clasificación de suelos aashto

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GEOTECNIA VIAL

PARTE I

REVISION DE MECANICA DE SUELOS

CAPITULO III: CLASIFICACION DE LOS SUELOS

3.1 Clasificación según el uso del suelo. El Sistema AASHTO. El Sistema SUCS. 3.2 Comparación entre el Sistema AASHTO y el SUCS.

CAPITULO IV: FLUJO DE AGUA EN EL SUELO

4.1 Gradiente Hidráulico. 4.2 Ley de Darcy. 4.3 Coeficiente de Permeabilidad (k). 4.4 Determinación en el laboratorio de k. 4.5 Relaciones empíricas para el cálculo de k. 4.6 Permeabilidad equivalente: Suelos estratificados. 4.7 Ensayo de Permeabilidad en el campo por bombeo en pozos. 4.8 Permeabilidad en agujeros de muestreador. 4.9 Ecuación de Continuidad. 4.10 Redes de Flujo: Conceptos básicos. 4.11 Cálculo de Filtración de una Red de Flujo 4.12 Presión de levante bajo estructuras hidráulicas.

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CAPITULO III CLASIFICACION DE LOS SUELOS

3.1 CLASIFICACIÓN SEGÚN EL USO DEL SUELO

Es necesario considerar, en la clasificación, la plasticidad de los suelos, pues ella brinda las principales características al suelo. Existen dos sistemas de clasificación comúnmente usados. Ambos toman en consideración la granulometría y la plasticidad El SISTEMA AASHTO En su mayor parte es usado en la ingeniería de caminos. Fue desarrollado en 1929. Publicado como el Road Administration Clasification System (ASTM D-3282). Clasifica al suelo en grupos: A - 1 a A - 7. Clasificación

General

Materiales granulares (35% o menos del total pasa el tamiz Nº 200)

Materiales limo – arcillosos (más del 35% del total pasa el

tamiz Nº200)

A –1

A-3

A – 2

A –4

A- 5

A –6

A -7

Clasificación de grupo

A-1-a A-1-b

A –2-4

A-2-5

A-2-6

A-2-7

A-7-5 A-7-6

Porcentaje de material que pasa el tamiz

Nº 10

Nº 40

Nº 200

50 max 30 max 50max 15 max 25 max

51 min 10 max

35 max

35 max

35 max

35 max

36 min

36 min

36 min

36 min

Característica

s de la fracción que pasa el tamiz

Nº 40

L Líquido LL

I Plasticidad IP

6 max

NP

40 max

10 max

41 min

10 max

40 max

11 min

41 min

11 min

40 max

10 max

41 min

10 max

40 max

11 min

41 min

11 min Tipo usual de

material significativo

constituyente

Fragmento de

piedra Arena gruesa

Fineza

Grava y arena arcillosa color plata

Suelo color plata

Suelo arcilloso

Bueno, excelente Pobre, justo

Tabla 3.1 Clasificación de Materiales de suelos para caminos



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Clasificación A – 7 – 5 cuando IP <= LL – 30 Clasificación A – 7 – 6 cuando IP > LL – 30 A – 1, A – 2, A – 3: Corresponde a suelo granulares, donde el 35% o menos de las partículas pasan a través de la malla Nº 200. A – 4, A – 5, A – 6, A – 7: Corresponde a suelos cohesivos, donde más del 35 % pasan la malla Nº 200. Ellos son: limos, arcillas CRITERIOS DE CLASIFICACION a) Tamaño de grano Grava: Fracción que pasa 75 mm tamaño y retenido en el Nº 10 Arena: Fracción que pasa Nº 10 tamaño y retenido en el Nº 200. Limos y arcillas: Fracción que pasa el Nº 200 b) Plasticidad: Limoso se aplica cuando la fracción fina tiene IP de 10 ó menos Arcilloso se aplica cuando la fracción fina tiene IP de 11 ó más. c) Separar de la muestra las piedras grandes (mayores 75mm) d) Se usa la tabla adjunta. e) Se procede de izquierda a derecha. El primer grupo que cumpla será el que permitirá una correcta clasificación.

Figura 3.1 Límite líquido vs Índice plástico para suelos de grupos A-2, A-4, A-5, A-6 y A-7.

0 20 30 40 50 60 70 80 90 100

70

A-2-4 A-4

A-2-6 A-6

A-2-5 A-5

A-2-7 A-7-5

A-7-6

60

50

40

30

20

10

10

Índi

ce d

e pl

astic

idad

IP

Límite Líquido (LL)



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Fines de Clasificación AASHTO Para evaluar calidad del suelo de base ó sub-base de carreteras. Índice de Grupo Parámetro usado para el análisis de los grupos y subgrupos del suelo. Se escribe entre paréntesis después del grupo o subgrupo. Está dado por la ecuación:

IG= (F-35) (0.2+0.005x (LL-40)) +0.01(F-15) (IP-10) (3.1)

Donde:

F = porcentaje que pasa la malla Nº 200 LL= límite líquido IP = índice de plasticidad.

Reglas del Índice de Grupo a) Si IG<0, entonces IG= 0. b) IG se redondea. Ejemplo, IG=3.4 entonces IG=3

IG=3.5 entonces IG=4 c) No hay límite superior para IG. d) El IG de los grupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-4, A-2-5 y A-3 siempre será cero. e) Cuando calculamos el IG de los suelos perteneciente a los grupos A-2-6 y A-2-7

el índice de grupo parcial para IP debe ser dado:

IG = 0.01(F-15) (IP-10) (3.2)

En general la calidad de un suelo como un material subrasante es inversamente proporcional a IG.



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Ejemplo 3.1 Los resultados de un análisis por tamizado son:

Porcentaje que pasa el tamiz Nº 10 = 100 Porcentaje que pasa el tamiz Nº 40 = 80 Porcentaje que pasa el tamiz Nº 200 = 58 El LL e IP de la muestra que pasa el tamiz Nº 40 son 30% y 10% respectivamente. Clasifique al suelo según el sistema AASHTO.

Solución Usando la tabla 3.1, el 58% del suelo pasa a través del tamiz Nº 200, éste cae por debajo de la clasificación de Limos y Arcillas. Este pertenece al grupo A-4, A-5, A-6 ó A-7. Procediendo de izquierda a derecha el grupo sería A-4. De la ecuación:

IG = (58-35) (0.2+0.005(30-40)) +0.01(58-15) (10-10) IG = 3.45... IG=3.

La clasificación será A-4(3) Ejemplo 3.2 El 95% de suelo pasa a través del tamiz Nº 200 y tiene un límite líquido de 60% y un índice plástico de 40%. Clasificar el suelo según el sistema AASHTO. Solución De acuerdo a la tabla 3.1 el suelo cae debajo del grupo A-7 (proceder de manera similar que el ejemplo anterior), entonces:

40> 60-30 IP LL

Éste es un suelo A-7-6.

IG = (F-35) [0.2 + 0.005 (LL-40)] + 0.01 (F-15)(IP-10) IG = (95-35)[0.2+ 0.005(60-40)]+(0.01)(95-15)(40-10) IG= 42

Así, la clasificación es A-7-6(42)



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EL SISTEMA SUCS Propuesto por Casagrande en 1942. Es el favorito para el uso en Geotecnia. ASTM lo designa D-2487.

Presenta dos amplias categorías: a) SUELOS DE GRANO GRUESO

Gravas y arenas naturales con menos del 50% que pasa tamiz Nº 200. Prefijos G o S (G: gravas o S: arenas). b) SUELOS DE GRANO FINO Aquellos con más del 50% que pasa tamiz Nº 200. Prefijo M para limos inorgánicos. Prefijo C para arcillas inorgánicas. Prefijo O para limos orgánicos y arcillas orgánicas. Símbolo PT para turba, estiércol y suelos altamente orgánico. Otros símbolos usados W - Bien graduado. P - Pobremente graduado. L - Baja plasticidad (LL<50). H - Alta plasticidad (LL>50). Criterios de Clasificación 1. Porcentaje que pasa a través del tamiz Nº 200 (esta es la fracción fina). 2. Porcentaje de fracción gruesa que pasa el tamiz Nº 4. 3. Coeficiente de uniformidad y coeficiente de gradación (para suelos con 0-12%

que pasan a través del tamiz Nº 200). 4. Límite líquido e índice de plasticidad de la porción de suelos que pasa a través

del tamiz Nº 40 (para suelos con 5% ó más que pasen a través del tamiz 200).

Doble Símbolo Cuando el porcentaje que pasa a través del tamiz Nº 200 está entre 5 y 12%. Caso grano grueso: GW-GM, GP-GM, GW-GC, GP-GC. Para arenas SW-SM, SW-SC, SP-SM, SP-SC.



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Ejemplo 3.3 Clasificar el suelo descrito en el Ejemplo 3.1 por SUCS. Solución 58% del suelo pasa el tamiz Nº 200, este es suelo de grano fino. Usemos la carta de plasticidad. Para LL = 30 e IP = 10, este puede ser clasificado como CL.

Ejemplo 3.4

Clasificar los suelos A y B con granulometría mostrada en la figura 3.2. El límite líquido y el índice de plasticidad de la fracción menor del tamiz 40 de los suelos son:

Suelo A Suelo B LL 30 26 LP 22 20

Figura 3.2 Distribución del tamaño de la partícula de los suelos A y B

0.001

100

80

60

40

20

0.01 0.1 1.0

Malla No 200

Diámetro de la partícula (mm)

Suelo B Suelo A

D10

D30

D60

Porc

enta

je d

e fin

os



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Solución

SUELO A 8% del suelo es más fino que 0.075 mm de diámetro (malla Nº 200). Entonces es de grano grueso. Como está entre 5 y 12%, es necesario utilizar doble símbolo. 100% del total es más fino que 4.75 mm (malla Nº 4). Entonces es un suelo arenoso (S). D10=0.085 mm D30=0.12 mm D60=0.135 mm CU = D60 / D10 = 1.59 < 6 CC = D30

2 / D10 x D60 = 1.25 > 1, entonces es SP LL=30, IP = 30-22 = 8 A la carta de plasticidad, cae encima de la línea A, entonces es SC. La clasificación será SP – SC SUELO B 61%>50% que pasa la malla Nº 200. Entonces es un suelo de grano fino. LL = 26 IP = 26 – 20 = 6 A la carta de plasticidad cae en área punteada La clasificación será CL – ML



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3.2 COMPARACIÓN ENTRE EL SISTEMA AASHTO Y EL SUCS Ambos sistemas están basados en la textura y la plasticidad del suelo. Ambos sistemas dividen los suelos en dos categorías mayores: el grano grueso y fino, separado por la malla Nº 200. AASHTO considera grano fino cuando más del 35% pasa por la malla Nº 200. SUCS considera grano fino cuando más del 50 % pasa por la malla Nº 200. El suelo de grano grueso que tiene cerca de 35% de granos finos, tendrá comportamiento de material de grano fino, pues hay suficiente cantidad de finos que llenan vacíos entre los granos gruesos. En este aspecto (de estabilidad), AASHTO parece ser el más apropiado. En obras donde abunda la arcilla se pretende, a veces, estabilizarla con piedra: 1kg de piedra mas 1 kg de arcilla = 2 kg de arcilla (mirando el uso vial). AASHTO usa la malla Nº 10 para separar la grava de la arena. SUCS usa la malla Nº 4. La malla 10, como límite de separación, es el límite más alto aceptado para arena. Se usa en tecnología del concreto y en tecnología de las bases de carreteras. SUCS separa bien los suelos gravosos de los arenosos. AASHTO no los separa bien. Grupo A-2 del AASHTO, en particular, contiene una gran variedad de suelos. Símbolos como GW, SW, CH del SUCS describen mejor las propiedades del suelo. Símbolos A describen muy poco. Suelos orgánicos: OH, OL, y Pt son previstos en el SUCS, no así en el AASHTO.



clasificación de suelos aashto

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