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

https://pl.m.wikipedia.org/wiki/Plik:Cassaforma_rampante_Destil.jpg

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%.

 

7 septiembre, 2018
 
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¿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.

 

6 septiembre, 2018
 
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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.

5 septiembre, 2018
 
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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:

ACHE (2005). Diseño y utilización de cimbras. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Asociación Científico-técnica del Hormigón Estructural. Madrid, 624 pp.

ACI 318. Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-05) y Comentario (ACI 318SR-05).

APA (2002). Encofrado de concreto (hormigón). Guía de diseño y construcción. 

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Ledo, J.Mª. (1997). Andamios, apeos y entibaciones. 17ª edición. Grupo Editorial CEAC, S.A. Barcelona, 168 pp.

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Martín, J. (1983). Presiones del hormigón fresco. Monografía del Instituto Eduardo Torroja. nº 371. Madrid, 60 pp.

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25 julio, 2018
 
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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.

23 julio, 2018
 
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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

 

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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