Este documento describe los requisitos y limitaciones de las pruebas de compresión en materiales como el acero, concreto y madera. Explica que las probetas deben tener una relación longitud-diámetro adecuada para evitar la flexión y que los extremos deben ser planos y perpendiculares al eje para distribuir uniformemente la carga. También presenta los estándares de probetas recomendados por la ASTM para diferentes materiales.

1. COMPRECION EN EL ACERO
Existen varias limitaciones especiales del ensayo de compresión a las cuales se debe dirigir la
atención:
1. La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial.
2. El carácter relativamente inestable de este tipo de carga en contraste con la carga tensíva.
Existe siempre una tendencia al establecimiento de esfuerzos flexionantes y a que el efecto de
las irregularidades de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida que la
carga prosigue.
3. La fricción entre los puentes de la máquina de ensaye o las placas de apoyo y las
superficies de los extremos de la probeta debido a la expansión lateral de ésta. Esto puede
alterar considerablemente los resultados que se obtendrían si tal condición de ensayo no
estuviera presente.
4. Las áreas seccionales relativamente mayores de la probeta para ensayo de compresión
para obtener un grado apropiado de estabilidad de la pieza. Esto se traduce en la necesidad de
una máquina de ensaye de capacidad relativamente grande o probetas tan pequeñas y, por lo
tanto, tan cortas que resulta difícil obtener de ellas mediciones de deformación de precisión
adecuada.
Se supone que se desean las características simples del material y no la acción de los miembros
estructurales como columnas, de modo que la atención se limita aquí al bloque de compresión
corto.
Requerimientos para probetas de compresión.
Para el esfuerzo uniforme de la probeta de compresión, una sección circular es preferible a
otras formas. Sin embargo, la sección cuadrada o rectangular se usa frecuentemente y para
piezas manufacturadas, tales como el azulejo, ordinariamente no resulta posible cortar
probetas que se ajusten a ninguna forma en particular.

2. La selección de la relación entre la longitud y el diámetro de una probeta de compresión
parece ser más o menos un compromiso entre varias condiciones indeseables. A medida que la
longitud de la probeta se aumenta, se presenta una tendencia creciente hacia la flexión de la
pieza, con la consiguiente distribución no uniforme del esfuerzo sobre una sección recta. Se
sugiere una relación entre altura y diámetro de 10 como un límite superior práctico. A medida
que la longitud de la probeta disminuye, el efecto de la restricción friccional en los extremos se
torna sumamente importante; asimismo, para longitudes menores de aproximadamente 1.5
veces el diámetro, los planos diagonales a 10 largo de los cuales la falla se verificaría en una
probeta más larga intersectan la base, con el resultado de que la resistencia aparente se
aumenta. Comúnmente se emplea una relación entre longitud y diámetro de 2 o más, aunque
la relación entre altura y diámetro varíe para materiales diferentes.
El tamaño real depende del tipo de material, del tipo de mediciones a realizar, y del aparato de
ensaye disponible. Para materiales homogéneos para los cuales se requiera solamente la
resistencia última, pueden usarse probetas pequeñas. El tamaño de las probetas de materiales
heterogéneos debe ajustarse al tamaño de las partículas componentes o agregados.
Los extremos a los cuales se aplica la carga deben ser planos y perpendiculares al eje de la
probeta o, de hecho, convertidos así mediante el uso de cabeceo y dispositivos de montaje.
Los tramos de calibración para mediciones de deformación deben preferiblemente ser más
cortos que el largo de la probeta cuando menos el diámetro de la probeta. Los requerimientos
generales en lo relativo a la selección y preparación de las probetas se han tratado en el Capo
2.
Probetas estándar.
Las probetas para ensayos de compresión de materiales metálicos recomendados por la ASTM
(ASTM E 9) se muestran en la Fig. 5.25. Las probetas cortas son para usarse con metales
antifricción, las de longitud mediana para uso general y las largas para ensayos que
determinen el módulo de elasticidad. Las probetas para ensayos de compresión de lámina
metálica deben cargarse en una plantilla que provee apoyo lateral contra el pandeo sin
interferir con las deformaciones axiales de la probeta. Los detalles de esas plantillas y las
probetas correspondientes están cubiertos por la ASTM (ASTM E 9).

3. Para el concreto, las probetas estándar son cilindros con una altura del doble del diámetro.
Para el concreto con agregado de tamaño máximo no mayor de 2 plg, el tamaño normal del
cilindro es de 6 por 12 plg; para el concreto que contenga agregados de tamaño máximo hasta
de 2* plg se usa un cilindro de 8 por 16 plg. (ASTM e 31). Es práctica común en muchos
laboratorios usar cilindros de 3 por 6 plg para concreto con agregados hasta % plg Y para
ensayos de concreto con agregados hasta de 6 plg, se usan cilindros de 18 por 36 plg. Los
cubos se usan en Inglaterra y Europa; en Inglaterra el cubo de 6 plg es de un tamaño común
para concreto ordinario.
Para morteros frecuentemente se usa el cilindro de 2 por 4 plg aunque la ASTM ahora
especifica un cubo de 2 plg (ASTM e 109). Las probetas para ensayos de compresión de piezas
pequeñas y limpias de madera paralela a la fibra son prismas rectangulares de 2 por 2 por 8
plg. Los ensayos de compresión perpendiculares a la fibra se hacen sobre probetas
nominalmente de 2 por 2 por 6 plg, como las mostradas en la Fig. 5.26. La carga se aplica a
través de una placa metálica de apoyo de 2 plg de ancho atravesada sobre el canto superior a
distancias iguales de los extremos y en ángulo recto con el ancho (ASTM D 143).
La resistencia a la compresión del ladrillo para construcción se determina sobre medio ladrillo
con superficie aproximadamente plana y paralela, ensaye acostado (ASTM e 67). Remitimos al
lector a las especificaciones de la ASTM para el tipo de probetas para ensayos de compresión
de otros materiales tales como la loseta para desagüe (ASTM e 4), el bloque de barro
estructural (ASTM e 112), el tubo de albañal (ASTM e 13, e 14), el ladrillo refractario (ASTM e
133), el hule vulcanizado (ASTM D 395, D 575), los materiales aislantes moldeados (ASTM D
48), la madera en tamaños estructurales (ASTM D 198), Y roca de construcción (ASTM e 170).
Camas y bloques de apoyo.
Los extremos de las probetas de compresión deben ser planas para no causar concentraciones
de esfuerzos y deben ser perpendiculares al eje de la pieza para no causar flexión debida a la
carga excéntrica.
Las superficies de los extremos de las probetas metálicas pueden maquinarse planas y en
ángulo recto con el eje. Las piezas de ensayo de madera usualmente pueden arreglarse para
satisfacer estas condiciones. Para materiales tales como el concreto, la piedra y el ladrillo, sin
embargo, una cama, con o sin el uso de placas de remate acompañantes, usualmente resulta

4. necesaria. Los materiales comúnmente usados para camas son el yeso, el Hydrostone (un
compuesto de gilsonita de alta resistencia), los cementos de fraguado rápido, y los compuestos
de sulfuro. Al asentar las placas de remate, debe tenerse la precaución de asegurar la
perpendicularidad entre la superficie del apoyo y el eje de la probeta. Ocasionalmente, se usa
una plantilla con ese propósito.
Es deseable que el material de cabeceo pasea un módulo de elasticidad y una resistencia
cuando menos iguales a los del material de probeta. La cabeceada debe ser tan delgada como
sea práctico. Si un compuesto para taponar contiene agua, ello puede afectar la resistencia de
los materiales absorbentes como el ladrillo, de modo que una capa de goma laca o una hoja de
papel encerado se fija sobre los extremos de la probeta antes de rematarla. Los materiales
sueltos, tales como la arena o los pequeños balines de acero, no han resultado eficaces para
los retacados de los extremos. Los retacados suaves tales como las láminas de hule y las placas
de fibra deben evitarse, pues tienden a fluir lateralmente bajo carga y causar que la probeta se
parta.
Las placas sencillas de apoyo o remate deben llevar superficies maquinadas, planas y paralelas.
El material de la placa de apoyo deberá ser fuerte y duro en relación con el de la probeta.
Véanse ASTM E 39 y E 192 para típicos requerimientos detallados.
Usualmente un extremo de la probeta debe apoyarse en un bloque o dado esféricamente
asentado. La Fig. 5.27 muestra arreglos satisfactorios de la probeta y del bloque. El objeto del
bloque es contrarrestar el efecto de una pequeña falta de paralelismo entre el puente de la
máquina y la cara extrema de la probeta, confiriendo a la probeta una distribución inicial de la
carga tan pareja como sea posible. Es deseable que el bloque de apoyo esféricamente
asentado, esté en el extremo superior de la probeta. Para que la resultante de las fuerzas
aplicadas al extremo de la probeta no quede excéntrica con respecto al eje de la probeta, es
importante que el centro de la superficie esférica de este bloque yazca en la cara plana que se
apoya en la probeta, y que la probeta misma sea cuidadosamente centrada con respecto al
centro de esta superficie esférica. Debido a la aumentada resistencia a la fricción a medida que
la carga crece, el cojinete esféricamente asentado no puede confiarse en que se ajuste a sí
mismo a la acción flexionante que pueda ocurrir durante el ensayo. En algunas condiciones de
ensayo, el bloque de apoyo esféricamente asentado puede omitirse mientras que, en otras,
dos de tales bloques pueden requerirse.
Realización de los ensayos.

5. En los ensayos comerciales la única propiedad ordinariamente determinada es la resistencia a
la compresión. Para los materiales quebradizos en los cuales Ocurre una fractura, la resistencia
última se determina fácil y definitivamente. Para aquellos materiales en los cuales no hay un
fenómeno singular que marque la resistencia última, se toman límites de deformación
arbitrarios como criterios de resistencia. Véanse, por ejemplo, las ASTM B 22 Y D 575.
En los ensayos para determinar la resistencia a la cedencia de los metales en compresión, los
criterios usuales (descritos en el Capo 2) pueden seguirse. Las dimensiones deben
determinarse con una precisión apropiada. Las precisiones recomendadas para mediciones
transversal seccionales en la labor ordinaria son las siguientes: metales, hasta el 0.001 plg más
cercano; concreto y madera, hasta el 0.01 plg más cercano. En las probetas cilíndricas las
mediciones deben hacerse sobre, cuando menos, dos diámetros mutuamente
perpendiculares. Si se requieren pesos unitarios, las probetas deben medirse ordinariamente
con una precisión de aproximadamente 0.5%.
Al ensayar los metales, los extremos de la probeta y las caras de los bloques de apoyo deben
limpiarse con acetona o cualquier otro solvente adecuado inmediatamente antes del ensaye
para quitar la grasa y el aceite que pudieran influir en la restricción friccional de las superficies
extremales ( ASTM E 9).
En un ensayo de compresión, una distribución de esfuerzos absolutamente uniformes
prácticamente nunca se alcanza. Al realizar determinaciones precisas de esfuerzo y
deformación con la mira de encontrar el límite proporcional resulta pues deseable medir las
deformaciones a lo largo de cuando menos tres líneas d':..s1ibración con 1200 de separación
alrededor de una pieza cilíndrica. Para determinaciones ordinarias del módulo de elasticidad,
un compresómetro del tipo de promediación es usualmente suficiente.
Observaciones de ensayo.
La identificación, las dimensiones, las cargas críticas, las lecturas compresométricas (en caso
de que hayan sido tomadas), el tipo de la falla, incluyendo los croquis, se registran en una
forma apropiada al tipo de ensayo y la extensión de los datos a tomar. Los materiales
quebradizos comúnmente se rompen ya a lo largo de un plano diagonal, o ya con una fractura
en forma de cono o pirámide, ocasionalmente denominada fractura en forma de reloj de arena
(véase la Fig. 5.28). El hierro fundido usualmente falla a lo largo de un plano inclinado, y el
concreto exhibe una fractura de tipo cónico. Tales fracturas son esencialmente fallas por corte.

6. En la Fig. 5.29 se muestra por medio del círculo de esfuerzos de Mohr, el estado de esfuerzo al
ocurrir la falla en un elemento sometido a un esfuerzo principal uniforme en solamente una
dirección. De la representación de los ángulos de ruptura en el diagrama circular de Mohr se
puede demostrar que a = 45° - Ǿ/2 o θ= 45° + Ǿ/2.
Efecto de las variables importantes.
El efecto del tamaño y de la forma de las probetas de materiales quebradizos sobre la
resistencia a la compresión queda ilustrado por los resultados de una investigación del
concreto resumidos en la Tabla 5.4.
• H. F. Gonnerman. "Effect of Size and Shape of Tesl Specimen
on Compressive StreDgt!C. of Concrete". (Efecto del Tamaño
y de la Forma de la Probeta sobre la Resistencia a .b
Compresión del Concreto), PTOC. ASTM, Vol. 25, Parte n, 1925.
La ASTM da factores de corrección a aplicar a la resistencia de probetas de concreto tomados
de estructuras de concreto paraobtener resistencias equivalentes a las del cilindro normal con
CJ.2: relación entre longitud y diámetro de 2, según se muestra en la tabla 5.5.
Las resistencias a la compresión relativas de los cilindros grandes de concreto están ilustrados
en la Tabla 5.6. Estos datos se han resumido de ensayos realizados por la Agencia de
Rehabilitación de los Estados Unidos.
• R. F. Blanks y C. C. McNamara, "Mass Concrete Tests in Large Cylinders"
(Ensayos de Concreto Ciclópeo en Cilindros Grandes),
PTOC. ACI, Vol. 31, 1935, y discusión en el Vol. 32, 1936.

7. Las condiciones extremas en el momento del ensayo, el método de rematación, y las
condiciones extremales antes del rematado pueden tener un efecto pronunciado sobre la
resistencia a la compresión de cilindros de concreto para ensayos (565, 566). Los cilindros
moldeados con placas maquinadas para producir extremos convexos y ensayados sin remate
arrojan reducciones pronunciadas de la resistencia aun para una pequeña cantidad de
convexidad. Para una convexidad de sólo 0.01 plg en un cilindro de 6 plg de diámetro, ensayos
de proporciones de 1: 2 y 1: 5 han acusado reducciones de la resistencia de aproximadamente
35 y 20% respectivamente [565]. Esto demuestra la importancia de tener extremos planos en
las probetas. También han demostrado que mientras más alta sea la resistencia a la
compresión del material del remate, más alta será la resistencia indicada del concreto y menor
el efecto de los extremos irregulares antes del rematado sobre la resistencia indicada. Con
cabeceo de yeso o munición de acero la resistencia indicada del concreto normal puede
reducirse tanto como un 10% aun para cilindros con extremos planos, pero para extremos
irregulares antes del rematado, las resistencias pueden reducirse hasta en un 25%.
Los resultados de ensayos que muestran las resistencias relativas obtenidas con varios
tipos de cabeceo se resumen en la Tabla 5.7.
Nota: Los cilindros con extremos normales planos y cabeceo de Hydrostone tomados con una
resistencia relativa de 100.
a G. E. Troxell, "The Effect of Capping Methods and End Conditions before Capping upon the
Compressive Strength of Concrete Test Cylinders", (El Efecto de los Métodos de Rernatación y
las Condiciones Extremales antes del Rematado sobre la Resistencia a la Compresión de los
Cilindros de Prueba de Concreto), Proc. ASTM, Vol. 41, 1941.
b Un compuesto de gilsonita; resistencia a 1 hr 5000 lb/plg'; módulo, 1.6 X 10" Ib/plg2. , Una
mixtura de sulfuro y sílice; resistencia a las 24 hr, 8500 lb/plg'; módulo 2.2 X ID" lb/plg'.
d Munición de acero de 1/16 plg. Aceitada. Resultados prácticamente iguales con munición
seca .
e Un compuesto de gilsonita; resistencia a 1 hr, 1 700 lb/plg'; módulo 0.5 X lOS lb/plg'.
f Planos, pero no perpendiculares al eje. Pendiente de 3/16 plg en 3 plg de diámetro.
g Protuberancia esférica de 3/16 plg.
h Depresión esférica de 3/16 plg.

8. La velocidad de ensaye tiene un efecto definido sobre la resistencia a la compresión aunque el
efecto es usualmente muy pequeño dentro de los rangos de velocidad usados en el ensaye
ordinario. Los resultados de los ensayos sobre el concreto indican que la relación entre la
resistencia y la velocidad de carga es aproximadamente logarítmica -mientras más rápida es la
velocidad más alta es la resistencia indicada [581, 582]. La resistencia de una probeta cargada,
digamos, a 6000 lb/plg2/min sería, aproximadamente 15% mayor que la resistencia de una
probeta cargada a 100 lb/plg/min. El módulo de elasticidad también parece aumentar con la
velocidad de carga, aunque la mayoría de los observadores han atribuido este efecto a la
reducción del creep durante el periodo de ensayo.
Para el efecto de la estructura interna sobre la resistencia de varios materiales, véase la
Ref. 141 en los capítulos acerca de las propiedades de la madera, la piedra, el ladrillo, el
concreto, el hierro y el acero. Para el efecto del flambeo principal y local de los elementos
sobre su resistencia a la compresión.