Clasificación de suelos 22/10/2021

Clasificación de suelos

22/10/2021

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Mecánica de suelos Arcillas Granulometría Clasificación

Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 2

Bibliografía:• Sowers & Sowers (1972). Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones• Braja M. Das (2015). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica• Lambe & Withman (1969). Mecánica de Suelos

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3Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR

Fuente: Sowers & Sowers (1972). Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones

Comportamiento

Dominado por contacto entre partículas

Factores influyentes

Densidad relativa, graduación y forma de las partículas

Comportamiento

Dominado por fuerzas electrostáticas

Factores influyentes

Mineral arcilloso, agua adsorbida en la doble capa difusa, tipo de fluido en los poros

Fuente: Carter & Bentley (2016). Soil Properties and their correlations

Dispersa Floculada

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Contenido de humedad:

𝑤 =𝑊𝑤

𝑊𝑠%

Peso unitario seco:

𝛾𝑑 =𝑊𝑠

𝑉𝑘𝑁/𝑚3

Peso unitario:𝛾 = 𝛾𝑑 1 + 𝑤 𝑘𝑁/𝑚3

Peso unitario de partículas sólidas:

𝛾𝑠 =𝑊𝑠

𝑉𝑠𝑘𝑁/𝑚3

Densidad:

𝜌 =𝛾

𝑔=𝑚

𝑉𝑘𝑔/𝑚3

Índice de vacíos:

𝑒 =𝑉𝑣𝑉𝑠

Porosidad:

𝑛 =𝑉𝑣𝑉

%

Grado de saturación:

𝑆 =𝑉𝑤𝑉𝑣

%

Gravedad específica:

𝐺 =𝛾𝑠𝛾𝑤

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Caolinita Illita Montmorillonita

Fuente: Braja M. Das (2015). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica


Fuente: Sowers & Sowers (1972)

Doble capa difusa

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Caolinita CaolinitaBentonita (Na+) Bentonita (Na+)

QuerosenoMolécula no polar

Agua destiladaMolécula polar

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Fuente: Braja M. Das (2012)

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Consistencia: Facilidad con la cual un suelo puede ser deformado

Se realizan con la fracción del suelo pasante al tamiz #40 (0,425 mm)

Los valores de los límites se expresan sin unidades y se aproximan a un número entero (ej: 𝑤𝐿𝑃 = 22,1 % → 𝐿𝑃 = 22)

Índice Plástico:𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃

Índice de Liquidez:

𝐼𝐿 =𝑤 − 𝐿𝑃

𝐼𝑃

𝑤 (%)𝐿𝑃 𝐿𝐿

𝐼𝐿

10

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𝑤 =𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎

Fuente: ASTM D 4318-17, ASTM D 2216-19

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Salas impares:Ejercicio 6 - 𝑛 =𝑒

1+𝑒

Ejercicio 9 – (26-3)

Salas pares: Ejercicio 6 - 𝑆. 𝑒 = 𝐺.𝑤

Ejercicio 9 – (45-1)


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𝑛 =𝑉𝑣𝑉=

𝑉𝑣𝑉𝑠 + 𝑉𝑣

=𝑉𝑣

𝑉𝑠 1 + ൗ𝑉𝑣

𝑉𝑠

=𝑒

1 + 𝑒

𝑆. 𝑒 =𝑉𝑤𝑉𝑣.𝑉𝑣𝑉𝑠=𝑉𝑤𝑉𝑠.𝑊𝑠

𝑊𝑠.𝑊𝑤

𝑊𝑤= 𝛾𝑠. 𝑤.

1

𝛾𝑤= 𝐺.𝑤

Ejercicio 6

Ejercicio 9

𝑊𝑤 +𝑊𝑠 = 146,12 𝑔

𝑉 = 91, 21 𝑐𝑚3

𝛾𝑛𝑎𝑡 = 1,60 𝑔/𝑐𝑚3

𝛾𝑑 =𝛾𝑛𝑎𝑡1 + 𝑤

= 1,39 𝑔/𝑐𝑚3 → 𝑊𝑠= 𝛾𝑑 . 𝑉 = 126,78 𝑔

𝛾𝑠 = 𝛾𝑤. 𝐺 = 2,91 𝑔/𝑐𝑚3

𝑉𝑠 =𝑊𝑠

𝛾𝑠= 43,57 𝑐𝑚3

𝑉𝑣 = 𝑉 − 𝑉𝑠 = 47,64 𝑐𝑚3

𝑛 =𝑉𝑣𝑉= 52, 2 % 𝑒 =

𝑉𝑣𝑉𝑠= 1,09

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13Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR

Potencial expansivoLímite líquido (LL)

Chen (1965) Snethan et al. (1977) IS: 1498 (1970)*

Bajo < 30 < 50 20 – 35

Medio (Marginal) 30 – 40 50 – 60 35 – 50

Alto 40 – 60 > 60 50 – 70

Muy alto > 60 - 70 – 90

Potencial expansivoÍndice plástico (IP)

Holtz & Gibbs (1956) Chen (1988) IS: 1498 (1970)

Bajo < 18 0 – 15 < 12

Medio (Marginal) 15 – 28 10 – 35 12 – 23

Alto 25 – 41 20 – 55 23 – 32

Muy alto > 35 > 35 > 32

Potencial expansivo a partir de los límites de Atterberg (Sridharan & Prakash (2016))

Fuente: Day, R.W. (2010). Foundation Engineering Handbook

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𝐷𝑥: Abertura ficiticia para la cual pasa el x % de la muestra

𝐷60 ≅ 1,3 𝑚𝑚

Coeficiente de uniformidad:

𝐶𝑢 =𝐷60𝐷10

Coeficiente de curvatura:

𝐶𝑐 =(𝐷30)

2

𝐷10𝑥𝐷60

Suelos uniformes: 𝐶𝑢 < 4Suelos bien graduados: 1 < 𝐶𝑐 < 3

Fuente: Sowers & Sowers (1972). Introducción a la Mecánica de Suelos y cimentaciones

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Requerimientos:◦ Grupos con propiedades distintivas

◦ Lógico y simple

◦ Terminología clara y de uso común

◦ Simbología apropiada

◦ De fácil aplicación


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• Clasificación en base a textura• Clasificación en base a

comportamientos en diferentes aplicaciones (Agricultura, Geología, Ingeniería, etc)

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Clasificación de suelos propuesta por AASHTO* (1929)

• Clasificación en base al comportamiento de materiales para el uso en carreteras

• Clasificación en base a granulometría y límites de Atterberg• Principales características:

• Suelos granulares (% pasante #200 < 35 %)• IP=10 separa el comportamiento entre limos y arcillas

• La clasificación corresponde al primer grupo que cumpla las condiciones comenzando desde la izquierda, las clasificaciones con números más bajos presentan mejores comportamientos para su uso en carreteras

*American Association of State Highway and Transportation Officials

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Clasificación de suelos propuesta por AASHTO* (1929)

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Sistema unificado de clasificación de suelos. Casagrande (1942)• Propuesto inicialmente para la construcción de bases de pistas de

aeropuertos durante la segunda guerra mundial• Revisión posterior para adaptarlo a usos más generales (U.S. Bureau of

Reclamation y Army Corps of Engineers)• Clasificación en base a granulometría y límites de Atterberg

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Suelos de partículas gruesasSuelos de partículas finas

Retenido #200 (%)50

Tamaño (mm)0,075 4,75

Gravas (G)Arenas (S)Arcillas y limos (C y M)

GraduaciónBien graduado (W) (Well graded)Mal graduado (P) (Poorly graded)

PlasticidadBaja (L) (Low)Alta (H) (High)

#200 #4

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• La clasificación estará dada por el símbolo y la descripción• Suelos de partículas gruesas

G ó S (el predominante)

Símbolo principal Símbolo secundario

Pasante #200<5 % W ó P (𝑓(𝐶𝑢, 𝐶𝑐))

Pasante #200>12 % C ó M (LL, LP)

Pasante #200Entre 5 % y 12 %

Simbología doble

Ejemplo

SW

GC

GW-GM

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• La clasificación estará dada por el símbolo y la descripción• Suelos de partículas finas

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1. Establecer los porcentajes de las diferentes fracciones (G, S y (C+M))2. En base a (C+M) establecer si es suelo fino o grueso

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La descripción es parte de la clasificación

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Ejercicios 12 y 13


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