (high
compressibility).
Los suelos altamente orgnicos, usualmente fibrosos, tales como
turbas y suelos
pantanosos, extremadamente compresibles, forman un grupo
independiente de
smbolo Pt (del ingls peat: turba).
Grupos CL y CH. El grupo CL comprende a la zona sobre la lnea A
de la carta de
plasticidad, definida por LL < 50% e IP > 7%, donde:
LL: lmite lquido
IP: ndice de plasticidad
El grupo CH corresponde a la zona arriba de la lnea A, definida
por LL > 50%.
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Grupos ML y MH. El grupo ML comprende la zona abajo de la lnea
A,
definida por LL < 50% y la porcin sobre la lnea A con IP <
4. El grupo MH
corresponde a la zona abajo de la lnea A, definida por LL >
50%.
En estos grupos quedan comprendidos los limos tpicos inorgnicos
y limos
arcillosos, los tipos comunes de limos inorgnicos y limos
arcillosos. Los
tipos comunes de limos inorgnicos y polvo de roca, con LL <
30%, se
localizan en el grupo ML. Los depsitos elicos, del tipo loess,
con 25% <
LL < 35% usualmente, caen tambin en este grupo.
Los suelos finos que caen sobre la lnea A y con 4% < IP <
7% se
consideran como casos de frontera, asignndoles el smbolo doble
CL-ML.
Grupos OL y OH. Las zonas correspondientes a estos dos grupos
son los
mismos que la de los grupos ML y MH, respectivamente, si bien
los
orgnicos estn siempre en lugares prximos a la lnea A.
Una pequea adicin de materia orgnica coloidal hace que el lmite
lquido
de una arcilla crezca sin apreciable cambio de su ndice plstico;
esto hace
que el suelo se desplace hacia la derecha de plasticidad,
pasando una
posicin ms alejada de la lnea A.
Grupos Pt. Las pruebas de lmites pueden ejecutarse en la mayora
de
suelos turbosos, despus de un completo remoldeo. El lmite lquido
de
estos suelos puede estar entre 300% y 500%, quedando su posicin
en la
carta de plasticidad netamente abajo de la lnea A; el ndice
plstico
normalmente vara entre 100% y 200%.
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LIMITES DE PLASTICIDAD: La plasticidad no es una propiedad
permanente sino
circunstancial y dependiente del contenido de agua. Una arcilla
muy seca puede
tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y
esa misma arcilla, con
gran cantidad de agua, puede presentar las propiedades de un
lodo semilquido o
inclusive, las de una suspensin lquida.
Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua
en el que la
arcilla se comporta plsticamente. La plasticidad de un suelo
exige, para ser
expresada en forma conveniente, la utilizacin de dos parmetros
en lugar de uno
solo.
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Segn su contenido de agua en orden decreciente, un suelo
susceptible de ser
plstico, puede estar en cualquiera de los siguientes estados de
consistencia,
definidos por Atterberg.
1. Estado lquido, con las propiedades y apariencia de una
suspensin.
2. Estado semilquido, con las propiedades de un fluido
viscoso.
3. Estado plstico, en que el suelo se comporta plsticamente.
4. Estado semislido, en el que el suelo tiene la apariencia de
un slido, pero aun
disminuye de volumen al estar sujeto a secado.
5. Estado slido, en el que el volumen del suelo no vara con el
secado.
Los anteriores estados son fases generales por los que pasa el
suelo al irse
secando y no existen criterios exactos para distinguir sus
fronteras. El
establecimiento de estas ha de hacerse en forma puramente
convencional.
Attergerg estableci las primeras convenciones para ello, bajo el
nombre general
de Lmites de Consistencia.
La frontera convencional entre los estados semilquido y plstico
fue llamada por
Atterberg Lmite Lquido. Atterberg lo defini en trminos de una
tcnica de
laboratorio que consista en colocar el suelo remoldeado en una
cpsula,
formando en l una ranura y en hacer cerrar la ranura golpeando
secamente la
cpsula contra una superficie dura; el suelo tena el contenido de
agua
correspondiente al lmite lquido, segn Atterberg cuando los
bordes inferiores de
la ranura se tocaban, sin mezclarse, al cabo de un cierto nmero
de golpes.
La frontera convencional entre los estados plstico y semislido
fue llamada por
Atterberg Lmite Plstico y tambin en trminos de una manipulacin
de
laboratorio. Atterberg rolaba un fragmento de suelo hasta
convertirlo en un cilindro
de espesor no especificado; el agrietamiento y desmoronamiento
del rollito, en un
cierto momento, indicaba que se haba alcanzado el lmite plstico
y el contenido
de agua en tal momento era la frontera deseada.
A las fronteras anteriores que definen el intervalo plstico del
suelo se les ha
llamado Lmites de Plasticidad.
Atterberg consideraba que la plasticidad del suelo quedaba
determinada por el
lmite lquido y por la cantidad mxima de una cierta arena, que
poda ser
agregada al suelo, estando este con el contenido de agua
correspondiente al
lmite lquido, sin que perdiera por completo su plasticidad.
Adems, encontr que
la diferencia entre los valores de los lmites de plasticidad,
llamada Indice
Plstico, se relacionaba fcilmente con la cantidad de arena
aadida, siendo de
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ms fcil determinacin, por lo que sugiri su uso, en lugar de la
arena, como
segundo parmetro para definir la plasticidad.
Ip = LL - LP
Donde:
Ip: Indice de Plasticidad
LL: Lmite Lquido
LP: Lmite Plstico
Los elementos esenciales del sistema de clasificacin fueron
propuestos
inicialmente por Arturo Casagrande (1942) y adoptados
posteriormente por el
Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos para la construccin
de aeropuertos.
Actualmente, este sistema se utiliza con modificaciones mnimas
en la mayora de
los pases fuera de los Estados Unidos. Dentro de los Estado
Unidos el sistema es
ampliamente utilizado por organizaciones tales como el Cuerpo de
Ingenieros, la
Oficina de Reclamos, y con pequeas modificaciones por la mayora
de las firmas
consultoras.
Bsicamente un suelo es:
Para completar el sistema de clasificacin de suelos a partir de
la antes vista en el
Captulo Anterior (GRANULOMETRIA DE SUELOS) es necesario ver
la
clasificacin de suelos finos.
Los suelos se consideran de grano fino cuando ms del 50% pasa en
tamiz No
200, y son:
ML, OL o CL: si los lmites lquidos son menores que 50%, M= Limo,
O= Suelos
Orgnicos, C= Arcilla.
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MH, OH o CH: si los lmites lquidos son superiores a 50%, H=
Alta
compresibilidad, L= Baja compresibilidad.
Para poder identificar un suelo fino entonces, es preciso
realizar los ensayos de
Lmites de Plasticidad o Lmites de Atterberg.
Los lmites lquido y plstico se ejecutan sobre material
correspondiente a la
fraccin menor del Tamiz No 40 de todos los suelos, incluyendo
gravas, arenas y
suelos finos. Estos lmites se utilizan con la Carta de
Plasticidad (Cuadro A de
Casagrande) para determinar el prefijo M, O C, dependiendo de la
localizacin
de las coordenadas de plasticidad del suelo dentro de la
carta.
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CLASIFICACION DE SUELOS MEDIANTE EL SISTEMA AASHTO
(AMERICAN ASSOCIATTION OF STATE HIGHWAY OFFICIALS)
El mtodo se basa en determinaciones de laboratorio de
Granulometra, Lmite
Lquido, limite plstico e ndice de Plasticidad. Es un mtodo
utilizado
principalmente para Obras Viales.
Los parmetros que tiene en cuenta este mtodo de clasificacin son
el porcentaje
pasa No.10, No.40, No.200, el limite liquido, el ndice de
plasticidad y por ltimo el
ndice de grupo.
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En esta clasificacin los suelos se clasifican en siete grupos
(A-1, A-2,, A-7),
segn su granulometra y plasticidad. Ms concretamente, en funcin
del
porcentaje que pasa por los tamices n 200, 40 y 10, y de los
Lmites de
Atterberg de la fraccin que pasa por el tamiz n 40. Estos siete
grupos se
corresponden a dos grandes categoras de suelos, suelos
granulares (con no ms
del 35% que pasa por el tamiz n 200) y suelos limo-arcillosos
(ms del 35% que
pasa por el tamiz n 200).
1. Los grupos incluidos por los suelos granulares son los
siguientes:
A-1: Corresponde a una mezcla bien graduada de gravas,
arenas
(gruesa y fina) y finos no plsticos o muy plsticos. Tambin se
incluyen
en este grupo las mezclas bien graduadas de gravas y arenas sin
finos.
A-1-a: Incluye los suelos con predominio de gravas, con o sin
material
fino bien graduado
-A-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas
gruesas,
con o sin material fino bien graduado.
A-3: Corresponde, tpicamente, a suelos constituidos por arena
fina de
playa o de duna, de origen elico, sin finos limosos o arcillosos
o con
una pequea cantidad de limo no plstico. Tambin incluyen este
grupo,
los depsitos fluviales de arena fina mal graduada con
pequeas
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 n 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) estn por encima de los
lmites
fijados para dichos grupos. Por todo esto, este grupo contiene
una gran
variedad de suelos granulares que estarn entre los
correspondientes a
los grupos A-1 y A-3 y a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.
http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/L%C3%ADmites_de_Atterberghttp://www.wikivia.org/wikivia/index.php/L%C3%ADmites_de_Atterberg
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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 n 200 y
cuya
fraccin que pasa por el tamiz n 40 tiene las caractersticas de
los
grupos A-4 y A-5, de suelos limosos. En estos subgrupos estn
incluidos
los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de
limo
o ndices de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo
A-1, y
los suelos compuestos por arena fina con una proporcin de limo
no
plstico que excede la limitacin 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 plstica
con tienen
las caractersticas de los grupos A-6 y A-7.
Los grupos incluidos en los suelos granulares son los
siguientes:
A-4: El suelo tpico de este grupo es un suelo limoso no plstico
o
moderadamente plstico, que normalmente tiene un 75% o ms de
material
que pasa por el tamiz n 200. Tambin se incluyen en este grupo
los suelos
constituidos por mezclas de suelo fino limosos y hasta un 64% de
gravas y
arenas.
A-5: El suelo tpico de este grupo es similar al descrito en el
grupo A-4,
salvo que suele tener carcter diatomceo o micceo, y pueden ser
muy
compresibles, como indica su elevado lmite lquido.
A-6: El suelo tpico de este grupo es un suelo arcillosos
plstico, que
normalmente tiene un 75% o ms de material que pasa por el tamiz
n 200.
Tambin se incluyen en este grupo las mezclas de suelo fino
arcilloso y
hasta un 64% de gravas y arenas. Estos suelos, experimentan
generalmente grandes cambios de volumen entre los estados seco
y
hmedo.
A-7: El suelo tpico de este grupo es similar al descrito en el
grupo A-6,
salvo que que tiene las caractersticas de elevado lmite lquido
del grupo A-
5, y puede ser elstico y estar sujeto a grandes cambios de
volumen.
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- A-7-5: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un ndice de
plasticidad
moderado en relacin con el lmite lquido y que pueden ser
altamente
compresibles, adems de estar sujetos a importantes cambios de
volumen.
- A-7-6: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un ndice de
plasticidad
elevado en relacin con el lmite lquido y que estn sujetos a
cambios de
volumen muy importantes.
La clasificacin realizada de esta manera se complementa con el
ndice de
grupo, que permita caracterizar mejor cada suelo dentro de los
grupos, ya que
estos admiten suelos con porcentajes de finos y plasticidad muy
diferentes. El
ndice de grupo de obtiene mediante la siguiente expresin:
IG = (F - 35) [0,2 + 0,005 (LL 40)] + 0,01 (F 15) (IP 10)
Siendo:
F: Porcentaje en peso que pasa por el tamiz n 200 del material
inferior a 75
mm, expresado en nmero entero.
LL: Lmite lquido
IP: ndice de plasticidad.
El ndice de grupo se expresa en nmeros enteros positivos (un
nmero
negativo se expresar como IG = 0) y se escribe entre parntesis
a
continuacin de los smbolos 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 compactacin.
El valor
crtico de finos es F = 35 con independencia de la plasticidad, y
si el ndice de
plasticidad es superior a 10 este valor ser F = 15. Los valores
crticos del
lmite lquido y del ndice de plasticidad sern, respectivamente,
40 y 10. Por
ltimo, hay que sealar que para calcular el IG de los subgrupos
A-2-6 y A-2-7
slo se considera el segundo sumando de la expresin.
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LA CLASIFICACIN ASTM establece el lmite del 50% de material que
pasa
por el tamiz n 200 para separar los suelos granulares de los
suelos de grano
fino, el 35% establecido por la clasificacin AASHTO es ms
realista. Al
basarse ambos sistemas en los ensayos, resulta interesante
utilizarlos de
forma simultnea para tener as una clasificacin ms completa del
suelo.
http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Clasificaci%C3%B3n_ASTM
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BIBLIOGRAFA
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Suelos
y Propiedades Mecnica de Suelos, Centro de Publicaciones U.N.,
1983,
Pg 243 y 288.
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PGINA WEB:
http://www.unilibresoc.edu.co/mecsuelos/htm/cap5/52.htm
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