hormigón archivos - Página 13 de 31 - El blog de Víctor Yepes

Reducción de costes en la construcción con encofrados

Figura 1. Encofrado de aluminio. https://construccionesrmc.com/tipos-de-encofrados/

Los encofrados tienen la función de moldear el hormigón según el tamaño y la forma deseados, además de controlar su posición y alineación. Sin embargo, más que simplemente ser moldes, los encofrados son estructuras temporales que soportan su propio peso, el del hormigón recién colocado y las cargas vivas de la construcción, que incluyen materiales, equipos y personal.

El encofrado es una estructura temporal en el sentido de que se construye rápidamente, soporta una carga elevada durante unas pocas horas durante el vertido del hormigón, y se desmonta en pocos días para ser reutilizada en el futuro. Además, otros elementos clásicos en su naturaleza temporal son las conexiones, refuerzos, anclajes y dispositivos de ajuste necesarios para los encofrados.

En el caso de los encofrados de hormigón, la noción de “estructuras temporales” no refleja completamente la realidad. De hecho, los encofrados, sus componentes y accesorios se utilizan una y otra vez a lo largo de su vida útil. Por esta razón, es esencial emplear materiales altamente duraderos y de fácil mantenimiento. El diseño del encofrado debe permitir su montaje y desmontaje eficiente para maximizar la productividad en las obras. El proceso de desmontaje o desencofrado de los encofrados depende de factores como la adherencia entre el hormigón y el encofrado, así como la rigidez y contracción del hormigón. En lo posible, los encofrados deberían permanecer en su lugar durante todo el período de curado.

Sin embargo, para lograr su reutilización, es crucial determinar el momento óptimo para retirarlos, lo cual se basa en señales como la ausencia de deflexiones o distorsiones excesivas y la inexistencia de grietas u otros daños en el hormigón debido a la remoción del encofrado o sus apoyos. En cualquier caso, los encofrados no deben retirarse hasta que el hormigón haya alcanzado la suficiente dureza para soportar su propio peso y cualquier otra carga adicional que pueda tener. La superficie del hormigón también debe ser lo suficientemente resistente como para no dañarse ni marcarse al retirar cuidadosamente los encofrados.

Figura 2. Encofrado metálico. https://www.arcus-global.com/wp/funcion-y-tipos-de-encofrados/

En los procedimientos constructivos que emplean encofrados, los principales objetivos son garantizar la calidad, asegurar la seguridad tanto para los trabajadores como para la estructura de hormigón, y buscar soluciones económicas que cumplan con los requisitos de calidad y seguridad. Para lograr estos objetivos, es esencial una buena cooperación y coordinación entre el proyectista y el contratista. La economía es especialmente relevante, pues los costos de los encofrados pueden representar entre el 25% y el 35% del coste total de la estructura.

Tabla 1. Distribución de los costes asignados a cada una de las unidades componentes de la estructura de hormigón (Concrete Society, 1995)

Concepto	Coste del material	Coste de mano de obra y varios	% del coste total
Hormigón	12%	8%	20%
Armaduras	19%	6%	25%
Encofrados y cimbras	8%	27%	35%
Varios	13%	7%	20%
Total	52%	48%	100%

Por tanto, si se tuviera que reducir el coste del encofrado, se deberían atender a los siguientes aspectos:

1. Planificación para el máximo reuso: Diseñar encofrados para un uso máximo puede implicar una mayor inversión en su resistencia y costo inicial, pero esto puede resultar en ahorros significativos en el costo total del proyecto.

2. Construcción económica del encofrado:

- Utilizar encofrados prefabricados en taller: Proporciona la máxima eficiencia en condiciones de trabajo y en el empleo de materiales y herramientas.
- Establecer un área de taller en el lugar de la obra: Ideal para encofrados de secciones grandes o cuando los costos de transporte son altos.
- Emplear encofrados construidos en el lugar de la obra: Adecuados para trabajos más pequeños o cuando los encofrados deben adaptarse al terreno.
- Comprar encofrados prefabricados (para múltiples reutilizaciones).
- Alquilar encofrados prefabricados (mayor flexibilidad para ajustarse al volumen de trabajo).

3. Colocación y desmontaje:

- Repetir tareas para incrementar la eficiencia del equipo a medida que avanza el trabajo.
- Utilizar conexiones metálicas con abrazaderas o pasadores especiales que sean seguros y fáciles de montar y desmontar.
- Incorporar características adicionales que faciliten el manejo, montaje y desmontaje, como asas o puntos de elevación.

4. Grúas y montacargas:

- Limitar el tamaño de las secciones del encofrado a la capacidad de la grúa más grande planificada para el trabajo.
- Completar las torres de escaleras temprano en el cronograma para utilizarlas en el traslado de personal y materiales.
- Dejar una bahía abierta para permitir el movimiento de grúas móviles y camiones de hormigón.

5. Montaje de armadura:

- El diseño del encofrado puede permitir que las barras de refuerzo se ensamblen previamente antes de la instalación, lo que crea condiciones más favorables.

6. Colocación del hormigón:

- Los levantamientos altos en la construcción de paredes pueden dificultar la colocación y vibración del hormigón.
- La tasa de colocación está limitada por el diseño del encofrado.

Implementar estrategias de reducción de costos en estas áreas clave contribuirá a una construcción más eficiente y rentable, sin comprometer la calidad y seguridad del proyecto.

Os dejo un vídeo explicativo que, espero, sea de vuestro interés.

Referencias:

CONCRETE SOCIETY (1995). Formwork: A guide to good practice. Concrete Society Special Publication CS030. 2nd edition, London, 294 pp.
PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Optimización de estructuras de hormigón armado asistida por metamodelos considerando la interacción suelo-estructura

Acaban de publicarnos un artículo en Engineering Structures, revista indexada en el primer cuartil del JCR. El artículo propone una estrategia de optimización metaheurística asistida por metamodelos para minimizar las emisiones de CO₂ de las estructuras de armazón de hormigón armado, teniendo en cuenta la interacción suelo-estructura. El enfoque permite abordar problemas de optimización estructural de alta complejidad y, al mismo tiempo, lograr un ahorro computacional de alrededor del 90%. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Las contribuciones de este trabajo son las siguientes:

El artículo propone una estrategia de optimización metaheurística asistida por metamodelos para minimizar las emisiones de CO₂ de las estructuras de armazón de hormigón armado, teniendo en cuenta la interacción suelo-estructura.
El enfoque sugerido permite abordar problemas de optimización estructural de alta complejidad y, al mismo tiempo, lograr un ahorro computacional de alrededor del 90%.
El estudio muestra que incluir la interacción suelo-estructura conduce a resultados de diseño diferentes a los obtenidos con los soportes clásicos, y que los cimientos también resultan importantes dentro del ensamblaje estructural.
El enfoque metaheurístico permite obtener resultados (de media) con una precisión de hasta el 98,24% en los suelos cohesivos y del 98,10% en los suelos friccionales, en comparación con los resultados de la optimización heurística.

Abstract:

It is well known that conventional heuristic optimization is the most common approach to deal with structural optimization problems. However, metamodel-assisted optimization has become a valuable strategy for decreasing computational consumption. This paper applies conventional heuristic and Kriging-based meta-heuristic optimization to minimize the CO₂ emissions of spatial reinforced concrete frame structures, considering an aspect usually ignored during modeling, such as the soil-structure interaction (SSI). Due to the particularities of the formulated problem, there are better strategies than simple Kriging-based optimization to solve it. Thus, a meta-heuristic strategy is proposed using a Kriging-based two-phase methodology and a local search algorithm. Three different models of structures are used in the study. Results show that including the SSI leads to different design results than those obtained using classical supports. The foundations, usually ignored in this type of research, also prove significant within the structural assembly. Additionally, using an appropriate coefficient of penalization, the meta-heuristic approach can find (on average) results up to 98.24% accuracy for cohesive soils and 98.10% for frictional ones compared with the results of the heuristic optimization, achieving computational savings of about 90%. Therefore, considering aspects such as the SSI, the proposed metamodeling strategy allows for dealing with high-complexity structural optimization problems.

Keywords:

Structural optimization; Reinforced concrete; Frame structures; CO₂ emissions; Metamodel; Kriging; Soil-structure interaction

Reference:

NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Metamodel-assisted meta-heuristic design optimization of reinforced concrete frame structures considering soil-structure interaction. Engineering Structures, 293:116657. DOI:10.1016/j.engstruct.2023.116657

Al tratarse de un artículo publicado en abierto, os dejo el mismo para su descarga. Espero que os sea de interés.

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Productos desencofrantes de desmoldeo

Figura 1. Aplicación de un producto desencofrante. https://www.libreriaingeniero.com/2019/06/desencofrantes-tipos-usos-y-ventajas.html

El desencofrante es un producto químico diseñado para evitar que el hormigón o el mortero se adhieran al retirar el encofrado, lo que permite mantener la superficie encofrante en óptimas condiciones. Su uso proporciona una serie de ventajas significativas: ofrece un desencofrado rápido y eficaz, sin ser tóxico ni dañar el medio ambiente. Además, no mancha el hormigón y contribuye a prolongar la vida útil del encofrado, reduciendo el desgaste de la madera. Un punto importante es que no ataca ni afecta a los moldes metálicos ni a las partes de goma que conforman cualquier tipo de encofrado. Al ser altamente eficiente, su rendimiento es notable y, por ende, resulta económico. Utilizar este desencofrante ahorra tiempo y mano de obra en la limpieza posterior de los encofrados, lo que lo convierte en una opción valiosa y conveniente para proyectos de construcción y obras de hormigón.

Es fundamental emplear exclusivamente productos desencofrantes de fabricación industrial, proporcionando al director de ejecución información detallada sobre su marca, tipo y composición. Estos productos deben seleccionarse cuidadosamente para asegurar que no afecten la calidad ni el aspecto del hormigón, y su aplicación debe llevarse a cabo de forma meticulosa para evitar cualquier contacto con las armaduras activas o pasivas.

La razón principal para emplear estos productos radica en su capacidad para evitar la adherencia entre el hormigón y el encofrado, creando una película hidrófuga sobre la superficie del hormigón. No obstante, es crucial tener en cuenta que en ningún caso deben entrar en contacto con las armaduras, pues podría perjudicar la adherencia adecuada con el hormigón. Para mitigar cualquier riesgo asociado, se deben usar separadores que garanticen una correcta distancia y eviten cualquier posibilidad de contacto no deseado entre el producto desencofrante y las armaduras. Al seguir estas precauciones, se asegura un acabado óptimo y duradero en las estructuras de hormigón.

Los productos de este tipo deben cumplir con una serie de características fundamentales. En primer lugar, deben permitir una aplicación sencilla en capas continuas y uniformemente delgadas, sin provocar coqueras, variaciones de color u otros defectos en la superficie del hormigón. Es esencial que no se mezclen con el agua para evitar que penetren en el hormigón y alteren el fraguado. Asimismo, es importante que no reaccionen ni con el hormigón ni con el encofrado. Además, se espera que proporcionen una mayor durabilidad al encofrado, permitiendo un aumento en el número de usos. Durante su aplicación, no deben generar efectos nocivos como dermatitis o alergias en los operarios que los manipulan. Por último, deben facilitar la limpieza de los moldes, garantizando así un proceso más eficiente y efectivo en su utilización.

No obstante, la acción aislante de estos productos desmoldantes se ve limitada por la baja resistencia de la película a los efectos de temperatura y abrasión. Los desmoldantes basados en procesos químicos forman películas que ofrecen una mayor resistencia, pues la reacción entre la pasta de cemento y el producto crea una capa jabonosa que asegura una clara separación entre el hormigón y el encofrado. Para seleccionar el desmoldante adecuado, se realizan pruebas en un muro de muestra, teniendo en cuenta todos los factores que puedan influir en un proyecto específico.

Existen distintos tipos de desmoldantes, entre ellos:

Aceites: Los desmoldantes de aceites minerales puros tienden a dejar residuos en el hormigón y su efecto separador es pequeño, basándose principalmente en procesos físicos. Se recomiendan para tareas simples de desencofrado con poca exigencia en la calidad del acabado superficial del hormigón. Algunos productos de aceite mineral incorporan aditivos para mejorar su efecto separador mediante la combinación de procesos físicos y químicos para lograr un mejor rendimiento.
Emulsiones: Las emulsiones se dividen en dos tipos: agua en aceite y aceite en agua, siendo estas últimas más estables. Las emulsiones de aceite en agua se suministran como concentrados de aceite a los cuales se les agrega un determinado volumen de agua in situ. El efecto separador de estas emulsiones depende del índice de concentración. Al agregar agua a los desencofrantes más comunes del mercado, se observa que en ninguno de los casos es fácil removerlos con agua, pues el líquido resbala sobre la película formada.

La forma más sencilla de aplicar estos productos es mediante nebulización a presión, aunque en muchas ocasiones también se utilizan métodos convencionales como brocha o rodillo, siempre buscando obtener una capa delgada y uniforme. Es imprescindible que la superficie de los encofrados sobre los que se aplicará el producto esté completamente limpia y preparada. En el caso de encofrados de madera, es necesario saturarlos previamente con agua antes de aplicar el producto de desmoldeo. Si se trata de hormigones vistos, se recomienda realizar ensayos previos antes de seleccionar los productos adecuados. La elección cuidadosa y la correcta aplicación de estos productos son fundamentales para obtener un resultado óptimo y garantizar la calidad del acabado.

El artículo 48.4 del Código Estructural indica lo siguiente respecto a los productos desencofrantes:

«Salvo indicación expresa de la dirección facultativa, el constructor podrá seleccionar los productos empleados para facilitar el desencofrado y el fabricante de elementos prefabricados los correspondientes al desmoldeo. Los productos serán de la naturaleza adecuada y deberán elegirse y aplicarse de manera que no sean perjudiciales para las propiedades o el aspecto del hormigón, que no afecten a las armaduras o los encofrados, y que no produzcan efectos perjudiciales para el medioambiente. No se permitirá la aplicación de gasóleo, grasa corriente o cualquier otro producto análogo.

Además, no deberán impedir la posterior aplicación de revestimientos superficiales, ni la posible ejecución de juntas de hormigonado.

Previamente a su aplicación, el constructor facilitará a la dirección facultativa un certificado, firmado por persona física, que refleje las características del producto desencofrante que se pretende emplear, así como sus posibles efectos sobre el hormigón.

Se aplicarán en capas continuas y uniformes sobre la superficie interna del encofrado o molde, debiéndose verter el hormigón dentro del período de tiempo en el que el producto sea efectivo según el certificado al que se refiere el párrafo anterior».

A continuación os dejo un catálogo de la empresa Fuchs que incluye los desencofrantes.

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Os dejo un par de vídeos sobre desencofrantes. Espero que os sean de interés.

Referencias:

MONTERO, E. (2006). Puesta en obra del hormigón. Consejo General de la Arquitectura Técnica de España, 750 pp.
PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Encofrados de contrachapado fenólico

Figura 1. Contrachapado fenólico para encofrados. https://www.ulmaconstruction.es/es-es/encofrados/vigas-madera-tableros/vigas-tableros-madera/tableros-contrachapados-fenolicos

Los tableros contrachapados son una variedad de tablero de madera compuesta por la unión de finas chapas de madera reforzada, las cuales se pegan con las fibras dispuestas transversalmente una sobre otra, utilizando resinas sintéticas y aplicando fuerte presión y calor. Esta técnica confiere al tablero una gran estabilidad dimensional y resistencia, logrando un aspecto similar al de la madera maciza. Estos tableros son conocidos con diferentes nombres según la región geográfica, como multilaminado, triplay o madera terciada, y en países de habla inglesa, se les llama plywood.

En su proceso de fabricación, se dispone un número impar de chapas, que se ensamblan alternando las direcciones de la veta. Es decir, cada chapa está dispuesta en sentido perpendicular respecto a la siguiente o la anterior. Esto les confiere muchas de sus ventajas frente a otras clases de paneles. Por lo general, se emplean chapas con espesores de 2 a 3 mm, aunque cabe mencionar que pueden existir variantes en cuanto al grosor utilizado.

Dentro de los tableros multicapas hay diferencias, así por poner un ejemplo para un acabado especial, se podría emplear un tablero abedul-abedul de 15 capas y para uno normal, otro abeto-abeto de 8 capas.

Los contrachapados se emplean en la construcción, especialmente para superficies de encofrados en contacto directo con el hormigón. En cuanto al encolado de estos encofrados, las resinas fenólicas soportan el ataque de microorganismos y tanto al agua fría como caliente.

Este tablero contrachapado de superficie lisa es altamente resistente y versátil, permitiendo una mayor cantidad de usos repetidos que los tableros convencionales, además de ofrecer un excelente acabado para el hormigón visto.

El contrachapado fenólico ha ganado una creciente popularidad en la industria de la construcción debido a sus propiedades mecánicas excepcionales y su notable resistencia a la intemperie. Ampliamente empleado en la construcción de puentes, muros y techos, este material ofrece una amplia gama de aplicaciones en encofrados.

Compuesto por múltiples capas de hojas de madera impregnada con resina fenólica, un material sintético extremadamente resistente, el contrachapado fenólico se une mediante un adhesivo robusto y es sometido a presión y calor para formar una hoja rígida y duradera. Como resultado, supera con creces tanto a la madera como al contrachapado en términos de resistencia y durabilidad, lo que lo convierte en una elección insuperable en numerosas aplicaciones de construcción.

Figura 2. Tablero contrachapado fenólico. https://www.alsina.com/es-la/productos-y-soluciones/componentes-y-fenolicos/

Entre las ventajas destacadas de estos paneles se encuentran sus dimensiones lo suficientemente grandes, sin juntas, lo que permite una colocación y retirada económicas; su variedad de espesores disponibles; sus propiedades físicas consistentes; la economía que ofrece debido a sus múltiples usos; las superficies lisas, lo que reduce el coste del acabado final de los paramentos; y su bajo coste de fabricación. Como inconvenientes se puede indicar que solamente permiten leves curvaturas.

El gran éxito del tablero contrachapado para encofrado se debe a varias razones fundamentales:

Ahorro de madera: Gracias a la reducción de medidas, se minimizan las pérdidas de material.
Rápido armado: Los operarios están familiarizados con el sistema utilizado en construcciones anteriores, lo que agiliza el montaje.
Menos personal especializado: La facilidad de uso permite que personal semiespecializado pueda ensamblar los encofrados estandarizados, reduciendo la necesidad de mano de obra especializada.
Prefabricación y estandarización: La fabricación en grandes series y el empleo de grúas ligeras para su manejo permiten un ahorro significativo de tiempo y mano de obra en la construcción.
Ventajas en entornos congestionados: La posibilidad de fabricar las unidades del encofrado en la fábrica, en lugar de hacerlo en la obra, es especialmente beneficiosa en lugares de construcción con limitaciones de espacio.
Plazos de entrega más cortos: La estandarización, prefabricación y reducción en el trabajo de acabado contribuyen a plazos de entrega más rápidos y menor gasto en intereses.

Los contrachapados presentan variaciones según su tipo, que incluyen la especie de madera utilizada, la calidad de las chapas (donde generalmente se especifica la calidad de las caras exteriores pero no siempre de las interiores), el espesor tanto de las chapas como del conjunto y el tipo de encolado utilizado. Estos parámetros influyen en las propiedades y usos específicos de cada tipo de contrachapado.

Según su uso o ambiente de utilización, se clasifican según las normas UNE-EN 335-1 y UNE-EN 314-2 para la calidad del encolado en:

Interior (Encolado 1): Fabricados empleando colas y resinas de urea-formaldehído.
Exterior Cubierto o semiexterior (Encolado 2): Se utilizan resinas de urea formaldehído melamínico.
Exterior (Encolado 3): En este tipo de ambientes, se requiere combinar maderas con buena resistencia natural a la humedad y podredumbre, junto con colas fenólicas.

Otro aspecto importante es la madera utilizada, pues diferentes tipos de madera otorgan distintas propiedades técnicas al contrachapado final. Por ejemplo, un contrachapado de abedul tendrá características diferentes al de okume. Además de la elección de la madera, es relevante considerar la calidad de la misma. Las fichas técnicas suelen hacer mención a la calidad de la cara, contracara y chapas interiores, ya que las necesidades varían según si el tablero se usará en construcción o en la fabricación de mobiliario.

En los encofrados, se utilizan dos tipos de contrachapados: uno diseñado para exteriores y otro para interiores. El contrachapado para exteriores se fabrica con una cola completamente impermeable y está destinado a lugares expuestos a condiciones climáticas adversas y humedad. Por otro lado, el contrachapado para interiores también es resistente a la humedad, aunque no es completamente impermeable. Se emplea en situaciones donde la exposición al mal tiempo y humedad no será excesiva. De esta manera, se asegura que cada tipo de contrachapado se emplea en el entorno adecuado, optimizando su rendimiento y durabilidad según las condiciones específicas de uso.

El contrachapado para exteriores se presenta con una o ambas caras revestidas por una capa dura y resistente de resinas fundidas impermeables, lo que garantiza una mayor durabilidad del pulido de las superficies y permite su reutilización en numerosas ocasiones. Los tableros de encofrado están recubiertos en ambos lados con una película fenólica, lo que les proporciona una superficie muy fina y también incrementa ligeramente su resistencia. Algunos constructores y fabricantes protegen las esquinas y los cantos usando perfiles de metal. Para prevenir la adhesión del hormigón al encofrado y asegurar un desencofrado sin dañar la superficie del hormigón o el encofrado, es completamente necesario aplicar pinturas de protección, aceitar los tableros o recubrirlos con películas fenólicas o film fenólico.

La medida más comúnmente utilizada en la industria de los tableros es el estándar de 244×122 cm, aunque también se encuentran tableros de 244×210 cm, especialmente para fines de construcción. En cuanto al espesor, varía entre 5 y 50 mm, siendo los espesores más frecuentes los mismos que para otros tableros, como 10, 12, 15, 16, 18 y 19 mm. Los espesores estándar del tablero contrachapado de encofrado son de 12 mm, que se utilizan en construcciones normales. Para construcciones más pesadas, se emplean tableros de 15-18 y 21 mm. Es importante destacar que los contrachapados con un espesor menor a 12 mm se reservan para aplicaciones en elementos especiales, como revestimientos de encofrados construidos con otros materiales o en superficies curvas, debido a que las láminas delgadas de madera contrachapada tienden a curvarse con relativa facilidad.

El contrachapado permite lograr curvas sencillas de forma fácil, obteniendo excelentes resultados cuando se cuenta con una superficie continua con la curvatura precisa para apoyar los paneles. En casos donde existan puntos críticos con curvaturas complicadas, se prefieren dos planchas delgadas superpuestas en lugar de una sola con el mismo grosor total. Además, si es necesario trabajar con radios de curvatura aún más pequeños, es posible lograrlos utilizando contrachapado para exteriores y aplicándoles previamente un tratamiento de humedecimiento y vaporización.

Para facilitar el despegado del encofrado, es necesario impregnar los tableros con una grasa especial o un agente similar. Para una mayor durabilidad, se puede aplicar una primera capa de pintura de aluminio. Este tratamiento asegura que el encofrado pueda retirarse sin dañar ni el hormigón ni la superficie del tablero. Es importante limpiar todos los residuos de hormigón y quitar los clavos antes de apilar los tableros para evitar el deterioro normal de la madera. Con un manejo adecuado, es posible emplear los mismos tableros un número elevado de veces. Incluso cuando están dañados y no son aptos para encofrar, todavía tienen un alto valor de recuperación para suelos, rampas o techos.

Los tableros fenólicos tienen una capacidad máxima de carga que puede variar dependiendo de las circunstancias. En situaciones normales, pueden soportar hasta 80 cargas, pero si se busca un acabado más cuidado, este número se reduce a 50. En condiciones especiales, la capacidad máxima puede disminuir aún más, llegando incluso a 20 o menos cargas. No obstante, la durabilidad del tablero fenólico depende no solo del espesor de la capa de revestimiento, que puede variar desde 540 hasta 120 g/m², sino también del trato al que se le someta. Si se maneja con relativo cuidado, está bien sellado y se evita clavar en exceso, su vida útil será la adecuada.

Es crucial evitar el uso de un tablero inadecuado, pues esto podría ocasionar fallos superficiales en el hormigón. Un falso ahorro en esta partida podría generar costos adicionales mucho mayores para reparaciones o, en ocasiones extremas, incluso requerir demoliciones y nuevas construcciones.

Para prolongar la vida útil de los tableros, se deben seguir algunas recomendaciones durante su almacenamiento. En primer lugar, es fundamental evitar el contacto directo con agua y la exposición al sol. Al apilar los tableros sobre el suelo, es esencial comprobar que no haya presencia de agua ni barro en la zona de almacenamiento. Además, se debe evitar guardar los tableros en lugares excesivamente secos o con temperaturas elevadas, ya que esto podría provocar deformaciones. Al seguir estas pautas, se garantiza una mayor durabilidad y rendimiento de los tableros fenólicos.

Os dejo algunos vídeos explicativos. Espero que os sean de interés.

También os dejo un catálogo de Alsina sobre productos fenólicos y componentes.

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Referencias:

PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Tesis doctoral: Optimal deep learning assisted design of socially and environmentally efficient steel concrete composite bridges under constrained budgets

Hoy 19 de julio de 2023 ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D. David Martínez Muñoz titulada “Optimal deep learning assisted design of socially and environmentally efficient steel concrete composite bridges under constrained budgets“, dirigida por Víctor Yepes Piqueras y José V. Martí Albiñana. La tesis recibió la máxima calificación de sobresaliente «cum laude» y presenta la mención internacional. Presentamos a continuación un pequeño resumen de la misma.

Resumen:

El diseño de infraestructuras está fuertemente influido por la búsqueda de soluciones que tengan en cuenta el impacto en la economía, el medio ambiente y la sociedad. Estos criterios están muy relacionados con la definición de sostenibilidad que hizo la Comisión Brundtland en 1987. Este hito supuso un reto para técnicos, científicos y legisladores. Este reto consistía en generar métodos, criterios, herramientas y normativas que permitieran incluir el concepto de sostenibilidad en el desarrollo y diseño de nuevas infraestructuras. Desde entonces, se han producido pequeños avances en la búsqueda de la sostenibilidad, pero se necesitan más a corto plazo. Como plan de acción, las Naciones Unidas establecieron los Objetivos de Desarrollo Sostenible, fijando el año 2030 como meta para alcanzarlos. Dentro de estos objetivos, las infraestructuras se postulan como un punto crítico. Tradicionalmente, se han desarrollado métodos para obtener diseños óptimos desde el punto de vista del impacto económico. Sin embargo, aunque en los últimos tiempos se ha avanzado en la aplicación y utilización de métodos de análisis del ciclo de vida completo, aún falta un consenso claro, especialmente en el pilar social de la sostenibilidad. Dado que la sostenibilidad engloba diferentes criterios, que en principio no van necesariamente de la mano, el problema de la búsqueda de la sostenibilidad se plantea no solo como un problema de optimización, sino también como un problema de toma de decisiones multi-criterio.

El objetivo principal de esta tesis doctoral es proponer diferentes metodologías para la obtención de diseños óptimos que introduzcan los pilares de la sostenibilidad en el diseño de puentes mixtos acero-hormigón. Como problema estructural representativo se sugiere un puente viga en cajón de tres vanos mixto. Dada la complejidad de la estructura, en la que intervienen 34 variables discretas, la optimización con métodos matemáticos resulta inabordable. Por ello, se recomienda el uso de algoritmos metaheurísticos. Esta complejidad también se traduce en un alto coste computacional para el modelo, por lo que se implementa un modelo de redes neuronales profundas que permite la validación del diseño sin necesidad de computación. Dada la naturaleza discreta del problema, se proponen técnicas de discretización para adaptar los algoritmos al problema de optimización estructural. Además, para mejorar las soluciones obtenidas a partir de estos algoritmos discretos, se introducen métodos de hibridación basados en la técnica K-means y operadores de mutación en función del tipo de algoritmo. Los algoritmos utilizados se clasifican en dos ramas. La primera son los basados en trayectorias como el Simulated Annealing, Threshold Accepting y el Algoritmo del Solterón. Por otra parte, se emplean algoritmos de inteligencia de enjambre como Jaya, Sine Cosine Algorithm y Cuckoo Search. La metodología de Análisis del Ciclo de Vida definida en la norma ISO 14040 se usa para evaluar el impacto social y medioambiental de los diseños propuestos. La aplicación de esta metodología permite evaluar el impacto y compararlo con otros diseños. La evaluación mono-objetivo de los diferentes criterios lleva a la conclusión de que la optimización de costes está asociada a una reducción del impacto medioambiental y social de la estructura. Sin embargo, la optimización de los criterios medioambientales y sociales no reduce necesariamente los costes. Por ello, para realizar una optimización multi-objetivo y encontrar una solución de compromiso, se implementa una técnica basada en la Teoría de Juegos, recomendando una estrategia de juego cooperativo. La técnica multi-criterio empleada es la Teoría de la Entropía para asignar pesos a los criterios para la función objetivo agregada. Los criterios considerados son los tres pilares de la sostenibilidad y la facilidad constructiva de la losa superior. Aplicando esta técnica se obtiene un diseño óptimo relativo a los tres pilares de la sostenibilidad y a partir del cual se mejora la facilidad constructiva.

Referencias:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2023). Hybrid swarm intelligence optimization methods for low-embodied energy steel-concrete composite bridges. Mathematics, 11(1):140. DOI:10.3390/math11010140

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Optimal design of steel-concrete composite bridge based on a transfer function discrete swarm intelligence algorithm. Structural and Multidisciplinary Optimization, 65:312. DOI:10.1007/s00158-022-03393-9

GARCÍA, J.; VILLAVICENCIO, G.; ALTIMIRAS, F.; CRAWFORD, B.; SOTO, R.; MINTATOGAWA, V.; FRANCO, M.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V. (2022). Machine learning techniques applied to construction: A hybrid bibliometric analysis of advances and future directions. Automation in Construction, 142:104532. DOI:10.1016/j.autcon.2022.104532

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Discrete swarm intelligence optimization algorithms applied to steel-concrete composite bridges. Engineering Structures, 266:114607. DOI:10.1016/j.engstruct.2022.114607

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Social Impact Assessment Comparison of Composite and Concrete Bridge Alternatives. Sustainability, 14(9):5186. DOI:10.3390/su14095186.

ATA-ALI, N.; PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V. (2021). Recycled versus non-recycled insulation alternatives LCA analysis for different climatic conditions in Spain. Resources, Conservation and Recycling, 175, 105838. DOI:10.1016/j.resconrec.2021.105838

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2021). Comparative life cycle analysis of concrete and composite bridges varying steel recycling ratio. Materials, 14(15):4218. DOI:10.3390/ma14154218

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA, J.; YEPES, V. (2021). Embodied energy optimization of buttressed earth-retaining walls with hybrid simulated annealing. Applied Sciences, 11(4):1800. DOI:10.3390/app11041800

NAVARRO, I.J.; PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; REMPLING, R.; YEPES, V. (2020). Life cycle sustainability assessment for multi-criteria decision making in bridge design: A review. Journal of Civil Engineering and Management, 26(7):690-704. DOI:10.3846/jcem.2020.13599.

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2020). Steel-concrete composite bridges: design, life cycle assessment, maintenance and decision making. Advances in Civil Engineering, 2020:8823370. DOI:10.1155/2020/8823370

PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA-SEGURA, T.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2020). Environmental and social impact assessment of optimized post-tensioned concrete road bridges. Sustainability, 12(10), 4265. DOI:10.3390/su12104265

YEPES, V.; DASÍ-GIL, M.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; LÓPEZ-DESFILÍS, V.J.; MARTÍ, J.V. (2019). Heuristic techniques for the design of steel-concrete composite pedestrian bridges. Applied Sciences, 9(16), 3253; DOI:10.3390/app9163253

Parámetros de diseño y seguridad en las cimbras

Figura 1. Cimbra. https://www.incye.com/apeos-y-rehabilitacion/cimbras/

En artículos anteriores hemos hablado de las precauciones específicas en seguridad relativas al montaje y desmontaje de cimbras y encofrados. Sin embargo, en este nos centraremos en los parámetros de diseño y la seguridad en las cimbras, atendiendo a las medidas de protección individual y colectivas.

Para garantizar un montaje, uso y desmontaje adecuado de las cimbras, es fundamental cumplir con las instrucciones establecidas en el manual de instrucciones proporcionado por el fabricante o proveedor, al igual que con cualquier otro medio auxiliar. Además del manual de instrucciones, es importante tener en consideración otros documentos obligatorios y relevantes relacionados con la seguridad y la salud. Esto implica revisar el plan de seguridad y salud, el proyecto de la cimbra y contar con procedimientos por escrito que describan la secuencia correcta de montaje y desmontaje. En todo momento, es esencial verificar que la cimbra sea adecuada para el proyecto en ejecución, que las alturas sean correctas y que las condiciones del terreno sean apropiadas. Además, es fundamental asegurarse de contar con todos los equipos de seguridad necesarios.

En el montaje y desmontaje de sistemas de cimbra, así como en los sistemas de andamios, es crucial distinguir entre un sistema de cimbra con módulos de torres preconformados y otro sin torres modulares. En ambos casos, se debe planificar y llevar a cabo los procedimientos de montaje y desmontaje siguiendo la siguiente metodología: emplear plataformas horizontales de montaje y colocar los módulos de torres en posición horizontal a nivel del suelo, luego elevarlos y ubicarlos en su posición final, manteniendo la longitud completa (altura) del tramo correspondiente. Es esencial tener en cuenta que la implementación segura de estos procedimientos puede requerir el uso de sistemas anticaídas, en cuyo caso se proporcionarán instrucciones específicas en el manual del producto.

Durante la utilización, es importante seguir las siguientes medidas de seguridad: acceder a la zona de trabajo utilizando las áreas designadas específicamente para ese propósito, suspender las labores en caso de condiciones climáticas adversas como lluvia, nieve o vientos superiores a 65 km/h, evitar trabajar sobre plataformas sin protección o en niveles distintos, y no utilizar andamios de borriquetas u otros elementos auxiliares para alcanzar alturas en los niveles de trabajo.

Al proyectar las zonas de trabajo y circulación en una cimbra, es necesario considerar los siguientes parámetros de diseño:

En general, estas áreas deben tener un ancho mínimo de 60 cm en proyección horizontal, sin interrupciones a nivel del suelo. Además, deben presentar una resistencia y estabilidad suficientes para garantizar que el trabajo correspondiente se pueda realizar con la máxima seguridad.
Las zonas de trabajo deben construirse utilizando elementos metálicos u otros materiales resistentes. Asimismo, estas áreas deben incluir mecanismos de bloqueo para evitar movimientos involuntarios.
En el caso de que las zonas de trabajo estén compuestas por módulos estandarizados, es indispensable indicar de manera visible e indeleble la carga máxima permitida.
En los bordes, donde la caída sea mayor a 2 m, se debe instalar una barandilla metálica con una altura mínima de 90 cm, una barra intermedia y un rodapié de al menos 15 cm de altura, a menos que existan justificaciones razonables. La instalación de una barandilla puede no ser necesaria en bordes situados a menos de 20 cm de una pared o cualquier otro obstáculo que impida la caída. El diseño de la barandilla debe cumplir con las normas de seguridad vigentes.
Las superficies de trabajo deben ser principalmente horizontales. Solo se permite una inclinación de no más de 15º cuando sea necesario trabajar con cimbras inclinadas, siempre que la superficie sea lo suficientemente rugosa que impidan que tanto las personas como los materiales se deslicen.
Se debe procurar definir una zona de “gálibo” con una altura libre mínima de 190 cm y un ancho de 60 cm, sin obstrucciones, excepto en circunstancias específicas, que permita un paso sin problemas. Los elementos que se encuentren dentro de esta zona deben estar pintados con colores vivos y distintivos, y deben estar desprovistos de bordes cortantes, barras salientes y cualquier elemento que pueda representar un riesgo de lesiones al trabajar con cimbras.

Para garantizar la protección individual, es imperativo emplear los equipos de protección individual mencionados en el Plan de Seguridad y Salud de la obra. A modo orientativo, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:

Cada trabajador debe tomar medidas para salvaguardar su propia seguridad personal.
Es necesario usar ropa adecuada, como botas de seguridad con ataduras sin cordones sueltos y con protección para el tobillo. La ropa debe ser cómoda, ajustada, pero no holgada, resistente a rasgaduras y sin salientes o huecos que puedan representar un peligro de engancharse. Además, las mangas y las perneras deben tener bandas elásticas en los bordes para garantizar un ajuste adecuado. Se debe proporcionar ropa y calzado impermeables a cada trabajador según sea necesario.
El casco y los guantes son elementos obligatorios del equipo de seguridad. El casco adecuado es aquel que carece de visera y con barbuquejo, mientras que los guantes empleados deben adaptarse a la tarea específica en cuestión.
Cuando se trabaja más allá de la zona encofrada, plataformas de trabajo, pasillos u otras áreas protegidas, se debe utilizar un arnés de seguridad compuesto por un braguero con cabo de amarre y mosquetón. Preferiblemente, el arnés debe ser del tipo paracaidista y poseer un absorbedor de energía en el cordón de amarre.
Solo se deben llevar las herramientas esenciales necesarias para la tarea en cuestión, garantizando que las manos permanezcan libres. Es preferible llevar estas herramientas en un cinturón de herramientas o dispositivo similar, teniendo cuidado de proteger las manos contra posibles caídas o tropiezos.
En situaciones donde exista riesgo de proyección de partículas, polvo u otros materiales, se deben usar gafas de seguridad, pantallas de protección y mascarillas si es necesario.
Es fundamental poseer un conocimiento completo de las características específicas de la tarea y de cómo ejecutarla, tal como se describe en el Anejo de Operación.

Una vez suministrada la cimbra en la obra, se realizará un examen exhaustivo de los siguientes puntos y, según sea necesario, se tomarán las medidas correctivas apropiadas:

El personal con amplia experiencia o capacitación especializada se encargará del montaje de estas estructuras y poseerá un conocimiento completo de los peligros asociados con tales tareas.
Se implementarán medidas de protección durante las fases de montaje, uso y desmontaje para evitar la caída de personas u objetos, y el área se delimitará para prohibir la presencia o el paso de personas.
Todos los elementos de seguridad, como suelos y barandillas, deben fijarse de forma segura a la estructura de la cimbra, de tal manera que no puedan desprenderse, extraviarse, caerse o aflojarse inadvertidamente.
Todas las maniobras se ejecutarán de conformidad con las ubicaciones indicadas en el Anejo de Operación, empleando las herramientas necesarias y el personal designado, a menos que se determine una metodología alternativa en el sitio que no ponga en peligro la seguridad. Este enfoque alternativo debe recibir la aprobación del coordinador de seguridad y salud, así como de los proveedores de la cimbra, y se incorporará al anejo antes mencionado.
Las superficies de agarre, como los pasamanos, las asas, los cables, las cuerdas y las cadenas, deben estar desprovistas de astillas, bordes afilados o soldaduras que puedan provocar cortes.
En la cimbra se dispondrá de un botiquín para proporcionar primeros auxilios en caso de heridas cortantes, traumatismos, torceduras o fracturas, y se establecerá una comunicación por radio o teléfono con la enfermería u oficinas para solicitar asistencia médica.
Antes de comenzar el trabajo, los proveedores proporcionarán la información del Anejo de Operación, que incluirá la documentación del personal y las instrucciones del equipo. Además, se diseñará un plan de acción en caso de emergencia.

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

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Recomendaciones para la construcción con un encofrado deslizante

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.

RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Cálculo de la temperatura de fabricación del hormigón en tiempo frío

Figura 1. Hormigonado en tiempo frío. https://madridsurarquiobras.es/blog/?p=199

La temperatura del hormigón es un factor crítico, especialmente en climas fríos, donde se debe evitar su congelación durante todas las etapas del proceso. La temperatura de amasado depende del grosor mínimo de las piezas que se van a hormigonar, de la temperatura del aire y de la pérdida de temperatura durante el transporte hasta el lugar de trabajo. A medida que aumenta el volumen de la sección hormigonada, la pérdida de calor se vuelve más lenta y el calor generado durante la hidratación adquiere más importancia. Por lo tanto, se recomienda una temperatura más baja para la masa de hormigón que se va a colocar y también una temperatura de salida más baja en el amasado. En el caso de estructuras de gran volumen, es crucial limitar la temperatura del hormigón para evitar problemas de fisuración.

Es importante tener en cuenta que las pérdidas de calor aumentan en proporción a la diferencia de temperaturas. Por lo tanto, elevar la temperatura del hormigón por encima de los valores recomendados no garantiza una protección proporcional contra la congelación, sino que puede generar efectos no deseados, como un mayor consumo de agua, una rápida disminución de la consistencia, un fraguado acelerado o un incremento de la retracción térmica.

También es relevante considerar que las superficies expuestas del hormigón pueden experimentar una rápida pérdida de humedad debido a que, al estar en contacto con el aire frío, calientan el aire circundante, lo que disminuye la humedad relativa y provoca la evaporación del agua superficial. Por tanto, se recomienda que la temperatura del hormigón durante su colocación sea lo más baja posible, tal y como se comentó anteriormente. A partir de la temperatura de colocación y de la pérdida de temperatura durante el transporte hasta el lugar de trabajo, se puede determinar la temperatura de amasado del hormigón.

La temperatura de amasado del hormigón se puede lograr calentando los distintos materiales que lo componen. El cálculo de la temperatura de la mezcla se obtiene a partir del balance térmico de los diferentes materiales, ya que la cantidad total de calor de los materiales antes y después del amasado es la misma, siendo la única incógnita la temperatura final. No se debe olvidar el calor latente de fusión del hielo en caso de que el agua de los áridos esté congelada.

A continuación os dejo un problema resuelto que, espero, os sea de interés.

Pincha aquí para descargar

Os dejo también algún vídeo explicativo.

Referencias:

AENOR (2022). UNE 83151-1 IN Hormigonado en condiciones climáticas especiales. Parte 1: Hormigonado en tiempo frío. Madrid, 27 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Seguridad estructural, los estados límites y los métodos semiprobabilísticos

El concepto de seguridad de una estructura en cumplir un conjunto de funciones para las que ha sido proyectada es un término relacionado con el grado de certeza o fiabilidad de que no alcance un conjunto de estados no deseables que todavía no han acontecido.

La seguridad se representa por consiguiente como un aspecto antagónico al aspecto económico del dimensionamiento: una estructura proyectada para un coste pequeño puede resultar poco segura y, por el contrario, una estructura proyectada para ser muy segura puede resultar antieconómica. La solución debe quedar en un término adecuado.

El concepto de seguridad en una estructura se refiere a su capacidad para cumplir con las funciones previstas, garantizando un nivel de fiabilidad que evite la ocurrencia de estados no deseados. La seguridad se contrapone al aspecto económico del diseño: una estructura económica puede ser menos segura, mientras que una estructura altamente segura puede resultar costosa. Por lo tanto, es necesario encontrar un equilibrio adecuado entre ambos aspectos.

El objetivo principal del Proyecto de Ingeniería Estructural consiste en garantizar que la estructura cumpla satisfactoriamente con su función original. El mantenimiento de esta funcionalidad a lo largo de su vida útil depende de diversos factores o parámetros que tradicionalmente se han considerado como cantidades deterministas.

Sin embargo, evaluar la seguridad en ingeniería es complicado debido a varios factores. En primer lugar, los accidentes pueden ocurrir por causas no relacionadas con los cálculos realizados, como erosiones o modelos inadecuados. Además, tratar el problema de forma aleatoria puede llevar a considerar la probabilidad como medida universal e invariable de seguridad. Sin embargo, la probabilidad solo es significativa en relación con un conjunto coherente de conocimientos, como los estados de falla no ocurridos, difíciles de definir. Además, existen incertidumbres que no pueden ser objetivamente cuantificadas mediante probabilidades. Por lo tanto, las probabilidades solo pueden ser definidas dentro de un contexto específico y los cálculos de probabilidad son meramente convencionales. Además, si bien medir el margen de seguridad a través de una magnitud física puede ser útil en un problema particular, no todas las magnitudes son adecuadas en todos los casos generales. Por ejemplo, las tensiones no son una magnitud adecuada para el estudio del equilibrio estático, y evaluar el margen de seguridad basándose en las tensiones puede ser incorrecto en problemas no lineales.

En el contexto de la Teoría de la Fiabilidad Estructural, Armen Der Kiureghian presenta los siguientes tipos de incertidumbres. En primer lugar, están las incertidumbres físicas, que surgen debido a la inherente variabilidad de las magnitudes físicas involucradas en el problema, como dimensiones, propiedades del material, cargas y resistencia. En segundo lugar, encontramos las incertidumbres estadísticas, que se originan a partir de los modelos probabilísticos utilizados para caracterizar las Variables Básicas del problema. Estas incertidumbres se deben a las aproximaciones necesarias para seleccionar las Funciones de Distribución y estimar sus parámetros, debido a la falta de información disponible. En tercer lugar, se presentan las incertidumbres del modelo, que son generadas por las hipótesis simplificativas realizadas en los modelos matemáticos empleados para describir la respuesta de un sistema estructural. Estas simplificaciones incluyen aspectos como la homogeneidad, el comportamiento elástico o elastoplástico, las pequeñas deformaciones y las condiciones de contorno. Aunque la variabilidad de los dos últimos tipos de incertidumbres puede reducirse a través del estudio e investigación, las incertidumbres físicas del primer tipo son inevitables.

En el pasado, las construcciones se basaban en métodos empíricos, confiando en la experiencia y la intuición del constructor para garantizar la seguridad. Sin embargo, en la actualidad, la experiencia debe complementarse con los resultados obtenidos, ya que la rápida evolución técnica puede presentar situaciones no experimentadas previamente. Con el surgimiento de la construcción metálica en el siglo XIX y el enfoque en la Resistencia de Materiales, se introdujo el método de tensiones admisibles. Este método implica un enfoque determinista en las variables utilizadas, donde la seguridad se basa en el margen establecido por las tensiones admisibles. Estas tensiones se obtienen mediante el cociente entre la resistencia del material y un coeficiente de seguridad, mientras que las cargas variables se establecen de manera empírica y arbitraria.

El desarrollo de la Teoría de la Elasticidad permitió aplicar este método en la construcción de hormigón armado, pero presenta desafíos. Cuando el comportamiento no es lineal debido a los materiales o la geometría de la estructura, las tensiones admisibles no reflejan el margen real de seguridad. Además, el comportamiento del hormigón y el acero dificulta definir el fallo en términos de tensiones. No se consideran los efectos de la adaptación plástica del hormigón, donde la tensión en un punto no determina la confiabilidad estructural si hay una fase de adaptación plástica que redistribuye los esfuerzos. Además, no se distinguen los diferentes tipos de acciones cuya influencia en la seguridad es distinta. No obstante, este método ha sido utilizado con profusión durante la primera mitad del siglo XX.

La Teoría de la Fiabilidad, que inicialmente se aplicaba a procesos industriales de producción en serie, se adaptó en 1960 al campo de la Ingeniería Estructural. El objetivo era desarrollar métodos que permitieran determinar los niveles de seguridad de los Sistemas Estructurales, mediante un enfoque racional de las incertidumbres presentes en ellos. Desde entonces, esta área de investigación ha experimentado un notable impulso, y los fundamentos teóricos desarrollados han dejado de ser exclusivamente un tema de investigación académica para convertirse en un conjunto de metodologías con una amplia gama de aplicaciones prácticas.

No obstante, los avances tecnológicos y los métodos de análisis han permitido realizar estudios de seguridad más precisos en las estructuras mediante la incorporación de modelos estadísticos y de probabilidad en los cálculos. Desde los primeros intentos, como el de Max Mayer en 1926, numerosos autores han contribuido al desarrollo del enfoque probabilístico y a su aplicación práctica. Para emplear la probabilidad en los cálculos, es necesario definir un conjunto coherente de eventos no deseados, denominados “estados límite”. Estos estados límite representan condiciones en las que una estructura o uno de sus elementos deja de cumplir su función de manera inmediata o progresiva. La seguridad se caracteriza por la probabilidad o conjunto de probabilidades de que los estados límite no sean superados. Al elegir la probabilidad de ocurrencia de un estado límite como medida convencional de la seguridad, es necesario establecer los valores aplicables en la práctica.

A primera vista, podría parecer que el uso de probabilidades resuelve por completo el problema de medir la seguridad. Sin embargo, su implementación enfrenta dos dificultades. Por un lado, están los datos que no se pueden cuantificar de manera probabilística debido a su naturaleza. Por otro lado, resulta prácticamente imposible conocer con precisión la probabilidad real de alcanzar un estado límite. Estas limitaciones dificultan la aplicación práctica de las probabilidades en la evaluación de la seguridad.

La seguridad puede tratarse en tres niveles, según el grado de simplificación en el abordaje del problema:

Nivel 3: Utiliza el cálculo de probabilidades sin restricciones en la representación de las incertidumbres.
Nivel 2: Representa las acciones, resistencias de materiales y secciones mediante distribuciones conocidas o asumidas, definidas por su tipo, media y desviación típica. La fiabilidad se expresa con el «índice de seguridad» (β).
Nivel 1: Establece niveles de fiabilidad estructural aplicando factores parciales de seguridad a valores nominales preestablecidos de las variables fundamentales.

Los métodos de nivel 2 y 3 emplean probabilidades que están vinculadas a hipótesis apriorísticas sobre las distribuciones de los datos.

En cambio, el método de nivel 1, conocido como método semiprobabilístico, considera solo ciertos elementos que se pueden cuantificar de manera probabilística, mientras que las demás incertidumbres se abordan mediante factores empíricos que poseen un significado físico específico. Este método es el más simple y ampliamente reconocido en la actualidad.

Os paso un vídeo explicativo sobre conceptos de fiabilidad estructural de Juan Carlos López Agüí, que espero os sea de interés.

Referencias:

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M.; YANG, D.Y. (2017). Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges. Engineering Structures, 145:381-391. DOI:10.1016/j.engstruct.2017.05.013

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Características de la construcción mixta de hormigón y acero

El Puente Juan Bravo en Madrid. http://www.dobooku.com/2017/10/el-puente-juan-bravo-en-madrid/

Una pieza mixta esencialmente consta de tres elementos principales:

- - - Sección de hormigón: puede contener o no armadura pasiva y/o activa.
    - Sección metálica.
    - Elementos de conexión, también conocidos como conectores.

Gracias a la colaboración entre el hormigón y el acero, la sección mixta experimenta una deformación conjunta, controlando así cualquier deslizamiento relativo entre ambos materiales mediante los conectores.

Todas aquellas acciones diferenciales entre hormigón y acero generan esfuerzos internos y de corte en la interfase que pueden ser significativos y que hay que considerar en proyecto. Algunos de los factores a considerar son la retracción del hormigón, la fluencia, los efectos térmicos, la acción del pretensado, entre otros. Es fundamental analizar y comprobar la estructura frente a los estados límites de servicio.

Desde un punto de vista estructural, la construcción mixta presenta las siguientes características principales:

Reducción del espesor en dinteles, especialmente notable en luces más amplias. Esto se debe a la mayor rigidez y resistencia última proporcionada por la sección parcial de hormigón en comparación con una solución completamente metálica. Además, la zona traccionada también es más rígida en comparación con soluciones de hormigón armado y pretensado. En el caso de edificios, esto implica una menor altura de los pisos, lo que se traduce en ahorro de materiales y de instalaciones.
Mayor esbeltez de los soportes, lo que incrementa el espacio libre y mejora las condiciones estéticas de la estructura.
El aumento de rigidez mejora la capacidad de deformación y respuesta de la estructura frente a cargas dinámicas.

Desde el punto de vista constructivo, las estructuras mixtas ofrece una amplia variedad de tipologías, basadas en los materiales que la componen. Estos tipos constructivos pueden adaptarse según las necesidades prácticas de la ejecución. Algunas opciones a considerar son las siguientes:

Secciones de hormigón: se pueden utilizar secciones de hormigón in situ o prefabricadas, que pueden ser de hormigón en masa, armado o pretensado. También es posible emplear hormigón ligero.
Secciones metálicas: se pueden emplear perfiles, chapas o tubos metálicos. Estas secciones pueden ser atornilladas o soldadas, y pueden presentarse en formas de alma llena, en celosía o aligeradas. También es posible el uso de secciones metálicas pretensadas. Dichas secciones metálicas pueden estar completamente expuestas o parcial o totalmente empotradas en el hormigón.
Conexiones: las conexiones entre los elementos pueden ser parciales o totales. Además, pueden realizarse antes o después del endurecimiento del hormigón, así como antes o después del pretensado del hormigón o del acero.

En la construcción mixta, el proceso constructivo adquiere una importancia destacada, tanto desde el punto de vista analítico-estructural como desde la perspectiva económica. Esto se debe a la existencia de una amplia variedad de cargas previas a las sobrecargas de uso, lo que implica consideraciones adicionales tanto en el análisis estructural como en el aspecto económico.

En las referencias os podéis descargar, gratuitamente, un estado del arte reciente sobre este tipo de estructuras mixtas aplicadas a puentes. Creo que os puede resultar de utilidad. También os dejo un par de vídeos introductorios a las estructuras mixtas que espero os sean de interés.

Referencias:

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