Este documento presenta los resultados de un ensayo de compresión no confinada (CNC) realizado en el laboratorio MECESUP de la Universidad de Chile. Se analizaron dos muestras de suelo con diferentes humedades. Los resultados incluyen tablas con datos de las probetas, mediciones de carga y deformación, gráficos de tensión vs deformación, y cálculos de resistencia al corte y sensibilidad. El documento proporciona detalles técnicos sobre la metodología y resultados del ensayo de CNC realizado para caracterizar

1. Informe Nº2
“Ensayo de compresión no
confinada (CNC)”
Geomecánica- CI4202
Nombre: CésarTorres
Ayudante: JavierSotomayor
Profesor: LoretoCifuentes
Fecharealizaciónensayo: 02-05-2012
Fechaentrega: 23-05-2012

2. 1.- Introducción
En este informe se analizarán los datos y resultados obtenidos a partir del ensayo de
compresiónnoconfinada(CNC) realizadoenel laboratorioMECESUPde la facultad de ciencias
físicas y matemáticas de la Universidad de Chile.
El ensayo CNC tiene como fin determinar la resistencia a la compresión no confinada
de una probeta de suelo, ya sea cohesivo o no-cohesivo. Además, y de manera indirecta
tambiénse obtiene laresistenciaal corte de la probeta.Este ensayosea realiza con frecuencia
pues constituye una metodología económica y eficiente para calcular la resistencia de un
suelo.
El ensayo consiste en comprimir una probeta a la que no se le aplica tensión lateral
(𝜎3 = 0) en unamáquinaque posee dialesque vanmidiendoladeformaciónyla carga aplica a
travésdel tiempo. Se utilizan dos tipos de probetas de suelo, natural y remoldeada. Se debe
mencionar que el ensayo CNC considera un ángulo de fricción igual a cero.
En particular, este ensayo se realizó con dos muestras del mismo suelo pero con
humedades distintas. Esto para posteriormente poder comparar los resultados de ambas
muestras y deducir qué factores son los que provocan dichas diferencias.
Figura 1.1: Esquema del ensayo CNC.
Las fórmulas más importantes usadas en los cálculos son las siguientes:
I.- Tensiónnormal
𝜎 𝑛 =
𝐹
𝐴
Donde
𝐹: 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝐴: Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜
𝜎 𝑛: 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙

3. II.- Correcciónde Área
𝐴 𝐶 =
𝐴 𝑝
1 − 𝜀
Donde:
𝐴 𝐶:Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎
𝐴 𝑝:Á𝑟𝑒𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝜀: 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 =
∆𝐿
𝐿
III.- Calibraciónanillode carga
𝐹( 𝑘𝑔𝑓) = 0,4154 ∗ 𝑙𝑒𝑐 − 0,0253
Donde:
𝐹( 𝑘𝑔𝑓): 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑘𝑔𝑓
𝑙𝑒𝑐: 𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚á𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛
IV.- Sensitividad
𝑆 =
𝑆𝑢 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙
𝑆𝑢 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑎𝑑𝑜
Donde:
𝑆: 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑆𝑢 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙: 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙
𝑆𝑢 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑎𝑑𝑎: 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑎𝑑𝑎
V.- TensiónTangencial
𝑐 =
𝜎 𝑛
2
Donde:
𝑐: 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑡𝑎𝑛𝑔𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙
𝜎 𝑛: 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙

4. 2.-Resultados
Como se mencionó en la introducción, el ensayo CNC se realizó a dos muestras del
mismo suelo pero con humedad distinta. A continuación se presentan resultados obtenidos
para cada muestra
2.1.- Muestrade sueloNº1
Las características de estamuestra,se presentanenlatabla 2.1.1:
Datos Probeta Natural Remoldeada
Diámetro [cm] 4,980 5
Altura [cm] 10,48 10
Área [cm2] 19,47 19
Volumen [cm3] 204,13 196,35
Peso [g] 219,50 211,13
Densidad [gr/cm3] 1,075 1,075
Tabla 2.1.1: Datos de la probeta de la muestra de suelo Nº1.
A partirde losdatosse obtiene que el contenido de humedad de la muestra de suelo
Nº1 es 70,123%.
En la tabla 2.1.2, se presentan los resultados de las mediciones hechas en el
laboratorio. Para estos cálculos se utilizan las ecuaciones I, II y III.
Deformación unitaria Carga Carga [kgf]
Área
Corregida [cm2]
Tensión Normal [kgf
/cm2]
natural Remoldeada Natural Remoldeada natural Remoldeada Natural Remoldeada Natural Remoldeada
0,0000 0,0000 0 0 0,0000 0,0000 19,4782 19,6350 0,0000 0,0000
0,0012 0,0013 0 2 -0,0253 0,8055 19,5018 19,6599 -0,0013 0,0410
0,0024 0,0025 1 4 0,3901 1,6363 19,5255 19,6850 0,0200 0,0831
0,0036 0,0038 2 6 0,8055 2,4671 19,5493 19,7100 0,0412 0,1252
0,0048 0,0051 4 7 1,6363 2,8825 19,5731 19,7352 0,0836 0,1461
0,0061 0,0064 6 11 2,4671 4,5441 19,5969 19,7604 0,1259 0,2300
0,0073 0,0076 9 14 3,7133 5,7903 19,6209 19,7857 0,1893 0,2927
0,0085 0,0089 13 19 5,3749 7,8673 19,6448 19,8111 0,2736 0,3971
0,0097 0,0102 15 22 6,2057 9,1135 19,6689 19,8365 0,3155 0,4594
0,0109 0,0114 16 26 6,6211 10,7751 19,6930 19,8620 0,3362 0,5425
0,0121 0,0127 17 30 7,0365 12,4367 19,7171 19,8875 0,3569 0,6254
0,0145 0,0152 21 27 8,6981 11,1905 19,7656 19,9388 0,4401 0,5612
0,0170 0,0178 19 24 7,8673 9,9443 19,8144 19,9904 0,3971 0,4975
0,0194 0,0203 18 23 7,4519 9,5289 19,8633 20,0422 0,3752 0,4754
0,0218 0,0229 17 18 7,0365 7,4519 19,9125 20,0943 0,3534 0,3708
Tabla2.1.2: Resultados y cálculos del laboratorio CNC para muestra Nº1.

5. Con lasdeformacionesunitariasy las tensiones normales de la tabla 2.1.2, se obtiene
el gráfico 2.1.1.
Gráfico 2.1.1: Tensiónnormal aplicadaenel tiempov/s deformación unitaria producida por la
carga.
En este gráficose observael comportamientodel sueloante laaplicaciónde latensión
normal, y se puede ver el peak de carga norma que puede soportar la muestra Nº1.
Con losdatosmáximos de tensión normal (en negrita y subrayados) de la tabla 2.1.2,
es posible calcular, a partir de la ecuación V, la resistencia última al corte de la muestra de
suelo de la probeta natural y remoldeada. Además se calcula la sensibilidad a partir de la
ecuación IV.
Probeta Tensión normal máx[kgf/cm2] Su[kgf/cm2] Sensitividad
Natural 0,4401 0,22
0,7035Remoldeada 0,6254 0,3127
Tabla 2.1.3: Tensión normal máxima, corte máximo y sensibilidad del suelo.
En la confección del círculo de Mohr para esta muestra de suelo, se dan valores
equiespaciadosde tensiones normales. Como se conoce la ecuación del círculo, se obtiene la
resistencia al corte para cada punto. Además, se conoce la tensión máxima que resiste el
suelo, por lo que se puede graficar la envolvente de falla de éste. Lo antes mencionado se
muestra en el gráfico 2.1.2.
-0.1000
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250
TensiónNormal[kgf/cm^2]
Deformación Unitaria
Tensión Normal v/s deformaciónunitaria
Suelo probeta natural suelo probeta remoldeada

6. Gráfico 2.1.2: Envolvente de falla y círculo de Mohr para probeta natural y remoldeada de la
muestra de suelo Nº1.
2.2.- Muestrade sueloNº2
Las características de la muestra de suelo Nº2 se presentan a continuación.
Datos Probeta Natural Remoldeada
Diámetro [cm] 4,74 5
Altura [cm] 10,19 10
Área [cm2] 17,64601 19,6349
Volumen [cm3] 179,8129 196,3495
Peso [g] 296,7 323,9863
Densidad [gr/cm3] 1,650049 1,6500
Tabla2.2.1: Características de la probeta de muestra de suelo Nº2.
A partir de los datos se obtiene que la muestra de suelo Nº2 tiene un contenido de
humedad de 24,306%.
La tabla 2.2.2 presenta los resultados de las mediciones hechas en el laboratorio. Se
muestran los datos obtenidos en los diales de la máquina compresora, y los cálculos a partir
de éstos con las fórmulas I, II y III.
-0.0500
0.0000
0.0500
0.1000
0.1500
0.2000
0.2500
0.3000
0.3500
0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000
TensiónTangencial[kgf/cm^2]
Tensión Normal [kgf/cm^2]
Circulo de Mohr y Envolvente de falla
Círculo de Mohr suelo probeta natural círculo de Mohr suelo probeta remoldeada
Envolvente de falla probeta remoldeada Envolvente de Falla probeta natural

7. Deformación Unitaria Carga Carga [kgf] Área Corregida [cm2] Tensión [kgf/cm2]
Natural Remoldeada Natural Remoldeada Natural Remoldeada Natural Remoldeada Natural Remoldeada
0,0000 0,0000 0 0 0,0000 0,0000 17,6460 19,6350 0,0000 0,0000
0,0012 0,0013 3 8 1,2209 3,2979 17,6680 19,6599 0,0691 0,1677
0,0025 0,0025 5 14 2,0517 5,7903 17,6901 19,6850 0,1160 0,2941
0,0037 0,0038 8 19 3,2979 7,8673 17,7122 19,7100 0,1862 0,3992
0,0050 0,0051 15 24 6,2057 9,9443 17,7344 19,7352 0,3499 0,5039
0,0062 0,0064 19 27 7,8673 11,1905 17,7567 19,7604 0,4431 0,5663
0,0075 0,0076 23 34 9,5289 14,0983 17,7790 19,7857 0,5360 0,7125
0,0087 0,0089 27 37 11,1905 15,3445 17,8013 19,8111 0,6286 0,7745
0,0100 0,0102 42 39 17,4215 16,1753 17,8237 19,8365 0,9774 0,8154
0,0112 0,0114 54 38 22,4063 15,7599 17,8462 19,8620 1,2555 0,7935
0,0125 0,0127 65 39 26,9757 16,1753 17,8687 19,8875 1,5097 0,8133
0,0150 0,0152 54 35 22,4063 14,5137 17,9139 19,9388 1,2508 0,7279
0,0174 0,0178 35 28 14,5137 11,6059 17,9594 19,9904 0,8081 0,5806
Tabla 2.2.2: Resultados y cálculos del laboratorio CNC para muestra Nº2
Con estosdatosse obtiene el gráficosTensiónnormal v/sdeformación unitariaque se
muestreaacontinuación.
Gráfico 2.2.1: Tensiónnormal v/sdeformaciónunitaria.Se observalamáximaresistencia de la
muestra Nº2 y su comportamiento en el ensayo CNC.
0.0000
0.2000
0.4000
0.6000
0.8000
1.0000
1.2000
1.4000
1.6000
0.0000 0.0020 0.0040 0.0060 0.0080 0.0100 0.0120 0.0140 0.0160 0.0180 0.0200
TensiónNorma[kgf/cm^2]
Deformación unitaria
Tensión Normal v/s deformaciónUnitaria
Suelo probeta natural Suelo probeta remoldeada

8. De latabla 2.2.2, se obtienenlastensiones normales máximas para la probeta natural
y remoldeada. Con esto y al igual que para la muestra Nº1, se calcula la tensión de corte
máxima y la sensibilidad de la muestra Nº2.
Probeta Tensión normal máx [kgf/cm2] Su [kgf/cm2] Sensibilidad
Natural 1,5097 0,7548
1,8514Remoldeado 0,8154 0,4077
Realizandoel mismoprocedimiento que para la muestra Nº1, se obtiene el círculo de
Mohr y la envolvente de falla para la muestra de suelo Nº2.
Gráfico 2.2.2: Círculo de Mohr y envolvente de falla de probeta natural y remoldeada para
muestra de suelo nº2.
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
0.8000
0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000 1.4000 1.6000
Tensióntangencial[kgf/cm^^]
Tensión Normal [kgf/cm^2]
Círculo de Mohr y Envolvente de falla
Círculo de Mohr probeta natural Círculo de Mohr probeta remoldeada
Envolvente de falla probeta remoldeada Envolvente de falla probeta natural

9. 3.- Análisis de resultados, comentarios y conclusiones
En el gráfico 2.1.1, se observa que, para la muestra de suelo Nº1, la probeta de suelo
remoldeada alcanza una resistencia mayor que la probeta de suelo natural. En el mismo
gráficose notaque el peakde laprobetade sueloremoldeadaesmuchomáspronunciadaque
la probeta de suelo natural. Se debe considerar que en la probeta de suelo natural de la
muestra Nº1, se desprende material en una de sus caras, lo que claramente genera un error
enla determinación de su resistencia. Posiblemente este factor incida en el hecho de que la
probetade suelonatural tengamenorresistencianormal que laprobetade sueloremoldeado.
En este gráfico,se ve que el sueloremoldeado se comporta de manera frágil (el peak de falla
es muy pronunciado, es decir, el suelo “no avisa” y falla repentinamente), mientras que la
probetanatural tiene uncomportamiento menosfrágil (Se observamásdeformaciónantesdel
peak, y este último no es tan pronunciado).
Del gráfico del círculo de Mohr para la muestra de suelo Nº1, se ve claramente una
resistencia al corte mayor para la probeta de suelo remoldeado. Esto es de esperarse si se
tiene una resistencia normal mayor.
Por otra parte,para le muestrade sueloNº2,se obtiene un comportamiento distinto.
Como se aprecia en el gráfico 2.2.1, probeta de suelo remoldeado, alcanza una resistencia
normal menor que la probeta de suelo natural, lo que contradice el comportamiento de la
muestra Nº1. Además, para esta muestra, la probeta de suelo remoldeado tiene un
comportamiento más “dúctil”, es decir, no se logra apreciar claramente en qué punto está el
peakde tensiónnormal,yel suelose sigue deformandosinhaberunavariaciónmuygrande en
la carga aplicada.Sinembargo,laprobetade suelonatural, tiene claramente marcado el peak
de tensión, siendo este mucho mayor que el peak de la probeta de suelo remoldeado. En el
gráfico2.2.2, se ve reflejadoeste comportamientodel suelo,puestoque la resistencia al corte
de la probetade sueloremoldeada, esmenorque laresistencia al corte de la probeta natural.
En la mayoría de los casos, los suelos pierden resistencia al ser remoldeados. En la
tabla de sensitividad (tabla 3.1), se puede apreciar este efecto. Cuando la sensitividad es
mayor a 16, se trata de un sueloque pierde mucha resistencia al ser remoldeado, es decir, su
resistenciadisminuye muchoal remoldearse.Perocuandoel suelotiene sensitividad menor a
2, como es el caso de las muestras ensayadas, se trata de un suelo que no se ve afectado al
remoldearse. En efecto, si se tiene un suelo con S<1, la resistencia al remoldearse aumenta,
pero sigue siendo un suelo insensible y los cambios son insignificantes.

10. Tabla 3.1: Tabla de sensitividad.
La humedad juega un rol importante en este ensayo. Al comparar los gráficos de
ambas muestras,se ve que la muestra Nº2, tiene resistencia normal y de corte mucho mayor
que la de la muestra Nº1. Esto se debe a que la muestra Nº2, tiene menos contenido de
humedad, las presiones de poro son menores dentro del suelo, lo que genera que las
tensiones efectivas sean mayores.
Se ha comprobadomediante numerosos estudios, que el ensayo CNC no proporciona
valores tan confiables de resistencia de suelos, sobre todo, suelos cohesivos. Esto se debe a
que el suelosi está confinado en terreno, tiene presión de poros interna que este ensayo no
considera, el grado de saturación del suelo no se puede controlar con este ensayo, etc. De
todas formas, si se interpretan adecuadamente los resultados obtenidos, considerando los
defectosantes mencionados, se pueden obtener resultados confiables y tener una idea más
clara de cómo se comporta el suelo ante este tipo de compresión.
Finalmentese debe mencionarque siempre enlosensayosestáninvolucrados errores
aleatorios en las mediciones que pueden conducir a resultados erróneos.