En la ingeniería civil y geotecnia, contar con valores referenciales de las propiedades de los suelos es fundamental para la estimación preliminar de parámetros de diseño, especialmente cuando no se dispone aún de resultados de ensayos de laboratorio o campo. Estos valores proporcionan una base orientativa para el análisis de capacidad portante, asentamientos, estabilidad de taludes, diseño de cimentaciones, diseño de estructuras de contención u otros relacionados con las propiedades de los suelos.
En este artículo compartimos diferentes propiedades físicas y mecánicas típicas de diferentes tipos de suelos —arenas, limos, arcillas, gravas, etc.—, obtenidas de diferente bibliografía técnica y normas internacionales. Se incluyen parámetros como expansión de suelos excavados, cohesión, ángulos de fricción interna, peso específico de suelos, factores de seguridad en suelos, valores referenciales del módulo de Poisson, cargas permisibles sobre suelos, asentamientos admisibles, ángulos de fricción entre varios materiales, suelos, rocas, relación entre ensayos de laboratorio y compactación en campo, utilización de suelos en carreteras, relación aproximada entre la clasificación del suelo y los valores del módulo de reacción de la subrasante, coeficiente Ka de empuje activo de suelos, los cuales sirven como referencia inicial para estudios, diseños, cálculos en proyectos de ingeniería civil y geotecnia.
Los valores referenciales de las propiedades de los suelos deben utilizarse únicamente como guía preliminar, siendo indispensable complementarlos con ensayos de laboratorio y pruebas de campo para cada caso específico de estudio o proyecto específico.
Coeficientes de expansión de suelos excavados
El coeficiente de expansión de los suelos excavados es un parámetro que expresa el aumento de volumen que experimenta un suelo al ser removido de su estado natural o compacto en el terreno. Al excavar, el suelo pierde su estructura original y la compactación natural que lo mantenía denso, lo que genera una expansión del material debido al ingreso de aire en sus vacíos.
Este coeficiente se utiliza por ejemplo en cálculos de volúmenes de movimiento de tierras, para estimar la diferencia entre el volumen in situ y el volumen suelto del material excavado. Generalmente, los valores varían según el tipo de suelo: los suelos granulares presentan coeficientes de expansión menores, mientras que los suelos cohesivos o arcillosos pueden alcanzar expansiones mayores.
| Naturaleza del terreno | Coeficiente de expansión inicial | Coeficiente de expansión residual |
| Tierra Vegetal | 1.1 | 0.01 a 0.05 |
| Arena | 1.15 a 1.20 | 0.01 a 0.03 |
| Arcilla | 1.20 a 1.25 | 0.03 a 0.05 |
| Margas | 1.25 a 1.30 | 0.05 a 0.08 |
| Tierra Gredosa | 1.2 | 0.1 |
| Arcilla compactas | 1.5 | 0.3 |
| Tierra dura | 1.55 | 0.3 |
| Roca partida | 1.60 a 1.65 | 0.4 |
| Tierra margosa muy compacta y dura | 1.7 | 0.4 |
Valores referenciales de cohesión en Kg/cm² (DIN 1054)
Los valores referenciales de cohesión (c) en kg/cm² representan la resistencia interna que ofrece un suelo al corte, independientemente de la fricción entre sus partículas. Este parámetro refleja la fuerza de enlace molecular o estructural que mantiene unidas las partículas del suelo, especialmente en materiales finos como las arcillas.
En términos prácticos, la cohesión se utiliza en los análisis de estabilidad de taludes, capacidad portante y diseño de cimentaciones. Los valores referenciales suelen variar según el tipo de suelo: las arenas limpias presentan cohesión prácticamente nula, los limos muestran valores bajos y las arcillas plásticas pueden alcanzar valores más altos, dependiendo de su grado de consolidación y humedad.
| Arcilla rígida | 0.25 |
| Arcilla semirigida | 0.1 |
| Arcilla blanda | 0.01 |
| Arcilla arenosa | 0.05 |
| Limo rígido o duro | 0.02 |
Ángulos de fricción interna y peso específico de suelos
El ángulo de fricción interna y el peso específico son parámetros fundamentales en la caracterización geotécnica de los suelos.
El ángulo de fricción interna representa la resistencia al deslizamiento entre partículas cuando el suelo es sometido a esfuerzos cortantes. Depende principalmente de la granulometría, forma y densidad relativa de las partículas. Los suelos granulares, como las arenas y gravas, presentan mayores ángulos de fricción, mientras que los suelos finos, como los limos y arcillas, muestran valores menores.
El peso específico del suelo expresa la relación entre su peso y su volumen, incluyendo o no el contenido de agua según el caso (peso específico seco o saturado). Este parámetro influye directamente en los cálculos de empujes de tierra, estabilidad y capacidad portante, variando sus valores dependiendo del tipo y estado del suelo.
| Tipo de suelo | Consistencia | Angulo de fricción interna Æ en grados | Peso específico en kg/cm² |
| Arena gruesa o arena con grava | Compacta | 40 | 2250 |
| suelta | 35 | 1450 | |
| Arena media | Compacta | 40 | 2080 |
| suelta | 30 | 1450 | |
| Arena limosa fina o limo arenoso | Compacta | 30 | 2080 |
| suelta | 25 | 1365 | |
| Limo uniforme | Compacta | 30 | 2160 |
| suelta | 25 | 1365 | |
| Arcilla – limo | Suave a mediana | 20 | 1440 – 1920 |
| Arcilla limosa | Suave a mediana | 15 | 1440 – 1920 |
| Arcilla | Suave a mediana | 0.1 | 1440 – 1920 |
Factores de seguridad en suelos
Los factores de seguridad en suelos representan la relación entre la resistencia disponible del terreno y los esfuerzos actuantes que pueden producir una falla. Su propósito es garantizar la estabilidad y confiabilidad de las obras geotécnicas frente a las incertidumbres inherentes al comportamiento del suelo, variabilidad de propiedades, condiciones de carga y errores de estimación.
En ingeniería geotécnica, los factores de seguridad se aplican en el diseño de cimentaciones, estabilidad de taludes, muros de contención y presas de tierra. Generalmente, se adoptan valores según el tipo de obra y el nivel de riesgo aceptable, buscando siempre un equilibrio entre seguridad y economía del diseño.
| Parámetro del suelo | F.S. |
| c (cohesión) | 2.0 a 2.5 |
| Æ (ángulo de fricción interna) | 1.2 a 1.3 |
| Cimentaciones | |
| Construcción temporales | 1.5 |
| a) Datos del suelo y cargas razonablemente exactos y definitivos | 2.5 |
| b) La carga accidental es descartada | 2 |
| c) Máxima combinación de cargas con viento o con sismo | 1.5 |
| d) Cimentación con condiciones dudosas | 4 |
| Muros de contención | |
| Seguridad contra el volteo | 2 |
| Seguridad contra el deslizamiento | 1.5 |
| Seguridad contra el aplastamiento | |
| Terrenos granulares | 2 |
| Terrenos cohesivos | 3 |
Valores referenciales del módulo de Poisson
Los valores referenciales del módulo de Poisson describen la relación entre la deformación lateral y la deformación axial que experimenta un suelo cuando se somete a esfuerzos. Este parámetro refleja el comportamiento elástico transversal del material y su capacidad para cambiar de forma sin variar significativamente su volumen.
En geotecnia y proyectos de ingeniería, el módulo de Poisson es esencial para los análisis de deformaciones, asentamientos y modelaciones numéricas. Sus valores típicos varían según el tipo de suelo: presentando variaciones en arenas densas, en limos y arcillas, en rocas o suelos muy rígidos.
| Arcilla saturada | 0.4 – 0.50 |
| Arcilla sin saturar | 0.1 – 0.30 |
| Arcilla arenosa | 0.2 – 0.40 |
| Limo | 0.3 – 0.35 |
| Arena densa | 0.2 – 0.40 |
| Arena gruesa | 0.15 |
| Arena fina | 0.25 |
| Roca | 0.1 – 0.40 |
| Hielo | 0.36 |
| Concreto | 0.15 |
Valores de cargas permisibles sobre suelos en Kg/cm²
Los valores de cargas permisibles sobre suelos en kg/cm² representan la presión máxima que un terreno puede soportar de manera segura, sin que se produzcan fallas por corte ni asentamientos excesivos en las estructuras apoyadas sobre él. Este parámetro se obtiene a partir de ensayos geotécnicos y criterios de diseño empírico, considerando factores de seguridad adecuados.
De forma referencial, los suelos cohesivos blandos presentan valores bajos, los suelos granulares medianamente densos alcanzan valores medios, y los suelos densos o rocas fracturadas pueden soportar valores superiores, dependiendo de sus propiedades y grado de compactación.
| Cama de roca sólida cristalina masiva en buenas condiciones | 100 |
| Roca foliada (esquitos, pizarras) en buenas condiciones | 40 |
| Roca sedimentaria en buenas condiciones | 15 |
| Gravas o arenas excepcionalmente compactas | 10 |
| Gravas compactas o mezcla de grava y arena | 6 |
| grava suelta; arena gruesa compacta | 4 |
| Arena gruesa suelta o mezclas de arena; grava, arena fina | |
| compacta o arena gruesa confinada y húmeda | 3 |
| Arena fina suelta o húmeda, arena fina confinada | 2 |
| Arcilla rígida | 4 |
| Arcilla media rígida | 2 |
| Arcilla suave | 1 |
Asentamiento admisible (en pulgadas)
El asentamiento admisible es la deformación vertical máxima que puede experimentar una cimentación sin afectar la estabilidad estructural ni la funcionalidad de la obra. Se expresa comúnmente en pulgadas o milímetros y depende de factores como el tipo de estructura, características del suelo, cargas aplicadas y uniformidad del asentamiento.
En términos generales, las estructuras rígidas toleran asentamientos menores, mientras que las estructuras flexibles pueden admitir deformaciones algo mayores. Este valor se define como un límite de servicio, más que de falla, y busca garantizar el comportamiento seguro y duradero de la edificación.
| Tipo de movimiento | Factor limitativo | Asentamiento máximo |
| Asentamiento total | Drenaje | 6 a 12 |
| Acceso | 12 a 24 | |
| Posibilidad de asentamiento no uniforme | ||
| Estructuras muros de mampostería | 1 a 2 | |
| Estructuras de reticulares | 2 a 4 | |
| Chimeneas, silos y placas | 3 a 12 | |
| Inclinación o giro | Inclinación de chimeneas | 0.004 L |
| Rodadura de camiones | 0.01 L | |
| Almacenamiento de mercaderías | 0.01 L | |
| Funcionamiento de maquinarias | ||
| Telares | 0.003 L | |
| Turbogeneradores | 0.0002 L | |
| Carriles de grúas | 0.003 L | |
| Drenaje de techos | 0.01 a 0.02 L | |
| Asentamiento diferencial | Muros de ladrillos continuos y elevados, fábricas de una planta, fisuración de muros de ladrillo | 0.001 a 0.002 L |
| Fisuras en tarrajeo (yeso) | 0.001 L | |
| Pórticos de concreto armado | 0.0025 a 0.004 L | |
| Pantallas de concreto armado | 0.003 L | |
| Pórticos metálicos continuos | 0.002 L | |
| Pórticos metálicos simples | 0.005 L | |
| L = Distancia entre columnas adyacentes con asentamientos diferentes o entre dos puntos cualquiera. Los valores más elevados son para asentamientos homogéneos y estructuras más tolerantes. Los valores interiores corresponden a asentamientos irregulares y estructuras delicadas. | ||
Ángulos de fricción entre varios materiales y suelos o rocas.
Los ángulos de fricción entre varios materiales y suelos o rocas representan la resistencia al deslizamiento en la interfaz de contacto entre dos superficies diferentes, como suelo–suelo, suelo–hormigón, suelo–acero o roca–roca. Este parámetro es fundamental en el análisis de empujes de tierra, estabilidad de muros de contención, pilotes y estructuras enterradas.
Su valor depende de la rugosidad, tipo de material, humedad y condiciones de contacto. En general, los ángulos de fricción suelo–hormigón tienen valores menores, mientras que las interfaces roca–roca o suelo granular–roca rugosa pueden alcanzar valores mayores, reflejando una mayor resistencia al deslizamiento.
| Tipo de Material | δ° | |
| Masas de concreto o albañilería con: | ||
| Roca sólida limpia | 35 | |
| Grava, Grava-arena o arena gruesa | 29 a 31 | |
| Arena fina limpia o arena arcillosa | 24 a 19 | |
| Limo arenoso | 17 a 19 | |
| Arcilla consolidada muy rígida | 22 a 26 | |
| Arcilla medio rígida | 17 a 19 | |
| Pilotes de acero con: | ||
| Grava limpia, mezcla de grava-arena | 22 | |
| Arena limpia, arena-grava | 17 | |
| Arena-limosa, arena limosa o arcillosa | 14 | |
| Arena-limosa fina, limo no plástico | 11 | |
| Concreto premoldeado-tablestaca con: | ||
| Grava limpia, mezcla de grava arena | 22 a 26 | |
| Arena limpia, arena grava | 17 a 22 | |
| Arena limosa, arena limosa y arcillosa | 17 | |
| Arena-limosa fina, limo no plástico | 14 | |
| Otros materiales: | ||
| Albañilería sobre madera (perpendicular al grano) | 26 | |
| Acero a acero en tablaestacado | 17 | |
| Madera sobre suelo | 14 a 16 | |
Relación entre ensayos de laboratorio y compactación en campo
La relación entre los ensayos de laboratorio y la compactación en campo radica en que los ensayos de laboratorio, como el Proctor estándar o modificado, determinan las condiciones óptimas de humedad y densidad que permiten alcanzar la máxima compactación del suelo. Estos resultados sirven como referencia técnica para controlar y evaluar el proceso de compactación durante la ejecución en obra.
En campo, la compactación se verifica mediante ensayos de densidad in situ (como el del cono de arena o el densímetro nuclear), comparando los valores obtenidos con los parámetros óptimos del laboratorio. De esta forma se garantiza que el terreno cumpla con las especificaciones de resistencia y estabilidad requeridas para la construcción.
| Método | En laboratorio | En campo |
| Impacto | Práctica-Patrón | Nada comparable |
| (Proctor, etc.) | (Compactación manual) | |
| Acción de amasamiento | Ensayo miniatura | Rodillo de pata de cabra |
| Harvard | Rueda balanceante | |
| Vibración | Mesa Vibratoria | Rodillos vibradores y compactadores |
| Compresión (Dinámica o estática) | Maquinaria de compresión (CBR) | Rodillo de rueda lisa |
Utilización de suelos en carreteras
La utilización de suelos en carreteras se basa en aprovechar las propiedades naturales o mejoradas del terreno para conformar las distintas capas estructurales del pavimento, como la subrasante, subbase y base. La selección del suelo depende principalmente de su capacidad de soporte, así también del drenaje, plasticidad y estabilidad volumétrica.
Los suelos adecuados para carreteras deben presentar baja compresibilidad, buena compactación y resistencia al corte, garantizando así la durabilidad y uniformidad del pavimento. Cuando las condiciones naturales no son favorables, pueden aplicarse técnicas de mejoramiento o estabilización con cal, cemento o aditivos para cumplir con los requerimientos del diseño vial.
| CBR (%) | Clasificación | Usos | Sistema Unificado |
| 0 – 3 | Muy pobre | Subrasante | OH, CH, MH, OL |
| 3 – 7 | Pobre a regular | Subrasante | OH, CH, MH, OL |
| 7 – 20 | Regular | Sub – base | OL, CL, ML, SC, SM, SP |
| 20 – 50 | Bueno | Base, sub – base | GM, GC, SW, SM, SP, GP |
| > 50 | Excelente | Base | GW, GM |
Relación aproximada entre la clasificación del suelo y los valores del módulo de reacción de la subrasante K (kg/cm³) y el CBR
La relación aproximada entre la clasificación del suelo y los valores del módulo de reacción de la subrasante (K) y el CBR (California Bearing Ratio) permite vincular la capacidad de soporte del terreno con su comportamiento elástico bajo carga.
El módulo K (kg/cm³) representa la rigidez del suelo ante cargas aplicadas, mientras que el CBR (%) mide su resistencia a la penetración. En general, los suelos con alta calidad y buena compactación (gravas y arenas densas) presentan CBR mayores y K superiores, mientras que los suelos finos y blandos (limos o arcillas plásticas) muestran CBR menores y K inferiores. Esta relación orienta el diseño y dimensionamiento de pavimentos.
| Sistema unificado | K | CBR (%) |
| GW | > 16 | > 60 |
| GP | 8.3 – 1 6 | 25 – 60 |
| GM | > 7 | > 20 |
| GC y SW | 7 – 12 | 20 – 40 |
| SM | 5.5 – 12 | 10 – 40 |
| SP | 5.5 – 8.3 | 10 – 25 |
| SC | 5.5 – 7 | 10 – 20 |
| ML Y CL | 4 – 6.5 | 5 – 15 |
| OL Y MH | < 5 | < 8 |
| OH Y CH | < 4 | < 5 |
Coeficiente Ka de empuje activo de suelos
El coeficiente Ka de empuje activo de suelos representa la relación entre la presión horizontal del terreno y la presión vertical efectiva cuando el suelo se encuentra en estado de empuje activo, es decir, cuando tiende a expandirse lateralmente al permitirle moverse ligeramente.
Este coeficiente depende del ángulo de fricción interna del suelo y de la condición de deformación del muro o estructura de contención. Se calcula comúnmente mediante la teoría de Rankine o Coulomb, y sus valores típicos varían para suelos granulares. El coeficiente Ka es fundamental en el diseño de muros de contención y estructuras de retención de tierra, ya que define la presión activa ejercida por el suelo sobre la estructura.
| Æ | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | |
| b = 0 | a = 0 | 0.7 | 0.59 | 0.49 | 0.41 | 0.33 | 0.27 | 0.22 |
| a = 10 | 0.97 | 0.7 | 0.7 | 0.47 | 0.37 | 0.3 | 0.24 | |
| a = 20 | – | – | 0.88 | 0.57 | 0.44 | 0.34 | 0.27 | |
| a = 30 | – | – | – | – | 0.75 | 0.43 | 0.32 | |
| a = c | 0.97 | 0.93 | 0.88 | 0.82 | 0.75 | 0.67 | 0.59 | |
| b = 10 | a = 0 | 0.76 | 0.65 | 0.55 | 0.48 | 0.41 | 0.43 | 0.29 |
| a = 10 | 1.05 | 0.78 | 0.64 | 0.55 | 0.47 | 0.38 | 0.32 | |
| a = 20 | – | – | 1.02 | 0.69 | 0.55 | 0.45 | 0.36 | |
| a = 30 | – | – | – | – | 0.92 | 0.58 | 0.43 | |
| a = Æ | 1.05 | 1.04 | 1.02 | 0.98 | 0.92 | 0.86 | 0.79 | |
| b = 20 | a = 0 | 0.83 | 0.74 | 0.65 | 0.57 | 0.5 | 0.43 | 0.38 |
| a = 10 | 1.17 | 0.9 | 0.77 | 0.66 | 0.57 | 0.49 | 0.43 | |
| a = 20 | – | – | 1.21 | 0.83 | 0.69 | 0.57 | 0.49 | |
| a = 30 | – | – | – | – | 1.17 | 0.73 | 0.59 | |
| a = Æ | 1.17 | 1.2 | 1.21 | 1.2 | 1.17 | 1.12 | 1.06 | |
| b = 30 | a = 0 | 0.94 | 0.86 | 0.78 | 0.7 | 0.62 | 0.56 | 0.49 |
| a = 10 | 1.37 | 1.06 | 0.94 | 0.83 | 0.74 | 0.56 | 0.56 | |
| a = 20 | – | – | 1.51 | 1.06 | 0.89 | 0.77 | 0.66 | |
| a = 30 | – | – | – | – | 1.55 | 0.99 | 0.79 | |
| a = Æ | 1.37 | 1.45 | 1.51 | 1.54 | 1.55 | 1.54 | 1.51 |
Recomendaciones de Uso Responsable de los valores referenciales de las propiedades de los suelos
La información y los valores referenciales presentados en este documento tienen un carácter orientativo y deben utilizarse únicamente como referencia inicial para análisis y estimaciones en ingeniería civil o geotécnica.
Los parámetros del suelo —como cohesión, ángulo de fricción interna, peso específico, módulo de reacción, CBR, asentamientos admisibles, entre otros— pueden variar significativamente dependiendo de la naturaleza del terreno, condiciones de humedad, grado de compactación, profundidad de muestreo y métodos de ensayo aplicados. Por ello, se recomienda:
- Complementar la información referencial con ensayos de laboratorio y pruebas de campo representativas del sitio.
- Verificar la aplicabilidad de los datos conforme a las normas técnicas nacionales o internacionales vigentes.
- Evitar el uso directo de los valores tabulados en cálculos estructurales o de cimentación sin una evaluación geotécnica específica.
- Consultar a un especialista en geotecnia para la correcta interpretación y validación de los resultados.
El uso responsable de estos valores asegura una base técnica confiable, promoviendo el diseño seguro y eficiente de obras civiles en diferentes tipos de suelos.
Conclusión: Valores referenciales de las propiedades de los suelos
Los valores referenciales de las propiedades de los suelos constituyen una herramienta útil para la estimación preliminar de parámetros geotécnicos, facilitando el análisis inicial de proyectos de ingeniería civil. Sin embargo, su aplicación debe realizarse con criterio profesional, complementando siempre la información con ensayos y verificaciones in situ, a fin de garantizar resultados precisos, seguridad estructural y desempeño adecuado de las obras.
