CLASIFICACION DE LOS SUELOS
Los suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos basados en su comportamiento ingenieril. Los sistemas de clasificación proporcionan en forma concisa las características generales de los suelos, que son infinitamente variadas. Actualmente, dos sistemas de clasificación que usan la distribución por tamaño de grano y plasticidad de los suelos son usados comúnmente por los Ingenieros de suelos, estos son: El sistema AASHO y el SUCS. Además también se puede considerar para su descripción el:
Color:
Es un factor importante en la identificación de un suelo, pero como varia en el contenido de la humedad, será necesario determinar el color del suelo en un determinado estado húmedo. El correspondiente estado de humedad deberá ser consignado cuando se anota el color.
El color puede determinar el contenido orgánico, la composición química y naturaleza erosiva del suelo.
Los suelos de color gris claro pueden existir en depósitos de barro limoso de los ríos, en los loess (margas) y en los suelos con mucho carbonato de calcio. El color negro indica elasticidad en los suelos. La mayor presencia de óxidos de hierro esta indicada por un color rojo. Los suelos jaspeados están por lo general, pero no necesariamente con un drenaje deficiente.
Olor:
Como los suelos orgánicos están conformados por el desarrollo y la muerte subsecuente de las plantas, una de sus características especificas es el olor.
2.3.1 Sistema de clasificación AASHO :
AASHO = American Association of State Highway Officials.
Fué desarrollado en 1929, y es de uso especial para la construcción de vías, en especial para manejo de subrasantes y terraplenes.
Se distingue entre 7 grupos básicos mayores del A – 1 al A - 7:
El mejor suelo para subrasantes de carreteras (subbase) viene clasificado como A – 1, siendo el A – 7 el de peor clasificación. Los siete grupos básicos serán divididos en subgrupos con un índice de grupo, con el fin de aproximar dentro de las valoraciones del grupo. Los índices de grupo van de 0 para la mejor subrasante, a 20 para las pésimas. Los incrementos de valor para los índices de grupo reflejan una reducción en la capacidad para soportar cargas, por el efecto combinado de aumento del límite líquido e índice de plasticidad y disminución en el porcentaje de material grueso.
Evaluación del índice de grupo:
Para la evaluación de la calidad de un suelo como material para subrasante de carreteras, se incorpora se incorpora también un número llamado Indice de Grupo (IG) junto con los grupos y subgrupos del suelo y se lo escribe entre paréntesis (p.e, A – 6 (7), y esta dado por:
Donde:
a = Porción de porcentaje que pasa el tamiz Nº 200 mayor a 35%
1 O a O 40 (a=%Q´Pasa N°200-35)
b = Porción de porcentaje que pasa el tamiz Nº 200 mayor a 15% 1 O b O 40 (b =%Q´Pasa N°200-1
O b O 40 (b =%Q´Pasa N°200-15)
c = Porción de LL mayor a 40%
1 O c O 20 ( c = LL - 40)
d = Porción de IP mayor a 10%
1 O d O 20 (d = IP - 10)
LL = Límite líquido.
IP = Índice de plasticidad.
Nota: Si el resultado es negativo, se toma 0. Y si tiene decimales, se redondea al más cercano
La calificación de las subrasantes en términos del índice de grupo es la siguiente:
Excelente………………………A – 1 (0)
Buena………índice de grupo de 0 a I.
Regular “ “ “ de 2 a 4.
Mala “ “ “ de 5 a 9.
Muy mala “ “ “ de I0 a 20.
Suelos A - 1:
Son mezclas bien graduadas de gruesos a finos con aglutinantes no plásticos o de plasticidad débil.
Estos tienen una gran estabilidad a la carga de las ruedas sin afectarlos las condiciones de humedad. Se componen satisfactoriamente como bases con superficies bituminosas de desgaste delgadas.
Los suelos clasificados en este grupo son materiales adecuados o que pueden hacerse adecuados para capas granulares de base.
Suelos A - 2:
Están constituidos por material grueso y fino mezclados con aglutinantes, pero son inferiores a los suelos A -1 debido a su mala graduación, a un aglutinante inferior o a ambas cosas. En la superficie de la carretera pueden presentar una gran estabilidad cuando estén secos, o según la cantidad y características del aglutinante, pueden reblandecerse cuando se humedecen, o volverse sueltos o polvorientos durante los periodos de sequía. Si se usan como capas de base, los tipos plásticos pueden perder estabilidad, debido a la saturación por capilaridad o deficiencias de drenaje.
Los suelos A – 2 – 4 y A – 2 – 5 incluyen aquellos materiales granulares que tienen un suelo aglutinante con características de los suelos de los grupos A - 4 y A – 5.
Los suelos A – 2 – 6 y A – 2 – 7 incluyen aquellos materiales granularse que tienen un suelo aglutinante con características de los suelos de los grupos A – 6 y A – 7.
Suelos A - 3:
Están compuestos por arenas deficientes en aglutinantes. Son típicas en este grupo la arena fina de desierto y la arena transportada por el viento (costa peruana), así como las mezclas en depósitos fluviales de arena fina de mala graduación con pequeñas cantidades de arena gruesa y grava. Tienen una estabilidad deficiente a la carga de las ruedas, excepto cuando están húmedos. Las condiciones de humedad solo los afecta ligeramente; no tienen cambios de volumen y constituyen una subrasante adecuada para pavimentos de todo tipo cuando están confinados. Pueden ser compactados por vibración.
Suelos A - 4:
Están compuestos predominantemente por limo con solo moderadas cantidades de material grueso y pequeñas cantidades de arcilla pegajosa coloidal. Se encuentran frecuentemente y proporcionan una superficie firme para circulación cuando están secos, teniendo un escaso abultamiento después de ser cargados. Cuando absorben agua se dilatan perjudicialmente o pierden estabilidad. Varían ampliamente en composición textural, desde limos arenosos, barros limosos y arcillosos.
Son difíciles de compactar ya que el intervalo de humedad para una compactación satisfactoria es muy pequeño.
Los tipos más plásticos se dilatan con los aumentos del contenido de humedad, especialmente cuando se han compactado a un contenido de humedad inferior al contenido óptimo. Las superficies bituminosas requieren bases sustanciales cuando se colocan sobre subrasante de suelos de este grupo.
Suelos A - 5:
Son similares a los A – 4, con excepción que incluyen suelos de graduación muya mala. Estos suelos se presentan raramente. Son susceptibles al abultamiento cuando se retira la carga, aunque estén secos.
Las propiedades elásticas dificultan la conveniente compactación de bases de tipo flexible colocadas durante la construcción y no son aceptables como subrasantes para capas delgadas de base flexible estabilizada, ni para superficies bituminosas. Están sujetos a la acción de la congelación. Se ha observado que los pavimentos colocados sobre subrasantes de este tipo de suelo se agrietan excesivamente.
Suelos A - 6:
Componente predominante de arcilla con contenidos moderados de materiales gruesos. En los estados de plasticidad blanda o rígida solo absorben agua adicional cuando se les manipula. Tienen buena capacidad soportante cuando están compactados a la densidad máxima, pero pierden capacidad soportante cuando absorben humedad.
Los índices de plasticidad altos, por encima de I8, de esos suelos indican una naturaleza cohesiva del material aglutinante (arcilla y coloides), solamente serán adecuados para rellenos y subrasantes, cuando se colocan y mantienen con un bajo contenido de humedad.
Mientras que el flujo del agua por gravitación es muy pequeño, la presión capilar ocasiona que el agua se mueva de las porciones más húmedas a las más secas es muy grande, y se pueden desarrollar por este motivo grandes fuerzas expansivas.
No son adecuados para sub-base bajo capas delgadas flexibles o capas superficiales bituminosas a causa de los grandes cambios de volumen que motivan las variaciones de humedad, y la pérdida de poder soportante después de la admisión de humedad.
Suelos A - 7:
Están compuestos predominantemente de arcilla como los suelos A – 6, pero debido a las partículas de limo de tamaño uniforme a la materia orgánica, escamas de mica o carbonato de cal, son elásticos.
A un determinado contenido de humedad se deforman y abultan apreciablemente cuando se retira la carga. También presentan las características dadas para los suelos A – 6 en el párrafo anterior. Son difíciles de compactar convenientemente lo que hace que sean inadecuadas para pavimentos flexibles.
Los suelos A – 7 – 5 comprenden los suelos A – 7con índices de plasticidad moderados, en relación al límite líquido y pueden ser altamente elásticos, así como estar sujetos a considerables cambios de volumen.
Los suelos A – 7 – 6 comprenden suelos con índices de plasticidad muy altos con relación al límite líquido y están sujetos a cambios de volumen extremadamente altos.
Los suelos compuestos de turba y escombros muy blandos, contienen grandes cantidades de materia orgánica y humedad y no pueden ser usados en ningún tipo de construcción.
2.3.2 Sistema unificado de clasificación de suelos (EE.UU.) SUCS
Está basado en la identificación de suelos según sus cualidades estructurales, la elasticidad y la agrupación con relación a su comportamiento como materiales de construcción.
Para la clasificación se toma en cuenta lo siguiente:
1. Porcentaje de la fracción que pasa por el tamiz Nº 200.
2. Forma de la curva de distribución granulométrica.
3. Característica de plasticidad y comprensibilidad.
Los suelos se separan en tres divisiones:
1. Suelos de grano grueso.
2. Suelos de grano fino.
3. Suelos altamente orgánicos.
Los suelos de grano grueso se dividen en gravas (G) y arenas (S).
Las gravas contienen un porcentaje mayor de la fracción gruesa retenida en el tamiz Nº 4 (4,76 mm) y las arenas son aquellos suelos cuya poción pasa el tamiz Nº 4. Tanto las gravas (G) como las arenas (S), se dividen en cuatro grupos secundarios: GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM, SC respectivamente, según la cantidad y el tipo de los finos y la forma de la curva granulométrica.
Los suelos de grano fino se subdividen en limos (M) y arcillas (C), según su límite líquido y su índice de plasticidad. Los limos son suelos de grano fino con un límite líquido y un índice de plasticidad que resulten puntos por debajo de la línea “A”. Y arcillas aquellos que dan puntos por encima de la línea “A” (esta definición no es válida para las arcillas orgánicas, puesto que el límite líquido y el índice de plasticidad de estos suelos dan puntos por debajo de la línea “A”).
El limo (M) y la arcilla (C) se dividen a su vez en dos grupos secundarios basados en el hecho de que el suelo tiene un límite líquido relativamente bajo (L = low) o alto (H = high).
Los suelos altamente orgánicos son usualmente muy comprensibles y tienen características inadecuadas para la construcción. Se clasifican dentro del grupo designado por el símbolo Pt: Turba (Peat). El humus y suelos de pantano son ejemplos típicos de este tipo de suelos.
G = grava (Ingl. Gravel).
S = arena (Sand).
M = limo (Mjal, Mo), depende del Límite líquido y el Índice de plasticidad.
C = arcilla (Clay). depende del Límite líquido y el Índice de plasticidad.
O = suelo orgánico (organic).
Pt = turba (Peat).
W = bien graduado (Well graded), Depende del Cu y Cc.
P = mal graduado (Poor graded), depende del Cu y Cc.
L = plasticidad baja (Low).
H = plasticidad alta (High).
Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS):
Criterio de clasificación según los resultados por medio de ensayos en laboratorio.
I. Suelos de grano grueso (más del 50% será retenido por la malla Nº 200):
1. Distinción entre grava y arena (G,S):
G : Grava : El 50% ó más es retenido en la malla Nº 4.( ≥ ) < 5% gravas o arenas limpias, bien o mal graduadas: GW, GP o SW, SP
S : Arena : Más del 50% pasa la malla Nº 4.(
2. Material que pasa por la malla Nº 200 (0,074 mm):
< 5% gravas o arenas limpias, bien o mal graduadas: GW, GP o SW, SP.
> 12% gravas o arenas con finos: GM, GC o SM, SC.
Entre 5 y 12% símbolos mixtos: por ejemplo GW + GC.
3. Determinación de la graduación para suelos de grano grueso con pocos finos:
a) Coeficiente de uniformidad:
Cu = D60 / D10 debe ser mayor que 4 para GW y SW.
b) Coeficiente de graduación:
Cc = D30 / D10 .D60 debe ser entre 1 y 3 para GW y SW.
¡ GP y SP no cumplen estos requisitos ¡
4. Suelos de grano grueso con fino (GM, GC o SM, SC) se toma en cuenta los siguientes límites:
a) Para GM y SM (suelos limosos): los límites deben encontrarse bajo la línea “A” o el índice de plasticidad IP debe ser menor de 4.
Nota: Sobre la línea “ A “ con 4 < IP < 7 entonces doble símbolo.
b) Para GC y SC (mezclas bien graduadas con arcilla): los límites deben encontrarse sobre la línea “A” o el índice de plasticidad debe ser mayor de 7.
Nota: En la zona con 4 ≤ IP ≤ 7, doble símbolo ( CL=ML)
II. Suelos de grano fino:
Solo se aplica la carta de plasticidad:
1. Grupos CL y CH
a) El grupo CL comprende a la zona sobre la línea “A”
LL 50% y IP 7%.
b) El grupo CH corresponde a la zona arriba de la línea “A”
LL 50%.
2. Grupos ML y MH .
a) El grupo ML comprende la zona bajo la línea “A” con LL 50% y una porción sobre la línea “A” con IP 4%.
b) El grupo MH corresponde a la zona debajo de la línea “A” con LL 50%.
Los suelos finos que caen sobra la línea “A”, con 4% IP 7% se consideran como casos de frontera, asignándoles el símbolo doble CL – ML.
3. Grupos OL y OH (suelos orgánicos): las zonas correspondientes son las mismas que las de los grupos ML y MH. Una pequeña adición de materia orgánica coloidal hace que el límite líquido de una arcilla crezca, sin apreciable cambio de su índice plástico.
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