Diapositivas preparadas para la Universidad Fidélitas en Costa Rica sobre el Sistema Revisado de Clasificación de Suelos (RSCS).

1. La Clasificación de Suelos
para Propósitos de Ingeniería:
Una nueva metodología
Ing. Rafael Ortiz Hernández
Maestría en Ciencias, Línea Terminal Geotecnia
División de Investigación y Posgrado Facultad de Ingeniería
Universidad Autónoma de Querétaro

2. Índice
• Introducción
• El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
• El Sistema Revisado de Clasificación de Suelos
• Conclusiones
• Referencias

3. Introducción
¿Por qué clasificar?
Para poder entender
el comportamiento
del suelo que vamos
a utilizar.

4. Los suelos tienen diferentes comportamientos
Es necesario poder transmitir esta información a las
disciplinas involucradas en los proyectos.

5. Comportamiento…
• … mecánico
• … rigidez
• … hidráulico
• … dinámico

6. Comportamiento…
• … mecánico
• … rigidez
• … hidráulico
• … dinámico
Deformación
Esfuerzo
Dilativo
Contractivo

7. Comportamiento…
• … mecánico
• … rigidez
• … hidráulico
• … dinámico
Deformación
Esfuerzo
E
E

8. Comportamiento…
• … mecánico
• … rigidez
• … hidráulico
• … dinámico
Esfuerzo (log)
Deformación

9. Comportamiento…
• … mecánico
• … rigidez
• … hidráulico
• … dinámico

10. Comportamiento…
• … mecánico
• … rigidez
• … hidráulico
• … dinámico

11. ¿Qué es lo que hace que un suelo se comporte diferente a otro?
El tamaño de sus partículas

12. Fuerzas que gobiernan el
comportamiento de los suelos
Fuerzas que predominan en los suelos

15. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
A. Casagrande desarrolla el Sistema de Clasificación de Aeródromos
(1948) después de la experiencia en la Segunda Guerra Mundial.

16. El objetivo:
Definir el comportamiento del suelo para fines de las aeropistas.

18. Propuesta Adopción Aceptación e Implementación

19. Suelos
Gruesos
(G+S>F)
FInos
(G+S>F)
Arenas (S)
(G>S)
Gravas (G)
(G>S)
Limos (M)
Ip > Línea A
Arcillas (C)
Ip > Línea A
(%F < 5%)
(5% < %F < 12%)
(%F > 12%)
Alta compresibilidad (H)
(LL > 50%)
Baja compresibilidad (L)
(LL < 50%)
(LL)
(%F)
(Malla #4, 4.75 mm)
(Malla #200, 0.075 mm)
Bien graduada (W)
Mal graduada (P)
GW/GP
SW/SP
GW/GP – GC/GM
SW/SP – SC/SM
GC/GM
SC/SM
CH/CL
MH/ML
Metodología SUCS

20. Curva granulométrica
Carta de plasticidad

22. ¿Graduación?
𝑐𝑢 =
𝐷60
𝐷10
Coeficiente de Uniformidad
El coeficiente de uniformidad (𝑐𝑢) describe la variación y
proporción del tamaño del grupo de partículas
𝑐𝑐 =
𝐷30
2
𝐷10 𝐷60
Coeficiente de Curvatura
El coeficiente de curvatura (𝑐𝑐) describe la convexidad de
la curva granulométrica y la presencia de diámetros
extremos (Narsilio et al, 2016).
𝐷60 𝐷30 𝐷10

23. ¿Plasticidad?
Índice plástico = Límite líquido – Límite plástico

24. ¿Plasticidad? Consistencia de pasta de dientes
Consistencia de caramelo

25. Un detalle en plasticidad:
Las normas de límites de consistencia admiten el uso de material menor a 0.425 mm.
¿Qué es lo que pasa con esta inclusión?

26. Estado de contacto de partículas:
Existe un efecto de la presencia de
materiales gruesos en la plasticidad de los
materiales, pero depende de la cantidad,
empacamiento y plasticidad de los finos.
(Kayabali, 2011)
40
50
60
70
80
90
40 50 60 70 80 90
Límite
Líquido
con
material
<0.075
mm
(%)
Límite Líquido con material <0.425 mm (%)
Linea 1:1
Método de Copa de Casagrande

27. Otro detalle de plasticidad:
La carta de plasticidad puede ayudarnos a
estimar la mineralogía de los suelos “finos”
de acuerdo a su posición en la carta.
De nueva cuenta, la plasticidad es un
comportamiento no necesariamente
asociado a la granulometría.
¡Hay suelos que por granulometría son
arcillas y se comportan como limos!
Arcillas
¿Limos?

28. Conclusión de SUCS
• Los suelos gruesos se definen como aquellos con tamaños
superiores a 0.075 mm en una cantidad superior a 50% de la
masa total seca.
• Estos suelos gruesos se dividen en dos grupos: Gravas y
Arenas.
• La presencia de finos cambia la clasificación de los suelos
gruesos al pasar el 12%.
• Si tienen una cantidad menor de finos (5%) entonces el
comportamiento se define por su graduación (cantidad de
tamaños).

29. ¿Por qué el 12%?
Desde el punto de vista del diseño, la velocidad de disipación
del exceso de presión de poros discrimina entre análisis en
condiciones “drenadas” o en condiciones “no drenadas”.
Típicamente, las condiciones de carga “drenadas” están
asociadas a suelos de grano grueso, en tanto que las de carga
“no drenadas”, a suelos de grano fino. Sin embargo, un suelo
de grano grueso pero con la presencia de sólo ~10% de finos ve
afectada grandemente su permeabilidad, haciendo que su valor
cambie en órdenes de magnitud.
-Guillermo A. Narsilio & J. Carlos Santamarina

30. Envolvente de falla, φ = 0°
Envolvente de falla, τ = σ tanφ
Esfuerzo normal (kg/cm²)
Esfuerzo normal (kg/cm²)
Esfuerzo
cortante
(kg/cm²)
Esfuerzo
cortante
(kg/cm²)
Expresión de suelos finos en pruebas triaxiales
no consolidadas, no drenadas.
Expresión de suelos gruesos en pruebas
triaxiales consolidadas, drenadas.

31. Un ejemplo:
(Kaothon et al, 2022)
Una mezcla de arena fina estandarizada y caolinita (arcilla de baja compresibilidad)

32. Un ejemplo:
(Kaothon et al, 2022)
SUCS = SW-SC
SM
SM SM
SM CL CL
El horizonte del 50% del SUCS no refleja adecuadamente el comportamiento de las mezclas.

33. Conclusión de SUCS
• Los suelos finos se definen por tener un tamaño menor a 0.075 mm.
• El tamaño deja de importar y comienza a importar la plasticidad, que
es el estado del material ante cierto contenido de agua.
• Estos estados se limitan en el líquido y plástico; el rango entre estos
dos lo definimos como índice plástico.
• Una carta de plasticidad es una agrupación de comportamientos
en compresibilidad y rango de los estados.
• La plasticidad será afectada por la presencia de suelos gruesos.

34. Sistema Revisado de Clasificación de Suelos
Después de 74 años con
más información de los
suelos y un mayor
entendimiento de la física y
química de los materiales,
se propone un nuevo
sistema de clasificación.
Este sistema esta basado en
el anterior con revisiones a
los métodos de prueba.
Park, J., & Santamarina, C. (2017, January). Revised soil
classification system RSCS. In 19th International Conference on
Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, ICSMGE 2017 (pp.
1075-1078). 19th ICSMGE Secretariat.

35. El RSCS puede darnos información sobre:
Las características mecánicas del suelo (¿Qué es lo que realmente soporta la carga en el suelo?)
El control de flujo de fluidos en el suelo (¿Qué es lo que permite que el suelo sea conductivo?)
Suelo
predominantemente
grueso
Suelo
predominantemente
fino
La fracción gruesa
controla el
comportamiento mecánico
e hidráulico
La fracción fina controla el
comportamiento mecánico
e hidráulico

36. Revisiones:
• Suelos gruesos – Definición de Gravas y Arenas se mantienen
• Granulometría completa se va:
• Granulometría especifica para gravas – Cc y Cu
• Granulometría especifica para arenas – Cc y Cu
• Adiciones al protocolo de pruebas:
• Relaciones de vacío máximas y mínimas para gravas
• Relaciones de vacío máximas y mínimas para arenas
• Redondez de las partículas de grava
• Redondez de las partículas de arena

37. 0
25
50
75
100
0.001 0.01 0.1 1 10 100
Porcentaje
que
pasa
(%)
Tamaño de Particula (mm)
Jal 100%
Jal 66% - Tepetate 33%
Jal 33% - Tepetate 66%
Tepetate 100%
Jal 66% - Tepetate 33% Fino
Jal 33% - Tepetate 66% Fino
Tepetate 100% Fino
0
25
50
75
100
0 20 40 60 80
Porcentaje
que
pasa
(%)
Tamaño de Particula (mm)
Jal 100%
Jal 66% - Tepetate
33%
Jal 33% - Tepetate
66%
Tepetate 100%
0
25
50
75
100
0 1 2 3 4 5
Porcentaje
que
pasa
(%)
Tamaño de Particula (mm)
Jal 100%
Jal 66% - Tepetate 33%
Jal 33% - Tepetate 66%
Tepetate 100%
Cc
Cu
Cc
Cu

38. Relaciones de vacío - Densidades

39. Suelo suelto
Relación de vacíos máxima
Suelo denso
Relación de vacíos mínima
Relación de vacíos:
Es una relación de volumen entre el espacio disponible del material vs el espacio total de este.
Es una medida indirecta obtenida de las densidades de un suelo (condiciones saturadas).
𝑒 =
𝑉
𝑣
𝑉𝑡
𝑒 =
𝐺𝑠𝛾𝑤
𝛾𝑑
− 1

40. (Lunne et al, 2019)
Hay una variedad diversa de resultados
dependiendo del método.
Santamarina y colaboradores
consideran que el método japonés
(JGS-0161-2009) es el más adecuado
(Salva, 2020).

41. Redondez de Particulas

42. Revisiones:
• Suelos finos – La distinción de arcillas y limos desaparece.
• Pruebas exclusivas en fracción fina, no se acepta No. 40 a No. 200.
• Límite líquido como parámetro descriptor
• Se va la Copa de Casagrande, se introduce el Penetrómetro Cónico (Cono Ingles)
• Límites líquidos a diferentes condiciones de fluido.
• Agua desionizada – Efectos de Doble Capa Difusa
• Keroseno – Efectos de Fuerza de Van der Waals
• Agua salina (Cloruro de Sodio a 2 Mol) – Efectos de colapso de Doble Capa Difusa
• Límite plástico se va, no es necesario.
• Nuevo parámetro: Sensibilidad eléctrica.

43. Doble Capa Difusa
La Doble Capa Difusa esta relacionada con la carga eléctrica de la partícula de suelo y las
concentraciones de la solución del agua. Las arcillas montmorillonitas tienen alta carga eléctrica.

44. Fuerzas de van der Waals
Estructura de unas partículas de montmorillonita
Las fuerzas de van der Waals son los enlaces débiles
entre el agua y las partículas de arcilla.

45. (Narsilio et al, 2017)

46. Plasticidad y Sensibilidad Eléctrica

48. Diagrama Triangular del SRCS
Diagrama trifásico del RSCS
en base a contenidos de
gravas, arenas y finos
Valores del SUCS colocados
en el diagrama del RSCS
% de gravas, en peso (kg)
% de arenas, en peso (kg)
% de finos, en peso (kg)

49. El diagrama triangular te dice la composición del suelo y al obtener las relaciones de vacíos de las 3
fracciones se construyen zonas dentro del diagrama para definir el control mecánico e hidráulico.

50. FG: Fracción grava
FS: Fracción arena
FF: Fracción fina
eG: Relación de vacíos de la grava
eS: Relación de vacíos de la arena
eF: Relación de vacíos de los finos
Diagrama Triangular Control
Fracción
Control
Mezcla
N°
Condición de empaque
Grava Arena Fino
Control
Mecánico
Controlado
por Grava
1 𝑒𝐺
min - 𝑒𝐹
10 𝑘𝑃𝑎
2 𝑒𝐺
min 𝑒𝑆
max
-
3 𝑒𝐺
min 𝑒𝑆
max
𝑒𝐹
10 𝑘𝑃𝑎
Controlado
por Arena
4 - 𝑒𝑆
min
𝑒𝐹
10 𝑘𝑃𝑎
5 2.5𝑒𝐺
max
𝑒𝑆
min -
6 2.5𝑒𝐺
max
𝑒𝑆
min
𝑒𝐹
10 𝑘𝑃𝑎
Controlado
por Finos
7 1.3𝑒𝐺
max
𝑒𝐹
1 𝑀𝑃𝑎
8 - 1.3𝑒𝑆
max
𝑒𝐹
1 𝑀𝑃𝑎
9 2.5𝑒𝐺
max
1.3𝑒𝑆
max
𝑒𝐹
1 𝑀𝑃𝑎

51. Correlaciones para Relaciones de Vacíos en Suelos Gruesos
𝑒𝑐
𝑚𝑎𝑥 = 0.032 +
0.154
𝑅
+
0.522
𝐶𝑢
𝑒𝑐
𝑚𝑖𝑛
= −0.012 +
0.082
𝑅
+
0.371
𝐶𝑢
Donde:
𝑅 Redondez obtenida de la evaluación visual del grano
𝐶𝑢 Coeficiente de uniformidad de curva granulométrica
(Youd, 1973)

52. Control
Fracción
Control
Mezcla
N°
Condición de empaque
Control de
Flujo
Fluido
Controlado
por Finos
10 𝑒𝐺
min - 𝜆𝑒𝐹
𝐿𝐿
11 𝑒𝐺
min 𝑒𝑆
max
𝜆𝑒𝐹
𝐿𝐿
12 2.5𝑒𝐺
max
𝑒𝑆
min
𝜆𝑒𝐹
𝐿𝐿
13 - 𝑒𝑆
min
𝜆𝑒𝐹
𝐿𝐿
El RSCS también puede definir el control de flujo de agua por medio de las relaciones de empacamiento y
el parámetro de empaque de los finos en condición de flujo:
𝑒𝐹
𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜
= 𝜆𝑒𝐹
𝐿𝐿
Relación de vacíos de
la fracción fina en
donde comienzan a
fluir en el fluido
𝑒𝐹
𝐿𝐿
=
𝐺𝑠 ∙ 𝐿𝐿
100
𝜆 = 2 log 𝐿𝐿 − 25 ≥ 1
Relación de vacíos al límite líquido:
Gs = Peso especifico del suelo
LL= Límite líquido
Factor de ajuste

53. Estos diagramas también se modifican de acuerdo al límite líquido de la fracción fina.
Se observa que a mayor límite líquido la fracción fina domina el comportamiento mecánico y de flujo de agua.
F(F) = Suelo que su comportamiento mecánico esta definido por finos y el comportamiento de flujo definido por finos

54. Clasificaciones SRCS
Grupo
Fracción de control
Descripción
Respuesta mecánica Flujo de fluido
F(F) Finos Finos Suelo de grano fino
GF(F) Gravas y Finos Finos Mezcla transicional
SF(F) Arena y Finos Finos Mezcla transicional
GS(F) Grava y Arena Finos Mezcla transicional
GSF(F) Grava-Arena-Finos Finos Mezcla transicional
G(F) Grava Finos Grava con finos
S(F) Arena Finos Arena con finos
G(G) Grava Grava Grava limpia
S(S) Arena Arena Arena limpia
GS(S) Grava y Arena Arena Mezcla limpia de Grava-Arena

55. Los resultados de los límites líquidos se colocan en una gráfica de sensibilidad eléctrica:
Eje horizontal:
Conductividad eléctrica definida como la relación de LL
del agua destilada con LL de agua salina (escala normal).
Eje vertical:
Permisividad eléctrica definida como la relación de LL del
keroseno con LL de agua salina (escala normal).
La hipotenusa de estos dos valores de relación se
denomina “sensibilidad eléctrica”.
Se tienen 2 valores límites:
0-0.4: Sensibilidad eléctrica baja
1.4-2: Sensibilidad eléctrica media
>2: Sensibilidad eléctrica alta

56. Con el valor de sensibilidad eléctrica y el límite líquido con agua salina entramos a una nueva carta de
plasticidad:
Plasticidad:
0 – 30: Sin plasticidad; El contenido máximo de agua que arenas muy sueltas y
limos no plásticos pueden alcanzar.
30 – 50: Baja plasticidad; Finos plásticos intermedio.
50 – 75: Plasticidad intermedia; Separación de la caolinita e ilita de las esmectitas.
>75: Alta plasticidad
Sensibilidad eléctrica:
0 – 0.4: Sensibilidad eléctrica baja; suelos no plásticos: arenosos, limosos,
diatomeas
0.4 – 2: Sensibilidad eléctrica media; suelos como caolinitas
>2: Sensibilidad eléctrica alta; suelos como montmorillonitas

57. Al igual que la Carta de Casagrande,
la nueva carta de plasticidad también
localiza la mineralogía en ciertas
zonas, principalmente entre la
caolinita y la montmorillonita.

58. EGEL-KAUST ofrece una hoja de calculo a usar con datos de laboratorio para poder calcular los diagramas,
cálculos de combinaciones, correcciones de límites y la descripción del suelo.

59. ¿Cuáles son las posibles aplicaciones?
Geotecnia Ambiental
¿Cómo sabremos el comportamiento de un suelo fino contaminado?

60. ¿Cuáles son las posibles aplicaciones?
Intrusión salina
¿Cómo sabremos el comportamiento de un suelo fino expuesto al mar?

61. Conclusiones
• Los suelos se componen de mezclas de materiales en
diferentes proporciones y eso determina su comportamiento.
• El SUCS tiene un problema en su definición de un suelo fino y
un suelo grueso, es necesario cambiarlo.
• El SRCS tiene una descripción más concisa del
comportamiento de un suelo, pero aún queda investigar
métodos definitivos para el protocolo de pruebas.
• La adopción de nuevos sistemas depende de la colaboración
de ingenieros.

62. Referencias
https://bit.ly/3KsX24P