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CLASIFICACIÓN DEL SUELOS SEGÚN LA USDA, AASTHO, Y SUCS J. Jara Cueva

Resumen— El presente informe contiene las clasificación del suelo analizado mediante la USDA, la cual nos dio arena francosa, asi mismo realizamos la clasificación según la AASHTO que se trata de gravas, arenas limosas y arcillosas y finalmente realizamos la clasificación según la SUCS, que fue de arenas limosas, mezclas arenas-limos.1

Palabras claves— AASHTO, USDA, SUCS

Si se encuentran rocas de mayor tamaño a 75 mm en la muestra de suelo, estas son excluidas de la porción, sin embargo se toma el porcentaje de este material. Si se desea clasificar a un suelo de acuerdo con el sistema AASHTO, se toma la tabla siguiente como guía para esta clasificación, se debe aplicar los datos en la tabla de izquierda a derecha mediante un proceso de eliminación, el primer grupo desde la izquierda en el cual todos los datos coincidan es el adecuado para una correcta clasificación.

I. INTRODUCCIÓN A American Association of State Highway and Transportation Official, esta asociación estadounidense y su sistema de clasificación fue desarrollado en 1929, y ha sufrido un sin número de revisiones y correcciones hasta llegar al actual modelo de clasificación. Este sistema, clasifica al suelo dentro de 8 grandes grupos, los cuales se enumeran desde A1 hasta A8. Los suelos que se encuentran dentro de los grupos A1, A2, A3 son suelos granulares cuya parte de fino, menor a 0,0074 no excede el 35 % de la muestra. Los suelos cuyo contenido de finos es mayor al 35% se clasifican en los grupos A4, A5, A6, A7. Estos suelos son mayormente tipo limo o arcilla. Por último los suelos dentro del grupo A8 que son suelos altamente orgánicos. El sistema de clasificación se basa en los siguientes parámetros: Tamaño de las partículas Grava: fracción que pasa la malla 75 mm y que se retiene en la malla N° 10 o 2mm. Arena: fracción que pasa la malla N° 10 y se retiene en la malla N° 200 o 0,075. Limo y arcilla: fracción que pasa la malla N° 200. [1] Plasticidad: el término limoso es aplicado cuando la fracción de fino tiene un índice de plasticidad menor o igual a 10. El término arcilloso se usa cuando la fracción de finos tiene un índice de plasticidad mayor o igual a 11.

L

1 J. Jara. Universidad Nacional [email protected]

de

Loja.

Loja,

Fig1: rango del límite líquido y del índice de plasticidad para suelos contenidos dentro de los grupos A2, A3, A4, A5, A6, A7

[1]

Para evaluar la calidad de un suelo, se debe incorporar un número llamado índice de grupo, con los grupos y sub grupos del suelo. Este número se escribe entre paréntesis y va después del nombre del grupo o subgrupo del suelo. El índice de grupo viene dado por la siguiente expresión: Si el resultado de la ecuación da un número negativo se toma como índice de grupo igual a 0. [1]

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS La forma original del SUCS fue propuesta por Casagrande en 1942 durante la segunda guerra mundial, para uso del cuerpo de ingenieros de la armada del Estados Unidos. Varias instituciones de investigación revisaron el sistema en 1952. En la actualidad este método es ampliamente usado en el campo de la ingeniería a pesar de una serie de limitaciones encontradas. Para poder hacer uso de este sistema se debe tener en cuenta que: La clasificación se basa en el material que pasa el tamiz 2.5 o 75 mm, excluyendo lo retenido en este tamiz pero calculando su porcentaje en el suelo. La porción de finos es igual al porcentaje que pasa el tamiz 200. Grava es igual al porcentaje que se retiene en el tamiz número 4. De acuerdo al SUCS el suelo se clasifica en dos grandes grupos. Suelos gruesos que son grava y arena, tienen un porcentaje de finos menor al 50%, esto es. El símbolo del grupo comienza con los prefijos G o S. G para gravas y S para arenas. Suelos finos son suelos cuyo % de finos es del 50% o más, esto es, los símbolos de este grupo comienzan con M para limos, C para las arcillas y O para suelos orgánicos, el símbolo PT es usado para principalmente para turbas (peat), y otros suelos altamente orgánicos. Se establecen así los seis grandes grupos gravas, arenas, limos, arcillas, orgánicos y muy orgánicos. Ahora se debe diferenciar las características de los sub grupos. Otros símbolos usados dentro de esta clasificación son: W bien graduado P pobremente graduado L baja plasticidad H alta plasticidad El criterio para diferenciar la grava de la arena es puramente granulométrico, si mas del 50% de la fracción gruesa se retiene en el tamiz número 4 se trata de una grava, caso contrario el 82 suelo será una arena. Los suelos finos se sub dividen en base a su plasticidad y al contenido orgánico. CLASIFICICACIÓN USDA En EEUU, las partículas más pequeñas son la arcilla y se clasifican por el USDA como las de diámetros menores de 0,002 mm. Le siguen las partículas limo con diámetros entre 0,002 y 0,05 mm. Y las más grandes son la arena con tamaño de las partículas mayores a 0,05 mm . A su vez la arenas puede subdividirse en gruesa, intermedia como media, y las menores como fina. n síntesis se pueden distinguir los siguientes 5 grupos:   

Suelos gruesos: S Suelos livianos: LS y SL Suelos de mezcla medianamente livianos: L; SiL y Si

 

Suelos tendientes a pesados: SCL; CL y SiCL Suelos pesados: SC; SiC y C

El triángulo de textura de suelos, con las 12 clases mayores, y escalas de tamaño de partículas, USDA. El esqueleto y la arena, representan la parte inerte del suelo y tienen por lo tanto solamente funciones mecánicas, constituyen el armazón interno sobre las cuales se apoyan las otras fracciones finas del suelo, facilitando la circulación del agua y del aire. El limo participa solo en forma limitada en la actividad química del suelo, con las partículas de diámetro inferior, mientras que su influencia en la relación agua – suelo no es insignificante, y se incrementa con el aumento de las diámetros menores de este. La arcilla comprende toda la parte coloidal mineral del suelo, y representa la fracción más activa, tanto desde el punto de vista físico como del químico, participando en el intercambio iónico, y reaccionando en forma más o menos evidente a la presencia del agua, según su naturaleza. Por ejemplo las arcillas del grupo de las caolinitas tienen una capacidad de intercambio iónico bastante reducida, y se hinchan poco en presencia del agua, mientras que las arcillas pertenecientes a otros grupos tienen una elevada capacidad de intercambio iónico y elevada capacidad hidratante.

II. METODOLOGÍA CUARTEO DE LA MUESTRA

Fig2: muestras de suelo listas para homogenizar

TABLA 2: Diámetro y porcentaje de las partículas de limos y arcillas

Fig3: homogenización de la muestra de suelo

lectura corregida del hidrómetr o (Rc)

Lectura corregida del hidrómetr o (R)

Profundida d efectiva (L) cm

Diámetr o de partícula s (mm)

% de partícula s (%)

1,0315 1,0295 1,0265 1,0245 1,0235 1,0195 1,0175 1,0145 1,0125 1,0115 1,0095 1,0085 1,0075 1,0065 1,0055 1,0055 1,0045 1,004 1,004 1,0035

1,0041 1,0021 0,991 0,9971 0,9961 0,9921 0,9901 0,9871 0,9851 0,9841 0,9821 0,9814 0,9804 0,9795 0,9784 0,9762 0,9766 0,9772 0,9764 0,9769

7,95 8,5 9,3 10,1 9,85 11,15 11,65 12,45 13 13,25 13,8 14,05 14,3 14,55 14,85 14,85 15,1 15,2 15,2 15,35

0,0538 0,0393 0,0291 0,0244 0,0214 0,0161 0,0118 0,00896 0,00725 0,00634 0,00528 0,00458 0,0039 0,0033 0,00298 0,00278 0,00148 0,00134 0,00126 0,00123

0,375 0,374 0,373 0,372 0,372 0,37 0,37 0,368 0,368 0,367 0,367 0,366 0,366 0,366 0,365 0,364 0,365 0,365 0,364 0,365 0,3646

1,003

Fig4: división de la muestra en cuatro partes

TABLA1: Datos obtenidos en la presente práctica del análisis granulométrico N- de tamiz 4 8 10 16 20 40 50 60 80 200

Masa de suelo+tamiz (g) 201,6 555,6 431,4 445,4 394,4 397 346 329,4 361 389,2

Masa de tamiz (g) 1,49 412,2 399,2 361,6 351,2 308,8 294,6 288,2 283 278,2

Masa de suelo 200,2 143,4 32,20 83,80 43,20 88,20 51,40 41,20 78,00 111,00

% de masa de suelo 79,88 65,47 62,23 53,81 49,47 40,61 35,45 31,31 23,47 12,31

0,9759 15,1 0,0096 Porcentaje de arcillas 2,08% Porcentaje de limos 11,22%

Tabla 3: contenido de humedad y número de golpes de cada muestra. # crisol

Masa húmeda (g) 11,31 1 11,24 2 13,26 3 10,54 4 0,86 5 0,98 6 0,96 7 Limite liquido=26 Limite plástico: Índice plástico= 4

Masa seca (g) 8,83 8,91 10,58 8,34 0,71 0,8 0,79

Masa agua (g) 2,48 2,33 2,68 2,2 0,15 0,18 0,17

# de golpes 13 27 30 20 LL LL LL

Contenido humedad (%) 28,09 26,15 25,33 26,38 21,13 22,5 21,52

%𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 = 𝟖𝟒, 𝟔𝟎% III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. %𝒍𝒊𝒎𝒐 =

%𝒍𝒊𝒎𝒐 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − %𝒈𝒓𝒂𝒗𝒂

%𝒍𝒊𝒎𝒐 =

𝟏𝟎, 𝟐𝟐% ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎, 𝟐𝟐%

CLASIFICACIÓN AASHTO INDICE DE GRUPO 𝐼𝐺 = (𝐹200 − 35)[0,2 + 0,005(𝐿𝐿 − 40)] + 0,01(𝐹200 − 15)(𝐼𝑃 − 10)

%𝒍𝒊𝒎𝒐 = 𝟏𝟐, 𝟕𝟗%

𝐼𝐺 = 12,3[0,2 + 0,005(22 − 40)] + 0,01(12,3 − 15)(4 − 10) %𝒂𝒓𝒄𝒊𝒍𝒍𝒂 = 𝐼𝐺 = −2,78 𝐼𝐺 = 0

Tabla4: datos del tamizado Número de tamiz 10 40 200

%𝒂𝒓𝒄𝒊𝒍𝒍𝒂 =

%𝒂𝒓𝒄𝒊𝒍𝒍𝒂 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − %𝒈𝒓𝒂𝒗𝒂

𝟐, 𝟎𝟖% ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎, 𝟐𝟐%

%𝒂𝒓𝒄𝒊𝒍𝒍𝒂 = 𝟐, 𝟔𝟎% Porcentaje que pasa el tamiz (%)) 62,23 40,61 12,31

Según la USDA el suelo analizado se trata de arena francosa, denominada así porque se trata de un suelo que es apto para la agricultura (ver anexo 1) CLASIFICACION SEGÚN LA SUCS 1.-Fracción de grava: (retenido en el tamiz N4)

Limite líquido: 26 Índice de plasticidad: 4

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = Según la clasificación de la AASHTO, el suelo en cuestión se trata de gravas, arenas limosas y arcillosas (ver anexo 2)

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 ∗ 100 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = CLASIFICACIÓN SEGÚN LA USDA Tabla5: porcentaje de los materiales arena, grava, limo y arcill Material Porcentaje (%)) 29,12 Grava 67,58 arena 10,22 Limo 2,08 Arcilla

200,2𝑔 ∗ 100 995,2𝑔

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 20,11%

2.-Fracción de arena %𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 =

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 ∗ 100 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

REAJUSTE %𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 %𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 = ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − %𝒈𝒓𝒂𝒗𝒂 %𝒂𝒓𝒆𝒏𝒂 =

𝟔𝟕, 𝟓𝟖% ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟎, 𝟐𝟐%

%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 =

672,4𝑔 ∗ 100 995,2𝑔

%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = 67,56%

5.-Limite líquido: 26 e Índice de plasticidad: 4

3.-Fracción de limo y arcilla %𝑙𝑖𝑚𝑜 𝑦 𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎 =

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 ∗ 100 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

%𝑙𝑖𝑚𝑜 𝑦 𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎 =

127,6𝑔 ∗ 100 995,2𝑔

Según la SUCS,el suelo se trata de arenas limosas, mezclas arenas-limos, y su símbolo es SC.(ver en anexo 4)

Tabla 6: COMPARACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN AASHTO Y LA SUCS

%𝑙𝑖𝑚𝑜 𝑦 𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎 = 12,8%

Grafico1: curva granulométrica

Podemos decir que si existe una relación ya que según la AASHTO es un suelo A-2-4, y la SUCS es SM, la cual es la más probable haciendo la comparación con la AASHTO

Tabla 7: COMPARACION ENTRE LA CLASIFICACIÓN SUCS Y LA AASHTO

DIÁMETRO EFICAZ D10= 0,007 4.-COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD 𝐷60 𝐶𝑢 = 𝐷10 𝐶𝑢 =

1,8 0,07

𝐶𝑢 = 25,71

4.-COEFICIENTE DE CURVATURA 𝐶𝑐 =

𝐶𝑐 =

(𝐷30 )2 𝐷60 𝑋𝐷10

(0,24)2 1,8𝑋0,007

𝐶𝑐 = 0,457

No existe una relación ya que según la SUCS tenemos un suelo SM, en cambio para la AASHTO tenemos el suelo A-2-4, este rango no está dentro de los más probables, sino más bien este está dentro de SC.

IV. CONCLUSIONES. 

Mediante la clasificación de los suelos según la USDA se trata de arena francosa, denominada así porque se trata de un suelo que es apto para la agricultura.



Mediante la clasificación de los suelos según la SUCS el suelo se trata de arenas limosas, mezclas arenaslimos, y su símbolo es SM.



Mediante la clasificación de los suelos según la AASHTO el suelo en cuestión se trata de gravas, arenas limosas y arcillosas

V. RECOMENDACIONES. 1.

Se debe tomar en cuenta todos los parámetros indicados según cada clasificación para poder realizarla clasificación de una manera correcta.

VI. REFERENCIAS

[1] Juárez Badillo E; Rico Rodríguez A. (2005). Mecánica de Suelos Tomo 1 Fundamentos de la Mecánica de Suelos. (3ra Ed.) Mexico: Limusa. [2] Classification of Soils for Engineering Purposes: Annual Book of ASTM Standards, D 2487-83, 04.08, American Society for Testing and Materials, 1985, pp. 395–408 [3] Constantino Costantinidis. Bonifica ed Irrigazione. Edagricole. Bologna, 1970

Jéssica Briggette Jara Cueva estudiante del modulo VI, de la Carrera de Geologia Ambiental y Ordenamiento Territorial de la Universidad Nacional de Loja, periodo 2012-2017