Figura 1. Encofrado deslizante. https://es.wikipedia.org/wiki/Encofrado_deslizante
Los encofrados deslizantes son una técnica de construcción de gran interés, especialmente cuando nos encontramos ante el desafío de estructuras altamente esbeltas, como pilares de puentes, chimeneas industriales, silos o torres solares. Este procedimiento se basa en el uso de un encofrado rígido que se desplaza verticalmente a un ritmo controlado de 5 a 20 cm/h. El proceso comienza con la colocación del hormigón en el encofrado en capas sucesivas. A medida que el hormigón se endurece, el encofrado se eleva gradualmente mediante dispositivos de elevación, como gatos hidráulicos, impulsado por un sistema hidráulico. Sobre esta técnica ya escribimos un artículo anterior. Ahora vamos a dar unas recomendaciones relacionadas con los aspectos constructivos de la técnica.
Se lleva a cabo un deslizamiento continuo durante las 24 horas del día para evitar la formación de juntas frías. Por tanto, es crucial garantizar un suministro constante de materiales como hormigón y acero, así como electricidad y acceso a la obra. Es de vital importancia garantizar que el hormigón presente características uniformes, pues cualquier variación en su dosificación puede ocasionar arrastres en la superficie y defectos que requerirán reparación. Además, los cambios en las condiciones climáticas pueden afectar al tiempo de fraguado, por lo que es necesario controlar la consistencia y dosificación del hormigón, junto con el control de la resistencia. Otro factor relevante es asegurar un suministro continuo de hormigón, ajustado a la frecuencia y cantidad necesarias de acuerdo con el ritmo de elevación del encofrado.
En cuanto al proceso constructivo, se recomienda llevar a cabo el hormigonado, la colocación de armaduras y el montaje de puertas, ventanas y placas de manera progresiva a medida que el encofrado se eleva desde una plataforma de trabajo ubicada al nivel del borde superior en ambas caras. Se emplean plataformas adicionales para el control y revisión de la superficie. El peso de estas plataformas y del encofrado deslizante se carga mediante los gatos en los tubos de trepa, los cuales permanecen en el hormigón hasta que se complete el deslizamiento. Luego, se retiran junto con la camisa exterior elevada con el encofrado, creando un espacio fraguado debajo donde se alojan los tubos a lo largo de toda la altura.
Con el fin de prevenir posibles accidentes por caídas de objetos, es necesario delimitar una zona alrededor del área de construcción, a una distancia equivalente a la cuarta parte de la altura de los trabajos, medida desde el borde exterior de la obra. Se recomienda contar con un especialista en encofrado deslizante en la obra para garantizar un manejo adecuado y una respuesta eficiente ante situaciones complejas.
Dadas las condiciones particulares de cada obra y la necesidad de trabajar de forma continua durante 24 horas, se deben implementar medidas adicionales de seguridad, como señalización de advertencia, iluminación nocturna y redes de protección. Asimismo, resulta fundamental prestar especial atención a la nivelación de la superficie de apoyo del encofrado durante el montaje y llevar a cabo un replanteo inicial preciso. Para lograr un rendimiento óptimo, se requiere un equipo con experiencia en el sistema para minimizar los tiempos de inactividad entre las distintas actividades.
En cuanto al control de la verticalidad, es importante realizar un seguimiento periódico de la nivelación de los gatos y realizar los ajustes necesarios de forma manual. Esto contribuirá significativamente a prevenir desplomes. Además, se debe verificar la verticalidad de la obra una vez finalizada, utilizando plomadas de gravedad, plomadas ópticas o plomadas láser. Asimismo, se debe evitar la rotación en planta de la sección transversal mediante la disposición de perfiles longitudinales lo suficientemente rígidos.
Un documental extenso sobre este sistema de encofrados deslizantes lo podéis ver aquí.
Referencias:
DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.
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.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Figura 1. Gran Puente de Akashi Kaikyō, el puente colgante de mayor vano del mundo. Wikipedia.
El sistema de construcción de puentes colgantes tiene un impacto significativo en su estructura. Las fases principales en la ejecución de un puente colgante pasa por la construcción de las torres y contrapesos, el montaje de los cables principales y la ejecución del tablero.
Lo habitual es que el proceso constructivo comience con la ejecución de los anclajes y las torres. Los anclajes implican trabajos importantes de movimiento de tierras. Las torres o mástiles pueden ser de acero o de hormigón, presentando el desafío de la construcción en altura. En el caso del acero, se emplean técnicas bien desarrolladas de unión, como soldadura y tornillos de alta resistencia. Las torres de acero se montan por módulos prefabricados que se elevan mediante grúas trepadoras ancladas a la propia torre. En el caso del hormigón, se utilizan encofrados trepadores o deslizantes. En cualquier caso, se deben considerar los medios necesarios para elevar cargas de peso considerable a grandes alturas. Las grúas pueden ir creciendo a medida que las torres se elevan, estando ancladas a ellas.
Cuando los cables se anclan externamente, los contrapesos se vuelven indispensables y constituyen un elemento fundamental en la ejecución de la estructura. Los contrapesos requieren una precisa colocación de las piezas metálicas que servirán de anclaje al cable. En el caso de los puentes colgantes autoanclados, los cables principales se anclan al tablero, lo que elimina la necesidad de contrapesos. Por tanto, el tablero se convierte en el primer elemento a construir. Sin embargo, esta configuración conlleva la pérdida de una de las principales ventajas de la construcción de puentes colgantes, que es la capacidad de construir el tablero por etapas, sin importar la ubicación del puente.
Una vez ejecutadas las torres y los anclajes, es necesario proceder al montaje del cable principal, el cual constituye el elemento fundamental de la estructura resistente del puente colgante. El montaje de los cables principales es la fase más compleja, pues implica superar el vano existente entre las dos torres, lo que requiere tenderlo en el vacío. Se comienza lanzando unos cables guía, que son los primeros en abarcar la luz del puente y alcanzar los puntos de anclaje. En la mayoría de los puentes colgantes ubicados en áreas navegables, es posible pasar estos cables iniciales utilizando un remolcador. En la actualidad, este proceso ya no representa un problema gracias al uso de helicópteros e incluso drones.
Figura 2. Montaje de los cables en un puente colgante. https://www.ihi.co.jp/iis/en/technology/airspining/index.html
A partir del cable inicial, se instalan las pasarelas que se emplean para devanar los alambres del cable, ya sea mediante alambres individuales “in situ” (air spinning) o por cordones. Durante esta etapa, el viento representa el desafío más significativo, ya que puede ocasionar grandes desplazamientos laterales en la polea móvil. En algunas ocasiones, esto ha llevado a detener el proceso de montaje del puente, generando retrasos significativos en la construcción. Finalmente, se compacta el cable principal de manera discontinua por bandas de presión o de forma continua mediante recubrimiento de alambre.
En cuanto al montaje del tablero, se suele realizar por voladizos sucesivos, avanzando simétricamente desde una torre hacia el centro del vano y hacia los extremos. También es posible llevar las dovelas a su posición definitiva mediante flotación y elevarlas desde los cables principales con cabrestantes, colgándolas en su ubicación final con las péndolas.
Una vez se han montado los cables principales, adoptando la curva catenaria correspondiente a su propio peso, se procede al montaje del tablero. El proceso de montaje del tablero se suele realizar por voladizos sucesivos, avanzando simétricamente desde una torre hacia el centro del vano y hacia los extremos. Este método requiere el uso de grúas ubicadas sobre el tablero ya construido, capaces de elevar piezas de diferentes tamaños. También es posible llevar las dovelas estancas que se transportan flotando hasta su posición y se elevan elevarlas desde los cables principales con cabrestantes, colgándolas en su ubicación final con las péndolas. Este sistema de montaje resulta más económico que el anterior y, en este caso, la secuencia de montaje se ejecuta desde el centro del vano hacia las torres, de manera simétrica.
JURADO, C. (2016). Puentes (I). Evolución, tipología, normativa, cálculo. 2ª edición, Madrid.
MANTEROLA, J. (2006). Puentes II.Apuntes para su diseño, cálculo y construcción. Colección Escuelas. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.
Los encofrados deslizantes (slip form, en inglés) consisten en un molde de poca altura, capaz de configurar una sección de hormigón vertida en él de forma constante y a la misma velocidad que se eleva dicho molde. Este se cuelga por medio de unos marcos o caballetes de madera o metal a una serie de dispositivos de elevación soportados por barras metálicas o por otros elementos que se apoyan sobre los cimientos o sobre el hormigón endurecido. El hormigón se vierte en el encofrado, y a medida que se endurece se levanta progresivamente, el encofrado, que es arrastrado por los dispositivos de elevación de los que está colgado. Se trata de un sistema de encofrado independiente que requiere poco tiempo de grúa durante la construcción.
Los encofrados deslizantes se utilizan preferentemente en obras de gran altura, sección constante o que varía ligeramente con la altura y espesores también ligeramente variables, como ascensores, escaleras, torres, entre otros. Hoy día es posible realizar variaciones importantes en el espesor de la sección, aunque ello supone cierta dificultad añadida. En silos y estructuras que así lo permitan, se suele hormigonar con grúa torre. Su utilización se ha extendido hasta complicadas estructuras inclinadas y combinables con elementos prefabricados en estructuras compuestas.
El vertido del hormigón, el montaje de las armaduras, de los marcos de puertas y ventanas, de los moldes para crear aberturas, etc., se hace conforme se eleva el encofrado, a partir de una plataforma de trabajo que se encuentra al nivel de su borde superior. De esta plataforma se cuelga, 3 o 4 m por debajo, una o dos plataformas inferiores, a partir de las cuales se vigila la calidad del vertido del hormigón. El encofrado deslizante se eleva continuamente a una velocidad de 5 a 30 cm/hora, según el endurecimiento del hormigón, para realizar una cadena tecnológica.
El sistema es rápido, al estar fuertemente industrializado, pero tiene un fuerte coste de primera instalación, por lo que solo es rentable con alturas muy importantes (en pilas se prefieren alturas por encima de 70 m) o con alturas menores si el número de piezas a deslizar en la misma obra es muy significativo. El encofrado se puede retirar a las 4-12 horas después de puesto en obra el hormigón. El trabajo no se debe interrumpir —aunque son posibles, adoptando las medidas apropiadas—, por lo que se necesitan 2 o 3 turnos. Ello significa que la construcción se puede elevar entre 1,5 y 6 m al día.
Por tanto, cuando se usa un encofrado deslizante, los procesos de armado, encofrado, hormigonado y desencofrado se ejecutan de forma simultánea y continua. La forma de elevar el molde, que al principio fue manual, ahora se efectúa de forma mecánica mediante sistemas hidráulicos, con un ascenso automático y a la velocidad deseada. Se pueden distinguir fundamentalmente dos tipos de encofrados deslizantes, los empleados para obras en vertical (silos, pozos, chimeneas, pilas, etc.) y los destinados a obras en horizontal (canales, etc.).
Normalmente, el sistema de encofrado cuenta con tres plataformas. La plataforma superior actúa como área de almacenamiento y distribución, mientras que la plataforma intermedia, que se encuentra en la parte superior del nivel del hormigón vertido, es la principal área de trabajo. Por su parte, la plataforma inferior brinda acceso para el acabado del hormigón.
La secuencia básica de construcción utilizando este encofrado es la siguiente:
Se ensamblan el encofrado y la plataforma de acceso en el suelo.
El ensamblaje se eleva mediante gatos hidráulicos.
A medida que el encofrado se eleva continuamente, se requiere un suministro constante de hormigón y armaduras hasta que la operación esté finalizada.
Al culminar la operación, el encofrado se retira utilizando una grúa.
Este sistema se empezó a emplear en Estados Unidos en 1903 y en 1924 en Europa, en la construcción de silos. Sin embargo, pronto se empezaron a construir otro tipo de obras como pilas de puente, depósitos elevados de agua o faros. En España las primeras realizaciones son de finales de los años cuarenta del siglo pasado, también en silos de grano.
En España destaca la realización con este método de la chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez (propiedad de ENDESA) que con una altura de 356 m y un diámetro de 36 m en la base (espesor de 1,25 m) y de 18 m en coronación (espesor de 0,25 m). Esta chimenea (Endesa Termic), que comenzó a construirse en 1972 y cuyo funcionamiento empezó en 1976, fue realizada por Entrecanales y Tavora S.A., fue en su momento la más alta de Europa y la tercera del mundo (ver nota a pie de página).
Figura 2. Endesa Termic, chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez. Wikipedia
Ventajas del sistema:
a) Se realizan de forma simultánea varias operaciones, que en otros métodos deben hacerse de forma sucesiva, lo que supone una reducción del plazo de ejecución
b) Se suprimen tiempos muertos y cuellos de botella en las operaciones
c) Se consigue una gran velocidad de ejecución (hasta 6 m/día), con una muy buena calidad de obra
d) Se logra un gran número de reutilizaciones de los paneles
e) Es posible la construcción de obras de gran altura sin andamiajes, aplicando sistemas de elevación para personal y materiales
f) Economías significativas de mano de obra, al mecanizarse gran parte de las operaciones
g) Continuidad en la ejecución, incluso en tiempo frío, tomando las medidas que garanticen el endurecimiento del hormigón
h) Muy buen acabado de obra, debido al monolitismo, sin juntas frías, y a la uniformidad
Figura 3. Esquema de encofrado deslizante
Condiciones de aplicación:
En contrapartida a las ventajas anteriores, el sistema exige:
a) Estudio y redacción de todo un proyecto de encofrado mecanizado por técnicos competentes
b) La ejecución de las obras debería ser dirigida por técnicos que hayan aplicado ya el método
c) Organización perfecta de la ejecución, con personal muy especializado, que asegure el trabajo las 24 horas
d) Fabricación y montaje de encofrados con gran exactitud, con tolerancias muy estrictas
Figura 4. Esquema de encofrado deslizante
El principio de funcionamiento:
La unidad fundamental del equipo son los gatos de trepa. Son huecos y a través de ellos pasa un tubo de acero que es la barra de trepa, que se apoya en la cimentación. El gato dispone de dos juegos de cuñas dentadas que se clavan en la barra alternativamente y hacen que el gato ascienda a lo largo de la misma. Del gato cuelgan dos vigas de acero por medio de una transversal que forman el normalmente denominado “yugo” o “caballete”. De los yugos se suspende el encofrado y el resto de estructuras, andamios y plataformas necesarias para las tareas de ferralla, hormigonado, etc. y los mecanismos de reducción de diámetro y espesor. Dependiendo del tipo de estructura que se trate, los procedimientos de hormigonado varían. Lo usual en estructuras muy altas como chimeneas, torres de TV, etc. es colocar un ascensor en el centro suspendido de unas estructuras radiales y guiado mediante unos cables tensados. En él sube una tolva de hormigón y, retirada esta, sirve también para el ascenso de ferralla y del personal. La vibración es normalmente con aguja.
Figura 5. Imagen del yugo en el encofrado deslizante
Elementos de un sistema de encofrado deslizante vertical:
a) Paneles: son los tableros del encofrado propiamente dicho
b) Caballetes: para arrastrar los paneles, a los que se anclan
c) Barras de apoyo: sobre las que se transmite el esfuerzo de elevación
d) Dispositivo de elevación: normalmente gatos o crics, actúan sobre los caballetes para elevar los paneles apoyándose en las barras
e) Plataformas de trabajo: de acceso a los diversos puntos de trabajo y control
f) Redes de las diferentes instalaciones: necesarias para el funcionamiento del encofrado
Figura 6. Sección y elementos de un encofrado deslizante
A continuación dejo algunos vídeos donde se puede comprobar el funcionamiento del sistema.
Referencias:
DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.
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.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Nota: Se utilizó en la construcción de la chimenea una torre colgada, de 120 t, de los gatos de trepa de 40 m de altura, de la que se atirantaban los soportes. El problema fue desmontar esta torre al finalizar la operación. Para ello se empleó, según me comenta Juan Manuel Lázaro (responsable del Departamento de Obras Singulares de Entrecanales y Tavora en aquel momento) un puente Bailey de 18 m colgado por medio de barras Dywidag de dos pórticos apoyados sobre el fuste de hormigón, sobre el cual se apoyó la torre. Esta maniobra fue idea de Javier Urquijo Grijalba.
