¿Cuáles son los coeficientes de seguridad de los materiales de un encofrado?

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Los encofrados están formados por una composición de distintos materiales que, trabajando de forma conjunta, sirven como molde para el hormigón en estado fresco. En la Norma UNE 180201:2016 “Encofrados. Diseño general, requisitos de comportamiento y verificaciones“, se recogen los requisitos que deben cumplir dichos materiales.

Tanto el fabricante del material, como el fabricante de los elementos constitutivos de los encofrados, deben garantizar, mediante los ensayos correspondientes, las características mecánicas que expresan características resistentes de dichos materiales y del propio encofrado en su conjunto, mediante valores característicos obtenidos con un percentil del 5%.

Esos valores característicos se minoran con coeficientes (γM) de ponderación, para cada uno de los materiales, cuando se realizan los cálculos correspondientes al dimensionado de los elementos constitutivos de los encofrados.

  • En el caso del acero, se debe cumplir con la Norma UNE-EN 1993-1-1: “Proyecto de estructuras de acero. Reglas generales y reglas para edificios” (Eurocódigo 3). Para la comprobación en rotura, estado límite último, γM=1,05, salvo en tirantes y uniones, donde γM=1,25. Estos coeficientes se pueden ajustar con el nivel de constatación de la calidad de las características del material. Para la comprobación de la deformación en servicio, estado límite de servicio, γM=1,00.
  • En el caso del aluminio, se debe cumplir con la Norma UNE-EN 1999-1-1: “Proyecto de estructuras de aluminio. Reglas generales y reglas para edificios” (Eurocódigo 9). Para la comprobación en rotura, estado límite último, γM=1,10, salvo en tirantes y uniones, donde γM=1,25. Estos coeficientes se pueden ajustar con el nivel de constatación de la calidad de las características del material. Para la comprobación de la deformación en servicio, estado límite de servicio, γM=1,00.
  • En el caso de la madera, se debe cumplir con la Norma UNE-EN 1995-1-1: “Proyecto de estructuras de madera. Reglas generales y reglas para edificios” (Eurocódigo 5). La madera debe cumplir con una clase de duración corta y una clase de servicio 3. Para la comprobación en rotura, estado límite último, γM=1,30, sobre el que hay que aplicar el coeficiente  kmod con el valor indicado en dicha norma según el tipo y condiciones de madera utilizada. Para la comprobación de la deformación en servicio, estado límite de servicio, el valor del módulo de elasticidad a emplear es el valor medio Emedio sin ponderar, es decir,  γM=1,00.

 

En el caso de materiales compuestos, no existen normas disponibles. En este caso, el fabricante debe garantizar las características mecánicas del material compuesto, obtenidas mediante ensayos, mediante valores característicos obtenidos con un percentil del 5%.

 

¿Qué resistencia tiene que tener el hormigón para poder descimbrar?

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:

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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.

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

 

Resistencia a fricción contra deslizamiento del apoyo de una cimbra

Figura 1. Resistencia de fricción contra deslizamiento. Fuente: EN 12812

Los pequeños detalles son los que, en ocasiones, provocan accidentes o problemas importantes en una obra. En este post vamos a comentar brevemente cómo evitar en el cálculo estructural de una cimbra el deslizamiento local del apoyo. Se trata de una comprobación sencilla que vamos a describir siguiendo las indicaciones de la norma UNE-EN 12812 “Cimbras. Requisitos de comportamiento y diseño general”.

La forma de evitar el deslizamiento local de la cimbra se puede realizar confiando en la fricción, mediante un dispositivo mecánico, o por la combinación de ambos. Para este último caso, se debería garantizar que actúan tanto la resistencia a fricción como el dispositivo mecánico de forma conjunta. Téngase en cuenta que la rigidez del dispositivo mecánico y cualquier tolerancia u holgura pueden retrasar el trabajo conjunto.

Para que la resistencia a fricción Rf,d sea suficiente, debe superar al valor de cálculo de la fuerza paralela al plano de apoyo que conduce al deslizamiento, Fd (véase la Figura 1).

 

 

 

Rf,d se calcula de la siguiente forma:

donde:

Los coeficientes de rozamiento dependen de la combinación de materiales. En la siguiente tabla aportada por la norma UNE-EN 12812 se sugieren algunos valores que pueden modificarse si se disponen de datos más reales realizados por experimentación para un caso particular.

Requisitos de los cimientos de una cimbra

By Leonard G. [CC0], from Wikimedia Commons

En una entrada anterior dimos recomendaciones acerca de la cimentación de una cimbra en el caso particular de la construcción de un puente losa. Ahora vamos a explicar brevemente los requisitos básicos de cualquier tipo de cimbra atendiendo a lo dispuesto en la norma UNE-EN 12812:2008 “Cimbras. Requisitos de comportamiento y diseño estructural”.

Una cimbra, tal y como dispone dicha norma, se utiliza normalmente para soportar las cargas producidas al verter hormigón fresco durante la construcción de estructuras permanentes hasta que se alcance la capacidad de soportar la carga suficientemente, también sirve para absorber las cargas de elementos estructurales, instalaciones y equipos utilizados durante la construcción, el mantenimiento, la reforma o el derribo de las estructuras y, adicionalmente, proporcionan sustento para el almacenamiento temporal de materiales de construcción, elementos estructurales y equipos.

Como puede verse, la cimbra es una estructura que debe transmitir las cargas al terreno o a otra subestructura. Puede ser una subestructura habilitada a tal efecto, la superficie del terreno existente (por ejemplo, roca), una superficie parcialmente excavada y preparada (por ejemplo, tierra), una estructura ya existente o bien un cimiento propiamente dicho.

Apoyo sin ninguna incrustación en el terreno

El cimiento de una cimbra se puede apoyar directamente sobre el terreno, siempre que se retire la capa superficial del suelo. En este caso se deben cumplir las siguientes condiciones:

  • Los cimientos deben resistir los arrastres por aguas superficiales o subterráneas, al menos, durante la vida de la cimbra. Para ello se puede ejecutar un drenaje o bien se puede proteger dicha cimentación con una capa de hormigón.
  • No deben existir heladas que afecten a terrenos permeables que sean superficie de apoyo, al menos, durante la vida de la cimbra.
  • La superficie de apoyo no debe superar el 8% de pendiente. En otro caso, se debe realizar un macizo de apoyo o cualquier otra solución que permita disipar la componente de fuerza en el terreno.
  • En terrenos cohesivos, y cuando la distancia al borde es grande, se debe disponer de un drenaje por debajo de la base de cimentación.
  • En el caso de terrenos no cohesivos, se debe asegurar que no sea probable que el nivel freático se eleve a menos de un metro de la parte inferior de la estructura. La razón es mantener el asentamiento en un valor suficientemente bajo.
  • Se debe verificar la capacidad de esfuerzo cortante lateral.

 

Apoyo sobre una estructura permanente existente

En este caso hay que verificar la capacidad de la estructura permanente para soportar las cargas aplicadas de la cimbra.

Elementos rectangulares apilados

Se pueden utilizar elementos de madera rectangulares u otros elementos comparables para el apoyo en la ejecución de las torres portantes, así como para el ajuste de la altura de la base de la construcción en combinación con la cimentación. Estos elementos se deben colocar transversalmente, ampliándose el área base con cada capa desde la parte superior a la inferior. Asimismo, se debe comprobar que el apoyo de la ejecución para las torres portantes debe cubrir toda la sección transversal de la torre (Figura 1).

Figura 1. Apoyo de una torre portante mediante elementos apilados. AENOR (2008)

El extremo superior de los elementos apilados debe diseñarse como un apoyo horizontal arriostrado, o bien, se debe estabilizar el punto de apoyo en cualquier dirección horizontal mediante anclajes horizontales. Este elemento apilado se considera como un punto de apoyo horizontal arriostrado si se cumple (Figura 2):

Figura 2. Elemento apilado para ajuste de la altura. AENOR (2008)

Torres de carga

Se requiere asegurar la forma de la sección de la estructura de apoyo mediante anclajes o planos rigidizados, en la parte superior e inferior de la torre. Se puede sustituir dichos anclajes por el propio encofrado o por la cimentación en el caso de que la torre esté bien conectada a dichos elementos.

Referencias.

AENOR (2008). Norma Española UNE-EN 12812 Cimbras. Requisitos de comportamiento y diseño general.

 

Bibliografía y enlaces útiles sobre encofrados y cimbras

Imagen: AFECI (Asociación de Fabricantes de Encofrados y Cimbras). http://www.afeci.es/

Una vez finalizada la primera edición del curso MOOC sobre cimbras y encofrados, algunos alumnos me han solicitado que reúna toda la documentación y enlaces de interés al respecto. Es por ello que os dejo a continuación una lista que, probablemente, iré ampliando sucesivamente. Por cierto, al final más de 1000 alumnos se inscribieron en este primer curso gratuito y masivo. El objetivo era un curso divulgativo que llegase al máximo número de perfiles diferentes. Estamos preparando ya una segunda edición MOOC similar para aquellos que no pudieron hacer la primera versión y un curso de 30 horas donde, además se incluyan problemas y casos prácticos y permita un certificado oficial del Centro de Formación de Posgrado de la Universitat Politècnica de València (muchos alumnos necesitan, a parte de los conocimientos, un certificado académico). Ya os iré contando este proyecto, que seguramente se pondrá en marcha en el último trimestre de este año.

Enlaces y documentos de interés:

Estudios de apuntalamiento: De la teoría a la práctica. Jornada divulgativa (2018). Seguridad en fase de estructuras. (enlace)

Sistemas de encofrado: análisis de soluciones técnicas y recomendaciones de buenas prácticas preventivas. Fundación Agustín de Betancourt (2011), Comunidad de Madrid, 130 pp. (enlace)

Estudio de las condiciones de trabajo en encofrado, hormigonado y desencofrado. Fernández, R.; Honrado, C. (2010), Junta de Castilla y León, 68 pp. (enlace)

Guía informativa sobre encofrados y cimbras. AFECI. (enlace)

Guía práctica de encofrados. OSALAN (2007), Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales, 200 pp. (enlace)

Colección de Legislación en materia de Prevención de Riesgos Laborales. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. (enlace)

REAL DECRETO 2177/2004, de 12 de noviembre, por el que se modifica el Real Decreto 1215/1997, de 18 de julio, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo, en materia de trabajos temporales en altura. BOE nº 274 13-11-2004. (enlace)

Orden FOM/3818/2007, de 10 de diciembre, por la que se dictan instrucciones complementarias para la utilización de elementos auxiliares de obra en la construcción de puentes de carretera.(enlace) BOE Nº 310 27-12-2007

Soluciones completas de encofrado túnel. Túneles y encofrados. (enlace)

Encofrado vertical. Sistemas trepantes (I). Notas técnicas de prevención. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (2009). (enlace)

Encofrado vertical. Muros a dos caras, pilares, muros a una cara (II). Notas técnicas de prevención. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (2009).  (enlace)

Encofrado horizontal: protecciones colectivas (I). Notas técnicas de prevención. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (2008). (enlace)

Encofrado horizontal: protecciones colectivas (II). Notas técnicas de prevención. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (2008).  (enlace)

Cimbras montadas con elementos prefabricados (I): normas constructivas. Notas técnicas de prevención. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (2016). (enlace)

Cimbras montadas con elementos prefabricados (II): normas constructivas. Notas técnicas de prevención. INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (2016). (enlace)

Norma UNE 180 201: Encofrados. Diseño general, requisitos de comportamiento y verificaciones. AENOR (2016). (enlace)

Norma UNE-EN 12812: Cimbras. Requisitos de comportamiento y diseño general. AENOR (2008). (enlace)

Norma UNE 76501: Estructuras auxiliares y desmontables. Clasificación y definición. AENOR (1987).

Norma UNE-EN 1065: Puntales telescópicos regulables de acero. Especificaciones del producto, diseño y evaluación por cálculos y ensayos. AENOR (1999).

Norma UNE-EN 16031: Puntales telescópicos regulables de aluminio. Especificaciones del producto, diseño y evaluación por cálculos y ensayos. AENOR (2013).

Bibliografía:

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Premio Docencia en Red 2017/2018

El viernes pasado recogí en el Paraninfo de la Universitat Politècnica de València, uno de los premios de Docencia en Red correspondientes a la convocatoria 2017/2018. Pero, ¿qué es la Docencia en Red? Para trabajar en la mejora del rendimiento académico de los estudiantes, la UPV ha definido una línea de acción de intensificación del uso de las nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones en la docencia. En este contexto, el Plan DOCENCIA EN RED, tiene como objetivo es incentivar en el profesorado la elaboración de materiales educativos reutilizables en formato digital.

Los materiales educativos se elaboran en formato digital, de forma que puedan ser almacenados en bases de datos, distribuidos a través de la red y accesibles desde cualquier navegador estándar. Los objetos de aprendizaje elaborados se incluyen en el repositorio institucional de la UPV (RiuNet).

En particular, este año hice una serie de vídeos educativos relacionados con las cimbras autolanzables. Este material ha formado parte del curso MOOC sobre cimbras y encofrados, que ha tenido más de 1000 alumnos inscritos y que en septiembre volverá a repetirse su edición.

Curso gratuito online masivo: Introducción a los encofrados y las cimbras en obra civil y edificación

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

 

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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.

Carros de encofrado para la construcción de puentes por avance en voladizo

Figura 1. Construcción por voladizos sucesivos. By Störfix [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], from Wikimedia Commons

La construcción en avance en voladizo con dovelas hormigonadas “in situ” ha ido desplazando a los puentes-viga metálicos en luces entre 60 y 200 m. El récord mundial de esta tipología lo ostenta el puente Gateway en Brisbane, Australia, con 260 m de luz.

La dovela en curso de hormigonado suele apoyarse sobre un carro de avance soportado por el tablero terminado. Sin embargo, existen otros sistemas como el uso de andamiaje apoyado sobre el terreno, vigas metálicas auxiliares apoyadas sobre las pilas del puente en construcción e incluso mediante atirantamiento provisional.

En el caso que nos ocupa, el carro móvil de hormigonado soportado por el propio tablero, debe garantizar la posición geométrica de las dovelas y soportar su peso antes del fraguado del hormigón y de su unión mediante pretensado a la dovela precedente. Se distinguen los carros móviles tradicionales y los autoportantes. En los primeros, el peso de la dovela se transmite al tablero por medio de vigas longitudinales fijadas sólidamente en voladizo en el extremo de la ménsula.

  • Carros móviles con vigas principales superiores: Constan de vigas longitudinales situadas en la vertical de las almas, arriostradas por vigas transversales de donde cuelga el encofrado, la plataforma de trabajo y las pasarelas de inspección. Los encofrados interiores y de almas se apoyan sobre vigas o carretón móvil, desplazándose colgados tanto por el tablero como por el carro. El carro se ancla a la penúltima dovela, equilibrándose con contrapesos traseros (Figura 2) o bien con un anclaje móvil a la vía de rodadura (Figuras 1 y 3). El problema fundamental con este carro es la aparición de fisuras en la cara superior de la losa inferior al deformarse las vigas principales durante el hormigonado. Para reducir este efecto se hormigona el voladizo hacia atrás. También se podrían utilizar carros más rígidos y pesados, que pesan el doble que los ligeros, pero ello origina un aumento en el pretensado y en los dispositivos anclaje o contrapesos.
Figura 2. Carros antiguos con contrapesos para equilibrar. Fuente: Dragados Obras y Proyectos

 

Figura 3. Carro de avance moderno, anclado al tablero. http://www.sten.es/encofrados/viaductos/

 

  • Carros móviles con vigas principales inferiores: Para despejar la superficie de trabajo y permitir el acceso de la parte superior de la dovela en construcción se recurre a carros con vigas situadas bajo las almas exteriores de las dovelas. Ello facilita la prefabricación de las armaduras y vainas con cables de pretensado, lo que agiliza la ejecución.
  • Carros móviles autoportantes: Se trata carros donde el encofrado forma parte de la función resistente, reduciendo las deformaciones que aparecen durante el hormigonado de la dovela. Esta disposición mejora el control y la corrección geométrica del tablero, reduce las fisuras que aparecen entre las juntas de las dovelas y evita la obstrucción de las superficies de trabajo. Los carros se anclan por pretensado al tablero construido, posicionándose mediante usillos. El carro se traslada sobre perfiles situados en voladizo sobre la vertical de las almas. Pueden construirse secciones variables e incluso secciones en cajón con varias almas. El encofrado interior del cajón se apoya en la viga maestra anterior y se cuelga por la parte trasera de la dovela precedente.

 

Una explicación del proceso constructivo la tenéis en el siguiente vídeo:

A continuación os dejo un vídeo donde podéis ver un carro de avance modelo CVS de la empresa ULMA Construction. Espero que os sea de interés.

Otro vídeo, también del ULMA, es el siguiente:

También es de interés el procedimiento constructivo del viaducto de Contreras. Aquí os paso un vídeo de voxelstudios.

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.

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Cimbra porticada en la construcción de puentes

Cimbra porticada. Imagen V. Yepes (1991)

La cimbra diáfana o porticada, se usa cuando se hace necesario ejecutar una cimbra de un paso superior sobre un obstáculo, no siendo posible el uso de una cimbra cuajada. Como su nombre indica, está formada por pórticos, que concentran y transmiten  las cargas al terreno. Las estructuras a cimbrar suelen ser arcos, acueductos y viaductos.

La cimbra porticada se utiliza en los siguientes casos:

  • Cuando la estructuras a cimbras se encuentra a una altura superior a 16 metros con respecto a la superficie de apoyo de la cimbra, con lo que se tendría demasiados elementos que montar, con el consiguiente coste de dinero y tiempo de montaje.
  • Cuando la superficie de apoyo no tiene la suficiente capacidad, y es necesario concentrar las cargas en zonas de apoyo predeterminadas que estén en buenas condiciones portantes.
  • Cuando existan servidumbres a respetar en la zona de instalación de la cimbra, y haya que sortearlas.
  • Cuando es necesario permitir el paso de tráfico preexistente, o también el tráfico propio de la obra.
  • Cuando existan accidentes orográficos (ríos, rías, vaguadas, arroyos, zonas escarpadas…)
  • Cuando la estructura tiene un número múltiple de vanos, que hacen posible la reutilización de los módulos de cimbra mediante cambio, ripado, etc…
Cimbra porticada. Imagen: V. Yepes (1992)

Estas cimbras permiten salvar luces de 6 a 16 m con unos soportes que trasladan la carga al terreno. Estos soportes permiten cargas de 120 a 450 kN, aunque en algunos casos especiales pueden llegar a soportar 2000 kN. Estas cimbras se componen de pilas y vigas articuladas, con sección triangular o cuadrangular. Se utilizan elementos de acero de alta resistencia desmontables. Los pilares se ensamblan con módulos planos formados por tubos de perfil circular. De esta forma, el pilar se forma con acoplamiento de elementos planos unitarios, formando módulos entre 0,75 y 2,50 m. Además, su altura se regula en sus extremos mediante husillos roscados. Las vigas se montan con módulos de perfiles tubulares ensamblados mediante bulones. Además de vigas articuladas, se pueden utilizar jácenas, donde se añade un atirantado a las vigas para aumentar el canto resistente.

La cimbra es una estructura provisional que requiere su propio proyecto y cálculo, con una especial atención a las hipótesis de carga, a su cimentación y los detalles de diseño y montaje. No son extraños los accidentes, especialmente con las cimbras diáfanas, al carecer de un proyecto adecuado. Dicho proyecto y las operaciones de montaje y desmontaje de estos elementos suele depender de una empresa especializada. Se debe exigir que la cimbra sea estable, especialmente a pandeo, y que las deformaciones previstas se compensen con las contraflechas necesarias.

Os paso a continuación un vídeo donde podéis ver este tipo de cimbra utilizada en la construcción de puentes.

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.

 

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Elementos de una cimbra autolanzable

Figura 1. Autocimbra bajo tablero. https://civilengineer-online.com

En este post vamos a describir los elementos que constituyen una autocimbra, la función de cada elemento dentro del sistema y analizaremos las conexiones entre cada uno de dichos elementos. Remitimos al lector a otros posts anteriores donde se clasificaba este medio auxiliar de construcción de puentes y se comparaba respecto a otros procedimientos constructivos.

Vigas longitudinales

Son las estructuras longitudinales que conforman la autocimbra (Figura 1). Sirven para apoyar (autocimbras bajo tablero) o suspender (autocimbras sobre tablero) el encofrado de un vano. Normalmente están conformadas por vigas en celosía metálicas, aunque también pueden ser vigas de alma llena con luces de mayor dimensión. Al tratarse de una estructura móvil, se hace necesario examinar con mucho detenimiento las posiciones más críticas de cada elemento.

Vigas transversales y encofrado del tablero

El encofrado se soporta por una estructura de vigas transversales, que a su vez, se apoya sobre la estructura longitudinal. Uno de los puntos a tener en cuenta es el paso de estas vigas transversales a través de las pilas del puente. El encofrado exterior sirve de soporte y molde a la superficie exterior del tablero de hormigón. Este encofrado debe disponer de juego en las juntas para absorber ligeras modificaciones geométricas. Este encofrado, por razones económicas, debe soportar más de 12 puestas, aunque en algunos casos se llega a más de 50. En el caso de secciones en cajón, existe un encofrado interior. En este caso, el hormigonado puede realizarse en una o dos fases. Si se realiza en una fase, el encofrado debe replegarse o transportarse para salvar el paso del diafragma de la pila. Si se hormigona en dos fases, se debe retirar este encofrado interior por medios de elevación.

Figura 2. Paso de autocimbra sobre tablero por pila. www.alpisea.com

Apoyos en las pilas y en el tablero

La estructura longitudinal de la autocimbra descansa sobre apoyos a ménsulas colocados en las pilas del puente. En las cimbras autolanzables bajo tablero el apoyo sobre la pila delantera se realiza sobre ménsulas (Figura 1), aunque también podría utilizarse torres auxiliares (Figura 3). En el caso de autocimbra sobre tablero, el apoyo sobre la pila delantera se realiza sobre una estructura metálica. El apoyo trasero de la autocimbra sobre tablero se realiza sobre el voladizo del tablero ya construido o bien sobre la pila. El apoyo trasero de la autocimbra bajo tablero se realiza mediante una viga de cuelgue.

Figura 3. Apoyo delantero de la viga longitudinal de autocimbra sobre tablero. www.crsic.cn

Sistemas hidráulicos, mecánicos y eléctricos

Estos sistemas permiten realizar los distintos movimientos de la autocimbra: longitudinal para avanzar de un vano a otro, vertical para la puesta a cota y descimbrado, y transversal y/o abatimiento de encofrado para permitir el paso de éste por la pila delantera.

A continuación se muestra un esquema general de elementos, tanto para una cimbra bajo tablero (Figura 4) como sobre tablero (Figura 5).

Figura 4: Esquema general de elementos para una autocimbra bajo tablero. www.avensi.es/

 

Figura 5: Esquema general de elementos para una autocimbra sobre tablero. www.avensi.es/

Todo lo que os he descrito en el post os lo cuento en el siguiente Polimedia, que espero os guste.

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.

SEOPAN (2015). Manual de cimbras autolanzables. Tornapunta Ediciones, Madrid, 359 pp.

 

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