Cimbras DISEÑO J.G. Richardson
INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO, A. C.
El autor
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John Richatdson hizo sus estudios en el Christ’s Colkge en Finch&y. Posteriormente se enlistó en el ejército y recibió instnuxfbn en el Mons O&T Gtdet %ining Establishment y en ka Royal School of MiliUy E@neuing en Ripon y Newark. En 1948, dos atios después de haba stio wmisionad& d&5 el ejkito pam umke a una fiimcr de wntratistus de ingenMa civil, donde trabaj6 dumnte ocho alios como dibujante&e&uiot de moldes psa pref&ria&x y cbnbms Dumnte esta etapa se dedi& al dise?% de cirnbms pam chinaencos, ducta de ventilkión, silos ppm gmnos, estructuna de ppsos a desnivel y torres de e@iamiento. Mis tarde ingruó a la jkna Holland, híznnen ami CI&itts wmo dlsdbda de mokiu pypg pr&brkndos, teniendo a su wgo un tullev eqie&llisodo en lo f&riazción de moldes de madera y otws materiales wmpuestos prai t& ripo de elementos pref9bricados de wncnzto pretensado y postema&. Admt&# nuis experi~ tanto en el átea admin&rati~ wmo de supervkti~, desemtx?Iando diversas jünciones en v&as ohms y wmpollurs de pr&b~ de wnueto. En 1963 fuc nombrado gerente de opemcbnes de b compoñri CImcrete Ltd (Ivu Works), siendo responsable de todos los irobcp’oa de produccfdn de alrai& de 300 tonekz&s dimia de elementos prejMric&¿x y pn@kza&x En 1968 se le oto& el Dipbma del Institute of Works Mimqgement, y en ue mismo atlo irgres a lo División de Gzpwitactin de b Crment ami Cbnuete Association como wnferencista De hecho. M sido wnferendsio visitante en el Cartm de chpacitación desde ptindpbs de bs atbs cincuentas, &ndo wnfaenciar sobm temas de cimbms y mokies para pref&icudos. Organiza maner~x~ cursa en el Centro de C@zitacGn, incluyen& Suptrv&#n y poduocldn &
pefabtiaz&a de conueto. hictia~ y construcción de cimbms y Phamon y diwIodeciml¡m. h’l se&w Richa&on mmbi¿n ostente la maialk~ de phta del CYty and Guikis Institute al diseh de cimbras y partic@ estrechamente en ku actividades de dicho Institutv, en matcrico rekkmadas con h mutruccibn, phnaición y dise& de dmbav. Elr miembro del Chit¿ Cb@nto fomado por lo Institution of Structuml Engineaa y h Gmuete Sxiety, enwpio de lo elaborach del Fomwork Rept. John Richardson es autor de h siguientes libros: Fmwork Notebook (versión en eq~Uo1 Cimbm y mdder Guirr práctica pana su construcción y uso, publiado p o r J IMCYCl e n 1978). Co-c Noteboo&, Reast Conuete Roductioo, hctial Fomwodt Ud Mould Const~ctioa y he encuentra prep nmdo otw wlumm amatte caft Notebook.
Contenido Introducci6n
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Capitulo 1 Introducción al disefio de cimbras
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Capitulo 2 Consideraciones sobre el sistema de cimbra
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Capitulo 3 Personal q,ue interviene en la construcción de la cimbra
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Capftulo 4 Dirección de las operaciones de cimbrado
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Capftula 5 Planos, detalles y modelos
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Capitulo 6 DiseAo de cimbras de madera
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ApCndice 1 Gráfica para seleccionar puntales y gr&icas de presión del concreto para diseño de cimbras
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Apéndice 2 Ejercicios de diseño y proyecto de cimbras
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ApCndice 3 Cwstionario para examen
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Aphdice 4 Bibliograffa Terminologia ticnica ingkwespaflol
143 149
Introducción
Lo fascinante de las construcciones de concreto proviene de una serie de atributos que posee dicho material. El concreto permite expresivas formas moldeadas, ya sea en miembros esbeltos o componentes estructurales masivos, y puede ser diseilado para exhibir curvas ondeantes o gruesas lfneas funcionales. La naturaleza pktica del material se presta a una variedad considerable de formas y texturas en los acabados superficiales, los cuales pueden, a su vez, destacarse por habties detalles combinados con el uso de-colores y diferentes agregados ex6ticos. El concreto puede usarse en la construcción de elementos masivos, como presas de gravedad o, por el contrario, para elementos esbeltos presforxados, como los empleados en las cubiertas de estadios, auditorios y salas de concierto de claros considerables. El concreto requiere diversas exigencias de las partes que ftrman el contrato. El arquitecto y el ingeniero, dentro de las especiftcaciones de los reglamentos y c6digos vigentes, tienen completa libertad de disego para expresar tanto conceptos estéticos como formas funcionales, mientras que la tarea del constructor consiste en usar hábilmente el disefio y construcci6n de cimbras para moldear y dar forma al concreto conforme a los lineamientos del diseño, cumpliendo con las especificaciones de acabado y exactitud de manera competitiva. La cimbra es el recipiente dentro del cual, o contra el cual, se cuela el concreto para obtener la configuración de disefio requerida: moldeada o con relieve, masiva o esbelta, expuesta o escondida dentro de la estructura. Aun cuando la cimbra ~510 se usa como estructura temporal. tiene un efecto
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--diseuo
permanente sobre la estructura final de concreto y representa el ingenio de aquellos que intervienen en su construcci6n. Para lograr una estructura que satisfaga las demandas del diseño tanto arquitectónico como estructural, es indispensable que los responsables del diseño, construcción y supervisión de las cimbras tengan conocimientos suficientes no s610 de las diversas operaciones de las cimbras, sino también de los métodos y materiales involucrados. La tecnologfa del concreto y los métodos de manejo, colocación y compactación son críticos, puesto que rigen la durabilidad de la estructura y, en muchas ocasiones, su apariencia final. También crítica es la posición correcta del acero de refuerzo respecto al diseño, así como el recubrimiento y rigidez de la armazón que resiste las fuerzas que le son impuestas durante las operaciones esenciales de colocaci6n para una buena construcción de concreto. Aunque se tenga un buen control de los recursos empleados en el diseño del refuerzo y su fijación, así como del mezclado y colocación del concreto son, sin embargo, los materiales seleccionados para la cimbra, su construcción y el ajuste de las formas de sus componentes, los que tendrán el mayor impacto para lograr una estructura satisfactoria. La cimbra es el molde dentro del cual se coloca el concreto y es aquí donde se le compacta por diversos medios, de manera que el acero quede completamente recubierto y protegido. La compactaci6n debe ser tal que asegure un concreto denso, libre de vacíos y capaz de alcanzar la resistencia de diseño para resistir los esfuerzos que se desarrollan dentro de la estructura. El molde debe contener la masa de concreto sin filtraciones y sin distorsiones mayores que las admisibles de acuerdo al tamaño del elemento. Ademas de soportar las presiones que se ejercen en el proceso de colocación del concreto y las cargas presentes durante la construcción, la cimbra debe también proteger al concreto durante el curado y soportar el peso hasta que Cste adquiera suficiente resistencia para contribuir estructuralmente. Una vez alcanzada esta etapa, el molde debe ser tal que permita ser removido para usarse posteriormente en otras obras. Por lo general, la cimbra es una estructura temporal, frecuentemente construida en la obra con el mínimo de asistencia técnica especializada. Sin embargo, para obras complicadas de ingeniería civil o estructural o donde hay requisitos especiales respecto a exactitud o acabado, los diseñadores de cimbra o los ingenieros proporcionan los calculos y detalles apropiados. Cuando se usan sistemas patentados, los calculos y detalles correspondientes son también parte inherente del sistema. La calidad del acabado final de la superficie, o la exactitud lograda, es el criterio por el cual el ingeniero, el arquitecto y el cliente evalúan la estructura de concreto resultante. La facilidad con la cual se usa la cimbra para alcanzar estos fines, el número de usos que se obtengan del equipo y la erogación financiera de la operación total, son factores adicionales que
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Madera suave (fibras paralelas)
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Madera dura (fibras paralelas)
Bloques de madera
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Lechada o pasta
Colado en capas de concreto
Concreto
Crujlas
de concreto
Introducctdn
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permiten al contratista evaluar el resultado de las aplicaciones de la cimbra. Estos diversos intereses tienden a generar cierta polémica, y aun conflictos, en la obra, particularmente cuando la cimbra implica un costo importante para el contratista, quien es el responsable de la construcción. Por lo tanto, es imprescindible que las diversas partes involucradas en el proyecto estén conscientes de los principios y posibilidades del concreto y de la cimbra como “herranientas” de construccibn. En realidad, debe llegarse a un acuerdo al comienzo de los trabajos respecto a los estándares convenientes, así como preparar muestras del trabajo que deben ser aceptadas por todos los involucrados en este aspecto particular del contrato. Las especificaciones prescriben ciertos requisitos en torno al acabado de la superficie, textura, exactitud y aspectos similares, los cuales determinan la funcionalidad de una estructura completa. Hasta hace poco tiempo, dentro de un contrato y de acuerdo a las especificaciones, la selección del método y de los materiales para la cimbra generalmente había sido considerada como prerrogativa del contratista. Pero a medida que los requisitos arquitectónicos y de ingeniería se han vuelto mas estrictos, las especificaciones se han pormenorizado al grado que pueden especificarse hasta los métodos y materiales y aun detalles tan precisos como los aditivos para el descimbrado, el método de curado y otros. Como sucede en muchos aspectos de la construcción de edificios, cada dfa se establecen más y mas compañías especializadas, productoras de materiales, equipo y ttcnicas para aplicaciones particulares de cimbras. Aquí, una vez mas, existe la necesidad de que los responsables del contrato de construcción evalúen los factores que rigen la conveniencia de los diversos acuerdos siendo, al mismo tiempo, capaces de tomar decisiones objetivas respecto al valor relativo de los servicios ofrecidos. En este libro se discuten todos los factores importantes, de manera que resulten útiles para todas las partes involucradas en una obra, encargadas de determinar las bases para un sistema de cimbrado. Los principios de la construcción y diseño de cimbras y la selección de materiales, métodos de manejo, montaje y descimbrado son expuestos en detalle. Se hace una revisiõn de los métodos patentados, aunque sin identificar los sistemas individuales para evitar que esta clase de información sea obsoleta. Se describen los detalles de manejo, colocación y compactación del concreto, con Cnfasls particular en las presiones sobre la cimbra, madurez y trabajabilidad. Se exponen, asimismo, los métodos para lograr acabados de superficie obtenidos directamente de la cimbra, incluyendo la tecnología del concreto correspondiente, así como los aspectos relacionados con la dirección y supervisión de la cimbra, examinando la contribución hecha por todos aquellos relacionados con la correcta terminación de la operación de cimbrado. Los procesos de diseño y construcción y el uso de la cimbra -muchos de los cuales son originales y aplicables sólo a una cimbra- constituyen una tecnología complc ’ . sn sí misma. Además, el. diseñador de la-cimbra y
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clbnkas-dm
el usuario necesitan recurrir a las tecnologías de otras industrias, tales como las del plástico y la madera, para averiguar qué técnicas y materiales pueden derivarse para permitir la aplicación de los materiales mas apropiados y los mejores métodos en la cimbra. A lo largo de este libro se discuten varios aspectos sobre el tema. El texto esta ilustrado con fotografías y diagramas cuya intención particular es proporcionar las bases para el desarrollo de otras ideas. Ninguna solución puede ser considerada como la última para cualquier problema específico de cimbras. Por consiguiente, todas las soluciones deberán ser consideradas como punto de partida para el desarrollo de aplicaciones futuras. Conceptos tales como programación, secuencia, tiempo, normas de calidad, presupuestos y .multitud de otros factores pueden influir en la selección de técnicas, materiales o soluciones a un problema. Es el más ardiente deseo del autor que este libro, como los otros que ha escrito, permita una apreciación de las bases de la construcci6n y práctica del cimbrado y, por consiguiente, ayude a eliminar los procesos ineficientes de prueba y error. El libro trata de resaltar una serie de técnicas de cimbrado, de tal manera que el lector pueda deducir un sistema efectivo a través de la experiencia, conocimientos actuales y criterios establecidos. Como en sus otros libros, el autor se ha esforzado en señalar los detalles prácticos para asegurar que el arte del cimbrado sea totalmente reconocido. Las técnicas ilustradas están basadas en muchos años de desarrollo practico, y no ~610 en hallazgos de investigación o laboratorio, los cuales sirven necesariamente de base a gran parte de la tecnología actual. Los desarrollos indicados son, por tanto, resultado de la aplicación de la habilidad artesanal a los problemas actuales de la construcción. El tema de las cimbras es extenso, ya que en un extremo de la escala el éxito está determinado por la manera como se unen dos maderos por medio de clavos o tornillos y, en el otro, por la exactitud de las cifras derivadas de los calculos del ingeniero relacionados con presiones, fuerzas y momentos resistentes. El autor se ha ocupado de estos temas con la intención de producir un libro que realmente cubra todos los aspectos de la “construcción y práctica del cimbrado”. Una vez que el lector, cualquiera que sea su nivel de apreciación y conocimiento del cimbrado, haya estudiado este volumen, deberá ser capaz de mejorar los métodos de cimbrado y de realizar los cálculos básicos necesarios para el mismo. Deberá también ser capaz de asegurar que sus diseños cumplan con los requisitos de los diversos reglamentos y especificaciones respecto a la exactitud y acabados superficiales. Para la cimbra de madera, los cálculos de diseño son practicamente directos y caen dentro de la capacidad de los supervisores experimentados e ingenieros principiantes. Sin embargo, si se contemplan cargas y presiones importantes o si existen secciones excepcionales, debe recurrirse a la ayuda de un ingeniero especialista experto en la revisibn de todos los cálculos y del criterio en ei cual están basados.
Intmducci~n
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Desde hace mucho tiempo, se ha considerado que la cimbra es un área donde los métodos tradicionales,’ es decir, los métodos empíricos para el espaciamiento de miembros y selección de secciones, han sido suficientes para situaciones seguras de trabajo. Con la continua inflación de costos tanto de mano de obra como de materiales, casi no hay duda de que el tiempo invertido en la cuidadosa seleccibn y localización de miembros dentro de un plan para el manejo, fijación y descimbrado será ampliamente compensado por mejores rendimientos económicos de los materiales, así como de la costosa mano de obra requerida. Desde hace tiempo también el autor ha podido observar que ciertos aspectos del diseño se consideran casi de manera automática cuando surge un nuevo problema. Pero la identificación de las dificultades más críticas es una facultad que el diseñador adquiere a través de la experiencia en varios tipos de trabajos. Muchos factores, por ejemplo, los que se refieren a escala y magnitud, deben ser examinados para cada aspecto de la obra. Sin embargo, algunos de ellos están relacionados con tipos específicos de trabajo, los cuales son evidentes a medida que avanza el proceso de desarrollo de las cimbras. Algunos capítulos incluyen simples listas de revisión, generalmente en forma de una serie de preguntas que deben ser contestadas por el diseñador o el supervisor durante el curso del trabajo. Las listas no son de ninguna manera exhaustivas, por lo que se recomienda al lector que agregue sus propias preguntas a medida que vayan surgiendo durante su intervención en las diversas áreas de la construcción. Para evitar repeticiones indebidas, se han omitido aquellos factores considerados como inherentes al proceso de diseño; sin embargo, debe siempre concederse especial importancia a la necesidad de evaluar constantemente aspectos tales como tamaño, escala, masa, accesibilidad y estandares de calidad. Por lo tanto, se recomienda a ios diseñadores y constructores que adopten, como parte de su procedimiento normal, un método similar al proceso de “examen crítico” del trabajo de estudio, que implica el análisis de cualquier proceso por medio de preguntas detalladas y elaboradas con la intención de establecer hechos básicos y posibles soluciones alternativas a un problema particular. Por consiguiente, las preguntas incluidas en la lista de revisión pretenden ser el marco para las decisiones técnicas y complementan las preguntas básicas respecto al propósito, lugar, secuencia, persona y medios propuestos por un diseñador inteligente con relación a cualquier aspecto del diseño de cimbras. El lector que haga uso de este libro deberá ser capaz de consolidar sus conocimientos básicos sobre tecnología de cimbras, así como de preparar diseños practicos, con la confianza de que los detalles que proponga estarán basados en los principios establecidos por la przíctica y construcción adecuada de las cimbras.
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Ckbras-disetfo
Fiqura 1.1: Al disehw lo cimbra, se deber6 tener especial qd&zdo de dar detalles cknn y concisos.
Capitulo 1
Introducción al diseño de cimbras
Generalidades La persona que desea llegar a ser un especialista en el diseño de cimbras encontrará que existe un gran número de cursos que puede tomar y, como es natural, los requisitos varían conforme al tipo de educación y capacitación del estudiante. El diseñador, ya sea un habil matemático, un artesano práctico, un supervisor 0 un ingeniero, constantemente necesita ampliar sus conocimientos acerca de las diversas facetas de este tema. Fundamentalmente, los diseñadores de cimbras combinan experiencia y teorfa para así preparar un sistema de cimbrado correcto, tanto práctica como mecánicamente, con base en una apreciación de la tecnología correspondiente. El diseño de cimbras comprende un área de la tecnología del cimbrado que requiere de la aportación de todos los que participan en la construccibn de un proyecto. La persona designada como “el diseñador de la cimbra” puede considerarse afortunada, ya que tiene la oportunidad de combinar las diversas contribuciones, transformándolas en un plan unificado, práctico y correcto desde el punto de vista de la ingeniería y, con un poco de suerte, de bajo costo.
El artesano El artesano o el operador hábil con experiencia tendrá de por sí un buen conocimiento de las bases prácticas, pero debe aplicarse a conocer la tecnología del concreto, la cual involucra madera, plásticos y adhesivos. Ne-
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cimbres-diset7o
cesita mejorar sus conocimientos de geometria y acostumbrarse a cálculos mecánicos simples, relativos a cargas y fuerzas. Para el hombre joven, y en particular un artesano con experiencia en obras, la mejor manera de “adentrarse” en la especialización del diseño de cimbras es preguntar al gerente, jefe de personal o de capacitación si existe alguna vacante en el departamento de la empresa encargado de preparar los diseños y detalles de las cimbras. Con frecuencia se busca a personas que tienen conocimientos prácticos de las operaciones en la obra para llenar estas vacantes, puesto que son capaces de idear métodos prácticos apropiados para esa obra particular y tipo de construcción. A condición de que tengan aptitud para el cálculo simple, los recién llegados al departamento de cimbras rápidamente se convertirán en miembros útiles del equipo, colaborando al principio en asuntos prácticos y, posteriormente, en los diseños básicos y en los métodos sobre técnicas prácticas. En la práctica, el artesano ingenioso se sentirá m.uy estimulado por el perfeccionamiento de-sus conocimientos de cálculo y diseño, los que, aunados a una mayor comprensión de la tecnología de la cimbra, respaldarán gradualmente todos los principios que le fueron expuestos durante su-capacitación. El ingeniero de cimbras
Aun cuando es obvio que el ingeniero de planeación o el supervisor de sección se encuentra relacionado con una amplia variedad de materiales y técnicas de construcción, no requiere de un conocimiento tan completo de las cimbras, gran parte de lo que se expone a continuación se aplica por igual tanto a su capacitación como a la del diseñador, quien está más estrechamente relacionado con la cimbra propiamente dicha. El ingeniero que ha tenido una capacitación formal encontrará que hay gran demanda de los conocimientos que puede ofrecer. Con frecuencia el diseño de cimbras puede ser efectuado por personas de mediana preparación, que trabajan con manuales y tablas, pero a medida que las obras de concreto estructural se vuelven más complicadas y se desarrollan nuevos métodos, hay una creciente demanda de diseñadores capaces de crear y perfeccionar métodos y equipo, así como de elaborar cálculos especiales para aplicaciones específicas. Por lo general, el ingeniero tiene un buen conocimiento de la mecánica de presiones y cargas, pero también deberá estar completamente familiarizado con las tecnologías asociadas, tales como la del acero, plásticos y madera, sin descuidar el estudio de los aspectos prácticos de la construcción y uso de materiales. El supervisor de la construcción
El supervisor que se adentra en el campo del cimbrado en la construc-
ción, procedente de algúh otro oficio o de una oficina de dibujo, necesita estudiar los diversos factores mencionados en la sección anteriof, ademsis de los relativos a la obra en sí. Puede ocurrir que una persona contratada como dibujante encuentre el diseño de cimbras lo suficientemente interesante como para especializarse en ello. Sus conocimientos previos de forma, geometría y desarrollo le se& de gran utilidad y, aunados a su comprensibn de la tecnología de materiales, le servirán de base firme para avanzar en el estudio del diseño de cimbras. Las oporhmidades No es la intención del autor sugerir que el disefío de cimbras ofrece una carrera para todos; sin embargo, algunos expertos que diseñan actualmente cimbras para grandes contratistas han encontrado que el desempefio de su profesión les ha permitido participar’ en interesantes proyectos -muchas veces en el extranjero- los cuales han representado extraordinarios desafíos. Lo que sucede con mayor frecuencia es que las cimbras ofrecen la oportunidad de estudiar una ciencia fascinante que abre caminos para la aplicacibn del arte de la ingenieria y del conocimiento prslctico. Al cabo de unos cuantos meses, el diseñador de cimbras se habrá enfrentado a una amplia variedad de problemas, cuya soluci6n le servir8 para ampliar su experiencia. Quizá tenga que pasar todo un día trabajando en el diseño de un intrincado molde y tal vez al día siguiente se vea comprometido en el diseño de uha forma masiva. En efecto, cada problema se presenta como un “minicontrato”, con sus propios factores y dificultades. Cada faceta de la construccibn influye sobre el método de cimbrado, en tanto que cualquier complicación en la obra repercute en el problema del cimbrado. Apenas si llama la atenci6n que todos los involucrados en este tipo de trabajo pronto consideren necesario especializarse en un aspecto particular del mismo. En los siguientes capítulos se describen muchos de los temas sobre los cuales el diseííador de cimbras debe tener, cuando menos, un conocimiento b& sico. Para aquellos que desean obtener mayor información, en el apéndice 4 se da una bibliografía completa. Fuentes de información
Cualquier diseñador de cimbras debe recabar datos sobre costos de materiales, rendimientos y diversos aspectos del uso y construcción de formas y moldes. Se recomienda llevar un libro de notas para registrar el tiempo y el rendimiento de varios tipos de operaciones, precios de materiales, mano de obra y tolerancias. Se deber8 tener cuidado de registrar fechas y factores particulares tales como localización de las obras, condiciones ambientales, tipo de planta disponible, materiales usados y demás. Esto permite la recopilación de datos básicos valiosos, que pueden servir de pautas para proyectos subsecuentes.
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ClmbmsB
Las empresas que fabrican sistemas de cimbras patentados y equipos similares constituyen siempre una fuente valiosa de informaci6n. Al solicitar datos, conviene aclarar si son para un contrato en particular 0 para información general, ya que al proveedor no le agrada perder su tiempo, el cual podría ser utilixado para obtener otros contratos. De esta manera, la información puede ser enviada posteriormente sin afectar el ritmo de trabajo del proveedor. Si asf se le solicita, los fabricantes proporcionarti manuales de montaje. Pero, ademas, debe aprovecharse cualquier oportunidad para visitar los “stands” de exhibici6n de los distintos fabricantes y comparar los diversos tipos de equipo, ya que es posible que en ese momento los proveedores tengan tiempo para explicar los detalles caracterfsticos de sus sistemas. Bl disefiador de cimbras debe revisar constantemente las p&ginas de servicio de la literatura comercial, así como las revistas especializadas. Las revistas t¿cnicas tienen, por lo general, un numero considerable de artículos, con ilustraciones, sobre los diversos tipos de cimbra usados en construcciones. Las revistas dedicadas particularmente a la publicidad de nuevos productos y a dar a conocer los hallazgos en el campo de la ingeniería frecuentemente proporcionan datos interesantes y es inevitable que muchos de los productos anunciados tengan alguna aplicación en las cimbras. Las revistas especialixadas tales como Concrete, publicada por The Concrete Society de Gran Bretaíía, ofrecen una fuente de información m&s directa. Esta revista mensual contiene estudios de casos e información sobre toda clase de construcciones y casi cada número incluye algún aspecto de la construcci6n de concreto cuya forma o acabado depende de la cimbra. The concrete sodety Toda persona interesada en la aplicaci6a del concreto en la construcción puede ser miembro de The Concrete Society. AdemBs de que la Sociedad proporciona información sobre literatura tecnica y notas sobre nuevos desarrollos y publicaciones, organiza muchas visitas a obras que permiten a los participantes estudiar las actividades de otras compañías y discutir detalles tales como seleccibn de materiales, sistema aplicado y método. Estas visitas son particularmente útiles porque el visitante tiene la oportunidad de conocer a todas las partes involucradas en el contrato, es decir, el contratista, el consultor y las autoridades de obras, y es probable que se presente la ocasibn de comentar puntos de especial interés.
AdemBs de las visitas organizadas, el estudiante de cimbras debe siempre buscar tiempo para estudiar las operaciones de construcción en cualquier obra, observando cuidadosamente desde el exterior o en los límites de esta. En ocasiones, cuando se est8 efectuando algo particularmente importante,
por ejemplo, algún acabado especial, o si se esUl usando una cimbra poeo común, el contratista permitir6 a los interesados visitar la obra previa cita Sin embargo, se debe tener cuidado de pedir permiso para efectuar dichas visitas a través de los canales apropiados y bajo ninguna circunstancia debeti hacerse sin autorización.
Por lo general, las universidades tecnológicas locales o polittcnicos ofrecen cursos sobre cimbras y temas afines. En caso que la universidad local no ofrezca este tipo de cursos, la persona encargada de las inscripciones deber& ser capaz de informar en dónde se esti impartiendo esa clase o alguna otra semejante. El curso sobre cimbras para construcción de concreto organizado bajo los auspicios del Institute of City and Guilds of London es altamente recomendable. El curso dura un año y termina con un examen de dibujo y tecnologla de cimbras; el certificado obtenido al aprobar el examen certifica que, con los estudios realizados, se ha alcanzado un nivel determinado de preparacibn. Otros cursos ofrecidos por el mismo Instituto, talcs como Práctica del cmmero y TecnoZogfa del concrefo, a nivel supervisor, tambi6n incluyen algunos estudios de proyectos de cimbrado dentro del contexto general de la construcción y proporcionan un marco útil para posteriores especialixaciones, ya que se relacionan con la tecnologla del concreto y mkxlos generales de construcción. Desde hace muchos aflos la Divisi6n de Capacitación de la Cement and Concrete Association ha impartido cursos sobre cimbras, principalmente de una semana de duración. Se ofrecen, adem&s, muchos otros cursos -desde propedéuticos hasta de dise&- preparados especialmente para ingenieros involucrados en el diseflo de los sistemas de cimbras y relacionados con distintos aspectos de la tecnologia del cimbrado. Puede obtenerse mayor información sobre dichos cursos escribiendo a las direcciones indicadas en el aukulice 3.
Los libros sobre cimbras y la tecnologla correspondiente se pueden consultar en bibliotecas especialixadas. Tanto la biblioteca de la Cement and Concrete Association, en Londres, como la del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., en MCxico, D.F., cuentan con un acervo sobre temas específicos. La bibliografía indicada en el apéndice 4 sirve de Qtil referencia para lecturas m&s avanzadas. Se recomienda al estudiante de cimbras que adquiera, por lo menos, dos o tres de estas publicaciones, de manera que pueda comparar los diferentes métodos para atacar un problema. Como se vera en otras secciones de este libro, las soluciones son numerosas, pero siempre es útil tener algún punto
de partida, o alguna referencia, que pueda servir de base para desarrollarlas en un caso especifico cuando el sistema deba adecuarse a condiciones y factores especiales. Cabe mencionar aqui dos publicaciones extremadamente valiosas para el disegador de cimbras, elaboradas por comités conjuntos de la Institution of Structural Engineers y de The Concrete Society. El primero es el Falsework Report, publicado originalmente en 1971 e incluido en el proyecto del British Standard Code of Practice on Falsework, y el segundo es el Formwork Report. publicado en 1977. Estos dos informes son indispensables en la biblioteca de consulta del diseñador de cimbras y complementan los trabajos estándar reconocidos sobre cimbras.
Figura 2.1: Vista de h consttuccibn de un edificio de ventilacidn donde se aprecim la n>mplq! nah@alesa de los aw b s de pheaci6n de las operaciones de cimbrado y chdo de conen% Obshvese Irr cimbro 7c tmnsrcih (centro).
c8phllo
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Consideraciones sobre el sistema de cimbras
Independientemente de quitn sea el responsable del dise50 de una cim: bra, y de que éste se efectúe en la oficina del contratista o en el sitio de la obra, el diseñador o el equipo que la disefle debe trabajar sistem6ticamente a través de una serie de etapas 16gicas para lograr que el sistema de cimbrado, COIBO conjunto, sea adecuado. Con el término “sistema” se dwrll el conjunto completo: apoyos, subestructura (denominada por lo general cuerpo de la cimbra) y revestimiento, que constituyen propiamente la cimbra usada en la construcción de concreto reforxado. El sistema de cimbrado implica un conjunto de elementos perfectamente compatibles entre sí que, al ser ensamblados, deben reunir los siguientes requisitos: - Soportar y moldear el concreto en estado plbtico. --Contener toda la mezcla sin que haya escurrimientos o distorsiones caw sadas por las presiones del concreto, las cargas de construcción y las fuerzas externas. -Proporcionar el número de usos que se pretende, conservando al mismo tiempo el esthndar satisfactorio de exactitud y el acabado 5nal. - Sepdrarse del concreto sin dañarse o sin causar da50 al concreto recién colado. -Tomar la geometría y el períil requeridos con una cantidad mínima de mano de obra posterior al colado para lograr el acabado 5nal especifkado. -Ofrecer la posibilidad de ser trabajado y manejado con el equipo y la mano de obra disponibles.
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tibhtw-
-Cuando sea fabricado en la obra, su ejecución debe estar dentro de la capa&ad de los trabajadores empleados. En los capitulos subsecuentes se ver4 que existen muchos otros factores qut gobiernan el dise50 del sistema de cimbrado y que cada uno de ellos se refiere a un tipo especifico de trabajo. Al considerar estos diversos factores, el diseñador debe satisfacer tbdos los requisitos respecto a la seguridad e integridad de la estructura, así como los relativos al costo de la obra. Los @roblemas propios de la seguridad son de capital importancia, es decir, son de mayor peso que los demas, a excepción de los aspectos técnicos con los que estan estrechamente relacionados. Durante el proceso de disefio, el diseñador establece por lo general relaciones con diversas autoridades -incluyendo las correspondientes a la estttica, diseíío estructural, costos y presupuestos- así como con distintos especiahstas en los aspectos de construcción, a los que debe consultar sobre el desarrollo del proyecto. El disefiador debe respetar los criterios que rigen el funcionamiento de la estructura ya terminada, al igual que cumplir con los requisitos practicos esenciales estipulados por los responsables de los rendimientos y est&ndares durante la construcción. Debe estar enterado de los requerimientos exigidos por el especialista en concreto y tambitn poseer un buen conocimiento de las tácnicas generales de construcción -sin olvidar las necesidades de las diversas actividades que dependen del sistema de cimbrado- para asegurar la continuidad del trabajo. Asimismo, debe estudiar la capacidad de la planta, de las grúas y de izamiento, y lo que ahora se conoce como la “logística” del abastecimiento de materiales. Debe tener también un buen conocimiento del trabajo que ser& realizado por los ingenieros mec&ticos y ektricos, así como por los técnicos en ventilación y calefacción, y en general, debe estar familiarizado con los requisitos de las operaciones que se ejecutaran desputs de terminar la obra negra, es decir, la superestructura. Los primeros trabajos corresponden a las operaciones requeridas para la elaboración del concreto, mientras que los 6ltiinos se relacionan con las aberturas y preparaciones para instalaciones previstas durante las primeras actividades. La secuencia 16gica de las actividades para el disefio de cimbras se asemeja a la técnica de examen crítico utilizada por el ingeniero encargado del estudio del m¿todo. Como ocurre al planear el proceso de construcción, las prioridades o el peso de los diversos factores pueden variar a medida que avanza el diseño debido a la aparición de nuevos problemas y detalles que es necesario resolver. La interdependencia de estos factores es de tal magnitud que resulta difícil establecer reglas estrictas y definidas respecto a la secuencia o a la forma de solucionarlos, Es indudable que la actividad mas importante consiste en obtener y ordenar toda la información posible sobre el contrato. Una vez que los calculistas han elaborado el presupuesto de la obra, los primeros miembros del personal del contratista encargados de estudiar con exactitud todos los
detalles de la estructura son el diseñador de la cimbra y el ingeniero de planeación.
Antes de que el proyectista inicie su trabajo, debe establecer los siguientes criterios b4sicos: -Escala y proporción del trabajo. - Política de la compaflia respecto a las normas de construcci6n. -Detalles de las especificaciones que gobiernan la obra: funcionamiento, exactitud y acabado de la superfkie. - Aspectos económicos. - Dispopibilidad de la mano de obra y .preparativos de supewisi6n. - Recursos disponibles y detalles de obras en proceso que tambitn podrian requerir de estos recursos. - Información derivada de trabajos previos de naturaleza ‘similar. -Evaluación tanto de la habilidad del ingeniero como ‘del arquitecto. Concluida la evaluaci6n prelimi.nar de estos factores, el diseiiador debe empezar a compenetrarse con el tipo de trabajo. Ser& necesario que interprete todos los detalles a medida que se vayan presentando y debe también ser capaz de captar la escala y proporción de la estructura -desde el conjunto total hasta la localización de las secciones especiales- y de evaluar los aspectos geométricos. En esta primera etapa, gran parte del trabajo de- ’ pende de la experiencia adquirida por el diseilador en contratos previos o en su entrenamiento b&sico sobre algtín aspecto particular de la cimbra. El diseño de ciertos tipos de cimbra depende en alto grado & los aspectos de ingemeria, pero implica. especialmente el diseilo de arreglos particulares, de donde resulta una combinación de ambas disciplinas: la ingenieria y la aplicación de la experiencia prktica. Algunos aspectos del diseño estk regidos exclusivamente por consideraciones econ6micas, por ejemplo, cbmo proyectar el metodo m4s seguro para un determinado presupuesto. La mayor parte de las decisiones gira alrededor de los detalles, de construc-, ción -calculados o estimados- que requieren de una evaluáci6n cuidadosa por parte del diseñador respecto a su efecto sobre el comportamiento total de la construcción. Un buen diseñador dirigir8 inicialmente sus pasos hacia los diversos arreglos que cumplen, a primera vista, con los reqGsitos m6s. obvios. -A medida que se cuenta con nueva informaci6n, se hace necesario revisar el criterio establecido, así como los bosquejos preliminares, y casi se puede asegurar que alguno de estos primeros bosquejos especulativos, ligeramente modificado, conducir& al mejor cumplimiento de las exigencias del contrato. Tanto los asuntos que involucran la politica de la compafifa, como la preferencia de los encargados de la ejecuci6n real del trabajo y responsables también de los aspectos de seguridad, tienen una mayor intluencia sobre las decisiones puramente t6cnicas. En esta etapa nadie puede estar seguro
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de cu6l es la mejor solución para llevar a cabo el trabajo, pues a cada una debe dArsele igual importancia, acept6ndola o rechaz6ndola con base en un estudio objetivo. A medida que se construye la obra, y después de que se ha terminado la construcción, es inevitable que los costos incurridos apoyen las decisiones tomadas respecto al diseño de la cimbra, pero en las etapas iniciales se hace necesario confiar en las estimaciones y ca!culos y ~610 en pocas ocasiones se dispone de información precisa. En cierto modo, el diseñador de la cimbra actúa como coordinador, ya que es él quien recibe información y datos, los que aunados a las diversas ideas y puntos de vista que también le son comunicados, y combinado todo ello con su entrenamiento y experiencia, debe dar como resultado el diseño adecuado de la cimbra. Para lograr un sistema de cimbra eficjente, es necesario que el conjunto de la cimbra, basado en la asesoría que reciba el proyectista, así como en su audacia, este respaldado por un metódico programa de construcción y por las especificaciones de materiales y detalles de construcción. Durante reuniones celebradas en las etapas preliminares del proyecto, se debe llegar a un acuerdo para establecer con qué rapidez se colocará el concreto, mientras que el estimador de costos y otros miembros del equipo de planeación -o posiblemente el proveedor y, por supuesto, el director del proyecto- daran su opinibn para elaborar el programa de trabajo con base en su experiencia practica. Algunas veces los requisitos del cliente o factores tales como el clima, la Cpoca del año, y quizá ciertas restricciones de la industria o de las mismas autoridades, pueden determinar las fechas de avance o terminación de la obra. Con un tiempo fijo de construcción -y posiblemente exigido con la imposición de multas por retrasos o reducción de los márgenes de tiempo disponible por los contratos de administracibn-, la construcción de la cimbra seti invariablemente crucial dentro de la serie de actividades que determinan la fecha real de terminación de la estructura, al igual que en el analisis de ruta critica. El diseñador de la cimbra siempre deberi asistir a reuniones previas a la firma de un contrato y es muy probable que tenga que hacer algunos bosquejos provisionales durante estas juntas, posiblemente tomando en cuenta cualquier informacibn adicional que haya recibido. Consldemclones del detallado
Es indispensable que se establezcan fechas para la solución de los detalles críticos. El diseñador y el ingeniero de planeación deben trabajar conjuntamente para asegurar que tanto los detalles del perfil como los contornos de la estructura de concreto se entiendan perfectamente. Una vez logrado esto, pueden ser de utilidad algunos planos preliminares o planos del contrato que incluyan los detalles del bosquejo. El diseñador debe valerse
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de todo aquello que le pueda servir para evaluar el alcance del proyecto, así como para interpretar la escala y la localización de secciones y elementos críticos, por ejemplo, detalles arquitectónicos o características del diseño estructural que de alguna manera puedan afectar al sistema de la cimbra. Puede también utilizar modelos, maquetas y ayudas similares. Las fechas para la emisión de los planos de detalle, los programas de abasteciniiento del acero y cualquier otro tipo de programa deben fijarse de común acuerdo con las autoridades. Para ello, el diseñador de la cimbra deberá estudiar perfectamente los detalles de ingenierfa estructural y los planos de ingeniería civil. Como es evidente, los planos arquitectónicos son extremadamente útiles para la estética de un edificio. Por ejemplo, indican cuáles disposiciones hay que tomar para prever las instalaciones, accesorios y posibles aberturas, señalando asimismo cuáles de los planos preparados por los subcontratistas o especialistas contienen las instrucciones para los detalles finales. Sin embargo, debe subrayarse que son precisamente los planos estructurales los que gobiernan el contrato de la obra. El diseñador de la cimbra debe prever la forma como varían los elementos principales de la estructura según los diferentes niveles de la construc-
&m 22: Secuencb de comtmdn de una ohm hki&dfa. Obshae Ir p&t&mm & ~CM~O m b cobcucibn del cm~~to.
F&um 2.3: Actruamiento de b cimbra empkaia en h jlgum 2.2 durante h tw locación del concreto. @WU 2.4: Mont4e del riste~ de s+ W~~d&zcc&k opeuci&~ de eoh-
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ción. De hecho, debe tomar en cuenta no ~610 la primera aplicación del sistema adoptado, sino todas las aplicaciones subsecuentes que se haran del sistema original, introduciendo las modificaciones necesarias requeridas para seguir usándolo durante la construcción. Para ello, deber8 estar familiarizado con las especificaciones generales, que deber8 entender perfectamente, así como con la calidad de los acabados finales que deben alcanzarse en los diferentes niveles y localizaciones. Ademas, mediante el estudio cuidadoso de los planos preliminares con sus especificaciones y detalles, en cuanto sean recibidos por el contratista, estari en posición de formarse una idea general del proyecto. Todas las dudas deben ser aclaradas antes de tomar una decisión respecto a cualquier variación en el diseflo de la cimbra o en la selección de métodos o materiales. Tanto el arquitecto como el ingeniero resultarán muy beneficiados de la experiencia práctica de un buen diseñador de cimbras, ya que éste puede puntualizar exactamente los problemas importantes de la obra por realizar como, por ejemplo, la apariencia o la exactitud requerida. Es indudable que el diseñador puede hacer sugerencias útiles en cuanto a la modificación de algunas secciones o dimensiones que permitan mejorar el funcionamiento de la estructura, su apariencia final, la dosificación de los agregados del concreto o la rapidez de construcción. Además de las discusiones con el estimador de costos, el residente de la obra y todos los responsables de la construcción propiamente dicha, quix4 sea necesario que el diseñador de la cimbra aclare con el ingeniero y/o el arquitecto cualquier aspecto de los detalles o de las especificaciones sobre el cual pudiera tener dudas. De esta manera, podría proponer alguna modificación de los detalles, lo que a la larga redundaría en una simplificación del trabajo ejecutado en la obra o en la eliminación de métodos impracticos. Esto no quiere decir que el diseño arquitectónico o estructural sea impractico, sino más bien significa que el diseñador de la cimbra -cuando posee la experiencia y habilidad necesarias- puede visualizar algunos aspectos de la construcción que, de seguirse al pie de la letra las estipulaciones del ingeniero o del arquitecto, resultarían muy intrincados. Por lo tanto, su intervención contribuye en forma importante a la racionalización de la obra. Un ejemplo de lo anterior puede ocurrir cuando el diseñador no se ha dado cabal cuenta de las importantes repercusiones que tiene la geometría en el conjunto global de la obra o de las implicaciones derivadas de la interpretación correcta de líneas y detalles, especialmente cuando se trata de lograr un elemento estructural detallado. Quid el diseñador de la cimbra sugiera que el diseño se modifique o se haga más sencillo con objeto de facilitar la construcción -y de hacerla más económica-, lo cual da como resultado una estructura más satisfactoria. En el Capítulo ll (Tomo II de esta misma serie), se observa cómo algunos pequeños ajustes en los detalles ayudan a simplificar la construcción; por ejemplo, un dngulo o un chaflán pueden influir de manera considerable en la formación de un determinado perfil.
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Normas y detalles k ComtNccih Durante el trabajo preliminar, el diseñador debe tener cuidado de interpretar correctamente las clausulas de las especificaciones de ingenierfa re lacionadas con los alineamientos y niveles de construcción, al igual que los detalles de construcción importantes. Por lo general, las especificaciones para obras de concreto contienen una cláusula que establece: “Todo el concreto estructural deber8 ser terminado con exactitud respecto a su alineamiento, nivel y verticalidad”. No obstante, los diseñadores de estructuras saben que, a excepción de algunos puntos críticos de la estructura o cuando el aspecto visual es importante, tanto el alineamiento como la nivelación y la verticalidad pueden ser difíciles de lograr. Aun cuando las diferencias son normalmente tolerables, a veces pueden surgir malentendidos en el lugar de la obra cuando el residente o el maestro de obra interpretan de manera diferente algún detalle especificado en el contrato. Como se ha podido observar en la-practica, las especificaciones deben aceptar tolerancias razonables de acuerdo con la escala y función del elemento de concreto en cuestión. Sin embargo, si éste no fuera el caso, deben establecerse normas apropiadas para que el ‘contratista pueda cumplirlas durante el desarrollo de la obra. La localización de las juntas de colado y de construcción se estudiara detenidamente en otra parte de este manual, pero es necesario destacar desde ahora que nada es mas crítico para el diseño de cimbras que las decisiones acerca de la elevación, altura y cantidad de la mezcla de concreto para los colados, así como el tamaño de la crujía y detalles de las juntas. Las implicaciones que pueden tener estas decisiones son evidentes no ~510 en el comportamiento estructural de la obra terminada, sino también en la calidad de la apariencia final. Estas decisiones tienen gran influencia sobre el diseño de la cimbra y los detalles de construcción, determinando al mismo tiempo la selecciõn de materiales ~10s métodos de construcción. El ingeniero y el arquitecto están muy involucrados en la definición de la posición de las juntas de construcción y de los detalles, ya que el diseño del refuerzo, los traslapes y las juntas del mismo estan bastante interrelacionados con las juntas de colado. Una vez que se hayan resuelto estos detalles en el proceso de diseño, el contratista podrá disponer de los detalles del perfil estructural y la distribución de los armados. El diseñador debe observar con sumo cuidado todos los planos relacionados con estos factores, aclarando cualesquiera dudas y discrepancias en los detalles o diferencias en los perfiles con los responsables de los costos y de la contabilidad del contrato. Por lo general, esta veriñcacibn de planos es la primera operación que debe efectuar .cualquier profesional de una constructora. Durante el proceso de revisión, el diseñador de la cimbra debe establecer una buena relación de trabajo con el diseñador o proyectista contratado
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por los ingenieros civiles y estructurales. En cierta medida, el diseñador puede proporcionar una relativa seguridad en contra de errores que pueden arrastrarse hasta la etapa de construcción. Las discusiones sobre los detalles estructurales durante este proceso de revisión permiten que el diseñador de la cimbra se forme un concepto claro de la función de cada parte de los elementos de concreto, mejorando su comprensión de los detalles críticos.
!3irlcronizaci6n de tiempos En este momento el lector se estará preguntando acerca del tiempo involucrado en todo este proceso. Como es obvio, la mayor cantidad de tiempo se dedica a las actividades normales, pero también es considerable el tiempo que se emplea en las juntas y discusiones anteriormente descritas, así como en algunas visitas que pueden ser necesarias. Sin embargo, estas actividades se distribuyen en períodos grandes de tiempo y, con relación a otros contratos, el trabajo generalmente se desarrolla por etapas. El diseñador casi siempre estará involucrado en numerosos detalles de cada contrato, pero es indispensable que sienta el mismo grado de interés por cada uno de ellos. Es poco común que una constructora inicie más de dos obras importantes simultaneamente y en el mismo lugar. Cuando el personal de la oficina de diseño se compone de más de un diseñador, el trabajo puede distribuirse de manera que cada diseñador se ocupe de varios proyectos a la vez, encontrandose cada uno de ellos en diferente etapa de construcción. Cuando se trata de una obra muy grande, quizá se requiera de más de un diseñador. De hecho, las exigencias del trabajo pueden ser de tal magnitud durante cierta época que se haga necesario que, en ese momento, todos los miembros de la oficina colaboren en las actividades de diseño de esa misma obra. Una vez establecidos los detalles bAsicos y los tiempos de las actividades, por lo general el diseñador se reúne con el residente de la obra, los proveedores y los supervisores, con objeto de ponerse de acuerdo acerca del sistema propuesto. Durante estas discusiones el diseñador de la cimbra debe definir su postura como miembro importante del equipo de construcción para que pueda compenetrarse con los intereses y requisitos del personal de la obra. Esto será relativamente fácil de lograr si desde el principio ha estado en contacto con los miembros del equipo de construcción a todos los niveles, aunque en algunos casos tendra que tratar con algunas personas con las que hasta ese momento no ha estado muy relacionado. De esta manera el personal de la obra tendrá que aceptarlo como un elemento más del equipo de construcción porque estara preparado para resolver problemas difíciles de detalles, así como para proporcionar las cimbras que van a emplearse, asesorándolos sobre la mejor manera de construirlas. Las preferencias de los supervisores de obra respecto a los métodos de
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trabajo o algún equipo en particular se harán notar de inmediato, mientras que el personal de la obra pondrá en práctica muchas ideas acerca de cómo deberán ejecutarse algunas secciones particulares. El diseñador debe tener en cuenta estas sugerencias, utilizándolas cuando sean apropiadas y haciendo caso omiso de su origen, aun cuando deberá discutirlas para entender perfectamente la intención de la persona que las propuso. Es obvio que no todas las ideas o innovaciones que se propongan podrán ser incorporadas al diseño, aunque algunas pueden ser usadas en otro lugar o en una etapa posterior de la obra. Toda sugerencia deberá ser aceptada y estudiada, pero cuando no se le incorpore al diseño deberán explicarse los motivos por los cuales no fue utilizada. Se han dado muchos casos en los que un esquema de apariencia fuera de lo normal, ha sido convertido por un diseñador hábil en una idea útil y aplicable a la obra. Intereses asociados Cuando se reciben en la obra los equipos para los elevadores, calefacción, ventilación, plomería y servicios eléctricos o se discuten detalles sobre la planta y el equipo, nuevas plátkas tendrán lugar entre las diversas partes interesadas, especialmente porque muchas de esas actividades tendrán algún efecto sgbre las operaciones*de la cimbra. Los idgenk!‘Os de planeación son, naturalmente, los indicados para establecer la comunicación a este respecto, pero el diseñador de la cimbra debe trabajar en estrecha relación con el departamento de planeación, ya que de este modo estará en contacto directo con proveedores y subcontratistas. Ademas de ocuparse de los aspectos anteriormente mencionados, el departamento de planeación organiza los programas de actividades y determina los objetivos por alcanzar, completando así la información necesaria para las primeras etapas del diseño de la cimbra. Durante estas etapas preliminares, el diseñador de la cimbra debe ponerse en contacto con el especialista en concreto con objeto de hacer una evaluación de los aspectos relevantes de los colados que se efectuarán durante el proceso de construcción. Entre los temas por tratar -y dado que todos estos factores influyen en la mecanica de la cimbra y en el descimbrado posterior una vez que ha fraguado el concretw deben incluirse los siguientes: acabados de superficie, colocación y compactación del concreto, trabajabilidad, aditivos, tiempo de fraguado, velocidad de adquisición de resistencia y apariencia final del concreto en la estructura. Un ejemplo de la manera en que el diseñador y el especialista en concreto pueden colaborar con el diseñador es cuando éste, después de una plática con el ingeniero en estructuras, requiere de asesoramiento respecto a la adición de algún retardador de fraguado para asegurar la uniformidad de las contraflechas o prevenir distorsiones. Por otra parte, puede ser necesario discutir el uso de aditivos y de los dispositivos de curado para
acelerar el aumesrto de resistencia con el fin de mantener un buen rendimiento, consiguiendo así que pueda volver a usarse rápidamente la cimbra. Es posible imaginar que muy pronto será factible el uso de concreto con un alto grado de trabajabilidad, pero con un mínimo esfuerzo de compactación, adecuado para colados de gran espesor. Cuando esto suceda, el especialista en concreto deberá formar parte del equipo responsable del diseño de las cimbras. Ha habido casos en que sólo se ha consultado al especialista en concreto a consecuencia de las dificultades que han surgido durante la construcción. La tendencia actual es contar con la asesoría del especialista desde las primeras etapas del trabajo para garantizar que los requisitos del concreto han sido incluidos dentro de los factores que influyen en el diseño de las cimbras. Esto ayudará a disminuir la aparición de defectos ocasionados por bombeo, sangrado del concreto, asentamientos de agregados y problemas similares. El diseñador de la cimbra, el especialista y el gerente de la planta de concreto deben Tecordar que hay una interacción considerable entre el método de colocación del concreto y las presiones y cargas desarrolladas sobre la cimbra. El ingeniero de planeacibn, conjuntamente con las demás personas involucradas en la dirección de la obra, deben decidir cuál método de colocaci6n del concreto (rapidez y volumen de concreto colocado en un período determinado) es más conveniente, a fin de estudiar sus efectos sobre el diseño de la cimbra. La tendencia moderna a hacer colados grandes y rápidos, usando elevadores de gran capacidad, refuerza la aplicación de técnicas de diseño más elaboradas. Una vez que el diseiiador ha alcanzado una buena comprensión de la escala y proporción de la cimbra para la estructura, así como de las etapas, duración de los trabajos e interrelación con las demás actividades de la construcción, puede entonces empezar a planear el arreglo total del sistema de cimbrado. Principales factores de di&& El proceso de diseño se desarrolla de Bcuerdo mática de lo siguiente: 1. Perfil y cantidad de la cimbra. 2. Mano de obra. 3. Instalaciones y equipos. 4. Materiales. 5. Adaptaciones auxiliares.
con una evaluación siste-
Perítl y cantidd de la cimbra Como se mencionó anteriormente, es difícil establecer prioridades entre los diferentes aspectos relativos al diseño de la cimbra, pero una de las más importantes será sin duda la selección de un perfil óptimo y la cantidad de cimbra que debe ser proporcionada para una obra específica, espe-
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cialmente con relación a los detalles practicos y la economía. Con base en los diversos planos estructurales -y particularmente en los cortes que muestran los diferentes niveles de la obra-, el diseñador debe establecer el perfil óptimo al cual deben ajustarse los elementos principales de las cimbras que van a montarse. La identificación y delimitación de este perfil óptimo es una de las principales habilidades que posee un buen diseñador de cimbras. Una vez que se ha tomado una decisión acerca de la unidad básica de la cimbra -ya sea un pequeño tablero de tipo modular o un conjunto grande, desmontable o movible por medio de grúas-, ésta podrá ser usada con pequeñas modificaciones para sucesivas operaciones de colado en toda la obra. La unidad básica podría constar de las formas anulares típicas para chimenea o tiro de mina, de los tableros típicos para una estructura celular de varios pisos, de los componentes de la seccibn transversal típica de una estructura similar o, inclusive, de un conjunto de cimbras movibles o desmontables para malecones o muros de retención. Al considerar la unidad básica, el diseñador debe tener ya un buen conocimiento de toda la estructura, de manera que junto con los detalles respecto a la altura de los colados, dimensiones de los claros y posición de las juntas de construcción, se puedan seleccionar los materiales adecuados para los revestimientos y acabados, así como determinar los pasos preliminares en cuanto a apoyos, manejo y operación de la cimbra. La cantidad de cimbra requerida para el perfil de la unidad básica seleccionada depender8 no ~610 del programa por cumplir, sino del método de manejo
Flgum 2.7: Al cob el techo entes que el p&o dd mezzmiwe (bee rpbsroda/ se logró el ombhte kid (Cubbin Drake & SkulV
El trabajo en varios niveles asegura la continuidad de las actividades
m demoras en el cubo de la escalera o en el servicio a la torre de colado reducey la cam tidad de trabajo disponible en otras partes de la estructura Una cuidadoa planeaclbn
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y del grado de mecanizackm que ‘se haya incorporado al sistema. Por ejemplo, es normal construir un conjunto de formas anulares para chimenea, un alzado completo de cimbra para torre de enfriamiento o tiro de mina, un conjunto de dos o tres secciones de cimbra para túnel, un conjunto de secciones transversales suficientes para soportar el ciclo de colado repetitivo de un sistema de piso, uno o dos tableros de cimbras para crujías que se repiten en la construcción de muros, una cimbra móvil para grandes tramos de muros de retención, etc. En cada unó de estos casos, la cantidad de cimbra estará en funcián de los ciclos estable’cidos para la construcción, influyendo en el tiempo considerado para ejecutar actividades asociadas como la fijación del acero,
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manejo de la cimbra y colocación del concreto, así como sobre los puntos relevantes estipulados en las especificaciones respecto a factores que gobiernan los movimientos de la cimbra y que dependen del clima y de la temperatura ambiente. Consideraciones sobre Ia mano de obra El diseño de un sistema de cimbrado puede verse seriamente afectado por la calidad y disponibilidad de la mano de obra, al igual que por la OXperiencia de los trabajadores. Afortunadamente, en la industria de la construcción se dispone de una enorme fuente de experimentados operarios y supervisores poseedores de un buen conocimiento práctico de los principios básicos en que se funda el armado de la cimbra. Sin embargo, la cantidad y calidad de la mano de obra disminuye bastante debido a las deserciones normales que ocurren en la industria de la construcción, ya que ~510 unos cuantos oficiales expertos se incorporan a ella a causa de los salarios. Asf, el diseñador se ve frente al problema de usar con suma eficiencia la habilidad de la gente que tiene a mano. Tradicionalmente se ha considerado que las cimbras son trabajo de carpinteros y ensambladores, en tanto que la vigilancia de su construcción (incluyendo la colocaci6n del acero o de materiales como fibra de vidrio, pl&ico o de otro tipo), es responsabilidad del supervisor de carpintería. Por lo tanto, es evidente que pueden lograrse mejores resultados y mayor eficiencia cuando el disefiador de la cimbra es capáz de definir con claridad las operaciones y que se disponga de los métodos y equipos adecuados. Asimismo, debe considerar las aptitudes de la gente disponible y, de común acuerdo con el residente de la obra, concebir el sistema que mejor se adapte a estos trabajadores, ya que ello puede determinar el sitio de fabricación de la cimbra, los materiales que se utilizaran y la forma de manejo. Debe tambien evaluar la eficiencia de los que supervisart4n las operaciones de la cimbra, particularmente porque de ellos depende el logro ‘de buenos resultados finales, la posibilidad de un uso económico y repetitivo y la exactitud do los trabajos. En efecto, la cimbra debe diseñarse en función de la capacidad y habilidades de la mano de obra aprovechable, pues esto repercute en la selección tanto de mate riales como de instalaciones y equipo al momento de decidir la cantidad de cimbra que debe proveerse. El diseñador debe estar seguro de que el sistema funcionati con egciencia y de manera que los requisitos relativos a la exactitud y acabados se logren en la obra. Esto depender8 en gran medida del tipo y calidad de la mano de obra, así como de una esmerada supervisión. Por ejemplo, no tiene objeto tratar de efectuar ajustes extremadamente minuciosos en 01 sistema si se carece de la persona capaz de ejecutarlos. La selección de los materiales depende también de esta evaluación de la mano de obra y de los supervisores, en tanto que la proporcíbn del uso repetitivo de las cimbras depende de la forma como los operarios de la
obra manejan los materiales entre cada colado. Por lo tanto, se recomienda al diiftador que estudie la clase de organización que tiene la mano de obra por contratar, sobre todo cuando existen limitaciones en cuanto al trabajo que tiene que efectuar cada uno, la cual varia de lugar en lugar. En los casos en que existe esta demarcaci6n o deslinde de responsabilidades, pue den surgir problemas respecto al trabajo que cada tipo de operario debe llevar a cabo, jornada de trabajo y horas extras, accesos, andamios y pues tos en la obra. Otro punto importante se refiere al grado de mecanixación o innovación permitido por los sindicatos de ciertos grupos de operarios para determinados trabajos en alguna obra especifica.
Gran parte del diseflo de la cimbra depende de las instalaciones y equipos de que se disponga en la obra, los cuales deben ser estudiados por el diseñador con mucha atenci6n pues dichas instalaciones y quipos estan relacionados con las exigencias del contrato. Por ejemplo, algunas grúas esdn calibradas para las cargas principales que deben ser manejadas sobre ciertos radios de giro y pueden, por tanto, no ser las mas adecuadas para el manejo de la cimbra y colocación del concreto. Tanto las grúas como sus quipos asociados se utilizan para gran variedad de operaciones y aun cuando normalmente se emplean para las actividades criticas en el programa de la obra, es decir, el cimbrado y colocación del concreto, también pueden necesitarse para la colocación del acero estructural y revestimientos prefabricados de otro tipo mientras se ejecutan dichas operaciones de cimbrado y colado. De común acuerdo con el ingeniero de planeación, el disefíador debe entonces programar los horarios de demanda de la grúa, coordiiando que las operaciones crfticas de manejo de las cimbras se alternen con las otras actividades de ixamiento de materiales. Algunas veces es necesario contar en la obra con una grúa viajera para efectuar las operaciones normales de construcci6n y permitir el movimiento de Ia cimbra, asegurando la continuidad de labores en la misma y la mejor utiliiación de la mano de obra. En la construcci6n de edificios, las cimbras pueden constituir la mayor carga unitaria que va a ser manejada, de modo que la capacidad de la grúa estar8 en relación con el peso de la sección transversal del muro o del alcance necesario para la extracción de un tablero de determinado lugar o de los puntos extremos del edificio, con el limite maximo del radio de giro de la grúa. Por lo general, en los trabajos de construcción es necesario complementar los grandes equipos de ixamiento con otros tales como malacates, bombas, montacargas y elevadores para que las operaciones normales de colocación del concreto puedan continuar sin interrupci6n conforme al programa principal de construcción. Cuando sucede esto, el diseñador de la cimbra debe tener en cuenta los efectos de la velocidad de colado, los volúmenes colo-
cados y el digo mec&nico del conjunto de cimbrado. Ciertos cambios en las instalaciones y equipos que se iban a utilixar para la colocaci6n del concreto y manejo de la cimbra pueden afectar su funcionamiento. Por consiguiente, el disefiador debe estipular, junto con los detalles de sus diseños, cu&2 método y qut velocidad de oolocaci6n se consideraron, asf como estar alerta a los cambios que puedan ocurrir por cualquier contingencia o innovaci6n durante la construcci6n. Debe dedicar especial atenci6n a los equipos de ixamiento y transporte para asegurarse de que los esfuerxos y cargas que se produxcan sean transmitidos. a la subestructura de la cimbra con un mfnimo de dafíos y distorsiones.
Para este momento el diseñador deber6 haber determinado cuantas veces ser& posrble volver a utilizar la cimbra y este dato, al igual que los requisitos para el acabado supertkial estipulados en las especificaciones y los acuerdos establecidos con las autoridades correspondientes, le servir& de orientaci6n al iniciar la selecci6n de los materiales. Muchos proyectos -incluyendo algunos bastante complicados- se ejecutan a base de la conocida “cimbra tradicional”, es decir madera y triplay, fabricada o ensamblada en la obra. Durante las primeras etapas de la construcción se pueden obtener. bastantes usos y lograr acabados aceptables. Sin embargo, la calidad de los acabados y la exactitud pronto empezaran a decaer, a menos que se usen refuerzos adicionales o sujetadores especiales patentados en los marcos de los moldes, para evitar que éstos se deformen y deterioren por el uso y el intemperismo. Conforme a la política de la compafiía, tal vez se prefiera alquilar o comprar paneles estidar que pueden ser fabricados de triplay y madera, u bien marcos de acero cou recubrimiento de triplay en la cara que estar& en contacto con el concreto. A condicián de que los paneles se utilicen siatcm~ticamente y que se tenga cuidado de proteger los bordes y juntas del triplay, sed posible usarlos en repetidas ocasiones con buenos resultados. En caso de escoger estos materiales, el trabajo del diseñadot de cimbras consist* en primer lugar, en s&ccionar los paneles m6s adecuados para el trabajo que se va a realizar, aunque quix4 sea necesario preparar algunos ’ planos indicando el montaje y su distribuci6n con objeto de facilitar que se les pueda usar sucesivamente durante el proceso de construcci6n. Es indispensable que el diseñador este informado acerca de los nuevos descubrimientos en la tecnologfa de los materiales, especialmente respecto a los recubrimientos y desmoldeantes para la cimbra, incluyendo los materiales de reciente aparición, así como las ttcnicas apropiadas para su manejo. Por ejemplo, el aumento en la utilización del pldstico con el fin de producir superficies con acabados decorativos se refleja en los avances logrados en el desarrollo de este material. Hace algunos afios, para cumplir con ciertos requisitos del acabado arquitectónico era necesario elaborar formas
d e escahas y elevu&m injluycn en h deterat?uctum. Se puede observar una @ta de cimbra plrticubvmente pelign#ar.
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de madera de costosos perfiles, pero en la actualidad se pueden insertar materiales plásticos, con la forma-y textura deseada por el ,arquitecto de la obra, dentro de las formas convencionales, reduciendo el costo considerablemente. Cada pieza de material -desde el forro para los revestimientos convencionales hasta los moldes de plbtico más sofistkados- puede servir para un número determinado de usos, dependiendo de la forma como sea integrada a la cimbra y de su mantenimiento durante el curso del trabajo y entre uno y otro uso, así como de su adecuacibn para el trabajo por efectuar. Es responsabilidad del diseñador investigar y sopesar los factores que gobiernan a cada material para escoger los que mejor satisfagan las especificaciones respecto a exactitud y acabados. La selección de los materiales para forros y revestimientos, al igual que sus refuerzos complementarios, determina en alto grado el comportamiento de la cimbra. Sin embargo, es indispensable dedicar la misma atención a los requisitos del sistema de soporte. Dada la propensión a realizar perfiles ‘exóticos para lograr atractivos efectos visuales de los acabados y la disponibilidad de materiales especiales para la producción normal de concreto, se tiende a considerar por separado los revestimientos de los sistemas de soporte y apoyo. Aun cuando esto puede ser válido en el caso de acabados extravagantes, es importante recordar que la cimbra es un sistema completo -es decir, compuesto de revestimientos, subestructura y soportes- particularmente en lo que se refiere al elemento de la cimbra que más se repite en el conjunto. Esto es lo que sucede cuando se adopta un sistema de construcción a base de tableros o de grandes paneles. Siempre que se usan cimbras especiales de acero, no ~610 se debe seguir este criterio sino que el manejo, montaje y dispositivos de acceso a la obra deben ser integrados al disefio. La adopción de paneles de acero de forro tensado permite reducir el número de apoyos, facilitando el diseño de un sistema completo.
Existen algunos proveedores que suministran el equipo auxiliar requerido en la industria de la construcción, por ejemplo, vibradores internos y externos, llanaspara vibración, equipo para tratamiento al vacío del concreto recién colado, productos para acelerar el fraguado, etc. El diseñador debe estar siempre enterado de la aparición en el mercado de cualquier equipo nuevo, mantenerse en contacto con los representantes ttcnicos 0 al menos recibir información escrita acerca de los equipos que podrfan ser de utilidad en algún trabajo futuro. Algunas veces se ha culpado al uso de ciertos equipos para cimbra de los acabados defectuosos obtenidos o de la distorsión de algunos elementoa estructurales, pero en realidad pueden ser el resultado de una vibración mal aplicada, de un curado inadecuado o de alguna otra tknica incorrecta.
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&lk84ftl?M
El diseñador debe tener suficientes conocimientos acerca de los principiosde compactaci6n y del uso del equipo adecuado, lo que le permitir8 asesorar al personal de la obra y discutir los resultados de los trabajos con el ingeniero 0 especialista en concreto. No es de extrafíar que el personal de una obra se vea obligado a incrementar su eficiencia y rendimiento para cumplir con ciertos programas y recuperar tiempos perdidos, y quiz8 tambien sea necesario acelerar los ciclos de colado. Luego entonces, el disefiador deber8 poseer un conocimiento practico de todo el equipo disponible, así como de las consecuencias de ciertas tecnicas del curado acelerado del concreto. En la actualidad un gran número de proyectos de estructuras de concreto reforzado se programan sobre la base de métodos acelerados de construcci&t, especialmente aplicables cuando se hace una inversión considerable en formas para cimbra fabricadas ex profesu, o quipos patentados y alquilados. Por lo tanto, es necesario que el disefíador calcule el costo de la inversión requerida para quipos de curado acelerado, al igual que la energía suficiente para cumplir con los tiempos de descimbrado especificados, comparando después estos resultados con los obtenidos en otras -iones de la obra con métodos que requieren de menos equipo, pero de mayor cantidad de mano de obra. De esta manera se pueden iniciar las siguientes actividades con un menor tiempo de supervisión. Al considerar todos los factores que afectan el diseño de la cimbra, el diseñador habra de tomar decisiones basadas en los detalles de cada obra en particular y que son evidentes después del examen sistematice de los planos y especifkaciones, así como del amilisis de muchos otros factores. La lista de comprobación incluida al final de este capftulo determina algunos puntos clave e indica que, al formularla, el diseñador realmente esta haciendo un esfuerzo para encontrar el camino a travCs de criterios un tanto cuanto nebulosos y llegar al sistema mis adecuado. Como es natural, cada etapa de la construcción introducir& nuevas consideraciones, de modo que desde cualquier punto de vista el sistema resultante representa un compromiso. Sin embargo, el resultado final debe reflejar que se ha previsto para la construcción un método de cimbrado bien concebido y mekticamente seguro, capaz de ser utilizado para el colado del concreto conforme a los estandares especificados. Tambibn es importante asegurar una continuidad de trabajo para toda la mano de obra durante todas las etapas de construcción. Aun cuando todavía no nos hemos ocupado de ella, la economía tiene gran influencia sobre el diseño. Los costos de los distintos trabajos normalmente se establecen sobre la base de concurso de obra y de las ofertas presentadas, en tanto que los programas de costos del contratista habrán sido determinados conjuntamente por el estimador de costos y por el personal administrativo. Como es obvio, es responsabilidad de todos vigilar que la construcción se ejecute conforme a los costos previamente estimados. No es pues oportuno tratar de lograr nuevas utilidades en esta etapa.
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El éxito del diu& únicamente puede ser expresado on términos del mejoramiento de los tiempos de obra como resultado de una buena selección del método de trabajo, de la adecuada utilización de la capacidad de la mano de obra disponible y del uso correcto de los materiales de construcción. En la fase del diseño de la cimbra, es factible obtener algún ahorro aplicando con habilidad los factores que intervienen en la producción y, de hecho, algunos gastos adicionales en los materiales o métodos para la cimbra permitirán un ahorro considerable en las operaciones subsecuentes, instalación de servicios, decoración y demas actividades necesarias para terminar la estructura. Cuando se habla de la economía de la obra, debe tenerse en cuenta que las decisiones relativas al armado de la cimbra afectarán en forma notable las utilidades en otras secciones de la obra efectuadas principalmente por medios manuales. Estas decisiones gobernarán la velocidad de avance de los elementos estructurales y de la construcción en general y, por lo tanto, la disponibilidad de efectivo y el costo total de la obra. Mientras sucede todo esto habrá transcurrido bastante tiempo, por lo que ahora es conveniente que el diseñador revise las decisiones que haya tomado hasta este momento, especialmente las relacionadas con pedidos de materiales, elementos adquiridos y equipo alquilado. A medida que avanzan los trabajos en la obra y se presentan contingencias inesperadas, se hace necesario modificar los métodos de trabajo -incluyendo tal vez la utilización de nuevas técnicas para el manejo y colocación-, los que a su vez requieren de ciertas adaptaciones en el diseño. Algunas características del diseño estructural, por ejemplo, los requisitos arquitectónicos, son inevitablemente críticas, por lo que el diseñador de la cimbra está obligado a revisar el diseño original para hacer frente a los nuevos requisitos. Cantidad de material para la cimbra Una de las decisiones más importantes que tiene que tomar el diseñador es la de definir la cantidad de material requerido para un proyecto determinado. En esta decisión influyen principalmente los factores económicos, aunque el aspecto tecnológico básico de la construcción interviene en forma preponderante, sin descuidar lo referente a la seguridad, tiempo de descimbrado, localización de las juntas de construcción, accesos, tipo de obra y continuidad en el trabajo. La cantidad de cimbra suministrada tal veL represente sólo una pequeña parte del área de la superficie de concreto, aun cuando a veces se intenta minimizar todavía más la cantidad de cimbra necesaria. Esto puede reducir la viabilidad de la construcción total debido a demandas simultáneas y excesivas de cierta mano de obra o a la interrupción en la continuidad de los trabajos en algunas otras actividades que dependen de la cimbra para lograr una labor continua y productiva.
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Por lo general, es el contratista quien debe decidir la cantidad de cimbra que debe usarse. Las especificaciones gobiernan la localización y características de las juntas de construcción, mientras que los planos de diseño proporcionan detalles tales como la continuidad del acero de refuerzo. En las cláusulas de las especificaciones también se establecen los tiempos de descimbrado que deben observarse; sin embargo, éstos pueden ser modificados como resultado de las condiciones prevalecientes en la obra, por ejemplo, el desarrollo de la resistencia del concreto cuando es necesario aplicar una carga inmediatamente sobre algún elemento estructural recién construido. Se requiere de grandes cantidades de material para cimbra, con objeto de asegurar la continuidad del trabajo y especialmente cuando se trata de la construcción de losas de entrepisos para piso o de construcciones a base de muros y losas perimetrales. El diseñador de la cimbra deberá prever que el trabajo’ sea continuo y, siempre que sea posible, proporcionar suficiente material para cimbra con el fin de satisfacer las demandas de los técnicos de las instalaciones mecánicas y eléctricas, calefacción, ventilación y aire acondicionado. Supongamos que se desea que el resultado de los trabajos de concreto sea de dos tableros de losa por día de trabajo; para lograr este objetivo quizá sea necesario proveer material para cimbra suficiente para ocho tableros, ademas del apuntalamiento suficiente para dieciséis tableros, antes de poder descimbrar el concreto mas recientemente colado. El material de cimbra para piso asegura el trabajo de los carpinteros durante el proceso de montaje, además de mantener ocupados a los electricistas que tienden los duetos eléctricos, a los encargados de fijar el acer3 de refuerzo, a los trabajadores que forman las juntas para cada día de colado y a los que elaboran aberturas o huecos en la cimbra, los cuales deberán quedar marcados en la estructura de concreto. El material para soporte y reapuntalamiento debe cumplir con las especificaciones establecidas en función de la resistencia que vaya adquiriendo el concreto y su capatidad para soportar las cargas -vivas y muertas- consideradas como aceptables por el ingeniero. La situación se puede volver complicada cuando existe una especificacibn estricta respecto a los tiempos de descimbrado y particularmente en época de invierno, cuando las bajas temperaturas prolongan aún más los tiempos de descimbrado. Hay sistemas de cimbrado para losas y vigas que permiten remover el forro inferiór sin quitar los soportes o puntales importantes del sistema, facilitando que el material se pueda usar repetidas veces. De esta manera se logran grandes economías tanto de material como de equipo para este tipo de colados. Cuando la construcción de la cimbra tesult’a muy costosa debido a la geometría de la estructura o porque la caltdad y forma de los acabados superficiales requieren de material especial, el diseñador debe tener cuidado al determinar los detalles de descimbrado para asegurar que se obtenga un número de usos suficientemente económico. Para ello, es conveniente tomar
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las medidas adecuadas para que la mayor parte del matertal del revestimiento (triplay o similar) pueda ser removido mientras que las madrinas scl+~~~..~tes permanecen en su lugar. La posición de estas últimas deberá ser aprobada por el ingeniero, en tanto que los detalles del acabado superficial deberán ser discutidos con el arquitecto. Los costos de los materiales deben ser comparados con los de la mano de obra requerida para su recuperación, descimbrado y uso posterior, con objeto de lograr un equilibrio entre ambos. Algunas veces es posible hacer colados en secciones, por ejemplo, colar sólo la parte inferior de las vigas junto con la losa -cuando ésta es del tipo de entrepiso- moviendo la cimbra de tablero en tablero, para después completar el resto con una mínima cantidad de material para cimbra. Esto es relativamente frecuente en la construcción de puentes. No hay que olvidar en la práctica las implicaciones de los colados parciales, por ejemplo, los esfuerzos que habrá que revisar en las juntas de colado, ya que es más económico invertir en el forro requerido y en todo el apuntalamiento necesario para la cimbra del lecho (bajo el elemento, para luego colar monolíticamente. En este caso, y también por razones de tipo económico, el sistema de apuntalamiento debe ser removible para que pueda volver a usarse mientras todo el lecho debajo del elemento está todavía soportado por los puntales. Para lograr esto, se usan algunos sistemas comerciales de andamiaje prefabricado, tipo jaula, que pueden desmontarse y enviarse fuera de la obra tan pronto como se desocupan. Hasta cierto punto, las restricciones de espacio y los problemas de ma-
Figwa 2.10: El disertador debe comwr las posibilidades de Lu nuevas técnicas Aquf se ha usado cimbm deslizante por Irr gmn arntidad’de muros requeridos.
nejo, al igual que los cambios en la sección de las columnas, vigas y altura entre pisos, determinan el número de usos posteriores que pueden obtenerse de los diversos materiales empleados. El diseñador debe siempre tener presente las diferentes epocas del año en sus programas de trabajo. Por ejemplo, los retrasos en el descimbrado causados por las bajas temperaturas invernales pueden trastornar los calculos respecto al número de usos deseado. De hecho, se deben prever cantidades extras de material durante el invierno* para mantener la velocidad de construcción en consonancia con la rapidez con la que los materiales se desocupan y vuelven a usarse. MS contratistas pueden resultar beneficiados al utilizar los recursos -materiales y equipos patentados disponibles para renta- que regularmente existen en el mercado en gran cantidad. Cuando el descimbrado se retrasa excesivamente, este equipo suplementario puede ayudar a mantener el avance de obra requerido. Como ejemplo de un suministro económico sobre qué cimbra se necesita, podemos citar la construcción de una cubierta para un almacén a base de vigas y-losas de claros grandes. Si el ingeniero esta de acuerdo, es conveniente colocar los lechos inferiores de las vigas entre columnas ensamblando sobre éstos los armados ya habilitados. De esta manera la cimbra para la viga puede entonces moverse de uno a otro lecho. El ciclo diario de colado garantiza que cada día se cuelen una o dos vigas, lo que proporciona trabajo continuo para una pequeña cuadrilla de carpinteros. Otro equipo de operarios puede encargarse del montaje del lecho de la losa, incluyendo la colocación de madrinas y largueros adicionales para soportar el lecho inferior. Además de proporcionar trabajo continuo a los empleados, esta técnica de trabajo reduce el costo de la cimbra y evita la demanda de una,gran cantidad de mano de obra y equipo en determinado momento. Otra de sus ventajas consiste en la estabilidad que va adquiriendo el sistema a través de los elementos que se van colando previamente. A’ continuación se indican las cantidades de cimbra que se requieren cuando se utilizan diversas técnicas de construcción cíclica. Columnas Moldes suficientes para proveer continuidad de trabajo para dos o más equipos de carpinteros. Las columnas pueden y deben ser coladas diariamente para generar trabajo a las actividades subsecuentes. El número previsto de moldes simples para columna debe estar coordinado con el método de construcción de vigas y losas, ya que no tiene objeto colar por anticipado una cantidad excesiva de columnas. l
N. del ‘r. EI autor se refiere a frecuentes nevadas.
paises
cuya temporada de invierno es muy fría y
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Guando se requieren columnas especiales para puentes elevados o grandes plataformas de concreto con estructuras muy reforzadas, es posible que un solo molde especialmente fabricado -0 cuando mucho dos- sea suficiente para asegurar el uso repetido de ese molde de acuerdo con el programa de trabajo. En el caso de columnas inclinadas o con sección variable, tal vez se requiera que parte de la cimbra superficial permanezca en la posición de colado como miembro del sistema de soporte. Guando se trata de cimbras para columnas circulares, el diseñador puede lograr un ahorro efectivo utilizando moldes de lámina delgada que únicamente necesitan de un esqueleto soportante y que permanecen en su posición como protección durante el curado. Cuando en una obra se encuentran grupos de cuatro o cinco columnas iguales, pueden agruparse los moldes, lo que facilita el manejo de dichos grupos de cimbras, aunque incrementando el costo de un ensamblado rápido. Cimbras
para escaleras y cubos de elevadores
Los moldes para cimbras de escaleras tienen una importancia mayor de lo que comúnmente se piensa. Durante la construcción normal de un edificio de muchos pisos, las escaleras proveen los medios de acceso para los trabajadores y facilitan las actividades de carga de los elevadores temporales, ya que gran parte del tráfico que sube y baja por las escaleras corresnonde al nersonal del contratista. electricistas. ingenieros de planta, etc.
Figura 2. II: Ventajas de lo construcción compuesta. Se observan moldes de modem combinados con virus de acero en utntiliver en el txrimetro de la losa.
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Una buena facilidad de acceso al nivel de trabajo es muy importante para el progreso satisfactorio de la obra. Sería ideal que dentro del conjunto de la cimbra para losas y trabes, se tuviera prevista la cimbra para las escaleras, de modo que el colado se efectúe sin demoras. Así, se eliminan tanto las improvisaciones y ajustes apresurados de las formas, como los gastos de último momento para la construcción de las escaleras. La preparación de la cimbra para el cubo de escaleras y elevadores a menudo es la que.regula el avance de la construcción. El sistema de cimbra deslizante puede ser empleado para acelerar la construcción del núcleo central de elevadores y servicios en un edificio de pisos múltiples, aunque también es posible concebir un sistema de cimbra para muro, cuidadosa,mente diseñado, que incluya el colado de un entrepiso completo en cada etapa. Actualmente, y en el caso de la construcción de estructuras tipo torre, se acostumbra hacer uso de dos juegos de cimbra de manera que se va moviendo uno sobre otro mientras fragua el primer colado. Para construccibn~normal, lo usual es proveer una cimbra completa para cada colado y el diseñador puede estar seguro de que el tiempo utilizado en el refinamiento y simplificación de la cimbra será ampliamente compensado por el ahorro de tiempo en la construcción. Moros de carga para losas perimetrales La cantidad de cimbra requerida para este tipo de construcción está basada en el módulo tipo, ya sea para oficinas o para vivienda, y depende de la forma final de la estructura. Por lo general, los muros se construyen en ciclos diarios y la cantidad de cimbra necesaria tiene que cumplir con este requisito. La mayoría de las estructuras se programan sobre la base de un piso por semana y algunas veces se necesita construir de 6 a 12 formas para muro con objeto de mantener la continuidad de la constihcción. Algunos contratistas prevén una gran cantidad de formas para muros de manera que esta actividad no se vuelva crítica respecto al ciclo de construcción. pisos
y losas estructurales de concreto reforzado
Es práctica normal colocar un tablero completo para el colado de una losa de piso o asignar una superficie suficiente para el lecho del elemento, lo que permite dar continuidad al montaje mediante la utilización del material de cimbra que se va retirando del concreto previamente colado. Como es obvio, el proceso de montaje toma más tiempo que las operaciones de descimbrado. La colocación del acero de refuerzo debe estar coordinada con las actividades de montaje y los ciclos de colado. Siempre que sea posible, el tiempo entre cada ciclo puede ser reducido usando tanto mezclas de fraguado rápido y concretos de resistencia temprana como sistemas de facil descimbrado y técnicas de curado acelerado. Ultimamente
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los constructores se han esforzado por efectuar un descimbrado temprano con base en los resultados comparativos de ,probetas curadas en condiciones similares a las existentes cuando se efectuó el colado de la losa. En el caso de losas aligeradas con moldes removibles, cuyo alquiler es bastante caro, se debe tratar de descimbrar lo más pronto posible. Formas para abetturas y duetos
Estas pueden ser extremadamente caras porque con frecuencia se les considera como cimbra perdida, ya que la mayoría de las veces quedan coladas dentro del concreto. No obstante, el diseñador puede lograr algunos ahorros si diseña estas formas como parte integral de la cimbra porque pueden hacerse en cuanto se ha determinado la plomada y el trazo. Puede obtenerse un cierto ahorro en materiales adhiriendo estas formas a las cimbras principales, siempre y cuando esto no afecte la calidad de la estructura. La cimbra que se produce en la obra para estas aberturas se considera para un solo uso, lo que ocasiona gran cantidad de desperdicio de material. El material que más se acostumbra usar en este caso, y también el menos recuperable, es el poliestireno expandido, Muros de conten&n
Es difícil determinar la cantidad de cimbra que debe preverse para los muros de contención de los sbtanos de estructuras de muchos pisos. Como es natural, los carpinteros no pueden empezar a trabajar sino hasta que haya espacio disponible y como la construccibn de la cimbra y del apuntalamiento son actividades particularmente interdependientes, el montaje debe coordinarse con las operaciones de remoción e inserción de apuntalamientos. Dadas-estas circunstancias, el supervisor debe trabajar en conjunto con los encargados de los trabajos de apuntalamiento y, si el espacio lo permite, pueden utilizarse paneles modulares. Cuando se requieren muros de contención muy largos para diques u obras portuarias, o por ejemplo, cuando se necesitan muros continuos como estructuras de contención y obras de defensa contra crecidas de ríos u oleaje marino, las operaciones de cimbrado son mucho mas predecibles y se pueden planear, programar y diseñar con anticipaci6n. Cuando se usan cimbras de madera o formas compuestas, es normal emplear dos o tres moldes típicos para mantener el ciclo diario de trabajo, el cual tambien puede cumplirse mediante el uso de formas especiales patentadas y de grúas viajeras para su manejo. Sin embargo, los rendimientos depende& de un buen diseño que incluya desde los detalles de las juntas hasta los, dispositivos de separadores, contraventeo y anclajes ahogados en el concreto. Se han logrado altos rendimientos al adoptar equipos de curado acelerado, entre los cuales el más popular es aquél en el que las formas se calientan eléctricamente.
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Calidad de la construcción
La calidad de una COnStrUCClOn repercute alrectamente sobre el posible número de usos posteriores y depende de la cantidad de cimbra empleada. Esto es bastante difícil de controlar y requiere de una cuidadosa planeación. Pueden surgir algunos problemas cuando se trata de acabados especiales, por ejemplo, un acabado estriado del concreto. En ocasiones los contratistas incurren en gastos considerables con el objeto de fabricar una cimbra con características especiales, para finalmente darse cuenta de que después del primer uso las formas tienen que rehacerse. Ya sea en el taller o en la obra, el diseñador y el fabricante deben decidir de común acuerdo las características y detalles apropiados que deben incorporarse a una cimbra, por ejemplo, biseles y chaflanes, considerando además si la cimbra dará o no el número de usos requeridos en la obra. El costo inicial de los materiales para la cimbra es otro factor que afectará su calidad. Por ejemplo, cuando se requiere algún acabado exótico, el constructor puede decidir que es mejor usar un molde de poliuretano y fabricar una matriz del molde maestro. Pero como el colado de poliuretanos es bastante caro, se presenta la tentación de reducir los costos de construcción prolongando el programa de colado para aumentar el número de usos repetidos de un mismo molde. El éxito de esta operación dependerá de la producción de un molde bien
Figura 2.12: Se observan hasta su terminación
hs tres etaps de constmcción de un mum, desde su despbnte
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hecho y de una matriz de forro cuidadosamente preparada, ya que el acabado de la superficie se determina facilmente a medida que aumenta el número de usos. El diseñador de la cimbra, el proveedor de materiales y todo el personal responsable del uso de la cimbra en la obra, debe cooperar para asegurar que se haga el mejor uso del material seleccionado y que lq moldes sean adecuadamente construidos, manejados y tratados con el aditivo desmoldeante correcto. El deterioro de algunas formas para cimbra se debe a la mala aplicación de algún aditivo desmoldeante, al uso incorrecto de vibradores y al manejo poco cuidadoso de la cimbra entre cada colado. El diseñador deberá dar instrucciones apropiadas al personal de la obra acerca de la correcta aplicación de todas estas técnicas. En su disefio deber& indicar detalles tales como los puntos reforzados para gateo o ixaje, así como el manejo de las formas de la cimbra para que se pueda lograr el número de usos pretendido. Altura de colados y longitud de claros
Aunque la altura de colado reduce el número de operaciones de mano de .obra, se requieren moldes de mayor resistencia para soportar las presiones resultantes de las operaciones de colocación y compactacikt del concreto. Mientras mayor sea la altura de colado, más cuidadoso tendrrí que ser el diseño, especialmente cuando hay limitaciones .para la colocación de tensores que pasan a través del concreto, los cuales se usan a menudo en la construccibn de s6tanos o muros de contención. El diseñador tendrá que decidir si en algunas ocasiones es preferible hacer colados de .poca altura manteniendo la continuidad del trabajo y aprovechando mejor el uso mas repetido de la cimbra. El espesor de los muros de concreto exige atención especial porque es difícil asegurar el colado adecuado de secciones altas y esbeltas. Para claros con un colado de altura considerable se recomienda el uso de cimbras de la misma altura, manejadas por medio de grrks; sin embargo, cuando el apuntalamiento debe ser retirado dentro de una secuencia de trabajo, entonces sera necesario usar moldes de menor altura. Cuando se usan cimbras móviles, y no se requiere de grúas, es mas económico utilizar cimbras de toda la altura. Los colados de poca altura implican un mayor número de juntas de construcción y por lo tanto, en estructuras en contacto con agua, mayor peligro de permeabilidad. Otro problema consiste en mantener la verticalidad y el alineamiento del muro como una unidad completa. TambiCn es difícil lograr aberturas exactas cuando estas abarcan mas de un colado. Los colados de poca altura requieren de una mayor cantidad de andamiaje pues se necesitarán espacios suficientes para los encargados de la colocación y vibración del concreto en los niveles de las juntas de construcción. La principal ventaja de estos colados de poca altura es que se pueden usar ten-
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sores más pequeños (que son más baratos) y de colocación más sencilla, lo cual permite una mejor’continuidad en el trabajo y facilita el acceso a los colocadores del acero. El tamaño de los claros está muy relacionado con el diseño estructural, de modo que, por lo general, mientras mayores sean sus dimensiones para colados de muros, mayor será la probabilidad de agrietamientos. Se puede considerar como óptima una longitud de 6 m de claro cuando hay restricciones por la continuidad del acero en las juntas de construcción o en los colados previos. Lo ideal sería colar estos claros uno tras otro con la mínima demora para que el colado se aproxime lo más posible a una estructura monolítica. Para el colado de silos y tanques normalmente es aceptable un anillo completo de colado, siempre y cuando no se generen esfuerzos debido a la necesidad de dar restricción a elementos nrincinales de concreto como vigas y-losas. Las longitudes de los tableros casi siempre se indican en las especificaciones, al igual que la secuencia y sincronización de los colados de zonas , adyacentes. En la medida de lo posible, el diseñador de la cimbra debe basar su diseño en los módulos del edificio. aunaue nor supuesto también influyen
Figura 2.13: Deben considemrse accesos adecuados para lar encargados de la colocación del concreto y del manejo der eauipo de compactación
en la determinación de las medidas de los tableros el refuerzo, las cantidades de concreto por colocar y las áreas óptimas de cimbra. Las juntas de colado determinadas mediante el analisis de estos factores ocasionan costos a veces hasta de un 4Wo del costo total de la cimbra, por lo que es necesario prever cuidadosamente su localización, en especial cuando se trata de estructuras como cimentaciones flotantes 0 construcciones con vigas que soportan cargas muy pesadas. Debe reducirse al mínimo el número de juntas de colado, sobre todo cuando se tiene que cortar la cimbra alrededor del acero de refuerzo continuo. Además de estos costos, se ha comprobado que los costos del descimbrado de juntas de construcción verticales en’re el acero de refuerzo también resultan elevados. Los altos costos incurridos para el cimbrado y el descimbrado, así como la posibilidad de no contar con mano de obra eficiente, a menudo influyen en el constructor, quien trata de colar los mayores volúmenes que le permita el ingeniero. Las juntas de colado deben realizarse en puntos donde se puedan disimular o en los cambios de sección, evitando que sean demasiado visibles en la obra terminada. Cuando no exista la posibilidad de ocultarlas, se consultará con el ingeniero la manera de efectuar algún detalle especial en la junta de colado con objeto de disimular su presencia. Todos los factores anteriormente descritos, aunados a los requisitos del ingeniero, arquitecto y contratista, determinarán el número y localizacibn final de las juntas que a su vez definirán los tamaños de los tableros por colar.
2.14: ca téc
actwlizar
sus conocfmientas
el diseffidor debe siempre incnmentar
su
$3~ han revisado los. detalles arquitect6nicos respecto a geometrías im-7 & han revisado los planos compartidolos con los detalles arquitcct6 IkiCOS? $3~ han revisado perfectamente todos los detalles estructurales? &Ml es la política de la compafifa y sus cstindarcs y tolerancias respecto a exactitud y acabados finales? &x han preparado y aprobado algunas muestras de acabadosi & ha discutido y aclarado con el ingeniero y/o el arquitecto la posible modikaci6n de algunas secciones y detalles? & han definido las alturas y longitudes de los claros por colar, asi como la posici6n de las juntas de colado? &u&lcs son las recomendaciones del -estimador de costos? -ingeniero encargado de los trabajos provisionales? -ingeniero residente? -ingeniero de servicios? -ingeniero encargado del aire acondicionado y calcfaccibn? -subcontratista de trabajos especiales? -especialista en concreto? Respecto al método aplicado, ~cu6lcs son las preferencias del -director de la obra? -proveedor? -ingeniero proyectista? -ingeniero de plantación? -encargado de seguridad? -supervisor? LDC qut equipo e instalaciones se dispone? ¿CMl sistema de cimbra se adapta mas a este tipo de obra? &3e ha hecho un estudio de nuevos materiales, técnicas y equipo? ¿Cu6lcs son los requisitos específicos de la obra respecto a -SCtSOS? -movimieutos? -obra falsa? -condiciones del terreno? -estaciones del afro? -tiempo disponible del contrato de obra? En función de habilidad y experiencia, ¿cuáles son los recursos disponibles de los
-ingenieros? -supervisores? --trabajadores?
¿De que información recopilada en trabajos anteriores similares se dispone respecto a -registros de eficiencias y resultados? -contabilidad y costos? ~Cual sera la secuencia de construcción? &utIles son los rquisitos de las especificaciones respecto a alturas de colados y tamaño de claros? ~Cual es la rapidez de colado que se propone? LQUC implicaciones tendran las especificaciones de la dosificación y mezcla del concreto? ¿QuC problemas se podr&n suscitar por -el método de colocación? -la técnica de vibrado? -los alineamientos? -10s tiempos de contracción y fraguado especificados? iSe podran lograr ahorros con ttcnicas alternativas de -elementos prefabricados? -cimbra permanente? -cimbra deshxante? -ixaje de losas completas? -extrusión? LD6nde se va a hacer el disefio de la cimbra? iD6nde se va a fabricar y construir la cimbra? LQUC espacio y cual equipo se requiere para su fabricaci6nl ~Qué calidad de cimbra se necesitar8 y cuando? @taI es la medida óptima de los moldes y paneles? iCuales son los materiales que mejor cumplen con los requisitos especificados para exactitud y acabados finales? @ales son los planes para el uso posterior de la cimbra? iPueden simplificarse los trabajos relativos a la cimbra por medio del uso de -cimbras patentadas? -moldes especiales? -los servicios de un especialista para su disefto y fabricaCi6n? LRequeriran las operaciones de movimientos de las cimbras de mucha mano de obra o será conveniente un cierto grado de mecanixaciõn? &uiCn sera el responsable de los movimientos de la cimbra en el lugar de la obra? ¿Qué revisiones deberan hacerse antes de la colocación del concreto y quién las hara: -el contratista? -el cliente? El personal de una obra anterior: -AestA disponible para consultas? -ipara trabajar en obras futuras?
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cymbms4iiscAo
&Wles son las especificaciones locales respecto a deslindes? @xis’u algún requisito legal especial que cumplir para la determinación -del proceso de construcción? -de la localkaci6n de la obra? -de los materiales elegidos? &isten colados excepcionales 0 cimientos para estructuras pesadas que réquieren de atención especial? @ué planos de cimbrti se requieren? Kuhl es la distribución de los planos? @ué cálculos deberán ser aprobados? Si se preparan modelos y maquetas, ise lograrán algunas ventajas? & cuenta con .manuales que describan los métodos pata: --cimbras convencionales? -cimbras patentadas? -cimbras especiales? &u&l es el programa de trabajo para: -el diseño de la cimbra? -la fabricación de la cimbra? -el montaje? -el descimbrado?
r$ou~: Et 6.~0 en b wnstmcclbn
de kts ctmkas depende con fkwncia de una simpí¿
Capitulo 3
Personal que interviene en la construcción de la cimbra
Sucede con frecuencia que la persona menos informada acerca de los mG todos y materiales para fabricar la cimbra es el arquitecto y, a pesar de que es Cl quien decide sobre la estética de la estructura, puede tener pocos conocimientos de los métodos de que se dispone o del estandar de calidad que puede alcanzarse. Como es natural, al arquitecto le preocupa especialmente el resultado de las operaciones de cimbrado, por lo que le agrada participar en las discusiones que afectan dicho resultado en términos de apariencia y exactitud. El arquitecto especializado en el diseño del concreto tiene un buen conocimiento del trabajo y de los principios involucrados, pero puede suceder que, al estar demasiado absorto en los detalles practicos, pierda de vista los objetivos que originalmente se proponia alcanzar. Es indudable que hoy en dia los arquitectos tienen mayor interés en las cualidades inherentes a los matenales que utilizan en sus diseños y, si desconocen algunos aspectos, se debe en cierta forma a la actitud de contratistas y productores que en años pasados intentaban desanimarlos para que se, abstuvieran de participar en estos asuntos. Recientemente, y a causa de los grandes volúmenes de concreto que ahora se utilizan, los arquitectos se han esforzado en comprender y dominar tanto los problemas como la tecnología correspondiente. Esto se ha- logrado a través de la asesoría de cuerpos consultivos, así como asistiendo a seminarios, conferencias y centros de capacitación. La Asociación del Cemento y
del Concreto, las compañías cementeras mas importantes y muchos contiatistas emplean a especialistas expertos en asuntos relacionados con la durabilidad y apariencia del concreto. En la actualidad, en los cursos profesionales que se imparten en varias escuelas de arquitectura, se da mucha importancia a los temas relacionados con el concreto. Como resultado, los arquitectos están mejor informados, de modo que se ha reducido la brecha que los separaba de los contratistas. A su vez, &os agradecen que muchos de sus problemas sean resueltos con detalles cuidadosos y participan, hasta donde es posible, en los planes iniciales de diseño. Trabajando en forma paralela con los contratistas, se han forma& equipos multidisciplinarios de diseño que están haciendo sentir su influencia al integrar el diseño con la construcción y, en general, existe una tendencia hacia un detallado más inteligente, aunada a un enfoque de cooperación por parte del contratista. En una escala mas amplia, el Consejo de Capacitación para la Industria de la Construcción y la Asociación del Cemento y del Concreto han realizado un esfuerzo considerable para llamar la atenci6n sobre el papel que desempeña cada persona que participa en la industria de las cimbras. Con el fin de promovei el conocimiento de la cimbra y su construcción, la Concrete Society publica regularmente reportes técnicos y libros, organiza reuniones (abiertas a todos los interesados en el concreto) y tiene un grupo de trabajo y un comité que colaboran en esta tarea. Cualquier persona interesada en el concreto puede inscribirse en esta Sociedad y participar en las multiples visitas y reuniones que organiza.
El ingeniero residente En un contrato de ingeniería civil, el ingeniero residente esta vitalmente involucrado en todos los aspectos de la cimbra. Su tarea consiste en garantizar la exactitud y adaptabilidad de la estructura y en mantener los estandares respecto a la interpretación de las especificaciones. Una persona bien cal& cada -por lo general, un ingeniero residente con experiencia- tiene un amplio conocimiento de la mayoría de los aspectos de la cimbra, incluyendo la mecánica del diseño. Por lo común, habrá participado en una serie de contratos similares mientras que, en algunos casos, puede haber supervisado la construcción de una estructura diseñada originalmente por Cl. Por lo que se refiere a las especificaciones de funcionamiento, una de las características de los términos del contrato de una obra indica que, aun cuando esta persona bien calificada y experimentada puede estar en posición de evaluar la adaptabilidad de la cimbra para una determinada aplicación, solamente hara comentarios hasta que se construya la cimbra. Llegada esta etapa, debe evaluar la exactitud y requerimientos para el acabado de la superficie según se determina en las especificaciones. Obviamente, sería un grave error que los responsables de la construcción de la cimbra no tomaran en cuenta los comentarios constructivos que el in-
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geniero residente pudiera hacer. De hecho, para trabajar con seguridad, debe prestarse atención a sus instrucciones. Afortunadamente, muchas especificaciones exigen la presentación de exposiciones de metodo y cálculos y, en este caso, la comunicación entre el contratista y el ingeniero residente debe incluir la discusión de todos los aspectos dudosos en la etapa de planeación, eliminando así toda posibilidad de error o de gastos extras. Para obtener Cxito en las operaciones debe llegarse a un acuerdo previo sobre las muestras y normas adecuadas. Elmaestrodeobra En cierta forma, el trabajo del maestro de obra en la construcción es similar al del ingeniero residente. Se trata, por lo general, de una persona experimentada, con un conocimiento general excelente de la construcción, aunque posiblemente menos calificada desde el punto de vista academice que el ingeniero residente. Lo mas probable es que haya recibido entrenamiento en el ramo de la construcción, progresando a través de la supervisión antes de que se le designe como maestro de obra. Esto significa que tendrá un buen conocimiento tanto de la cimbra como de otras características de la construcción y posiblemente una comprensión adecuada de algunos otros aspectos. Se aplican las mismas consideraciones sobre método y funcionamiento, aunque el maestro de obra a menudo tiene que consultar a sus superiores antes de tomar una decisión sobre la aceptabilidad de algún material o método. En obras mas importantes o en algunas otras llevadas a efecto para las autoridades municipales, el maestro de obra cuenta, por lo general, con bUenOS antecedentes técnicos que hacen que su trabajo y su contribución a la obra sean muy eficientes. Cuando un maestro de obra participa en forma positiva en el esfuerzo de los que toman parte en la producción, se desarrolla una buena relación que tiene como resultado un enfoque racional de los diversos problemas que se presentan. Posiblemente el riesgo mayor para esta relación se haga patente cuando el maestro de obra, acostumbrado a dar órdenes y controlar la mano de obra, se exceda de su papel y trate directamente con artesanos y obreros. Esto causa problemas de control y puede provocar un conflicto a todos los niveles. Las mejores situaciones son aquéllas cuando se le respeta por su habilidad para resolver los problemas e interpretar con rapidez los detálles. El conocimiento previo de las técnicas de construcción que van a emplearse, asi como del uso que el contratista se propone hacer de materiales particulares, le servirá de gran ayuda. Esto le permitirá discutir los detalles con sus jefes, antes de que sean aprobados. Con frecuencia es mas facil que el contratista introduzca nuevos métodos o materiales cuando el maestro de obra ya ha sido advertido. El ingeniero de la obra El ingeniero de la obra dedica mucho tiempo en las primeras etapas de un
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contrato para establecer los traxos y niveles para la construcción de la superestructura. Junto con los carpinteros, los armadores del acero y los que montan la cimbra, se ve involucrado en muchos detalles y dudas que pueden surgir de los planos. Esto es el inicio de una estrecha colaboración a lo largo de la construcción de la estructura, aunque frecuentemente, cuando la presión del trabajo es fuerte, puede haber discusiones sobre la exactitud de niveles y la precisión con que se fije la cimbra. El supervisor de la cimbra, que estar8 siempre alerta para mantener ocupadas a sus cuadrillas de obreros, puede quejarse de que tiene que esperar los trazos y niveles, pero debe admitirse que puede surgir esta situación cuando el ingeniero, al preparar sus niveles básicos, haya encontrado alguna inexactitud que requiera de llamadas tekfónicas o de alguna aclaración del diseñador. En una construcción complicada, siempre debe haber una estrecha relación de trabajo entre las diferentes partes involucradas en todas las etapas de montaje y uso de la cimbra, especialmente cuando hay que hacer. ajustes y verifkaciones impoftantes. El eapdaz general El capataz general es siempre una persona experimentada que reconoce la importancia de las operaciones del cimbrado. Si’ ha llegado a ser capataz habiendo empezado como carpintero, puede inclinarse a poner demasiada atención en la carpintería, dificultando así que el sobrestante de los carpinteros desempeñe su propio papel. A menudo, cuando el capataz general ha sido carpintero o supervisor de carpinteros, exige demasiado
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de cimbras de varios pisos. Por lo tanto, es indispensable que los responsables del personal entiendan los requisitos especiales de los diferentes tipos de construcción, siendo capaces de coordinarse con el personal administrativo de la obra para proporcionar o redistribuir los obreros adecuados para el trabajo. Cuando la demanda es mayor que la oferta, puede ocurrir que el departamento de personal envíe mano de obra parcialmente calificada con la buena intención de satisfacer las necesidades de personal. Esto podrfa tener como resultado una cantidad de personal flotante de muy escasa preparación que continuamente va de un lugar a otro, lo que puede provocar que las relaciones entre el departamento de personal y el supervisor de producción pua dan volverse tensas. Indudablemente la mejor solución es la comunicaci6n directa de todas las partes. Es posible, por lo general, identificar ciertos factores que pueden causar fricción y disminuir el rendimiento, siempre y cuando se haga un enfoque inteligente por parte de los que intervienen en un proceso particular. Un supervisor experimentado o capacitado puede evitar o superar con rapidez los problemas que se presenten. Sin einbargo, insistamos una vez mas en que una buena parte de la demora y trastornos provocados por unas relaciones dificiles pueden ser superados por mediq de un diseño inteligente y de una buena planeación. Los conflictos en la obra normalmente son el resultado de detalles incompletos o inexactos, de una mala comprensión de los problemas practicos de la construcción, de una falta de continuidad por parte de los diseíladores y de planes de producción bastante mal preparados. En los últimos años -y como consecuencia del incremento del trabajo realizado por subcontratistas- muchos contratistas han adoptado el procedimiento de emplear a un coordinador de servicios, quien a menudo es un ingeniero experimentado con conocimientos adecuados de uno o varios mCtodos de construccibn, y que tambien actúa como contacto o coordinador entre los diferentes trabajadores y subcontratistas con relación a la informaci6n y detalles requeridos. El Cnfasis de estos últimos arlos en la planeación y programación -ahora evidente en la industria de la construcción- ha tenido como resultado una mayor contratación de ingenieros y de expertos en el campo de la construcción, en las primeras etapas de planeación de la obra. Frecuentemente los agentes y capataces dedican su tiempo entre una y otra obra a la preparaci6n del siguiente proyecto, lo que se traduce en un punto de vista m&s unificado, con una mejor coordinación de actividades. Eljefedeseguridad El jefe de seguridad desempeña un papel muy importante en relaci6n con las operaciones de la cimbra. No podemos menos que insistir sobre la importancia de utilizar métodos seguros para el montaje de la cimbra, asl como sobre la influencia general que tiene esta para la seguridad de toda la operación de la eonstrucci6n. Por lo que toca a la construcción propiamente
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dicha, los operarios que fabrican la cimbra son responsables no dio de las -. operaciones de cimbrado sino también, en términos de ingeniería civil, de xn a parte considerable de la obra falsa. Los constructores de la cimbra deben tomar en cuenta los accesos, el apuntalamiento, el soporte de los revestimientos permanentes y la cimbra misma; en cada uno de estos trabajos los problemas de seguridad son de suma importancia. Es mas que probable que haya necesidad de cooperación entre el supervisor de la cimbra y el jefe de seguridad respecto al mantenimiento de medios seguros de trabajo para herramientas pequefias, bancos de sierra y hasta el funcionamiento de un pequeño taller en la obra. El papel del jefe de seguridad consiste en asesorar a los supervisores sobre los medios de seguridad necesarios, lo que debe preparar el terreno para unas relaciones excelentes. .Por lo general, la persona que ha ido ascendiendo a través de la práctica tiende a tratar todo lo referente a registros e informes con una cierta ansiedad nerviosa, y es justamente la prudencia del jefe de seguridad la que puede servir de ayuda en estos casos. El jefe-de capacitación El jefe de capacitación debe tratar con el departamento de personal todos los asuntos acerca de la contratación de personal a largo plazo. A Cl le interesa en particular el establecimiento de programas de capacitación diseñados para reclutar y capacitar a los jóvenes dentro de la compañía. Durante muchos años se ha prestado poca atención a los operarios de las cimbras y, de hecho, existen muy pocos programas para reclutar jóvenes que se interesen en su fabricaci6n. Desafortunadamente, la cimbra esta muy ligada a la productividad y la mano de obra que trabaja en ella presenta una gran rotación, de modo que hay muy poca oportunidad de que los jóvenes reciban capacitación a largo plazo. Los programas de aprendizaje son entonces mas apropiados para el personal de planta o con base en el taller, por lo que se hace necesario contar con un sistema diferente de entrenamiento sobre varios temas. El jefe de capacitación que introduce a los principiantes en la industria de la cimbra merece ser felicitado y es indispensable que se establezcan algunos medios para motivar o promover el ingreso de nuevas personas a este sector. El jefe de cuadrilla o de sección El mejor aliado del constructor de la cimbra es un jefe de sección experimentado quien, durante el curso de sus diversos trabajos, ha aprendido a apreciar tanto el valor de la cimbra como el de sus componentes y está, ademas, calificado para disciplinar a su cuadrilla de tal manera que maneje los materiales en forma razonable, .apilándolos con cuidado. Debe establecerse una buena relación con el jefe de sección con el fin de obtener su ayuda al momento de descargar o cuando se necesita mover equipo. Muchos contra-
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tistas emplean a este tipo de personas para regular el movimiento de equipo y mercancías que llegan al lugar de trabajo. En la prktica, el jefe de sección controla el avance de la obra midiéndolo por el uso, o mal use, de la grúa, especialmente cuando se trata de manejar cimbras. El artesano y el operario en la obra El carpintero o el operario tiene, por lo general, una clara idea del papel que juega la cimbra durante las diversas actividades de la construcción. EstB consciente de que la cimbra es necesaria, no ~510 para contener el concreto fresco, sino también para moldearlo en la forma requerida. Lamentablemente, muchos otros artesanos subestiman a los carpinteros de cimbras y a menudo piensan que Cstos son incluso algo menos que artesanos calificados. Tal vez esta idea es tradicional, aunque dado el aumento de los salarios de los trabajadores de las cimbras y el énfasis que se ha puesto en los últimos años sobre la cimbra de buena calidad; puede decirse que estos trabajadores han alcanzado una cierta posición. Con frecuencia, el operario de la obra tarda en darse cuenta de la importancia que tiene para la productividad el trabajador de la cimbra, aunque el impacto de la influencia de la cimbra en las ganancias que obtiene la mayoría de los que trabajan en la obra debe resaltar de inmediato. Puede ocurrir que el encargado del concreto culpe al carpintero de la cimbra de su desplazamiento o distorsión, aunque 61 por sí mismo haya podido causar algunos de esos problemas por su modo de tratarla al colocar el. concreto o por el mal manejo de los carritos y vibradores. Uno de los principales problemas es el desprecio con que trata el trabajador los elementos de la cimbra, evidente tanto en el modo de descargarlos como de manejarlos o cuando les aplica fuerzas excesivas durante el manejo y descimbrado. Frecuentemente los operarios no son capaces de apreciar que un elemento bastante sucio o manchado de concreto -ya sea una pieza de madera, triplay o una pieza del equipo patentado de la cimbra- pueda tener algún valor. Dada la preparación general de los trabajadores es imposible que puedan percibir los aspectos más finos de la construcción y de hecho no tienen conciencia de cuánto representa para la economía el uso repetido de la cimbra. Esta es un área donde la capacitacibn puede mejorar las relaciones a través de un mejor entendimiento del proceso de construcción como un esfuerzo de conjunto. El operador de la grúa es un trabajador importante porque su habilidad para manejarla tiene una gran influencia sobre las operaciones de cimbrado. Aun cuando puede argüirse que es tan eficiente como su ayudante de piso, el manejo de una grúa implica mucho más que la simple interpretación de las señales que se le hacen desde el suelo. Como operador calificado, desempeña un papel importante en dos aspectos de las operaciones de cimbrado: manejo y abastecimiento de materiales. La habilidad del operador descansa en la interpretación de las señales y en llevar a cabo todas las operaciones, aunque con un cierto margen de tolerancia para cantidad y escala
de la carga, así como para las condiciones del tiempo. Por lo tanto, su pericia tiene un impacto real sobre el número de usos que se obtienen de la cimbra, desde el manejo de paneles hasta la forma en que efectúa operaciones secundarias como transportar carritos, acero de refuerzo, mallas de acero y el levantamiento de todos los materiales que pudieran escurrirse o dañar la cimbra, dejandola a veces inservible. Un operador de grúa competente puede ahorrar muchísimo tiempo y esfuerzo por el modo como la coloca y la manera en que se anticipa a los movimientos.. Los habilitadores y colocadores del acero de refuerzo
La colocación del acero está siempre muy relacionada con la construcción de la cimbra y, así como el artesano de cimbras es responsable de la exac titud del contorno estructural, la colocación del acero de refuerzo depende casi totalmente del colocador de éste. Las dos habilidades -y aquí debe hacerse notar que la fijación del acero no constituye una simple operación manual- requieren de exactitud. Tanto el armador del acero como el carpintero tienen que interpretar los planos, a veces bajo condiciones atmosféricas muy adversas. A menudo, debido a omisiones en la oficina de dibujo, ambos deben cotejar los planos del uno con los del otro, teniendo como resultado el desarrollo de una buena relación de trabajo. Este tipo de cooperacibn se hace particularmente necesario donde hay muchos agujeros, duetos o aberturas en losas y muros, cuando los artesanos pueden necesitar ayuda ya sea para la instalación del acero o de la cimbra misma. El encargado de montar los andamios
El interés del encargado del montaje de los andamios en las operaciones de cinbrado se debe a otras causas. Su responsabjvdad principal consiste en proveer los accesos para la construcción de la cimbra y, más específicamente, en proporcionar apoyos en forma de andamiajes complejos. Los buenos accesos son un factor crítico en cualquier operación de cimbrado y tanto los artesanos de la cimbra como los encargados del montaje de andamios están acostumbrados a trabajar independientemente unos de otros. Es común que se desarrolle una excelente relación de trabajo entre los principales operarios y los supervisores, pero es mucho más difícil lograrlo cuando se trata de proporcionar soportes especiales o determinados andamiajes. El encargado de montar el .andamio tiene otros requisitos de exactitud, diferentes de los que se requieren para la cimbra, y esto, acompañado de una especial renuencia a cortar o usar tramos especiales, tiende a generar problemas en la interfase entre el andamio y la cimbra. Los sindicatos
El representante del sindicato da mayor importancia a asuntos que se
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relacionan con la cimbra y la seguridad. Esta última constituye un Brea en que fácilmente se llega a un acuerdo, ya que el objetivo de todo el proceso consiste en crear condiciones seguras de trabajo para el artesano y el obrero. Es imperativo que se permita a los representantes del sindicato participar en todo lo referente a la seguridad y al método constructivo y puede afirmarse que, en la actualidad, muchos representantes tienen un buen conocimiento tanto del estudio del método como de la planeación por técnicas de verificación, por lo que pueden contribuir de manera valiosa a la productividad. Hay ciertas diferencias regionales en el método del cimbrado, disposición de los accesos y campos de actividad de los diferentes trabajadores, pero la participación del sindicato en las etapas de planeación ayudará a lograr una definición clara de las responsabilidades y a mejorar la comunicación. El subcontratista de la cimbra
Generalidades. El caso del subcontratista involucrado en las operaciones del cimbrado es de reciente aparición. Tiene a su cargo conseguir la mano de obra, o mano de obra y materiales, para varias operaciones y ha tenido éxito particularmente en algunas regiones donde había pocos carpinteros capacitados o supervisores de carpinteros. A diferencia de lo ocurrido en años pasados, cuando no podían encontrar trabajo en obras de medianas dimensiones debido a las altas y bajas normales en la demanda, los subcontratistas de cimbras pueden ofrecer a sus operarios continuidad en el trabajo. Al transferirlos de uno a otro sitio, el subcontratista puede equilibrar sus recursos para satisfacer mejor la demanda cuando se presente. El subcontratista depende de sobrestantes y supervisores muy hábiles y con gran experiencia que marcan el ritmo en la obra, ayudando así a mantener la demanda. Esto, unido a buenos supervisores capaces de planear por adelantado, significa que el subcontratista eficiente puede ser también el que determina el avance de una construcción. En ocasiones, cuando se trata de compañías pequeñas, uno de los directivos de la empresa hace las veces de sobrestante o supervisor. Es obvio que, en este caso, habrá un vivo interés en el aprovechamiento de las actividades y en los rendimientos, especialmente cuando el subcontratista necesita obtener dinero suficiente de las estimaciones de obra para cubrir su nó’mina y comprar más material. La mayoría de los subcontratistas ofrecen a sus obreros incentivos por los resultados obtenidos, logrando así buenos rendimientos de sus equipos de trabajo. Los subcontratistas vplean a menudo a un supervisor residente que se encarga de las operaciones diarias en la obra. El supervisor visitante o gerente de la obra hace todos los arreglos para el suministro de materiales, pago de salarios y seguridad de los trabajadores y se ocupa de los aspectos administrativos, como planeación de las reuniones en la obra con agentes, arquitectos e ingenieros. Factores que rigen la subcontratación. Es indudable que el contratistaprin-
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cipal que subcontrata puede obtener algunas ventajas, siempre y cuando: 1. Seleccione el tipo de trabajo a subcontratar. 2. Se ocupe principalmente de mano de obra y de materiales. 3. Contrate una obra completa. Estas estipulaciones son el resultado de una serie de consideraciones: i) El subcontratista, debido al sistema de pago que adopta, se encuentra por lo general en mejor condición para manejar operaciones repetitivas de calidad comercial, aunque algunas veces no pueda lograr el estándar del acabado del concreto requerido para muchas obras de prestigio. ii) No obstante que se hagan todos los intentos para garantizar que el subcontratista sea responsable de la exactitud de su trabajo, es sumamente difícil, debido a la interrelación de las operaciones de cimbrado y de colocación del concreto, aislar una causa específica de inexactitud y desplaxamiento; en cualquier caso, el subcontratista confía casi invariablemente en el contratista en lo que se refiere a líneas y niveles. iii) El subcontratista que no esté debidamente controlado tenderá a llevar a cabo el trabajo que le resulta mas beneficioso en un cierto perfodo y, por lo tanto, se muestra renuente a proporcionar la mano de obra suficiente o apropiada para ejecutar un trabajo más complicado o independiente programado para mas adelante. iv) Cuando el subcontratista no es el responsable de los materiales para la obra, y ya se han efectuado las partes más repetitivas o lucrativas del trabajo, generalmente retira la marlo de obra y se muestra renuente a llevar a los trabajadores nuevamente. Esto es lo que sucede en compañías pequeñas o cuando se inicia una nueva obra que ofrece una alternativa de empleo mas atractiva. Con el fin de compensar esta situación, debe decirse que hay un buen número de subcontratistas de cimbras que son extremadamente confiables, quienes han trabajado por años en estrecha colaboración con los contratistas principales, aprendiendo nuevos métodos y técnicas. Supervisidn. Algunos supervisores empleados por subcontratistas tienen habilidades especiales, por ejemplo, la capacidad de lograr un excelente rendimiento o de proveer continuidad en el trabajo para todos en condiciones difíciles, como puede ocurrir en sótanos profundos, en terrenos malos o en trabajo repetitivo para construcciones de gran altura. El revestimiento de la estructura de acero requiere de una cuidadosa coordinación y exige una estrecha cooperación con el que hace el montaje del acero y con el que lo fija en forma definitiva. Muchos supervisores tienen su propio grupo de Gano de obra casi de “planta”, por lo que el contratista principal puede tener la seguridad de que se le suministrarán obreros y artesanos capaces durante todo el tiempo de construcción. Para el progreso satisfactorio del trabajo, es esencial que el supervisor del subcontratista coopere con los jefes y supervisores de la obra, pero es obvio que debe respetar tanto los intereses de su propio patrón como los de sus subordinados. Por lo tanto, debe ser capaz de recibir sugeren-
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cias y cooperar en la supervisión, de modo que beneficie a todas las partes que intervienen en el contrato de la obra. Los mejores planes progresan cuando hay respeto mutuo y hay un mayor provecho donde se ha levantado la cimbra de acuerdo con el programa, o si las instalaciones para el manejo estan uniformemente distriburdas. Es evidente que, en cualquier obra realizada con txito, se encuentran involucrados varios subcontratistas, pero para llegar a este resultado es también indispensable que las primeras operaciones de manejo, levantamiento y ensamblado de la cimbra progresen sin estorbos. De este modo, todos los artesanos pueden entrar a tiempo en el ciclo de operaciones. Por ejemplo, la demora en la descarga de un lote de tubos puede retrasar a un montador durante el tiempo específico de este retraso, mientras que la entrega o la descarga tardía de los puntales para la cimbra puede ocasionar retrasos hasta de varios días en toda la obra. Por supuesto, como en cualquier trabajo de esta naturaleza, habra trastornos y demoras, pero si se presta atención a un buen número de estos puntos críticos de cooperación, pueden reducirse los problemas en forma considerable. Desde el inicio del trabajo debe existir un acuerdo respecto al programa preparado con base a un método. Muchos subcontratistas se muestran renuentes a hacer innovaciones o a adoptar métodos diferentes de los tradicionales para la construcción de la cimbra. Esto se debe a que, al usar mttodos tradicionales, el subcontratista puede mantenerse, al igual que sus empleados, moviendo materiales y cimbrando manualmente aunque falle una grúa o si se requiere de una discusión sobre un acceso en relación con el uso de la grúa. Si el subcontratista tiene que comprometerse con métodos mas actualizados, como cimbras de tarima o un sistema mecanizado, entonces debe saber que se le garantizará el acceso a la grúa durante los tiempos críticos de cimbrado y manejo de cimbras de una a otra ubicación. Muchas veces los contratistas se disgustan con los subcontratistas por su renuencia a,prefabricar las cimbras, lo que en muchas ocasiones se debe al sistema de pago al subcontratista, cuando se ha convenido en que el pago de bonos incluye partidas para la fabricación, montaje y cimbrado, pagándose al terminar la operación de descimbrado. Cantidad de cimbra Cuando se emplean técnicas más tradicionales, habrá por lo general discusiones en relación con la cantidad de cimbra que debe suministrarse o “cortarse”. Obviamente lo que desea el subcontratista, como lo haría el contratista principal si se invirtieran los papeles, es obten& el mayor número de usos de la cimbra. Aquí el problema consiste en determinar la cantidad óptima de equipo que proporcione un factor apropiado de reúsos, pero asegurando espacio suficiente para que trabajen todos los artesanos asociados. Por ejemplo, la cantidad de plataformas es crítica cuando se considera tanto el número de artesanos que requerirán acceso como la cantidad de cimbra que se va a dedicar a la colocación del concreto y las diferentes estipulaciones en relación con los tiempos de descimbrado.
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Ser& pueq interesante que todos y cada uno garantixaran que se cuente con una mayor cantidad de plataformas, que la solicitada originalmente de modo que se pueda mantener la continuidad en el trabajo. De esta manera habr8 m&s artesanos constantemente ocupados. La cantidad de cimbra ser& por supuesto, mayor en climas malos o donde se demora el descimbrado. Como es natural, las discusiones en relación con la calidad de la cimbra, los requerimientos para el acabado de la superficie, la adaptabilidad de la cimbra y la necesidad de reemplazar el revestimiento despues de un determinado número de usos se presentan con frecuencia, pero los métodos empleados por el subcontratista son por lo general adecuados, siempre que estén debidamente controlados, especialmente en lo que respecta al descimbrado, reapuntalamiento y técnicas similares. Algunos ‘subcontratistas han perpetuado la mala practica del descimbrado rapido que causa daiios a. las formas de la cimbra, a pesar de que las especificaciones estipulan que la ‘cimbra se retire del concreto metódica y cuidadosamente. ‘,a mayor ventaja para el contratista que emplea mano de obra subcontratada para la c@rbra es que el costo del trabajo es m4s predecible, lo.que reduce en forma notable los riesgos en lo que es por otra parte un tiea nebulosa de costos y control de Cstos. Pocos contratistas conocen o calculan con exactitud lo que cuesta la cimbra y esto es en verdad difkil en lo que se refiere a costos no aparentes de manejo y trabajo secundario. Un contrato cuidadosamente regulado celebrado con un subcontratista de reconocida reputación puede ser tanto deseable como exitoso, aunque no est4 por dem6s llamar la atención sobre el escrupuloso control que se ha de mantener en todos los aspectos de ingenierfa, así como en la calidad del trabajo. Cwperucidn. En 10s últimos ailos, un grupo de contratistas se ha dado cuenta de que el reclutamiento de mano de obra puede efectuarse por medio del subcontratista, quien, por las raxones antes mencionadas, puede proveer de empleo continuo a los carpinteros de cimbras. Estos contratistas han adoptado la política de subcontratar sus operaciones de cimbrado en todas las obras apropiadas y han diseñado un procedimiento para garantizar que el mayor beneficio se obtiene mediante la contratación de subcontratistas. Se invita al representante del subcontratista para que asista a las reuniones previas al contrato, logrando así que se convierta en un miembro del “quipo”, encargado de preparar todas las estimaciones del precontrato. Aunque esto significa que el contratista esta virtualmente nombrando al subcontratista -en caso que consiga el contrato-, es obvio que se reduce el elemento de riesgo al poner precio al trabajo, ya que ahora el subcontratista tiene mayor interéY en el contrato y en su participación cuando éste queda garantizado. El contratista podrá seleccionar y no invitara a subcontratistas cuyo desempeño en otras obras no ha sido satisfactorio. Un buen número de contratos se ha efectuado sobre esta base! que funciona bien para los contratistas responsables. Mientras que es prudente que ~610 se empleen para la cimbra subcontratistas de mano de obra bien conocidos por
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el contratista, puede suceder que se requiera de cierta ayuda financiera para la compra de equipo especial. Frecuentemente se critica al subcontratista que no acepta innovaciones, sino que se mantiene dentro de los arreglos tradicionales y sencillos, tales como apuntalamientos convencionales o una combinación de triplay y madera que podría constituir su principal material. Esta renuencia es explicable, ya que algunos quipos requeridos para construcciones especializadas ofrecen poco valor residual o poca oportunidad de volver a usarlos en otras obras. Subsidiando al subcontratista, ya sea mediante compras directas de equipo o por otros medios financieros, el contratista asegura la cooperación de parte del subcontratista para la adopci6n de nuevas técnicas basadas en nuevas ideas que incorporan las instalaciones y quipos mas recientes. Tambitn puede ocurrir que un contraMa opulento compre el equipo nuevo y luego se lo rente al subcontratista, resolviendo así los problemas de suministro e innovación. Casi no hay duda de que los esfuerzos de cooperación de este tipo mejoran las relaciones, dando como resultado un aumento en los beneficios y mejores estandares, lo que permite una mayor compensación para el contratista.
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Dirección de las operaciones del cimbrado
El director de construcción es el responsable de todos los asuntos relacionados con la organización, el control y el Cxito del resultado global del proyecto. La cimbra es solamente una parte del amplio campo de sus actividades. Como se expuso anteriormente, el disefio de la cimbra, la adecuación del mttodo y la seleccih de materiales, tienen una gran influencia tanto sobre el costo de la obra como sobre la rapidez con que se ejecuta el trabajo. Al director se le juzgad por los resultados alcanzados: Cstos, junto con la exactitud y la calidad del acabado que se logre, ayudarán a determinar su capacidad de direcci6n.
Las decisiones iniciales sobre el mttodo, la selección de máerial y la m@o de obra son a la vez administrativas y ttcnicas. Requieren de un amplio conocimiento de las políticas de la compafir’a y de los recursos disponibles, asi como de una evaluación de las condiciones en que debe llevarse a cabo el trabajo. Su impacto tendrh un efecto considerable sobre el comportamiento de todas las personas involucradas en los aspectos colaterales y auxiliares de la construcción. El director debe garantizar que las decisiones tomadas por
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el ingeniero o el diseñador de las cimbras, junto con el ingeniero de planeaci6n, artesanos y especialistas, cumplen con los requisitos respecto 8: 1. La división en etapas y la continuidad de todo el trabajo objeto del contrato. 2. Los estidares de acabado y exactitud con relación a las tolerancias o espe&icaciones de la compafíía. 3. El plan financiero que gobierna la economh de la obra. Estas decisiones deben estar basadas en la evaluación que haga el dkector de los diversos mkxios propuestos por el personal directivo, cada uno de los cuales ser6 en cierta forma parcial, ya que, al hacer el analisis de los detalles, se ver6 que cada método cubre ~510 un aspecto de éstos.
El director -sean cuales fueren sus antecedentes y la capacitación que haya recibido, con orientación hacia la ingeniería o al comercio- debe visualixar los métodos proyectados en términos de su ejecuci6n total y de la productividad dentro del marco de las condiciones del contrato. Es indispensable que tenga un amplio conocimiento de las condiciones imperantes en la localidad, en especial de la disponibilidad de la mano de obra y del car&cter general de las relaciones industriales. Debe tener una idea clara acerca de los estandares que deben lograrse, de modo que pueda tomar decisiones con base en estos factores. Asimismo, debe equilibrar los factores que influyen en el costo de los materiales y de la mano de obra, así como determinar el grado de racionalización y estandarización que puede introducirse en el método, adoptando, por e:emplo, cimbras y equipo patentado. El costo inicial de una cimbra viajera o movible, la contratación de equipo sistematizado o la fabricaciõn de una cimbra especial pueden‘parecer excesivos a primera vista. El director, el calculista o el diseñador tendr6n que evtiar estos costos comparandolos con los beneficios a largo plaxo derivados del menor uso de mano de obra, tomando en consideración factores tales como la posible reducción de complicaciones a causa de imprevistos o el logro de mayores beneficios. Sin embargo, pueden surgir problemas, ya que, al reducirse el empleo de mano de obra, se vuelven m6.s críticos el control y la motivación de los participantes;
El director debe garantizar no ~610 que el método elegido sea seguro y satisfaga los requisitos de las especificaciones, sino también que puedan utilizarse las técnicas empleando la mano de obra disponible. Cuando se selecciona una cimbra especial, gran parte del Cxito depender8 de los estandares de fabricación logrados por el proveedor, así como del tiempo de manufactura asignado. El director debe estar seguro de que el proveedor tiene la
capacidad de producci6n requerida para cumplir con los estidares fijados en las especificaciones. Las decisiones correctas sobre mttodos y materiales, tomadas en las primeras etapas del proyecto, pueden afectar a la larga al disefio estructural. Cuando el director tiene una idea clara de las t&cnicas a emplear, la construcción se hace más fkil por medio del ajuste de los detalles de disefío. Esto se aplica particularmente en contratos a largo plazo, ya que, en este caso, el disefiador puede simplificar o hacer ligeras modificaciones que permiten volver a usar elementos ta& como cimbras para losa o paneles para muro comprados o construidos para las primeras fases de la obra. Con el fin de aplicar un espíritu prktico a la construcci&, es evidente que el director debe estar perfectamente enterado de los detalles de la obra de& sus inicios, especialmente en lo que toca al disefio de la cimbra dentro del proceso del diseíío estructural. El trabajo en conjunto, bajo el sistema de honorarios por administración, le permite al director influir en el diseíio y, siempre que esto se haga a tiempo, ser& posible introducir menores revisiones en el traxo y detalles de la estructura de concreto, lo cual agiliza el proceso constructivo de la cimbra.
A fin de obtener los mejores resultados de su equipo de trabajo, el gerente debe siempre estar dispuesto a aceptar sugerencias con relaci6n a nuevos mttodos. Una vez que se ha adoptado alguno, debe estar preparado a darle apoyo continuo y a responder por el Cxito de cualquier sugerencia acep tada durante todas las etapas del trabajo hasta su terminaci6n. En cuanto dicha sugerencia ha sido incorporada al método de trabajo, se requiere de una continua supervisión para garantizar que el nuevo sistema o la nueva pieza del equipo realmente se utiliia en la forma prevista. De lo contrario, una falla en la capitalixacibn del dinero invertido en conceptos novedosos solamente producir8 pCrdidas.
Economía en los mate* Cuando se usan materiales inadecuados para la construcci6n de la cimbra -ya sea que se carezca de un control correcto de los pedidos de materiales o que haya retrasos en la devolución de equipos patentados-, esto puede ocasionar gastos supetlIuos que tienen un efecto adverso sobre el costo de la cimbra. Asf, una de las medidas mas importantes que puede tomar el director para controlar el costo consiste en una buena planeación para evitar toda clase de gastos innecesarios. El director que dedica cierto tiempo a verificar que los materiales se pidan en forma correcta y se usen de manera apropiada puede lograr ahorros considerables. Estas revisiones no requieren, en realidad, de mucho tiempo cuando se lleva un cuidadoso control de la informaci6n existente, ya que
6sta señala f&cilmcnte la causa de los posibles desperdicios, y esto, aunado a las observaciones realizadas por el director durante sus actividades diarias normales en la obra, puede incluso reducir el tiempo de.alquiler del equipo.
Es indispensable contar con la suficiente información financiera para el control adecuado de las actividades que requieren de gran cantidad de mano de obra, por lo que el director debe conocer la siguiente información clave: 1. Número de trabajadores. Número de horas trabajadas por los operarios s de la cimbra. 2. Eficiencia al tomar las medidas correctas de las cimbras para muros, columnas, cubiertas, vigas y escaleras (incluyendo el tiempo de cimbrado y descimbrado). 3. Demoras por causa de otros trabajadores. 4. Pagos extras por algunos programas de incentivos o bonos. 5. Costo del alquiler semanal de instalaciones y equipos. 6. Pagos por partidas a subcontratistas. 7. Reclamaciones por trabajo defectuoso. Las cifras necesarias deben estar disponibles cada semana, aun cuando diariamente deben prepararse breves notas sobre las actividades clave con los ~81~~10s de que se disponga en la obra, tomandolos de hojas de jornales devengados, tarjetas de registro de entrada y salida e informes elaborados por los capataces de cada seccibn. Estos deben anotar en sus informes diarios a cual equipo se le vence el contrato de alquiler; de esta manera, los considerables ahorros así obtenidos se traducen en un esfuerzo positivo para el control del uso del equipo.
El director necesita estar al corriente de los adelantos en equipos y ttcnicas, lo cual requiere de un esfuerzo constante de su parte. Las presiones ejercidas sobre los altos directivos en la industria de la construcción son de tal magnitud que ~610 les permiten dedicar poco tiempo y escasa atención a la actualizacibn de conocimientos o a la investigación de nuevas técnicas y desarrollos. Las fuentes de información son muy variadas: desde publicaciones comerciales hasta boletines técnicos editados por proveedores de equipo patentado, independientemente de los contactos que puedan establecerse con representantes de los proveedores cuando visitan la obra. Organismos como la Cement and Concrete Association y The Concrete Society, de Londres, preparan eventos especiales cuyo fin consiste en proporcionar información actualizada a todos los que se dedican a la industria de la
Operaciones de cimimio
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construcci&r.* Por lo general, estos eventos son reuniones de un solo día en las cuales los especialistas describen nuevos enfoques a los problemas o delínean estudios de casos de proyectos que se estan llevando a cabo. Se publican artículos detallados sobre aspectos especiales de la construcción, los cuales permiten obtener información con rapidez y efectividad. Las reuniones vespertinas organizadas por la Institution of Structural Engineers, la Institution of Civil Engineers y el Institute of Builders permiten divulgar la información sobre nuevas técnicas. Se pueden conseguir detalles de los programas para estas reuniones en las oficinas de dichas instituciones. En forma particular, se recomienda al director que estudie por sí mismo las áreas “colaterales” a la industria de la construcción, tales como el bombeo del concreto o aun técnicas muy especializadas como el taladrado térmico del concreto. La introducción de estos métodos en una obra puede tener una influencia favorable sobre la colocación del concreto o, por el contrario, propiciar la formación de agujeros. Es obvio que surgiran otras preguntas con relación a estas nuevas técnicas, por ejemplo, si puede diseñarse una cimbra capaz de soportar el nuevo tipo de presiones y fuerzas impuestas por el equipo de bombeo, si es más barato hacer aberturas en el momento de realizar el montaje de la cimbra o si resulta más económico hacer las aberturas mediante perforaciones posteriores. Control de calidad
El director debe ocuparse tanto de la planeacibn previa como de la organización general del trabajo, dedicando el tiempo suficiente al estudio de estos aspectos. Si hay fallas en la planeación y coordinación de los esfuerzos de todos los que trabajan en la cimbra, el resultado puede ser una estructura de concreto de baja calidad. Un resultado de este tipo exige después no sólo que el director le dedique tiempo, sino que se haga una investigación a fondo -a veces cuando ya es demasiado tarde- mediante tediosas juntas y discusiones. Es indudable que el tiempo invertido en la preparación de modelos y maquetas muy precisos permitirá determinar el nivel bkico de la mano de obra. Una vez que se han determinado los estándares de calidad y se ha trazado e implantado el método, el director estara en posici6n de canalizar sus esfuerzos hacia las tareas basicas de coordinaci6n y control de su equipo de trabajo.
En Mkxico, el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. realiza este tipo de actividades. l
F&u.m 5.1: Los modekm setdlos IM una do.ta ayuda m las ooemciones
de r>lonspccGrr;
capitulo 5
Planos, detalles y modelos
Cenedlddes Dondequiera que se aplique cierto grado de planeación previa para la elaboración de la cimbra, son necesarias formas apropiadas de comunicación entre el proyectista, el ingeniero que hara los trabajos temporales o el disefíador de la cimbra y los que van a fabricar y usar el sistema de cimbrado. El diseñador puede estar en estrecho con@cto con el fabricante, y aun compartir la misma oficina, en el taller o en el lugar de la obra, o bien podría estar en la oficina principal, la cual tal vez quede un poco alejada del lugar de la obra o inclusive en otra ciudad. Sea cual fuere su ubicación, todos los planos deben prepararse indicando con claridad el metodo y el arreglo propuestos -los que deben estar apoyados por los detalles de la técnica de montaje-, así como posibles modificaciones durante el uso, y una lista de todas las partes necesarias y equipo auxiliar. Fuentes de infommci6n Durante su trabajo de preparación, el diseñador puede utilizar los planos arquitectónicos, además de los que proporcionan los subcontratistas especializados; sin embargo, todas las dimensiones, particularmente las que son críticas con relación al perfil del concreto estructural y la posición exacta de las varillas de refuerzo y de los tendones de presfuerzo, deben estar basadas exclusivamente en los planos estructurales.
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A menudo la primera persona que examina críticamente estos detalles es el diseñador de la cimbra, por lo que es indudable que habra un buen número de puntos relativos a inexactitudes o discrepancias entre los planos estructurales, así como entre éstos y los preparados por el arquitecto y el subcontratista. Obviamente, cada discrepancia debe resolverse tan prwto como sea posible. Detalles de la cimbra Los detalles elaborados por el diseñador de la cimbra se clasifican dentro de las siguientes categorías: 1. .Planos que muestran los métodos propuestos para discusión. 2. Planos generales de montaje con los métodos aprobados. 3. Detalles de paneles individuales enfocados a la fabricacibn y construcción de la cimbra. Los planos de las dos primeras categorías sirven para las discusiones tanto con el personal del contratista como con las autoridades involucradas en un proyecto particular. Dado el reciente énfasis en la calidad de la apariencia de la superficie, no es extraño que el arquitecto pida copias de los planos del arreglo de la cimbra. A su vez, el ingeniero podría estar autorizado por el contrato para inspeccionar todos los planos de la cimbra, al igual que los trabajos temporales. Cuando la obra tiene que llevarse a cabo sobre, o adyacente a, derechos públicos de vía, deber8 proporcionarse a las autoridades locales copias de todos los planos de diseño de la cimbra, incluyendo las memorias de cálculo correspondientes. Los planos comprendidos en la tercera categoría se relacionan principalmente con la construcción de la cimbra y pueden usarse en la obra, en el taller dei subcontratista o en el del proveedor y son, además, los que se utilizan para la construcción real de la cimbra. Estos planos deben estar acompañados de listas de accesorios para cimbra y ferretería. Es evidente que las personas responsables de la cimbra en la obra deben recibir copias de todos los planos y listas de materiales. Por otra parte, conviene que las listas estén arregladas de modo que las copias entregadas al encargado de los materiales o al almacenista puedan usarse para verificar la entrega de los productos. Esto es necesario principalmente cuando los componentes del sistema de la cimbra son suministrados por diferentes compañías, por ejemplo: tensores de una fábrica, cimbra de contacto de otro proveedor, etc. Siempre que sea posible, los planos de la cimbra deben estar completos y entenderse por sí mismos sin necesidad de hacer referencia a otros planos. El tamaño de las hojas de los planos debe ser el adecuado para permitir su manejo bajo las condiciones de la obra, sin dificultad alguna. Sería ideal que el- plano y el programa pudieran combinarse de modo que, por ejemplo, el individuo que trabaja en un andamio bastante elevado poseyera toda la información necesaria para colocar en su lugar una o varias cimbras, incor-
Phos, detalles y modeh
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porando todos los accesorios requeridos para la siguiente operación o modificar un panel a su forma exacta para un uso particular preparándolo para el colado, sin tener que consultar ningún otro plano. Esto no es imposible de lograr si los planos elaborados por los consultores de cimbras y por los proveedores más importantes cumplen con los requisitos. Con objeto de garantizar que se ajusten a lo requerido, se recomienda: 1. Establecer los detalles estándar y, cuando sea posible, las técnicas estandar. 2. Asegurar que ‘los planos preparados se revisen contra una lista de comprobación. Es bien sabido que la lista de comprobación es indispensable para cualquier tripulación aérea durante la práctica previa al despegue y en muchos detalles se parece a la lista preparada y revisada por un diseñador experimentado, la cual tiene mucho que ofrecer a los responsables de transmitir información o de la fabricación o montaje satisfactorio de un sistema de cimbra. Panel mk-5 sujetado
Panel mk-6
Aquí una advertencia para la pcj sición de los separadores adicionales para proporcionar una placa de fijación para operaciones posteriores. Diggmm~ 1 LOS croquis sencillos pmporciom&s por cl disehdw de cimbrar ayuda a bs métodos de comunicación
Aun con una lista sencilla, previa al colado del concreto, el jefe de la cuadrilla o el supervisor de una sección puede economizar tiempo que de otro modo se perdería en rectificar omisiones, organizar accesos, montar 10s vibradores, preparar los carritos de transporte o en algo semejante. Los
fundamentos de estas listas de verificación se indican más adelante en este capitulo. Algunos de los puntos de la lista pueden parecer excesivamente detallados o inclusive demasiado sofisticados, pero si la persona que prepara la comunicación se toma el tiempo necesario para repasar la lista punto por punto, puede estar razonablemente segura de que se ha transmitido la información esencial. Ademas de los planos formales de línea, son de suma importancia los dibu jos y esquemas en borrador, especialmente cuando la información tiene que ser interpretada por personal que tiene poca experiencia en este tipo de trabajo. Esto se aplica también en obras que requieren de un alto grado de geometría, como sucede en tolvas, tanques, silos y recipientes. Uso de modelos Los modelos son extremadamente valiosos desde las primeras hasta las últimas etapas del trabajo, puesto que con ellos se visualizan mejor las relaciones críticas entre las diferentes partes de una estructura. Asimismo, pueden ayudar a asimilar la escala de algún aspecto de la construcción o los componentes estructurales en un marco particular. Es mi% fácil establecer la secuencia de operaciones en ciclos, particularmente cuando se han fijado bloques o tableros individuales como esbozo de un modelo que, al ser completado, se transforma en un juego de bloques de construcción que pueden ensamblarse o separarse cuando sea necesario para representar diversas etapas de la óbra. Los modelos no deben ser de fabricación costosa y pueden producirse en la oficina de dibujo con papel plegado, cartón o con los bloques de desperdicio del carpintero. Los planos de las cimbras deben estar basados en los planos estructurales, sobre todo en los preparados a mayor escala y que estén mas actualizados. Cmtrol de planos Cuando se elaboran los planos, ya sea en el taller o en el sitio de trabajo, es indispensable que se marquen con un sello de “recibido y expedido” para facilitar su control. Supongamos que se envía un juego de 10 planos a varios supervisores de la obra y a cierto personal clave, digamos 8 personas. Esto significa que habrá un máximo de 80 planos de una misma edición en circulación, y que éstos se refieren a sólo una pequeña parte del contrato total. Tan pronto como haya una revisión, habrá diez planos obsoletos en circulación, algunos en las oficinas, otros con los supervisores y otros más dentro del área real de trabajo. Si se utilizara alguno de ellos, podrían introducirse errores en el trabajo, posiblemente con resultados deplorables. Lo mismo puede suceder con los programas o con cualquier otro tipo de comunicación escrita. Por lo tanto, es esencial que se recuperen y se destruyan los planos que han resultado obsoletos, conservando tan ~610 algunas copias
Pkanos, detalles y modelos
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1
Figura 5.2: Modelo de ura columm moldeada, ka geometría y un ejercicio de disefio se presentan en el Apéndice 2.
Rgum 5.3: La microjZlms son un medio ideal uam red9lra.r bs formas de los detalles.
para el archivo o como punto de referencia cuando deban evaluarse métodos y costos. Revisiones aI detaRe Existe una trampa que debe evitarse y que puede ser causada por los dibujantes cuando alteran y revisan los planos. Tradicionalmente, las revisiones se anotan, se clasifican y fechan en un lado del dibujo en un espacio prestablecido. Al principio, las notas indican con claridad qué se ha alterado, de modo que cualquiera que consulte el plano puede identificar con facilidad el cambio real que se le ha hecho. Pero a medida que aumenta el número de revisiones, resulta imposible anotar los detalles o las notas se escriben en forma abreviada. Como consecuencia, cuando se usa un dibujo en cuya columna “Revisiones” solamente aparece una nota como “dimensiones alteradas*‘, el lector se encuentra frente a un pliego lleno de minuciosos detalles, en el que cualquiera de las dimensiones indicadas puede diferir de las que se empleaban hasta entonces. Si el lector no efectúa una cuidadosa revisión física de las medidas, no podrá estar seguro de cuáles de las dimensiones establecidas han sido modifkadas.
Al introducirse el Sistema Internacional de Unidades, SI, en la industria de la construcción, los dibujantes han tenido que adoptar no ~610 nuevas escalas para los planos sino también la forma en que se indican estas dimensiones. Las escalas originales de 1, 3/4 y 1/2 pulg a 1 pie se usaban para montajes generales y se consideraba que la de 3/4 de pulg era suficiente para indicar paneles individuales, mientras que las relacionadas con el montaje y la fijación, y que ademas indicaban puntos especiales, se hacían 1: 1. En la actualidad, las escalas SI que se prefiereir, y ya se usan, son las siguientes: Planos de detalle: l:l, 15, 1:lO y 1:20 Planos constructivos: l:SO, 1: 100 y 1:200 Planos de conjunto y trazo: 1:500, 1:1250 y 1:2500 Es evidente que la selección de una escala es asunto del dibujante, aunque tal vez sea necesario hacer algunos experimentos antes de establecer las escalas más adecuadas tanto para la presentación de los diferentes detalles como la construcción con distintos materiales. El diagrama 2 indica el tamaño y los detalles de un panel típico de madera y la forma en que aparecería dibujado con diferentes escalas. Aquí podemos ya apreciar que para un panel típico de madera y triplay o de madera sola, las escalas de 1:20 y de 1:50 permiten tener suficiente información para los dibujos de montaje en general, así como su disposición. Para los detalles de fabricación en talleres, 1:5 y 1:lO son las escalas más útiles, mientras que la escala l:l, o tamaño real, es indispensable donde se han de mostrar los
Phos,deaaymoddor
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Figum 5.4: Estos impresos han si& reproducicdos de un micro dm y demuestra como gnm canti&d de informach puede sa ahmcemda a) Ensamble d e la cimbra b) Locahacicin del perno.
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Pbws, detolla y muielos
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detalles criticos de fijación o perfiles de material maquinado. En algunas circunstancias, una escala que aparece reproducida a la mitad de su tamaño es peligrosa, porque el que detalla o diseña podría equivocarse en la proporción de los cortes o en el espesor del revestimiento y detalles similares. Con frecuencia se selecciona la escala en relación con el tamaño de la hoja para el plano; no obstante, si se intenta aportar información por medio de los detalles y si la escala de éstos se restringe a consecuencia del espacio disponible, pueden obtenerse resultados adversos, por lo que es mucho mejor usar dos hojas para indicar la información importante con claridad. Esto ayudará a facilitar la tarea de interpretación en condiciones difíciles. Lista de comprobacióa Detalles de la cimbra
¿Se indica la posición de cada panel en el plano general de montaje? ¿Se indican los andamios, sistemas de apoyo y restricciones similares en el plano general de montaje? ¿Se indica en los planos el radio de giro de la grúa y su capacidad de izaje? iIncluyen las listas de materiales todos los paneles y los accesorios de ferretería? iIndican las listas de materiales las fuentes de suministro o lugar de fabricación? ¿Se incluyen en las listas de materiales todos los tensores y arandelas de placa? ¿Se indican en las listas los materiales de construcción? ¿Se anotan en los planos los agentes desmoldeantes y retardadores de fraguado a usar? ¿Se indican en los planos las alturas deseadas de izaje, tamaño de los tableros y juntas de construcción? Planos estructurales; arquitectónicos y detalles comunes del concreto
iEstán actualizados los planos? ¿Se han revisado los planos? iHay algunos requisitos especiales en relación con los acabados? $le exige un grado especial de exactitud? ¿Se dispone de los planos de refuerzo y de los detalles de construcción’ ¿Se dispone de detalles para el montaje del acero estructural? $2~ dispone de detalles respecto a insertos y conexiones? $3e dispone de planos especiales para la planta y elevaciones? ¿Se indica en los planos la posición de las estructuras adyacentes? ¿Se indica el acceso al sitio?
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ChbNS-diS&
Panel Ditporicih del penol Escala 150
mk-22
Panel
mk-23
Constnrcch del panel Escala 1:20
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Ahsador Subforro 6Omm b-d
Tamos y detalles para un panel tfpico de made~
Eiem 1~10
del disefio de una cimbm
Detalle de la junta Escala 1:5
Capitulo 6
Diseño de cimbras de madera por H. R. Harold Barry*
El disegador de cimbras debe tener como objetivo lograr un mttodo satisfactorio para contener y dar forma al concreto dentro de las tolerancias especificadas, economizando mano de obra y materiales. En este capítulo se consideran las fuerzas que entran en juego y la capacidad de las diferentes clases de madera para resistirlas, con un grado apropiado de seguridad.
Aún no es posible hacer uso completo de los principios de estado límite en el diseño de las cimbras porque no se tienen suficientes conocimientos acerca de la variaciõn estadfstica de las cargas que se aplican a las cimbras. Respecto a la variación de algunas propiedades en ciertas vigas de madera para pruebas, puede consultarse el boletín número 50 de investigacibn sobre productos forestales The strength píoperties of timbers (“Propiedades de resistencia de las vigas”). En el capítulo V, parte 2, del reglamento de práctica britinico publicado en 1972,18 se incluye un enfoque estadístico para predecir las cargas de viento.** l
l
Miembro de la Institution of Civil Engineers (Londres). Miembro de la Ameritan Socicty of Civil Engineers. * En h&xico se disp&c de las normas siguientes: 1. Normas técnicas comolementarias del Reglamento de Construcciones para el D.F. Diseño y construccidn de estructuras de hdera. 2. Normas técnicas complementarias del Reglamento de Construcciones para el D.F. DiseAo por viento. 3. Caracteristicas de la madera y su uso en la construcción. Mkxico, amara Nacional de la Industria de h Construcción, 1971.
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Chhu-diseño
Se han escrito muchos trabajos acerca de la presión del concreto sobre las cimbras.‘-lo El más útil es el Informe CERA núm. 1* que ha sido condensado en formatos tipo con el título CIRIA Formwork loading design sheer (“Hojas de diseño CIRIA para cargas sobre la cimbra”),” y que todavía ha sido más simplificado en la grafica Concrete pressure graphs fot formwork design (“Gráficas de presión del concreto para diseño de cimbras”), publicada por la Concrete Society y que se reproduce en el Apéndice 1. En esta simplificación final se ignora el incremento de presión relativamente pequeflo que resulta al descargar libremente el concreto desde una altura determinada sobre la cimbra. Por este motivo, las cimbras deben ser diseñadas con un cierto margen de tolerancia para cualquier sobrepeso, por ejemplo, el golpe que se produce al voltear una carretilla, por lo que no hay necesidad de ser demasiado precisos en la predicción de las cargas sobre las cimbras. &as variables que se consideran con relación a la presión de diseño (kN/m2)* son: - Altura de vaciado (m). - Espesor del muro (cm) (cuando no es mayor de SO cm). -Velocidad a la cual se levanta la superficie del concreto (m/h). -Revenimiento del concreto (cm) y temperatura de colocación (“C). Se ha supuesto que la densidad del concreto es de 2,400 kg/m3. Para un concreto ligero o muy denso, cuya densidad varíe notoriamente de los 2,4QO kg/m*, seria más seguto suponer una diferencia proporcional en la presión. (Vease CIRIA, Formwork loading design sheef).” Aún no existe información confiable sobre el efecto de los aditivos, pero cuando se usan retardadores el efecto obtenido sera similar al del concreto a temperatura mas baja. El coeficiente de variación de la diferencia entre las presiones reales y las presiones dadas en las gráficas se sitúa alrededor del 15%. Los factores de seguridad que se discuten más adelante son suficientes para tolerar tanto esta variación como la que pueda producirse debido a las cargas accidentales antes mencionadas. Las cargas de viento pueden obtenerse de la figura 6.1 y deben tomarse a través de los puntales y contravientos, que también se usan para alinear la cimbra. Debe tenerse cuidado de resolver todas las fuerzas correctamente, tomando en cuenta sus componentes en cada sentido. Ademas del peso del concreto sobre las cimbras de los lechos bajos, debe tolerarse una carga viva de 2 kN/m* cuando el concreto que se está colocando se distribuye uniformemente, eomo sucede cuando se usan carretillas manuales o bombas. Si se utilizan carritos o vaciadores, existe el peligro de que el peso de los montones sea mucho mayor que el del concreto compactado que se está colocando en un área dada, y entonces debe considerarse una carga viva de 3 kN/m-. Al tomar en cuenta la sobrecarga horil
1 kN/m’ - 100 kg/m’
Basado en el CP3: capftulo V, parte 2, 1972 Buposiclones: Objetos Clase A, % = 0.77
....... w-a--.-.. -a
Cimbra en ciudades del sudeste de Gran BretaPia Cimbra en ciudades promedio (ejemplo: Belfast, Cardiff, Hull, Manchester, Newcastle, Nottingham y Plymouth). Cimbra en ciudades piquehs (rodeadas por muchas estwturas rompevientos) en la re& Midlands, G. B. Cimbra en lugares hiirtos poco protegidos contra el viento, sobre la costa orkntak de Escocia. Cimbra en colinas muy expues@s scbre la costa Escocia, sin obstrucciones.
Presibn del viento tkN/m*)
hay que considerar un tercio de la carga vertical debida a los vehículos. Los contravientos necesarios para evitar el pandeo de un puntal deben diseñarse de modo que tomen por lo menos un 3% de la carga del puntal resuelta en &ngulos rectos al puntal.
mntal,
La investigación que respalda al informe CERA número 1, que sirve de base a la grafica de presión del concreto incluida en el Apéndice 1, se realix6 exclusivamente con una cimbra vertical. Sin embargo, debido a que sobre una cimbra inclinada se aplicarán iguales efectos, esta gr6fka tambitn podra aplicarse, a condición de que las presiones en la cara inferior obtenidas por el efecto de arco y el endurecimiento sean incrementadas por el peso del concreto resuelto en bngulos rectos a la cara. Esto dar6 una presión conservadora para la cara superior.
lMuerzus permisibles de trabajo En el CP 112 (parte 2, 1971), The structwd use of timber (“Uso estructural de la madera”),” se indican los esfuerzos permisibles de trabajo para muchas clases de madera, los cuales se derivan de los resultados obtenidos en las pruebas practicadas sobre muestras ‘rlimpias”,12 según el BS 373, 1957.ls En el boletín The strength properties of timbers antes mencionado, se presentan en forma breve las pruebas y sus resultados; de éstos, los más interesantes para los diseñadores de cimbras se incluyen en la tabla 6.1. Por lo general, la cimbra de madera tiene mas de un 18% de humedad, lo cual significa que se usan productos “húmedos** o “verdes”. Por conveniencia, se dividen las maderas suaves en tres grupos.* La especie del grupo Tl” es cara y comprende madera para ensamblar de alta calidad, el pino Oregon (Douglas Fir). El grupo “S2” se utiliza generalmente para las cimbras y comprende el popular abeto europeo, el pino gigante (madera roja) y el abeto comercial del oeste. El grupo ‘53” incluye maderas más débiles como el abeto Sitka. El esfuerzo permisible de trabajo en cada grupo sería, por supuesto, el mas débil del grupo. Por lo tanto, si puede usarse una madera especifica sería mas económico usar los esfuerzos propios de esa madera. Los diferentes esfuerzos se obtienen de varias maneras. Se fija como esfuerzo permisible en flexión el promedio menos 2.33 de las desviaciones estandar, considerando que sólo el 1% de las muestras abajo de este esfuerzo fallan. La diferencia entre los valores miximos y mínimos de la tabla 6.t comprende 4 desviaciones estándar. En este ‘esfuerzo de falla se ha puesto un factor de seguridad de 2.25 para obtener el “esfuerzo basico” a largo plazo en flexión de la madera “limpia”, lo cual significa que ésta no tiene defectos que puedan reducir la resistencia como nudos, astillas o gemas (ausencia de madera en el crecimiento de la corteza). Este factor de seguridad -así como el margen de tolerancia para la diferencia entre la carga a corto plazo en las pruebas y la resistencia de la madera a largo plazw también permite variaciones en las cargas consideradas y en las cargas accidentales. Para el esfuerzo cortante tambitn se emplean el mismo coeficiente de falla y factor de seguridad, pero muchos diseñadores de cimbras consideran que los esfuerzos a cortante permisibles según el CI’ 112 son demasiado bajos. Esto se base en la observacion de que las fallas de cortante parecen no ocurrir en madera para cimbras, y los esfuerzos dados están basados en una prueba de cortante sobre un Brea de 2 X 2 cm paralela a la fibra sin ningún esfuerzo confinado. ’ En la práctica, el esfuerzo cortante es perpendicular al grano y, en consecuencia, hay un esfuerzo confinado de igual magnitud. Además, como l
En Mkxico se tienen los grupos Selecta, la., 2a. y 3a. Vt%nse las Normas técnicas complementarias del Reglamento de Construcciones para el D.F. Diseño y construccidn de estructuras de madera.
DiMio de cimbms de nmiera
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Tabla 6.1 Rangos que cubren el 95’10 de los resultados obtenidos en pruebas de muentras en madera h&eda y limpia segirn Norma BS 373: 1957(15), de la información del boletín No. 50 de “DoE Forests Producta Research”, Propiedades de resistencia para madera(12). C!Olllpesióll
Eafwxzo de ??3Eib
ReSiStelWi8 8 k flexión en el doblado
Módulo de ebaticldad
N/mm2
N/mmz
N/lNd
1M-2.24
3.5-6.3
28-50
5 100-9700
1.76-3.20
3.8-8.0
28-60
4500-10 900
Pino Oregón
1.34-3.86 1.82-4.34
5.2-8.0 4.2-9.4
29-69 35-71
5800-11600 4600-12 oao
K@%31Y0,
4.48-6.32
c.5.3-10.1 o”tsrpo~O)
73-93
14 400-17 600
MAden Blanca (Abeto Europeo) I Maderr Ro a (LMB d tiw) I Pinabete (Madera wmeNlal del Oeste U.S.A.)
enluflbraa pupendlwl8Na* N/mmz++
Contenido de humedad wiir de loa valorea de pnreba, donde un cambio afecta ha propiedadea de k nsistencia l Obtenido de le fórmula y = 0.0013X - 0.207 don& y = Resistencia a la compresión en laa fibraa X r Fuerza para impulsar una bola con diimetm de 5.56 P ll.3 mm dentro de la madera P una velodad de 0.11 mm/aeg l * N/mmz = 10.2 kg/cm2
las áreas involucradas son por lo general más extensas, se reduce la probabilidad de falla. La tabla 6.1 muestra que la resistencia al corte paralela a la fibra es siempre mayor que la resistencia a la compresión perpendicular a la fibra y por lo tanto, al decidir sobre los esfuerzos de trabajo, podtía parecer irrazonable invertir esta situación. Como pocas personas se atreverin a ignorar el reglamento, antes que adoptar esfuerzos cortantes mayores preferirán esperar hasta que cambie el reglamento. Considerando lo anterior, el Formwork Repor! (“Informe sobre cimbras”) ,16 publicado conjuntamente por la Concrete Society y la Institution of Structural Engineers, sí indica una cifra mucho más alta para la compresión perpendicular a la fibra que la sugerida por el CP 112,” el cual toma la cifra de falla en 2.5% y aplica un factor de seguridad de ~610 1.2. El “esfuerzo básico” obtenido de este modo puede usarse en situaciones carentes de defectos. Pero este esfuerzo está tan por abajo del valor tradicional de 2.75 N/mm** para la cimbra (conversión directa del valor de l
N/mm’ - 10.2 kg/cm’
400 Ibf/pulgz utilizado desde hace mucho tiempo) que el Foïmwt-wk Reporr’6 lo ignora, sugiriendo a cambio la conservadora cifra de 2.75 N/mm2. En este punto es interesante estudiar los esfuerzos de compresión que pueden desarrollarse sobre la madera abajo de las tuercas con las que los fabricantes de cimbras patentadas aprietan los pernos roscados. Con la carga permisible de trabajo que hemos indicado para los pernos, los esfuerzos varían de 2.3 a 10.2 N/mm2, quedando comprendida la mayor parte de ellos entre 4 y 7 N/mm2. Son pocas las advertencias a los usuarios para que reduzcan la carga permisible de trabajo en. sus pernos cuando se usan con maderas suaves y, como consecuencia, a menudo se dan muy altos esfuerzos de compresión que causan considerable penetración, muy por encima del punto de falla en compresión. Esto puede tener poca importancia, excepto desde el punto de vista de la deflexión.
Por lo general, los calculos de deflexiones están relacionados con la deflexión debida a la flexión y en ocasiones al cortante, pero raras veces se toma en cuenta la deflexión provocada por la compresión perpendicular a la fibra. Utilizando el esfuerzo tradicional de 2.75 N/mm*, la deflexión por compresión puede tener un valor igual al de la deflexión por flexión, y aun más para el primer uso cuando se lleva a cabo la penetraci6n. Con frecuencia se considera una contraflecha de 1 o 2 mm por uni6n, de modo que la cimbra ya acabada quede dentro de la tolerancia permitida después de que el concreto ha sido colocado. El CP 112” sugiere una deflexión límite de 0.003 veces el claro basada en el módulo de elasticidad promedio cuando la carga se distribuye uniformemente entre los elementos de la cimbra, y recomienda el mbdulo de elasticidad mínimo cuando la carga no se distribuye. El “mínimo” equivale al valor promedio menos 2.33 de las desviacionk estándar, es decir 1% de los valores se encontraran abajo del mfnimo. Como en la cimbra de madera. se usan casi invariablemente largueros o madrinas gemelas, en las gráficas se usa el valor medio. Clasi6cación
de k madera
Los esfuerzos presentados hasta este momento son esfuerzos básicos para madera “limpia”, pero debido a que toda la madera contiene defectos en mayor o menor grado, debe emplearse una reducci6n en el esfuerzo “bdsico” con el fin de tomar en cuenta. la cantidad de defectos. Considerada desde hace mucho tiempo como el material cl&sico de construcción, la madera ha pasado por numerosos métodos de selección. I-fasta que aparecieron las clasificaciones de esfuerzos de la mectica de materiales, estos métodos estuvieron basados en la inspección visual de la madera. Las categorfas de la madera suave europea se denominan por lo general
Diseño de cimbms de modera
95
como “no clasificada”, “quinta” y “sexta”. Las proporciones para cada grupo varían de un país a otro y de uno a otro puerto, pero la figura 6.2 muestra una guía aproximada de estas proporciones. El 6090 mejor se llama “no clasificada”; al siguiente 30% se le conoce como “quinta” y al último lW0 como “sexta”. La figura 6.2 muestra también los rendimientos de diversos tipos de madera dentro de cada clasificación (R indica la proporción de rechazo) y se observa inmediatamente que no concuerdan en mucho los diversos modos de calificar y clasificar la madera. Puede obtenerse información detallada sobre la clasificación en el CP 112, el AMD 1265” y el BS 4978.‘? Se acepta comúnmente que la deflexión es el factor más importante en el diseño de cimbras; por lo tanto, un buen conocimiento de las propiedades elásticas de la madera -el cual forma la base para la clasificación de los esfuerzos mecánicos permisibles- sería de gran utilidad. La madera pasa a través de una máquina que mide la deflexión en intervalos de 15 cm bajo una carga, y la clasifica de acuerdo a esa deflexión. Como puede verse en la figura 6.2, la mayor parte de la madera se clasifica en el grado más alto (M75), por lo que muchos opinan que debiera existir un grado superior para selecfionar el mejor 50?‘¿1 de la madera, lo que permitiría mayores esfuerzos de clasificación. Observando la tabla 6.2 puede verse que la madera M75 cuesta poco más que la del grado GS, pero permite esfuerzos considerablemente mas altos. Por consiguiente, es obvio que resulta más económico utilizar la M75, que es la madera del mejor tipo de que se dispone. Factores de moditkación
El esfuerzo de clasificación es el esfuerzo a largo plazo que puede soportar con seguridad la madera con defectos permitidos. La cimbra se somete a esfuerzo por un período relativamente corto y el CP 112 permite un aumento del 50% en el esfuerzo de flexión para cargas a corto plazo. El Formwork Report permite aumentos en todos los esfuerzos de clasificación de acuerdo con la duración de la carga: 1.5 por un día; 1.4 por una semana; 1.3 por un mes y 1.2 por un año. Los esfuerzos indicados en la tabla ,6.2 se dedujeron empleando una modificación de 1.33, que fue el factor escogido en el proyecto del Formwork Report. En caso de considerarlos necesarios, pueden hacerse ajustes de prorrateo. El CP 112 también permite un incremento del 109ó en el esfuerzo cuando la carga se distribuye entre cuatro o más miembros, pero rara vez sucede esto con la cimbra y, por tanto, no se incluye en la tabla 6.2. Cuando la viga se apoya en el soporte por IO menos 7.5 cm, los esfuerzos de apoyo perpendiculares a la fibra pueden incrementarse para tramos pequeños de apoyo por medio de los factores indicados en la tabla 6.3, la cual fue tomada del CP 112. En la mayor parte de los casos, los esfuerzos tolerados no llegan hasta el valor tradicional de 2.75 N/mmZ; por lo tanto,
96
ChbmS-disetlo
Clasificación Europea de la madera. Proporciones típicas de madera importada
Graduación para BS 4978: 1973
Graduación para CP 112
Grados de máquinas para CP 112
Figum 6.2: Roporciones típicas de madera europea importada, la madem bbnca y b madaa rija caen en varios grados (el tiren es proporcional a la cantkiad en ca& caso)
si el diseñador cree que los esfuerzos del CP 112 son demasiado bajos, pero también desea tener la ventaja de usar una madera de mejor calidad, puede considerar el empleo de las capacidades promedio de apoyo mencionadas en la tabla 6.2. Esto seria lógico en virtud de que se aceptan elasticidades promedio, así como de que la capacidad promedio de apoyo se encuentra por debajo de los 2.75 N/mm? para maderas más débiles, pero en niveles superiores para maderas más resistentes. Como puede observarse en la tabla 6.1, la madera es un material muy variable y debe advertirse al diseñador que no dé por seguro que los esfuerzos citados con tres cifras significativas implican un 1% de exactitud. ~NO es así!
Es muy interesante la lectura del Informe CIRIA número 37, Factors of plywood sheeting in formwork (“Factores que influyen en la deflexión de las hojas de triplay en la cimbra”),i* el cual presenta una comparación de los diferentes triplays más válida que la del CP 112, que simplemente reproduce las cifras citadas por los fabricantes. La
influencing the deflection
Tabla 6.2 Esfuerzos de trabajo seguros a corto plazo CT 112 (x 1.33) y módulos de elasticidad para madera húmeda (N/mm9* Fes4 F i g u r a 6 . 5 Madera Blanca (Abeto Europeo)
Grado de la modere Módulos de elasticidad mínimos Módulos de elasticidad medios Doblado Esfuerzo de corte Compresión en las fibras pcrpendkulares Compresión en las fibras prpendiculares donde no exata debilitamiento (Véase tabla 6.1) Promedio de la compresión en las fibras perpendiculares Compresión en las fibras perpendiculares usadas tradicionalmente
FEtcY (madera comercial del Oeste U S)
F$ura&7
Fe:.8 Kening
GS
SS
M75
SS
75
3900
4700
7100
4400
8300
7000 5.05 0.93
8200 7.85 0.93
10600 10.77 1.37
9200 9.18 0.93
12400 17.02 2.29
1.22
1.37
1.60
1.72
3.67
1.84
1.M
1.84
2.29
4.12
1.86
1.86
2.60
3.08
5.40
2.75
2.75
2.75
2.75
-
Densidad con un 18’10 de humedad or8/mí)
500
510
530
570
720
Costos relativos por unidad de volumen
1.00
1.04
1.06
1.43
1.40
l
N/mm2 = 10.2 Kg/cm2
deflexión es el factor de control cuando se usa triplay para la cimbra y en el CP 112 no aparece una importante diferencia entre los diversos tipos de hojas de triplay. La diferencia mayor se da entre los triplays con diferente contenido de humedad. Un valor seguro del módulo de elasticidad para madera saturada es 5,000 N/mm2, el cual puede incrementarse en un 30% para llegar a 6,500 N/mm2, cuando el contenido de humedad puede mantenerse abajo del 10% sellando las caras y los bordes de la madera. Puede obtenerse un aumento en la carga puenteando en dos direcciones, pero el gasto extra incurrido al hacer el ensamble para obtener una mayor rigidez en dirección de la hoja superficial generalmente hace que sea más económico puentear en una sola dirección. La figura 6.3 se basa, pues, en un claro en la dirección de la fibra superficial, empotrado por un extremo y articulado por el otro, con un módulo de elasticidad para toda la sección de 5,000 N/mm3. No se ha tomado en cuenta el efecto acumulativo de carga repetida de la madera bajo condiciones de calor húmedo como sucede con la cimbra para lechos bajos diseTabla 6.3 Tramo Je
WJYO Factor de
modiftación
10
15
25
40
50
75
1.74
1.67
1.53
1.33
1.20
1.14
loo
150
1.10 1.00
ñada para usarse varias veces bajo una losa de considerable espesor. El autor ha visto deflexiones de 6 mm en madera de 19 mm con un claro de 22.5 cm bajo una losa de concreto de 1 m de espesor, después de usarla 13 veces. De acuerdo con la figura 6.3 se requiere de una carga igual a 10 veces el valor de ésta para que pueda ocurrir esta deflexión, lo cual significa que la deflexión elástica fue de ~610 0.6 mm. El resto se debió al flujo pktico bajo condiciones de calor húmedo. Quizá sea preferible usar un material como el acero para estos casos. De cualquier manera, el triplay debe ser pegado en forma apropiada con un adhesivo “a prueba de intemperie y de ebullición” Se dispone, por lo general, de graficas seguras de carga admisible para madera de dimensiones métricas estándar (véanse las figuras 6.3 a 6.8 y el BS 4471: 1969, “Dimensiones para madera suave”lg). El 109ó de la madera puede encontrarse incluso 1 mm por debajo de las dimensiones nominales antes de que sea regularizada, reduciendo la profundidad de todas las piezas 1 mm por abajo del tamaño nominal, el cual sirve para calcular las propiedades geométricas. En las gráficas se ha supuesto que las vigas rectangulares de madera húmeda tienen un claro simplemente apoyado de centro a centro entre los apoyos. Los esfuerzos empleados son los que aparecen en la tabla 6.2 para el módulo promedio de elasticidad, flexión, esfuerzo cortante
DiseHodeciwabmsdemaiea 9
9
y resistencia a la compresión perpendicular a la fibra. La deflexión se limita a 3 mm para una separación mayor de 1 m y 0.003 veces el claro para claros mas pequeños. En las graficas, la pendiente indica los criterios límite: 4 en 1 para la deflexión = 3 mm; 3 en 1 para la deflexión - 0.003 X el claro; 2 en 1 para deflexión; 1 en 1 para el esfuerzo cortante y horizontal (0 en 1) para el apoyo perpendicular a la fibra bajo carga. El esfuerzo de apoyo en los soportes debe verificarse por separado. EmpleodelasgrUkas 1. Con base en la gráfica de presibn del concreto incluida en el Apéndice 1 y valiéndose de la figura 6.1, encuentre la presión ejercida sobre la cimbra, haciendo los ajustes necesarios para cimbras inclinadas. 2. De acuerdo con su experiencia, seleccione el espesor del triplay, o bien comience con 18 mm. Utilizando la figura 6.3, encuentre el claro L; éste sera el espaciamiento de los largueros. Como alternativa se pueden emplear tablas, cuyos claros deben encontrarse empleando las figuras 6.4, 6.5, 6.6, 6.7 o 6.8. 3. Calcule la carga distribuida sobre el larguero [presión del concreto (kN/m*) X claro del triplay (m)] y seleccione la distancia entre apoyos (claro) para obtener un tamaño conveniente de los largueros (utilice las figuras 6.4, 6.5, 6.6, 6.7 o 6.8). 4. Calcule la carga sobre las madrinas [presión del concreto (kN/m*) X claro del larguero (m) ] y redúzcala a la mitad para encontrar el tamaño cuando se usa un par de maderos para formar la pieza. El claro escogido debe encontrarse generalmente entre 1 y 1.5 veces el valor del claro del larguero horizontal. 5. El espaciamiento del tirante separador será el claro de la madrina en una dirección y el larguero horizontal en la otra. La carga del tirante (kN) será la presión del concreto (kN/m2) X la separación del larguero horizontal (m) X la separación de la madrina verticai. 6. Verifique las presiones de apoyo bajo las rondanas y entre los largueros. 7. Seleccione los contravientos necesarios para resistir las fuerzas del viento, mantener la correcta alineación de la cimbra y soportar las fuerzas de manejo y descimbrado. 8. Repita los pasos anteriores de diseño empleando diferentes medidas y seleccionando lo más económico. Los valores indicados sólo sirven de guía; las dimensiones mayores obviamente serán mas baratas por ma que las mas pequeñas. Para economizar en el montaje y descimbrado, se recomienda tener el mínimo de tirantes y, por tanto, los de mayores dimensiones. Cuando los tirantes tienen mk de 20 mm de diámetro, las madrinas o largueros deben ser generalmente de acero.
Espesor real (d) mm
20
25
30
L =
60 cm
L = 60 cm
L =
40 cm L = 15cm
L = 20 cm
L = 30 cm
Distancia en dirección de la superficie de la fibra (L) cm fija en un extremo y simplemente apoyada en el otro l
3 x L Deflexión =
IZ
1000
kN/m = 100 Kg/m
12 x w x L4 185 x 1000 x Eds
d3 Si E = 5OOON/mm2, w = 231250L3 kN/m2 Se puede incrementar la carga en un 30’10 si la madera está seca (loo/0 humedad). Triplay (E = 6500 N/mm2 ) Figura 6.3. Gnifica
de cargas
permisibles pam triplay
saturado
101
Dise%o de cimbms d¿ nmdea
10
20
L O
70
: ll.1
0.Z
0.3
Claro
fh~Sfl:
0.c
0.5
0.7
simplemente
1
apoyado
2
3
5
5
(rn)
GifEa de carga permisible para vig
de htme&d CS, madem
1
0
2
tlanbms-disdb
c 3
Claro simplemente apoyado (m)
Figum 4.5: Grofla de toga permisibk ~0 tigps tectanguhra de godo de humaiad Madem bbntn (Abea> europeo)
SS
Dis& de cimbma
1
Ewaor (mt. Ancho ( m m .
de maiea
103
_
Claro simplemente apoyado (m)
Figwa 6.6: Gr&a de cargw psndsiblc pmo V@S recrea de gaío de humahi Y 75, pirrpbete (mulen comarchl del Omta de b8 Eatxh Unidos)
t*;: 1 / ,‘. 1 l I , I e’/ / k/ , / /’ -..-J .j A I /’ g)‘/‘/l---’ I/ * : ?-e-yyt- t- t f-y +/ / .- I , .t ;: 1 1 i -Ll 1 loå.l ’ A 0.2 / 0.3 0.b 0.5 0.7 2 3 ‘ S Claro simplemente apoyado (m)
Figura nudera
6.7: Unifica de cmgw permisible pam vigas rectangukues especie SI
de grado de humeakd SS,
DfMo de cimbms
I
E-r
(mm)
Ancho
(mm)
l
.
.l ; I
-;
de mndera
105
8) 21) ICI . . . . . - . .
II . .
!
.a
t,
1
I.,
C’I
I I
Claro simplemente apoyado (rn)
* kN/m = 100 Kg/m Figum 6.8: Grifica de cargo C;urjun/Kavi~
pernrisihle pwa vigus rectat@ares
de vado
de humedad 75
Escoger la cimbra para un muro vertical en un lugar sin viento, de 50 cm de espesor y 2 m de alto, con una densidad del concreto de 2,400 kg/ma, un revenimiento s - 5 cm y una temperatura de colocación de 15”C, para llenarse uniformemente en una hora. Partiendo de la grafica de presión del concreto (Ap6ndice máxima debe ser el menor de: a) Presión hidrostatica = altura de vaciado X 24
l), la presión
- 2 x 2400 - 4,000 kg/m8 (48 kN/m2)’ 0.50 m ‘I
r----Be-
E 9 N
Presión de disei\o J Presión real
40 kN/m2
48 kN/m2 Larwero
horizontal
0.30 m distancia entre maderas = largueros horizontales espaciadores
Presión del concreto 48 KN/m2 l
kN/W = 0.0102 Kg/cm~
DiseHo de cimba de madata
107
b) Efecto de arco Velocidad de colocación - altura de vaciado + tiempo de llenado ==2:1 - 2 m/h Observando la gráfica (Apendice l), la velocidad de colocación de 2 m/h caza la línea del espesor d - una línea de 5 cm a 71 kN/m’. c) Endurecimiento Partiendo de la grafica (Apéndice l), la velocidad de colocación de 2 m/h cruza la línea de los 15”C, y s - a una línea de 5 cm a 57 kN/m*. De estos tres puntos el mas bajo es (a) - 48 kN/m2. Como ésta es la presión que desarrolla el concreto en estado líquido, aumenta en forma uniforme desde cero en la superficie a 48 kN/m2 a una profundidad de 2 m. Pero normalmente no resulta económico diseñar para una presi6n más baja cerca de la parte superior de la cimbra, de modo que se considera una presión general de diseño de 48 kN/m2 en toda la cimbra. Observando la figura 6.3, un triplay de 18 mm da un claro de 30 cm para una carga de 48 kN/m2. Carga del larguero = presión del concreto X claro del triplay - 48 x 0.300 - 14.4 kN/m2
Según la figura 6.5, se seleccionan largueros horizontales de 5 X 10 cm de madera blanca (abeto europeo), grado SS, para un claro de 0.430 m. La mitad de la carga sobre la madrina vertical - presión del concreto X el claro del larguero horizontal + 2 - 48 x 0.430 + 2 - 10.3 kN/m2 La figura 6.5 indica que se escogen madrinas verticales de 5 X 10 cm de
Yugo vertical gemelo
R ondana
Por cl8ridd se omite el forro
madera blanca (abeto europeo), grado SS, para un claro de 0.60 m. Carga del tirante - presión del concreto X claro del larguero horizontal X claro de la madrina vertical. - 48 x 0.430 x 0.60 - 12.4 kN Area de soporte que se requiere debajo de la rondana - carga del tirante X kN a N + resistencia a la compresión de la madera (tabla 6.2) - 12.4 X 100 + 1.86 = 6667 mm2 JJU rondanas de 100 por lado daran esta area, a condición de que las madrinas verticales no tengan una separación mayor de 33 mm y que las rondanas se coloquen en ángulo recto a las madrinas verticale&.
2%
33
2% .
00 . loo
u
Area entre rondana y madera - (100 - 33) x 100 - 67 x 100 - 6700 mm2 Esfuerzo de compresión entre larguero horizontal y madrina vertical carga sobre la mitad del claro del larguero horizontal X kN a N = ancho del larguero horizontal X ancho de la madrina vertical 14.4 x 0.430 x 1000 - 1% 50 x 50 - 1.24 N/mm2 que es menor que el 1.86 kN/m2 permitido
Elegir puntales, madrinas, largueros horizontales y hojas de triplay para una losa de 60 cm de espesor para colarse a 3 m de altura, bombeando concreto con una densidad de 2350 kg/ms.
Diseiio de cimbras de mdera
109
c&lczdos Conforme a la Prop Selection Chart (tabla para selección de puntales) de la Concrete Society (Apéndice l), se eligen puntales número 3, de los que cada uno debe apoyar un área de 0.7 m2. Supóngase una estructuración de 1 m X 0.7 m. densidad del concreto X kg a N X espesor Presión = NakNXmmam 2350 x 10 x 600 = 1000x1000 = 14.1 kN/m* Agregar 2 kN/m* como margen de tolerancia para carga viva = 16.1 kN/m* 2 kN/m2 carga viva J
60 cm de concreto = 14.1 k N/m2
3m
Piso $ ////////////////////////////////~~////// I
Carga sobre las’madrinas principales = presión x espaciamiento de madrinas = 16.1 x 0.7 = 11.3 kN/m La figura 6.8 indica que se elige madera Keruing de 50 X 100, grado 75, para claros de 1 m. Conforme a la figura 6.3, puede tomarse la carga de 16.1 kN/mZ en triplay de 18 mm para un claro de 43 cm. (Si se van a emplear repetidas veces las caras y los bordes, deben sellarse para prevenir el deterioro de la madera en condiciones húmedas.) Carga sobre los largueros horizontales = presión x espaciamiento de los largueros horizontales
Chbms-dise&
- 16.1 x 0.430 = 6.9 kN/m De acuerdo a la figura 6.6, esta carga puede distribuirse a través del claro utilizando largueros de madera Hemlock de 0.7 m por 5 X 7.5 cm, grado M75. Ejemplo 3 Diseñar una cimbra de madera y triplay con un modulo de 2.44 X 1.22 m para las caras superior e inferior de un muro de 7 m de altura y 40 cm de espesor, con una inclinación de 30” de la vertical a una elevación de 100 m arriba del piso en una pequeña ciudad de la región Midland, en Gran Bretaña. El concreto tiene un revenimiento de. 10 cm y una densidad de 2,400 kg/m3, con una temperatura de colocación de 20°C. Tiempo de llenado: tres horas. c&lculos Velocidad de colocación - altura + tiempo de llenado =7+3 = 2% m/h Con base en la gráfica (Apendice l), la presión del concreto sobre la superficie superior de la cimbra debe ser el menor de: a) Presión hidrostática
Diseiío
=.
densidad del concreto
de cimbras de madera
111
X kg
a N K altura de vaciado NakN
-24X7 = 168 kN/m2 b) Efecto de arco (tomado de la gráfica) Presión = 62 kN/m2 c) Endtirecimiento (tomado de la gráfica) Presión = 69 kN/m2 Por lo tanto, la presión del concreto es de 62 kN/ma. La presión del viento, tomada de la figura 6.1, es de 1 kN/m2.
Carga resultante debida al peso muerto del concreto y resuelta en ángulos rectos a la cara inferior: - Densidad del concreto X volumen en 1 m2 de cimbra x kg a N X sen del ángulo de la vertical + N a kN. 24OOx1x1x0.4OOX10Xsen30” 1000 - 4.8, es decir, 5 kN/mZ Por lo tanto, la presión sobre la superficie inferior será -62+1+5 = 68 kN/m2 Conforme a la figura 6.3, esta presión se toma en un triplay de 18 mm sobre un claro de 27.1 cm, el cual da 9 espaciamientos que conforman el módulo de 2.44 m.
112
Chbras-diserlo
Cargas sobre largueros = 68 X 0.271 = 18.5 kN/m De acuerdo con la figura 6.6, debe elegirse un larguero de madera Hemlock de 5 X 12.4 cm, grado M75, para un claro de 0.610 m, el cual da dos espaciamientos que conforman el modulo de 1.22 m. Media carga de la madrina vertical: = M X 68 X 0.610 = 20.8 kN/m Según la figura 6.8, se eligen madrinas verticales de madera Keruing de 3.8 X 15 cm, grado 75, para claros de 0.850 m, es decir, 0.813 m X tres espaciamientos dan un módulo de 2.44 m. Presión de apoyo entre un elemento vertical y uno horizontal 18.5 X 0.610 X 1000 2 X 50 X 38 = 2.97 N/mm* La resistencia promedio a la compresión perpendicular a la fibra, tomada de la tabla 6.2, es de 2.60 N/mm?, valor que al ser multiplicado por un factor de modificación de 1.33 tomado de la tabla 6.3, da un esfuerzo permisible de 3.46 N/mm*. Carga del tirante = presión del concreto en la superficie superior X claro del larguero horizontal X claro de madrina vertical = 62 x 0.610 x 0.813 = 30.8 kN Tramo de apoyo abajo de la rondana para soportar la carga del tirante sobre las madrinas verticales Keruing con un esfuerzo de 5.40 N/mm’ 30.8 x 1000 = 5.40 x (38 + 38) - 75 mm
Diseño de cimbras de madera
113
Por tanto, bastarán unas rondanas cuadradas de 100 mm2. Para la superficie superior, el claro del triplay de 18 mm podría aumentarse a 27.8 cm para soportar la carga reducida de 62 kN/m2, pero debe mantenerse en 27.1 cm para simplificar la construcción y dar 9 espaciamientos con una distancia modular de 2.44 m. Carga del larguero horizontal = 62 X 0.271 = 16.8 kN/m Esta carga tiene que ser distribuida sobre el claro de 0.610 m exigido por el espaciamiento del tirante. Según la figura 6.6, esta carga puede ser soportada por un elemento de 3.8 X 15 cm de madera Hemlock, grado M75, pero sin abarcar una relación de espesor/ancho mayor de 3 (considerada demasiado inestable) y el siguiente tamaño apropiado es de 5 X 12.5 cm que es igual a la de la cara inferior. Media carga del larguero = % X 62 X 0.610 = 18.9 kN/m Esto requiere todavía de dos yugos verticales de 3.8 X 15 cm como en la cara inferior. Verifique el peso de cada elemento para revisar la capacidad a carga de viento de las cimbras vacías. Peso de 1 m2 por ambas caras = 2 X (peso del triplay + peso de largueros + peso de madrinas) 720 x 2 x 0.038 x 0.150 530 x 0.050 x 0.125 + = 2 x (600 x 0.018 + 0.271 0.610 = 2 (10.8 + 12.2 + 13.5) - 73 kg/m2 El componente de este peso actuando en ángulo recto a la cara 10 = 7 3 x - - X sen 30” 1000 = 0.36 kN/m2 es inadecuado para resistir con su propio peso la presión ascendente del
Componente vertical = 0;36
k N/m*
114
cimbras-dise&
viento. Por tanto, la obra falsa que soporta a esta cimbra tendrá que sostenerla cuando esté vacía, así como resistir el peso muerto de la cimbra más el del concreto más el del viento en dirección opuesta.
Referencias 1.
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Engineers.
Apéndice 1
Gráfica para seleccionar puntales y gráficas de presión del concreto para diseño de cimbras
Introducci6n
Este cuadro ayuda a seleccionar los puntales tubulares telescópicos y sus espaciamientos (véase la figura) utilizados para sostener los lechos inferiores de la cimbra sobre apoyos de madera. No es necesario que se calculen las cargas. Las áreas dadas de tablero cargarán los puntales hasta el límite seguro recomendado por el informe CIRIA* número 27 para puntales que se ajustan a la especificación BS 4074 c
Estos datos han permitido que haya errores mínimos en la erección de puntales, pero la cimbra solamente será segura si se observan las reglas siguientes: 1. No será seguro ningún puntal que esté visiblemente doblado o dañado, por lo que debe descartarse. 2. Deben usarse únicamente los pasadores de acero de alta resistencia suministrados por los fabricantes. Los pernos oxidados o pedazos de acero de refuerzo resultan muy peligrosos como sustitutos. l
CONSTRUCTION INDUSTRY TION, de Londres.
RESEARCH
AND
INFORMATION ASSOCIA-
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Cimbras-disetlo
3. Los puntales deben colocarse precisamente debajo del centro de la pieza que soportan. Debe corregirse cualquier excentricidad de más de 4 cm. 4. Los puntales deben quedar a plomo. Cualquier puntal que esté inclinado más de 1.5” o 1 en 60 fuera de plomo debe ser corregido. La verticalidad de los puntales debe verificarse con un nivel de burbuja de aire, corrigiendo los errores que se aparten de la verticalidad en más de 1 en 60 (4 en 240, 13 en 800, etc.). En el siguiente cuadro se indica una ayuda rápida para el diseño y verificación de los puntales. Cómo usar el cuadro de puntales 1. Seleccione el peralte de la losa en la parte inferior del cuadro. 2. Seleccione la altura apropiada del puntal extendido. 3. Localice en el cuadro el punto de intersección de estas dos medidas, haciendo caso omiso de las líneas de color. 4. Partiendo de este punto, deslícese horizontalmente hacia la derecha hasta la línea coloreada más cercana (a menos que el punto de intersección coincida con una línea coloreada, en cuyo caso hay que elegir esta línea). El color de la línea señala el tamaño del puntal y el área impresa en el extremo superior indica el área de la losa que el puntal puede soportar con seguridad. 5. En caso de que para lograr la altura requerida deba usarse más de un puntal, seleccione el tamaño más conveniente y utilice la línea de color correspondiente. Ejemplo 1 Para soportar una losa de 30 cm de espesor con-puntales de 2.6. m de altura, el punto de intersección está en A. La línea más cercana a la derecha es la amarilla. Siguiendo la línea hacia arriba vemos que la cifra 1.2 rn? está escrita en donde termina la línea. El puntal que se requiere es, por lo tanto, uno del número 1 o del número 2 y no debe dar apoyo a más de 1.2 rnZ de la cimbra. Si los soportes están colocados a cada 1 m de centro a centro, los puntales no deben separarse más de 1.2 m. Si los soportes están a 0.9 m, entonces los puntales pueden colocarse a 1.3 m, pero no en espaciamientos de 1.4 m porque esto significaría que sobre cada puntal podrían descansar 1.26 m2 y, por consiguiente, se encontrarían sobrecargados. Ejemplo 2 Si se considera una losa de 56 cm de espesor con puntales de 3.2 m de altura, el punto de intersección en la gráfica se localiza en B. Podrá elegirse
ADéndice 2
117
Un aveglo de puntrrl telescópfco con una excentricidad de más de 7 cm (Es@ no es um fotogmfta fe un modelo especia&
el magenta, el amarillo 0 el azul, lo cual significa que teólkamerw putuen elegirse puntales de los número 2, 3 ó 4. Sin embargo, vale la pena verificar que los puntales número 4 puedan bajarse lo suficiente para descimbrar. Como en el ejemplo anterior, las líneas coloreadas que van a la derecha del punto B son seguras, de modo que se pueden usar con seguridad puntales número 4 que soportan no más de 1 m2 o puntales de los números 2 y 3 que soportan un máximo de 0.6 m2. En este caso resultaría más económico usar puntales del número 4 porque se requerirían menos. Si los apoyos se colocan a 1 m, entonces los puntales del número 4 podrían colocarse a intervalos de 1 m, pero los puntales número 2 ó 3 necesitarían quedar con separaciones máximas de 0.6 m. trancas ae preston
aet concreto para el dtsetio de cimbras
Las gráficas de presión del concreto aquí presentadas se basan -con autorización del director de CIRIA- en la fórmula incluida en el Informe CIRIA RRl The pressure of concrete on formwork (“Presiones del concreto sobre la cimbra*‘). Esta información dará resultados similares a los que se obtienen con el informe CIRIA o con las Formwork.loading design
118
c?mbn?s-díseño
she& (YHojas de diseño CIRIA para cargas sobre la cimbra”). Para obtener mayor información sobre el efecto de los diversos factores que deben tomarse en cuenta, debe consultarse.el informe CIRIA antes mencionado. Uso de grMcas 1. Las gráficas se trazaron para concret6 normal con una densidad de 2,400 kg/m*. 2. Para determinar la presión m&xima (kN/m2)* sobre una cimbra vertical, utilice el már pequeño de los tres valores encontrados como sigue: a) Presidn hi&orfdticu. MultiDliaue la altura de colado, H(m) por 24. b) Efecto de orco. Cuando el espesor mínimo de la pared o columna, d, es de 5d cm o menos, la presión puede reducirse ,mediante el efecto de arco. Valiéndose de las gráficas, obtenga la presión según la velocidad de colado (m/h) y utilice la línea límite de efecto de arco apropiado para d. d) Endurecimiento. Esto puede aplicarse en todos los casos. Obtenga la presión según la velocidad de colado y utilice la línea radial que da la combinación apropiada de temperatura para la colocación del concreto (“C) y revenimiento (cm).
1. Un muro de 30 cm de espesor y 4.5 m de altura. Velocidad de colado, 1.5 m/h; temperatura del concreto, 10°C; revenimiento, 7.5 cm. Presión hidrostática = 4.5 X 24 = 108 kN/m2. Efecto de arco: Con una velocidad de colocacibn de 1.5 m/h, y línea d = 30 cm, se obtiene una presión de 49 kN/m2. Endurecimiento: Con una velocidad de colocación de 1.5 m/h, y línea de 10°C con s - 7.5 cm (revenimiento), se obtiene una presión de 60 kN/m2. Por lo tanto: presión máxima = 49 kN/m2.
Obsérvese el diagrama de presión resultante:
l
lkN=lOOkg.
h=Om p = 0 kN/m” variación h=2m p = 49 kN/m2 > lineal p = 49 kN/m’ (maxima) para h = 2 m en adelante
Ap¿ndice 1
119
2. Un muro de 60 cm de espesor y 4.5 m de altura. Velocidad de colado, 3.0 m/h; temperatura del concreto, 15°C; revenimiento, 2.5 cm. Presión hidr&titica - 4.5 X 24 - 108 kN/m*. Efecto de arco: No es aplicable porque el espesor sobrepasa los 50 cm. Endurecimiento: Con.una velocidad de colocaciõn de 3.0 m/h; y linea de 15°C con s - 1.5 cm (revenimiento), se obtiene una presión de 63 kN/ml. Por lo tanto: presi6n m&xima - 63 kN/ms. Trate de resolver el siguiente
problema
Se tiene que dar apoyo a una losa de 45 cm de espesor con puntales que tienen 3.8 m de altura. ~Qué area de cimbra soportarfa cada uno con seguridad? (Véase la respuesta al final de este Apéndice). Largo de los puntales Es importante tomar en cuenta el alcance de la altura de cada puntal. Siempre debe dejarse un margen de tolerancia por encima de la altura mínima con objeto de proveer un espacio para descimbrar. En el caso de los puntales números 1 y 2, esto representa un problema especial. A la misma altura, estos dos puntales tienen capacidad similar para soportar la carga, pero diferentes rangos de altura. Ambos se encuentran dibujados en el cuadro con líneas amarillas.
En el cuadro se supone que se usará la madera tradicional para cimbras y un concreto de densidad normal (es decir, concreto con densidad de 2,350 kg/m*).. Se permite ademAs una carga viva de 200 kg/m2. Si se va a usar concreto de peso ligero o sobrecargas más pesadas, puede deducirse una losa de espesor equivalente, y el cuadro se usa como en los ejemplos anteriores. Informe CIRIA nlmeso 27 Esta hoja de referencia ha sido elaborada con base en la información proporcionada en el Informe CIRIA número 27, titulado Eflect of Site Factors on che Luad Capacities of Adjustable Steel Props (“Efecto de los factores del sitio sobre la capacidad de’ carga de los puntales ajustables de acero”).
La Concrete Socicty agradece a la Construction Industry Research and Information Association (CIRIA) el patrocinio de esta investigación, así como el permiso para publicar los resultados obtenidos, Id que ha permitido que los usuarios de este tipo de puntales tengan acceso a esta valiosa informaci6n, que atañe a la seguridad de la cimbra. La Sociedad agradece tambien a la empresa John Laing Design Associates Ltd. el diseño de la forma de presentacibn que hemos utilizado. El Informe CIRIA número 27 contiene recomendaciones para el uso de los puntales en contextos distintos a los ejemplificados en este trabajo, aunque si se puede garantizar la carga concéntrica guiando los miembros que se apoyan sobre las cabezas de los puntales, entonces se puede dar apoyo a cargas mayores de las aquí indicadas.
RE’SPUESTA:
0.7 m’ con puntales número 4 o 0.6 m’ con puntales número 3.
Aphdice 2
Ejercicios de diseño y proyecto de cimbras
El autor desea expresar su agradecimiento al Dr. Ralph P. Andrew, Director de Capacitación de la Cement and Concrete Association, por haberle permitido reproducir los ejercicios y proyectos contenidos en este Apéndice: Estos proyectos han sido desarrollados por el autor conjuntamente con los señores V. Watson y Robin Harold-Barry para ser usados en los cursos de capacitación de dicha institución, que se imparten en Fulmer Grange (Gran Bretaña). LOs ejercicios están preparados de modo que puedan ser efectuados por grupos de participantes en períodos que varían de 2 a 24 horas y se llevan a cabo mediante seminarios o durante un curso de instrucción para supervisores, ingenieros de obra y personal semejante. El instructór utiliza los materiales como punto de apoyo y le sirven para explicar los procesos de la construcción, ilustrando algunos aspectos de la fabricación y técnica de las cimbras. Aunque se ofrecen algunas soluciones, es obvio que muchas otras son también viables, por lo que en muchos casos el instructor debesugerir algún método o técnicas con base en su propia experiencia. Respecto al trabajo en equipo, éste se ejecuta mejor en grupos integrados por seis u ocho miembros. Una vez que el grupo ha concluido su trabajo, debe escogerse un expositor para que lo presente en una sesión de “discusión y contirmaci6n” (rctroalimentación). Debe pedirse al expositor que divida el trabajo de manera que los participantes desarrollen los puntos sobresa-
1 2 2
ambMs-d&e&
lientes trabajando por parejas. Debe también estimularse la preparación de bosquejos, planos y modelos, ya que son esenciales para muchos aspectos. No es necesario que los modelos sean muy detallados; en muchos casos basta con cartón y pegamento. Ejerckioparaddiseíiodennacimbra Este ejercicio se basa en un proyecto real de construcción y, contiene toda la información que se necesita para que los estudiantes de ingeniería preparen los c&lculos requeridos para el diseño de cimbras. Ilustra tanto la construcción real como los métodos empleados para la fabricación de las cimbras. El autor agradece a la empresa Bovis Ltd. su autorización para usar este trabajo con fines de entrenamiento. Ejerdcio
de montaje de cimbras para culumoa co un auditorio
Se requieren seis columnas semejantes para el auditorio de un centro de convenciones en Reading, Berk (G.B.). Las columnas inclinadas son exteriores al edificio, pero el Area sobresaliente detras de la columna que encierra la, bajada para la tuberia del agua pluvial se encontrará dentro del edificio en una buena extensión. Debe usarse concreto con cemento Portland normal con una resistencia especi8cada de 30 N/mmz (300 kg/cm4) a los 28 días. Las superficies de concreto deben ser de color uniforme y no deben tocarse hasta desputs de que se haya retirado la cimbra. Las tolerancias deben ser del grado 1 en PD 6440, es decir: dimensiones en planta f 1 cm verticalidad f2cm niveles superficiales + 1 cm fuste. *lcm cambios abruptos de la continuidad de la superficie en el lugar 4 mm. Reammeo Haga una lista de los desperfectos que puederrocurrir y defina quC mb todo utilixarla para evitarlos. Diseñe las vigas madrinas y la parte de triplay para la cimbra por encima del nivel de apoyo. Suponga que se dispone de largueros patentados y tirantes del tamaflo apropiado. El refuerzo debe ser como se observa en la fotografla del desplante de la columna, aunque puede aceptarse una alternativa satisfactoria para este arreglo. EI diseño Bovis muestra un sistema rígido para distribuir la presión del concreto entre los diafragmas de triplay de 18 mm y las madrinas de 7.5
Apéndke 2
123
X 15 cm, ambas con distancia centro a centro de 275 m. Las madrinas se extienden entre un sistema rectangular de yugos con distancia centro a centro de 1.10 m y, de acuerdo con la gráfica de carga segura para maderas húmedas del grado S2 de este tipo de grupo, con 5Wo de humedad, la carga soportada es de 16 kN/m (1632 kg/m) corrida; como las vigas madrinas están a una distancia centro a centro de 0.225 cm, la presión segura. del concreto es de 1610.225 = 71 kN/m2 (7242 kg/cm2). El espesor del triplay requerido para esta presión según la gráfica de carga segura para maderas saturadas que se extienden sobre 0.225 m de claro, es de aproximadamente 1.5 cm; el tamaño siguiente en abedul finlandés es de 1.8 cm de espesor. Suponiendo una densidad del concreto de 2,400 kg/m3, un revenimiento de 5 cm, una temperatura de verano de 20°C y una -temperatura de invierno de lO”C, entonces la velocidad máxima a la wal puede colarse el concreto en invierno -de acuerdo con la gráfica de presiones del concretoes de 1.9 m/h y en verano de 3.4 m/h. Por lo tanto, el tiempo necesario para colar una columna en invierno es de 6.980/1.9 = 3.7 horas. Para el verano se aplica la siguiente fórmula: 6.980/3.4 = 2 horas. .Pero como dos horas no pueden ser suficientes para colocar y compactar correctamente 13.9 ma de concreto en un espacio cerrado, deben preverse 3.7 horas con cargas que llegan a intervalos de 1.5 horas entre una y otra. Las cargas deben, contener 6.5 m3, 4.6 m8 yo’ 2.8. m8.
124
cbnbnas-dis~
--i-
-j I I
á
-1 i -j l
ELEVAClON
PUNO Y OIMENSIONES tNELNIVEL.6933
UTERAL
DETALLE EN PUNTA OEL RE0UE
i? +-.
.I
.
clir 1 r l ELEVACION OEL RE. WE EN LA CABEZA DE LAS COLUMNAS
PUNTA EN EL NIVEL
39 975
Dimensions .n mm
AUDITORIO (Reading G.B.) (6a. de las columnas,principales para el techo)
Biseles de 25 x 25 en las uniond entre las hojas de tr iplay
Utilice cufias
Bisel superior de 30 x 30 a través del triplay, que se soltarl del panel principal Iantes de descimbrar
de madera para
poner a plomo la cimbra Elrv. MK-B
Corte transvarsal Dimwwlonr
AUDITORIO (Reading G.B.) CIMBRA ADOPTADA POR BOVIS PARA LA COLUMNA PRINCIPAL DEL TECHO
MK-8 an mm
