Cimbra La cimbra es una estructura auxiliar que sirve para sostener provisionalmente el peso de un arco o bóveda, durante la fase de construcción. Suele ser una cercha de madera.
Cimbras metálicas Este típico sostenimiento pasivo o soporte es utilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance, en condiciones de masa rocosa intensamente fracturada o muy débil, que le confieren calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos. Para lograr un control efectivo de la estabilidad en tales condiciones de terreno, las cimbras son utilizadas debido a su excelente resistencia mecánica y sus propiedades de deformación, lo cual contrarresta el cierre de la excavación y evita su ruptura prematura. La ventaja es que este sistema continúa proporcionando soporte después que hayan ocurrido deformaciones importantes. Las cimbras son construidas con perfiles de acero, según los requerimientos de la forma de la sección de la excavación, es decir, en forma de baúl, herradura o incluso circulares, siendo recomendable que éstos sean de alma llena. Hay dos tipos de cimbras, las denominadas «rígidas» y las «deslizantes o fluyentes». Las primeras usan comúnmente perfiles como la W, H, I, conformadas por dos o tres segmentos que son unidos por platinas y pernos con tuerca. Las segundas usan perfiles como las V y Ù, conformadas usualmente por tres segmentos que se deslizan entre sí, sujetados y ajustados con uniones de tornillo. Los accesorios en este sistema de sostenimiento son los tirantes de conexión de las cimbras, el encostillado y los elementos de bloqueo. Los tirantes pueden consistir de varillas de fierro corrugado o liso generalmente de 1″ de diámetro u otro elemento estructural. El encostillado puede ser realizado con planchas metálicas acanaladas y en algunos casos en las minas se utilizan tablones de madera. Para el rango de los tamaños de las excavaciones de las minas peruanas, las cimbras rígidas comúnmente utilizadas son las 4W13 (perfiles W de 4″ de ancho x 4″ de profundidad y 13 lb/pie) o equivalentes, espaciadas de 0,75 a 2 m, las mismas que corresponden a cimbras ligeras para excavaciones de hasta 4 m de abierto. En caso de altas presiones del terreno, estas cimbras podrían construirse a sección completa, colocando una solera (invert) curvada hacia abajo o de otro modo podrían ser de forma circular.
Tipos De Cimbras: Cimbra corrediza. La que se corre cambiándola de sitio.
Cimbra de parrillera. La que se usa en las galerías de minas.
Cimbra de tendido. La empleada en las galerías de mina formada por una camada horizontal de estemples sobre los cuales se colocan rollizos y escombros.
Cimbra fija. La que tiene uno o más apoyos en el espacio o clavo que hay entre los estribos o pilas de la bóveda. Cimbra mixta. La que siendo en su forma o armazón general recogida, recibe luego los puntos de apoyo intermedios a los estribos como las fijas.
Cimbra peraltada. Aquélla cuyo eje es superior a la mitad de la cuerda del arco que la forma.
Cimbra rebajada. Aquélla en que la altura del eje es menor que la mitad de la cuerda del arco.
Cimbra flexible o recogida. La que no tiene apoyo alguno intermedio y solo va a apoyada en las fábricas de los estribos o pilas. En los casos que las cimbras indicadas no fueran suficientes para excavaciones de hasta 4 m de abierto, por las altas presiones de la roca, pueden utilizarse cimbras medianas como las del tipo 6W20 o equivalentes o alternativamente cimbras deslizantes. Las cimbras 6W20 también son comúnmente utilizadas para excavaciones con abiertos de hasta 6 m. Es poco usual pasar al uso de cimbras pesadas como las de la serie 8W o equivalentes, las anteriores son suficientes para los propósitos indicados. Procedimientos de instalación Para que el sistema de soporte pueda actuar debidamente, es necesario considerar algunos aspectos importantes en su instalación. En primer lugar, en lo que concierne a la evolución de las cargas, es preferible que el soporte se instale lo antes posible, pues cualquier retraso ya sea en tiempo o en distancia al frente se traduce en aumentos de la presión sobre el techo, si prevalecen las cargas de descompresión o roca suelta. Para iniciar la colocación de un tramo con cimbras, se debe proceder a asegurar el techo, lo cual se podrá realizar mediante la colocación de shotcrete temporal o marchavantes de ser necesario. Todas las cimbras deben estar correctamente apoyadas y sujetas al piso mediante dados de concreto, debiéndose mantener su verticalidad, para lo cual se requerirá de ser necesario, asegurar la cimbra anclándola con cáncamos a las paredes. Las siguientes cimbras a colocar se asegurarán con los tirantes y se protegerán en forma sistemática con el encostillado. El bloqueo de la cimbra contra las paredes rocosas es esencial para que pueda haber una transferencia uniforme de las cargas rocosas sobre las cimbras. Si no se realiza un buen bloqueo las cimbras no serán efectivas. Por lo tanto, es importante realizar correctamente esta labor. Es muy importante que la instalación sea cimbra por cimbra y no varias cimbras a la vez, es decir, completar la instalación de una cimbra para comenzar con la siguiente. Control de calidad
Para que este tipo de sostenimiento funcione bien, deben cumplirse las siguientes condiciones: Riguroso paralelismo de los elementos. Adecuada adaptación a las paredes, caso contrario los elementos flexionarán hacia el exterior. Resistencia conveniente del conjunto, que depende de las uniones, instalación y control. Estrecho o apretado contacto entre la cimbra y el contorno de la roca a la cual soporta en todo su perímetro, a fin de desarrollar tempranamente su capacidad de sostenimiento, antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior de la excavación. La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra que esté mal cimentada, no conserve su verticalidad ni su alineamiento; asimismo, si éstas no se encuentran correctamente topeadas a la superficie de la roca.
Tipos de Cimbra Materiales usados en Cimbras La cimbra puede fabricarse de madera o de materiales metálicos, mixtos y plásticos sintéticos e industrializados. Para construcciones en las que el tiempo es determinante y el número de usos de una misma cimbra es considerable, es recomendable y más rentable optar por un sistema de cimbra industrializado fabricado con materiales como aluminio, fibra de vidrio, etc., aunque el costo inicial de adquisición sea mayor que el de la cimbra de madera. A continuación una breve explicación de los dos materiales más empleados dentro del proceso de cimbrado: la madera y el metal
Cimbras de ladrillo Cuando trata de arcos de ladrillo para la formación de puertas, ventanas, las cimbras se pueden hacer de ladrillo. A tal fin se utiliza una tabla de la misma longitud que la luz del arco. Dicha tabla se introduce entre las paredes o pilares que sirven de estribo y se apuntala Cimbras especiales Pueden quedar comprendidas dentro este grupo aquellas cimbras que se ejecutan para colar formas especiales, que no son las anteriormente descriptas. Para muchas de ellas el trabajo de moldeado es más importante que el trabajo de colocado, y el proyecto de las mismas debe hacerse estudiando perfectamente todos los detalles. En general tiene un costo muy elevado, dado que se necesita contar con carpinteros especializados en este tipo de trabajo Cimbras rodantes Cuando tiene que efectuarse en una obra el colado de una serie de elementos iguales, tanto como en sección como en longitudinales, se utilizan comúnmente las cimbras de tipo rodante. En todos ellos en lugar de cimbras toda la superficie a cubrir se construye a modo de una sección solamente, la cual es montada sobre camiones, carros o estructuras horizontales, permitiendo así deslizarse Cimbras de Madera
Debido a sus ventajosas propiedades, la madera es el material que frecuentemente se emplea en cimbras. Su bajo peso en relación a su resistencia, la facilidad para trabajarla, su ductilidad y su textura, la hacen aparente para su uso en cimbras. Los cimbras pueden construirse exclusivamente con madera y también combinándola con equipos metálicos estándar, por ejemplo, con puntales y/o viguetas extensibles. Las especies de madera comúnmente empleadas en cimbras son: el tornillo, la moena, el triplay y el "roble", encomillado éste en razón de que bajo esta denominación se expenden en el mercado diversas especies no clasificadas. Las especies de madera tornillo y moena poseen resistencias que las hacen aptas para su uso en estructuras de madera y, desde luego, en cimbras; no obstante, es exigible que la madera no presente notorios defectos que puedan afectar su resistencia y el acabado de las superficies de concreto, tales como: alabeos, arqueaduras, grietas, rajaduras, exceso de nudos huecos. Algunos de estos defectos son originados por inapropiado almacenaje en la obra y/o inadecuada preservación. Cimbras Metálicas Las cimbras metálicas son empleadas como alternativa de las cimbras de madera, o en todo caso complementariamente con ella; por ejemplo, los fondos, los costados y las tornapuntas de cimbras de vigas son generalmente de madera, pero los puntales pueden ser metálicos. Diversos equipos de cimbras metálicos son ofrecidos -mayormente en alquiler por proveedores de este tipo de cimbras, principalmente puntales y viguetas extensibles. Cuando se opte por la utilización, aun cuando sea en parte, de este tipo de cimbras, la selección de los equipos debe estar a cargo del ingeniero residente, así como la dirección y control de los trabajos
Tipos de Cimbra por su Estilo Cimbras Permanentes Como lo indica su nombre, las cimbras permanentes son aquellas que se dejan en su lugar y que pueden convertirse en parte integral de la estructura. Estas cimbras pueden ser del tipo rígido tales como placas de metal, concreto prefabricado, madera, plásticos, etc.; o bien, del tipo flexible como papel corrugado reforzado o malla de alambre con forro de papel impermeable. Sistemas Modulares de Cimbras Son sistemas patentados y prefabricados para cimbras que tienen como una de sus características principales un número elevado de usos y que proporcionan a la estructura un acabado de altísima calidad. Así mismo, una consecuencia es la construcción masiva de vivienda que el uso de estos sistemas nos permite. Como ejemplo se tienen los Sistemas de Cimbra MECCANO, los sistemas de CIMBRAMEX., los de BURKE y por igual los de EFCO. Estos sistemas tienen principal uso en la construcción pesada, donde se manejan altos volúmenes de concreto y ritmos acelerados. En su mayoría, estos sistemas de cimbra son metálicos. Cimbras Deslizantes El método de encofrados deslizantes, por sus amplias posibilidades de adaptación y las ventajas que ofrece, tiene un vasto campo de aplicación, que comprende principalmente, todos los tipos de construcciones elevadas.
La colocación del concreto mediante el uso de cimbras deslizantes es semejante a un proceso de extrusión. Se cuela o bombea el concreto plástico dentro de las cimbras y estas actúan como moldes móviles que dan forma al concreto. La velocidad de movimiento de las cimbras se regula de tal forma éstas se deslizan del concreto una vez que éste sea lo suficientemente resistente como para conservar su forma al mismo tiempo que soportar su propio peso y el de la cimbra
Cimbras para Columnas Los costados de los cimbras de columnas están formados por tablas de 1" o de 1.1/2" de espesor y de anchos variables de acuerdo a las secciones de las columnas. También, especialmente para cimbras de columnas de concreto expuesto, se emplea paneles de "triplay". Para las abrazaderas se utiliza barrotes de 2" x 4", 3" x 3" o de 3" x 4", en largos que dependen de las dimensiones de la sección de las columnas y el sistema de sujeción de abrazaderas que se adopte. Los sistemas de montaje de las abrazaderas son diversos, algunos muy simples que utilizan como templadores alambre negro N8. Otros más elaborados se valen de fierros redondos, provistos de platinas en uno de los extremos mientras el extremo opuesto es roscado para posibilitar, mediante tuerca y platina interpuesta, el ajuste requerido. El diámetro de los fierros generalmente es de 1/2" o 5/8" y las platinas son de 3" x 3" y 1/4" de espesor. Por otra parte, considerando los significativos valores que alcanza la presión del concreto fresco, particularmente cuando la altura y la sección de las columnas exceden las convencionales, se suele complementar los cimbras con varales verticales para evitar la rotura de los barrotes de las abrazaderas o, en todo caso, su deformación.
Cimbras para Muros Las tablas son de 1" o 1.1/2" en anchos de 6", 8" o 10". El triplay empleado para los paneles es de 3/4" (19mm) de espesor, y especificado para este tipo de trabajo. En obras pequeñas, o cuando no se dispone de pasadores, es posible obviar los varales horizontales recurriéndose a alambre negro N8 tensado entre los parantes de la cimbra. Las escuadrías usuales de los parantes y varales son de 2" x 4", 2" x 6", 3" x 3" y hasta de 3" x 4". Para facilitar la labor, tanto en el cimbra como en el descimbra, cada varal está formado por dos piezas. El tipo de tirante o pasador de fierro empleado en cimbras de columnas también es utilizado en las cimbras de muros, pasándolos de una cara del cimbra a la otra a través de tubos de plástico. Los tornapuntas o puntales, además de asegurar el aplomado de los cimbras les confieren arriostramiento. Las escuadrías de los tornapuntas son de 3"x3", 2"x4" y 3"x4"
Cimbras para Losas y Techos Las escuadrías comúnmente empleadas en los cimbras de losas aligeradas son: - Tablas: 1" o 1.1/2", en anchos de 8" mínimo
- Soleras: 2" x 4", 3" x 3" y 3" x 4" - Pies derechos: 3" x 3" o de 3" x 4". No emplear pies derechos de 2"x3" o de 2"x4" - Frisos: 1" y 1.1/2", en anchos variables según el espesor del techo aligerado. En cimbras de losas macizas de concreto armado el tablero está constituido por tablas de 1" o 1.1/2", de anchos de 6", 8" o 10". Se emplea también paneles de triplay, montados en piezas de 2"x3", 2"x4" y 3"x3". Cuando se opte por cimbras metálicos es imprescindible el asesoramiento de las firmas proveedoras de este tipo de equipo. Como en todo cimbra sujeto a cargas verticales, el apoyo de los pies derechos y puntales debe concitar especial atención. El suelo debe ser firmemente compactado y la construcción de falsos pisos es indispensable, previamente a la ejecución de los cimbras.
1. Requerimientos Generales de una Cimbra Deben ser fuertes y rígidas para garantizar el soporte adecuado del elemento que se construye y satisfacer las tolerancias dimensionales permitidas. Deben ser lo suficientemente herméticas para evitar escurrimientos durante el proceso de vibrado y fraguado del concreto. Deben ser fácilmente desmontables para no dañar el acabado especificado del concreto y permitir su reutilización el mayor número de veces posible. 2. Recomendaciones Generales para una Cimbra La cimbra debe ajustarse a la forma, dimensiones, niveles, alineamiento y acabado claramente indicado y especificado en los alcances del proyecto. La obra falsa debe estar correctamente contraventeada para garantizar su seguridad, forma, ubicación y rigidez necesarias. La obra falsa debe construirse tomando en cuenta las contra flechas especificadas en el proyecto.
Los puntales o pies derechos deben colocarse a plomo, permitiendo una inclinación no mayor a 2 mm por metro lineal.
La cimbra de contacto debe tener la suficiente rigidez para evitar las deformaciones ocasionadas por la presión del concreto o por el efecto del vibrado o de cualquier otra carga presente durante el proceso de colado. Cuando se trate de cimbra de madera, se debe cuidar que los elementos utilizados no se encuentren torcidos o deformados, así como evitar la colocación de piezas con nudos en las zonas expuestas a esfuerzos de tensión de los elementos estructurales. Previo al colado debe humedecerse la cimbra de contacto
3. Tiempo de Descimbrado El tiempo para retirar la cimbra está en función del tipo de la estructura, de las condiciones climáticas, del tipo del concreto utilizado y de los aditivos empleados, ya sea para acelerar o retardar el fraguado. 4. Medición y Cuantificación de una Cimbra
La unidad para medir y cuantificar los trabajos de cimbra es generalmente el metro cuadrado (m2), aunque en algunos casos es aceptable considerar otras unidades de medición, como el metro lineal (m) cuando el elemento cimbrado tiene una longitud considerable y una sección transversal constante o el pie tablón (pt) aplicable a la cantidad de madera que se utiliza para la compra de material o para analizar el costo de la cimbra. Si se utiliza el metro cuadrado (m2) se debe cuantificar y medir sólo el área de contacto de la cimbra con el concreto. • Si es el metro lineal (m) se debe cuantificar la longitud total del elemento que tenga contacto con el concreto, la superficie de contacto será determinada en el análisis de costos respectivo. • El pie tablón es la unidad convencional utilizada para indicar la cantidad de madera. Se considera como unidad de volumen.
Cimbras Cedentes Descripción de los arcos cedentes Componentes y calidades Los arcos cedentes se componen de dos o tres secciones. Para los arcos de 2 secciones, ambas mitades deslizan uno respecto a la otra En el caso de 3 secciones, la sección superior se desliza entre los elementos laterales. Aproximadamente cada 15 días, los elementos tensores se aflojan y los arcos se deslizan y convergen; de esta manera. los esfuerzos se aminoran en ellos y se eliminan las deformaciones. Para el rango de los tamaños de las excavaciones de la mina Rosaura, las cimbras deslizantes comimmente utilizadas son:
Las cimbras THN-21, perfil Toussaint y Heinzmann de 21 kglm y de manera similar se aplican los demás perfiles, siendo las cimbras deslizantes más robustas de Rosaura la THN-34 que se utilizan para condiciones de carga mayores. Es decir en las zonas con peor condición de roca. Toussaint y Heinzmann diseñaron los primeros arcos cedentes con los perfiles en forma de U como se muestran en la figura 2.12. Después de que terminó la patente se han vendido otras formas de arcos cedentes como los "Glocken" y los "Kunstler" con sección en V: así como solera de fierro que se colocan en la forma de U. Los arcos cedentes, durante el año 2007 ha ido desplazando a las cimbras rígidas en la mina Rosaura extendiendose su uso en un 60% del total de cimbras utilizadas. Generalmente las encontramos en las labores de desarrollo. Los arcos típicos Toussaint - Heinzmann que se utilizan en la mina Rosaura se muestran en la figura 2.13.
Procedimiento de instalación. El procedimiento y las consideraciones de seguridad para la instalación de las cimbras deslizantes son muy similares a las indicadas para las cimbras rígidas. La diferencia radica que estas cimbras usaran abrazaderas y pernos que unirán a las partes adyacentes traslapadas, y no solo será suficiente pernos y tuercas como en el caso de las cimbras rígidas.
Control de calidad Los parámetros que se deben tener en cuenta para la perfecta colocación de un cuadro son los siguientes: Las cimbras deben estar completamente verticales, aceptándose una inclinación máxima de +/- 3° con respecto a la vertical. Las cimbras se deben instalar de manera perpendicular al eje de la labor. Si los perfiles supuestos son paralelos, el deslizamiento queda asegurado, y las dimensiones del cuadro colocado serán las correctas. Por el contrario si los perfiles superpuestos no son paralelos, puede suceder que le cuadro abra la boca hacia fuera o hacia adentro. En el primer caso la distancia entre los pies del cuadro es menor, en el segundo caso, la distancia entre los pies del cuadro es mayor. Solape adecuado en las uniones. En cuanto a la longitud del solape, hay que tener en cuenta, que si es la correcta, los cuadros tendrán dimensiones previstas. Si la superposición es menor de la debida, la distancia entre los pies será menor que la prevista, si la superposición es mayor que la prevista, la distancia entre los pies será mayor. Apriete adecuado en las grapas de unión. Colocado el cuadro con las dimensiones correctas, es necesario atornillar fuertemente las grapas. Resistencia conveniente del conjunto, que depende de que estén colocados todos los tirantes o distanciadores. Se recomienda de manera general el empleo de distanciadores de cuadro a cuadro. Deben colocar a una distancia suficiente de las grapas para que no interfieran en el deslizamiento normal de los cuadros. No colocar nunca distanciadores sobre las grapas de los cuadros. Estrecho o apretado contacto entre la cimbra y el contorno de la roca a la cual soporta en todo su perímetro, a fin de desarrollar tempranamente su capacidad de
sostenimiento. antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior de la excavación. La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra que esté mal cimentada. no conserve su verticalidad ni su alineamiento; asimismo, si éstas no se encuentran correctamente topeadas a la superficie de la roca.
http://cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/672/1/carhuamaca_gj.pdf http://documents.mx/documents/cimbras-55cf4e09d7d30.html
