11.clasificaion en suelos
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Facultad de Ingeniería y Arquitectura
IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
• Identificación de suelos
La identificación de un suelo se realiza en campo mediante
observación directa de la textura, color, y mediante manipuleo para
determinar la plasticidad
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
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Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
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• Clasificación de suelos
Se realiza mediante ensayos de granulometría y ensayos de límites de
Atemberg y con los datos mediante tablas de clasificación se
determina la clase de suelo
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
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Propiedades índice de los suelos gruesos y finos para su clas ificación
• Suelos gruesos
La granulometría es la propiedad índice con la que se define la
distribución de las partículas del suelo
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• Suelos finos
Los límites de Atterberg son propiedades índices, con los que se
definen la plasticidad
L. Contracción L. Plástico L. Líquido
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0 W% 100 W%
Semi - Sólido PlásticoSólido semi líquido
Las propiedades índice se utilizan en la identificación y clasificación de
un suelo.
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En las clasificaciones basadas en las características granulométricas de
los suelos, es costumbre distinguir las distintas fracciones por el nombre
de algunos tipos de suelos como son: limo, arcilla, etc
Todo sistema de clasificación basado solamente en la granulometría
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puede conducir a errores, pues las propiedades físicas de la fracción más
fina de los suelos dependen de otros factores ajenos al tamaño de los
granos.
Si los términos: limo o arcilla son utilizados para indicar tamaños de
partículas, entonces deben ir acompañados de la palabra "tamaño" en
expresiones tales como "partículas de tamaño de arcilla“.
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Salvo pocas excepciones, los suelos naturales consisten en una mezcla de 2
o más fracciones granulométricas, de modo que en función de su
granulometría, un suelo natural puede identificarse con los nombres de sus
componentes principales, tales como: "arcilla limosa" o "limo arenoso", o
bien se le puede asignar al mismo un símbolo que lo identifique con una de
varias mezclas normales de las distintas fracciones granulométricas.
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varias mezclas normales de las distintas fracciones granulométricas.
La identificación de un suelo dado, por comparación con mezclas normales;
puede efectuarse rápidamente por medio de curvas granulométricas tipo.
Los suelos debido a la plasticidad se identifican como suelos no plásticos,
de baja plasticidad, de plasticidad intermedia, de alta plasticidad, de
plasticidad muy alta, de plasticidad extremadamente alta.
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Ensayos de clasificación de suelos
• Métodos de análisis granulométrico.
Comprende dos clases de ensayos: El de tamizado para las partículas
granulares (gravas, arenas) y el de sedimentación para la fracción fina del
suelo (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado.
- El Cribado por mallas se usa para obtener las fracciones
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- El Cribado por mallas se usa para obtener las fracciones
correspondientes a los tamaños mayores del suelo, generalmente se
llega hasta el tamaño de 0.074 mm. (malla N° 200). Dentro de este
método existen dos procedimientos: el tamizado en seco y el tamizado
por lavado.
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- El análisis de una suspensión del suelo se basa en el hecho de que
la velocidad de sedimentación de las partículas en un líquido es
función de su tamaño. Dentro de este método existen dos
procedimientos: análisis granulométrico por sifoneado y análisis
granulométrico por sedimentación con el densímetro.
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• Métodos para límites de consistencia
- Límite líquido
Se determina cerrando una ranura practicada en una muestra de
suelo en un dispositivo llamado copa de Casagrande golpeándola 25
veces mediante una manivela. El contenido de agua que se
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determina se registra como límite líquido
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- Límite plástico
se determina alternativamente presionando y enrollando una pequeña
porción de suelo plástico hasta obtener un diámetro de 3 mm en el cual
el pequeño cilindro se desmorona, y no puede continuar siendo
presionado ni enrollado. El contenido de agua que se encuentra se
registra como límite plástico.
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registra como límite plástico.
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Sistemas de Clasificación de suelos
Un Sistema de Clasificación de los Suelos es una agrupación de éstos con
características semejantes. El propósito es estimar en forma fácil las
propiedades de un suelo por comparación con otros del mismo tipo, cuyas
características se conocen. Son tantas las propiedades y combinaciones en
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los suelos y múltiples los intereses ingenieriles, que las clasificaciones
están orientadas al campo de ingeniería para el cual se desarrollaron.
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� Sistema AASHTO (American Association of State Highway and
Transportation Officials)
El Departamento de Caminos Públicos de USA (Bureau of Public Roads)
introdujo en 1929 uno de los primeros sistemas de clasificación, para
evaluar los suelos sobre los cuales se construían las carreteras. En 1945
fue modificado y a partir de entonces se le conoce como Sistema AASHO
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
fue modificado y a partir de entonces se le conoce como Sistema AASHO
y recientemente AASHTO. Este sistema describe un procedimiento para
clasificar suelos en siete grupos, basado en granulometría, límite líquido e
índice de plasticidad. La evaluación en cada grupo se hace mediante un
"índice de grupo", el cual se calcula por la fórmula empírica:
IG = 0.2 * a + 0.005 * a *c + 0.01 * b * d
Se informa en números enteros y si es negativo se informa igual a 0.
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a: valor correspondiente al porcentaje que pasa el tamiz N°200
comprendido entre 35 % como mínimo y 75 % como máximo
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b: valor correspondiente al porcentaje que pasa el tamiz N°200
comprendido entre 15 % como mínimo y 55 % como máximo
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c: valor correspondiente parte al límite líquido comprendido entre el 40 %
como mínimo y 60 % como máximo
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d: valor correspondiente al índice plástico comprendido entre el 10 %
como mínimo y 30 % como máximo
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El grupo de clasificación, incluyendo el índice de grupo, se usa para
determinar la calidad relativa de suelos de terraplenes, material de
subrasante, subbases y bases. Disponiendo de los resultados de los
ensayos requeridos, se procede en la tabla de izquierda a derecha y el
grupo correcto se encontrará por eliminación. El primer grupo desde la
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izquierda que satisface los datos de ensayo es la clasificación correcta.
Todos los valores límites son enteros, si alguno de los datos es decimal,
se debe aproximar al entero más cercano.
El valor del índice de grupo debe ir siempre en paréntesis después del
símbolo del grupo, ejemplo: A-2-6 (3), A-7-5 ( 17), etc
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Este sistema define:
- Grava: material que pasa por 80 mm (3”) y es retenido en tamiz de 2mm
(N°10)
- Arena gruesa: material comprendido entre 2 mm (N°10) y 0,5 mm ( N°40)
- Arena fina: material comprendido entre 0,5 (N°40) y 0,075 mm (N°200)
- Limo arcilla: material que pasa por tamiz 0,075 mm (N°200).
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- Limo arcilla: material que pasa por tamiz 0,075 mm (N°200).
El término material granular se aplica a aquellos con 35% o menos bajo tamiz
N°200 (0.075); limoso a los materiales finos que tienen un índ ice de plasticidad
de 10 o menor; y arcilloso se aplica a los materiales finos que tienen índice de
plasticidad 11 o mayor. Materiales limo arcilla contienen más del 35% bajo
tamiz N°200 (0.075).
Cuando el suelo es no plástico (NP) o cuando el límite líquido no puede ser
determinado, el índice de grupo se debe considerar (0).
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� Sistema SUCS (Unified Soil Clasification System ) (Sis tema Unificado de clasificación de suelos)
El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) deriva de un sistema
desarrollado por A. Casagrande para identificar y agrupar suelos en forma
rápida en obras militares durante la guerra.
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Este sistema divide los suelos primero en dos grandes grupos, de granos
gruesos y de granos finos. Los primeros tienen más del 50 por ciento en peso
de granos mayores que N°200 (0.075 mm). Se representan por el sí mbolo G
si más de la mitad, en peso, de las partículas gruesas son retenidas en tamiz
N° 4 (4.75 mm), y por el símbolo S sí más de la mitad pasa por tamiz N° 4
(4.75 mm)
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A la G o a la S se les agrega una segunda letra que describe la gradación:
W, buena gradación con poco o ningún fino; P, gradación pobre, uniforme
o discontinua con poco o ningún fino; M, que contiene limo o limo y arena;
C, que contiene arcilla o arena y arcilla.
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Los suelos finos, con más del 50 % bajo tamiz N°200 (0.075 mm), se
dividen en tres grupos, las arcillas (C), los limos (M) y limos o arcillas
orgánicos (O).
Estos símbolos están seguidos por una segunda letra que depende de la
magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad relativa: L, si el
límite líquido es menor a 50 % y H, si es mayor.
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Para mayor comprensión describiremos el procedimiento de clasificación:
Procedimiento de Clasificación de Suelos de granos gruesos (más de
50% retenido en malla N°200 (0.075 mm)
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Una vez efectuados los ensayos de clasificación, determine la distribución
acumulativa de los tamaños de las partículas y clasifique la muestra como
grava (G), si el 50%, o más de la fracción gruesa (> 0,075 mm) es retenida
en tamiz 4.75 mm (N°4), y clasifíquela como arena (S), si más del 50 % de
la fracción gruesa (> 0,075 mm) pasa por tamiz 4.75 mm (N°4).
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Si menos del 5% en peso de la muestra pasa por tamiz 0,075 mm, calcule:
Cu = D60 y Cc = (D30)2
D10 D10 * D60
Clasifique la muestra como grava bien gradada (GW), o arena bien gradada
(SW), si Cu es mayor que 4 para las gravas y mayor que 6 para las arenas,
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(SW), si Cu es mayor que 4 para las gravas y mayor que 6 para las arenas,
y Cc está comprendido entre 1 y 3.
Clasifique la muestra como grava pobremente gradada (GP), o arena
pobremente gradada (SP), si no se satisfacen simultáneamente los criterios
de Cu y Cc para bien gradada.
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Si más que el 12%, en peso, de la muestra de ensayo pasa por 0,075 mm
(N°200), analice los valores del límite líquido (LL) e índice d e plasticidad
(IP) mediante la línea "A" de la carta de plasticidad).
Clasifique la muestra como grava limosa (GM), o arena limosa (SM), si los
resultados de los límites de consistencia muestran que los finos son
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resultados de los límites de consistencia muestran que los finos son
limosos, es decir, si al dibujar LL versus IP, este punto cae bajo la línea "A"
o el IP es menor que 4.
Clasifique la muestra como grava arcillosa (GC), o arena arcillosa (SC), si
los finos son arcillosos, es decir, si al dibujar el LL versus IP, cae sobre la
línea "A" y el IP es mayor que 7.
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Si el punto del límite líquido versus índice de plasticidad cae
prácticamente en la línea "A" o está sobre esta línea, pero el índice de
plasticidad está comprendido entre 4 y 7, la clasificación es doble tal
como GM-GC o SM-SC.
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Si pasa por tamiz 0,075 mm (N°200) del 5% al 12% de la muestra, el
suelo llevará clasificación doble, basada en los criterios de gradación y
límites de consistencia, tales como GW-GC o SP-SM. En casos
dudosos, la regla es favorecer a la clasificación de menos plasticidad.
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Procedimiento de clasificación de suelos de granos finos (5 0% o
más pasa por 0,075 mm)
Clasifique el suelo como una arcilla inorgánica (C), si al dibujar el punto
del límite líquido versus índice de plasticidad, éste cae sobre la línea "A"
y el índice de plasticidad es mayor que 7.
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Si el límite líquido es menor que 50% y el punto LL versus IP cae sobre la
línea "A" y el IP es mayor que 7, se clasifica como arcilla inorgánica de
baja a media plasticidad (CL), y como arcilla de alta plasticidad (CH) si el
Limite Líquido es mayor que 50% y el punto LL versus IP cae sobre la
línea A (Carta de plasticidad), lleva doble simbología.
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En caso que el límite líquido exceda a 100% o el IP exceda a 60%,
expanda la carta de plasticidad manteniendo las mismas escalas y
pendiente de la línea "A“.
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Clasifique el suelo como limo inorgánico (M), si al dibujar el punto LL
versus IP cae bajo la línea "A" o el IP es menor que 4%, a menos que se
sospeche que hay materia orgánica presente en cantidades suficientes
como para influir en las propiedades del suelo (suelo de color oscuro y
olor orgánico cuando está húmedo y tibio), en cuyo caso se debe
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efectuar un segundo límite líquido con la muestra de ensayo secada al
horno a una temperatura de 110 ± 5°C durante 24 horas. Se clasifi ca
como limo o arcilla orgánicos (O), si el límite líquido después del secado
al horno, es menor que 75% del límite líquido de la muestra original
determinado antes del secado.
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Clasifique el suelo como limo inorgánico de baja plasticidad (ML), o
como limo o limo arcilla orgánicos de baja plasticidad (OL), si el límite
líquido es menor que 50% y al dibujar LL versus IP cae bajo la línea "A"
o el IP es menor a 4.
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Clasifique el suelo como limo inorgánico de media a alta plasticidad
(MH), o como una arcilla o limo arcilla orgánico de media a alta
plasticidad (OH), sí el LL es mayor que 50% y el punto dibujado de LL
versus IP cae bajo la línea "A" o el IP es menor a 4%.
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Con el fin de indicar sus características de borde, algunos suelos de
grano fino deben clasificarse mediante simbología doble. Si el punto
dibujado del LL versus IP cae prácticamente en la línea "A" o sobre la
línea "A" donde el Índice de Plasticidad tiene un rango de 4% a 7%, el
suelo debe tener clasificación doble tales como CL-ML o CH-OH. Si el
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punto dibujado de LL versus IP cae prácticamente en la línea del límite
líquido igual a 50%, el suelo deberá tener clasificación doble tales como
CL-CH o ML-MH.
En casos dudosos la regla de clasificación favorece al más plástico. Por
ejemplo, un suelo fino con un LL= 50 y un índice de plasticidad de 22 se
deberá clasificar como CH-MH en lugar de CL-ML.
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Este sistema fue adoptado por el U.S. Army Corps of Engineers en 1942 y
en 1947 le introdujo algunos límites para evitar doble clasificación. En
1952, el Cuerpo de Ingenieros en conjunto con el Bureau of Reclamation
y asesorados por el Dr. Casagrande efectuaron las últimas
modificaciones.
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Basados en observaciones de terreno y ensayos de Laboratorio de
materiales de base para caminos y aeropuertos, el Cuerpo de Ingenieros
subdividió los grupos GM y SM en dos grupos, designados por los sufijos
"d" y "u", que han sido escogidos para representar a materiales que son
convenientes o no, respectivamente, para ser empleados en bases de
caminos y aeropuertos. Símbolos típicos son GM, y SM.
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Se emplea el sufijo "d" cuando el límite líquido es menor o igual a 25%
y el índice de plasticidad menor o igual a 5%.
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Ejemplos: clasificar los siguientes suelos por el sistema AASHTO y el
sistema SUCS, se proporciona los datos de los ensayos de
granulometría y límites de consistencia.
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MUESTRA :1834.00 gr.TAMIZ PRP %RP %RA % QUE
N° ABER.(mm) (gr) PASA2" 50.00 85.00
1 1/2" 38.10 55.50 1" 25.00 264.25
3/4" 19.00 140.00 1/2 12.50 231.50
Ejemplo 1
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1/2 12.50 231.50 3/8" 9.50 82.50 N°4 4.75 261.00 N 10 2.00 195.95 N 20 0.85 111.80 N 40 0.43 90.18 N 60 0.25 110.90
N 100 0.15 23.05 N 200 0.075 31.40
CAZOLETA -.- 150.98 TOTAL 1834.00
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40
60
80
100P
OR
CE
NT
AJE
QU
E P
AS
A (
%)
CURVA GRANULOMÉTRICA
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
0
20
40
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00
PO
RC
EN
TA
JE Q
UE
PA
SA
(%
)
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS (mm)
D10 D30 D60 Cu Cc
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LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO
Wt (gr)16.30 15.53 15.71 15.10 14.64
Wmh + t (gr)41.30 49.08 48.24 20.48 19.60
Wms + t (gr)37.45 44.19 43.68 19.81 18.97
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Wms (gr)
W w (gr)
W(%)
N.GOLPES16 23 30
L.L - LP
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16
17
18
19
CO
NT
EN
IDO
DE
HU
ME
DA
D (
%) LÍMITE LÍQUIDO
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
15
16
1 10 100
CO
NT
EN
IDO
DE
HU
ME
DA
D (
%)
NÚMERO DE GOLPES
CLASIFICACIÓN DEL SUELO POR AASHTO Y SUCSCLASIFICACIÓN DEL SUELO POR AASHTO Y SUCSCLASIFICACIÓN DEL SUELO POR AASHTO Y SUCSCLASIFICACIÓN DEL SUELO POR AASHTO Y SUCS
% PASA LL LP IP CLASIFICACIONMALLA 200 ( % ) ( % ) ( % ) AASHTO SUCS
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MUESTRA : 383.35 gr-TAMIZ PRP %RP %RA % QUE
N° ABER.(mm) (gr) PASA3/4" 19.00 35.00 1/2 12.50 7.75 3/8" 9.50 7.53 N°4 4.75 13.15
Ejemplo 2
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N°4 4.75 13.15 N 10 2.00 26.35 N 20 0.85 20.45 N 40 0.43 22.50 N 60 0.25 20.00
N 100 0.15 4.90 N 200 0.075 11.50
CAZOLETA -.-TOTAL
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60
80
100
PO
RC
EN
TA
JE Q
UE
PA
SA
(%
)
CURVA GRANULOMÉTRICA
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
0
20
40
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00
PO
RC
EN
TA
JE Q
UE
PA
SA
(%
)
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS (mm)
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LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO
Wt (gr) 16.77 16.49 16.23 22.24 17.42
Wmh + t (gr)
53.87 56.11 55.47 29.49 24.74
Wms + t (gr) 43.96 45.86 45.83 28.39 23.62
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
Wms (gr)
W w (gr)
W(%)
N.GOLPES 18 24 37
L.L - LP
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33
34
35
36
37
38
CO
NT
EN
IDO
DE
HU
ME
DA
D (
%)
LÍMITE LÍQUIDO
Mecánica de suelos I Cajamarca, mayo del 2011
31
32
33
1 10 100
CO
NT
EN
IDO
DE
HU
ME
DA
D (
%)
NÚMERO DE GOLPES
CLASIFICACIÓN DEL SUELO POR AASHTO Y SUCS
% PASA LL LP IP CLASIFICACIONMALLA 200 ( % ) ( % ) ( % ) AASHTO SUCS
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