Mecanica de suelos introduccion

a
w
s
Wa = 0
Ww
Ws
Va
Vw
Vs
Wt
Vv
Vs
Vt
Donde:
Vt = volumen total de la muestra de suelo (volumen de masa)
Vv = volumen de vacios de la muestra de suelo (volumen de vacios)
Vs = volumen de fase solida de la muestra (volumen de sólidos)
Va = volumen de la fase gaseosa de la muestra (volumen de aire)
Vw = volumen de la fase líquida contenida en la muestra (volumen de agua)
Wt = peso total de la muestra de suelo
Wa = peso de la fase gaseosa de la muestra, considerado cero en mecánica de suelos
Ww = peso de la fase líquida de la muestra (peso del agua)
Ws = peso de la fase sólida de la muestra de suelo (peso de sólidos)
Relaciones Básicas.-
Wa = 0
Wt = Ww + Ws
Vv = Va + Vw
Vt = Vv + Vs
Vt = Va + Vw + Vs
Propiedades Físicas.-.
Relaciones Volumétricas.-
Dichas relaciones volumétricas son tres:
1.- Relación de Vacíos: e
e = Vv/Vs x 100
Teóricamente varía de cero al infinito.
En la práctica:
0.25 ≤ e ≤ 1.5
Arenas de 0.25 a 0.45
Arcillas de 0.35 a 1.50; excepcionalmente hasta 6-7 (se dan en suelos lateríticos y
turbas).
Si e = alto; son suelos malos, poco resistentes, muy deformables, fácilmente
erosionables.
2.- Porosidad: n

n = Vv/Vt
Teóricamente varía de 0 a 1.
En la práctica son distintos:
Si n = 1 entonces Vv = Vt entonces Vs = 0 así: e = Vv/0 = infinito
Si n = 0 entonces Vv = 0 entonces Vt = Vs así: e = 0/Vs = 0
3.- Grado de Saturación: Sr
Sr = Vw/Vv x 100
Teóricamente varía de 0 a 1; así como en la práctica.
Relaciones Gravimétricas.-
Es la relación de pesos y masas.
1.- Humedad: ω
ω = Ww/Ws x 100
Sus valores van de 0 al infinito.
En la práctica humedades mayores a 1 son raras; excepcionalmente hay humedades de
7, 8 y 9.
Relación de Pesos y Volúmenes.-
1.- Densidad: ρ
ρ = M/V
2.- Peso Específico: γ
γ = W/V
3.- Peso Específico Total: γt
γt = Wt/Vt
4.- Peso Específico de Sólidos: γs
γs = Ws/Vs
5.- Peso Específico del Agua: γw
γw = Ww/Vw = 1
6.- Peso Específico Húmedo: γhum
γhum = Wt/Vt = (Ws + Ww) / Vt
7.- Peso Específico Seco: γd
γd = Wt/Vt = Ws/Vt
8.- Peso Específico Saturado: γsat
γsat = Wt/Vt = (Ww + Ws) / Vt = (Vw + Ws) / Vt = (Vv + Ws) / Vt

9.- Peso Específico Relativo: γr
γr = γs/γw
Las unidades del peso específico son:
gr/cm3; Tn/m3; kg/m3; lb/pie3; KN/m3; 1kg = 9.807 N
γnat = γhum = γt = de 1.4 a 2
γsat = de 1.9 a 2.15
γd = de 1.2 a 1.7
γsuelos orgánicos < 1
γs:
- Suelos granulares (arenas o gravas): de 2.6 a 2.65
- Suelos arcillosos: de 2.68 a 2.72
- Suelos orgánicos < 1
10.- Peso Específico Sumergido: γ’
W’t = Wt – Vt.γw
γ’ = W’t/Vt = (Wt – Vt.γw) / Vt = γt = γw
γ’ = γt - 1
γ’ = γsat - 1
11.- Humedad de Saturación: ωsat
ωsat = Ww/Ws = Vv.γw/Ws
ωsat = Vv/Ws
Relaciones entre Propiedades.-
1.- γd = f(γt,ω)
γd = γt / (1 + ω)
2.- e = f(n)
e = n / (1 – n)
3.- γd = f(γs,e)
γd = γs / (1 + e)
4.- γs = f(γt, ω, e)
γs = γt(1 + e) / (1 + ω)

5.- Sr = f(ω, γs, e)
Sr = ω.γs/e
6.- ωsat = f(γs,e)
ωsat = e/γs
7.- γsat = f(γs,e)
γsat = (e + γs) / (e + 1)
8.- n = f(e)
n = e / (e + 1)
Problemas.-
1.- Una muestra de suelo pesa 115 gr en estado natural y 90 gr cuando esta seca.
Calcular su humedad.
Datos:
Wt = 115 gr
Wd = Ws = 90 gr
ω = ?
Solución:
Wt = Ww + Ws
Ww = Wt – Ws
Ww = 115 – 90
Ww = 25 gr
ω = Ww/Ws x 100
ω = 25/90 x 100
ω = 27.78 %
2.- En laboratorio:
Peso muestra húmeda + cápsula = 175 gr
Peso muestra seca + cápsula = 137 gr
Peso cápsula vacía = 27 gr
Ww = Wmh+c – Wmd-c = 175 – 137 = 38 gr
Wd = Ws = Wmd+c – Wc = 137 – 27 = 110 gr
ω = Ww/Ws x 100
ω = 38/110 x 100
ω = 34.55 %
3.- La relación de vacíos de un suelo es de 0.47; calcular su porosidad.
Datos:
e = 0.47
n = ?

Solución:
e = Vv / Vs
Vv = 0.47Vs
Vt = Vv + Vs
Vt = 0.47Vs + Vs
Vt = 1.47Vs
n = Vv / Vt
n = 0.47Vs / 1.47Vs
n = 0.32
4.- Un suelo húmedo pesa 20.40 kg y tiene un volumen de 12200 cm3, cuando el suelo
se secó durante 24 hr pesó 18.20 kg, siendo el peso específico relativo de 2.67. Calcular
el peso específico, la relación de vacíos, la porosidad y el grado de saturación.
Datos:
Wt = 20.40 kg
Vt = 12200 cm3
Wd = Ws = 18.20 kg
γr = 2.67
γt = ?
e = ?
n = ?
ω = ?
Sr = ?
Solución:
Wt = Ww + Ws
Ww = Wt – Ws
Ww = 20.40 – 18.20
Ww = 2.20 kg
γr = γs / γw
γs = γw.γr i γw = 1 gr/cm3
γs = 2.67 gr/cm3
γs = Ws / Vs
Vs = Ws / γs
Vs = (18.20 x 1000) / 2.67
Vs = 6816.48 cm3
Sabemos que:
Ww = Vw
Vw = 2.20 x 1000
Vw = 2200 cm3
Vt = Vv + Vs
Vv = Vt – Vs
Vv = 12200 – 6816.48
Vv = 5383.52 cm3
Vv = Va + Vw
Va = Vv –Vw

Va = 5383.52 – 2200
Va = 3183.52 cm3
γt = Wt / Vt entonces γt = (20.40 x 1000) / 12200 entonces γt = 1.67 gr/cm3
e = Vv / Vs entonces e = (5383.52/6816.48) x 100 entonces e = 78.98 %
n = Vv / Vt entonces n = 5383.52 / 12200 entonces n = 0.44
ω = Ww / Ws x 100 entonces ω = (2.20/18.20) x 100 entonces ω = 12.09 %
Sr = Vw / Vv x 100 entonces Sr = (2200 / 5383.52) x 100 entonces Sr = 40.87 %
5.- Un terraplen de vía se construye con relleno de arcilla compactada a una densidad
aparente de 2.05 gr/cm3, con un contenido de humedad de 24 %, la gravedad específica
2.70. Calcular la porosidad, la relación de vacíos, el grado de saturación y la densidad
seca.
Datos:
ω = 24 %
Gs = ρ / ρw = 2.05 gr/cm3
γr = 2.70
n = ?
e = ?
Sr = ?
ρs = ?
Solución:
γr = γs / γw i γw = 1 gr/cm3
γs = γr.γw entonces γs = 2.70 gr/cm3
γs = Ws / Vs si Vs = 1 cm3 entonces Ws = γs.Vs
Ws = 2.70 x 1 entonces Ws = 2.70 gr
ω = Ww / Ws = 0.24 entonces Ww = 0.24Ws
Ww = 0.24 x 2.70 entonces Ww = 0.648 gr
Wt = Ww + Ws entonces Wt = 0.648 + 2.70 entonces Wt = 3.348 gr
Sabemos que:
Ww = Vw entonces Vw = 0.648 cm3
ρ / ρw = 2.05 entonces (Wt/Vt) / ρw = 2.05 entonces Wt / Vt = 2.05
Vt = Wt / 2.05 entonces Vt = 3.348 / 2.05 entonces Vt = 1.63 cm3
Vt = Vv + Vs entonces Vv = Vt – Vs entonces Vv = 1.63 – 1
Vv = 0.63 cm3
n = Vv / Vt entonces n = 0.63 / 1.63 entonces n = 0.39
e = Vv / Vs x 100 entonces e = (0.63 / 1) x 100 entonces e = 63 %
Sr = Vw / Vv x 100 entonces Sr = (0.648/0.63) x 100 entonces Sr = 102.86 %

ρs = (Gs/(1 + e)) x ρw entonces ρs = (2.05 / (1 + 0.63)) x 1
ρs = 1.26 gr/cm3
6.- Calcular la relación de vacíos de una muestra si se conoce que pesó 185 gr cuando
contenía 25 % de humedad y 215 gr al estar saturada. Asumir γs = 2.70 gr/cm3.
Datos:
Wt = 185 gr Wt = 215 gr γs = 2.70 gr/cm3
ω = 25 % Sr = 100 % e = ?
Solución:
Wt = Ww + Ws
ω = Ww / Ws entonces Ww = ω.Ws
Wt = ω.Ws + Ws entonces Wt = Ws(1 + ω) entonces Ws = Wt / (1 + ω)
Ws = 185 / (1 + 0.25) entonces Ws = 148 gr
γs = Ws / Vs entonces Vs = Ws / γs entonces Vs = 148 / 2.70 entonces
Vs = 54.81 cm3
Wt = Ww + Ws entonces Ww = Wt – Ws entonces Ww = 215 – 148
Ww = 67 gr
Como: Ww = Vw entonces Vw = 67 cm3 = Vv
e = Vv / Vs entonces e = 67 / 54.81 entonces e = 1.22
7.- Calcular el peso específico seco, la relación de vacíos, la porosidad, el peso
específico saturado y la humedad de saturación de un suelo cuyo peso específico es 1.97
gr/cm3, tiene una humedad del 12 % y un peso específico de sólidos igual a 2.68
gr/cm3.
Datos:
γt = 1.97 gr/cm3
ω = 12 %
γs = 2.68 gr/cm3
γd = ?
e = ?
n = ?
γsat = ?
ωsat = ?
Sr = ?
Solución:
Asumimos: Vt = 1 cm3

a
w
s
Vt = 1 cm3
γt = Wt / Vt entonces Wt = γt.Vt entonces Wt = 1.97 x 1 = 1.97 gr
ω = Ww / Ws entonces Ww = ω.Ws
Wt = Ww + Ws entonces Wt = ω.Ws + Ws entonces Wt = Ws(ω + 1)
Ws = Wt / (1 + ω) entonces Ws = 1.97 / (1 + 0.12) entonces Ws = 1.76 gr
Wt = Ww + Ws entonces Ww = Wt – Ws entonces Ww = 1.97 – 1.76
Ww = 0.21 gr
γs = Ws / Vs entonces Vs = Ws / γs entonces Vs = 1.76 / 2.68
Vs = 0.66 cm3
Vt = Vv + Vs entonces Vv = Vt – Vs entonces Vv = 1 – 0.66
Vv = 0.34 cm3
γd = Wt / Vt = Ws / Vt entonces γd = 1.76 / 1 entonces γd = 1.76 gr/cm3
e = Vv / Vs entonces e = 0.34 / 0.66 entonces e = 0.52
Sr = Vw / Vv entonces Sr = 0.21 / 0.34 entonces Sr = 0.62
γsat = (Ws + Vv) / Vt entonces γsat = (1.76 + 0.34) / 1 entonces γsat = 2.10
gr/cm3
ωsat = Vv / Ws entonces ωsat = 0.34 / 1.76 entonces ωsat = 0.19
8.- Un volumen de arcilla de 105 cm3 pesa 143 gr en un estado no perturbado, cuando
se seca el espécimen pesa 111.30 gr. Cual es el contenido natural de agua de la arcilla y
cual es su grado de saturación.
Datos:
Vt = 105 cm3 Wt = 143 gr Ws = Wd = 111.30 gr
γr = 2.68 ω = ? Sr = ?
Solución:
γr = γs / γw i γw = 1 gr/cm3

γs = 2.68 gr/cm3
Vs = 41.53 cm3
Vv = 63.47 cm3
Wt = Ww + Ws entonces Ww = Wt – Ws entonces Ww = 143 – 111.30
Ww = 31.70 gr
Sabemos que: Ww = Vw entonces Vw = 31.70 cm3
ω = Ww / Ws entonces ω = 31.70 / 111.30 entonces ω = 0.28
9.- Un espécimen cúbico de 6 cm de lado pesa 380 gr cuando su humedad es del 12 %.
Determinar la relación de vacíos, la porosidad, el grado de saturación, el peso específico
seco, el peso específico saturado, el peso específico húmedo, el peso específico total, el
peso específico sumergido, la humedad de saturación. Asumir un peso específico de
sólidos igual a 2.62 gr/cm3.
Datos:
Wt = 380 gr ω = 12 % L = 6 cm e = ?
n = ? Sr = ? γd = ? γsat = ?
γhum = ? γt = ? γ’ = ? ωsat = ?
γs = 2.62 gr/cm3
Solución:
Vt = L x L x L entonces Vt = 6 x 6 x 6 entonces Vt = 216 cm3
ω = Ww / Ws = 0.12 entonces Ws = Ww / 0.12 ……….(1)
Wt = Ww + Ws entonces Ws = Wt – Ww ……….(2)
Igualando (1) con (2):
Ww / 0.12 = Wt – Ww entonces Ww / 0.12 + Ww = Wt
Ww + 0.12Ww = 0.12Wt entonces 1.12Ww = 0.12Wt
Ww = 0.12Wt / 1.12 entonces Ww = (0.12 x 380) / 1.12
Ww = 40.71 gr
En (2):
Ws = 380 – 40.71 entonces Ws = 339.29 gr
Vs = 129.50 cm3
Vv = 86.50 cm3
Como Ww = Vw entonces Vw = 40.71 cm3
e = Vv / Vs entonces e = 86.50 / 129.50 entonces e = 0.67

γt = Wt / Vt entonces γt = 380 / 216 entonces γt = 1.76 gr7cm3
γd = Ws / Vt entonces γd = 339.29 / 216 entonces γd = 1.57 gr/cm3
γsat = (Vv + Ws) / Vt entonces γsat = (86.50 + 339.29) / 216
γsat = 1.97 gr/cm3
γhum = (Ws + Ww) / Vt entonces γhum = (339.29 + 40.71) / 216
γhum = 1.76 gr/cm3
γ’ = γsat – 1 entonces γ’ = 1.97 – 1 entonces γ’ = 0.97 gr/cm3
10.- Sabiendo que el peso específico de sólidos de un suelo es de 2.65 y que su
porosidad es de 0.44, calcular la humedad de saturación.
Datos:
γs = 2.65 gr/cm3
n = 0.44
ωsat = ?
Solución:
ωsat = Vv / Ws ………. (1)
γs = Ws / Vs entonces Ws = γs.Vs
e = Vv / Vs entonces Vv = e.Vs i e = n / (1 + n)
reemplazando valores en (1):
ωsat = e.Vs / γs.Vs; de e = n / (1 + n) entonces e = 0.44 / (1 + 0.44)
e = 0.7857
ωsat = 0.7857 / 2.65 entonces ωsat = 0.296
11.- Determinar le humedad de saturación de un suelo cuyo peso específico total es de
1.65 gr/cm3 cuando tiene un grado de saturación de 80 % y una relación de vacíos de
1.42
Datos:
e = 1.42
Sr = 80 %
γt = 1.65 gr/cm3
ωsat = ?
γs = ?
Solución:
Asumimos que Vt = 1 cm3
γt = Wt / Vt entonces Wt = γt.Vt entonces Wt = 1.65 gr

e = Vv / Vs entonces Vv = e.Vs
Vt = Vv + Vs entonces Vt = e.Vs + Vs entonces Vt = Vs(e + 1)
Vs = Vt / (1 + e) entonces Vs = 1 / (1 + 1.42) entonces Vs = 0.41 cm3
Vv = 0.59 cm3
Sr = Vw / Vv entonces Vw = Sr.Vv entonces Vw = 0.80 x 0.59
Vw = 0.47 cm3
Sabemos que: Vw = Ww entonces Ww = 0.47 gr
Wt = Ww + Ws entonces Ws = Wt - Ww entonces Ws = 1.65 – 0.47
Ws = 1.18 gr
γs = Ws / Vs entonces γs = 1.18 / 0.41 entonces γs = 2.88 gr/cm3
12.- Una base de pavimento tiene una capa de suelo de 20 cm de espesor con 8 % de
humedad y con una relación de vacíos de 0.50; se desea incrementar la humedad de esta
capa hasta un 15 %, mezclándola con una cantidad del mismo suelo que tiene una
humedad de 20 % considerando el peso específico de sólidos de 2700 kg/m3. Calcular
la cantidad en peso del suelo más húmedo que hay que añadir por metro cuadrado.
Datos:
Espesor = 0.20 m
ω = 8 %
γs = 2700 kg/m3
e = 0.50
Solución:
Suelo A:
Vt = espesor x L x L i L = 1 m
Vt = 0.20 m3
e = Vv / Vs entonces Vv = e.Vs
Vt = Vv + Vs entonces Vt = e.Vs + Vs
Vt = Vs(e + 1) entonces Vs = Vt / (1 + e)
Vs = 0.20 / (1 + 0.50) entonces Vs = 0.13 m3
γs = Ws / Vs entonces Ws = γs.Vs entonces Ws = 2700 x 0.13
Ws = 351 kg
ω = Ww / Ws entonces Ww = ω.Ws entonces Ww = 0.08 x 351
Ww = 28.08 kg
Suelo mezclado:
ω = 15 %
Ws = WsA + WsB
ω = Ww / Ws entonces Ww = ω.Ws entonces Ww = ω(WsA + WsB)
Ww = 0.15(351 + WsB) ……….(1)
Ww = WwA + WwB entonces Ww = 28.08 + WsB.WB
Ww = 28.08 + 0.20WsB ………. (2)
Igualando (1) con (2):
0.15(351 + WsB) = 28.08 + 0.20WsB entonces WsB = 491.40 kg
Suelo a añadir:

WtB = WsB(1 + W) entonces WtB = 491.40(1 + 0.20)
WtB = 589.68 kg
13.- Una arena sobre el nivel freático tiene un contenido de humedad del 15 % y un
peso específico absoluto de la masa de 1.60 gr/cm3, su peso específico relativo de los
sólidos es de 2.67. En el laboratorio se determinó que su relación de vacíos para el
estado más suelto es de 1.20 y para el estado más denso es de 0.60. Calcular el grado de
saturación y la compacidad relativa.
Datos:
ω = 15 % γm = γt = 1.60 gr/cm3 γr = 2.67
emáx = 1.20 emín = 0.60 Sr = ?
Cr = ?
Solución:
Sabemos que:
Sr = Vw / Vv x 100 i Cr = ((emáx – enat)/(emáx – emín)) x 100
γr = γs / γw i γw = 1 entonces γs = 2.67 gr/cm3
γs = Ws / Vs hacemos que Vs = 1 entonces Ws = 2.67 gr
ω = Ww / Ws = 0.15 entonces Ww = 0.15Ws
Ww = 0.15 x 2.67 entonces Ww = 0.40 gr entonces Vw = 0.40 cm3
γm = Wt = Vt = 1.60 entonces Vt = Wt / γm i Wt = Ww + Ws
Vt = (0.40 + 2.67) / 1.60 entonces Vt = 1.92 cm3
Vt = Vv + Vs entonces Vv = Vt – Vs entonces Vv = 1.92 – 1
Vv = 0.92 cm3
Reemplazando valores tenemos:
Sr = 0.40 / 0.92 x 100 entonces Sr = 43.48 %
e = enat = Vv / Vs entonces enat = 0.92 / 1 entonces enat = 0.92
Cr = ((1.20 – 0.92)/(1.20 – 0.60)) x 100 entonces Cr = 46.67 %
14.- Una muestra de arena se tomó de un depósito eólico utilizando un muestreador
cilíndrico con las siguientes dimensiones y datos:
Volumen del cilindro = 382 cm3
Peso de la muestra natural = 707 gr
Peso de la muestra seca = 664 gr
Volumen de la muestra compacta = 334 cm3
Volumen de la muestra suelta = 493 cm3
El peso específico relativo de los sólidos obtenidos en laboratorio es de 2.62
Determinar la compacidad relativa del depósito.
Solución:
γr = γs / γw i γw = 1 gr/cm3 entonces γs = 2.62 gr/cm3
γs = Ws / Vs entonces Vs = Ws / γs entonces Vs = 664 / 2.62
Vs = 253.44 cm3
e = Vv / Vs i Vv = Vcil – Vs entonces Vv = 382 – 253.44
Vv = 128.56 cm3

e = 128.56 / 253.44 entonces e = enat = 0.51
emáx = Vvmáx / Vs i Vvmáx = Vsuelto – Vs entonces Vvmáx = 493 – 253.44
Vvmáx = 239.56 cm3
emáx = 239.56 / 253.44 entonces emáx = 0.95
emín = Vvmín / Vs i Vvmín = Vcompactado – Vs
Vvmín = 334 – 253.44 entonces Vvmín = 80.56 cm3
emín = 80.56 / 253.44 entonces emín = 0.32
Así: Cr = ((0.95 – 0.51)/(0.95 – 0.32)) x 100 entonces Cr = 69.84 %
15.- Calcular el peso específico relativo de los sólidos y la densidad relativa de una
muestra de suelo que en el estado natural tiene una proporción de vacíos de 0.70.
Además se han obtenido en el laboratorio los siguientes datos:
En el estado más denso y seco: 580 cm3 y 980 gr
En el estado más flojo y seco: 750 cm3 y 960 gr
Usando un frasco volumétrico se obtuvo que el peso del agua más el frasco es de 408.20
gr.
El peso del agua más el frasco más 20 gr de suelo seco: 420.70 gr
Datos:
γr = ?
Cr = ?
e = Vv / Vs = 0.70
Solución:
γr = γs / γw entonces γr = γs con γw = 1 gr/cm3
γs = 20 / (Wwf + Ws – Wwfs)
γs = 20 / (408.20 + 20 – 420.70) entonces γs = 2.67
Por lo tanto: γr = 2.67
Cr = γmáx/γnat x ((γnat – γmín)/(γmáx – γmín)) x 100
γnat = Ws / Vt entonces γnat = Ws / (Vv + Vs)
Vs = 7.49 cm3
e = Vv / Vs = 0.70 entonces Vv = 0.70Vs entonces Vv = 0.70 x 7.49
Vv = 5.24 cm3
γnat = 20 / (5.24 + 7.49) entonces γnat = 1.57 gr/cm3
γmáx = Ws / Vt entonces γmáx = 980 / 580 entonces γmáx = 1.69 gr/cm3
γmín = Ws / Vt entonces γmín = 960 / 750 entonces γmín = 1.28 gr/cm3
Cr = 1.69 / 1.57 x ((1.57 – 1.28)/(1.69 – 1.28)) x 100
Cr = 76.14 %
16.- Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 gr y 1053 después de secada al horno.
Calcule su porcentaje de humedad considerando un peso específico de sólidos de 2.7
gr/cm3, calcule también la relación de vacios, la porosidad y el peso específico total.
Datos:

Peso saturado de la arcilla = 1526 gr OJO AL PIOJO
Peso seco de la arcilla = 1053 gr
ω% = ?
γs = 2.7 gr/cm3
e = ?
n = ?
γt = ?
Solución:
Construiremos el esquema para suelos saturados, hallando los respectivos valores para
los pesos y volúmenes, a partir de los datos dados en el problema.
Volumenes cm3 Pesos gr
473
863 1526
1053
473
390
Fase liquida
Fase sólida
Como γs = 2.7 gr/cm3 = Ws / Vs
Entonces Vs = Ws / γs = 1053 / 2.70 = 390 cm3
Ww = 1526 – 1053 = 473 gr
Por lo tanto: Vw = 473 cm3
Vt = Vw + Vs = 473 + 390 = 863 cm3
Del esquema y aplicando las correspondientes definiciones, obtenemos:
ω% = Vw / Ws = 473 / 390 = 0.45x100 = 45%
e = Vv / Vs = 473 / 390 = 1.21
n = e / (1+e) = 1.21 / (1+1.21) = 0.55
γt = Wt / Vt = 1526 / 863 = 1.77 gr/cm3

tonces γr = γs con γw = 1 gr/cm3
γs = 20 / (408.20 + 20 – 420.70) entonces γs = 2.67
Vs = 7.49 cm3
Vv = 5.24 cm3
Cr = 1.69 / 1.57 x ((1.57 – 1.28)/(1.69 – 1.28)) x 100
Cr = 76.14 %
gr.
Datos:
γr = ?
Cr = ?
e = Vv / Vs = 0.70
Solución:
γs = 20 / (408.20 + 20 – 420.70) entonces γs = 2.67
Vs = 7.49 cm3

Vv = 5.24 cm3
Cr = 1.69 / 1.57 x ((1.57 – 1.28)/(1.69 – 1.28)) x 100
Cr = 76.14 %
gr.
Datos:
γr = ?
Cr = ?
e = Vv / Vs = 0.70
Solución:
γs = 20 / (408.20 + 20 – 420.70) entonces γs = 2.67
Vs = 7.49 cm3
Vv = 5.24 cm3
Cr = 1.69 / 1.57 x ((1.57 – 1.28)/(1.69 – 1.28)) x 100
Cr = 76.14 %

Volumen de Suelos no Cohesivos (arenas y gravas limpias).-
Medir el volumen del hoyo que queda luego de sacar la muestra.
El hoyo se debe impermeabilizar para luego echar agua y medir el volumen.
Hoyo
Muestra
Ensayo del Cono de Arena.-
Muestra

Botella con arena
Embudo
Primeramente pesar la botella con la arena: WA
Después de vaciar al hoyo pesar la botella con arena: WB
Arena en el embudo más hoyo: WA – WB
Por lo tanto:
W hoyo = (WA – WB) – W arena en embudo
V hoyo = W arena hoyo / γ arena
V hoyo = Vm volumen de la muestra.
GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS
El análisis granulométrico de un suelo se refiere a la determinación del tamaño de las
partículas o granos que constituyen un suelo y fijar el porcentaje de su peso total la
cantidad de granos de distintos tamaños que contiene dicho suelo.
El método más directo para separar el suelo en fracciones de distintos tamaños consiste
en hacerlo pasar a través de un juego de tamices. Pero como la abertura de la malla más
fina que se fabrica corrientemente es la de 0.074 mm (malla Nº 200), el uso de tamices
está restringido hasta el análisis de suelos del tamaño de la malla 200, de modo que si
un suelo contiene partículas menores que dicho tamaño, el suelo para hacer su análisis
granulométrico debe ser separado en dos partes por lavado sobre el tamiz Nº 200. La
parte de suelo retenida por el tamiz Nº 200, es tamizado mediante un juego de tamices
de diferentes tamaños, mientras que aquella demasiada fina para ser retenida por
tamices y que ha sido arrastrada por el agua es analizada por medio del método del
análisis granulométrico por vía húmeda, basados en la sedimentación, como el análisis
por el método del hidrómetro llamado también prueba de los ollucos.
O sea que cuando un suelo contiene suficiente material grueso y fino como para
ameritar un análisis por medio de mallas y otro por hidrómetro se hace necesario
emplear un procedimiento de análisis mecánico combinado.

Si predomina en el suelo los tamaños finos pueden efectuarse la prueba del hidrómetro
como muestra total para lo cual la muestra deberá tamizarse a través del tamiz Nº 100 ó
Nº 40, secando el material retenido antes de someterlo al análisis por mallas.
Parámetros de Clasificación.-
Se basan en dos ensayos simples:
- La granulometría.
- La consistencia de los suelos finos (plasticidad)
Tipos de Clasificación.-
☺ Para cimentaciones y presas se emplea el SUCS (sistema unificado de clasificación
de suelos).
☺ Para pavimentos y carreteras se emplea el sistema AASHTO.
☺ Para aeropuertos se emplea la FAA (federación americana de aeropuertos).
malla Nº 200
(0.074 mm)
suelos gruesos
grava + arena
cazuela, base
suelos finos
limos + arcilla
ensayo por vía húmeda
prueba del hidrómetro
malla Nº 4
(4.75 mm)
separa gravas de arenas
grava
arena
malla Nº 200
suelos finos
Suelo Bien Graduado.-
Contiene todos los tamaños de las partículas.

Suelo Mal Graduado.-
Ausencia de algún grupo de tamaños de partículas.
Suelo Uniforme.-
Esta formado por un mismo tamaño de partículas.
Tamices.-
3”
2”
1 1/2”
1”
3/4”
3/8”
Tamiz Nº 4 (4.75 mm)
Tamiz Nº 10 (2 mm)
Tamiz Nº 100 (0.148 mm)
Tamiz Nº 140 (0.105 mm)
Tamiz Nº 200 (0.074 mm)
Granulometría Mecánica por la Vía Seca.-
El ensayo de análisis granulométrico consiste en el tamizado del suelo mediante mallas
o sedazos, reteniendo cada tamiz aquellas partículas cuyo tamaño es superior a las
aberturas de la malla correspondiente. El peso de estas porciones retenidas se relacionan
al peso total del suelo tamizado. Los resultados de este análisis granulométrico se suelen
representar en forma acumulativa y siempre que se cuente con suficiente número de
puntos, la representación gráfica de la distribución granulométrica es la forma mucho
más conveniente para representar el análisis granulométrico, para esto se utiliza un
gráfico semilogarítmico donde las abcisas representan el diámetro o tamaño en mm de
las partículas (escala logarítmica) y las ordenadas el porcentaje en peso de los granos
menores que el tamaño indicado por la abcisa (porcentaje que pasa en peso).
Cuanto más uniforme es el tamaño de los granos tanto más inclinada es la curva, una
linea recta vertical representaría un suelo con partículas perfectamente uniforme.
La ventaja más importante de la representación semilogarítmica estriba en que las
curvas granulométricas de suelos de igual uniformidad tienen formas idénticas
cualquiera sea el tamaño medio de sus partículas.
tamiz abertura peso retenido % retenido % que pasa
Σ = peso total

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
% que pasa
tamizado
sedimentación
abertura
Curva granulométrica (en papel semilogarítmico)
10
% que pasa
suelo fino
arena uniforme
gravilla uniforme suelo bien graduado
abertura
suelo grueso
Estudio de Curvas Granulométricas.-
Coeficiente de Uniformidad Cu.-
Propuesta por Allen Hanzen y que trata de una medida simple de la uniformidad de un
suelo, que se determina mediante la siguiente expresión:
Cu = D60 / D10
Donde: D60 = diámetro efectivo o tamaño de abertura correspondiente al 60 %
que pasa en peso.
D10 = diámetro efectivo o tamaño de abertura correspondiente al 10 %
que pasa en peso.

Si Cu > 4 entonces gravas
Si Cu > 6 entonces arenas
Si Cu < 3 entonces suelo muy uniforme (arena de playa)
Coeficiente de Curvatura Cc.-
Es un dato complementario necesario para definir la granulación del suelo y se
determina mediante la siguiente expresión:
Cc = (D30)^2 / D60.D10
Donde: D30 = diámetro efectivo o tamaño de abertura correspondiente al 30 %
que pasa en peso.
Si 1 < o = Cc < o = 3 entonces suelos bien graduados
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
D30 D10
% que pasa
abertura en mm
D60
Granulometría Mecánica por la Vía Húmeda.-
Pesar la muestra completa.
Lavar la muestra echando el agua a través de la malla Nº 200.
GRAFICO – ESQUEMA
Secar la muestra al sol en un plato evaporador y luego llevarlo al horno.
Pesar la muestra seca. Wm – Wd = pérdida por lavado + malla Nº 200
Hacer la granulometría mecánica (curva granulométrica)
Error = Wm – ( ΣWret + pérdida por lavado)
Error < 2 %

Corrección:
Se manejan dos criterios:
Técnicos.
Matemático estadístico.
Igual corrección a todas las mallas.
Proporcional al peso retenido en cada malla.
Buscar o intuir la causa:
- Mallas defectuosas.
- Peso faltante de acorde con el tamaño retenido en cada malla.
- Peso sobrante: balanza defectuosa.
Granulometría por Sedimentación.-
Se basa en la ley de Stokes.
Primero sedimentan las partículas mayores.
A continuación sedimentan las partículas menores.
h v = f(Ø)
v
Ø
Ø = diámetro
Boyucos.-
v = d / t
d
c.g.
v = 2/9 x (γs – γw)/η x (D/2)^2
D = 18.η.v / (γs – γw)
Lectura del agua más turbia.
Lectura del agua limpia.
% que pasa = f(lectura del densímetro)

Se simplifica variando el hidrómetro 122.H (ASTM)
Procedimiento.-
- Separar una cantidad exacta de suelo (50 gr de suelo fino).
- Desmenuzarlo.
- Amasar con agua.
- Agregar defloculante (125 ml metafosfato de sodio).
- Dejar remojar de uno a cinco minutos.
- Batir en una batidora de ensayos por 10 minutos.
- Vaciarlo al tubo sedimentador.
- Llenar hasta enrrasar.
- Previamente se prepara un tubo sedimentador de control con agua y
defloculante.
- Tomar la corrección por menisco (cm).
- Tomar la lectura de cero (Ro).
Ro
cm
- Sacudir tapando la boca invirtiendo el tubo, repetir varias veces por 60
segundos.
- Colocarlo en una plataforma fija.
- Tomar lecturas con el hidrómetro.
Tiempo 1' 2' 4' 8' 16' 30' 1hr 2hr 4hr 8hr 16hr …..
Lectura ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. …..
- Colocar el hidrómetro lentamente.
- Hacer la lectura en el tiempo exacto, es necesario colocar 20 segundos antes.
- 04 lecturas sin sacar el hidrómetro.
- Entre lecturas dejar el hidrómetro en el tubo de control.
- Tomar la temperatura del agua a intervalos razonables.
- Si no se logra medir en el tiempo correspondiente anotar el tiempo restante de la
lectura.
- Cálculos.
Fecha hora tiempo Tº Ra Rc % pasa Rm L v = L/t K D

Donde: Ra = lectura real del hidrómetro.
Rc = lectura corregida: Rc = Ra – Ro + Ct
Ro = lectura en el tubo de control.
Ct = corrección por temperatura (tabla C-23, Bowles).
15
Tº
extrapolar
Ct
% peso = Rc / Ws x 100
Wr = peso del suelo en el tubo (determinado después del ensayo)
Rm = lectura corregida sólo por menisco
Rm = Ra – Cm
L = de la tabla (6.5 de Bowles); L = f(Rm)
K = constante; K = f(γs)
D = K v mm
0.002 mm
%
D
% de arcilla que pasa
Boyucos: sirve principalmente para determinar el porcentaje de arcilla así como para
determinar la granulometría de suelos finos.
Granulometría Compuesta.-
En campo tomar muestras, hallar el porcentaje de piedras de 8”, 6”, 4”, 2”; se lleva al
laboratorio a partir de 2” hasta la malla Nº 200.

Granulometría mecánica: 2” a 0.075 mm
Granulometría sedimentaria: 2 mm a 0.001 mm
campo
boyucos
curva real de
granulometría completa
Problemas.-
1.- Dibujar la curva granulométrica de un suelo que fue sometido al análisis mecánico
con un juego de tamices conformado por las mallas de 3/4”, 3/8”, 4, 10, 20, 40, 60, 200
y la cazuela.
Así mismo determinar el coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura. Los
pesos retenidos en cada una de las mallas o tamices se indican a continuación.
Tamices Diámetros Peso retenido % retenido % que pasa
3/4" 19.05 43.24 2 98
3/8" 9.525 281.06 13 85
4 4.75 151.34 7 78
10 2.00 389.16 18 60
20 0.84 475.64 22 38
40 0.425 259.44 12 26
60 0.25 302.68 14 12
200 0.074 86.48 4 8
cazuela 172.96 8 0
Σ: 2162 gr Σ: 100

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
4" 20 40 60 200
la malla
% que pasa
abertura de
3 4 10
8" 3
D60 D30 D10
Cálculo de D10:
El D10 está entre las mallas 60 y 200 entonces:
Malla 60 = 0.25 mm
Malla 200 = 0.074 mm
0.25
12
8
4
D10
0.074
%
(log0.074 – logD10) / (10 – 8) = (log0.074 – log0.25) / (12 – 8)
logD10 = log0.074 – 2/4 x (log0.074 – log0.25)
D10 = 0.136 mm
Cálculo de D30:
El D30 esta entre las mallas 20 y 40 entonces:
Malla 20 = 0.84 mm
Malla 40 = 0.425 mm

0.84
38
30
26
D30
0.425
%
(log0.425 – logD30) / (30 – 26) = (log0.425 – log0.84) / (38 – 26)
logD30 = log0.425 – 4/12 x (log0.425 – log0.84)
D30 = 0.533 mm
Cálculo de D60:
Del gráfico: D60 = 0.25 mm
Así:
Cu = D60 / D10 entonces Cu = 0.25 / 0.136 entonces Cu = 1.84
Cc = (D30)^2 / D60.D10 entonces Cc = (0.533)^2 / 0.25 x 0.136 entonces
Cc = 8.36
2.- En un ensayo granulométrico se obtuvieron los siguientes resultados:
malla peso retenido (gr)
3" 0
1 1/2" 1960
1" 2320
3/4" 2310
3/8" 3700
4 1850
pasa 4 6575
De la fracción que pasó la malla 4 se tomaron 200 gr y se sometieron al análisis
mecánico por tamizado con los siguientes resultados:
malla peso retenido (gr)
10 31.50
20 26.60
40 28.80
60 22.00
100 24.70
200 18.00
pasa 200 48.40
Determinar el coeficiente de uniformidad, el coeficiente de curvatura y dibujar la curva
granulométrica.

malla diámetro peso retenido % retenido % retenido % que pasa
3" 76.20
1 1/2" 38.10 1960 10.47 11 89
1" 25.40 2320 12.40 12 77
3/4" 19.05 2310 12.34 12 65
3/8" 9.525 3700 19.77 20 45
4 4.75 1850 9.89 10 35
4 pasa 4.75 6575 35.13 35 0
10 2 31.50 5.51 6 29
20 0.84 26.60 4.66 5 24
40 0.425 28.80 5.04 5 19
60 0.25 22.00 3.85 4 15
100 0.148 24.70 4.32 4 11
200 0.074 18.00 3.15 3 8
200 pasa 0.074 48.40 8.47 8 0
I ) % retenido = peso retenido x 100 % / Σ peso retenido
10.47 = 1960 x 100 / 18715
II ) % retenido = peso retenido x 35% / Σ peso retenido
5.51 = 31.50 x 35 / 200
% que pasa:
I ) 89 = 100 – 11
77 = 89 – 12
II ) 29 = 35 – 6
24 = 29 – 5
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1" 3/8" 10 100
40 200
% que pasa
abertura de
1 1/2" 3/4" 4 20 60 la malla
D60 D30 D10
Cálculo de D60:
D60 esta entre las mallas 3/4” y 3/8” :
Malla 3/4” = 19.05 mm
Malla 3/8” = 9.525 mm

19.05
65
60
45
D60
9.525
%
(log9.525 – logD60) / (60 – 45) = (log9.525 – log19.05) / (65 – 45)
logD60 = log9.525 – 15/20 x (log9.525 – log19.05)
D60 = 16.02 mm
Cálculo de D30:
D30 se encuentra entre las mallas 4 y 10:
Malla 4 = 4.75 mm
Malla 10 = 2 mm
4.75
35
30
29
2
D30
%
(log2 – logD30) / (30 – 29) = (log2 – log4.75) / (35 – 29)
logD30 = log2 – 1/6 x (log2 – log4.75)
D30 = 2.31 mm
Cálculo de D10:
D10 se encuentra entre las mallas 100 y 200:
Malla 100 = 0.148 mm
Malla 200 = 0.074 mm

0.148
11
10
8
D10
0.074
%
(log0.074 – logD10) / (10 – 8) = (log0.074 – log0.148) / (11 – 8)
logD10 = log0.074 – 2/3 x (log0.074 – log0.148)
D10 = 0.118 mm
Así:
Cu = D60 / D10 entonces Cu = 16.02 / 0.118 entonces Cu = 135.76
Cc = (D30)^2 / D60.D10 entonces Cc = (2.31)^2 / 16.02 x 0.118 entonces
Cc = 2.82
3.- Dibujar la curva granulométrica y hallar los coeficientes de uniformidad y curvatura
de una muestra de suelo que fué sometido a un análisis mecánico.
malla diámetro peso retenido % retenido % que pasa
3" 76.20 215.62 16 84
2" 50.80 150.81 11 73
1 1/2" 38.10 217.17 17 56
1" 25.40 48.94 4 52
3/4" 19.05 57.04 4 48
3/8" 9.525 88.07 7 41
4 4.75 124.63 9 32
10 2.00 95.00 7 25
20 0.84 114.44 9 16
40 0.425 77.21 6 10
60 0.25 32.09 2 8
100 0.148 47.68 4 4
140 0.105 27.18 2 2
200 0.074 15.10 1 1
base 10.02 1 0
Σ: 1321 gr Σ: 100
% retenido = peso retenido x 100 / Σ peso retenido
215.62 x 100 / 1321 = 16 (redondeando)

% que pasa = 100 % - % retenido
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
3" 2" 1" 3/4" 3/8" 4 10 100 140
40 200
% que pasa
abertura de
1 1/2" 20 60 la malla
D60 D30 D10
Cálculo del D60:
50.80 > D60 > 38.10
(log38.10 – logD60) / (60 – 56) = (log38.10 – log50.80) / (73 – 56)
D60 = 40.77 mm
Cálculo del D30:
4.75 > D30 > 2.00
(log2 – logD30) / (30 – 25) = (log2 – log4.75) / (32 – 25)
D30 = 3.71 mm
Cálculo del D10:
D10 = 0.425 mm
Así:
Cu = 40.77 / 0.425 entonces Cu = 95.93
Cc = (3.71)^2 / 40.77 x 0.425 entonces Cc = 0.79
CARACTERISTICAS PLASTICAS DE LOS SUELOS
Stiction y Plasticidad de Suelos Arcillosos.-
La plasticidad es la capacidad de experimentar deformaciones irreversibles sin romperse
y se presentan en la mayor parte de suelos arcillosos con humedad intermedia.
Si se seca un bloque de arcilla plástica, pierde su plasticidad y se convierte en un sólido
frágil con una resistencia considerable que resulta de la stictium entre las partículas de
arcilla. Sin embargo, si el bloque se descompone en las partículas que lo constituyen la
stictiun, se pierden y el material se convierte en un polvo seco. Al mezclarse
nuevamente el polvo que resulta con una cantidad de agua adecuada, reaparecerán las
propiedades del stictiun y plasticidad. Este efecto no se consigue si la mezcla se hace

con tetracloruro de carbono como fluido intersticial, el cual es un compuesto cuyas
moléculas no son bipolares y no se ionizan.
Estados de Consistencia de los Suelos y Límites de Plasticidad.-
Una de las características más importantes de la arcilla es su plasticidad. La magnitud
de la plasticidad que presenta una arcilla natural depende de su composición
mineralógica y contenido de humedad. Además, la consistencia de una arcilla natural
varía de acuerdo con el contenido de humedad, desde un estado semisólido para bajos
contenidos de humedad en que el suelo se desmorona y no presenta plasticidad, pasando
también por un estado plástico para altos contenidos de humedad, hasta llegar
finalmente a un estado esencialmente líquido para contenidos de humedad muy altos.
sólido
estado semisólido
sin plasticidad
estado
plástico
estado
líquido
estado
W = 0 W1 LC W2 LP W3 LL
Wp Wl
IP
W4
Donde: LC = límite de contracción.
LP = límite plástico.
LL = límite líquido.
ω1 < ω2 < ω3 < ω4
IP = índice de plasticidad.
El contenido de humedad ω para el cual la consistencia cambia de un estado a otro,
varía de una arcilla a otra, dependiendo de la confinidad y del tipo de mineral de arcilla
presente. Puesto que la humedad es una propiedad que se mide fácilmente, se desarrolló
un método de dosificación de las arcillas basados en estos contenidos límites.
Como cambio de un estado de consistencia a otro es gradual para satisfacer los
requerimientos de un sistema de clasificación estándar fue necesario establecer límites
arbitrarios entre los diferentes estados.
Estos se denominan límites de consistencia o límites de Atterberg que se pueden
observar en la figura y consiste en lo siguiente:
Límite de Contracción o Retracción LC.-
Es el cambio del estado sólido al estado semisólido o estado no plástico.
Límite Plástico LP o ωp.-
Es el cambio entre el estado no plástico y el estado plástico.
Límite Líquido LL o ωl.-
Es el cambio del estado plástico al estado líquido.

Además de los límites de plasticidad, Atterberg definió otros límites de consistencia
tales como:
Límite de Adhesión.-
Es el contenido de agua en el que la arcilla pierde sus propiedades de adherencia con
una plancha metálica.
Límite de Cohesión.-
Es el contenido de agua con lo que los grumos de arcilla ya no se adhieren entre sí.
Límite Líquido.-
Se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso
seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado líquido al plástico. De acuerdo
con ésta definición, los suelos plásticos tienen en el límite líquido una resistencia muy
pequeña al esfuerzo de corte, pero definida y según Atterberg es de 25 gr/cm2. La
cohesión de un suelo en el límite líquido es prácticamente nula.
Para determinar el límite líquido en laboratorio existe una técnica basada en el uso de la
cuchara de Casagrande que es un recipiente de bronce o latón que unido en uno de sus
extremos de éste en torno a un eje fijo y accionado por una excéntrica hace que la
cuchara caiga periódicamente golpeándose contra la base del dispositivo. La altura de
caída de la cuchara es por especificación de un cm. La copa es esférica con un radio
interior de 54 mm y un espesor de 2 mm.
ESQUEMA
El límite líquido se determina como el contenido de humedad del material a la cual una
masa de suelo que pasa por la malla 40 fluye lo suficientemente como para cerrar una
ranura de medidas determinadas, hecho en la muestra de suelo con un ranurador, el
límite líquido corresponde al contenido de humedad donde la ranura se cerrará a los 25
golpes, valor que se determinará luego de haber realizado 3 ó 4 deformaciones de
contenidos de humedad diferentes, con los correspondientes números de golpes y
trazando la curva N vs ω sobre un papel semilogarítmico donde las abcisas
corresponden al número de golpes y las ordenadas al contenido de humedad. De este
gráfico se puede obtener el contenido de humedad correspondiente a 25 golpes
resultando ser el límite líquido buscado.
W1
LL
W3
W4
W %
W2
recomendable: 3 a 4 ensayos
2 puntos plásticos
2 puntos líquidos
N1 N2 N = 25 N3 N4
N número de golpes
W = humedad
Método de Determinación del Límite Líquido con un Solo Ensayo.-

Partiendo de la hipótesis de que la pendiente de la relación N, ω representada a escala
semilogarítmica es una línea recta, en la cual el límite líquido puede ser obtenido a
partir de cualquier punto de la curva, Lambe ha sugerido el empleo de la siguiente
expresión:
LL = ω(N/25)^0.121
Donde: LL = límite líquido calculado del suelo.
ω = contenido de humedad arbitrario del suelo con respecto al peso seco
Wd %.
N = número de golpes necesarios para cerrar la ranura en la copa de
Casagrande correspondiente a ω.
Se debe cumplir que: 20 < N < 30
Como puede observarse la ecuación de Lambe permite calcular el límite líquido de un
suelo con base en un solo punto del método mecánico. Esto elimina tiempo y además la
variable operador, la fórmula propuesta puede ser usada con suficiente grado de
precisión en el cálculo del límite líquido de un suelo, siempre y cuando se amase la
pasta de suelo con un contenido de humedad tal que se cumpla con la condición
imprescindible que N esté entre 20 y 30.
En ensayos de investigación conviene hacer uso del método mecánico normalizado.
Para facilitar el empleo de la fórmula, ésta se puede simplificar de la siguiente manera:
LL = ω.F
Donde: F = factor de corrección
F = (N/25)^0.121
Que puede obtenerse de la siguiente tabla:
N F
20 0.9734
21 0.9792
22 0.9847
23 0.9900
24 0.9951
25 1.00
26 1.0048
27 1.0094
28 1.0138
29 1.0182
30 1.0223
Límite Plástico.-
Se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso
seco de la muestra secada al horno, para el cual los suelos cohesivos pasan de un estado
semisólido a un estado plástico. Para determinar el límite plástico generalmente se hace

uso del material que mezclado con agua ha sobrado de la prueba del límite líquido y al
cual se le evapora humedad por mezclado hasta tener una mezcla plástica que sea
fácilmente moldeable pero que tenga un contenido de humedad algo inferior al del
límite líquido, el procedimiento para calcular el límite plástico consiste en formar
rollitos cilíndricos de 1/8” de diámetro. Estos filamentos cilíndricos se hacen
generalmente en una hoja de papel totalmente seca para acelerar la pérdida de humedad
del material; cuando los rollitos llegan a 1/8” de diámetro (3.17 mm) se dobla y
presiona, formando una pastilla que vuelve a doblarse hasta que en los 3.17 mm exactos
ocurran el desquebrajamiento y agrietamiento; en ese momento se determina
rápidamente el contenido de humedad que representa el límite plástico.
Algunos suelos finos y arenosos pueden ser similares a la arcilla pero al tratar de
determinar su límite plástico se nota la imposibilidad de formar los rollitos cilíndricos,
revelándose así la falta de plasticidad del material; en estos suelos el límite líquido
resulta prácticamente igual al límite plástico y aún menor, resultando entonces índices
plásticos relativos por lo que las determinaciones de plasticidad no conducen a ningun
resultado de interés en la ingeniería y los límites líquidos y límites plásticos carecen de
sentido.
El límite plástico es muy afectado por el contenido orgánico del suelo, ya que eleva su
valor sin aumentar simultáneamente el límite líquido. Por tal razón los suelos con
contenido orgánico tienen bajo índice plástico, límites líquidos altos.
Consideraciones Sobre los Límites de Plasticidad.-
Indice de Fluidez If.-
Es la pendiente que corresponde a una curva de fluidez determinada en laboratorio.
W100 golpes
W %
W10 golpes
curva de fluidez
W = -If.logN + C
10 100
N número de golpes
(log)
W = humedad
If
If = (ω10 golp – ω100 golp) / (log100 – log10)
If = ω10 golp – ω100 golp
Donde: ω = contenido de humedad en % del peso seco.
If = pendiente negativa de la curva de fluidez igual a la variación del
contenido de agua correspondiente a un ciclo de escala logarítmica.

ω10 = contenido de humedad para diez golpes.
ω100 = contenido de humedad para cien golpes.
N = número de golpes en la cuchara de Casagrande.
C = constante que representa la ordenada en la abcisa de un golpe: se calcula
prolongando el trazo de la curva de fluidez.
W %
C
1 10
N
W = humedad
Índice de Plasticidad Ip.-
Se denomina índice de plasticidad o índice plástico a la diferencia numérica entre los
límites líquido y plástico, e indica el margen de humedad dentro del cual el suelo se
encuentra en estado plástico tal como lo definen los ensayos de laboratorio.
IP = LL – LP
Tanto el límite líquido como el límite plástico dependen de la cantidad y tipo de arcilla
del suelo; sin embargo el índice de plasticidad depende generalmente de la cantidad de
arcilla del suelo.
Cuando no se puede determinar el límite plástico o sea que el suelo es no plástico (NP)
entonces el índice plástico se dice que es igual a cero o sea que el límite líquido resulta
prácticamente igual al límite plástico y a veces menor donde resultaría un índice
plástico negativo que también se considera índice plástico igual a cero.
- LL : no cambia en su contenido de humedad entonces IP = 0 no plástico
- LP > LL entonces negativo entonces IP = 0 N P
Ojo:
LP = 0
LL = 30
Entonces IP = 30 – 0 entonces IP = 0 no plástico
Como el índice de plasticidad nos da una medida de la cantidad de arcilla que tiene el
suelo, podemos expresar que un suelo con un índice de plasticidad grande corresponde a
un suelo muy arcilloso, por el contrario si un suelo tiene un índice de plasticidad
pequeño es característico de un suelo poco arcilloso, dentro de este contexto podemos
dar la clasificación siguiente:

- Suelo muy arcilloso: IP > 20
- Suelo arcilloso: 10< = IP < 20
- Suelo poco arcilloso: 0 < IP < 10
- Suelo exento de arcilla: IP = 0
Según Atterberg:
Si: IP = 0 entonces suelo no plástico
0 < IP < 7 entonces suelo de baja plasticidad
7 < = IP < = 17 entonces suelo medianamente plástico
IP > 17 entonces suelo altamente plástico
Indice de Tenacidad It ó Tω.-
Cuanto mayor es el número de golpes que se requieren para cerrar la ranura de un suelo
plástico se dice que el suelo es más tenaz. Por esta razón es que el índice de tenacidad
esta expresado mediante la siguiente expresión:
Tω = IP / If
Donde: Tω = índice de tenacidad
IP = índice plástico
If = índice de fluidez
Tω = log(SP / SL)
Donde: SP = Resistencia al esfuerzo cortante del suelo correspondiente al límite
plástico SP = τLP
SL = resistencia al esfuerzo cortante del suelo correspondiente al límite
líquido SL = τLL = 25 gr/cm2
El índice de tenacidad conjuntamente que el índice de fluidez son útiles para establecer
una diferenciación adicional en lo que se refiere a las características de plasticidad de
las arcillas.
El índice de tenacidad generalmente varía entre 1 y 3 y rara vez alcanza valores de 5 o
menores que 1; un alto valor del índice de tenacidad no implica que los límites de
consistencia o de plasticidad sean altos.
Indice de Liquidez IL.-
En los suelos plásticos el índice de liquidez es indicativo de la historia de los esfuerzos a
que ha estado sometido un suelo en su pasado, si el valor del índice de liquidez es
cercano a cero se considera que el suelo ha sido pre consolidado. Si este valor es
cercano a uno entonces se considera como normalmente consolidado.

v1
hoy
pasado
v2
y
y
preconsolidado normalmente
consolidado
Para determinar el índice de liquidez se utiliza la siguiente expresión:
IL = (ωn – LP) / IP
Donde: ωn = contenido de humedad natural del suelo (in situ)
Si:
IL < 0 entonces suelo en estado semiseco (rango no plástico)
0 < = IL < = 1 entonces suelo en estado plástico (rango plástico)
IL > 1 entonces suelo en estado semilíquido (rango líquido)
Si la humedad inicial de un suelo corresponde a un índice de liquidez mayor a 0.2 el
suelo aún siendo altamente plástico tendrá poca o nula expansión.
Existe una relación aproximada entre el índice de liquidez y la sensitividad de la arcilla.
También existe una relación entre el índice de liquidez y la resistencia al esfuerzo
cortante de arcillas (amasadas).
Indice de Consistencia Ic.-
Se determina mediante la siguiente expresión:
Ic = (LL – ωn) / IP
Varía: 0 < = Ic < = 1
También existe una relación entre el índice de consistencia y la resistencia al esfuerzo
cortante del suelo.
Relación entre la Consistencia de Suelos Finos y sus Propiedades:
Nº Consistencia qu N IL Ic Descripción
kg/cm2 SPT
1 muy blanda 0 - 0.25 0 - 2 > 1 0 - 0.25 el puño penetra 10 cm fácilmente
2 blanda 0.25 - 0.50 2 - 4 0.5 - 1 0.25 - 0.50 el pulgar penetra 5 cm fácilmente
3 medio compacto 0.50 - 1 4 - 8 0.25 - 0.5 0.5 - 0.75 el pulgar penetra 5 cm con esfuerzo
4 compacto (rígido) 1 - 2 8 - 15 0 - 0.25 0.75 - 1 el pulgar deja marca fácilmente

5 muy compacto
(muy rígido) 2 - 4 15 - 30 < 0 > 1 la uña raya fácilmente
6 duro > 4 > 30 * * la uña raya con dificultad
Donde: qu = resistencia a la compresión no confinada del suelo
N = número de golpes del ensayo SPT
* = IL + Ic = 1
Actividad de la Arcilla A.-
Es una de las propiedades que tienen las arcillas cuyo término es aplicable en el caso de
suelos plásticos con propensión a perder cambios en su volumen en presencia de
diferentes contenidos de humedad. Skempton en el año 1953 propuso que la actividad
de una arcilla se determine mediante la siguiente expresión:
A = IP / % arcilla = IP / %<0.002 mm
Los valores de la actividad de una arcilla están asociados con suelos que contienen
minerales arcillosos de mayor actividad. El valor de A permanecerá aproximadamente
constante para muestras que provengan de estratos del mismo origen geológico, por
tanto el valor de A puede ser el medio más confiable de averiguar la existencia de
estratos de diferente origen geológico en un determinado sondeo.
La actividad de una arcilla puede apreciarse de acuerdo a las características del suelo
como se muestra en el siguiente cuadro:
A Descripción
< 0.75 arcilla relativamente inactiva (tipo caolinita)
0.75 - 1.25 arcilla con actividad normal (tipo illita)
> 1.25 progresivamente más activa (tipo montmorilonita)
El reflejo de la actividad es la capacidad que tenga un suelo para expandirse.
Aunque la actividad esta numéricamente definida con la fórmula, una mejor indicación
práctica de la actividad es el límite de contracción.
El límite de contracción es el punto de partida del contenido de agua que inicia el
cambio de volumen. La actividad en términos del cambio de volumen es una
preocupación principal en la evaluación del suelo para uso en obras de tierra y
cimentación.
Sensitividad de la Arcilla St.-
Esta propiedad de los suelos finos se refiere al efecto que el remoldeo produce sobre un
suelo inalterado. La pérdida de resistencia debido al remoldeo se caracteriza con la
sensitividad de la arcilla, la cual se define mediante la siguiente expresión:
St = resistencia inalterada / resistencia alterada
para casos de representación sísmica de suelos.
En arcillas:
Resistencias a la compresión no confinada = qu
Resistencia al corte = qu/2

P
P
compresión uniaxial
P rotura
qu = --------------
A rotura
esfuerzo en kg/cm2
Muestra inalterada entonces qu es inalterado
Muestra remoldeada entonces qu es alterado
St = qu inalterado / qu alterado
Licuefacción entonces arenas saturadas
Densificación entonces arenas secas (disminución de espacios vacíos)
Se dice que una masa de arcilla ha sido remoldeada si se ha alterado severamente hasta
el punto de destruir su estructura original. Los procesos que pueden producir remoldeo
son numerosos y variados, desde un simple amasado de una muestra de arcilla
manualmente hasta movimientos masivos de tierras que pueden ser por causa de
movimientos sísmicos, excavaciones y reemplazo del suelo bajo condiciones de
compactación controladas.
En general se encuentra que la resistencia de una arcilla remoldeada es inferior a la que
corresponde a una arcilla inalterada. La pérdida de resistencia se atribuye a la ruptura de
la adhesión electroquímica entre las partículas y a la redistribución de parte del agua
absorbida que se convierte en agua libre.
La mayor parte de las arcillas tienen una sensitividad que esta en un rango de 1 a 4,
mientras que las arcillas rápidas tienen valores tan altos que llegan hasta 100. Skempton
propone una escala de sensitividad el cual se muestra en el siguiente cuadro:
St Descripción
< 2 sensitividad baja (insensitiva)
2 - 4 medianamente sensitiva (normal)
4 - 8 sensitiva
8 - 16 muy sensitiva
> 16 rápida
Tixotropía.-
Se denomina tixotropía a la capacidad de recuperación que tienen las arcillas de su
resistencia a la compresión simple que sufre un suelo después de ser amasado.

qu
(2) tixotropía menor que (1)
(1)
t
qu inalterado
qu remoldeado
(2)
Límite de Contracción.-
Al ir secando una muestra de suelo se va comprimiendo, reduciéndose su volumen por
acción de las fuerzas capilares que van aumentando al disminuir la dimensión de los
poros y expulsar su agua. Este fenómeno es muy visible en un suelo arcilloso seco y que
queda cuarteado con grietas profundas. Si el proceso continua llega un momento en que
las fuerzas capilares se ven contrarestadas por la acción del suelo; la desecación
prosigue pero no habrá reducción de volumen.
Teniendo en cuenta que la gran mayoría de los suelos no presentan prácticamente
disminución de volumen durante el proceso de secado abajo del límite de contracción.
Terzaghi sugirió un método muy simple de determinación que esencialmente consiste
en medir el volumen y peso de una muestra de suelo totalmente seca; en tal momento
puede decirse que el límite de contracción sería la humedad de la muestra seca como si
estuviese sus vacíos llenos de agua. De esta idea se pueden deducir las fórmulas de
límite de contracción de la siguiente manera:
sólido estado semisólido estado
plástico
estado
líquido
estado
LC LP LL
WLC WP WL

gaseoso
líquido
sólido
gaseoso
sólido sólido
Va
Vw
Vs
V1 - V2
Va
Vs
Va = Vw
Wt V2
Vs
V1
Lc = (1/Sd – 1/Gs) x 100
Donde: Sd = peso específico relativo de la masa del suelo seco:
Sd = γm/γo = γd/γo = (Ws/Vm)/γo = Ws/Vm.γo
Gs = Ss = peso específico relativo de los sólidos:
Gs = γs/γo
En laboratorio se determina utilizando un suelo que pase la malla 4 y se determina
utilizando la siguiente expresión:
Lc = ((W1 – Ws)/Ws – ((V1 – V2)/Ws)).γo) x 100
Donde: V1 = volumen de la muestra húmeda.
V2 = volumen de la muestra seca (sin agua).
W1 = peso de la muestra húmeda.
Ws = peso de la muestra seca.
γo = volumen del agua destilada.
Razón de Contracción Rc.-
Rc = Sd = Ws/γo.V2 = γd/γo
Cambio Volumétrico para un Contenido de Humedad Estipulado Cv.-
Es el cambio de volumen de la masa del suelo expresado como porcentaje del volumen
del suelo seco, cuando se reduce el contenido de humedad de un valor dado al límite de
contracción y se determina mediante la siguiente expresión:
Cv = (ω – Lc).Rc

Donde: ω = contenido de humedad estipulado
Efecto del Cambio Volumétrico del Suelo en una Losa de Pavimento de Hormigón
(Pavimento Rígido).-
Pavimento en periodo seco Pavimento en periodo húmedo
expansión
del suelo
contracción
húmedo se mantiene seco húmedo seco se mantiene húmedo seco
A fin de evitar el problema señalado es necesario colocar una base granular subyacente
a la losa de hormigón que permita homogeneizar las variaciones de humedad del suelo
natural por efecto de los cambios climáticos y distribuir mejor el agua que se incorpora
desde el exterior a toda la superficie de apoyo de la losa.
Problemas.-
1.- En un ensayo de límite líquido de una arcilla, se obtuvieron los siguientes
resultados:
Nro golpes 9 15 22 30
ω % 85.1 % 80.2 % 76.5 % 73.9 %
Se encontró que el límite plástico tenía valores de 30.2 % y 30.7 %. Calcular el
límite líquido, el índice de plasticidad, el índice de fluidez y el índice de tenacidad.
Sabemos que: ω = -If.logN + C
N = 22 y ω % = 76.5 % entonces 76.5 % = - Iflog22 + C ……….(1)
N = 30 y ω % = 73.9 % entonces 73.9 % = - Iflog30 + C ……….(2)
Resolviendo (1) y (2):
De (1): C = 0.765 + Iflog22
De (2): C = 0.739 + Iflog30
Desarrollando tenemos:

If = 0.1930 y C = 1.024
N = 25 y ω = ?
ω = - 0.1930log25 + 1.024 entonces ω % = 75.42 %
☺ LL = ω(N/25)^0.121 entonces: LL = 0.765(22/25)^0.121
LL = 0.7533
LL = 0.739(30/25)^0.121
LL = 0.7555
LL = (75.33 + 75.55) / 2 entonces LL = 75.43 %
☺ IP = LL – LP y LP = (30.2 + 30.7) / 2 = 30.45
IP = 75.43 – 30.45 entonces IP = 44.98 %
☺ It = IP / If entonces It = 0.4498 / 0.1930 entonces It = 2.33
2.- Se constata que un cierto suelo saturado disminuye su humedad hasta llegar al
límite de contracción. La muestra saturada pesa 90 gr y su humedad 41 %,
después de la desecación total llega a tener un volumen de 31 cm3. Calcular el
límite de contracción para cuando el peso específico relativo del suelo es 2.70
Datos:
W = 90 gr
ω = 41 %
V = 31 cm3
γr = 2.70 = Gs
Lc = ?
Sd = Ws / V.γo
Solución:
ω = Ww/Ws = (W – Ws) / Ws
ω = W/Ws – 1
Ws.ω = W – Ws
Ws.ω + Ws = W
Ws(ω + 1) = W
Ws = W / (ω + 1)
Ws = 90 / (0.41 + 1) entonces Ws = 63.83 gr
Sd = 63.83 / 31x1 entonces Sd = 2.06
Lc = (1/Sd – 1/Gs) x 100
Lc = (1/2.06 – ½.70) x 100
Lc = 11.51 %

CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS
Clasificación de Suelos.-
El suelo puede ser clasificado de una manera general como cohesivo o sin cohesión
también como grueso o de grano fino. Como éstos términos son muy generales y cubren
una gran gama de propiedades físicas y en ingeniería se requieren presiciones o medios
de clasificaciones adicionales para determinar la conveniencia de un suelo para
propósitos específicos de ingeniería y para tener capacidad de transmitir esta
información a otros en forma comprensiva.
Existen muchos tipos de clasificación de suelos, dependiendo esto del uso o el nivel de
clasificación que se requiera para un determinado tipo de proyecto. Dentro de éstos
tipos de clasificación los más importantes y universalmente conocidos son:
1- El sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) cuyo uso es para
proyectos de cimentaciones de todo tipo de obra.
2- El sistema HRB adoptado por la AASHTO utilizado en la ingeniería de caminos.
Importancia de los Sistemas de Clasificación.-
Un sistema de clasificación le permite a uno aprovechar la experiencia en ingeniería
adquirida por otros; además facilita la comunicación entre grupos de ingenieros muy
distantes que emplean el mismo método de clasificación de suelos. En otras palabras es
un lenguaje de comunicación.
El uso de un sistema de clasificación no elimina la necesidad de estudiar ensayos
adicionales de los suelos para determinar sus propiedades ingenieriles por ejemplo
ensayos de compactación, ensayos de pesos unitarios, ensayos triaxiales, etc.
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos SUCS.-
Este sistema divulgado por Casagrande en 1942 fue originalmente desarrollado para el
uso en las construcciones de aeropuertos (pistas), posteriormente en 1952 fue
ligeramente modificado para hacerlo aplicable en presas, edificaciones, puentes y otras
construcciones. Luego fue adoptado por el cuerpo de ingenieros de los Estados Unidos
y subsecuentemente por muchas otras organizaciones de nuestro país y del resto del
mundo, siendo hasta la fecha uno de los más completos y ampliamente usados.
Según este sistema los suelos se dividen en tres grupos principales:
1.- Suelos de grano grueso.
2.- Suelos de grano fino.
3.- Suelos altamente orgánicos (turba).
Suelos de Grano Grueso.-
Se considera este suelo si más del 50 % es retenido en la malla 200, son llamados
también suelos granulares.
Se dividen en dos grupos principales de suelos (prefijo):
1- Gravas, cuyo símbolo es la letra G, pertenece a este grupo genérico si más del
50 % de la fracción gruesa (retenida en la malla 200) es retenida en la malla 4.

2- Arena, cuyo símbolo genérico es la letra S, pertenece a este grupo genérico si
más del 50 % de la fracción gruesa pasa la malla 4. A su vez cada uno de éstos
grupos de suelos se subdividen en cuatro tipos (sufijos).
A.- Si es menor o igual al 50 % lo que pasa la malla 200 en peso, es un material limpio
de finos entonces:
a- Es bien graduado cuyo símbolo es W.
b- Es mal graduado cuyo símbolo es P.
● GW si Cu > 4 y 1 <= Cc <= 3
● GP si no cumple con los requisitos anteriores de GW
● SW si Cu > 6 y 1 <= Cc <= 3
● SP si no cumple con los requisitos anteriores de SW
B.- Si más del 12 % pasa la malla 200 en peso, entonces es un material con una cantidad
apreciable de finos.
c.- Con finos no plásticos o de baja plasticidad: limo cuyo símbolo es la letra M
d.- Con finos plásticos o de alta plasticidad: arcilla cuyo símbolo es la letra C
GM, SM: si los límites de plasticidad estan bajo la línea A o el índice plástico
es menor a 4.
GC, SC: si los límites de plasticidad estan sobre la línea A con un índice
plástico mayor a 7.
C.- Si es mayor al 5 % y menor o igual al 12 % lo que pasa la malla 200, es un caso
intermedio, se considera caso de frontera y se adjudica un símbolo doble, por ejemplo:
● GP – GC: grava mal graduada con contenido entre el 5 % y el 12 % de fino
plástico arcilloso.
También:
● GM – GC, SM – SC: si los límites de plasticidad estan sobre la línea A y el índice
plástico esta entre 4 y 7.
Nota:
Así mismo cuando un material no cae claramente dentro de uno de los grupos indicados
deberá usarse también símbolos dobles, correspondientes a casos de frontera, por
ejemplo el símbolo GW – SW se usará para un material bien graduado con menos del 5
% de finos y formada por fracciones gruesas de igual proporción de grava y arena.
Carta de Plasticidad.-

Es un gráfico en el cual se muestra el índice plástico versus el límite líquido.
Existe una ecuación de la línea A:
Tan α = IP / (LL – 20)
IP = 0.73x(LL – 20)
compresibilidad
I P
línea B
suelo de baja
L L
L
CL
CL - ML
ML
suelos de
alta
compresibilidad
línea U (límite superior)
línea A
M y O suelo orgánico
H
CH
C
ML MH ó OH
22
20
10
7
4
8 10 20 50 90
La línea A representa la división de un suelo arcilloso y un suelo limoso y un suelo
orgánico.
La ecuación de la línea U es:
Tan α = IP / (LL – 8)
IP = 0.9x(LL – 8)
La carta de plasticidad se requiere para la clasificación de suelos de grano fino.
Cada suelo se agrupa de acuerdo con las coordenadas del índice de plasticidad y del
límite líquido.
En esta carta una línea empírica (línea A) separa las arcillas inorgánicas C, de los limos
M y de los suelos orgánicos O. Aunque los suelos limosos y orgánicos tienen áreas
coincidentes que son fácilmente diferenciados por examen visual de color y olor (color
oscuro, con presencia de material orgánico).
La mayoría de las arcillas inorgánicas C caen aproximadamente cerca de la línea A. Las
arcillas caoliníticas tienden a caer por debajo de la línea A como limos inorgánicos ML
o MH, en razón de la semejanza de sus propiedades de ingeniería.
La línea U (límite superior) representa aproximadamente el límite superior de las
coordenadas del índice de plasticidad y límites líquidos encontrados hasta ahora para
todos los suelos. Cualquier suelo fino que esté a la izquierda de la línea U, debería
motivar sospechas y se hace necesario verificar los límites como primer paso en la
secuencia de clasificación puesto que no se ha encontrado un suelo fino por encima de
la línea U.
Suelos de Grano Fino.-

Se considera este suelo si más del 50 % pasa la malla 200.
Da lugar a tres grupos de suelos cuyo símbolo se usa como prefijo.
Para su clasificación se requiere la carta de plasticidad.
1- Limos inorgánicos cuyo símbolo es M. Se considera cuando los límites de
plasticidad están bajo la línea A de la carta de plasticidad.
2- Arcillas inorgánicas cuyo símbolo es la letra C. El límite líquido y el índice
plástico están por encima de la línea A de la carta de plasticidad.
3- Suelo orgánico cuyo símbolo es la letra O. Puede ser arcilla orgánica o limo
orgánico. Los límites líquidos e índices de plasticidad estan por debajo de la
línea A de la carta de plasticidad.
A su vez cada uno de estos grupos se subdivide en dos subgrupos cuyo símbolo se usa
como sufijo según su límite líquido.
Para su clasificación también se requiere la carta de plasticidad.
Si LL < 50 % ● de baja compresibilidad cuyo símbolo es la letra L.
Se encuentra a la izquierda de la línea B, combinando con el
símbolo genérico tenemos:
- ML si los límites de plasticidad (LL e IP) bajo la línea A o porción
sobre la línea A con IP < 4
- CL si el límite líquido e índice de plasticidad sobre la línea A y IP > 7
- OL si los límites líquidos e índice de plasticidad están bajo la línea A.
Si LL > 50 % ● de alta compresibilidad cuyo símbolo es la letra H.
Se encuentra a la derecha de la línea B, combinando con el
símbolo genérico tenemos:
- MH si el LL e IP están bajo la línea A.
- CH si el LL e IP están sobre la línea A.
- OH si el LL e IP están bajo la línea A.
Se considera casos de frontera y se adjudica un símbolo doble CL-ML si los límites de
plasticidad están sobre la línea A con el IP entre 4 y 7.
Suelos Altamente Orgánicos.-
Se considera este suelo a las turbas y cuyo símbolo genérico es la letra Pt.
Estos suelos son muy compresibles y fácilmente identificables por su color, olor,
sensación esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa.
Los límites de plasticidad (LL e IP) de estos suelos estan bajo la línea A y a la derecha
de la línea B ya que el límite líquido esta entre300 y 500 % y el índice de plasticidad
esta entre 100 y 200 %.
Identificación y Descripción de los Suelos.-

La diferencia entre el significado de clasificación del suelo e identificación del suelo es
muy importante. La clasificación sitúa un suelo en un limitado número de grupos
basándose en la granulometría y en las características de plasticidad de una muestra de
suelo alterada, ignorando las condiciones particulares en la que se encuentra el suelo en
el terreno.
Por lo tanto la identificación y descripción de los suelos permite conocer información
no solo del tamaño de las partículas, gradación, plasticidad sino también en forma
cualitativa las propiedades mecánicas e hidráulicas de los mismos, además detallar a
cerca del color, olor, presencia de material orgánico, etc. según el grupo en que se
sitúen; naturalmente la experiencia juega un papel importante en la utilidad que se le
pueda sacar de su clasificación o identificación. Por tanto nos da orientaciones, cuando
el suelo debe utilizarse en su estado natural por ejemplo como estrato de cimentación
una identificación completa deberá aportar las mejores indicaciones posibles con
respecto a su comportamiento ingenieril. Por el contrario si el suelo se utiliza como
material de construcción en terraplenes por ejemplo la clasificación del suelo deberá dar
buenas indicaciones a cerca de la conveniencia del uso del suelo en tales trabajos.
El SUCS tiene una ventaja que ofrece criterios para su identificación en el campo es
decir en aquellos casos en que no se disponga de equipo de laboratorio para efectuar las
pruebas necesarias para una identificación estricta.
Una identificación y una descripción completa del suelo necesita una inspección visual
cuidadosa, un examen manual en el terreno y probablemente también de las muestras
inalteradas llevadas al laboratorio.
Se han desarrollado pruebas simples de campo para la evaluación rápida de las
propiedades del suelo, cuyo detalle a cerca de dichas pruebas y las recomendaciones
completas para la descripción del suelo se presentan en la norma ASTM-D-2488
Otras pruebas sencillas que llevan a poder identificar un suelo de manera aproximada
cuando se carece de equipo de laboratorio están basadas en los conceptos que a
continuación se indican:
Identificación en Campo de Suelos Gruesos.-
Inspección Visual.-
- Tamaño de las partículas.
- Angulosidad.
- Gradación.
- Contenido de finos.
- Densidad relativa.
- Composición mineralógica.
Diferencia entre Grava y Arena.-
- Utilizando la malla 4 (4.75 mm).
- > 0.5 cm: grava.
- < 0.5 cm: arena.
Gradación en Forma Visual.-
- Se necesita experiencia.
Densidad relativa Descripción
Muy suelto una barra de 1/2" penetra fácilmente
0 - 15 % entonces 28º con la mano
Suelto si la barra de 1/2" penetra fácilmente

16 - 35 entonces 28º a 30º incada con una comba de 5 lb
Medianamente denso si la barra de 1/2" penetra 30 cm
incado con una comba de 5 lb
Denso si la barra de 1/2" penetra pocos centímetros
incada con una comba de 5 lb
Identificación en Campo de Suelos Finos.-
Las principales bases de criterio para identificar los suelos finos en campo son la
investigación de:
- Dilatancia o reacción al sacudimiento.
- Tenacidad o consistencia cerca al límite plástico.
- Resistencia al quebramiento en estado seco.
- Sedimentación.
- Color y olor.
- Tacto.
El conjunto de las pruebas se efectúa con muestras de suelo mayores que el de la malla
40 o en ausencia de ella previamente sometida a un proceso manual equivalente.
Problemas.-
1.- Clasificar el suelo según el SUCS cuyas características de granulometría y
límites de consistencia son los siguientes:
% retenido malla 200: 20 % respecto al total
Pasa la malla 4: 92 % respecto al total
Cu = 4
Cc = 1.5
De la fracción fina se obtuvieron los siguientes límites:
LL = 250 %
LP = 100 %
El suelo tiene una apreciable cantidad de materia orgánica.
Solución:
suelos
gruesos
grava
arena
suelo fino
8%
12%
20%
80%
malla 4
malla 200
Como pasa la malla 200 más del 50 % entonces el suelo es fino

LL = 250 % > 50 %: alta compresibilidad
IP = 0.73x(LL – 20)
IP = 0.73x(250 – 20) entonces IP = 168 por lo tanto 168 > 150
El punto cae por debajo de la línea A.
Como tiene una cantidad apreciable de material orgánico.
Respuesta:
OH: arcilla orgánica de alta plasticidad, con un 20 % de suelo grueso.
2.- Clasifique el siguiente suelo por el sistema SUCS.
% retenido en la malla 4 = 10 %
Pasa la malla 4 y es retenido en la malla 200 = 60 %
Pasa la malla 200 = 30 %
Cu = 4; Cc = 2
De la fracción fina se tomó los límites de consistencia:
LL = 40 %; LP = 25 %
Solución:
suelo
grueso
grava
arena
suelo fino
10%
30%
malla 4
malla 200
60%
Se tiene un 70 % de suelo grueso de los cuales un 60 % es arena S.
Como el 70 % es retenido por la malla 200 entonces es un suelo grueso cuyo prefijo
puede ser G o S.
Como más de la mitad de la fracción gruesa es arena entonces el prefijo es S.
% que pasa la malla 200 = 30 % > 12 %: suelo con apreciable cantidad de finos; puede
ser SM o SC.
IP = 40 – 25 entonces IP = 15 % > 7
LL = 40 % entonces IP = 0.73x(40 – 20) entonces IP = 14.60 %
14.60 % < 15 % entonces está por encima de la línea A e IP = 15 > 7
Así el suelo es SC:
Respuesta:
SC: arena arcillosa, medianamente graduada, con un 30 % de material fino.

3.- Clasifique el siguiente suelo según el SUCS:
2 % del material se retiene en la malla 4
90 % del material pasa la malla 4 y se retiene en la malla 200
De la curva granulométrica se calculó que Cu = 8 y Cc = 2
En la fracción fina se determinó un LL = 45 % y un IP = 14 %
Solución:
suelo
grueso
grava
arena
suelo fino
2%
8%
malla 4
malla 200
90%
Como el 92 % es retenida por la malla 200 entonces el suelo es grueso. Cuyo prefijo
puede ser G o S.
Como más de la mitad de la fracción gruesa es arena entonces el prefijo es S.
% que pasa la malla 200: 8 % está entre 5 % y 12 % frontera: por lo tanto tiene doble
signo
Como:
Cu = 8 > 6
Cc = 2 entonces 1 <= 2 <= 3
Es W
En los finos:
LL = 45 %
IP = 14 %
Esta debajo de la línea A y a la izquierda de la línea B entonces es M.
Por lo tanto SW – SM
Respuesta:
SW – SM: arena bien graduada, con contenido de finos de baja compresibilidad entre 5
% y 12 % de limo.
4.- Clasifique el siguiente suelo según el SUCS, cuyos resultados del análisis
granulométrico son los siguientes:
malla % que pasa
4 40
10 30
40 22
100 20
200 15

LL = 35 %
LP = 22 %
Observación visual: color café, amarillento oscuro con mucha grava.
Solución:
suelo
grueso
grava
arena
suelo fino
60%
25%
85%
15%
malla 4
malla 200
Retiene la malla 200 el 85 % > 50 %; entonces es un suelo grueso.
Más de la mitad de la fracción gruesa es grava; prefijo G.
Pasa la malla 200: 15 % > 12 %; sufijo es M o C.
Para M: límites bajo la línea A o IP < 4
Para C: límites sobre la línea A e IP > 7
De nuestros datos:
IP = 13 % entonces encima de la línea A
IP = 13 % > 7 % entonces el símbolo es C
Respuesta:
GC: mezcla de grava, arena y arcilla de color café amarillento oscuro.
Sistema de Clasificación AASHTO.-
El sistema emplea 8 grupos básicos designados como A-1, A-2, A-3, A-4, A-5, A-6, A-
7 y A-8.
Los grupos A-1, A-2 y A-3 corresponden a suelos granulares en los cuales pasa menos
de un 35 % bajo la malla 200.
El resto de los grupos principales A-4, A-5, A-6, y A-7 corresponden a suelos finos,
limos y arcillas en los cuales el porcentaje que pasa la malla 200 es mayor que el 35 %.
La tabla de clasificación general no presenta el grupo A-8, pero es turba o tierra vegetal,
con base a una clasificación visual.
Los grupos principales del A-1 al A-7 han sido subdivididos en 12 subgrupos.
2 subgrupos de la A-1: (A-1-a; A-1-b)
4 subgrupos de la A-2: (A-2-4; A-2-5; A-2-6; A-2-7)
2 subgrupos de la A-7: (A-7-5; A-7-6)
Por razones de clasificación se ha colocado el grupo A-3 antes que el A-2.
La separación del grupo A-7 en los grupos A-7-5 y A-7-6 se efectúa de acuerdo al
siguiente criterio:

A-7-5 si IP <= LL – 30
A-7-6 si IP > LL – 30
Es importante indicar que la clasificación de suelos debe ir acompañado de un índice de
grupo, el cual se debe colocar entre paréntesis a continuación de la clasificación.
Procedimiento de Clasificación.-
Con los datos de prueba disponibles que se requieren proceder a buscar de izquierda a
derecha del cuadro de clasificación AASHTO hasta encontrar el grupo correcto por el
proceso de eliminación.
El primer grupo a partir de la izquierda al cual se ajustan los datos de prueba
corresponde a la clasificación correcta. Todos los valores, límites de prueba se presentan
con números enteros. Si en los informes de las pruebas hay números fraccionarios se
aproxima al número entero más cercano con el objeto de clasificarlos.
Seguidamente se calcula los valores del índice de grupo y se presentan entre paréntesis
después del símbolo de grupo; por ejemplo:
A-2-6 (12) donde 12 es el índice de grupo
A-5 (10) donde 10 es el índice de grupo
En general este sistema de clasificación evalúa un suelo como:
a.- Más pobre para uso en la construcción de caminos en la medida en que se avanza de
izquierda a derecha en la tabla de clasificación; por ejemplo el suelo A-6 es menos
satisfactorio que el suelo A-5.
b.- Más pobre para la construcción de caminos a medida que el índice de grupo aumenta
para un subgrupo particular, por ejemplo un suelo A-6 (3) es menos satisfactorio que un
suelo A-6 (1).
La descripción general de los subgrupos de clasificación del sistema AASHTO se puede
encontrar en la separata.
Cálculo del Índice de Grupo.-
El índice de grupo es un coeficiente empírico que se relaciona en forma aproximada con
el valor de soporte de los suelos de la sub rasante en pavimentos.
En condiciones normales de drenaje, compactación, etc, el índice de grupo esta en
relación inversa a la capacidad de soporte del suelo.
El índice de grupo es una función del porcentaje de suelo que pasa la malla 200 y de los
límites de consistencia. El índice de grupo puede obtenerse como la suma de los valores
de la figura B del cuadro de clasificación de suelos, que es una representación gráfica de
la siguiente ecuación:
IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd
Donde: IG = índice de grupo
a = parte del porcentaje del material que pasa la malla 200, mayor de 35 y
sin exceder 75, expresada como número entero, para porcentajes
mayores de 75 se considera solo este valor y para valores menores de 35

a=0; el rango de variación de a es de 0 – 40.
b = parte del porcentaje del material que pasa la malla 200 mayor de 15 y sin
exceder 55, expresada como un número entero; el rango de variación es
de 0-40.
c = la parte del límite líquido mayor de 40 y no mayor de 60, expresada
como un número entero positivo, el rango de variación es de 0-20.
d = la parte del índice de plasticidad mayor de 10 y sin exceder de 30,
expresada como un número entero positivo, el rango de variación es de
0-20.
El índice de grupo debe ser redondeado al número entero más cercano. En general se
interpreta que cuanto mayor sea el índice de grupo menos deseable es el suelo para su
empleo en construcción de carreteras.
Problemas.-
1.- Clasificar los siguientes suelos por el sistema AASHTO.
% que pasa suelos
malla 1 2 3
4 40 69 95
10 30 54 90
40 22 46 83
100 20 41 71
200 15 36 55
LL 35% 39% 55%
LP 22% 27% 24%
IP 13% 12% 31%
Solución:
♥ Clasificación del suelo 1:
Procedimiento de izquierda a derecha en el cuadro de clasificación AASHTO, el suelo
será A-2-6
a = 0
b = 15 – 15 = 0
c = 0
d = 13 – 10 = 3
IG = 0.2 (0) + 0.005 (0)(0) + 0.01 (0)(3) entonces IG = 0
Por lo tanto:
A-2-6 (0)
será A-6
a = 36 – 35 = 1
b = 36 – 15 = 21
c = 39 – 40 = -1 = 0
d = 12 – 10 = 2
IG = 0.2 (1) + 0.005 (1)(0) + 0.01 (21)(2) entonces IG = 0.62 = 1
Por lo tanto:
A-6 (1)

será A-7-6
Del gráfico:
a = 8
b = 5.6
entonces IG = 13.6 = 14
por lo tanto:
A-7-6 (14)
COMPACTACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE SUELOS
Estabilización de Suelos.-
Cuando los suelos de un lugar son sueltos o altamente compresibles o cuando tienen
índices de consistencia inapropiados o muy alta permeabilidad o cualquier otra
propiedad indeseable que no pueda llenar los requisitos de resistencia y compresibilidad
para su uso en un proyecto de construcción estos suelos pueden ser estabilizados.
La estabilización es el proceso por el cual se mejora el suelo para que pueda alcanzar los
requisitos y especificaciones fijados en una construcción; entendiéndose por un suelo
estable a aquel que presenta una buena resistencia a la deformación y es poco sensible a
la presencia del agua.
En su más amplio sentido, la estabilización puede consistir en cualquiera de los
siguientes procedimientos:
1- Aumentar la densidad del suelo mediante procesos de compactación.
2- Agregar materiales para efectuar un cambio químico y/o físico en el suelo.
3- Drenaje del suelo, cuando se trata de bajar el nivel freático.
4- Pre consolidación del suelo.
5- Remoción y/o reemplazo de los suelos malos.
6- Protección de la superficie contra la erosión y la infiltración de la humedad.
La estabilización de suelos es normalmente mecánica y físico-química aunque en
ocasiones se han utilizado medios técnicos y eléctricos.
Estabilización Físico-Química.-
Se realiza mediante la utilización de aditivos que actúan física o químicamente sobre
propiedades del suelo, esto incluye la mezcla o inyección de sustancias químicas al
suelo tales como cemento, asfalto, cal, cloruro de sodio, cloruro de calcio, etc.
Últimamente también se han realizado estabilización de suelos utilizando geotextiles y
productos químicos como el perma zyme 22x. Existen diferentes procedimientos para
estabilizar suelos mediante alteraciones físico-químicas.
La estabilización química consiste en cambiar las propiedades de los granos del suelo,
principalmente de los minerales arcillosos y de su agua adsorvida. El cambio de iones,
es el cambio de los cationes en la película de agua adsorvida.
Existen estabilizaciones electroquímicas que implica un cambio de base o iones
producido por una corriente eléctrica. Los cationes de Al se desprenden de un electrodo
positivo de Al y emigran en el suelo hacia el electrodo negativo y en el curso de su
movimiento se efectúa el cambio de iones para mejorar las características plásticas de
los suelos.

El cemento Pórtland, la cal y mezclas de cal-cemento se utilizan ampliamente en la
estabilización de suelos, ya sea alterando la plasticidad para controlar el cambio de
volumen o mejorando su resistencia.
La alteración de la plasticidad supone un procedimiento de mezclas añadiendo pequeñas
cantidades de cal y cemento al suelo (0.5 % al 5 %). La alteración de la resistencia
implica la adición al suelo de porcentajes adecuados de cemento (4 % al 8 %).
Estabilización Mecánica.-
La estabilización mecánica es el mejoramiento del suelo por el cambio de graduación.
Consiste generalmente en mezclar dos o más suelos naturales para obtener un material
compuesto que sea superior a cualquiera de sus componentes, esto también incluye la
adición de roca triturada o escorias al suelo.
Se incluye en la estabilización mecánica a procedimientos de compactación, técnicas de
vibración y procedimientos de drenaje en suelos.
Mezcla de Suelos.-
Lo normal es que una estabilización se lleve a cabo mediante la mezcla binaria de
suelos. Estas mezclas y su homogenización en la obra nunca se realizan con más de
dos suelos pues no son operaciones de prueba-costo, y aunque en laboratorio y para
ensayos de experimentación se pueden mezclar más de dos suelos.
La granulometría de la mezcla puede establecerse utilizando el concepto de módulo
granulométrico.
Se denomina módulo granulométrico al resultado de dividir por 100 la suma de las
cantidades retenidas acumuladas en distintos tamices de un proceso de tamizado de las
muestras de suelo.
El número de tamices ha de ser suficiente para representar la granulometría con
presición y cuanto más elevada sea, será mejor. En todo caso no deberán faltar la serie
fina de tamices 4, 10, 40 y 200. En cuanto a la serie de gruesas los tamices se habrán de
elegir en función del máximo tamaño del árido de la mezcla futura.
El módulo granulométrico de un suelo de granulometría gruesa será elevado, mientras
que el de un suelo fino será bajo, pero cuando se comparen módulos de dos suelos, se
han de tomar siempre para su determinación los mismos tamices.
No es preciso apostarse con toda exactitud a una curva granulométrica dada para lograr
la máxima compacidad en los suelos gruesos, a igualdad de consistencia; es suficiente
que el módulo granulométrico del árido o de una mezcla de áridos coincida con el de la
curva teórica adoptada. Esta hipótesis de sobra confirmada por la práctica, también es
aplicable para lograr la máxima compacidad en las mezclas de suelos considerados, con
una buena compactación a la humedad óptima como hormigones de áridos con un
material ligante (arcilla), se ha comprobado máximas compacidades en muchas
ocasiones.
Se puede adoptar como una curva granulométrica de máxima compacidad la ecuación
teórica deducida por Talbot que establece la granulometría ideal mediante la siguiente
ecuación:
P = (d/D)^n x 100
Donde: P = tanto por ciento en peso de partículas que pasa por el tamiz de abertura d
D = es el máximo tamaño de las partículas en cada caso (abertura máxima
del tamiz correspondiente).
d = abertura del tamiz 1 ½”; 1”.
n = es un exponente que está en función de los valores de D que varía de

0.11 a 0.50
D n
2" 0.5
1 1/2" 0.4
1" 0.33
3/4" 0.30
3/8" 0.22
Problemas.-
1.- Si aplicamos la ecuación de Talbot a un tamaño máximo de 1 ½” utilizando la serie
de tamices especificado por la AASHTO, la ecuación de Talbot que se utilizará será la
siguiente:
P = (d/D)^n x 100
Donde: D = 1 ½” x 2.54 x 10
D = 38.10 mm
por lo tanto n = 0.4
Así: P = (d/38.10)^0.4 x 100
Tamices para la AASHTO:
tamiz % que pasa
1 1/2" 100
1" 70 - 100
3/4" 60 - 90
3/8" 40 - 70
4 30 - 60
10 20 - 50
40 10 - 30
200 5 - 15
tamiz diámetro (mm) % que pasa Talbot % retenido Talbot
1 1/2" 38.10 100 100 0 0
1" 25.40 85 85.03 15 14.97
3/4" 19.05 75 75.79 25 24.21
3/8" 9.525 55 57.43 45 42.57
4 4.75 45 43.48 55 56.52
10 2.00 35 30.76 65 69.24
40 0.425 20 16.56 80 83.44
200 0.074 10 8.23 90 91.77
Σ: 375 Σ: 382.72
2.- Supongamos que se pretenda conseguir una mezcla de suelos A y B, de modo que
tenga el mismo módulo granulométrico que el que corresponde a valores medios del uso
de un tamiz de 1 ½” cuya especificación de obra se tienen en el problema anterior.
Los suelos A y B que se pretenden mezclar tienen los siguientes módulos
granulométricos:

Suelo A: MA = 4.53 suelo grueso
Suelo B: MB = 2.30 suelo fino
Mezcla: MM = 375/100 entonces MM = 3.75
Xa = proporción de suelo A
XB = proporción de suelo B
XA.MA + XB.MB = MM100 ………. (1)
XA + XB = 100 ………. (2)
De (2):
XA = 100 – XB ………. (3)
En (1):
(100 – XB)x4.53 + 2.30XB = 375
Por lo tanto:
XB = 35 %
XA = 65 %
XA y XB serán las proporciones en que deberían mezclarse los suelos A y B para obtener
un suelo capaz de conseguir a la humedad óptima la misma compacidad que el suelo
especificado.
Compactación de Suelos.-
Es el mejoramiento artificial de sus propiedades mecánicas mediante la aplicación de
energía mecánica.
La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de la resistencia
y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicas
convenientes que aumente su peso específico seco disminuyendo sus vacíos.
Por lo general las técnicas de compactación se aplica a rellenos artificiales tales como
cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para carreteras y ferrocarriles,
pavimentos, etc.
Entre las ventajas que se desarrollan en el suelo a través de la compactación tenemos:
1- Reducción de los asentamientos debido a la disminución de la relación de
vacíos.
2- Aumento de la resistencia del suelo (resistencia al esfuerzo cortante).
3- Reducción de la contracción.
La principal desventaja es que se aumenta el hinchamiento y el potencial de expansión
por heladas.
Curva de Compactación.-
La representación gráfica del contenido de humedad ω-peso específico seco γd en un
proceso de compactación sea cual fuere el procedimiento de compactación que se siga,

recibe el nombre de curva de compactación y se obtiene variando el contenido de
humedad y calculando γd mediante la siguiente expresión:
γd = γ / (1 + ω)
para suelos parcialmente saturados.
Donde: γ = peso volumétrico de la masa del suelo húmedo.
ω = contenido de humedad.
d
línea de saturación: Gs. w
d = --------------
1 + Gs
para suelos saturados
dmáx.
optimo
curva de compactación: para suelos parcialmente
%
saturados
Ojo: dichas curvas nunca se intersectan.
γdmáx = peso volumétrico seco máximo.
ωopt = contenido de humedad óptimo.
Esta curva se puede obtener de un ensayo de compactación:
♥ Próctor estándar
♥ Próctor modificado
Si la curva o línea de saturación teórica no toca o cruza a la curva de compactación se
acepta que el ensayo de compactación estuvo bien ejecutado.
Factores que Afectan el Proceso de Compactación de Suelos.-
Como es natural un suelo se puede compactar de varias maneras y en cada caso se
obtendrá un resultado diferente; por otra parte una misma forma de compactación dará
resultados distintos si se aplica a diversos suelos.
De estas afirmaciones justifican la conclusión de que los resultados de un proceso de
compactación dependen de varios factores, unos que atañen al tipo de suelo, otros
relativos al método de compactación que se emplea y otros que se refieren al esfuerzo o

energía de compactación. Estos factores suelen denominarse “las variables” que rigen el
proceso de compactación.
Las principales de estas se describen a continuación:
Características Físicas del Suelo (tipo de suelo).-
Es claro que la clase de suelo con que se trabaja influye de manera decisiva en el
proceso de compactación. Existen diferencias entre las técnicas de compactación que se
emplean y los resultados que se obtienen son precisamente con base en el tipo de suelo.
En investigaciones se ha demostrado que además de la granulometría, contenido de
humedad, peso unitario seco tiene incidencia sobre una buena compactación el
contenido de finos, la angulosidad y rugosidad de las partículas.
Dentro de la práctica os suelos gruesos y finos se pueden considerar como suelos
cohesivos (arcillas), suelos friccionantes (gravas, arenas, limos limpios), suelos
cohesivos friccionantes (grava con arcilla, arena con arcilla, limo con arcilla), debido a
que su comportamiento bajo la acción de cargas ponen de relieve la mayor importancia
en la selección del equipo apropiado de compactación para cierto tipo de suelo.
Método de Compactación.-
En el laboratorio resulta bastante fácil clasificar los métodos de compactación los cuales
son de tres tipos bien diferenciados:
- Compactación por impacto.
- Compactación por amasado.
- Compactación por aplicación de carga estática.
Resulta más difícil en campo (en obra) diferenciar de un modo análogo los métodos de
compactación.
En una primera clasificación y dependiendo del tipo de suelo que se va a compactar, el
equipo de compactación puede transmitir su energía al suelo por presión, vibración,
impacto y amasado mediante rodillos estáticos, vibratorios, pata de cabra y neumáticos.
Se supone que los métodos de laboratorio reproducen las condiciones del proceso de
campo, pero en muchos casos no es fácil establecer una correspondencia clara entre el
trabajo de campo y las pruebas de laboratorio, en el sentido de contar aunque estas
últimas reproduzcan en forma suficientemente representativa todas las condiciones del
suelo compactado en campo.
Esfuerzo o Energía de Compactación.-
El esfuerzo de compactación es una medida de la energía mecánica aplicada a la masa
de suelo en el campo el esfuerzo de compactación esta relacionado con el número de
pasadas del equipo de compactación en un volumen dado de suelo.
En laboratorio la energía de compactación puede ser desarrollada por impacto, amasado
o por medios estáticos.
Durante la compactación por impacto, un martillo cae varias veces en una muestra de
suelo, en un molde, se especifica el tamaño del martillo, la altura de caída, el número de
golpes, el número de capas de suelo y el volumen del molde. La energía de
compactación por impacto para el ensayo de compactación estándar se calcula mediante
la siguiente expresión:
Ec = (N.n.W.H) / V
Donde: Ec = energía específica de compactación (kg.cm/m3)

N = número de golpes por capa.
n = número de capas del suelo.
h = altura de caída libre del pistón.
W = peso del pistón.
V = volumen total del suelo compactado.
Para los métodos de compactación por amasado y estáticos, el cálculo de la energía de
compactación es extremadamente complejo.
En la compactación por amasado, el pistón comprime al suelo aplicándole una presión
dada en una fracción de tiempo. Se ha supuesto que la acción del amasado simula la
compactación producida por un rodillo pata de cabra.
En la computación estática el suelo es presionado en un molde por una presión estática
de cierta magnitud y la fricción lateral en el molde llega a ser un factor significante ya
que se desarrolla una presión lateral que esta relacionada con la presión vertical.
La compactación por amasado puede ser aplicada solo a suelos cohesivos y la
compactación estática a cualquier suelo.
Para estudiar la influencia del esfuerzo de compactación se han desarrollado las
relaciones ω vs γd para diferentes energías de compactación obteniéndose las
siguientes curvas de compactación.
d
Ec (1) > Ec (2) > Ec (3)
d1 d1 > d2 > d3
1
Ec (1)
d2
d3
2 3
Ec (2)
1 < 2 < 3
Ec (3)
Problemas.-
1.- Se sabe que la energía específica de compactación que corresponde al ensayo de
próctor modificado es 27.2 kg.cm/cm3 (hecho en el molde de 4” de diámetro).
Disponiendo únicamente del equipo de próctor estándar, en cuantas capas y en
cuantos golpes por capa se podrá compactar el suelo para alcanzar a 27.2
kg.cm/cm3 de energía específica de compactación.
N = ?
n = ?
Ec = 27.2
Equipo próctor estándar: ω = 5.5 lb = 2.5 kg
h = 12” = 30.48 cm
V = 945 cm3

Solución:
Ec = (N.n.W.h) / V y el molde es de 4.59” x 4”
27.2 = (N.n.25x30.48) / 945
N = 33.73 / n
Por tanteos tenemos:
n N
2 16.87
3 11.24
4 8.43
5 6.75
6 5.62
7 4.82
8 4.22
9 3.75
10 3.37
Por razones prácticas en un molde de 42 por 4.59” no es recomendable compactar más
de 8 capas, por lo tanto asumimos que:
n = 8 y N = 4
2.- En un terreno seleccionado como cantera de materiales, para la construcción de
una presa de tierra; se han efectuado in situ dos determinaciones de pesos
volumétricos en el estado natural. También con las muestras representativas de
este material de cantera, se han efectuado una serie de ensayos de próctor
modificado, de las cuales se ha considerado como patrón los resultados que se
presentan en el siguiente cuadro:
próctor modificado compactado en molde de 6"
en laboratorio I II III IV
peso suelo húmedo gr 3830 4100 4030 3790
contenido de humedad % ω 5.5 7.0 9.0 11.0
volumen del molde 2130 cm3
Para los pesos volumétricos en campo utilizando el método del cono de arena:
huecos para el cono de arena 01 02
peso del suelo húmedo gr 6034 6012
peso de la arena antes del ensayo gr 6323 5826
peso de la arena después del ensayo gr 1340 1002
contenido de humedad de compactación % ω 6.5 8.5
Peso volumétrico de la arena calibrada: 1.40 gr7cm3 (γ)
Determinar los grados de compactación obtenidos en campo.

Así mismo calcular las compacidades relativas si el peso volumétrico seco mínimo
de campo es 1.5 gr/cm3.
Solución:
GC = (γd campo / γdmáx laboratorio) x 100
γd = γm / (1 + ω)
γm = Wmuestra húmeda / Vmolde
Cálculo del γd máximo:
propiedad I II III IV
γm(gr/cm3) 1.80 1.92 1.89 1.78
γd(gr/cm3) 1.71 1.79 1.73 1.60
1.80
5.5 11
1.73
1.71
1.60
7 9
d
Por lo tanto:
γdmáx = 1.80 gr/cm3
ωopt. = 7 %
γdcampo = γmcampo / (1 + ωcampo)
γ = W / Vhueco entonces Vhueco = W1 / γ y Vhueco = W2 / γ
Vhueco 1 = (6323 – 1340) / 1.40 entonces Vhueco 1 = 3559.29 cm3
Vhueco 2 = (5826 – 1002) / 1.40 entonces Vhueco 2 = 3445.71 cm3
γm1 = 6034 / 3559.29 entonces γm1 = 1.70 gr/cm3

γm2 = 6012 / 3445.71 entonces γm2 = 1.74 gr/cm3
γd1 = 1.70 / (1 + 6.5/100) entonces γd1 = 1.60 gr/cm3
γd2 = 1.74 / (1 + 8.5/100) entonces γd2 = 1.60 gr/cm3
GC 1 = (1.58 / 1.80) x 100 entonces GC 1 = 88 %
GC 2 = (1.60 / 1.80) x 100 entonces GC 2 = 89 %

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