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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - edificación, estructuras, hormigón    

Figura. Disposición de junta de asiento en un edificio de gran altura

Las estructuras de hormigón presentan distintos tipos de juntas, que responden a condiciones diferentes, que a veces se confunden entre sí. Las juntas pueden ser de dilatación, de hormigonado, de retracción o de asiento. Esta entrada trata de las juntas de asiento.

Las juntas de asiento se disponen en el hormigón para permitir asientos diferentes en dos zonas de una estructura. Sirven para separar la estructura en varias partes y afectan a la totalidad, por ejemplo, de un edificio, incluida la cimentación. La necesidad de independizar la estructura en partes se debe, por ejemplo, cuando existen grandes diferencias de cargas, que provocarían asientos diferenciales y distorsiones angulares. Es el caso de una torre de gran altura y pequeña superficie en planta, rodeada en su zona baja de un área edificada en una gran extensión, pero con poca altura (ver Figura). Otro caso sería la separación de dos tipos de cimentación, una superficial y otra profunda. Incluso se debería colocar una junta de asiento en el caso de que una cimentación se sustente en terrenos de comportamiento muy diferente. Hay que tener presente que, se puede hacer coincidir una junta de asiento con una junta de dilatación.

11 septiembre, 2018
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - edificación, estructuras, hormigón, medios auxiliares, MOOC, procedimientos de construcción    

En una entrada anterior ya se comentó la importancia que tiene determinar bien el plazo de descimbrado. No es un tema menor, pues existen importantes repercusiones tanto en la economía como en la seguridad del proceso constructivo. La determinación del plazo de descimbrado depende del momento en que el hormigón es capaz de soportar los esfuerzos durante la construcción. Por tanto, la edad mínima para proceder al descimbrado depende de varios factores como son la evolución de la resistencia y del módulo de deformación del hormigón, del curado, de la deformabilidad o de la proporción de la carga permanente que actúa en el momento de descimbrado. Para poder determinar este plazo mínimo se pueden considerar dos métodos. Los primeros se basan en la resistencia a tracción del hormigón y los segundos son los métodos propuestos por la EHE-08 en su artículo 74. Sin embargo, los plazos indicados por la EHE-08 no son compatibles con desencofrados rápidos.

Para realizar un descimbrado lo antes posible, es necesario determinar cómo se desarrollan las resistencias mecánicas del hormigón a corto plazo, lo cual va a depender fundamentalmente de la composición de la mezcla y de la temperatura. La resistencia que está directamente ligada con los fenómenos de anclaje y corte es la resistencia a tracción. Si bien esta resistencia a tracción no se considera directamente en el cálculo de estructuras de hormigón armado, resulta crítica para el cálculo de los plazos de descimbrado. Con todo, en algunos casos resulta ser la adherencia el aspecto crítico, pero a efectos prácticos se puede utilizar la resistencia a tracción como crítica para el descimbrado.

Así, si tenemos una estructura con una acción característica de proyecto y en el momento de descimbrar está sometida a una fracción de esta acción, podremos realizar el descimbrado si se cumple la siguiente condición:

Por simplificar, se llama:

donde fckt,j  es la resistencia a tracción del hormigón a los j días, fckt,28 es la resistencia a tracción del hormigón en curado estándar a los 28 días, γ’fg es el coeficiente de mayoración de acciones aplicable a la situación correspondiente al descimbrado (por tratarse de una situación temporal puede ser menor de la del proyecto, sin ser inferior a 1,25), γfg es el coeficiente de mayoración de acciones de proyecto (1,50 para situación persistente o transitoria de efecto desfavorable para una acción permanente de valor no constante, por ejemplo) y α es la relación entre la carga característica de construcción y la característica de la estructura. Conviene fijarse que γ’fg depende del nivel de control; así Calavera (2002) propone que sea de 1,30 para obras de control de ejecución intenso, de 1,35 para obras de control de ejecución normal y de 1,40 para obras de control reducido.

Si bien la fórmula anterior es correcta, la dificultad estriba en conocer con precisión los valores correspondientes. Así, un método de fácil ejecución en laboratorio consiste en averiguar la resistencia a tracción indirecta del hormigón mediante el ensayo brasileño. Para ello se deben curar las probetas en condiciones análogas a las de la estructuras, y mediante su ensayo a diferentes edades podemos determinar el momento en el que se alcanza el valor mínimo para poder descimbrar.

Otra forma de calcular el plazo de descimbrado consiste en utilizar curvas de referencia, que proporcionan la evolución de la resistencia a tracción en función de la temperatura y del tipo de cemento empleado. En la Figura 1, por ejemplo, se pueden ver las curvas confeccionadas por Alvarado et al. (2005) para un hormigón con resistencia característica a compresión de 25 MPa y endurecimiento normal. Para adecuar la evolución de la temperatura del hormigón en obra, se utiliza el método de madurez, que es una forma de evaluar la resistencia de hormigón recién colocado, relacionando el tiempo y las mediciones de temperatura a valores de resistencia reales. La norma UNE 83160-1 IN proporciona en su Anexo A un ejemplo de aplicación práctica de los métodos de madurez.

Figura 1. Curvas para determinar el plazo de descimbrado para un hormigón de 25 MPa y cemento de endurecimiento normal (Alvarado et al., 2005)

Por último, podríamos utilizar la relación que existe entre la resistencia a tracción directa y la resistencia a compresión. Así, la EHE-08 propone la siguiente relación, cuyo mayor inconveniente es que solo es válida para edades superiores a 7 días y para hormigones de resistencia característica menor o igual a 50 MPa:

sustituyendo las expresiones que relacionan la resistencia a tracción con la resistencia a compresión a edades jóvenes, se obtiene la siguiente condición de la EHE-08 (solo válida para edades superiores a 7 días):

Por otra parte, sabiendo que la resistencia a tracción pura ( fckt) está relacionada con la resistencia a tracción indirecta obtenida en el ensayo brasileño (f ‘ckt ) mediante la siguiente relación aproximada:

se puede concluir que la condición de descimbrado, en función de la resistencia a tracción el ensayo brasileño, sería la siguiente (solo válido para edades superiores a 7 días):

Sin embargo, esta expresión de la EHE-08 donde se requiere una resistencia característica mínima a compresión en el momento de descimbrar puede resultar poco restrictiva para determinados tipos de cementos. Para un cemento CEM II/A-V 42.5, Alvarado et al (2005) proponen la siguiente ecuación, más ajustada que la anterior, para determinar la resistencia a compresión necesaria para el momento del descimbrado:

Por último, como medida de precaución, a pesar de todo lo anteriormente expuesto, se recomiendo un plazo que no baje de 3 días para tener en consideración la incertidumbre inherente al cálculo de la evolución de resistencias del hormigón a edades jóvenes. Asimismo, tampoco se debería descimbrar con resistencias inferiores a los 10 N/mm2 por condiciones estéticas (cambio de color, desconchones, textura, etc.) si el paramento de hormigón tiene una finalidad concreta.

Referencias:

Alvarado YA, Calderón PA, Pallarés FJ, Pellicer T (2005). “Estimation of shore removal times in bidirectional in situ concrete floor slabs applying the maturity method”, Bangkok, Thailand.

Alvarado YA, Calderón PA, Adam JM, Payá IJ, Pellicer T, Pallares FJ, Moragues JJ, (2009). “An experimental study into the evolution of loads on shores and slabs during construction of multistory buildings using partial striking”, Engineering Structures, 31(9):2132-2140.

Calavera J (2002). “Calculo, construcción, patología y rehabilitación de forjados de edificación”, INTEMAC, Madrid.

Calavera J, Fernández J (1991). “Cuaderno Nº 3: Criterios para el descimbrado de estructuras de hormigón”, INTEMAC, Madrid.

Calderón PA, Alvarado YA, Adam JM, (2011). “A new simplified procedure to estimate loads on slabs and shoring during the construction of multistorey buildings”, Engineering Structures (2011),

Fernández J (1986). “Estudio experimental de la evolución de las características mecánicas del hormigón curado en diversas condiciones y su aplicación al cálculo de los procesos de descimbrado”, Tesis Doctoral, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Ministerio de Fomento (2008). “Instrucción de hormigón estructural. EHE-08”, Comisión Permanente del Hormigón, Madrid.

 

6 septiembre, 2018
 

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Cimbra porticada. Imagen V. Yepes (1991)

Acerca de este curso MOOC de la UPV

Este es un curso básico de construcción de obras civiles y de edificación con encofrados y cimbras organizado y avalado por la Universitat Politècnica de València. Es un curso que no requiere conocimientos especiales y está diseñado para que sea útil a un amplio abanico de profesionales con o sin experiencia, estudiantes de cualquier rama de la construcción, ya sea universitaria o de formación profesional. Además, el aprendizaje se ha escalonado de modo que el estudiante puede profundizar en aquellos aspectos que más les sea de interés mediante documentación complementaria y enlaces de internet a vídeos, catálogos, etc.

En este curso aprenderás las distintas tipologías y aplicabilidad de los encofrados y las cimbras utilizados en obras de ingeniería civil, de edificación y en la industria del prefabricado. Se índice especialmente en la comprensión del empuje del hormigón fresco sobre los encofrados, en los aspectos relacionados con la seguridad en los trabajos de cimbrado, descimbrado, encofrado y desencofrado. Se estudia con detalle el cimbrado y descimbrado de plantas sucesivas en edificación y se abordan los encofrados y cimbras empleados en puentes, túneles, estructuras en altura, edificios, entre otros: encofrados telescópicos, trepantes, deslizantes, encofrados túnel, cimbras autolanzables, cimbras autoportantes, etc.

El contenido del curso está organizado en 4 módulos, cada uno con 4 secuencias de aprendizaje que permiten, con una dedicación menor a una hora diaria, aprender los aspectos básicos de los encofrados y las cimbras. Cada semana se trabaja un módulo, teniendo el curso una duración estimada de un mes.

El inicio del curso es el 12 de junio de 2018, y la finalización, el 9 de julio de 2018. La inscripción la puedes realizar en el siguiente enlace: https://www.upvx.es/courses/course-v1:IngenieriaDeLaConstruccion+encofrados+2018-01/about

Lo que aprenderás

Al finalizar el curso, los objetivos de aprendizaje básicos son los siguientes:

  1. Comprender la utilidad y las limitaciones de las estructuras auxiliares (encofrados y cimbras) en la construcción de obras civiles y de edificación
  2. Evaluar y seleccionar el mejor tipo de encofrado y cimbra necesario para una construcción en unas condiciones determinadas, considerando la economía y la seguridad

 

By Sensenschmied – Own work, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18911631

Programa del curso

  1. ¿Qué hacer antes de empezar a construir una estructura de hormigón?
  2. Oficios perdidos en la historia actual de España: el encofrador
  3. ¿Qué son y para qué sirven los encofrados?
  4. Elementos auxiliares y funcionalidad de los encofrados
  5. Clasificación de los sistemas de encofrado
  6. Medidas de seguridad durante el desencofrado
  7. Empuje del hormigón fresco sobre un encofrado
  8. Métodos de cálculo del empuje del hormigón fresco
  9. Encofrado prefabricado para pilares
  10. Construcción de un forjado reticular
  11. Mesas encofrantes o sistemas pre-montados
  12. Construcción mediante encofrados túnel
  13. Moldes para hormigón prefabricado
  14. Mesas basculantes para la fabricación de paneles prefabricados
  15. Encofrados trepantes
  16. Encofrados deslizantes
  17. Carros de encofrado para túnel
  18. Carros de encofrado para construcción de puentes por avance sucesivo
  19. Clases de diseño de cimbras según la norma UNE-EN 12812
  20. Cimbrado, recimbrado, clareado y descimbrado de plantas consecutivas
  21. Precauciones específicas relativas al montaje y desmontaje de cimbras y encofrados
  22. Cimbras y encofrados hinchables
  23. Componentes de una cimbra montada con elementos prefabricados
  24. Precauciones para el montaje de la cimbra de un puente
  25. Cimentación de la cimbra de un puente losa
  26. Cimbras cuajadas en la construcción de puentes
  27. Cimbras porticadas en la construcción de puentes
  28. Definición de cimbra autolanzable
  29. Clasificación de las cimbras autolanzables
  30. Cimbra autolanzable frente a otros procedimientos constructivos
  31. Parámetros para seleccionar una cimbra autolanzable
  32. Elementos de una cimbra autolanzable
  33. Construcción de puentes mediante autocimbra bajo tablero
  34. Construcción de puentes mediante cimbra autolanzable sobre tablero
  35. Construcción de puentes mediante lanzador de vigas
  36. Construcción de puentes por dovelas mediante cimbras autoportantes
  37. Construcción de puentes arco con armaduras rígidas (autocimbras)

Conozca al profesor

Víctor Yepes Piqueras

Catedrático de Universidad. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1982-1988). Número 1 de promoción (Sobresaliente Matrícula de Honor). Especialista Universitario en Gestión y Control de la Calidad (2000). Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València. Su experiencia profesional se ha desarrollado fundamentalmente en Dragados y Construcciones S.A. (1989-1992) como jefe de obra y en la Generalitat Valenciana como Director de Área de Infraestructuras e I+D+i (1992-2008). Ha sido Director Académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (2008-2017), obteniendo durante su dirección la acreditación EUR-ACE para el título. Profesor Visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Investigador Principal en 5 proyectos de investigación competitivos. Ha publicado 69 artículos en revistas indexadas en el JCR. Autor de 8 libros, 22 apuntes docentes y más de 250 comunicaciones a congresos. Ha dirigido 11 tesis doctorales, con 4 más en marcha. Sus líneas de investigación actuales son las siguientes: (1) optimización sostenible multiobjetivo y análisis del ciclo de vida de estructuras de hormigón, (2) toma de decisiones y evaluación multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovación y competitividad de empresas constructoras en sus procesos.

16 mayo, 2018
 
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Proceso de presurización de la membrana de PVC. http://www.tectonica-online.com/productos/1704/hormigon_cupulas/

Las estructuras hinchables pueden utilizarse como un medio auxiliar que sirve como cimbra y encofrado a la hora de construir cúpulas, canales de regadío, depósitos, tubos u otro tipo de estructuras de hormigón. Son estructuras neumáticas que permiten colocar el hormigón de una forma geométricamente eficiente con el objeto de reducir los costes de ejecución. Se trata de utilizar como molde un material flexible, fuerte e impermeabilizado, con formas variadas que son estancos y presentan válvulas para el hinchado y vaciado. El proceso constructivo consiste en inflar el encofrado en su emplazamiento. Tras el hormigonado y posterior endurecimiento, el encofrado se deshincha y se extrae para un uso posterior.

 

Estos medios neumáticos presentan ventajas como su rápida disponibilidad, buen acabado y pocas juntas de hormigonado, su economía y bajo coste de mantenimiento, poco peso, fácil reparación y poco coste de transporte. Además, no necesita mano de obra especializada y son estructuras provisionales que resisten bien los esfuerzos de tracción y compresión. Sin embargo, hay que tener presente la limitación que supone el empuje del hormigón fresco, lo cual implica una preferencia de uso con elementos de pequeño espesor.

Molde hinchable para alcantarillas. http://spanish.marinerubberairbag.com/sale-10479955-black-color-inflatable-rubber-balloon-environmental-friendly-tunnel-formwork.html

Existen distintas patentes de este procedimiento constructivo. Así, en 1960 Dante Bini ideó el denominado “Método Binishell”. Este método consiste en colocar a nivel de suelo la ferralla y se extiende el hormigón con retardadores de fraguado, posteriormente se insufla aire (con una presión entre 2 y 6 kN/m2) y se eleva la membrana junto con el hormigón fresco y las armaduras hasta alcanzar la geometría preestablecida.

Otra patente es el “domo de espuma”, donde se rigidiza la forma neumática con espuma de poliuretano (o mortero de arcilla expandida como alternativa) antes de colocar el hormigón y el acero. La espuma garantiza la forma adquirida por el elemento hinchable y sirve como superficie para recibir el hormigón proyectado. El proceso constructivo comienza fijando la membrana de PVC sobre una cimentación y se procede a su presurización. Sobre la membrana se proyecta interiormente la espuma, que rigidiza la membrana, aumenta el aislamiento térmico y disminuye la posibilidad de condensaciones en el interior. A continuación se ferralla y se proyecta hormigón. Este proceso de armado y proyectado se repite en sucesivas capas de 3-4 cm (lo que disminuye las retracciones), hasta la total construcción de la estructura. La membrana queda como acabado exterior, con lo que se garantiza la impermeabilidad. Son estructuras monolíticas cerradas que permiten el depósito de materias primas, agua o gases. Se pueden alcanzar luces de hasta 100 m sin apoyos, por lo que se pueden constituir edificios de uso público como auditorios o polideportivos.

Figura. Construcción de la bóveda de hormigón del Centro Cultural Óscar Niemeyer en Avilés. http://www.tectonica-online.com/productos/1704/hormigon_cupulas/

A continuación podemos ver algunos vídeos que explican esta técnica constructiva.

 

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados.Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

RIPA, T. (1981). Cúpulas hormigonadas sobre cimbras flexibles infladas. Revista de Obras Públicas, 49-54. (enlace)

3 mayo, 2018
 

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Figura 1. Encofrado de losa premontado Mesa VR de Ulma. https://www.ulmaconstruction.es/es-es/encofrados/encofrados-losas

Los sistemas de encofrados premontados para forjados, denominados encofrados de mesas o mesas encofrantes, son sistemas que permiten construir cualquier tipo de forjado, aunque está especialmente diseñado para la ejecución de losas macizas y forjados aligerados planos de gran dimensión y geometrías regulares y repetitivas. Las mesas encofrantes se componen de una estructura metálica, un tablero o bandeja y unas patas con ruedas orientables que soportan el conjunto. Además, al tratarse de un sistema industrializado, las mesas disponen de todos los elementos de seguridad integrados: barandillas, ganchos, cadenas de fijación, rodapiés, etc.

 

Se trata de una estructura que se monta al inicio de la obra y se traslada, sin desmontar, de una zona otra de la misma. Sirve de apoyo al encofrado -normalmente fenólico- montada sobre un carro que dispone de un mecanismo hidráulico que facilita el desencofrado y el traslado sin necesidad de grúa (Figura 2). Esta disposición evita el montaje y desmontaje de puntales. El sistema de mesa optimiza los tiempos de ejecución al ser su montaje y desencofrado sistemático, rápido y seguro, empleando pocas piezas sueltas y reduciendo la necesidad de mano de obra especializada. Su montaje es sencillo y el desencofrado rápido, al contar con sopandas entre las hileras de las mesas que soportan cada vano. Es habitual su uso en grandes edificios como centros comerciales, hoteles, hospitales, rascacielos, etc.

Figura 2. Carro para desplazamiento horizontal. Imagen: Alsina. http://www.construmatica.com/construpedia/images/2/20/Carro-con-dispositivo-hidr%C3%A1.jpg

Estos equipos pesan entre 500 y 600 kg, por lo que se pueden manejar con grúas convencionales. Es habitual un rendimiento para las mesas encofrantes, referido al metro cuadrado de encofrado y operario, de 10 a 15 minutos, lo cual contrasta con las 3-4 horas necesarias cuando el apuntamiento es vertical con puntales de madera, las 1,5-3 horas con puntales telescópicos o 0,5-1 horas con puntales regulables arriostrados.

Los componentes de un encofrado premontado se pueden ver en la Figura 3. Se trata del despiece de componentes de la Mesa VR de ULMA.

Figura 3. Componentes de un encofrado de losa premontado Mesa VR, de ULMA. https://www.ulmaconstruction.es/es-es/encofrados/encofrados-losas/encofrado-losa-premontado-mesa-vr

A continuación os dejo unos vídeos sobre este tipo de encofrado que espero sean de vuestro interés.

Referencia:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados.Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

2 mayo, 2018
 
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Figura 1. Encofrados verticales. By Farina Destil (Farina Destil) [Public domain], via Wikimedia Commons

Se pueden clasificar los encofrados de muy distintas formas: atendiendo al material con el que están elaborados, al sistema de transmisión de cargas, al sistema de ejecución, etc. Sin embargo, se suelen agrupar en función de la posición del elemento que se va a encofrar: sistemas horizontales y sistemas verticales. Ejemplo del primer tipo son los forjados utilizados en edificación; en cuanto a los segundos, podrían ser aquellos utilizados en pilares o muros.

En cuanto a los materiales, si bien hasta hace pocas fechas era habitual el uso de la madera, nuevos materiales como el aluminio (con este material hay que tener precauciones, ver artículo 68.3 de la EHE-08) o el plástico han permitido estandarizar e industrializar más los procedimientos constructivos. Esta industrialización ha permitido reducir los tiempos de montaje y desmontaje, y con ello el periodo de ejecución de estas tareas. En un post anterior ya se realizó una introducción sobre lo que son y para qué sirven los encofrados.

Por tanto, como podemos ver, existen una serie de factores a tener en cuenta a la hora de elegir el mejor encofrado. Al aspecto económico habría que añadir otros que influyen directamente en él como es el tiempo de desencofrado, el coste de los elementos auxiliares, el coste de la mano de obra necesaria, la colocación y desencofrado, los equipos necesarios, el número de usos que se le de a los materiales y el coste del acabado de las superficies de hormigón.

A continuación he elaborado un mapa conceptual (Figura 2) para clarificar la clasificación de los sistemas de encofrado. Como podéis ver, además de la posición del elemento a encofrar, se ha considerado la transmisión de cargas y la ejecución del elemento para establecer un esquema que simplifique la comprensión de los sistemas.

Figura 2. Mapa conceptual de los sistemas de encofrado. Elaboración: V. Yepes

Los encofrados horizontales, normalmente empleados en forjados de edificación o losas de puentes, presentan tres grupos de elementos constituyentes (Figura 3):

  • Una superficie encofrante, que da la textura y que permite la transmisión de las cargas
  • Una estructura horizontal formada por vigas, sopandas o correas, que traslada las cargas de la superficie encofrante a la estructura vertical
  • Una estructura vertical, formada por puntales, que transmite las cargas a los forjados inferiores o al terreno.

Figura 3. Encofrado de forjado. Fuente: https://www.grupomaq.es/encofrado-de-forjado/

Los sistemas de encofrado vertical, típico en la ejecución de pilares y muros. Según el modo de transmisión de los esfuerzos, se clasifican a su vez en encofrados “a una cara” y encofrados “a dos caras”. Los encofrados a una cara son aquellos en los que, o bien las dos caras encofrantes se unen por tierantes, o no existe una de las caras. En este caso las presiones del hormigón fresco se absorben por estructuras externas al encofrado. En el caso del encofrado a dos caras, las presiones del hormigón se absorben por tirantes internos que atan las dos caras encofrantes. Presentan agrupaciones de elementos (Figura 4):

  • El sistema encofrante, que da textura y soporta la presión del hormigón fresco
  • La estructura de soporte, constituida por un marco exterior y unas costillas interiores de refuerzo

 

Figura 4. Encofrado para muros con vigas. Fuente: https://www.peri.es/productos/encofrados/encofrados-para-muros/vario-gt-24-girder-wall-formwork.html#&gid=1&pid=1

En el caso de encofrados verticales de grandes alturas, se pueden utilizar los encofrados trepantes o autotrepantes y los deslizantes. De ellos ya se ha hablado en otros posts anteriores.

Por último, os dejo un pequeño vídeo explicativo donde se resumen los aspectos más significativos de las tipologías de los encofrados.

Referencia:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

 

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Figura 1. Apuntalamiento y encofrado de forjado. Fuente: http://www.lineaprevencion.com

Un edificio de varias plantas constituye una estructura evolutiva, que va cambiando en configuración y en resistencia conforme se va construyendo. Uno de los aspectos más importantes en la economía y seguridad del proceso constructivo de un edificio es el relacionado con el cimbrado y descimbrado de las plantas sucesivas. No hay que olvidar que durante la construcción se producen esfuerzos que pueden ser más desfavorables que los esfuerzos en servicio. Por tanto, las dos preguntas clave son qué cargas se generan durante la construcción y a qué edad el hormigón está preparado para resistir las cargas por sí mismo.

Sobre este problema se han realizado numerosos estudios que intentan evaluar de forma precisa la transmisión de las cargas entre los forjados y los puntales. Se trata de un problema complejo, pues aspectos tales como las características de la estructura (tipo de hormigón y cargas de cálculo), los cambios de temperatura y humedad ambiente o la distribución de las cargas entre forjados y puntales originado por el propio procedimiento constructivo, entre otros, son determinantes en este tipo de cálculos. Para aclarar algunos aspectos de este tema, vamos a definir los distintos procedimientos empleados, analizaremos brevemente la normativa aplicable y remitiremos a referencias actuales sobre este tema para aquellos de vosotros interesados en profundizar más. Ya os podemos adelantar que la normativa que aborda el plazo de descimbrado es muy genérica y utiliza criterios muy conservadores.

Se pueden distinguir tres procedimientos constructivos principales:

  • Cimbrado y descimbrado: Es el procedimiento más simple, pero que requiere de más material. Se descimbra toda la planta lo cual significa que deben existir tantos juegos de cimbras como plantas. Se pueden tener dos, tres o más plantas consecutivas cimbradas. Hay que tener cuidado, pues aumentar el número de juegos de puntales incrementa las cargas máximas en forjados, por lo que suele convenir n=2.
  • Cimbrado, clareado y descimbrado: El clareado o descimbrado parcial es una técnica muy empleada en España. Consiste en retirar el encofrado y la mitad o más de los puntales que soportan el forjado pocos días después del hormigonado. En este sistema los puntales no pierden nunca el contacto con la estructura. La ventaja es que se reduce el material necesario en la obra. Todo el encofrado y al menos la mitad de los puntales se recuperan entre los 3 y 5 días. Sin embargo, este procedimiento introduce estados de carga intermedios en los forjados que deben comprobarse.
  • Cimbrado, recimbrado y descimbrado: Se retira el apuntalamiento de una planta para que se deforme libremente y se redistribuyan las cargas entre los forjados. Luego se vuelven a poner en carga, de forma que colaboren con los incrementos de carga posteriores. Con este procedimiento, los forjados, a edades tempranas, y cuando se recimbran, soportan únicamente su peso propio. Esta técnica permite reducir notablemente las cargas en los puntales, el inconveniente es que es una operación complicada y delicada, que aumenta el número de operaciones a realizar, y por tanto, el coste de mano de obra. En este caso, aumentar el número de juegos de puntales reduce las cargas máximas en forjados. Este procedimiento precisa de un control de calidad muy intenso, pues se descimbra a edades tempranas. Esta técnica es poco usada en España, aunque es la técnica principal en Estados Unidos.

 

Como vemos, los tres procedimientos tienen sus ventajas e inconvenientes. Por ejemplo, una crítica al recimbrado es que los forjados se someten a altas cargas a edades tempranas. Además, cuando el “efecto suelo” deja de tener incidencia, los efectos beneficiosos del recimbrado dejan de producirse. Por tanto, si lo que se quiere es optimizar, habría que combinar las técnicas de recimbrado en las plantas inferiores con las de clareado en las superiores. La instrucción EHE-08, a la vista de las implicaciones que tiene los procesos constructivos de descimbrado, carga la responsabilidad en el proyecto. En efecto, en su artículo 94.3, indica que “en general, se comprobará que la totalidad de los procesos de montaje y desmontaje, y en su caso el de recimbrado o reapuntalamiento, se efectúan conforme a lo establecido en el correspondiente proyecto“. Al lector preocupado por el cálculo e hipótesis de estas técnicas le recomendamos el libro del profesor Calavera (2002), que es una de las referencias obligadas.

Encofrado de Mesas VR con Puntal SP. https://www.ulmaconstruction.es/es-es/encofrados/puntales-cimbras/puntales/puntal-acero-sp

Por ejemplo, el método simplificado de Grundy y Kabaila (1963) es fácil de aplicar y suele estar del lado de la seguridad, pues supone una rigidez infinita de los puntales y que todos los forjados se comportan elásticamente y presentan la misma rigidez, con una cimentación infinitamente rígida, con cargas uniformemente distribuidas sobre el encofrado y los puntales y despreciando el efecto de la retracción y la fluencia del hormigón. Sin embargo, la rigidez infinita de la cimentación (“efecto suelo”) implica que absorbe un nivel de solicitación importante, lo que provoca a su vez una sobrecarga en los puntales. Esto lleva a que, mientras el efecto dura, las cargas en los puntales se acumulan, pudiendo llegar a constituir la situación más desfavorable de todo el proceso. Una vez que este efecto desaparece, las solicitaciones en puntales pueden disminuir significativamente, lo que lleva a diseños poco optimizados si se aplica el mismo criterio en todas las alturas de la estructura. Este método simplificado nos lleva a distribuciones de cargas que, curiosamente, son independientes de algunos parámetros importantes como son la distancia entre pilares, la altura libre entre plantas, el ritmo constructivo, las dimensiones de los forjados o la resistencia característica del hormigón empleado. Es un método que solo depende del esquema constructivo empleado, es decir, del número de plantas apuntaladas y reapuntaladas.

Con un par de reglas sencillas se puede utilizar este método simplificado. La primera regla es que, una vez se descimbra una planta, la carga que soportaban los puntales se reparten proporcionalmente a los forjados existentes, siempre y cuando los puntales no apoyen en el suelo. La segunda regla es que la carga que recibe el puntal de una planta se calcula de la siguiente forma: se suma la carga del puntal de la planta anterior más el peso propio del forjado y se le resta lo que absorbe dicho forjado. En la figura que sigue se pueden ven los coeficientes de carga para dos y tres juegos de puntales. Para dos juegos, la carga máxima en un forjado se sitúa en el nivel 2 con un coeficiente de 2,25; para tres juegos, la carga máxima se sitúa en el nivel 3 con un coeficiente de 2,36. Dejamos al lector el cálculo con cuatro juegos: la máxima carga sería en el nivel 4 con un coeficiente de 2,43. Se observa que el valor máximo aparece siempre en la planta n, siendo n el número de plantas apuntaladas, es decir, la planta más cargada es la última que fue hormigonada con puntales hasta el terreno.

Coeficientes de carga para puntales y forjados con dos y tres juegos de puntales usando el método simplificado de Grundy y Kabaila (1963)

Taylor (1967) determinó que los coeficientes del método simplificado de Grundy y Kabaila podrían ser reducidos usando la técnica del recimbrado. Se añade una fase más donde se liberan los puntales y los forjados absorben todos los esfuerzos. Al volver a colocar los puntales en carga, éstos solo trabajarán ante cargas adicionales. En la figura siguiente se han calculado los coeficientes para dos juegos de puntales. Se observa que la carga máxima en forjados en este caso es de 1,5 veces el peso del forjado. Dejamos para el lector el cálculo para tres juegos, donde la carga es menor, de solo 1,33 veces el peso del forjado. Como conclusión, sin recimbrado lo mejor eran dos juegos de puntales y con recimbrado, tres juegos.

Aplicación del método simplificado de recimbrado de Taylor (1967), con dos juegos de puntales

El plazo mínimo de descimbrado depende de la evolución de la resistencia, del módulo de deformación, de las condiciones de curado, de las características de la estructura y de la relación entre la carga muerta y la carga actuante en el momento del descimbrado. Esta operación comienza quitando los puntales de las zonas más deformables del forjado (extremo de los voladizos y centros de vano) para continuar hacia los apoyos. Esto se hace para no cargar más de lo previsto y que se deforme el forjado de forma brusca. La EHE-08, en su artículo 74 propone determinar el plazo de descimbrado utilizando la siguiente expresión, basada en el concepto de madurez del hormigón (edad equivalente entre dos hormigones dependiente del tiempo y de la temperatura). Esta fórmula solo se aplica a elementos de hormigón armado fabricados con cementos Portland sin adiciones, suponiendo que el endurecimiento se haya realizado en condiciones ordinarias:

Donde:

Q es la diferencia entre la carga que actúa en situación de proyecto y la carga que actúa en una determinada fase constructiva

G es la carga que actúa en una determinada fase de construcción (en el momento de descimbrar), incluido el peso propio y la carga transmitida procedente de forjados cimbrados sobre el elemento a estudiar

T es la temperatura media en ºC de las máximas y mínimas diarias durante los j días

j es el número de días desde el hormigonado hasta el descimbrado

La EHE-08 recoge la Tabla 74 donde se indican los periodos mínimos de desencofrado y descimbrado de elementos de hormigón armado. Esta tabla se puede utilizar cuando no se disponga de datos suficientes y en el caso de haber utilizado cemento de endurecimiento normal. En el caso de períodos de helada durante el endurecimiento del hormigón, se deben incrementar convenientemente estos valores. También se incrementarán estos valores cuando se quiera limitar la fisuración a edades tempranas o sea necesario reducir las deformaciones por fluencia. Esta tabla presupone que no se cimbran plantas consecutivas sobre la considerada.

Tabla 74 EHE 08. Periodos mínimos de desencofrado y descimbrado de elementos de hormigón armado

Por último, debemos apuntar algunas de las conclusiones derivadas de las medidas experimentales de la transmisión de cargas entre puntales y forjados derivadas de la tesis doctoral de Gasch (2012). Estas conclusiones son importantes a efectos prácticos:

  • El reparto de cargas entre puntales no es uniforme. Los puntales de centro de vano presentan valores de carga máxima para cada una de las operaciones constructivas.
  • Las operaciones no previstas durante el procedimiento constructivo implican fuertes modificaciones de la transmisión de cargas esperada entre forjados y puntales.
  • Pequeñas variaciones en el apriete de los puntales pueden tener gran influencia en la distribución de cargas.
  • Al hormigonar cada forjado, la totalidad de la carga se transmite a los puntales.

 

Referencias:

Buitrago, M. (2014). Desarrollo de una aplicación informática de apoyo al cálculo del proecso constructivo de cimbrado/descimbrado de edificios en altura hormigonados in situ. Optimización del proceso aplicando técnicas de optimización heurística. Trabajo de Investigación CST/MIH. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil. Universitat Politècnica de València.

Calavera, J. (2002). Cálculo, construcción, patología y rehabilitación de forjados de edificación: unidireccionales y sin vigas-hormigón metálicos y mixtos. Intemac Ediciones, Madrid.

Díaz-Lozano, J. (2008). Criterios técnicos para el descimbrado de estructuras de hormigón. Tesis doctoral. Departamento de ingeniería civil: construcción. Universidad Politécnica de Madrid.

Gasch, I. (2012). Estudio de la evolución de cargas en forjados y estructuras auxiliares de apuntalamiento durante la construcción de edificios de hormigón in situ mediante procesos de cimbrado, clareado y descimbrado de plantas sucesivas. Tesis doctoral. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil. Universitat Politècnica de València.

Grundy, P.; Kabaila, A. (1963). Construction loads on slabs with shored fromwork in multistory buildings. ACI Structural Proceedings, 60(12): 1729-1738.

25 abril, 2018
 

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La norma UNE-EN 12812:2008 define los requisitos de comportamiento y diseño general de las cimbras.

Esta norma no solo recoge las acciones típicas a considerar en los cálculos, sino que además cataloga y diferencia dos tipos de cimbra, las denominadas como clase A y clase B.

 

 

 

 

 

Clase de diseño A: es aquella cimbra cuya estabilidad está avalada por la experiencia y buenas prácticas ya establecidas y que se puede considerar que satisface los requisitos de diseño. Son cimbras de utilización estándar y con limitaciones de altura y cargas. Las más habituales son puntales para forjados de edificación y las torres cuajadas en puentes. El proyecto de la cimbra debe incluir una copia de los ensayos y cálculos realizados por el proyectista del material estándar con las limitaciones de uso y montaje que deben respetarse. Esta documentación deberá estar firmada por el suministrador del material y por el laboratorio que haya realizado el ensayo. Estos montajes requieren un análisis simplificado basado en los materiales de los elementos que conforman la cimbra (puntales, bases, cabezales de cimbra y arriostramientos). Su utilización se basa normalmente en la aplicación de tablas de uso y manuales de uso generales y no suelen requerir de cálculos ni ensayos específicos. Habitualmente sólo entran dentro de esta clasificación los apeos con puntal. Según la norma, la clase A se puede adoptar solo cuando:

  1. las losas tengan un área de sección transversal inferior a 0,3 m2 por metro de anchura de losa
  2. las vigas tengan un área de sección transversal inferior a 0,5 m2
  3. la luz libre de las vigas y las losas no supere los 6,0 m
  4. la altura de la estructura permanente en la cara inferior no supere los 3,5 m

Clase de diseño B: la estabilidad y el diseño se deben estudiar de acuerdo con los Eurocódigos (EN 1990, EN 1991 hasta EN 1999) y con los apartados de la UNE-EN 12812, debido a que se debe realizar un diseño estructural completo.  Por tanto, se deben comprobar los estados límites últimos y de servicio, así como las uniones y detalles. Además, se deben incluir planos que determinen la cimbra en planta para poder realizar el replanteo, los alzados y las secciones, así como los detalles importantes. Dentro de esta clase se incluyen todas las cimbras realizadas con material a medida y todas aquellas de material estándar pero con usos que se salen de sus condiciones de utilización. La clase B2 permite un cálculo más simplificado que la clase B1 para determinar la distribución de la carga, basado en las áreas de influencia que recoge cada vertical o montante de la cimbra. Este cálculo simplificado alcanza el mismo nivel de seguridad. En la clase B1 se supone que el montaje se lleva a cabo con un nivel de destreza apropiado para la construcción permanente (ver normas EN 1090-2 y EN 1090-3 para estructuras metálicas).

Fuera de estas dos clases de diseño, mencionaremos las cimbras especiales, destinadas a la construcción de grandes estructuras (cimbras autolanzables, lanzadores de vigas y dovelas o carros de voladizos sucesivos). se caracterizan por ser cimbras-máquina, es decir, con movimiento, por lo que se precisa de un cálculo muy detallado en todas las posiciones de trabajo.

By STALFORM Engineering [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

 

21 abril, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - ANDECE, BIM, ciclo de vida, edificación, empresas constructoras, ingeniería civil, innovación, maquinaria, materiales, medios auxiliares, optimización, Planificación, procedimientos de construcción, seguridad, sostenibilidad, toma de decisiones    

http://constructioncitizen.com/blog/get-smart-construction-video/1510211

Se está poniendo de moda el concepto “inteligente” para nombrar todo tipo de cosas. Por ejemplo, “smart buildings“, “smart cities“, “smart beach“, “smart tourism destination“, “smart food“, etc. Como siempre, cada vez que se empieza a hacer viral un concepto, al final se acaba por difuminar y perder el sentido original de lo que se quería decir. Este tipo de modas ya han pasado por conceptos tan importantes como “calidad”, “sostenibilidad”, “innovación”, etc. Al final, aplicado a productos o servicios, se menoscaba el significado por culpa del marketing y con ello se quiere atraer al consumidor hacia lo “bueno”, “guay”, “saludable” o similares.

Espero que el término de “construcción inteligente” tenga algo más de recorrido y pueda suponer un punto de inflexión en nuestro sector. Este término presenta, como no podía ser de otra forma, numerosas interpretaciones y tantas más aplicaciones. Es un concepto que se asocia al diseño digital, a las tecnologías de la información y de la comunicación, la inteligencia artificial, al BIM, al Lean Construction, la prefabricación, los drones, la robotización y automatización, a la innovación y a la sostenibilidad, entre otros muchos conceptos.

Uno que me interesa mucho es la asociación con el de los nuevos métodos constructivos (término que incluye nuevos productos y nuevos procedimientos constructivos). Su objetivo es mejorar la eficiencia del negocio, la calidad, la satisfacción del cliente, el desempeño medioambiental, la sostenibilidad y la previsibilidad de los plazos de entrega. Por lo tanto, los métodos modernos de construcción son algo más que un enfoque particular en el producto. Involucran a la gente a buscar mejoras, a través de mejores procesos, en la entrega y ejecución de la construcción.

https://pixabay.com/es/sitio-de-construcci%C3%B3n-edificio-1205047/

Sin embargo, y este es un punto crucial, para que se pueda hablar de verdad de “construcción inteligente”, no solo vamos a necesitar incorporar las nuevas tecnologías, sino que también va a ser necesario elaborar un sistema que permita la participación de todas las partes implicadas en el proceso proyecto-construcción, alimentando de información de calidad a este sistema de forma que soporte la toma de decisiones mediante la inteligencia artificial. El BIM puede ser un buen punto de partida para ello, pero se hace necesario integrar la inteligencia colectiva de forma que, aunque se apoye el sistema de una rigurosa alimentación de datos en tiempo real, el decisor tome sus decisiones asumiendo la responsabilidad última de sus acciones.

Dejo abierto este tema por si alguno de mis estudiantes quieren realizar su Trabajo Fin de Máster, e incluso atreverse a la realización de una tesis doctoral sobre este tema.

Os voy a dejar algunos vídeos relacionados con el tema, algunos os gustarán más que otros, pero es una buena forma de acercarse al concepto de construcción inteligente.

Licencia de Creative Commons
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - edificación, estructuras, hormigón, procedimientos de construcción    

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Los forjados de losa postesa o forjados postensados son forjados que han sido elaborados mediante la técnica de tesar cables de acero (armadura activa), después del fraguado del hormigón y cuando éste ha alcanzado una resistencia suficiente para soportar las tensiones provocadas por dicho tesado. Se requieren hormigones y aceros de alta resistencia. Como consecuencia del trazado curvo de los tendones también aparecen fuerzas de desviación que pueden llegar a equilibrar el peso propio de la estructura, las cargas muertas e incluso parte de las sobrecargas. Existen dos variantes de la técnica: armadura postesa adherente y armadura postesa no adherente. Para forjados de edificación se suelen emplear armadura no adherente, por lo estricto de los cantos y por la facilidad de montaje. Este tipo de losas se utilizan en estructuras de edificios en altura, estructuras por debajo de la cota de rasante, cimentaciones por losa, parkings, puentes, depósitos, estructuras de edificaciones industriales, etc.

http://www.edingaps.com

Algunas de las ventajas del uso de estos sistemas son las siguientes:

  • Reducción de los materiales de construcción ( hasta un 40% de hormigón y un 75% de acero).
  • La reducción de peso de la estructura permite reducir el espesor y el armado de la losa de cimentación.
  • Aumento de altura libre entre plantas al reducir a la mitad el canto de la losa comparado con un forjado tradicional.
  • Continuidad estructural que permite un menor número de juntas de hormigonado y dilatación, asi como una mayor integridad estructural.
  • Reducción considerable del número de pilares y aumento de los vanos.
  • Evita la aparición de fisuras y es impermeable al estar el hormigón comprimido.

 

A continuación os dejo un vídeo donde se explica la ejecución de una losa postesada en un edificio de viviendas en Madrid. El proyecto de la estructura se debe a la empresa CALTER INGENIERÍA.

4 septiembre, 2017
 
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