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CLASIFICACION DE SUELOS: CARTA DE CASAGRANDE PARA SUELOS FINOS

Para la clasificacin de los suelos finos se utiliza la Carta de Casagrande mostrada en la Figura

1. La clasificacin de suelos se facilita mediante el uso del diagrama de rbol.

Figura 1. Carta de Casagrande.

GRANULOMETRA, DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA.

Los suelos en general, para su reconocimiento y utilizacin ya sea como material de

construccin o como suelo de cimentacin deben ser clasificados. El anlisis granulomtrico se

usa para clasificar de manera apropiada un suelo. Para suelos granulares se utiliza el mtodo

del anlisis granulomtrico mecnico o tamizado y, para suelos finos se utiliza el mtodo del

hidrmetro o densmetro.

i). ANLISIS GRANULOMTRICO POR TAMIZADO

Se realiza por medio de tamices de abertura cuadrada conformando una serie

descendente con un fondo (ltimo recipiente de la serie sin abertura). El material utilizado para

el ensayo debe encontrarse seco y totalmente disgregado. La muestra debe ser representativa

del estrato en estudio (a mayor dimetro mayor cantidad de material). El anlisis granulomtrico

es un estudio estadstico de los tamaos de los granos de los suelos.

En el proceso del anlisis granulomtrico la seleccin (retencin de los granos de suelo

en el tamiz se produce con los tamaos del dimetro nominal) Figura 2. La aproximacin de

una partcula a elipsoide, para determinar sus parmetros geomtricos es mostrada en la Figura

3.

Figura 2. Dimetro mximo y dimetro nominal del tamiz.

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

LMITE LQUIDO (LL, %)

ND

ICE

DE

PL

AS

TIC

IDA

D (

IP,

%)

LN

EA A

= 0

,73

(LL

- 20)

LN

EA L

MIT

E SU

PERIO

R U

L =

0,9

(LL

- 8)

CH

MH

OHCL

CL - ML

ML

OL

Dmax

dimetro

nominal

abertura cuadrada

tamiz

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Figura 3. Aproximacin de una partcula de suelo a un elipsoide.

La muestra seca se coloca en el tamiz de mayor dimetro nominal, las cantidades

retenidas secuencialmente en los tamices son pesadas y asociadas al dimetro nominal del

tamiz. Los pares correspondientes al porcentaje acumulado pasante y al dimetro de las

partculas son graficadas en un diagrama semilogartmico. (Figura 4). De la curva

granulometrica se obtienen los deciles: D10; D30; D60: donde D10, D30, y D60 son los dimetros

correspondientes al porcentaje que pasa 10%, 30% y 60% ms finos, respectivamente y, luego

se obtienen: el Coeficiente de Uniformidad (Cu) y el Coeficiente de Curvatura (Cc),

respectivamente.

=()

=

Ejercicio: Determinar los D10, D30, y D60, la clasificacin SUCS de una muestra de suelo que

presenta los datos de laboratorio se presentan en la Tabla 1 (muestra total 488,80 gf).

Tabla 1. Datos del porcentaje acumulado pasante y los dimetros de las partculas.

Tamices ASTM Abertura (mm) Peso Retenido (g) % Ret.Parcial % Pass. Acumul.

Dmax. 6,00 100,00

N 4 4,75 5,2 1,05 98,95

N 8 2,36 20,2 4,09 94,86

N 10 2,00 6,9 1,40 93,46

N 16 1,18 44,8 9,07 84,39

N 30 0,60 117,0 23,68 60,71

N 40 0,425 57,6 11,66 49,05

N 50 0,30 74,3 15,04 34,01

N 80 0,18 85,6 17,33 16,68

N 100 0,15 8,0 1,62 15,06

N 200 0,075 51,6 10,45 4,62

Bandeja 0,000 22,8 4,62

La grafica de la curva granulomtrica determina una clasificacin SUCS

Figura 4. Curva granulomtrica.

a

bc

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ii). ANLISIS GRANULOMTRICO POR SEDIMENTACIN

El anlisis granulomtrico por sedimentacin o densmetro utiliza la ley de Stokes para

obtener un estimado de la distribucin granulomtrica de suelos finos (Tschebotarioff, 1963;

Jimnez Salas et al,. 1980; Jurez Badillo y Rico Rodrguez, 1989). El anlisis de hidrmetro

relaciona la velocidad de cada de esferas en un fluido y el dimetro de la esfera (dimetro

equivalente de las partculas finas). La viscosidad y el peso especfico del fluido y, el peso

especfico del suelo son determinantes para la aplicacin de la Ley de Stokes. La ley de Stokes

se expresa:

donde: v, es la velocidad de cada de la esfera, cm/s; s, peso especfico de los slidos de la esfera, g/cm3; w, peso especfico del agua, g/cm3; , viscosidad absoluta o dinmica del fluido, s-g/cm; D, dimetro de la esfera, cm. La aplicacin de la expresin es para suelos con dimetros

en el rango 0,0002 D 0,2 mm.

SISTEMAS DE CLASIFICACIN DE SUELOS

Existen muchos sistemas de clasificacin de suelos considerando el tamao de partculas de

los suelos (Tabla 2).

Tabla 2. Tamao de las partculas de suelo (Berry y Reid, 2001)

Descripcin

de la partcula

Tamao de las partculas (mm)

BS AASHTO ASTM SUCS

Grava 60 - 2 75 - 2 > 2 75 - 4,75

Arena 2 - 0,06 2 - 0,05 2 - 0,075 4,75 - 0,075

Limo 0,06 - 0,002 0,05 - 0,002 0,075 - 0,005 < 0,075 finos

Arcilla < 0,002 < 0,002 < 0,005 -

Notas: BS, norma britnica BS 5930: 1981; AASHTO, American Association of State Highway

and Transportation; ASTM, American Society for Testing and Materials; SUCS, Sistema de

Unificado de Clasificacin de Suelos.

i). CLASIFICACIN DE SUELOS SUCS.

Una muestra de suelo se clasifica de acuerdo a la distribucin de tamao de las partculas

en el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS, Figuras 5y 6) designando smbolos

que se presentan en la Tabla 2 siguiente.

Tabla 2. Designacin de smbolos para la clasificacin de suelos (SUCS).

Suelos Prefijos Sufijos: Parmetros

Grava G W, bien gradado

P, mal gradado

M, limoso

C, arcilloso

Cu, coeficiente de uniformidad

Cc, coeficiente de curvatura Arena S

Arcilla C L, baja plasticidad

H, alta plasticidad

LL, lmite lquido

LP, lmite plstico

IP, ndice de plasticidad Limo M

Orgnico O

Turba Pt - -

2ws2

D

9

2v

4

SU

EL

O

SU

EL

O F

INO

SU

EL

O G

RU

ES

O

PA

SA

NT

E >

50

%

RE

TE

NID

O >

50

%M

AL

LA

# 2

00

PA

SA

NT

E >

50

%

RE

TE

NID

O >

50

%M

AL

LA

# 4

f >

12

%

f

12

%

f

4;

1