Limites de Consistencia y Clasificación de Suelos, SUCS

LIMITES DE CONSISTENCIA Comportamiento de los materiales Elasticidad. Propiedad que tienen los materaiels de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el límite elástico, el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Los suelos elásticos se ajustan a la ley de Hooke, que dice que la deformación es directamente proporcional al esfuerzo aplicado.

La plasticidad es atribuible al contenido de partículas escamosas de tamaño coloidal presentes en los suelos. En virtud de esto, puede definirse la plasticidad como la propiedad de un material que permite resistir deformaciones rápidas, sin cambiar de volumen y sin agrietarse ni desmoronarse.

Los límites de Atterberg, límites de plasticidad o límites de consistencia, se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, aunque su comportamiento varía a lo largo del tiempo. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916). Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco, va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, similiquido y finalmente, líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg.

SOLIDO

Los límites de consistencia de los suelos se determinan mediante pruebas de laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites: 1. Límite líquido, LL: cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado líquido. Para la determinación de este límite se utiliza la copa de Casagrande. 2. Límite plástico, LP: cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado plástico. 3. Límite de retracción o contracción, LC: cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y se detiene la contracción a pesar de continuar perdiendo humedad. Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices: • • •

Índice de plasticidad: Ip o IP = LL-LP Índice de fluidez: If = Pendiente de la curva de fluidez Índice de tenacidad: It = Ip/If

Límite líquido Esta propiedad se mide en laboratorio mediante un procedimiento normalizado en que una mezcla de suelo y agua, capaz de ser moldeada, se deposita en la copa de Casagrande o cazuela de Casagrande y se golpea consecutivamente contra la base de la máquina, haciendo girar la manivela, hasta que el surco que previamente se ha hecho en la muestra se cierre en una longitud de 12,7 mm (1/2"). Si el número de golpes para que se cierre el surco es 25, la humedad del suelo (razón peso de agua/peso de suelo seco) corresponde al límite líquido.

Copa de Casagrande y accesorios

Para calcularlo, se deben realizar al menos cuatro ensayes, ajustando el contenido de agua de la muestra de la muestra de suelo de forma aproximada, de manera que el surco se cierre con un número de golpes, entre 5 y 50. La humedad que define al límite líquido correspondiente, se obtiene interpolando linealmente los valores de la humedad correspondiente a 25 golpes entre los cuatro valores previamente obtenidos.

Método de la prueba

40

N1, w1)

N2, w2)

Curva de fluidez

w = -Fw * Log N +C Fw = Pendiente de la curva de fluidez =(w2-w1)/(LogN2-LogN1)

Límite plástico Para medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado varios criterios de los cuales se menciona el desarrollado por Atterberg, el cual dijo en primer lugar que la plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial y dependiente de su contenido de agua.

Una arcilla muy seca puede tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma, con gran contenido de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilíquido o, inclusive, las de una suspensión líquida. Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en que la arcilla se comporta plásticamente.

Se define el límite plástico como la humedad más baja con la que pueden formarse con un suelo cilindros, de 2 y 3 mm de diámetro, rodando dicho suelo entre los dedos de la mano y una superficie lisa, hasta que los cilindros presenten grietas.

Límite de contracción Esta propiedad se manifiesta cuando una pérdida de humedad no trae aparejado un cambio de volumen. Es el contenido de humedad entre los estados de consistencia semisólido y sólido.

Prueba de laboratorio https://www.youtube.com/watch?v=5LpgVMrovBE https://www.youtube.com/watch?v=iNGY7hXAlek

PROBLEMAS PARA RESOLVER

Clasificación de Suelos La clasificación de los suelos gruesos y finos se realiza de acuerdo a una determinada normatividad, en la siguiente tabla se indica algunos de los criterios utilizados para la clasificación de los suelos:

En México se utiliza el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS. Este criterio considera como suelo a un material que pasa por la malla de 3 pulgadas. Los materiales gruesos pasan la malla de 3 pulgadas y se retienen en la malla No. 200 y los finos, pasan la malla No. 200 (abertura 0.074 mm). El uso del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, implica el uso de la siguiente simbología: •

G, gravas

•

L, suelo con baja plásticidad

•

S, arenas

•

H, suelo con alta plásticidad

•

C, arcillas

•

W, suelo bien graduado

•

M, limos

•

P, suelo mal graduado

•

O, suelo orgánico

Los suelos se pueden agrupar en 4 tipos de suelos: Grupo 1, material fino. Más del 50% del material pasa la malla No. 200. En este grupo se ubican los suelos plásticos y no plásticos, arcillas y los limos, respectivamente. Incluyendo a los suelos orgánicos En este tipo de suelo, se utiliza la siguiente simbología: CL, CH, ML, MH, OL, OH y suelos de frontera, donde se utiliza una doble simbología, ML-CL o CL-ML. Como ejemplo se puede mencionar que los limos y las arcillas se pueden identificar como arcillas de alta o baja compresibilidad, CH o CL o limos de alta o baja compresibilidad, MH o CH.

Para la clasificación de los suelos finos se utiliza la carta de plasticidad

Grupo 2, Suelos gruesos con un contenido de finos menor al 5%, también llamados suelos limpios Simbología: GW, GP, SW y SP. Indicando suelos gruesos bien o mal graduados, según sus coeficientes de curvatura y uniformidad La clasificación de estos suelos se realiza solamente con la curva granulométrica

Grupo 3, Suelos gruesos con un contenido de finos, mayor al 12% y menor al 50% Simbología: GC, GM, SC y SM. Implicando gravas o arenas arcillosas o limosas. La clasificación de estos suelos se realiza con la curva granulométrica y la carta de plasticidad

Grupo 4, Suelos gruesos con un contenido de finos, mayor igual al 5% y menor igual al 12% Simbología: GW-GC, GW-GM, GP-GC, GP-GM, SW-SC, SW-SM, SP-SC, SP-SM. Se conoce a este tipo de material con doble simbología como suelos de frontera, implicando que parir de un contenido de finos mayor al 5%, el material fino comienza a tener una influencia en la respuesta del suelo ante la aplicación de una carga o en su permeabilidad. La clasificación de estos suelos se realiza con la curva granulométrica y la carta de plasticidad

PROBLEMAS A RESOLVER