Descriptores geotécnicos (6): clasificación de suelos

Tema 2: Descriptores geotécnicos

Capítulo 6: Clasificación de suelos

2.6.1.    Clasificaciones de suelos

La agrupación de suelos cuyo comportamiento ingenieril sea semejante ha sido tradicionalmente una herramienta valiosa en el ámbito de la geotecnia. De esta forma pueden establecerse previsiones sobre el diseño, la construcción o el mantenimiento de una obra partiendo de datos básicos, simples y sencillos. No obstante, debe entenderse siempre que la clasificación es una aproximación empírica al conocimiento de los materiales, y que no substituye una valoración rigurosa del comportamiento de los mismos establecida en base a ensayos (in situ o de laboratorio) y modelos de comportamiento (constitutivos), imprescindibles en el diseño final de una cimentación, de un muro de contención o de un sistema de drenaje.

La clasificación más extendida en la actualidad responde al nombre de USCS (siglas en inglés del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos), también denominada Clasificación ASTM (por ser la primera organización normalizadora en asumirla como propia) o de Casagrande modificada.

De hecho, existen o han existido tantas (o más) clasificaciones de suelos como paises donde se haya intentado una normalización en el ámbito geotécnico; algunas han tenido mayor difusión que otras según la época, el ámbito geográfico e incluso los condicionamientos políticos. En el presente artículo nos ocuparemos únicamente de la clasificación USCS por ser la más difundida en el ámbito técnico al que se dirige este blog.

En 1948 Arthur Casagrande propuso un sistema de clasificación de suelos basado en especificaciones ampliamente utilizadas durante la II Guerra Mundial para la construcción de aeródromos por el Corps of Engineers del U.S. Army. Su utilidad se puso de manifiesto durante los años siguientes al ser aplicada a diferentes obras de ingeniería civil, tales como, presas, canales y carreteras ejecutadas en el ámbito de la reconstrucción de la Europa de posguerra.

En primera instancia este sistema divide los suelos en dos grandes grupos: de grano grueso y de grano fino. Pertenecen al primero aquellos suelos que cuentan con más del 50 % en peso de partículas de tamaño mayor a 0,080 mm. Se representan por el símbolo “G” (de gravas) si más de la mitad de las partículas gruesas son retenidas en tamiz 5 mm, y por el símbolo “S” (de arenas, en inglés) sí más de la mitad de las mismas pasa por tamiz 5 mm.

A la “G” o a la “S” se les agrega una segunda letra que describe la graduación y la presencia de finos (partículas de tamaño inferior a 0.080 mm):

  • “W” para suelos con buena graduación, con poco o ningún fino.
  • “P” para suelos de graduación pobre, uniforme o discontinua y con poco o ningún fino
  • “M” para suelos que contienen limo o limo y arena
  • “C” para suelos que contienen arcilla o arena y arcilla.

Los suelos finos (aquellos que cuentan con una proporción superior al 50 % de partículas de tamaño inferior a 0.080 mm), se clasifican según la propuesta de Casagrande (véase el capítulo dedicado a la plasticidad), dividiéndose en tres grupos: las arcillas (“C”), los limos (“M”) y los limos o arcillas orgánicos (“O”). Estos símbolos están seguidos por una segunda letra que depende del valor del límite líquido: “L” si el límite líquido es menor a 50, y “H” si es mayor o igual a 50.

Para mayor comprensión se describe a continuación el procedimiento sistemático de clasificación de suelos gruesos y finos.

2.6.2.    Procedimiento de Clasificación de Suelos de granos gruesos (más de 50% retenido en 0,08 mm)

–      grava (G): el 50%, o más de la fracción gruesa (> 0,08 mm) es retenida en tamiz 5 mm

–      arena (S): más del 50% de la fracción gruesa (> 0,08 mm) pasa por tamiz 5 mm.

–      Si menos del 5% en peso de la muestra pasa por tamiz 0,08 mm, se calcula: Cu = D60/D10 y Cc = (D30)2 /(D10 · D60), entonces:

  • grava bien graduada (GW) si Cu > 4
  • arena bien graduada (SW) si Cu > 6 y 1 < Cc < 3.
  • grava pobremente graduada (GP), o arena pobremente graduada (SP): no se satisfacen simultáneamente los criterios de Cu y Cc para bien graduada.

–      Si más del 12% de la muestra pasa por el tamiz 0,08 mm, analice los valores del límite líquido (wL) e índice de plasticidad (IP). Clasifique la muestra según la carta de plasticidad como grava limosa (GM), o arena limosa (SM), si los resultados de los límites de consistencia muestran que los finos son limosos, es decir, si el punto en la gráfica de Casagrande se sitúa bajo la línea “A” o el IP es menor que 4.

 –      Clasifique la muestra como grava arcillosa (GC), o arena arcillosa (SC), si los finos son arcillosos, es decir, si el punto representativo de la muestra se sitúa sobre la línea “A” y el IP es mayor que 7.

–      Si el punto se sitúa en la línea “A” o está sobre esta línea, pero el índice de plasticidad está comprendido entre 4 y 7, se indica una clasificación doble (tal como GM-GC o SM-SC).

–      Si pasa por tamiz 0,08 mm del 5 % al 12% de la muestra, el suelo se indicará como clasificación doble, basada en los criterios de graduación y límites de consistencia, tales como GW-GC o SP-SM.

 –      En casos dudosos, la regla es favorecer a la clasificación de menos plasticidad. Por ejemplo una grava con 10% de finos, un Cu = 20, Cc = 2 e IP =6, será clasificada como GW-GM en lugar de GW-GC.

clasificacionUSCSgruesos

2.6.3.    Procedimiento de clasificación de suelos de grano fino (50% o más pasa por 0,08 mm)

Aplíquense los criterios de clasificación de la carta de plasticidad de Casagrande:

casagrandegrafico

–      Clasificar el suelo como una arcilla inorgánica (C), si al dibujar el punto del límite líquido versus índice de plasticidad, éste cae sobre la línea “A” y el índice de plasticidad es mayor que 7.

  • Clasificar como arcilla inorgánica de baja a media plasticidad (CL) si el wL < 50.
  • Clasificar como arcilla inorgánica de alta plasticidad (CH) si wL ≥  50.
  • En caso que wL > 100 o IP > 60, expandir la carta de plasticidad manteniendo las mismas escalas y pendiente de la línea “A”.

–      Clasificar el suelo como limo inorgánico (M), si el punto wL versus IP se sitúa bajo la línea “A” o IP < 4, a menos que se sospeche que hay materia orgánica presente en cantidades suficientes como para influir en las propiedades del suelo (suelo de color oscuro y olor orgánico cuando está húmedo y tibio), en cuyo caso se debe efectuar un segundo límite líquido con la muestra que ensaye secada al horno a una temperatura de 110 ± 5°C durante 24 horas. Se clasifica como limo o arcilla orgánicos (O), si el límite líquido después del secado al horno, es menor que 75% del límite líquido de la muestra original determinado antes del secado.

  • Clasificar el suelo como limo inorgánico de baja plasticidad (ML), o como limo o arcilla orgánicos de baja plasticidad (OL), si wL < 50 y el punto wL versus IP se sitúa bajo la línea “A” o bien IP < 4.
  • Clasificar el suelo como limo inorgánico de alta plasticidad (MH), o bien como arcilla o limo orgánicos de alta plasticidad (OH), si wL es mayor que 50 y el punto wL versus IP se encuentra bajo la línea “A” o bien IP < 4.

–      Con el fin de indicar sus características de borde, algunos suelos de grano fino deben clasificarse mediante simbología doble. Si el punto wL-IP se sitúa prácticamente en la línea “A” o sobre la línea “A” donde el índice de plasticidad tiene un rango de 4 a 7, el suelo debe tener clasificación doble tales como CL-ML o CH-OH. Algunas normas indican como suelos de alta plasticidad todos aquellos con un valor del límite líquido wL ≥  50, mientras que otras indican que si el punto wL = 50 el suelo deberá tener clasificación doble tales como CL-CH o ML-MH.

–      En casos dudosos la regla de clasificación favorece al más plástico. Por ejemplo, un suelo fino con un wL = 50 e IP = 22 deberá clasificarse como CH-MH en lugar de CL-ML.

clasificacionUSCSfinos

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7 Respuestas a Descriptores geotécnicos (6): clasificación de suelos

  1. quisiera saber a cerca de los suelos con mas detalles

  2. Frankie dijo:

    para más detalles, puedes consultar el DAS, que es un buen manual de referencia; http://www.cosaslibres.com/libro/fundamentos-de-ingenieria-geotecnia-braja-m-das_19295.html

  3. oscar reyes parra dijo:

    Donde puedo conseguir un manual o guia para desarrollar un estudio geotecnico basico, o preliminar en un area donde las rocas son lodolitas medianamente meteorizadas sin suelos residuales . Quisiera encontrar una metodologia o un manual . Les escribo desde la ciudad de CUCUTA en COLOMBIA.

  4. Frankie dijo:

    Oscar, mi recomendación es que por muy básico que sea se asesore por un profesional local con experiencia, pero si quiere probar, empiece por el código técnico de la edificación español, el documento básico de seguridad estructural de cimientos, Db se-c, donde encontrará los requisitos básicos y métodos de comprobación mínimos que son razonablemente exigibles. Suerte

    Juan

  5. Bartolomé dijo:

    Oiye ai en la tabla viene el tamaño de las partículas en mm Mi profesor lo usan por malla… lo q no entiendo ¿Es lo mismo 5mm = malla n• 4? Xq en el libro viene q la malla n•4 = 4.76mm …es aproximado a 5mm Pero no se puede redondear a mayor xq una partícula de 5mm no puede entrar a 4.76 mm

    • frankie dijo:

      Hola Bartolomé

      La notación de tamices anglo-americana (el 4 = 4.76 mm) tiene una equivalencia aproximada con la estandar en medidas del sistema internacional (que prácticamente ya se usa en todas partes, que yo sepa), pero no es precisa; en el huso granulométrico, de todas formas, estas diferencias son inapreciables.

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