2 - DIAPOSITIVAS DE SUELOS TEORIA

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UNIVERSITARIO VALDA MELGAR ALEXANDER
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
MECÁNICA DE SUELOS 
AUXILIAR VALDA MELGAR ALEXANDER
TEMA 1:INTRODUCCIÓN A LA MECANICA DE SUELOS
FORMACIÓN Y ORIGEN
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INTRODUCCIÓN A LA MECANICA DE SUELOS
OBJETIVOS DEL TEMA
Conocer los 
principios y 
generalidades de 
la Mecánica de 
Suelos y del suelo.
Aprender las 
propiedades 
índices de los 
suelos.
Clasificar un 
suelo por 
diferentes 
métodos a partir 
de los resultados 
de los ensayos 
que se realizan 
en laboratorio.
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A PROBLEMAS DE QUE TRATAN CON 
INGENIERÍA 
CIVIL
MECÁNICA
HIDRÁULICA
SEDIMENTOS Y 
OTRAS 
ACUMULACIONES 
NO 
CONSOLIDADAS 
DE PARTÍCULAS 
SÓLIDAS
APLICACIÓN DE LEYES
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
1. ¿Qué es la Mecánica de Suelos?
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Juárez y Rico, 2005
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
2. ¿Qué es el suelo?
Ingeniería Civil
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
ORGÁNICAS E 
INORGÁNICAS
LA DESINTEGRACIÓN MECÁNICA O DE
LA DESCOMPOSICIÓN QUÍMICA DE
ROCAS PREEXISTENTES
ORGANIZACIÓN DEFINIDA Y CON PROPIEDADES QUE 
VARÍAN VECTORIALMENTE. EN LA DIRECCIÓN 
VERTICAL SUS PROPIEDADES CAMBIAN MUCHO MÁS 
RÁPIDO QUE EN LA HORIZONTAL
CONJUNTO 
DE 
PARTÍCULA
S
PRODUCTO 
DE
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
2.1. Origen del suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
SUELO
ROCAS ÍGNEAS
ROCAS 
METAMÓRFICAS
ROCAS 
SEDIMENTARIAS
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3. ¿Por qué es importante la mecánica de suelos?
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
OBRAS DE 
INGENIERÍA CIVIL
DESCANSAN 
SOBRE EL SUELO
SON 
CONSTRUIDAS 
CON SUELO
ESTABILIDAD
COMPORTAMIENTO
CONDUCTA DEL 
SUELO
IMPORTANCIA DE LA MECANICA DE LOS SUELOS
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3. ¿Por qué es importante la mecánica de suelos?
LÍMITES DE 
LA 
CAPACIDAD 
RESISTENTE
DEFORMACIONES 
CONSIDERABLES
ESFUERZOS 
SECUNDARIOS 
EN MIEMBROS 
ESTRUCTURALES
FISURAS, 
GRIETAS, ALABEO 
O DESPLOMOS
COLAPSO
IMPORTANCIA DE LA MECANICA DE LOS SUELOS
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
4. Principales tipos de suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
RESIDUALES TRANSPORTADOS DEPÓSITOS
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
4. Principales tipos de suelos ORIGEN
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
4. Principales factores de formación de suelos
a) La materia de origen (roca madre)
b) El agua
c) El sol
d) La topografía del lugar
e) El clima de la región
f) La temperatura
g) Los organismos existentes
h) El ser humano y las obras realizadas por el
i) Movimientos cismicos, ciclones maremotos
j) Explosiones nucleares
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4. Principales tipos de suelos
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COLUVIAL (GRAVEDAD)
EÓLICO (VIENTO)
ALUVIAL (AGUA)
GLACIAR (HIELO)
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4. Principales tipos de suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
AGENTE 
EXTERNO
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
4. Principales tipos de suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
LUGAR
PALUSTRE 
(PANTANOS)
MARINO 
(MARES)
LACUSTRE 
(LAGOS)
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4. Principales tipos de suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
ESTRUCTURA
CLÁSTICO 
(FRAGMENTOS)
NO CLÁSTICO
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
4. Principales tipos de suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Suelos 
Orgánicos
Turba Humus Fangos
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
4. Principales tipos de suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Según la granulometría, los suelos se clasifican en:
Clasificación En milímetros
Enrocamiento d > 200
Piedras 200 > d > 20
Grava 20 > d > 2
Arena gruesa 2 > d > 0,2
Arena fina 0,2 > d > 0,02
Limo 0,02 > d > 0,002
En micrones
Arcilla 2 a 0,2
Ultra arcilla 0,2 a 0,02
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Estructura 
del suelo 
Natural 
Artificial 
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5. Estructura del suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
•Grano grueso (gravas y 
arenas)
•Compacidad relativa y 
orientación de las 
partículas 
(permeabilidad)
Simple
•Granos finos (menores 
0.002 mm)
•Fuerzas superficiales 
(de adherencia) entre 
partículas forman 
panales.
Panaloide
•Granos fino (menores 
de 0.02 mm)
•Fuerzas de adherencia 
que conllevan a 
formación de palanes 
de orden superior
Floculenta
•Sedimentación de 
partículas gruesas y 
finas simultáneamente. 
Combinación de las 
anteriores
Compuesta
•Arcillas
•Cargas positivas de las 
aristas se atraen a las 
cargas negativas de 
cualquier partícula 
vecina.
Castillo de 
Naipes
•Esfuerzo cortante y 
presión osmótica
Dispersa
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
A
rc
ill
as
Estructura general
Estructura cristalina 
definida, cuyos átomos se 
disponen en láminas
Constitución mineralógica 
de las arcillas
Silicatos de aluminio 
hidratados
Silicatos de magnesio
Hierro
Otros metales, también 
hidratados
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
Silícica: 1 átomo de Silicio rodeado por 4 de Oxígeno
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Tetraedros Unidades Hexagonales
Retícula laminar
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
Alumínica: 1 átomo de Aluminio rodeado por 6 de Oxígeno
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Octaedros Unidades octaédricas
Retícula laminar
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Caolinita: 
lámina silícica y 
otra alumínica
se superponen 
indefinidamente
Montmorilonita: 
lámina silícica entre 
dos alumínicas que se 
superponen 
indefinidamente
Ilita: análoga a la 
montmorilonica pero 
tienden a formar 
grumos que reducen 
el área expuesta al 
agua por unidad de 
volumen
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5. Estructura del suelo
5.1. Fases del Suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Fase Sólida
• Partículas 
minerales:
• Tamaño
• Color
• Forma
• Textura
• Composición 
química: cargas 
eléctricas y 
capacidad de 
intercambio 
catiónico
Fase Líquida
• Agua libre o 
gravitacional
• Agua capilar 
• Agua adsorbida 
(intercambio 
eléctrico)
Fase Gaseosa
• Aire
• Vapor de agua
• Otros gases
FORMACIÓN DE LOS SUELOS
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
5. Estructura del suelo
5.1. Fases del Suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
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Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
{
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TEMA 2: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS 
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
6. Propiedades índices de los suelos
En líneas generales el suelo esta compuesto por una parte 
sólida, que son sus partículas minerales, por una parte 
líquida, generalmente agua y por una parte gaseosa 
generalmente aire, por lo tanto la parte liquida como la parte 
gaseosa ocupan los vacíos de suelo.
Para facilitar nuestros calculos nosotros trabajamos de la 
siguiente manera
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SUELO 
RELACIONES VOLUMÉTRICA Y GRAVIMÉTRICAS
• Permiten definir cuantitativamente las propiedades de un suelo, sus 
condiciones y su comportamiento físicoy mecánico 
RELACIONES FUNDAMENTALES: 
VOLUMÉTRICAS: Relación de vacíos 
Porosidad 
Grado de saturación 
Densidad relativa 
GRAVIMÉTRICAS: 
Humedad 
Peso especifico relativo de los sólidos o gravedad específica 
Peso específico seco 
Peso específico húmedo 
Peso específico saturado 
Peso específico sumergido 
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5. Estructura del suelo
5.1. Fases del Suelo
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Fase Sólida
• Partículas 
minerales:
• Tamaño
• Color
• Forma
• Textura
• Composición 
química: cargas 
eléctricas y 
capacidad de 
intercambio 
catiónico
Fase Líquida
• Agua libre o 
gravitacional
• Agua capilar 
• Agua adsorbida 
(intercambio 
eléctrico)
Fase Gaseosa
• Aire
• Vapor de agua
• Otros gases
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FORMACIÓN DE LOS SUELOS
6. Propiedades índices de los suelos
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
{
Ww
Ws
Wt
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RELACIÓN DE VACÍOS 
Dónde: 
e : Relación de vacíos
Vv : Volumen de vacíos 
Vs : Volumen de sólidos 
Rango: 
0 < e < 
Valores característicos: 
Arenas muy compactas con finos: e = 0,25 
Arcillas altamente compresibles: e = 15 
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POROSIDAD 
Dónde: 
n : Porosidad (en porcentaje)
Vv : Volumen de vacíos
Vt : Volumen total
Rango:
0 < n < 100
Algunos valores característicos:
Arenas: n = 25 % a 50 %
Arcillas: n = 30 % a 90 %
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GRADO DE SATURACIÓN 
Algunos valores característicos: 
Suelo seco: Sr = 0 %
Suelo húmedo: 0 % < Sr < 100 %
Suelo saturado: Sr = 100 %
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HUMEDAD 
w (%) 
Ww
Ws
(100)
Dónde: 
w : Humedad en porcentaje 
Ww: Peso de agua 
Ws : Peso de sólidos 
Rango: 
0 %  w 
Algunos valores característicos: 
Arenas: w = 12 % a 36 % (Sr = 100 %)
Arcillas: w = 12 % a 325 % (Sr = 100 %)
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
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PESO UNITARIO TOTAL HÚMEDO
g
t 
Wt

Vt
Dónde:
gt : Peso unitario total
Wt: Peso total 
Vt : Volumen total
Depende de: 
Peso de los granos individuales 
Cantidad total de partículas presentes (función de e) 
Cantidad de agua existente en los vacíos (función de w) 
Características: 
0 % < Sr < 100 % 
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PESO UNITARIO SECO
g
d 
Ws

Vt
Dónde: 
gd : Peso unitario seco
Ws: Peso de sólidos 
Vt : Volumen total
Características: 
Sr = 0 % 
Ww = 0 
Vv = Vg 
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GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS
Gs 
g
g
s 
Ws
Vsγ 
0 0
Dónde:
Gs : Gravedad específica
gs : Peso específico de los sólidos
g0 : Peso específico del agua
Algunos valores característicos:
Arenas: Gs = 2,65
Arcillas: Gs = 2,7 a 2,9
Suelos con materia orgánica: Gs < 2,65
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DENSIDAD RELATIVA
Dónde: 
Dr : Densidad relativa (en %) 
emax : Relación de vacíos máxima 
emin : Relación de vacíos mínima 
e0 : Relación de vacíos natural 
Características: 
Dr (%) Suelos granulares 
0 - 15 Arena muy suelto 
Si e0 = emax => Dr = 0 % 15 - 35 Arena suelto
Si e0 = emin => Dr = 100 % 
35 - 65 Arena media 
65 - 85 Arena compacta 
85 - 100 Arena muy compacta 
Algunos valores característicos: 
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TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
6. Propiedades índices
• Gravedad específica del Suelo, Gs (Peso específico relativo)
Es la relación del peso al aire de un volumen dado de partículas de suelo a una temperatura
determinada, con respecto al peso al aire de volumen igual de agua desaireada a esa misma
temperatura.
Es un factor auxiliar para determinar las características índices de los suelos, tales como la
porosidad, la relación de vacíos, la saturación. Se utiliza también en estudios de consolidación,
gradiente hidráulico crítico, hidrometría o densimetría.
Gs = ϒs/ϒw
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TEMA 2: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
6. Propiedades índices
• Relacion de vacios e = Vv/Vs
• Porosidad n = (Vv/Vm) x 100
• Grado de Saturación S = (Vw/Vs) x 100
• Contenido de agua (humedad) w = (Ww/Ws) x 100
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TEMA 2: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
7. Relaciones volumétricas y gravimétricas
7.1. Ecuaciones fundamentales
7.2. Análisis en suelos saturados y parcialmente 
saturados
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TEMA 2: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
7.2. Análisis en suelos saturados y parcialmente 
saturados
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Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
AUXILIAR VALDA MELGAR ALEXANDER
TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Humedad natural:
Es la relación entre el peso del agua y el peso de los sólidos del suelo y ésta se puede
expresar en porcentaje. Su valor varía entre 0 - ∞
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
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Humedad 
Natural
• Objetivo: Determinar el contenido de agua de un suelo
Métodos
•ASTM D 2216-05 (horno eléctrico)
•ASTM D 4643-00 (horno microondas)
•ASTM D 4944-04 (Speedy)
Resumen
• Pesar Wtara, Pesar Wtara + WH, Pesar Wtara + WS
• 𝑤 =
(Wtara +WH) – (Wtara+WS)
(Wtara +WS) –Wtara
∗ 100
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría:
Es la distribución de los tamaños de las partículas de un
suelo, y puede ser representada por la curva
granulométrica.
La determinación del rango del tamaño de las partículas se
realiza por un análisis mecánico, expresado como un
porcentaje del peso (o masa) seco total.
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por tamizado:
Norma ASTM C 136 / AASHTO T-27
Consiste en sacudir la muestra de suelo a través de
un conjunto de mallas que tienen aberturas
progresivamente más pequeñas. Primero el suelo
se seca al horno, y luego todos los grumos se
disgregan en partículas pequeñas antes de pasar
por las mallas.
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos AUXILIAR VALDA MELGAR ALEXANDER
TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por tamizado:
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por hidrometría:
Se basa en el principio de la sedimentación de
granos de suelo en agua. Cuando un especímen de
suelo se dispersa en agua, las partículas se asientan
a diferentes velocidades, dependiendo de sus
formas, tamaños y pesos.
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por hidrometría:
Por simplicidad, se supone que todas las partículas
de suelo son esferas y que la velocidad de las
partículas se expresa por la ley de Stokes, según la
cual la velocidad de sedimentación de las partículas
es función de su tamaño.
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por
hidrometría:
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Curva de distribución granulométrica
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Formas de la curva de distribución granulométrica
I Suelo mal graduado
(mismo tamaño)
II Suelo bien graduado
(variedad de tamaños)
III Granulometría discontinua
(ausencia de tamaños)
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Diámetro efectivo, coeficientes de uniformidad y de curvatura
D10 = diámetro correspondiente al 10% de finos
Cu = D60 / D10 Cu < 3 = uniforme
Cc = (D30 )
2 / (D60*D10) Cc = 1 – 3 suelo bien gradado
D60 = diámetro en mm que corresponde al 60% más fino
D30 = diámetro en mm que corresponde al 30% más fino
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Gravedad específica: rango general de 2.6 a 2.9. Arena aproximadamente 2.65.
Arcillas y limos 2.6 y 2.9
Fracción gruesa: balanza hidrostática
Fracción fina: picnómetro
𝐆𝐬 𝐩𝐨𝐧𝐝𝐞𝐫𝐚𝐝𝐚 =
𝟏
𝑨
𝟏𝟎𝟎 +
𝑩
𝟏𝟎𝟎
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Límites de consistencia:
Los estados son las fases por las que pasa el suelo al irse
secando partiendo de una suspensión. Las fronteras
entre los estados son los límites.
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
El volumen 
cambia por 
secado
Moldeable Fluido 
viscoso
No hay 
variación 
de volumen
Índice de 
Contracción
Índice de 
Plasticidad
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Límite Líquido (LL):
Se determina por el método de los puntos:
Método de 3 puntos (gráfico)
Método de 2 puntos 𝐿𝐿 = 𝑤%
𝑁
25
𝑡𝑔 𝛽
Método de 1 punto 𝐿𝐿 =
𝑤%
1,419 −0,30 log 𝑁
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Límite Líquido (LL):
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
Límite Plástico (LP):
Es el contenido de agua 
de la muestra de un 
suelo que al conformar 
con ella cilindros, estos 
se agrietan o 
desmoronan cuando 
alcanzan los 3 mm de 
diámetro
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Límite de Contracción (LC):
Es el contenido de agua que tendría una muestra de suelo seca, si
todos sus vacíos estuviesen llenos de agua.
𝑳𝑪 =
𝑽𝒎−
𝑾𝒔
𝑮𝒔 𝜸𝒘
∗𝜸𝒘
𝑾𝒔
*100
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Índice de Plasticidad (IP):
IP = LL – LP
Índice de Contracción (IC):
IC = LP – LC
Índice de fluidez (IF):
𝑰𝒍 =
𝒘− 𝑳𝑷
𝑰𝑷
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
Carta de Plasticidad:
Unidad Curricular: Mecánica de Suelos
FG = Granulometría
FF = Plasticidad, compresibilidad, 
permeabilidad, cambios volumétricos
Materiales finos se dividen en dos 
grupos:
a) De baja compresibilidad con LL < 50%
b) De alta compresibilidad con LL > 50%
Sobre la línea A: arcillas inorgánicas (C)
Bajo la línea A: limos inorgánicos (M)
A la derecha de A: suelos de alta 
compresibilidad (H: CH, MH, OH)
A la izquierda de A: suelos de baja 
compresibilidad (L: CL, ML, OL)
𝐼𝑃 − 0
22 − 0
=
𝐿𝐿 − 20
50 − 20
→ 𝐼𝑃 =
22
30
𝐿𝐿 − 20
𝐼𝑃 = 0,73 𝐿𝐿 − 20
Ecuación 
de la 
recta
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TEMA 3: CLASIFICACION DE SUELOS 
8. Clasificación de suelos
8.2. Sistema de Clasificación de suelos
SUCS
ASSHTO
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