INSTITUTO TECNOLÓGICO DETEHUACÁN TEMA PARA TITULACIÓN “CLASIFICACIÓN DE SUELOS SUCS Y AASHTO” PRESENTA: JORGE ALBERTO LEZAMA MARTÍNEZ, 09360051 ASESOR: ING. EDUARDO LÓPEZ SÁNCHEZ ÍNDICE Índice....................................................................................................................................2 Antecedentes........................................................................................................................3 Clasificación de suelos según SUCS Análisis fundamental del sistema unificado..........................................................................4 Procedimiento para la clasificación SUCS...........................................................................5 Clasificación de suelos según AASHTO Clasificación de suelos por el método AASHTO.................................................................10 Procedimiento para la clasificación AASHTO......................................................................14 Ejemplo Clasificación de Material para Base Hidráulica del banco de San Gabriel Chilac por el método SUCS y el método AASHTO...................................................................................16 Conclusión..........................................................................................................................21 . P á g i n a 1 | 21 La búsqueda de un trasporte eficiente de pasajeros. dada el escaso conocimiento que sobre los suelos se tenía. Primeramente.CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR EL MÉTODO DE S. (AASHTO) P á g i n a 2 | 21 .S.U. cualquier intento de sistematización científica. fundándose en criterios puramente descriptivos. debe ir precedido por otro de clasificación completa. Es por ello que en las obras viales durante todo su proceso constructivo es de suma importancia verificar las propiedades de cada uno de los materiales empleados y el desempeño de su combinación al conformar las distintas capas del pavimento. La determinación de las propiedades y desempeño de los materiales se logra a partir de un conjunto de ensayos o pruebas establecidas precisamente para comprobar que dichos materiales funcionen correctamente de acuerdo a rangos. nacieron así varios sistemas de los cuales los basados en las características granulométricas. ganaron popularidad rápidamente. límites y/o valores estándares para condiciones similares o equivalentes. turismo y productos nos impulsa a llevar un mejor control de calidad sobre los materiales con los que se construyen los caminos por donde transitan millones de usuarios diariamente. Y POR EL MÉTODO AASHTO INTRODUCCIÓN Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los suelos se presentan en la naturaleza. Obviamente la mecánica de suelos desarrollo estos sistemas de clasificación desde un principio.C. En este trabajo analizaremos específicamente dos sistemas de clasificación: • Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) • Método de Clasificación de . la American Association of State Highway and Transportation. incluyendo esfuerzos efectivos (Terzaghi en los años ‘20). Las diferentes clasificaciones son: 1) el sistema unificado de clasificación de suelos SUCS 2) el sistema de la American Association of State Highway & Transportation Officials AASHTO 3) el método propuesto por la Federal Aviation Administration FAA 4) el sistema de US Department of Agriculture USDA. con sus correspondientes necesidades: construcción de caminos y pavimentos. fase fluida mixta y suelos no saturados (Bishop.ANTECEDENTES El comportamiento de los suelos es complejo debido a la naturaleza granular y a la coexistencia de partículas sólidas con fluido intersticial que generalmente está compuesto por más de un fluido (agua. Aitchinson. coloides y arcillas (Goy. El entendimiento actual del comportamiento de los suelos ha evolucionado a través del siglo XX. gases como ser aire o metano. Fredlund y Morgenstern en los ’60). P á g i n a 3 | 21 . Una nueva etapa se anticipa actualmente con el estudio de la geo-química mediada por microorganismos. Las distintas clasificaciones de suelos intentan capturar y describir este complejo material en vista a aplicaciones específicas.). Schofield y Wroth en los ’60). Lambe y Mitchell en los ’50). minería o geo-mecánica. etc. Chapman en los ’10. Entre otros. dilatación en corte (Taylor 1948 y Estado Crítico con Roscoe. contaminantes orgánicos e inorgánicos. agricultura. entonces el suelo es “grueso” y se subclasifica en arena o grava usando el tamiz #4. Está basado en el análisis granulométrico y los límites de Atterberg. definido como el correspondiente a partículas de diámetro equivalente menor a 0. pasante del tamiz #200. el suelo es “fino” y se subclasifica en limo o arcilla. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Si menos del 50% en peso del suelo pasa el tamiz #200. Fuerzas de naturaleza eléctrica (fuerzas atractivas y repulsivas de van der Waals) predominan en partícu (Tamiz #200).CLASIFICACIÓN DE UN SUELO POR EL MÉTODO SUCS ANÁLISIS FUNDAMENTAL DEL SISTEMA UNIFICADO La primera y más importante decisión está dada por el contenido de finos.075 mm. El tamaño de las partículas determina la naturaleza de las fuerzas que gobiernan el comportamiento de los suelos. usando los límites de plasticidad. P á g i n a 4 | 21 . La Figura 2 presenta un esquema simplificado del SUCS. De otro modo. 200” . el SUCS tiene un rango del 5% al 12% de contenido de finos que modifica la clasificación de suelos. La Figura anterior muestra la correlación existente entre el tamaño equivalente de las partículas y la naturaleza de las fuerzas gobernantes. Procedimiento para la clasificación SUCS Este sistema clasifica los suelos en dos amplias categorías: “suelos de grano grueso que son de naturaleza tipo grava y arenosa con menos del 50% pasando la malla No. Los ensayos de límites de consistencia deben ser realizados con el mismo fluido que estará involucrado durante la vida útil del proyecto ya que diferentes iones y concentraciones afectan la capa difusa y las fuerzas de repulsión. En la ausencia de finos. los límites de Atterberg son escogidos para clasificar los suelos finos. Por otro lado. Nótese que los tamices #200 y #4 logran capturar estos límites. en tanto que las de carga “no drenadas”. fuerzas eléctricas. la velocidad de disipación del exceso de presión de poros discrimina entre análisis en condiciones “drenadas” o en condiciones “no drenadas”. haciendo que su valor cambie en órdenes de magnitud. Típicamente. un suelo de grano grueso pero con la presencia de sólo 10% de finos ve afectada grandemente su permeabilidad. El coeficiente de curvatura Cc=D302/(D10*D60) agrega información acerca de la convexidad de la curva granulométrica. las fuerzas debidas a los esfuerzos efectivos. el empaquetamiento de granos en suelos gruesos (gravas o arenas) depende del coeficiente de uniformidad Cu = D60/D10. y fuerzas capilares. incluyendo las de peso propio. las condiciones de carga “drenadas” están asociadas a suelos de grano grueso.La importancia del tamiz #200 se hace evidente cuando se analizan las fuerzas dominantes sobre las partículas. este determina las máximas y mínimas relaciones de vacío que un determinado suelo granular puede alcanzar. a suelos de grano fino. Sin embargo. Desde el punto de vista del diseño. 200” y los suelos de grano fino con 50% o más pasando la malla No. Consecuentemente. P á g i n a 5 | 21 . indicando la presencia de diámetros extremos. Determinar si es grava o arena: . Si el suelo es granular. #4 ≤ 50% Ret. 3... % pasando # 200 ≥ 50%. #200.... Determinar si es W ó P.. #200. hay más grava que arena. ..Fino. Determinar si G ó S está limpia.. El método SUCS presenta diversa nomenclatura. los coeficientes de uniformidad y curvatura y el límite líquido e índice de plasticidad.Si Ret. Determinar si está contaminada con M ó C.. Determinar si está contaminada con M ó C.. si el % pasa #200 es < 5%..Limpia. .. seguir los siguientes pasos: 3.2. deben conocerse el porcentaje de grava. . si el % pasa #200 es > 12%..1. Para determinar si el suelo es W o P se utiliza el Cc y el Cu. #4 > 50% Ret.Granular..Intermedia. H (alta compresibilidad) y L (baja compresibilidad).Si Ret. C (arcilla).. Determinar si el suelo es fino o granular: . las siglas son G (grava). % pasando # 200 < 50%. 2. P á g i n a 6 | 21 . por lo que es un suelo tipo grava.. S (arena). intermedia o sucia: . . Para suelos finos la nomenclatura es M (limo). si el % pasa #200 está entre 5 y 12%. el porcentaje de limo y arcilla.. Y para los suelos orgánicos la sigla es Pt (turba). hay más arena que grava. W (bien graduada) y P (mal graduada).. El procedimiento para la clasificación de suelos viene descrito de la siguiente forma: 1. Determinar si es W ó P. 3.. para suelos granulares.Para clasificar apropiadamente un suelo utilizando este sistema. Descartar que el suelo sea un Pt.Sucia. por lo que es un suelo tipo arena. el porcentaje de arena.. Los primeros cinco datos se obtienen a partir de un análisis granulométrico. determinar directamente la clasificación por medio de la carta de plasticidad. P á g i n a 7 | 21 .Para las arenas.Para las gravas. 6.. es P si incumple alguno de los dos parámetros. 5. 4. . Si el suelo es fino. es P si incumple alguno de los dos parámetros. es W si 𝐶u >6 .1<𝐶c<3. Determinar si el suelo es inorgánico (M ó C) u orgánico (O): 7.1<𝐶c<3. es W si 𝐶u >4 . conociendo el límite líquido (LL) y el índice de plasticidad (IP). Clasificación de suelos SUCS presentado en forma esquemática general. Determinar el nombre de grupo utilizando el cuadro respectivo. Determinar el nombre de grupo utilizando el cuadro respectivo. Carta de Plasticidad. P á g i n a 8 | 21 . los criterios para el uso de esta carta están dadas en el cuadro siguiente. P á g i n a 9 | 21 . Los grupos incluidos por los suelos granulares son los siguientes: A-1: Corresponde a una mezcla bien graduada de gravas. está compuesta por los grupos A-1. En esta clasificación los suelos se clasifican en siete grupos (A-1.A-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas gruesas. . 40 y 10. con o sin material fino bien graduado . Más concretamente. A-2: Este grupo comprende a todos los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y que no pueden ser clasificados en los grupos A- P á g i n a 10 | 21 . con o sin material fino bien graduado. A-7). típicamente. tras varias revisiones del sistema adoptado por el Bureau of Public Roads de Estados Unidos. y de los Límites de Atterberg de la fracción que pasa por el tamiz nº 40. Es el sistema más utilizado en la clasificación de suelos en carreteras. los depósitos fluviales de arena fina mal graduada con pequeñas cantidades de arena gruesa o grava. A-2 y A-3. sin finos limosos o arcillosos o con una pequeña cantidad de limo no plástico. arenas y zahorras. en general. La categoría de los suelos granulares. También se incluyen en este grupo las mezclas bien graduadas de gravas y arenas sin finos. También incluyen este grupo. en el que los suelos se agrupan en función de su comportamiento como capa de soporte o asiento del firme. a suelos constituidos por arena fina de playa o de duna.…. arenas (gruesa y fina) y finos no plásticos o muy plásticos. y su comportamiento en explanadas es.A-1-a: Incluye los suelos con predominio de gravas. A-3: Corresponde. en función del porcentaje que pasa por los tamices nº 200. salvo los subgrupos A-2-6 y A-2-7. que se comportan como los suelos arcillosos debido a la alta plasticidad de los finos que contiene. de origen eólico. gravas. suelos granulares (con no más del 35% que pasa por el tamiz nº 200) y suelos limo-arcillosos (más del 35% que pasa por el tamiz nº 200). de bueno a excelente. siempre que el porcentaje de estos supere el 15%.CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR EL MÉTODO AASHTO La American Associattion of State Highway Officials adoptó este sistema de clasificación de suelos (AASHTO M 145). A-2. Estos siete grupos se corresponden a dos grandes categorías de suelos. según su granulometría y plasticidad. En esta categoría los suelos se clasifican en los distintos grupos atendiendo únicamente a su límite líquido y a su índice de plasticidad. cuyo comportamiento en explanadas ve de regular a malo. Por todo esto. y los suelos compuestos por arena fina con una proporción de limo no plástico que excede la limitación del grupo A-3. A-6 y A7. A-5.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 nº 200 y cuya fracción que pasa por el tamiz nº 40 tiene las características de los grupos A-4 y A-5. . En estos subgrupos están incluidos los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de limo o índices de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo A-1. según las zonas del siguiente gráfico de plasticidad. A-5. de suelos limosos.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. . este grupo contiene una gran variedad de suelos granulares que estarán entre los correspondientes a los grupos A-1 y A-3 y a los grupos A-4. La categoría de los suelos limo-arcillosos está compuesta por los grupos A-4. excepto que los finos contienen arcilla plástica con tienen las características de los grupos A-6 y A-7.1 y A-3. De esta forma se clasifican también los suelos del grupo A-2 en los distintos subgrupos En este cuadro podemos apreciar en qué lugar se sitúan los diferentes suelos según la clasificación Limos-arcillosos definidos por su LL y IP P á g i n a 11 | 21 . debido a que el porcentaje de finos o la plasticidad de estos (o ambas cosas) están por encima de los límites fijados para dichos grupos. A-6 y A-7. que normalmente tiene un 75% o más de material que pasa por el tamiz nº 200.A-7-6: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad elevado en relación con el límite líquido y que están sujetos a cambios de volumen muy importantes. que normalmente tiene un 75% o más de material que pasa por el tamiz nº 200. . Estos suelos. A-7: El suelo típico de este grupo es similar al descrito en el grupo A-6. experimentan generalmente grandes cambios de volumen entre los estados seco y húmedo.A-7-5: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidad moderado en relación con el límite líquido y que pueden ser altamente compresibles. como indica su elevado límite líquido.Los grupos incluidos en los suelos no granulares son los siguientes: A-4: El suelo típico de este grupo es un suelo limoso no plástico o moderadamente plástico. . salvo que suele tener carácter diatomáceo o micáceo. P á g i n a 12 | 21 . También se incluyen en este grupo los suelos constituidos por mezclas de suelo fino limosos y hasta un 64% de gravas y arenas. También se incluyen en este grupo las mezclas de suelo fino arcilloso y hasta un 64% de gravas y arenas. En la siguiente tabla se representa gráficamente la clasificación de los suelos según AASHTO. y puede ser elástico y estar sujeto a grandes cambios de volumen. A-5: El suelo típico de este grupo es similar al descrito en el grupo A-4. A-6: El suelo típico de este grupo es un suelo arcillosos plástico. y pueden ser muy compresibles. salvo que que tiene las características de elevado límite líquido del grupo A-5. además de estar sujetos a importantes cambios de volumen. que permita caracterizar mejor cada suelo dentro de los grupos. ya que estos admiten suelos con porcentajes de finos y plasticidad muy diferentes.35) [0. LL: Límite líquido IP: Índice de plasticidad. expresado en número entero.2 + 0.Procedimiento para la clasificación AASHTO La clasificación realizada de esta manera se complementa con el índice de grupo.01 (F – 15) (IP – 10) Siendo: F: Porcentaje en peso que pasa por el tamiz nº 200 del material inferior a 75 mm. El índice de grupo se expresa en números enteros positivos (un número negativo se expresará como IG = 0) y se escribe entre paréntesis a continuación de los símbolos de P á g i n a 13 | 21 .005 (LL – 40)] + 0. El índice de grupo de obtiene mediante la siguiente expresión: IG = (F . mejores son las cualidades del suelo como explanada o capa de asiento del firme. A-3. Generalmente cuanto menor es el IG de un suelo.grupo o subgrupo correspondientes. Los valores críticos del límite líquido y del índice de plasticidad serán. por ejemplo A-2-4 (0). y si el índice de plasticidad es superior a 10 este valor será F = 15. que pueden calificarse de buenos a excelentes. El valor crítico de finos es F = 35 con independencia de la plasticidad. 40 y 10. Por último. P á g i n a 14 | 21 . hay que señalar que para calcular el IG de los subgrupos A-2-6 y A-2-7 sólo se considera el segundo sumando de la expresión. en condiciones medias de drenaje y compactación. tienen un IG = 0. A-2-4 y A-2-5. Un IG = 20 o mayor corresponde a un suelo de muy mala calidad. respectivamente. Los suelos de los grupos A-1. lisa y limpia. para que sea fácil recogerla. P á g i n a 15 | 21 . Primero recolectamos la muestra del material en el banco ubicado en la comunidad de San Gabriel Chilac. evitar la pérdida de finos y su contaminación. de acuerdo a la normativa SCT.Ejemplo de Clasificación de Material para Base Hidráulica del banco de San Gabriel Chilac. Una vez llegando al laboratorio procedimos a preparar la muestra para realizar las pruebas de Granulometría y Límites de consistencia. Para realizar el secado de la muestra al aire o al sol a temperatura ambiente. se extiende La muestra en las charolas o sobre una superficie sensiblemente horizontal. desde donde se proveen materiales para las capas de la terracerías de muchas obras de la región. Si la cantidad de material así obtenida es mayor que la requerida. Obteniendo de la prueba granulométrica los siguientes resultados. P á g i n a 16 | 21 . Se vierte la muestra sobre el cuarteador. Así procedimos bajo las normativas de la SCT para la realización de las pruebas que necesitamos para clasificar el material. procurando que pasen cantidades similares a través de cada uno de los ductos. porciones representativas de tamaño adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieran. se repite este procedimiento con una de las porciones. quedando en esta forma la muestra dividida en dos porciones que se depositan a la salida de los dos grupos de ductos en las charolas laterales del cuarteador.El cuarteo se realiza con el objeto de obtener de una muestra. lo cual constituye la primera partición. tantas veces como sea necesario para reducir su tamaño. de cada tamiz P á g i n a 17 | 21 .Donde las columnas Wi y wj muestran la cantidad retenida en gramos. Obteniendo con estos datos la siguiente grafica granulométrica Y con esta podemos obtener los valores de Cc y Cu Para los límites de consistencia obtuvimos los siguientes resultados: P á g i n a 18 | 21 . 4: 51. Clasificado por el método SUCS Datos necesarios: Material que pasa por la malla 200: 12.9 P á g i n a 19 | 21 .Con todos estos datos obtenidos ya podemos clasificar nuestro material por los dos métodos vistos en este documento.1% Coeficiente de uniformidad: Coeficiente de curvatura: Limite líquido: 155.7 Índice de plasticidad: 3.675 25.6 2.4% Material que pasa por la malla No. Para el grupo A-1-a donde el máximo porcentaje que pasa la malla #10 es del 50%max. lo que nos sirve para determinar que nuestro material de acuerdo a SUCS es un SW (Arena bien graduada con gravas). es donde encaja nuestro material. lo que nos indica que nuestro material cae en la clasificación de ARENAS. Basándonos en los criterios de clasificación en el laboratorio nuestro material presenta un Cc = 2. lo que tenemos que definir es si es grava o arena.9 Índice de grupo: 0 El porcentaje que pasa la malla 200.4 Limite líquido: 25. la malla #40 es del 30%max. es igual o menos al 35% especificado para materiales granules. según los datos obtenidos la cantidad en porcentaje que paso la malla no. ya que en todos los siguientes grupos y subgrupos incumple una o más de sus condicionantes. A-2. por lo tanto nuestro material se clasificara de entre A-1. tenemos que es un: A-1-a (0) (fragmento de piedra grava y arena) P á g i n a 20 | 21 . A-3.45 Porcentaje que pasa malla #40: 19.. Por tanto nuestro material clasificado por este sistema.7 Índice plástico: 3.1%. para esto tomamos como referencia la cantidad de material que paso la malla no.92 Porcentaje que pasa malla #200: 12. 4 es de 51. 4. y la malla #200 es del 15% máx.7 y un Cu = 156. Clasificación por el método AASHTO Para esta clasificación necesitamos los siguientes datos que previamente ya obtuvimos en el laboratorio Porcentaje que pasa malla #10: 36.De acuerdo a estos datos el material se clasifica dentro de las partículas gruesas al ser más de la mitad del material retenido en la malla # 200. dependencias gubernamentales. y las necesidades de las personas como trasladarse a su trabajo.Conclusión Se puede considerar que el sistema unificado de clasificación de suelos y el sistema AASHTO son métodos que nos impulsa a llevar un mejor control de calidad sobre los materiales con los que se construyen los caminos. y caminos. y así tener en cuenta los cálculos previos para elaborar un proyecto y que nuestro material como base. turismo. el transporte a dichos lugares nos llevara más tiempo y esto a su consecuencia nos generara retrasos que nos conllevaran a pérdidas de capital económico. pero siempre necesitamos conocer el suelo. ya sean de concreto hidráulico o de concreto asfaltico o también de terracerías por donde transitan millones de usuarios diariamente. y hasta de vidas humanas. Por eso es tan importante la clasificación del suelo. ya que lo usamos como material y base de cualquier construcción. escuela o a alguna unidad de salud. P á g i n a 21 | 21 . ya sea de transporte o edificación. resista el peso de nuestro proyecto y no llegue a sufrir fallas y que estas nos llevaran a tener problemas en nuestro proyecto. Si nuestros caminos no están en buenas condiciones por tener un material de mala calidad. salud. Estos caminos se usan para impulsar el comercio. como de escuela.