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ENSAYO DE COMPRESION
SIMPLE - UCS
Curso:
INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE LA ELASTICIDAD
Trabajo Presentado por:
 CENTENO ITUCAYASI, FREDDY CAMILO
 JORDAN LUNA, JOSÉ LUIS
 TICONA MAMANI, BRUCE ROGER
 UGARTE DAVILA, RICARDO CESAR
 VELASQUEZ MARTINEZ, LUIS ALEJANDRO
 GARCIA OTAZU HECTOR MOISES
TRABAJO GRUPAL N°01

MARCO TEORICO
1. Durabilidad
Se define como la capacidad de la roca a
resistir cambios, conservando sus
cualidades estéticas y propiedades
mecánicas.
2. Grado de Anisotropía de la Roca.
Para determinar el grado de anisotropía, es
deseable realizar ensayos en dirección
perpendicular y paralela al plano de
foliación, inclinación o estratificación.
3. Porosidad de Rocas
Definida como la razón entre el volumen de los espacios huecos
(vacíos) entre la roca y el total volumen aparente de la misma;
del mismo modo, se refiere a la probabilidad de encontrar
espacios vacíos en el volumen total.
PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS ROCAS
Las rocas presentan varias propiedades físicas que se interpretan por medio de factores
que valoran ciertos aspectos o comportamientos; estos, son características
petrográficas de los minerales que conforman la roca.

MARCO TEORICO
1. Resistencia de una roca
Ya sea una roca o sedimentos no bien consolidados, su resistencia es condicionada a la mineralogía de las
partículas como el contacto que hay entre ellas.
2. Resistencia a la Compresión Simple de Rocas
Es el parámetro más usado para definir la ripabilidad (resistencia a la rotura) y el comportamiento geo-mecánico
de un macizo rocoso. Para que exista una rotura en la roca debido a la compresión, debe existir una mayor
densidad de fisuras en su cuerpo. Para esto ocurren dos fenómenos:
2.1. Fragmentación
Aparece cuando el centro de las fisuras es
homogéneo y no hay interacción entre estas.
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS ROCAS
La resistencia mecánica es muy importante para determinar la capacidad de durabilidad de
las rocas y la resistencia que esta hace frente a la acción de los agentes deteriorantes.
2.2. Fractura
Generada por la concentración específica de las
fisuras microscópicas que se juntan, formando una
fisura macroscópica al momento de aplicar la carga.

MARCO TEORICO
3. Importancia del Ensayo
Mediante este, se pueden desarrollar
clasificaciones de los macizos rocosos, y con las
cuales se determina la estabilidad de las
estructuras mineras, tanto a cielo abierto como
en subterráneo.
4. Clasificaciones Geométricas
Se basan en clasificar numéricamente las
propiedades y características específicas de la
roca en un emplazamiento determinado; para
luego, obtener una clasificación final como la
suma de las valoraciones parciales.
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS ROCAS
La resistencia mecánica es muy importante para determinar la capacidad de durabilidad de
las rocas y la resistencia que esta hace frente a la acción de los agentes deteriorantes.

Tabla 01
Las rocas presentan relaciones lineales y/o no lineales entre las fuerzas
aplicadas y las deformaciones producidas, obteniéndose diferentes modelos
de curvas de tensión contra deformación para distintos tipos de rocas.
Clasificación de la roca en base a la resistencia a la compresión

MARCO TEORICO
- Origen del Batolito de la Costa “Segmento Arequipa”
El Batolito de la Costa se encuentra ligado a un arco continental en
zona de subducción. El cual, ha sido producto de una continua,
variada y compleja evolución magmática ocurrida desde el Jurásico
Inferior (200 Ma) hasta el Paleógeno Temprano (54 Ma) con una
notoria sobreimposición de los arcos magmáticos a través del
tiempo.
- Super - unidades y unidades magmáticas del batolito de la
costa “segmento Arequipa”
Se ha identificado 18 super-unidades y 2 unidades magmáticas.
Estas super-unidades magmáticas se encuentran conformando un
extenso batolito de variada composición (gabros a sienogranitos),
con un mayor volumen de granodioritas – tonalitas. El
emplazamiento del batolito y de los yacimientos minerales tipo
pórfido, IOCG, vetas mesotermales auríferas y cupríferas, han sido
controlados litológicamente por el Complejo Basal de la costa y por
sistemas de fallas Cincha – Lluta de rumbo andino e Iquipí –
Clavelinas de orientación EO, ambos sistemas son de componente
siniestral -inverso.
BATOLITO
Es una masa extensa de granitoides que
se extiende por cientos de kilómetros.
Los batolitos están compuestos por
múltiples plutones individuales los
cuales pueden solaparse o intersecarse.

Tabla 02
Características principales de algunas super- unidades magmáticas reconocidas en el Batolito del
Segmento Norte de Arequipa.

Figura 01: Mapa tectónico magmático del sector norte del segmento de Arequipa (Vidal et al. (2012).

NORMA TÉCNICA : ASTM D 2938 - 95
Método de Ensayo Estándar para Resistencia de Compresión No Confinada de Especímenes
de Núcleo de roca Intacta
Esta norma especifica el
aparato, instrumentación y
procedimiento para
determinar la resistencia no
confinada de especímenes
con núcleo de roca intacta
Alcance de norma
ADTM D 3148 – 96: Método de ensayo para módulos de elasticidad de
especímenes de núcleo de roca intactos en compresión uniaxial.
D 2216: Método de ensayo estándar para determinación en el laboratorio del
contenido de humedad (agua) del suelo y de la roca.
D 4543: Práctica para preparar especímenes con núcleo de roca y determinar
las tolerancias de dimensión y forma.
E 4: Prácticas para verificación de carga de máquinas de ensayo.
E 122: Prácticas para elección de tamaño de muestra para estimar la calidad
promedio de un lote o proceso.
UNE 22-950-90: Determinación de la resistencia a la compresión uniaxial
de las rocas.

Tipos de ensayos
Existen diferentes tipos de ensayos de compresión simple. Los tipos más
comunes son:
•Ensayo de compresión simple tradicional: este es el tipo de ensayo más
común. Se utiliza para determinar la resistencia a la compresión uniaxial, el módulo
de Young y el módulo de Poisson.
•Ensayo de compresión simple triaxial: este ensayo se utiliza para determinar la
resistencia a la compresión uniaxial y la resistencia al corte de las rocas.
•Ensayo de compresión simple a alta temperatura: este ensayo se utiliza para
determinar las propiedades mecánicas de las rocas a altas temperaturas.

Aplicaciones en la industria minera
Los ensayos de compresión simple se utilizan en la industria minera para:
•Evaluar la calidad de las rocas: los ensayos de compresión simple se pueden
utilizar para evaluar la calidad de las rocas que se utilizarán para la
•Diseñar estructuras mineras: los ensayos de compresión simple se pueden
utilizar para diseñar estructuras mineras que sean seguras y resistentes.
•Mejorar la seguridad de las operaciones mineras: los ensayos de compresión
simple se pueden utilizar para identificar zonas de riesgo en las operaciones
para mitigar el riesgo.

Ensayo de compresión uniaxial (UCS )
El ensayo de compresión uniaxial es una prueba de laboratorio que se utiliza
la compresión no confinada (UCS – unconfined compressive strength) de una
resistencia a la compresión uniaxial (UCS) representa la máxima tensión de
soportar una muestra bajo una tensión de confinamiento nula. El UCS es un
diseño geotécnico, pero puede no representar la resistencia in situ. A gran
masa rocosa se ven muy afectadas por otros factores, como las
meteorización.
Durante el ensayo, además de la carga axial, se suele medir la deformación
módulo elástico de la muestra y la relación de Poisson.

El martillo de Schmidt o también llamado esclerómetro originalmente se aplica a
hormigones para conocer su resistencia pero también, desde hace unos años, se ha
extendido su uso a macizos rocosos para determinar de forma cualitativa la resistencia a
compresión axial de una roca o de una discontinuidad.
Es un instrumento que nos permite estimar aproximadamente la resistencia a compresión
simple de una roca ya sea en un talud, túnel, testigo de roca o discontinuidad mediante el
rebote que produce el muelle que se aloja en su interior después de un impacto sobre una
superficie rocosa.
El martillo de tipo L, de los cuatro disponibles, es el que se recomienda en la ISRM.
Mediante este ensayo se puede estimar el valor de la resistencia a compresión simple de
la matriz rocosa a partir de la resistencia al rebote de la superficie ensayada.
MARTILLO DE SCHMIDT

¿Cómo se utiliza el martillo de Schmidt o esclerómetro?
El martillo de Schmidt se aplica presionando la punta del mismo sobre una superficie
rocosa hasta que salta el muelle, el cual golpea la roca a través de una punta cilíndrica. En
función de la dureza de la roca o superficie ensayada, el muelle sufre un mayor o menor
rebote. A mayor rebote mayor resistencia de la roca.
El esclerómetro debe colocarse perpendicularmente al plano o roca ensayada.
Previamente al inicio de las medidas se debe limpiar la superficie a ensayar para que esté
libre de suelo, musgo, líquenes, pátinas de alteración, fisuras o grietas.
En cada área o zona de ensayo con esclerómetro se deben tomar 10 medidas de cada
superficie descartándose los 5 valores más bajos y realizándose el promedio de los otros 5
valores restantes.

Una vez determinado
el valor promedio de
cada superficie, el
valor del rebote del
esclerómetro se
correlaciona mediante
el gráfico de
Miller para la
determinación de la
resistencia a la
compresión simple, el
cual se muestra en la
siguiente imagen, que
tiene en cuenta la
densidad de la roca y
la orientación del
martillo. respecto al
plano de roca
ensayado.

Ensayo de compresión uniaxial (UCS )
Máquinas manuales para ensayo
de compresión uniaxial
son las más sencillas y económicas.
Constan de un marco rígido, un
cilindro hidráulico, una mordaza
superior y una mordaza inferior. La
muestra se coloca entre las mordazas
y se aplica la carga mediante el
cilindro hidráulico. La carga se mide
con un indicador de carga.
Máquinas automáticas para
ensayo de compresión uniaxial
son más complejas y ofrecen una
mayor precisión y control. Constan
de un marco rígido, un cilindro
hidráulico, una mordaza superior y
una mordaza inferior, un sistema de
control automático y un sistema de
adquisición de datos. El sistema de
control automático aplica la carga a
la muestra a una velocidad y una
fuerza constantes. El sistema de
adquisición de datos registra la carga
y la deformación de la muestra

Muestreo
Las muestras se obtienen por sondajes de perforación y se seleccionan con precaución para que sean representativas
de la formación rocosa original. El diámetro mínimo de una muestra debe ser de al menos 47 milímetros y 10 veces
mayor que el tamaño del grano mineral más grande (o 6 veces mayor para rocas más débiles, por ejemplo, areniscas o
margas).
La relación longitud/diámetro de las muestras (L/D) debe estar entre 2,0 y 2,5, según la ASTM (American Society for
Testing and Materials) y entre 2,5 y 3,0 según la ISRM (International Society for Rock Mechanics). Las superficies
se preparan para que sean planas y lisas. En particular, los extremos de la muestra deben estar nivelados con una
tolerancia de 0,02 milímetros y no deben apartarse de la perpendicularidad más de 0,06 grados.
El propósito del procedimiento es preservar las propiedades in situ de la muestra hasta que se realice el ensayo. Por lo
tanto, la humedad registrada en el campo también debe preservarse hasta el ensayo.
Se requieren al menos 5 muestras para conseguir un valor fiable del UCS.
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
•Dispositivo de carga: El dispositivo de carga debe estar diseñado para aplicar constantemente la
carga a la velocidad requerida hasta el final del ensayo. El ensayo puede ser controlado por
tensión o por deformación. Se señala que sólo los dispositivos controlados por la deformación
pueden capturar el comportamiento posterior a la falla de un material.
•Placas: El esfuerzo axial aplicado por el dispositivo de carga se transfiere al sondaje mediante dos
pletinas de acero que se fabrican con una dureza Rockwell mínima de 58. Su diámetro debe ser al
menos igual al de la muestra. La relación entre la longitud y el diámetro debe ser también de al
menos 0,5.
•Dispositivos de medición de la deformación: Las deformaciones axiales y laterales se miden
mediante diversos dispositivos (por ejemplo, transformadores diferenciales variables lineales
(LVDT), compresómetros, bandas extensométricas de resistencia eléctrica).

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Las dos placas se limpiarán cuidadosamente antes de colocar la muestra en la
cámara de ensayo. La carga debe aplicarse continuamente a una velocidad de 0,5
MPa/s a 1,0 MPa/s (en el caso de un dispositivo de carga controlada por tensión)
y el fallo debe producirse en aproximadamente 10 minutos. Los datos de tensión
y deformación pueden registrarse mediante un sistema electrónico que tenga las
especificaciones de precisión adecuadas. La carga máxima se registra en
Newtons con una precisión del 1%.

RESULTADO DEL ENSAYO
Resultados
En la figura 1 se presenta un diagrama típico de tensión-deformación derivado de un ensayo de
compresión uniaxial de una muestra de basalto no alterada. El UCS es el valor máximo del diagrama
y es igual a 44,7 MPa. En la figura 2 se presenta el equipo utilizado por Aminpro para la realización
del ensayo, mientras que la figura 3 muestra la realización de un ensayo.

EJEMPLO DE APLICACIÓN
I. REFERENCIAS: ASTM D2938-95 Norma para el
ensayo de Compresión Simple de una roca resistente.
II. OBJETIVOS
Determinar la resistencia a la compresión simple de
la roca
Determinar la clasificación de la roca a partir de su
resistencia a la compresión
III. PRINCIPIOS TEÓRICOS
a) MATERIALES Y EQUIPO DE LABORATORIO
Máquina de corte: Para lograr un pulido de los lados
del testigo
Prensa Hidráulica de Compresión: Maquina para
determinar la resistencia y deformación del testigo de
roca. La máquina de ensayos está equipada con dos
bloques de asiento en forma de disco.
I. Balanza: Mide la masa a partir de la fuerza (peso)
ejercida por el cuerpo sobre el receptor de la carga.
II. Reglas: Para medir el diámetro y longitud del testigo de
la roca
III.
IV. b) ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL
V. -Botas punta de acero
VI. -Lentes de seguridad
VII.-Guantes de seguridad
VIII.-Chaleco reflectivo
IX. -Tapones de seguridad

IV. PROCEDIMIENTO
a) Seleccionamos 1 testigo con relaciones I/d mayores o iguales a 2. Deberá tener un
diámetro mayor a 47 mm.
b) Pulir las caras del testigo, verificando que estén paralelas. Las superficies cilíndricas
del testigo deben ser lisas y sin irregularidades, sin tener desviaciones mayores a 0.5 mm.
Para lograr el paralelismo de las bases se emplea una maquina refrendadora.
c) Medir la altura y diámetro del testigo
d) Colocar el testigo sobre el asiento inferior. La carga y asiento superior se acercan hacia
el testigo gradualmente hasta que se obtiene un asentamiento uniforme de la carga sobre
el testigo.
e) Muchos tipos de roca fallan por compresión de manera violenta. Una malla protectora
se colca alrededor del testigo para prevenir posibles daños al volar los fragmentos de roca
f) La carga debe ser aplicada en forma continua con una razón constante de manera que
la falla ocurra entre 5 a 10 minutos después de iniciada la carga
g) Registrar la carga máxima aplicada sobre el testigo.

V. MEMORIA DE CÁLCULO
Cálculo de la resistencia
σ = 4 x (17.5 KN) / 3.1416 x (0.54 m)2
σ = 76.41 mpa
Cálculo del modulo de Young
E= 76.41 Mpa / 0.027
E= 2830/1000
E= 2.83 gpa
Cálculo del módulo de Poisson:
V= 0.013/0.027
V= 0.481
VI. RESULTADOS
-Obtuvimos un esfuerzo de 76.41 mpa
-Según la tabla de condición de la roca, es de
RESISTENCIA MEDIA
VII. CONCLUSIONES
-El ensayo de resistencia a la compresión simple nos
ayuda a determinar la resistencia de compresión uniaxial
de la roca ignimbrita
-La roca tomada tiene como resultado una resistencia de
76.41 mpa lo cual nos indica que es una roca de
resistencia media
-El resultado nos de una idea de lo que podría ocurrir con
este tipo de roca cuando se le somete a grandes
presiones, no siendo recomedables para algunos casos
específicos.

Resistencia a la compresión simple Se realizó ensayos de resistencia a la compresión simple según la
normativa UNE-EN 1926:2007 Métodos de ensayo para la piedra natural. Determinación de la resistencia a
la compresión uniaxial. Este ensayo consiste en determinar la resistencia a la compresión de una muestra
de sondeo normalizada, a partir de la aplicación de una carga uniaxial perpendicular a las caras horizontales
de la muestra. En este caso, se realizó a partir de sondeos cedidos por la mina y se realizaron con la prensa
del laboratorio de Optimore, de la EPSEM, y la prensa INSTRON (200 Tn) del laboratorio de mecánica de
suelos y rocas de la ETSCCPB – Campus Nord, que nos permite obtener la curva de rotura de las muestras.
Con los resultados que nos da se calcula la carga máxima que puede soportar por unidad de superficie de la
roca a partir de la fórmula: 𝜎 = 𝐹 𝑆 𝑀𝑃
EJEMPLO DE APLICACIÓN

• REFERENCIAS
• ASTM D7012-14e1, (2014). Standard Test Methods for
Compressive Strength and Elastic Moduli of Intact Rock Core
Specimens under Varying States of Stress and Temperatures,
ASTM International, West Conshohocken, PA.
• Attewell, P.B. and Farmer, I.W. (1976). Principles of engineering
geology. Chapman and Hall, London.
• ISRM, (1979). Suggested Methods for Determining the Uniaxial
Compressive Strength and Deformability of Rock Materials.
International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences &
Geomechanics Abstracts. 16, 2.

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