¿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:

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.

 

Precauciones específicas en seguridad relativas al montaje y desmontaje de cimbras y encofrados

By Farina Destil (Farinacasseforme Destil) [Public domain], via Wikimedia Commons. NOTA IMPORTANTE: Se puede observar que los ganchos de la fotografía incumplen las medidas de seguridad al no disponer de gatillo de seguro. Este detalle no se le ha escapado a Xosé Manuel (@xomaloga). Gracias por ello. Si os fijáis bien, también le faltan guantes a alguno de los operarios.

El montaje y desmontaje de cimbras y encofrados requieren de precauciones específicas que resulta difícil de condensar en un breve post como este. Sin embargo, incluimos aquí algunas consideraciones muy básicas y una referencias que se pueden utilizar antes de emprender cualquier tipo de obra que necesite de estos elementos auxiliares. En una entrada anterior se describieron medidas específicas de seguridad en el desencofrado.

 

 

 

 

Algunas de las consideraciones pueden ser las siguientes:

  • Las cimbras y encofrados, así como las uniones de sus distintos elementos, poseerán una resistencia y rigidez suficientes para soportar sin asientos ni deformaciones perjudiciales las cargas, las sobrecargas y acciones de cualquier naturaleza que puedan producirse sobre ellas como consecuencia del proceso de hormigonado y vibrado del hormigón.
  • Al realizar el encofrado, se pensará también en la operación inversa: desencofrar; y se efectuará de tal forma que la posterior retirada de los elementos utilizados sea lo menos peligrosa y complicada posible.
  • No se procederá a desencofrar hasta tanto no hayan transcurridos los días necesarios para el perfecto fraguado y consolidación del hormigón establecidos por la Normas Oficiales en vigor.
  • El apilamiento de la madera y encofrado en los tajos cumplirá las condiciones de base amplia y estable, no sobrepasar de 2 m. de altura, el lugar de apilamiento soportará la carga aplicada, el acopio se hará por pilas entrecruzadas. Si la madera es usada estará limpia de clavos.
  • Las herramientas manuales: martillos, tenazas, barra de uñas, etc. estarán en buenas condiciones.
  • Cuando se elabore un encofrado, habrá de tenerse en cuenta la posterior operación de desencofrado, por lo que los elementos utilizados serán concebidos de forma que su retirada sea la menos complicada y peligrosa posible.
  • Es fundamental que las operaciones de desencofrado sean efectuadas por los mismos operarios que hicieron el encofrado.
  • Si los elementos de encofrado se acopian en lotes para ser posteriormente trasladados por la grúa, deberán cumplir las siguientes condiciones:
  1. Solo sobresaldrán del forjado, un máximo de un tercio de su longitud.
  2. Cada lote se apoyará en un tablón, situado en el extremo del forjado.
  • Los encofrados metálicos se pondrán a tierra si existe el peligro de que entren en contacto con algún punto de la instalación eléctrica de la obra.
  • Conviene recordar a los encofradores que la operación de desencofrado, no estará concluida hasta que el encofrado esté totalmente limpio de hormigón, puntas, latiguillos, etc., y debidamente apilado en el lugar designado.
  • Los encofradores llevarán las herramientas en una bolsa, pendiente del cinturón.
  • Bajo ningún concepto arrojarán herramientas o materiales desde altura.
  • Los operarios utilizarán botas con puntera reforzada, y plantillas anticlavos.
  • Deben sujetar el cinturón de seguridad a algún punto fijo adecuado, cuando trabajen en altura.
  • Deben desencofrar los elementos verticales desde arriba hacia abajo.
  • La sierra sólo la utilizarán los oficiales.
  • Antes de cortar madera se quitarán las puntas, observándose la existencia de nudos.
  • Cuando los puntales tengan más de 5 m. de altura, se deben asegurar contra el pandeo arriostrándolos horizontalmente.
  • Siempre que fuere preciso, se emplearán andamios o plataformas de trabajo de 60 cm. de ancho.
  • Si la plataforma es de madera será bien sana, sin nudos saltadizos, ni otros defectos que puedan producir roturas.
  • Estas plataformas tendrán sus respectivas barandillas a 90 cm. sobre el nivel de la misma y su rodapié de 20 cm. que evite la caída de materiales cuando se trabaje en niveles inferiores.
  • Asegurarse de que todos los elementos de encofrado están firmemente sujetos antes de abandonar el trabajo.
  • El acceso a los puestos de trabajo debe hacerse por los lugares previstos. Prohibido trepar por tubos, tablones, etc.

 

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
Como vemos en esta noticia de RTVTARIFA, los accidentes debidos a fallos en la construcción de los encofrados y las cimbras pueden ser catastróficos. Aunque en este caso, afortunadamente solo hubieron 5 heridos de carácter leve.

En este vídeo de la Fundación Laboral de la Construcción se describen los principales riesgos y medidas preventivas en los trabajos de encofrado y hormigonado.

Este otro vídeo del Instituto de la Construcción de Castilla y León también es muy interesante respecto a la seguridad de encofradores y ferralistas.

Os paso a continuación una conferencia sobre seguridad en encofrados en estructuras singulares impartida por D. Antonio Reyes Valverde. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Director Técnico PERI, S.A.U. Encofrados Andamios Ingeniería. Aunque presenta algunas deficiencias de audio, considero que tiene gran interés.

Referencias:

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

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

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

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

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.

Medidas de seguridad durante el desencofrado

Figura 1. Desencofrado de un pilar. Fuente: http://ingcivil.org

Se denomina desencofrado a las operaciones que tienen por objeto el desmontaje del encofrado. Los elementos del encofrado se retiran, sin golpes ni sacudidas, cuando el hormigón alcanza la resistencia suficiente para evitar deformaciones excesivas ni fisuración prematura. Son muchos los sistemas de encofrado que se utilizan en la ejecución de estructuras de hormigón armado para dar solución a las necesidades que nos exige la obra. En cualquier caso, a la hora de proceder a la manipulación, montaje y desmontaje de estos elementos, los riesgos y las medidas de prevención a aplicar son muy similares.

Las operaciones de desencofrado dependen:

1. Del propio elemento que se ha encofrado.
2. Del tipo de cemento usado en el hormigón.
3. De las condiciones ambientales.
4. Otras condiciones.

Cuando se elabore un encofrado, habrá de tenerse en cuenta la posterior operación de desencofrado, por lo que los elementos utilizados serán concebidos de forma que su retirada sea la menos complicada y peligrosa posible. Asimismo, es fundamental que las operaciones de desencofrado sean efectuadas por los mismos operarios que hicieron el encofrado, empleándose los mismos medios auxiliares utilizados en el encofrado,  disponiéndose de los andamios o plataformas elevadoras necesarias para el acceso a los puntos de enganche del encofrado y para la retirada de los elementos de arriostramiento entre paneles. Además, en el caso de forjados, deben permanecer los huecos siempre tapados para evitar caídas a distinto nivel.

El desencofrado deberá planificarse atendiendo a las previsiones del fabricante, de forma que si por ejemplo no lo permiten las instrucciones de montaje, se prohibirá la retirada de varios paneles en un mismo paño de forma simultánea, pues los arriostramientos entre los mismos pueden no estar dimensionados para soportar los esfuerzos derivados de dichas maniobras. En el caso de muros in situ, el desencofrado se realiza de forma inversa al encofrado, de forma que cada panel al que se retiren los arriostramientos deberá ser inmediatamente retirado, evitándose dejar paneles en vertical.

Los encofrados deben mantenerse en su posición hasta que el hormigón no adquiere la resistencia necesaria para soportar su propio peso y el de las cargas permanentes o temporales que sobre el actúen (con un margen suficiente de seguridad), durante la construcción de la estructura. Este periodo de tiempo debe aumentarse con temperaturas bajas o corrientes de aire que puedan producir una rápida desecación de la superficie.

Se utilizarán uñas metálicas para separar los encofrados del hormigón, realizándose desde el lado del que no pueda desprenderse el panel y evitando la práctica de tirar con los equipos de elevación. Esta acción puede resultar extremadamente peligrosa para los trabajadores situados en las inmediaciones.

Además, conviene recordar a los encofradores que la operación de desencofrado, no estará concluida hasta que el encofrado esté totalmente limpio de hormigón, puntas, latiguillos, etc., y debidamente apilado en el lugar designado. Se retirarán todos los elementos de encofrado que impidan el funcionamiento de diseño de la estructura (juntas de dilatación, articulaciones, etc.). Por otro lado, los elementos de apeo y encofrado deberán acopiarse de forma ordenada a medida que se realiza el desmontaje para garantizar el orden y limpieza del tajo.

El vídeo que os presento, financiado por la Comunidad de Madrid, se centra en las labores de desencofrado, trabajo siempre peligroso, pero que si realizan de forma ordenada y planificada, harán mínimo el riesgo de accidentes.

En este otro vídeo, de la Fundacion Laboral de la Construcción, se describen los principales riesgos y medidas preventivas en los trabajos de encofrado y hormigonado.

Referencias:

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

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

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

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

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.