Caracterización Geotécnica de Suelos: Límites de Atterberg y Sistemas de Clasificación

Límites de Atterberg: Propiedades de Consistencia del Suelo

Los límites de Atterberg son un conjunto de ensayos empíricos que permiten determinar el contenido de humedad en el cual un suelo cohesivo cambia de un estado de consistencia a otro. Son fundamentales para la clasificación y el comportamiento geotécnico de los suelos.

Límite Líquido (LL)

El Límite Líquido, conocido comúnmente como LL, es el contenido de humedad, expresado en porcentaje (%) con respecto al peso seco de la muestra, en el cual el suelo pasa del estado plástico al estado líquido. Este límite se determina utilizando la cuchara de Casagrande.

Para su determinación, se toma una muestra de aproximadamente 100 g de mortero de suelo (fracción que pasa el tamiz N° 40) y se mezcla íntimamente con contenidos crecientes de agua, amasándolo. La pasta resultante se coloca en el fondo de la copa o cazoleta de la cuchara. Con un acanalador estándar, se divide en dos partes iguales, separadas por un surco.

A continuación, se hace girar la manivela a razón de dos golpes por segundo hasta que los bordes de las dos partes del suelo se tocan en el fondo de la cuchara en una longitud de aproximadamente 13 mm. En este momento, se cuenta el número de golpes necesarios para que se produzca la unión. La operación se repite varias veces, ajustando el contenido de humedad, de manera que el número de golpes necesarios para la unión de las dos partes oscile entre 15 y 35.

Límite Plástico (LP)

El Límite Plástico, abreviado como LP, se define como el contenido de humedad, expresado en porcentaje (%) con respecto al peso seco de la muestra, en el cual el suelo pasa del estado semisólido al estado plástico.

Al igual que para el cálculo del LL, se emplea la fracción de suelo que pasa por el tamiz N° 40 (0.425 mm), es decir, el mortero de suelo. Con este material, se forma una bola en la mano y se rueda sobre una superficie lisa (normalmente una placa de vidrio) aplicando una presión suficiente para formar un filamento.

Si el filamento no se rompe al alcanzar un diámetro de aproximadamente 3 mm, se vuelve a formar una bola con él y se repite el ensayo hasta que se resquebraje en toda su masa al alcanzar dicho diámetro. En este momento, se recogen todos los pedazos y se pesan. Posteriormente, se secan en la estufa y se pesa el suelo seco. Con estos datos, se determina la humedad correspondiente al LP.

Sistemas de Clasificación de Suelos

La clasificación de suelos es esencial en ingeniería geotécnica para agrupar suelos con propiedades y comportamientos similares, facilitando el diseño y la construcción de obras civiles.

Clasificación de Suelos HRB (Highway Research Board)

Esta clasificación está admitida y es utilizada por otros organismos internacionales reconocidos, tales como la USPRA y la AASHTO. Este sistema de clasificación divide los suelos minerales en siete (7) grupos principales (A-1 a A-7), algunos de los cuales, a su vez, se subdividen en subgrupos. Un octavo grupo (A-8) sería el de los suelos caracterizados por un elevado contenido de materia orgánica.

Los tres primeros grupos (A-1, A-2, A-3) corresponden a materiales granulares, mientras que los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7 son materiales limo-arcillosos.

Los datos que aparecen en la tabla de clasificación deben ser comprobados dentro de cada columna de arriba hacia abajo, y cada columna debe verificarse en sentido de izquierda a derecha. En la quinta (5ª) fila aparece el Índice de Grupo (IG), cuyo valor se calcula a partir de una fórmula que es función de la granulometría, el índice de plasticidad y el límite líquido.

El valor del Índice de Grupo (IG) es siempre un número entero positivo y varía entre 0 y 20. Cuanto mayor sea este valor, peores propiedades presentará el suelo en cuanto a su resistencia mecánica y comportamiento como material de subrasante. Un suelo con excelentes propiedades geotécnicas deberá tener un IG = 0.

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS)

Este sistema, también conocido como el Sistema de Casagrande Modificado, presenta una clasificación general con las distintas divisiones de los suelos que propone el USCS. Básicamente, este sistema divide los suelos en tres grupos principales:

• Suelos de partículas gruesas: Aquellos en los que más del 50% del material queda retenido en el tamiz N° 200 (0.075 mm). Dentro de este grupo, se establecen ocho (8) tipos distintos.
• Suelos de partículas finas: Aquellos en los que más del 50% del material pasa a través del tamiz N° 200 (0.075 mm). Se pueden definir seis (6) grupos distintos.
• Suelos altamente orgánicos: Aquellos que presentan un alto contenido de materia orgánica, como las turbas.

Cada uno de los quince (15) grupos en que se divide esta clasificación se representa por dos letras, que se corresponden con las iniciales en inglés de alguna característica que los define.