CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

1. Consideraciones generales 2. Propiedades de los suelos 3. Suelos granulares y cohesivos 4. Objetivos de la clasificación de suelos 5. Clasificaciones más usuales

Grau en Enginyeria de la Construcció

Infraestructures del Transport

1. CONSIDERACIONES GENERALES

Definición: Partículas de rocas y minerales derivados de las rocas

sin material cementante, con ciertas proporciones de aire, agua y materia orgánica.

1. CONSIDERACIONES GENERALES

¿Por qué ensayar a los suelos? ⇒ Propiedades ¿Cómo deben ser los ensayos? Sencillos, repetibles y

reproducibles, accesibles. Se clasifican en: - Ensayos básicos de identificación (granulometría, límites) - Ensayos complementarios (densidad natural, materia orgánica)

- Ensayos de caracterización del comportamiento (compactación, capacidad soporte)

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS

• Granulometría • Plasticidad • Otras: sales, yesos, humedad, densidad, M.O.

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS

• Granulometría: Clasificar el suelo según los tamaños de sus partículas: grava, gravilla, arena, arcilla, limo, etc.

- Tamizado (partículas ≥ 0,063 mm): Serie normalizada: UNE (española) ASTM (norteamericana)

- Sedimentación (partículas < 0,063 mm): Ley de Stokes

Fuente: Ing. de carreteras, Kraemer et al.

Bien graduadas: A y C

A C

Mal graduada: B

B

Uniforme: D

D

Sedimentación: E

E

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS Serie de tamices normalizada EN (europea): 40 – 20 – 12,5 – 8 – 4 – 2 – 0,500 – 0,250 – 0,125 – 0,080 – 0,063 mm Serie ASTM (USA): 1 ½” - 3/4” – 3/8” – Nº 4 – Nº 8 – Nº 16 – Nº 30 – Nº 100 – Nº 200 La granulometría también permite obtener cierta información sobre:

porosidad, permeabilidad, resistencia

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS Coeficiente de uniformidad: Cu = D60/D10 Cu < 5 : suelo uniforme; Cu < 2,5: suelo muy uniforme Coeficiente de curvatura: Cc = (D30)2 / (D10 .D60) 1 < Cc < 3: suelo bien graduado

A B D E

2. PROPIEDADES DE LOS SUELOS • Plasticidad: Capacidad de un suelo de cambiar de forma sin fractura. Límites de Atterberg: proporción de agua que separa estados del suelo:

estado líquido límite líquido (cuchara Casagrande, 100 g, # 0,40, 25 golpes)

estado plástico límite plástico (cilindros 3 mm diámetro) estado semisólido (sólido con retracción)

límite de retracción (volumen de huecos de muestra desecada) estado sólido (sólido sin retracción)

Determinación del límite líquido

Fuente: Univ. Diego Portales

Determinación del límite plástico Índice de plasticidad: IP = LL − LP

Otras propiedades

• Contenido de sales y yesos • Humedad natural • Densidad aparente • Contenido de materia orgánica • Equivalente de arena • Asentamiento por colapso • Hinchamiento por expansión

Humedad: ω = Ww / Ws Grado de saturación: Sr = Vw / Ve Densidad húmeda: γh = WT / VT Densidad seca: γd = Ws / VT γd = γh / (1 + ω) WW, VW: peso y volumen de agua WS: peso del suelo seco Ve: volumen de huecos (aire Va + agua VW) WT, VT: peso y volumen total (suelo, agua -y aire para el volumen-)

V s VT

V a

AIRE

SOLIDOS

AGUA V w

V e

3. SUELOS GRANULARES Y COHESIVOS

Granulares: gravas y arenas

Origen: alteración física de las rocas.

Comportamiento: sin cohesión, rozamiento interno Propiedades: derivan de la granulometría Arenas: retención agua tensión capilar Naturaleza: caliza silícea volcánico

3. SUELOS GRANULARES Y COHESIVOS

Cohesivos: limos y arcillas

Origen: alteración química de las rocas.

- Limos: cohesión, muy susceptibles a la helada. - Arcillas: partículas coloidales, gran superficie

específica, afinidad por el agua, cohesión, plasticidad, impermeabilidad, baja capacidad soporte.

4. OBJETIVOS DE LA CLASIFICACIÓN DE SUELOS

• Evaluar los suelos afectados o utilizados en una obra.

• Conocer sus propiedades de forma aproximada, rápida y económica.

• Agrupar los suelos según sus propiedades fundamentales.

• Ing. Civil: granulometría y plasticidad (pocos parámetros y muy representativos).

5. CLASIFICACIONES DE SUELOS MÁS USUALES Clasificación ASTM Clasificación AASHTO Clasificación PG-3 Española Otras: Clasificación FAA, Clasificación Francesa

Clasificación ASTM Suelos grano grueso: más del 50% es retenido por el

tamiz nº 200 (nº 4) Suelos de grano fino: 50% o más pasa por el tamiz nº

200 (LL, IP) Suelos de estructura orgánica: color oscuro; LL (tras

secado) < 0,75 LLi

Tamiz UNE

25 20 10 5 2 0,4 0,08 LL LP CBR

Suelo 1 100 96 78 66 50 32 28 29 23 5 Suelo 2 100 93 65 52 36 26 14 22 18 16

Clasificación ASTM Ejercicio de clasificación de suelos. Sales solubles, materia orgánica, hinchamiento y asiento por colapso: NO.

Clasificación AASHTO Específica para carreteras - Análisis granulométrico abreviado (nº 10, 40, 200) - Límites Atterberg de la fracción que pasa por el tamiz nº 40 Materiales granulares: ≤ 35% pasa por el tamiz nº 200: A1, A3, A2

(buenos) Materiales limo-arcillosos: > 35% pasa por el tamiz nº 200: A4, A5,

A6, A7 (regulares - malos)

Clasificación AASHTO CLASIFICACIÓN GENERAL

A - 7

A - 1- a A - 1 - b A - 2 - 4 A - 2 - 5 A - 2 - 6 A - 2 - 7A - 7 - 5 A - 7 - 6

Análisis granulométrico, % que pasa por el tamiz Nº 10 ( 2 UNE ) Nº 40 ( 0, 40 UNE ) Nº 200 ( 0,080 UNE )

máx. 50 máx. 30 máx. 15

máx. 50 máx. 25

mín. 51 máx. 10 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 35 mín. 36 mín. 36 mín. 36 mín. 36

Características de la fracción que pasa por el tamiz nº 40 Límite líquido Indice de plasticidad N. P.

máx. 40 máx. 10

mín. 41 máx. 10

máx. 40 mín. 11

mín. 41 mín. 11

máx. 40 máx. 10

mín. 41 máx. 10

máx. 40 mín. 11

mín. 41 mín. 11*

Tipo de los materiales preponderantes

Arena fina

Calificación general como explanada

A - 2

* El índice de plasticidad del subgrupo A - 7 - 5 es igual ó menor que el límite líquido menos 30

El índice de plasticidad del subgrupo A - 7 - 6 es mayor que el límite líquido menos 30

máx. 6

CLASIFICACIÓN POR GRUPOS Y SUBGRUPOS

A - 1A - 3

Excelente a bueno Regular a malo

CLASIFICACIÓN DE SUELOS AASHTO

MATERIALES GRANULARES ( 35% ó menos para por el tamiz nº 200 )

MATERIALES LIMO-ARCILLOSOS (más del 35% pasa por el tamiz nº 200)

Fragmentos de piedra grava y arena

Grava y arena limosa ó arcillosa Suelos limosos Suelos arcillosos

A - 4 A - 5 A - 6

Clasificación AASHTO El porcentaje de finos y la plasticidad pueden ser muy diferentes

dentro de un mismo grupo: (IG) = (f−35) (0,2+0,005(LL− 40)) + 0,01(f−15) (IP−10) siendo: f = % pasa por el tamiz nº 200 del material inferior a 75 mm IG altos: peores cualidades como explanada Limitaciones: 1 ≤ f−35 ≤ 40 (indep. de IP) 1 ≤ LL−40 ≤ 20 1 ≤ f−15 ≤ 40 (para IP > 10) 1 ≤ IP−10 ≤ 20

Tamiz UNE

25 20 10 5 2 0,4 0,08 LL LP CBR

Suelo 1 100 96 78 66 50 32 28 29 23 5 Suelo 2 100 93 65 52 36 26 14 22 18 16

Clasificación AASHTO Ejercicio de clasificación de suelos. Sales solubles, materia orgánica, hinchamiento y asiento por colapso: NO.

Clasificación PG-3 (Española)

330 TERRAPLENES

PG3 Orden FOM 1328/2002

Clasificación de los materiales Seleccionados Adecua dos Tolerables Marginales

Materia orgánica (%) MO < 0.2 MO < 1 MO < 2 MO < 5

Sales solubles (%) SS < 0.2 SS < 0.2 Y < 5, SS < 1

Tamaño máximo (mm) Dmax ≤ 100 Dmax ≤ 100

Pasa 2 UNE (%) # 2 < 80 # 2 < 80

Pasa 0.40 UNE (%) # 0.4 0 ≤ 15 ó # 0.40 < 75

Pasa 0.080 UNE (%) # 0.080 < 25 # 0.080 < 35

Límite Líquido LL < 30 LL < 40; si LL > 30, LL < 65; si LL > 40, si LL > 90,

Indice de Plasticidad IP < 10 IP > 4 IP > 0.73(LL - 20) IP < 0.73(LL - 20)

Asiento por c olapso (%) Asiento < 1

Hinch. por expansión (%) Hinch < 3 Hinch < 5

Tamiz UNE

25 20 10 5 2 0,4 0,08 LL LP CBR

Suelo 1 100 96 78 66 50 32 28 29 23 5 Suelo 2 100 93 65 52 36 26 14 22 18 16

Clasificación PG-3 (Española) Ejercicio de clasificación de suelos. Sales solubles, materia orgánica, hinchamiento y asiento por colapso: NO.

Conceptos clave: • Suelo • Límites de Atterberg • Granulometría

Key concepts: • Soil • Atterberg limits • Gradation