BANCO TEMÁTICO DE ENCOFRADOS FIERRERÍA - TOMO III

SERVICIO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN, NORMALIZACIÓN Y CAPACITACIÓN PARA LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL PROYECTO D 36 – 2,001 2,001

BANCO T TEMÁTICO DE ENCOFRADOS F FIERRERÍA

TOMO III LIMA, S SEPTIEMBRE D DEL 2 2,002

BANCO TEMÁTICO

SENCICO NOVIEMBRE 2001

ENCOFRADOS FIERRERÍA

CONSEJO DIRECTIVO NACIONAL DEL SENCICO



CÉSAR ALVA DEXTRE

Presidente Ejecutivo 

LIC. OSCAR ALARCÓN DELGADO

Vicepresidente del Consejo Directivo Representante de los Trabajadores de la Industria de la Construcción



DR. ANTONIO MANZUR BARRIOS

Representante del Ministerio de Educación 

DRA. MANUELA GARCÍA COCHAGNE

Representante del Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo 

INGº ANTONIO BLANCO BLÁSCO

Representante de la Universidad Peruana 

SR. VICENTE APONTE NUÑEZ

Representante de los Trabajadores de la Industria de la Construcción 

INGº LUÍS ISASI CAYO

Representante de las Empresas Aportantes; designado por CAPECO 

INGº JUAN SARMIENTO SOTO

Representante de las Empresas Aportantes; designado por CAPECO

PRESENTACIÓN – TOMO

I

REFERENCIA: SENCiCO – GERENCIA GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL – PROY D 36 – 2,001 2,001


BANCO TEMÁTICO ENCOFRADOS FIERRERÍA

GERENTE DE FORMACIÓN PROFESIONAL 

INGº NICOLÁS VILLASECA CARRASCO

EQUIPO DE TRABAJO 





COORDINACIÓN PROYECTO : Prof. JOSÉ ALBERTO MASÍAS CASTRO COORDINACIÓN ELABORACIÓN : Prof. JOSÉ ANTONIO BARRENACHEA SALINAS ELABORACIÓN ELABORACIÓN

: Ingº. FERMÍN JIMÉNEZ MURILLO Instr. GERMÁN ALBERTO PALOMINO GONZÁLES



DIAGRAMACIÓN FINAL : Prof. JOSÉ ANTONIO BARRENACHEA SALINAS

SAN BORJA, SEPTIEMBRE DEL 2,002


I




PRESENTACIÓN

El presente documento denominado “BANCO TEMÁTICO DE ENCOFRADOS FIERRERÍA”; contiene información bibliográfica adicional a las hojas de información tecnológica del curso modular de encofrados fierrería. El Banco Temático tiene como propósito la estandarización estandarización del aprendizaje de los alumnos del nivel operativo y del nivel técnico; así como de instructores y profesores, en el ámbito nacional y por ende el desempeño laboral de los educandos o del desempeño docente de los segundos. Permitirá que instructores, profesores y alumnos de los cursos de calificación ocupacional del nivel operativo y de los institutos de educación superior, tengan al alcance información escrita adicional de consulta, que les permita estar actualizados o preparados. A instructores y profesores a diseños de cursos de capacitación específica no previstos y a los alumnos a los retos de las nuevas tecnologías, la solución de problemas y el aprender a aprender. Las informaciones técnicas, que se presentan en siete (07) tomos, están organizadas en 14 temas relacionados a un aspecto significativo de encofrados fierrería, provienen de diversas fuentes, sean autores o instituciones, la misma que consta en el documento. Es necesario tener presente que la información que contiene el Banco Temático, es únicamente para el uso en las Bibliotecas del SENCICO, como material de estudio o de consulta, por lo que está terminantemente prohibida su reproducción parcial o total por cualquier medio. Cabe señalar que el Banco Temático, como todo documento educativo, será motivo de reajustes permanentes, con la inclusión de temas complementarios a los existentes o de nuevos; por lo que para que cumpla su cometido, será permanentemente actualizado. En tal sentido los aportes y sugerencias de los usuarios serán recibidos con el reconocimiento de la Gerencia de Formación Profesional del SENCICO.

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL


I


BANCO TEMÁTICO



INDICE TOMO I

A SUELOS A 01

Formación y Propiedades de los los Suelos para para Cimentación de Estructuras Estructuras – Tecnología de la Constr. – J. Pacheco Z. - SENCICO

01 al 07

A 02

Construcción Construcción de Estructuras Estructuras - Manual de Obra Obra - H. Gallegos Gallegos y otros - CAPECO CAPECO

08 al 13

A 03

Tablas Técnicas Técnicas - Agenda del del Constructor

14 al 21

A 04

Mecánica de Suelos Suelos - Procedimientos Procedimientos Constructivos Constructivos en Albañilería III - A. Odar Odar C. - SENCICO SENCICO

22 al 27

A 05

Suelos y Estabilización Estabilización - La Construcción Construcción con Tierra - SENCICO

28 al 34

A 06

Características Características de Suelos y Rocas - Biblioteca Biblioteca del Ingeniero Ingeniero Civil - Tomo V - Fletcher Fletcher / Smoots - Limusa Limusa

35 al 40

B MOVIMIENTO DE TIERRAS B 01

Los Movimientos de Tierras - Tecnología de la Construcción - G.Baud

01 al 30

B 02

Excavacione s - Biblioteca del Ingeniero Civil - Tomo - Fletcher / Smoots - Limusa

31 al 37

B 03

Apuntalamientos y Arriostramiento Arriostramientos s - Biblioteca del Ingeniero Ingeniero Civil Civil – Tomo - Fletcher / Smoots - Limusa

38 al 47

B 04

Rellenos Rellenos - Biblioteca del Ingeniero Civil - Tomo - Fletcher / Smoots - Limusa

48 al 52

C TRAZADO Y REPLANTEO - NIVELACION C 01 01

Trazado y Excavación de Cimientos – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC

01 al 10

C 02

Trazado y Replanteo, Niveles de Obra - El maestro de obra - J. Pacheco Z. - SENCICO

11 al 23

D CIMENTACIONES D 01

Construcción de los Cimientos – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC

01 al 23

D 02

Cálculo de Dimensiones – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC

24 al 29

D 03

Pilotes – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC

30 al 38

D 04 04

Lesiones y Reparación de Cimientos – Cimientos - A. Hidalgo B.- CEA

39 al 53

D 05

Las Cimentaciones Cimentacione s - Tecnología de la Construcción - G.Baud

54 al 89

D 06

Patología de las Cimentaciones Cimentaciones - Cimentaciones. de Concreto Concreto Armado Armado en Edificaciones Edificaciones – C. Casabonne – ACI - Perú

90 al 102

D 07

Cimentaciones Cimentacion es - Biblioteca del Ing. Civil - Tomo V - Fletcher – Smoots - Limusa

103 al 111

D 08

Asentamientos Asentamie ntos - Biblioteca del Ing. Civil - Tomo V - Fletcher – Smoots - Limusa

112 al 117

D 09

Cimentaciones Cimentacion es en Pilotes - Biblioteca del Ing. Civil - Tomo V - Fletcher – Smoots - Limusa

118 al 129

D 10

Resistencia del Terreno – Generalidades sobre Cimentaciones. - Manual Básico del Ingeniero Residente - R. Castillo A. - CAPECO

130 al 136

Cimentación o Fundación - Manual Básico del Ingeniero Residente - R. Castillo A. - CAPECO

137 al 144

D 11

TOMO II D 12

Cimentación - Enciclopedia Enciclope dia de la Construcción Construcció n - H. Schmith - Limusa

145 al 185

D 13

Cimentaciones Cimentaciones Profundas – Pilotes - Cimentaciones de Concreto .Armado en Edificaciones – J. Alva H. - ACI - Perú

186 al 193

D 14

Diseño de Calzaduras - Cimentaciones Cimentacione s de Concreto Concreto Armado en Edificaciones Edificacion es - C. Casabonne - ACI - Perú

194 al 198

D 15

Fundaciones Fundacione s - Manual del Arquitecto Arquitect o y del Constructor - Kidder – Parker - UTEHA

199 al 283

D 16

Cimentaciones Cimentacion es Para Edificios Poco Pesados - Manual del Arquitecto y del Constructor – Kidder – Parker - UTEHA

284 al 305

E CONCRETO

E 01

Concreto - Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO

01 al 13

E 02

Tecnología del Concreto - El Maestro de Obra - J. Pacheco Z. - SENCICO

14 al 23

E 03

La Naturaleza del Concreto y Materiales - Tecnología del Concreto - E. Rivva L. - ACI - Perú

24 al 42

E 04

Pisos y Losas - Tecnología de la Construcción Construcció n - G.Baud

43 al 62

E 05

Probetas de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico – ASOCEM

63 al 65

E 06

Curado del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

66 al 68

E 07

El Ensayo de Consistencia del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

69 al 72

E 08

Aditivos para el Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

73 al 75

E 09

Mezclado del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico- ASOCEM

76 al 78

E 10

La Contaminación Contaminaci ón de los Agregados - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

79 al 82

E 11

Características físicas de los agregados - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

83 al 86


I


BANCO TEMÁTICO



E 12

Testigos del Concreto Endurecido - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

87 al 88

E 13

El Concreto Pesado - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

89 al 90

E 14

Aplicaciones Diversas del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

91 al 92

E 15

Agua de Amasado y Curado para Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

93 al 94

E 16

La vigencia de los pavimentos de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

95

E 17

El Concreto Premezclado - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

96 al 98

E 18

El bloque de concreto en albañilería - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

99 al 101

E 19

El Cemento Pórtland y su Aplicación en Pavimentos - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

102 al 104

E 20

Muros de Contención con Bloques de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

105 al 106

E 21

El Concreto Fast Track en Recuperación y Rehabilitación de Pavimentos – CEMENTO Boletín Técnico - ASOCEM

107 al 111

E 22

La Resistencia a la Tracción del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

112 al 114

E 23

Evaluación del Concreto por el Esclerómetro - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

115 al 117

E 24

Pruebas de Carga de Estructuras - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

118 al 120

E 25

La Forma de los Agregados - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

121 al 122

E 26

El Fraguado en el Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

123 al 124

E 27

Súper Plastificantes - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

125 al 126

E 28

Tipos de Pavimentos de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico – ASOCEM

127 al 129

E 29

Almacenamiento del Cemento y Agregados en Obra - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

130

E 30

Materiales (Para Concreto) - Diseño de Estructuras de Concreto - Nilson / Winter - McGraw Hill

131 al 148

E 31

Conceptos Generales del Concreto y los Materiales para su Elaboración - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. El Cemento Pórtland - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C.

149 al 150 151 al 169

E 32

TOMO III E 33

El Agua en el Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C.

170 al 173

E 34

Los agregados para el Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C.

174 al 194

E 35

Aditivos para el Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto – E .Pasquel C.

195 al 201

E 36

Propiedades Principales del Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C.

202 al 207

E 37 La Durabilidad del Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C.

208 al 220

E 38

Materiales (Para Concreto) - Diseño Simplificado de Concreto Reforzado - H. Parker - LIMUSA

221 al 224

E 39

Proporcionamiento y Mezclado - Diseño Simplificado de Concreto Reforzado -H. Parker - LIMUSA

225 al 233

E 40

Poliestireno expandido - Catálogo de Aislador

234 al 236

F ENCOFRADOS F

01

Encofrados - El Maestro de Obra - J. Pacheco Z. - SENCICO

01 al 9

F

10 al 17

02

Encofrados - Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO

F

03

Encofrados - Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO

18 al 88

F

04

Construcción de Elementos para Encofrados de Madera – Varios - SENA

89 al 119

F

05

Economía del Encofrado – Propiedades del Hormigón – Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill

120 al 143

Propiedades de los Materiales para Encofrados. - Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill

144 al 157

F

06

F

07

Cálculo de Encofrados - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill

158 al 174

F

08

Puntales y Andamios - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill

175 al 189

F

09

Rotura de Encofrados – Cimentaciones – Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill

190 al 204

TOMO IV F

10

Encofrados de Muros - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill

205 al 228

F

11

Encofrados de Pilares - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill

229 al 242

F

12

Encofrados de Vigas y Forjados - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill

243 al 259

F

13

Encofrados Prefabricados para Forjado de Hormigón – Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill

259 al 277

Encofrados de Cubiertas Laminares - Hormigón Ornamental - Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill

278 al 301

15

Encofrados Deslizantes - Encofrados para estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill

302 al 313

F 16

Los Encofrados Deslizantes, técnicas y Utilización - Manual de Obra - J. Gallegos C. - CAPECO

314 al 400

F 17

Encofrados Metálicos - Catálogo Uni Span - Uni Span

401 al 411

F

F

14


I

REFERENCIA: SENCiCO – GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL – PROY D 36 – 2,001

BANCO TEMÁTICO



G

ACERO ESTRUCTURAL

G

01 La Corrosión del Acero por Cloruros en el Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM

01 al 02

G

02 Vigas de Acero - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA

03 al 30

G

03 Columnas de Acero - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA

31 al 47

G

04 Manual de Aplicación - Barras de Construcción - Manual de Aplicación - Aceros Arequipa

48 al 57

TOMO V H

CONCRETO PRETENSADO

H

01 Concreto Pretensado - Concreto Pretensado - M. Paya - CEAC

H

02 Hormigón Pretensado - Enciclopedia de la Construcción - Edit.Tec.As.

8 al 23

H

03 Concreto Preesforzado - Diseño de Estructuras de Concreto - Nilson – Winter - McGraw Hill

24 al 34

H

04 Concreto Preesforzado - Diseño Simplificado de Concreto Reforzado - H. Parker - LIMUSA

35 al 43

I

LA MADERA ESTRUCTURAL

I

01 02

I

1 al 7

Características y Clasificación de la Madera - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

01 al 04

Esfuerzos de trabajo para madera estructural - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

05 al 11

I

03

Pisos de tablones y laminados - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

12 al 17

I

04

Conectores para madera - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

18 al 34

I

05

Paredes de madera (entramados) - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

35 al 39

I

06

Madera Laminada - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

40 al 46

I

07

Construcciones de Trplay - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA

08

I

09

I

10

I

Características y Propiedades de la Madera - Manual de Diseño para Maderas del GRAN Junta de Acuerdo de Cartagena

47 al 49

–

50 al 70

Conversión, Secado y Protección de la Madera - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

71 al 87

La Madera Material de Construcción - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

88 al 107

I

11

Detalles Constructivos - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

108 al 138

I

12 A Detalles constructivos - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

139 al 153

I

12 B Detalles constructivos - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

154 al 173

I

13 A Protección por Diseño - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

174 al 189

I

13 B Protección por Diseño - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

190 al 201

I

13 C Protección por Diseño - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena

202 al 216

I

14

Propiedades de la Madera - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena

217 al 229

I

15

Secado de la madera - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena

230 al 235

TOMO VI I

16

Preservación de la Madera - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena

236 al 244

I

17

Tableros a Base de Madera para Uso de la Construcción. - Cartilla de Construcción con Madera – Junta de Acuerdo de Cartagena

245 al 250

I

18

Sistemas Estructurales - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena

251 al 263

I

19

Uniones Estructurales - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena

264 al 274

J ESCALERAS J

01

Escaleras - Tecnología de la Construcción - G. Baud

01 al 13

K

MAQUINARIA DE CONSTRUCCION

K

01

Equipo - El equipo y su Costos de Operación - J. Ramos S. - CAPECO

01 al 47

K

02

Equipos de Movimientos de Tierras - Tecnología de la Construcción - G. Baud

48 al 64

L VARIOS,

TABLAS Y EQUIVALENCIAS

L

01

Fuerzas y Esfuerzos - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA

01 al 13

L

02

Momentos y Reacciones - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA

14 al 22

L

03

Cortante y Momento Flexionante - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores – H. Parker - LIMUSA

23 al 38

Teoría de la Flexión y Propiedades de las Secciones - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores – H. Parker - LIMUSA

39 al 58

L

04

L

05A Tablas Técnicas - Agenda del Constructor – Varios

59 al 91

L

05B Tablas Técnicas - Agenda del Constructor - Varios

92 al 128


I


BANCO TEMÁTICO

SENCICO NOVIEMBRE 2001 L

06


Simbología - Estructuras Metálica - Manual de Aplicación - Barras de Construcción - Aceros Arequipa

M

SEGURIDAD, HIGIENE Y SALUD EN CONSTRUCCION

M

01 A Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

129 al 130

01 AL 23

TOMO VII 01 B Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

24 AL 55

M

01 C Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

56 al 77

M

01 D Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad.

78 al 96

M

01 E Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

97 al 110

M

01 F Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

111 al 125

M

01 G Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

126 al 148

M

01 H Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad

149 al 168

M

02 Disposiciones Generales - Seguridad e Higiene en la Construcción Civil - OIT

169 al 173

M

03 Generalidades - Organización - Orden y Limpieza – SH en la Constr. Civil - Resumen Residente Obra Edificaciones. SENCICO

174 al 178

M

04 Señalización - Seguridad e Higiene en la Construcción Civil - Resumen Residente Obra Edificaciones

179 al 187

M

05 Protección Personal - Riesgos Higiénicos SH en la Construcción Civil - Resumen Residente Obra Edificaciones - SENCICO

188 al 192

M

06 Prevención de Accidentes en las Excavaciones para la Construcción. - La Positiva Seguros y Reaseguros

193 al 204

M

07 Prevención de Accidentes en Supervisión de Trabajo en Construcción de Edificios - La Positiva

205 al 224

M

08 Manejo Manual de Materiales en la Construcción - La Positiva

225 al 239

M

09 Manual de Investigación de Accidentes e Incidentes - La Positiva

240 al 244

M

10 Seguridad e Higiene Ocupacional en el Sector de la Industria de la Construcción - SENCICO

245 al 253

N.

PREVENCION CONTRA SISMOS E INCENDIOS

M

Diseño Sísmico - Diseño de Estructuras de Concreto - Nilson – Winter - McGraw Hill

N

01

N

02 Principios Básicos del Diseño y Construcción Antisísmica – Terremotos - F. Oshiro -UPSMP

N

03

Prevención de Incendios - Prevención de Incendios - J. A. Barrenechea – Ministerio de Pesquería

18 AL 49

N

04

La Estructura del Edificio de Albañilería - Diseñando y Construyendo con Albañilería - H. Gallegos V. – La Casa

50 AL 57


01 AL 09 10 AL 17

I


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

EL AGUA EN EL CONCRETO 4.0. INTRODUCCIÓN

Ya hemos visto que el agua es el elemento indispensable para la hidratación del cemento y el desarrollo de sus propiedades, por lo tanto este componente debe cumplir ciertos requisitos para llevar a cabo su función en la combinación química, sin ocasionar problemas colaterales si tiene ciertas sustancias que pueden dañar al concreto. Complementariamente, al evaluar el mecanismo de hidratación del cemento vimos como añadiendo agua adicional mediante el curado se produce hidratación adicional del cemento, luego esta agua debe cumplir también algunas condiciones para poderse emplear en el concreto. En este capítulo abordaremos ambos aspectos, sin tocar campos especiales como son los efectos de variaciones en la presión de poros, así como las situaciones de temperaturas extremas en el concreto que ocasionan comportamientos singulares del agua (Ref. 4.1). 4.1. EL AGUA DE MEZCLA

El agua de mezcla en el concreto tiene tres funciones principales: I. Reaccionar con el cemento para hidratarlo , II. Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto III. Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse. Por lo tanto, la cantidad de agua que interviene en la mezcla de concreto es normalmente por razones de trabajabilidad, mayor a la necesaria para la hidratación del cemento. El problema principal del agua de mezcla reside en las impurezas y la cantidad de éstas, que ocasionan reacciones químicas que alteran el comportamiento normal de la pasta de cemento. Una regla empírica en que sirve para estimar si determinada agua sirve o no para emplearse en la producción de concreto, consiste en establecer su habilidad para el consumo humano, ya que lo que no daña al hombre no daña al concreto. En este sentido, es interesante distinguir el agua potable en términos de los requerimientos nominales establecidos por los organismos que regulan su producción y uso, y el agua apta para consumo humano, ya que los requerimientos aludidos normalmente son mucho mas exigentes de lo necesario. Como dato interesante, es una evidencia que en el Perú muy pocas “aguas potables” cumplen

con las limitaciones nominales indicadas, sobre todo en lo que se refiere al contenido de sulfatos y carbonatos, sin embargo sirven para el consumo humano y consecuentemente para el concreto, por lo que no debe cometerse el error de establecer especificaciones para agua que luego no se pueden satisfacer en la práctica. No existe un patrón definitivo en cuanto a las limitaciones en composición química que debe tener el agua de mezcla, ya que incluso aguas no aptas para el consumo humano sirven para preparar concreto y por otro lado depende mucho del tipo de cemento y las impurezas de los demás ingredientes. Los efectos más perniciosos que pueden esperarse de aguas de mezcla con impurezas son: retardo en el endurecimiento, reducción de la resistencia, manchas en el concreto endurecido, eflorescencias, contribución a la corrosión del acero, cambios volumétricos etc. Curiosamente, ni el ACI ni el ASTM establecen requisitos para el agua de mezcla para concreto (Ref. 4.1), sin embargo, en una iniciativa realmente importante, la norma Nacional ITINTEC 339.088 sí establece requisitos para agua de mezcla y curado y que se detallan en la Tabla 4.1 (Ref. 4.2):

TEMA: CONCRETO REFER: TÓPICO DE TECNOLOGÍA DEL CONCRETO – E. PASQUEL C.

170

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

TABLA 4.1 LIMITES PERMISIBLES PARA AGUA DE MEZCLA Y DE CURADO SEGÚN LA NORMA ITINTEC 339,088 (Ref. 4.2) Sólidos en suspensión Materia orgánica Alcalinidad (NaHCO3) Sulfato (Ión SO4) Cloruros (Ión CI) pH

(p.p.m.) (p.p.m.) (p.p.m.) (p.p.m.) (p.p.m.)

5000 3 1000 600 1000 5a8

Max. Max. Max. Max. Max.

Los valores establecidos en la Norma aludida son algo conservadores, pero nuestra experiencia indica que son relativamente fáciles de cumplir en la mayoría de los casos. En las Tabla 4.2 se consignan algunos análisis de agua empleada en la preparación de concreto en proyectos ejecutados en diferentes regiones de nuestro país, donde se pueden apreciar las variaciones factibles de esperarse en cuanto a la composición.

TABLA 4.2 ANALISIS QUÍMICOS DE AGUA DE VARIAS FUENTES EN EL PERU

Sólidos en suspensión Materia Orgánica Alcalinidad (NaHCO3) Sulfato (Ión SO4) Cloruros (Ión CI) pH

(p.p.m.) (p.p.m.) (p.p.m.) (p.p.m.) (p.p.m.)

SAN JUAN DE MIRAFLORES LIMA CRED.PUBLICA

PLANTA LA ATARJEA LIMA

260

500

20 156 197 7.8

25 133 45 7.9

SUB-SUELO ZONA AEROPUERTO JULIACA PUNO

AGUA DE RIEGO PROYECTO MAJES AREQUIPA

REQUISITO ITINTEC 339,088

28 27 186 150 141 7.5

5000 3 1000 600 1000 5a8

12 34 33 7.9

En la Tabla 4.3 (Ref. 4.3) se pueden observar análisis típicos de agua para uso doméstico en ciudades sobre 20,000 habitantes en USA y Canadá, y un análisis típico de agua de mar, donde se puede apreciar también la gran variabilidad en composición. Como comentario anecdótico es interesante anotar que en general esta agua tienen contenidos de sulfatos bastante mas bajos que las aguas potables en nuestro medio, no siendo esto significativo para el caso del concreto , pero es la fuente de los problemas estomacales que normalmente aquejan a los visitantes foráneos acostumbrados a niveles menores. TABLA 4.3 ANALISIS TIPICOS DE AGUA DOMESTICA Y AGUA DE MAR EN USA Y CANADA EN P.P.M (Ref. 4.3.) ELEMENTO

1

2

3

4

5

6

Sílice (SIO2) Hierro (Fe) Calcio (Ca) Magnesio (Mg) Sodio (Na) Potasio (K) Bicarbonato (HCO3) Sulfatos (SO4) Cloruros (Cl) Nitratos (NO3) Sólidos disueltos totales

2.4 0.1 0.8 1.4 1.7 0.7 14.0 9.7 2.0 0.5 31.0

0.0 0.0 15.3 5.5 16.1 0.0 35.8 59.9 3.0 0.0 250.0

6.5 0.0 29.5 7.6 2.3 1.6 122.0 5.3 1.4 1.6 125.0

9.4 0.2 96.0 27.0 183.0 18.0 334.0 121.0 280.0 0.2 983.0

22.0 0.1 3.0 2.4 215.0 9.8 549.0 11.0 22.0 0.5 564.0

3.0 0.0 1.3 0.3 1.4 0.2 4.1 2.6 1.0 0.0 19.0

AGUA DE MAR

50-480 260-1410 219012,200 70-550 580-2810 396020.000 35.000

Existe evidencia experimental que el empleo de aguas con contenidos individuales de cloruros, sulfatos y carbonatos sobre las 5,000 ppm ocasiona reducción de resistencias hasta del orden del 30% con relación a concretos con agua pura (Ref. 4.4).


171


BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRERÍA TABLA 4.4 LIMITACIONES EN LA COMPOSICIÓN DE AGUA DE LAVADO PARA SU EMPLEO EN AGUA DE MEZCLA

Cloruros (Ión Cl) a)En concreto pretensado o losas para 500 p.p.m. max. (b) puentes. b)Cualquier otro concreto armado en ambiente húmedo o con elementos embutidos de aluminio o metales diferentes o con insertos galvanizados. 1,000 p.p.m. max. (b) Sulfatos (Ión SO4) 3,000 p.p.m. max. Álcalis (NaO + 0.658 k2O) .000 p.p.m. max. Sólidos Totales 50,000 p.p.m. max. Notas: a)El agua de lavado supera los límites de cloruros y sulfa tos si se demuestra que la concentración calculada en el agua de mezcla total, incluyendo el agua de mezcla en los agregados y otras fuentes, no excede los límites establecidos. b)Para proyectos en que se permite el empleo de cloruro de calcio como acelerant e, los límites de cloruros pueden ser obviados por el propietario. Los carbonatos y bicarbonatos de Sodio y Potasio pueden acelerar o retardar el fraguado cuando la suma de sales disueltas tiene concentraciones sobre 1000 ppm, por lo que es recomendable en estos casos hacer pruebas de tiempo de fraguado. Hay evidencias que en estas condiciones pueden incrementarse las reacciones álcali-sílice en los agregados, que veremos en detalle en le capítulo siguiente. Los carbonatos de Calcio y Magnesio no son muy soluble en el agua y en concentraciones hasta de 400 ppm no tienen efectos perceptibles en el concreto. El Sulfato de Magnesio y el Cloruro de Magnesio en contenidos hasta de 25,000 ppm no han ocasionado efectos negativos en investigaciones llevadas a cabo en USA, pero sales de Zinc, Cobre y Plomo como las que pueden tener las aguas contaminadas con relaves mineros, en cantidades superiores a 500 ppm. Tienen efectos muy negativos tanto en el fraguado como en las resistencias. La materia orgánica pro encima d las 1,000 ppm reduce resistencia e incorpora aire. El criterio que establece la Norma ITINTEC 339.088 y el Comité ACI – 318 (Ref. 4.5) para evaluar la habilidad de determinada agua para emplearse en concreto, consiste en preparar cubos de mortero de acuerdo con la norma ASTM C-109 (Ref. 4.6) usando el agua dudosa y compararlos con cubos similares elaborados con agua potable. Si la resistencia en compresión a 7 y 28 días de los cubos con el agua en prueba no es menor del 90% de la de los cubos de control, se acepta el agua como apta para su uso en concreto. Un caso particular lo constituye el agua del mar, con la que normalmente se puede preparar el concreto no reforzado ya que con contenidos de sales disueltas hasta de 35,000 ppm. Los efectos que podrían esperarse serían aceleración del fraguado y probable reducción de resistencia alargo plazo, que puede compensarse reduciendo la relación Agua/Cemento (Ref. 4.3), sin embargo pueden producirse eflorescencias y manchas, por lo que es recomendable utilizarla sólo en concretos simples en que los efectos mencionados no tengan importancia. En el concreto armado, la alta cantidad de cloruros propicia la corrosión del acero de refuerzo, por lo que está proscrito su empleo en estos casos. La norma ASTM C-94 para Concreto Premezclado, (Ref. 4.7) establece la Tabla 4.4 donde fija los requisitos del agua de lavado de mixers ó mezcladoras, para reusarse como agua de mezcla de concreto, lo cual no es una práctica usual en nuestro medio, pero está permitido y podría ser útil en alguna ocasión. Finalmente, podemos concluir en que salvo casos especiales de aguas contaminadas en exceso (residuos industriales) o que los agregados o aditivos contribuyan a incrementar notablemente las sustancias nocivas, siempre es posible usar aguas con ciertas impurezas afrontando las consecuencias ya indicadas que en la mayoría de casos son manejables.


172


BANCO TEMÁTICO


4.2. EL AGUA PARA CURADO

En general, los mismos requisitos que se exigen para el agua de mezcla deben ser cumplidos por la aguas para curado, y por otro lado en las obras es usual emplear la misma fuente de suministro de agua tanto para la preparación como para el curado de concreto. No obstante lo mencionado, si revisamos lo ya evaluado con respecto al mecanismo de hidratación del cemento y la estructura de la pasta, podemos concluir, que el agua adicional que puede contribuir a hidratar el concreto proveniente del curado, representa una fracción solamente del agua total (alrededor de la quinta parte en volumen absoluto), por lo que las limitaciones para el caso del agua de curado pueden ser menos exigentes que en el caso del agua de mezcla, pudiendo aceptarse reducirlas a la mitad en la mayoría de los casos. Otro factor que incide en esta consideración es que el agua de curado permanece relativamente poco tiempo en contacto con el concreto, pues en la mayoría de especificaciones el tiempo máximo exigido para el curado con agua no supera los 14 días. Una precaución en relación al curado con agua en obra empleando el método usual de las “arroceras”, es decir creando estancamiento de agua colocando arena ó tierra en los bordes del elemento horizontal, consiste en que hay que asegurarse que estos materiales no tengan contaminaciones importantes de sales agresivas como cloruros o sulfatos, que entrarían en solución y podrían ocasionar efectos locales perjudiciales, si por falta de precaución o descuido permanecen en contacto con el concreto durante mucho tiempo. El agua de lavado de mixers o mezcladoras, puede emplearse normalmente sin problemas en el curado del concreto, siempre que no tengan muchos sólidos en suspensión, ya que en algunos casos se crean costras de cemento sobre las superficies curadas, sobre todo cuando el agua proviene del lavado de equipo donde se han preparado mezclas ricas en cemento y se ha empleado poco agua en esta labor.


173


BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRERÍA LOS AGREGADOS PARA CONCRETO

5.0. INTRODUCCIÓN Se definen los agregado como los elementos inertes del concreto que son aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura resistente. Ocupan alrededor de la ¾ partes del volumen total (Ver Fig. 2.1 en el Capítulo 2) luego la calidad de estos tienen una importancia primordial en el producto final. La denominación de inertes es relativa, porque si bien no intervienen directamente en las reacciones químicas entre el cemento y el agua, para producir el aglomerante o pasta de cemento, sus características afectan notablemente el producto resultante, siendo en algunos casos tan importantes como el cemento para el logro de ciertas propiedades particulares de resistencia, conductibilidad, durabilidad etc. Están constituidos usualmente por partículas minerales de arenisca, granito, basalto, cuarzo o combinaciones de ellos, y sus características físicas y químicas tienen influencia en prácticamente todas las propiedades del concreto. La distribución volumétrica de las partículas tiene gran trascendencia en el concreto pues para tener una estructura densa y eficiente así como una trabajabilidad adecuada. Está científicamente demostrado que debe haber un ensamble casi total entre las partículas, de manera que las mas pequeñas ocupen los espacios entre las mayores y el conjunto esté unido por la pasta de cemento. 5.1. CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS PARA CONCRETO Las clasificaciones que describiremos a continuación no son necesariamente las únicas ni las más completas, pro responden a la práctica usual en Tecnología del Concreto. a) Por su procedencia. Se clasifican en: a.1.) Agregados naturales. Son los formados por los procesos geológicos naturales que han ocurrido en el planeta durante miles de años, y que son extraídos, seleccionados y procesados para optimizar su empleo en la producción de concreto. a.2.) Agregados Artificiales. Provienen de un proceso de transformación de materiales naturales, que proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional se habilitan para emplearse en la producción de concreto. Algunos agregados de este tipo los constituyen la escoria de altos hornos, la arcilla horneada, el concreto reciclado, la microsílice etc el potencial de uso de estos materiales es muy amplio, en la medida que se van investigando y desarrollando otros materiales y sus aplicaciones en concreto, por lo que a nivel mundial hay una tendencia muy marcada hacia progresar en este sentido. En nuestro país, existen zonas como por ejemplo en la Selva donde no se dispone de agregados normales para hacer concreto y la mayor parte de las veces se tiene que improvisar soluciones que no garantizan el material resultante, por los que es imprescindible el empezar a ahondar en las posibilidades de desarrollar materiales artificiales en aquellas regiones, estimulando en las Universidades la investigación orientada hacia la solución técnica y económica de estos problemas. b) Por su gradación. La gradación es la distribución volumétrica de las partículas que como ya hemos mencionado tiene suma importancia en el concreto. Se ha establecido convencionalmente la clasificación entre agregado grueso (piedra) y agregado fino (arena) en función de la partículas mayores y la menores de 4.75 mm (Malla Standard ASTM #4). Esta clasificación responde además a consideraciones de tipo práctico ya que las técnicas de procesamiento de los agregados (zarandeo, chancado) propenden a separarlos en esta forma con objeto de poder establecer un control mas preciso en su procesamiento y empleo.

TEMA: CONCRETO REFER: TÓPICOS DE TECNOLOGÍA DE CONCRETO – E. PASQUEL C.

174

SENCICO NOVIEMBRE 2001 c)

BANCO TEMÁTICO


Por su densidad. Entendiendo densidad como la Gravedad específica, es decir el peso entre el volumen de sólidos referido a la densidad del agua, se acostumbra clasificarlos en normales con Ge = 2.5 a 2.75, ligeros con Ge  2.5 y pesados con Ge  2.75. cada uno de ellos marca comportamientos diversos en relación al concreto, habiéndose establecido técnicas y métodos de diseño y uso para cada caso.

5.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS En general son primordiales en los agregados las características de densidad, resistencia, porosidad, y la distribución volumétrica de las partículas, que se acostumbra denominar granulometría o gradación. Asociadas a estas características se encuentran una serie de ensayos o pruebas Standard que miden estas propiedades para compararlas con valores de referencia establecidos o para emplearlas en el diseño de mezclas. Es importante para evaluar estos requerimientos el tener claros los conceptos relativos a las siguientes características físicas de los agregados y sus expresiones numéricas: a) Condiciones de Saturación En la Fig. 5.1 (Ref. 5.3) se han esquematizado las condiciones de saturación de una partícula ideal de agregado, partiendo de la condición seca hasta cuando tiene humedad superficial, pudiéndose asimilar visualmente los conceptos de saturación en sus diferentes etapas, que servirán durante el desarrollo del presente capítulo.

b)

Peso específico (Specific Gravity) Es el cociente de dividir el peso de las partículas entre el volumen de las mismas sin considerar los vacíos entre ellas. Las Normas ASTM C –127 y C –128 (Ref. 5.4 y 5.5) establecen el procedimiento estandarizado para su determinación en laboratorio, distinguiéndose tres maneras de expresarlo en función de las condiciones de saturación. En la Fig. 5.2 se muestra gráficamente la distribución de volúmenes de sólidos, poros y vacíos para agregado secado al horno, estableciéndose la expresiones para la determinación en laboratorio y cálculo del peso específico. Hay que tomar en cuenta que las expresiones de la norma son adimensionales, luego hay que multiplicarlas por la densidad del agua en las unidades que se deseen para obtener el parámetro a usar en los cálculos. Su valor para agregados normales oscila entre 2,500 y 2,750 kg/m3.


175

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

c)

Peso unitario Es el cociente de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos. Al incluir los espacios entre partículas, está influenciado por la manera en que se acomodan estas, lo que lo convierte en un parámetro hasta cierto punto relativo. La Norma ASTM C-29 (Ref. 5.6), define el método estándar para evaluarlo, en la condición de acomodo de las partículas luego de compactarlas en un molde metálico apisonándolas con 25 golpes con una varilla de 5/8” en 3 capas. El valor obtenido, es el que se emplea en algunos

métodos de diseño de mezclas para estimar las proporciones y también para hacer conversiones de dosificaciones en peso a dosificaciones en volumen. En este último caso hay que tener en cuenta que estas conversiones asumen que el material en estado natural tiene el peso unitario obtenido en la prueba estándar, lo cual no es cierto por las características de compactación indicadas. Algunas personas aplican el mismo ensayo pero sin compactar el agregado para determinar el “peso unitario suelto”, sin embargo este valor

d)

tampoco es necesariamente el del material en cancha, por lo que se introducen también errores al hacer conversiones de diseños en peso a volumen. La mejor recomendación para reducir el error aludido, es hacer por lo menos 5 determinaciones de peso unitario suelto en porciones de muestras de agregados que representen varios niveles de las pilas de almacenaje para reflejar las probables variaciones por segregación. El valor del peso unitario para agregados normales oscila entre 1,500 y 1,700 kg/m3. Porcentaje de vacíos Es la medida del volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas de agregados. Depende también del acomodo entre partículas, por lo que su valor es relativo como en el caso del peso unitario. La misma norma ASTM C – 29 indicada anteriormente establece la fórmula para calcularlo, empleado los valores de peso específico y peso unitario estándar:  (S x W )  M   S x w  

% de vacíos  100 

Donde: S W W

= = =

Peso específico de masa Densidad del agua Peso unitario compactado seco


176

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 e)

Absorción Es la capacidad de los agregados de llenar con agua los vacíos internos en las partículas. El fenómeno se produce por capilaridad, no llegándose a llenar absolutamente los poros indicados pues siempre queda aire atrapado. Tiene importancia pues se refleja en el concreto reduciendo el agua de mezcla, con influencia en la propiedades resistentes y en la trabajabilidad, por lo que es necesario tenerla siempre en cuenta para hacer las correcciones necesarias. La normas ASTM C – 127 y 128 ya mencionadas en b) establecen la metodología para su determinación expresada en la siguiente fórmula: % Absorción 

f)

g)

Peso S .S .S  Peso Seco Peso Seco

Porosidad Es el volumen de espacios dentro de la partícula de agregados. Tiene una gran influencia en todas las demás propiedades de los agregados, pues es representativa de la estructura interna de la partícula. No hay un método estándar en ASTM para evaluarla, sin embargo existen varias formas de determinación por lo general complejas y cuya validez es relativa. Una manera indirecta de estimarla es mediante la determinación de la absorción, que da un orden de magnitud de la porosidad normalmente un 10% menor que la real, ya que como hemos indicado en el párrafo anterior, nunca llegan a saturarse completamente todos los poros de la partícula. Los valores usuales en agregados normales pueden oscilar entre 0 y 15% aunque por lo general el rango común es del 1 al 5%. En agregados ligeros, se pueden tener porosidades del orden del 15 al 50%. Humedad Es la cantidad de agua superficial retienen en un momento determinado las partículas de agregado. Es una característica importante pues contribuye a incrementar el agua de mezcla en el concreto, razón por la que se debe tomar en cuenta conjuntamente con la absorción para efectuar las correcciones adecuadas en el proporcionamiento de las mezclas, para que se cumplan la hipótesis asumidas. La humedad se expresa de la siguiente manera según ASTM C – 566 (Ref. 5.7). % Humedad 

Peso original de la muestra  Peso sec o Peso sec o

x 100

5.3. CARACTERÍSTICAS Están constituidas por aquellas propiedades que le confieren la capacidad de soportar esfuerzos o tensiones producidos por agentes externos. Las principales son: a) Resistencia Capacidad de asimilar la aplicación de fuerza de compresión, corte, tracción y flexión. Normalmente se mide por medio de la resistencia en compresión, para lo cual se necesita ensayar testigos cilíndricos o cúbicos de tamaño adecuado al equipo de ensayo, que se perforan o cortan de una muestra lo suficientemente grande. La resistencia en compresión está inversamente relacionada con la porosidad y la absorción y directamente con el peso específico. Agregados normales con Peso específico entre 2.5 a 2.7, tienen resistencias en compresión del orden de 750 a 1,200 kg/cm2. Los agregados ligeros con Peso específico entre 1.6 a 2.5 usualmente manifiestan resistencias de 200 a 750 kg/cm2. La resistencia del agregado condiciona en gran medida la resistencia del concreto, por lo que es fundamental el evaluarla directa o indirectamente cuando se desea optimizar la calidad de los concretos. b) Tenacidad


177


c)

BANCO TEMÁTICO


Se denomina así en general a la resistencia al impacto Está más relacionada con la solicitación en flexión que en compresión, así como con la angularidad y aspereza de superficie. Tiene trascendencia en las propiedades del concreto ante impactos, que son importantes en términos prácticos, al momento de evaluar las dificultades en el procesamiento por chancado del material. Su estimación es más cualitativa que cuantitativa. Dureza Es la resistencia al desgastarse por la acción de una partículas sobre otras o por agentes externos. En los agregados para concreto se cuantifica por medio de la resistencia a la abrasión en la Máquina de Los Angeles, que consta de un cilindro metálico donde se introduce el agregado conjuntamente con esferas de acero de ciertas dimensiones, haciéndose girar el conjunto un cierto número de revoluciones que provocan el roce entre partículas y de las esferas sobre la muestra provocando el desprendimiento superficial de material el cual se mide y expresa en porcentaje. Las normas ASTM aplicables son la C-131 y C-535 (Ref. 5.8 y 5.9). Agregados con altos valores de desgaste a la abrasión (50%) producen concretos con características resistentes inadecuadas en la mayoría de casos.

5.4. PROPIEDADES TERMICAS Condicionan el comportamiento de los agregados ante el efecto de los cam bios de temperatura. Estas propiedades tienen importancia básica en el concreto pues el calor de hidratación generado por el cemento, además de los cambios térmicos ambientales actúan sobre los agregados provocando dilataciones, expansiones, retención o disipación de calor según sea el caso. Las propiedades térmicas están afectadas por la condición de humedad de los agregados, así como por la porosidad, por lo que sus valores son bastante variables. Las principales son (Ref. 5.3). a) Coeficiente de expansión Cuantifica la capacidad de aumento de dimensiones de los agregados en función de la temperatura. Depende mucho de la composición y estructura interna de las rocas y varía significativamente entre los diversos tipos de roca. En los agregados secos es alrededor de un 10% mayor que en estado parcialmente saturado. Los valores oscilan normalmente entre 0.9 x 10-6 a 8.9 x 10-6/°C. b) Calor específico Es la contidad de calor necesaria para incrementar en 1°C la temperatura. No varía mucho en los diversos tios de rocas salvo en el caso de agregados muy ligeros y porosos. Es del orden de 0.18 Cal/gr°C. c) Conductividad Térmica Es la mayor o menor facilidad para conducir el calor. Está influenciada básicamente por la porosidad siendo su rango de variación relativamente estrecho. Los valores usuales en los agregados son de 1.1 a 2.7 Btu/pie.hr.°F. d) Difusividad Representa la velocidad con que se pueden producir cambios térmicos dentro de una masa. Se expresa como el cociente de dividir la conductividad entre el producto del calor específico por la densidad. 5.5. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Los agregados, también llamados inertes, son en general sumamente resistentes al ataque de agentes químicos, siendo importante establecer que cualquier agresión de este tipo debe ser en forma de solución para que tenga la posibilidad de surtir algún efecto. Existe una forma de ataque químico sobre los agregados, que es la mas importante desde el punto de vista de sus consecuencias en la durabilidad del concreto y que es producida por la reacción de ciertos agregados con los álcalis del cemento produciendo compuestos expansivos.


178


BANCO TEMÁTICO


Reacción Alcali – Sílice El Oxido de Sodio y el Oxido de Potasio que constituyen los álcalis en el cemento, en ciertas cantidades y en presencia de condiciones particulares de temperatura y humedad, pueden reaccionar con ciertos minerales definidos en la Tabla 5.2 produciendo un gel expansivo. Normalmente se requieren contenidos de álcalis evaluados como (Na2O + 0,658 K2O) que sean superiores a 0.6 % temperaturas ambiente del orden de 30°C, humedades relativas de alrededor del 80% y un tiempo por lo general no menor de 5 años para que se evidencie la reacción. Existen varias maneras de evaluar la posibilidad de que determinado agregado pueda ser reactivo, pero el primer paso consiste en obtener la mayor cantidad de información sobre su uso anterior en concreto, inspeccionando las estructuras que tengan mas de 5 ó 10 años de antigüedad para observar si se han producido fisuraciones sistemáticas. Existen tres pruebas de laboratorio estandarizados definidas en ASTM C-289 (Ref. 5.10), ASTM C-227 (Ref. 511) y ASTM C-295 (Ref. 512) que permiten obtener información para calificar el agregado desde el punto de vista de la reactividad. La primera es química y consiste en someter una muestra de agregado chancado y tamizado, a la acción de una solución de Hidróxido de Sodio durante un periodo de 24 horas a una temperatura de 80°C dentro de una cápsula de platino, para medir luego el Sílice disuelto. La correlación de resultados de este ensayo con reacciones alcalinas comprobadas en obra han permitido al ASTM elaborar el gráfico de la Fig. 5.3 en la que entrando con los valores de Sílice Disuelto (Sc) y la Reducción en alcalinidad (Rc) se verifica si se cae dentro del rango de agregados reactivos, potencialmente reactivos e inocuos. La prueba es simple y relativamente rápida, y en nuestro país sólo se realiza en la Facultad de Química de la Universidad Católica del Perú. La segunda prueba denominada de la Barra de Mortero, consiste en preparar y moldear un mortero preparado con el agregado dudoso y cemento con contenido de álcalis superior a 0.8% sometiendo las probetas a un almacenaje en condiciones de humedad no inferiores al 50% y Temperatura de 36.1 a 39.5°C. Al inicio y al fin del período de almacenaje se mide la longitud de los testigos con una aproximación de 0.002 mm. Determinándose de este modo el porcentaje de incremento en dimensiones. El tiempo de almacenaje se recomienda que no sea menor de 6 meses necesitándose en ocasiones hasta 1 año. Si la expansión es mayor de 0.05% a los 3 meses ó 0.10% al cabo de 6 meses, se considera que el agregado es reactivo. En caso que se obtengan expansiones mayores de 0.05% en 3 meses pero menores de 0.10% en 6 meses se asume que el agregado no es reactivo.Pese a que es una prueba que arroja evidencias más directas, tiene el inconveniente el tiempo que demora, lo que la hace impracticable en la mayoría de casos. TEMA: CONCRETO REFER: TÓPICOS DE TECNOLOGÍA DE CONCRETO – E. PASQUEL C.

179


a)

BANCO TEMÁTICO


Pese a que su ejecución es factible en nuestro medio, no tenemos antecedentes de haberse realizado nunca. La última prueba la constituye el ensayo petrográfico, que consiste en preparar una muestra de agregado en base a ciertas condiciones de muestreo y tamizado que establece la norma y proceder a efectuar evaluación de las partículas mediante microscopio. La norma indica que en ciertos casos puede requerirse de otros medios como difracción por rayos X, análisis térmico diferencial o espectroscopia infrarroja entre otros. Para que esta prueba tenga significado debe ser realizada por un petrografista especializado en concreto, con experiencia en los fenómenos descritos, de tal modo que pueda calificar adecuadamente el agregado. En nuestro medio, los ensayos petrográficos los llevan a cabo normalmente los Geólogos o los Ingenieros Mineros por los requerimientos de su profesión, por lo que consideramos difícil encontrar un profesional que tenga experiencia en estos casos de reactividad alcalina para opinar concluyentemente en un ensayo petrográfico sobre un agregado dudoso. Esto nos lleva a meditar en la necesidad de que las Universidades propicien la especialización en petrografía en concreto pues en nuestro país existen muchas zonas con agregados que podrían ser reactivos, pese a que a la fecha no hay ningún caso comprobado, pero no es improbable que ocurra. El ASTM C-150, establece por otro lado una limitación de 0.6% en el contenido de álcalis de los cementos para prevenir la posibilidad de reacción álcali-sílice. Investigaciones llevadas a cabo recientemente por el National Research Council en U.S.A., a través del Strategic Highway Research Program (Ref. 5.13, 5.14), indican que las dos primeras pruebas pese a ser las mas empleadas en todos los estados norteamericanos, no ofrecen la confiabilidad suficiente en los resultados para poder ser concluyentes, particularmente en el caso de agregados lentamente reactivos como el gneiss granítico y la cuarcita, y por otro lado, la limitación en el contenido de álcalis de ASTM C-150 tampoco garantiza que no hay reactividad. Los investigadores establecen como alternativa mas rápida y confiable una variante de la prueba de la barra de mortero, desarrollada por el National Building Research Institute en Sudáfrica. El ensayo consiste en general en preparar el testigo tal como lo establece ASTM C-227 pero empleado una relación Agua/cemento fija de 0.50 para mantener la permeabilidad constante, y almacenarlo en una solución 1 N de NaOH por 14 días luego de haber estado inmerso en agua por 24 horas a aproximadamente 80°C. Los resultados experimentales comprueban que la reactividad alcalina se produce si la diferencia entre la expansión medida a las 24 horas y luego de los 14 días es superior a 0.08%. Si bien la solución IN de NaOH fue la empleada inicialmente al desarrollarse este método, se han evaluado diversas concentraciones de soluciones normales y relaciones Agua/cemento para evaluar los niveles máximos de álcalis que no producen reactividad, así como las cantidades de puzolana que habría que emplear para controlarla, siendo los resultados sumamente positivos en cuanto a la eficacia en predecir el comportamiento de la reacción en estos aspectos, por lo que en un futuro próximo, el método perfeccionado permitirá evaluar además dichos parámetros. Los métodos para evaluar la reactividad alcalina en concreto endurecido, es decir en estructuras ya construidas, y la alternativas para controlarla se abordan en los capítulos 11 y 12. Reacción Alcali-Carbonatos Este tipo de reacción es similar a la anterior, y se puede producir cuando se emplean los agregados de la Tabla 5.2 donde reaccionan los carbonatos generando sustancias expansivas. Existe el ensayo estándar ASTM C-586 (Fef. 5.15) para evaluar la reactividad potencial, consistente en someter un testigo cilíndrico de la roca en cuestión, de 10 mm de diámetro y 35 mm de altura, a la agresión de una solución de Hidróxido de Sodio a temperatura ambiente durante 24 Horas, midiéndose el cambio en longitud durante este periodo con una precisión de 0.0025 mm. Si las expansiones superan el 0.10 % es indicativo de reactividad.


180

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

TABLA 5.2 MINERALES, ROCAS Y MATERIALE SINTÉTICOS QUE PUEDEN SER POTENCIALMENTE REACTIVOS CON LOS ÁLCALIS DEL CEMENTO REACCION ALCALI – SÍLICE

REACCIÓN ALCALI-CARBONATO

Andesitas Argillitas Ciertas Calizas Dolomitas Calcedonia Cristobalita Dacita Vidrio Volcánico Gneiss Granítico

Opalo Dolomitas Calcíticas Pizarras Opalinas Calizas Dolimíticas y Filitas Dolomitas de grano fino Cuarcita Cuarzosa Riolitas Esquistos Pizarras Silícias y ciertas otras formas de cuarzo Vidrio Siliceo, Sintético y Natural Trioimita No tenemos antecedentes de ocurrencia de este tipo de reacción en el Perú, ni de haberse ejecutado alguna vez la prueba indicada, sin embargo no tendría la menor dificultad de ejecución en nuestro medio si así se requiriera. Hay que indicar que la norma ASTM C-856 (Ref. 5.16) define las pautas para la realización del Ensayo Petrográfico en concreto endurecido que proporciona información importante sobre las estructuras ya construidas, pero hacemos la salvedad ya mencionada sobre la falta de especialistas en este campo. Finalmente mencionaremos que se ha desarrollado últimamente en la Universidad de Cornell en U.S.A. una prueba que diagnostica eficientemente la reactividad álcali sílice en concreto endurecido, y que se explica detalladamente en el capítulo II relativo a los cambios volumétricos en el concreto.

5.6. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Y MORFOLÓGICAS La forma y textura de las partículas de agregados influyen grandemente en los resultados de obtenerse en las propiedades del concreto. Por un lado existe un efecto de anclaje mecánico que resulta más o menos favorable en relación con el tamaño, la forma, la textura superficial y el acomodo entre ellas. Por otro, se producen fenómenos de adherencia entre la pasta de cemento y los agregados, condicionados también por estos factores, que redundan en el comportamiento resistente y en la durabilidad del concreto. a) Forma Por naturaleza los agregados tienen una forma irregularmente geométrica compuesta por combinaciones aleatorias de caras redondeadas y angularidades. Bryan Mather (Ref. 5.3) establece que la forma de las partículas está controlada por la redondez o angularidad y la esfericidad, dos parámetros relativamente independientes. La redondez o angularidad se puede definir numéricamente como la relación entre el radio de curvatura promedio de los bordes de la partícula entre el radio del máximo círculo inscrito. La esfericidad depende de la relación entre el área superficial de la partícula y su volumen, la longitud máxima del prisma rectangular circunscrito, la velocidad de sedimentación y la relación entre el volumen de la partícula y el de la esfera circunscrita. Existen varias maneras de caracterizarla numéricamente basadas en las longitudes de sus 3 ejes principales: S  d / a

ó

S  bc / a 2

Donde: S = Esfericidad d = Diámetro de la esfera de igual volumen que la partícula a = Longitud del eje mayor b = Longitud del eje intermedio c = Longitud del eje mas corto Estas cuantificaciones no son de utilidad práctica directa, pero son importantes cuando se hace investigación en agregados o en concreto pues permiten la evaluación numérica de estas características, superando la apreciación subjetiva o solamente cualitativa que no es suficiente para establecer conclusiones valederas.


181


b)

BANCO TEMÁTICO


En términos meramente descriptivos, la forma de los agregados se define en: 1) Angular : Poca evidencia de desgaste en caras y bordes 2) Subangular : Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes 3) Subredondeada : Considerable desgaste en caras y bordes 4) Redondeada : Bordes casi eliminados 5) Muy redondeada : Sin caras ni bordes La esfericidad resultante de agregados procesados, depende mucho del tipo de equipo de chancado y la manera como se opera. La redondez está más en función de la dureza y resistencia al desgaste por abrasión. Los agregados con forma equidimensional producen un mejor acomodo entre partículas dentro del concreto, que los que tienen forma plana o alargada, y requieren menos agua, pasta de cemento, o mortero para un determinado grado de trabajabilidad del concreto (Ref. 5.3). Textura Representa qué tan lisa o rugosa es la superficie del agregado. Es una característica ligada a la absorción pues agregados muy rugosos tienen mayor absorción que los lisos, además que producen concretos menos plásticos pues se incrementa la fricción entre partículas dificultando el desplazamiento de la masa. En la Fig 5.4 (Ref. 5.3) se puede observar la variación del coeficiente de fricción entre partículas de agregado constituido por canto rodado de textura lisa y piedra chancada de textura rugosa, donde se verifica el incremento de la fricción en este último.

5.7. ANÁLISIS GRANULOMETRICO Tomando en cuenta lo que ya hemos hablado sobre la forma irregularmente geométrica de las partículas de agregados, es obvio que no es simple establecer un criterio numérico individual para definir el tamaño de cada partícula midiendo sus dimensiones. Como sería sumamente difícil medir el volumen de los diferentes tamaños de partículas, se usa una manera indirecta, cual es tamizarla por una serie de mallas de aberturas conocidas y pesar los materiales retenidos refiriéndolos en % con respecto al peso total. A esto es lo que se denomina análisis granulométrico o granulometría, que es la representación numérica de la distribución volumétrica de las partículas por tamaños.


182

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Los valores hallados se representan gráficamente en un sistema coordenado semi-logarítmico que permite apreciar la distribución acumulada. Cuando se representa la distribución granulométrica de la mezcla de agregados de pesos específicos que no difieren mucho, la granulometría es prácticamente igual sea la mezcla en peso o en volumen absoluto, pero cuando se trata de agregados de pesos específicos muy diferentes, hay que hacer las conversiones a volumen absoluto para que se represente realmente la distribución volumétrica que es la que interesa para la elaboración de concreto. La serie de tamices estándar ASTM para concreto tiene la particularidad de que empieza por el tamiz de abertura cuadrada 3” y el siguiente tiene una abertura igual a la mitad de la anterior. A partir de la malla 3/8” se mantiene la misma secuencia, pero el nombre de las mallas se

establece en función del número de aberturas por pulgada cuadrada. En la Tabla 5.3 se consignan los tamices estándar ASTM (Ref. 5.17). TABLA 5.3 TAMICES ESTANDR ASTM DENOMINACIÓN DEL TAMIZ ABERTURA EN PULGADAS ABERTURA EN MILÍMETROS 3.00 1.50 0.75 0.375 0.187 0.0937 0.0469 0.0234 0.0117 0.0059 0.0029

3” 1 ½” ¾” 3/8”

N° 4 N° 8 N° 16 N° 30 N° 50 N° 100 N° 200

75.00 37.50 19.00 9.50 4.75 2.36 1.18 0.59 0.295 0.1475 0.0737

Otro concepto importante es el del Tamaño máximo, que en términos generales significa el menor tamiz por el que pasa todo el agregado tamizado. Se define operativamente como Tamaño máximo nominal el correspondiente al menor tamiz que produce el primer retenido. En las Fig. 5.5 y 5.6 se pueden observar gráficos de granulometrías de arenas y piedra sistematizados en una computadora personal con un programa de hoja de cálculo, lo que hace muy simple el procesamiento, evaluación y registro de esta información en obra. FIG. 5.5 CARACTERISTICAS FÍSICAS Y GRANULOMETRICAS DE ARENA PARA CONCRETO MUESTRA: ARENA PARA CONCRETO PROCEDENCIA: CANTERA HOSPICIO GRANULOMETRIA MALLA PESO % %RET % RET. RET ACUM PASA EN GR. ACUM

2” 1 ½” 1” ¾” ½” 3/8”

#4 #8 #16 #30 #50 #100 #200 #200 TOTAL

24.0 187.3 185.8 195.8 178.7 221.9 58.6 9.9 1,0620

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.3 17.6 17.5 18.4 16.8 20.9 5.5 0.9 100.0

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.3 19.9 37.4 55.8 72.7 93.6 99.1 100.0 MODULO FINEZA

100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 97.7 80.1 62.6 44.2 27.3 6.4 0.9 0.0

FECHA: 07.10.93 TÉCNICO: V. RAMOS C. CARACTER STICAS FISICAS MODULO DE FINEZA 282 TAMAÑO MAXIMO NO APLICABLE PESO ESPECIFICO 266 gr/cm3 IMPUREZAS ORGANICAS NO CONTIENE % HUMEDAD 0.6 % ABSORCIÓN 0.7 1.2% (lavado) % MATERIAL  MALLA # 200 % ABRASIÓN (500 Revoluciones) 23.5 % DE ARCILLA Y PARTICULAS NO CONTIENE DESMENUZABLES % PARTICULAS LIGERAS 0.7 % DESOASTE (5 Ciclos SO4Na2) 1.343 REACTIVIDAD ALCALINA Rc = ..... Sc = ..... OTROS: PESO UNITARIO SUELTO = 1,667 KG/M3 PESO UNITARIO COMPACTADO = 1,794 kg/m3

2.82


183

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

FIG. 5.6 CARACTERISTICAS FÍSICAS Y GRANULOMETRICAS DE PIEDRA PARA CONCRETO MUESTRA: PIEDRA 3.4 PROCEDENCIA: CANTERA HOSPICIO GRANULOMETRIA MALLA PESO % %RET % RET. RET ACUM PASA EN GR. ACUM 2 0.0 0.0 0.0 100.0 1½ 0.0 0.0 0.0 100.0 1 0.0 0.0 0.0 100.0 ¾ 534.0 4.7 4.7 95.3 ½ 3325.0 29.11.01 33.8 66.2 3/8 3032.0 26.6 60.3 39.7 4 4374.0 38.3 98.7 1.3 8 148.5 1.3 100.0 0.0 16 5.0 0.0 100.0 0.0 30 0.0 0.0 100.0 0.0 50 0.0 0.0 100.0 0.0 100 0.0 0.0 100.0 0.0

TOTAL

11,419

100.0

MODULO FINEZA

6.64

FECHA: 01.09.93 TÉCNICO: V. RAMOS C. CARACTER STICAS FISICAS MODULO DE FINEZA 6.64 TAMA O MAXIMO ¾” 0.3 MATERIAL  MALLA 20 IMPUREZAS ORGANICAS NO CONTIENE % HUMEDAD 0.4 % ABSORCIÓN 1.00 PESO ESPESÍFICO GR/CM2 2.65 % ABRASIÓN 23.5 % DE ARCILLA Y PARTICULAS NO CONTIENE DESMENUZABLES % PARTICULAS LIGERAS NO CONTIENE REACTIVIDAD ALCALINA: Rc = Sc= DURABILIDAD % 1,895 OTROS: PESO VOL. SUB 1,491 KG/M3 PESO VOL. COMPAC 1,589 KG/M3

El significado práctico del análisis granulométrico de los agregados estriba en que la granulometría influye directamente en muchas propiedades del concreto fresco así como en


184


BANCO TEMÁTICO


algunas del concreto endurecido, por lo que interviene como elemento indispensable en todos los métodos de diseño de mezclas. 5.8. EL MODULO DE FINEZA En la búsqueda de caracterizaciones numéricas que representaran la distribución volumétrica de las partículas de agregados, se definió hace muchos años el Módulo de Fineza. Es un concepto sumamente importante establecido por Duff Abrams en el año 1925 y se define como la suma de los porcentajes retenidos acumulativos de la serie Estándar hasta el Tamiz N° 100 y esta cantidad se divide entre 100. el sustento matemático del Módulo de Fineza reside en que es proporcional al promedio logarítmico del tamaño de partículas de una cierta distribución granulométrica. Debe tenerse muy en claro que es un criterio que se aplica tanto a la piedra como a la arena, pues es general y sirve para caracterizar cada agregado independientemente o la mezcla de agregados en conjunto. La base experimental que apoya al concepto de Módulo de fineza es que granulometrías que tengan igual M.F. independientemente de la gradación individual, requieren la misma cantidad de agua para producir mezclas de concreto de similar plasticidad y resistencia (Ref. 5.3) lo que lo convierte en un parámetro ideal para el diseño y control de mezclas. 5.9. LA SUPERFICIE ESPECÍFICA Es otra caracterización numérica de la granulometría de agregados, que si bien no es tan práctica en su aplicación, es importante desde el punto de vista que permite comprender conceptualmente varias relaciones y propiedades entre los agregados y la pasta de cemento. Se define como el área superficial total de las partículas de agregados, referida al peso o al volumen absoluto. Se asume generalmente para fines de cálculo y simplificación que todas las partículas son de forma esférica, lo cual ya introduce error, además que no tiene el sustento experimental del módulo de fineza, por lo que no se usa mucho salvo a nivel de investigación. En la Fig. 5.7 se puede observar un ejemplo clásico que permite visualizar el concepto de la superficie específica y el incremento de la misma así como el área superficial, al fraccionarse las partículas o al ser planas y alargadas. Conceptualmente, al ser más finas las partículas se incrementa la superficie específica y el agregado necesita más pasta para recubrir el área superficial total sucediendo al contrario si es más grueso. En la Tabla 5.4 (Ref. 5.3) a manera de ilustración se ha calculado el Módulo de Fineza y la Superficie específica para varios tipos de distribuciones granulométricas que siguen un patrón matemático.


185

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

TABLA 5.4. FORMULAS PARA EL CALCULO DEL MODULO DE FINEZA Y SUPERFICIE ESPECIFICA PARA VARIAS GRANULOMETRÍAS ECUACI N DE LA CURVA TIPO GRANULOMETRICA GRANULOMETRIA EN % PASANTE f (d)

SUPERFICIE ESPECIFICA

MODULO DE FINEZA

-

Un tamaño

3.32 log (10 d

min)

+ 0.43

6,000 d min

Lineal

100

Logarítmica

100

Parabólica

100

d . d min .



d min



D.d

3.32log (100) 

D . d min . log (d / d min .)

  D  .0.43  d min  

log 

1.88 log (100 Dd

log ( D / d min)



13,820

min)

2,800

log ( D / d min) D . d min 1 / d min .1 / D log ( D / d min)

6,000   D  . 0 . 87   D d min D . d min  d min    dmin = 0.1 min (debe usarse en estas ecuaciones siempre que dmin 0.1min)

d . d min

3.32 log (100) 

D . d min

d = Abertura de malla dmin = Tamaño mínimo de partículas D = Tamaño máximo de partículas

d min

log 

5.10. MEZCLA DE AGREGADOS A la luz de los conceptos detallados sobre granulometría y la forma de caracterizarla numéricamente para optimizar las gradaciones, se deduce que la manera de introducir modificaciones granulométricas en los agregados es mezclándolos. Existen muchos métodos matemáticos y gráficos para mezclar agregados, que en algunos casos permiten determinar la distribución granulométrica en peso y otros en volumen absoluto (que es la más adecuada), pero en este acápite desarrollaremos únicamente las expresiones matemáticas que permiten calcular la gradación resultante tanto en peso como en volumen absoluto dependiendo del uso que le demos. Hay que partir de que en el laboratorio al hacer la prueba de tamizado, contamos con pesos retenidos en cada malla, que se convierten en porcentajes retenidos en cada malla referidos al peso total y que luego estos porcentajes se van acumulando para poder dibujar la curva granulométrica en escala semilogarítmica. Adicionalmente contamos con los pesos específicos de cada uno de los agregados que se desea mezclar. En estas condiciones tenemos que la mezcla de agregados en peso en base a los porcentajes retenidos acumulativos en cada malla se deduce de la siguiente manera: Sea: Pn = Peso retnenido acumulativo del agregado P en la malla n. An = Pso retenido acumulativo del agregado A en la malla n. Pt = Peso total del agregado P a mezclarse At = Peso total del agregado A a mezclarse K = Proporción de mezcla en peso = Pt/At.............................(1) El porcentaje retenido acumulativo de la mezcla de P y A para la malla n viene dado por: % Mezcla en peso ( P  A) n 

P n  An P 1  At

x 100 ............. (2)

pero de (1) se deduce que Pt = K x At y reemplazando en (2) se tiene: % Mezcla ( P  A) n  % Mezcla ( P  A) n 

P n  An At ( K  1) KP n At ( K  1)

x 100  x 100 

P n At ( K  1) An

At ( K  1)

x 100 

An At (k  1)

x 100 en peso

x 100  ...............(3) en peso

Pero por otro lado: P n P t

186

x 100  % P n  % Re tenido acumulativo del agregado P .................(4) en malla n


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Se concluye remplazando (4) y (5) en (3) que el porcentaje retenido acumulativo de la mezcla de los agregados P y A en peso para la malla n, en la proporción K viene dada por: % Mezcla en peso ( P  A) n 

K % P n  % An K  1

......................(6)

Esta expresión se puede usar sin problemas para calcular mezclas de agregados de peso específico similar ya que como hemos explicado, no se introduce mucho error en comparación con hacerlo en volumen absoluto, pero cuando varían mucho se debe utilizar las siguientes expresiones: ea: Pn = Peso retenido acumulativo del agregado P en la malla n An = Peso retenido acumulativo del agregado A en la malla n %Pn = % retenido acumulativo del agregado P en la malla n en peso %An = % retenido acumulativo del agregado A en la malla n en peso VPn = Volumen absoluto acumulativo del agregado P en la malla n VAn = Volumen absoluto acumulativo del agregado A en la malla n %VPn = % retenido acum. del agregado P en la malla n en volumen absoluto %VAn = % retenido acum. del agregado A en la malla n en volumen absoluto Pt = Peso acumulativo total del agregado P At = Peso acumulativo total del agregado A Gp = Gravedad específica del agregado P G A = Gravedad específica del agregado A Tenemos que: VPn = Pn/Gp....................(7) y VAn = An/G A....................(8) K = Pt/At = Proporción de mezcla en peso A 

P t / G p At / G A

A  K

GA Gp

 K

G A G p

en volumen absoluto...................( 9)  Pr oporción de mezcla

Con estas consideraciones, tendremos que el % Retenido acumulativo de la mezcla de P y A para la malla n en volumen absoluto será: % Mezcla ( P  A) n 

P n / G p  An / G A P t / G p  At / G A

x 100.......... .......... .....(10)

en volumen absoluto

Reemplazando (9) en (10) y simplificando se obtiene: % Mezcla ( P  A) n  en

volumen

Z % P n  % An A  1

.......... .......... ......(11)

absoluto

Si los pesos específicos son iguales o muy similares, se tiene que Z = K y la fórmula (II) adquiere la misma expresión que la (6), verificándose pues matemáticamente que en estos casos mezclar en peso o en volumen absoluto producen la misma distribución granulométrica. Cuando se mezclan 3 agregados hay que aplicar las fórmulas de 2 en 2 y el peso específico promedio a emplearse luego de mezclar los dos primeros vienes dado por: GPr omedio  GP A 

G P G A % PG P  % AG A

.......................(12)

Donde: %P = % en peso en que interviene el agregado P en la mezcla


187

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

% A = % en peso en que interviene el agregado A en la mezcla En base a estas expresiones y al concepto de Módulo de Fineza, podemos deducir las siguientes expresiones: #100

MF P  Modulo de fineza del agregado P  0.01 3"

188

P n ..................(13)

MF A  Módulo de fineza del agregado A  0.01  3#100 An .......... .......... .....(14) "

El módulo de fineza de la mezcla de P y A en volumen absoluto será: MF ( P  A)  0.01  3#"100 Pero Z 

% P V % AV



Z % P n  % An Z  1



ZMF P  MF A Z  1

.....................(15)

% En Vol . Abs. en que int erviene P % En Vol . Abs. en que int erviene A

............................( 16)

Reemplazando y despejando se tiene: Z Z  1

 % PV ..............(17) y

1 Z  1

 % AV .............(18)

Reemplazando (17) y (18) en (15) tenemos finalmente: MF(P+A) en Volumen Absoluto = % PV x MFP + %AV x MF A.............(19) La expresión se ha deducido para una mezcla en volumen absoluto, pero obviamente se deduce similarmente para una mezcla en peso donde se tiene: MF(P+A) en Peso = %P x MF P + % A x MF A..........................(20) Donde: %P = % en peso en que interviene P en la mezcla %A = % en peso en que interviene A en la mezcla Quizás estas deducciones han sido algo tediosas para el lector, pero sirve para comprender el significado práctico de las expresiones finales que son las que se aplican en un caso real en obra, como se puede apreciar en la Tabla 5.5 en que se calculan proporciones de mezcla en peso y en volumen absoluto para dos agregados con Pesos específicos diferentes, y en la Fig. 5.8 se grafican para observar la diferencia en ambos casos.

TABLA 5.5. CALCULOS DE MEZCLA DE AGREGADOS EN PESO Y VOLUMEN ABSOLUTO ARENA NORMAL G= 274 Tamiz

Peso % en Retenido Gramos individual

% Retenido acumulativ o

PIEDRA MAGNETITA G= 4.03

Peso en gramos

% Retenido individual

MEZCLA

45% % 45% Piedra Piedra Retenido 55% Arena 55% Arena acumulati En volumen En Peso vo Z= 0.556 K = 0.818

#4 #8 #16 #30 #50 #100

0.0 0.0 0.0 3.3 9.8 29.5 108.1 199.8 147.4 91.7

0.0 0.0 0.0 0.6 1.7 5.0 18.3 33.9 25.0 15.6

0.0 0.0 0.0 0.6 2.2 7.2 25.6 59.4 84.4 100.0

360.0 2,420.0 7,810.0 18,200.0 3,560.0

1.1 7.5 24.1 56.3 11.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

1.1 8.6 32.7 89.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0

0.5 3.9 14.7 40.4 46.2 49.0 59.1 77.7 91.4 100.0

0.4 3.1 11.7 32.2 37.2 40.4 52.2 73.9 90.0 100.0

TOTAL

589.50

100.00

M.F.=2.79

32,350.0

100.00

M.F.=7.31

M.F. =4.83

M.F.=4.41

1 ½” 1” ¾” 3/8”



BANCO TEMÁTICO


5.11. EVALUACIÓN DE LA CALIDAD Y LA GRADACIÓN DE LOS AGREGADOS Hemos visto las diferentes características de los agregados, analizando los aspectos positivos y negativos, pero para calificarlos en términos prácticos, existen varios criterios estandarizados, que sirven de base para esta labor. La norma ASTM C-33 (Ref. 5.18) establece una serie de requisitos para el agregado grueso y fino con objeto de considerarlos aptos para su empleo en concreto y que se consignan en las Tablas 5.6 y 5.7. En el caso de las granulometrías, se definen los llamados husos granulométricos que representan los rangos dentro de los cuales debe encuadrarse determinada gradación para obtener la distribución de partículas más adecuada para concreto y que en teoría producen las mezclas más densas y mejor graduadas. Esto es cierto sólo hasta cierto punto, ya que si bien al evaluarse individualmente la piedra y la arena con estos husos, se obtienen los denominados agregados bien graduados, la proporción en que mezclen es en definitiva la que condiciona le resultado en la mezcla. Lo importante pues en cuanto a la granulometría es la gradación total por lo que puede darse el caso de agregados que no entren en los husos y que sin embargo mezclándolos adecuadamente, suministren una distribución de partículas eficiente. La misma norma C-33 admite esto ya que indica que se demuestra que con ellos se obtienen concretos que satisfacen las especificaciones técnicas del proyecto que se trate. Para evaluar las granulometrías totales se hace uso de las curvas teóricas de que hablamos anteriormente y de husos totales, probando proporciones de mezcla de agregados que se acerquen lo más posible a ellas. En el Capítulo 8 referente a Diseños de Mezcla, se abordan en detalle estos criterios.

En cuanto a los límites que establece ASTM C-33 para las llamadas sustancias perjudiciales, conviene comentarlos para tener clara su trascendencia.


189

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

190

TABLA 5.6. REQUISITOS GRANULOMETRICOS ASTM C – 33 PARA AGREGADOS

TAMAÑO N°

TAMAÑO NORMAL EN PULGADAS (ABERTURA CUADRADA)

1 2 3 357 4 487 5 58 57 8 87 7 8

3 ½” A 1 ½” 2 ½” A 1 ½” 2” A 1” 2” A Malla #4 1 ½” a ¾” 1 ½” a Malla #4 1” a ½” 1” a 3/8” 1” a Malla #4 ¾” a 3/8” ¾” a Malla #4 ½” a Malla #4 3/8” a Malla #8

PORCENTAJES PASANTES EN PESO PARA CADA MALLA STANDARD 4”

3 ½”

(100 mm)

(90 mm)

100

90 a 100

3”

(75 mm)

100

2 1/2 (63 mm)

25 a 00 90 a 100 100 100

2”

(50 mm)

35 a 70 90 a 100 95 a 100 100 100

1½ (37.5 mm)

0 a 15 0 a 15 35 a 70 90 a 100 96 a 100 100 100 100

1”

(25 mm)

¾”

(19 mm)

½”

(12.5 mm)

3/8”

(9.5 mm)

N° 4 (4.75 mm)

N° 8 (2.36 mm)

N° 18 (1.18 mm)

0a5 0a5 0 a 15 35 a 70 25 a 55 90 a 100 90 a 100 95 a 100 100 100

0a5 0a5 0 a 15 35 a 70 20 a 55 40 a 86 90 a 100 90 a 100 100


0 a 15 35 a 70 20 a 55 40 a 86 90 a 100 100

0a5 0a5 10 a 30 0a5 0 a 15 0 a 15 20 a 55 40 a 70 86 a 100

0a5 0 a5 0 a 10 0a5 0 a 10 0 a 15 10 a 30

0a5 0a5 0a5 0 a 10

0a5

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

191

TABLA 5.7. REQUISITOS GRANULOMETRICOS PARA AGREGADO FINO Y LIMITES PARA SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN AGREGADO FINO Y GRUESO SEGÚN ASTM C-33 REQUISITOS GRANULOMETRICOS TAMIZ ESTANDAR (ABERTURA CUADRADA)

LIMITES TOTALES % PASANTE 100 95 a 100 80 a 100 50 a 85 25 a 60 10 a 30 2 a 10

LIMITES PARA SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN AGREGADO GRUESO Y FINO DESCRIPCIÓN

AGREGADO FINO 3.0% (a) 3.0% a 5.0 (b) 0.5% a 1.0 10% 15%

AGREGADO GRUESO © 2.0% a 10.0 (*) 1.0% (d) 0.5% a 1.0 (e) 3.0% a 10.0 (f) 3.0% a 10.0 50.0% 12.0% 18.0%

3/8” 1) Lentes de Arcilla y Partículas Desmenuzable N° 4 2) Material menor que la Malla N° 200 N° 8 3) Carbón y Lígnito N° 16 4) Partículas Ligeras (G  2.4) N° 30 5) Suma de 1), 3) y 4) N° 50 6) Abrasión N°100 7) Desgaste con Sulfato de Sodio OBSERVACIONES: 8) Desgaste con Sulfato de Magnesio (a) 3% para concretos sujetos a Abrasión y 5% para los demás (b) 1% para elementos interiores, 0.5% para los demás (c) 2% y 3% para concreto estructural en clima severo y moderado, 3% para losas y pavimentos expuestos a humedecimiento, 5% en estructuras interiores y 10% en zapatas y columnas interiores (d) 0.5% en concreto exterior, 1% en el resto (e) 3% en concreto arquitectónico, 5% en concreto a la intemperie, 8% en el resto (f) 3% y 5% para concreto estructural en clima severo y moderado, 7% en concreto a la intemperie, 10% en el resto (*) Este límite puede incrementarse a 1.5% si el material  Malla 200 no es arcilla ó si el agregado fino tiene un % Malla 200 inferior al límite permisible, en cuyo caso, el límite para el agregado grueso se calculará con la fórmula L = 1 + [(P)/(100 – P)] x (t-A) donde L es un nuevo límite, P es el % de arena con respecto al total de agregados T es el límite de l a Tabla para la arena y a es el % de Material  Malla 200 existente en la arena.


SENCICO NOVIEMBRE 2001 a)

BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRER A

193 Materia mas fino que la Malla #200 Tiene trascendencia en la adherencia entre el agregado y la pasta, afectando la resistencia. Por otro lado, las mezclas requieren una mayor cantidad de agua, por lo que se acostumbre limitarlos entre el 3% al 5%, aunque valores superiores hasta del orden del 7% no necesariamente causarán un efecto pernicioso notable que no pueda contrarrestarse mejorando el diseño de mezclas, bajando la relación Agua/Cemento y/o optimizando granulometría.

b)

Impurezas Orgánicas Influyen primordialmente en modificar los tiempos de endurecimiento y desarrollo de resistencia, pudiendo provocar además manchas o afectar la durabilidad si se encuentran en grandes cantidades, lo cual no es usual.

c)

Partículas Ligeras, Partículas blandas, Lentes de Arcilla Si están presentes en cantidades apreciables, provocan la localización de zonas débiles, y pueden interferir con la durabilidad.

5.12. EXPLORACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE CANTERAS Independientemente de todas las consideraciones evaluadas hasta ahora, un problema de orden práctico lo constituye la búsqueda, calificación y explotación de canteras para una obra en particular. Algunos factores colaterales que condicionan estas labores los constituyen básicamente la potencia de explotación, y el rendimiento y las distancias de transporte al sitio de procesamiento o al de uso. Algunas recomendaciones para la exploración, calificación y explotación son las siguientes:

1)

Buscar inicialmente las canteras en los lechos de los ríos donde normalmente se halla agregado de buena calidad y/o en zonas que estén dentro del centro de gravedad del suministro del concreto, y de acceso no muy complicado, pensando en colocar la planta de procesamiento y la de dosificación en el mismo sector para economizar transporte

2)

Ubicado el sector en que por apreciación visual se estima que puede ser una cantera probable, se debe ejecutar calicatas o agujeros de exploración de al menos 1.5 m de diámetro por 2 a 3 m de profundidad para examinar el perfil estratigráfico y la distribución natural de partículas.

3)

Es recomendable ejecutar al menos una calicata por cada 2,500 m 2 para tener una idea de la variabilidad del material.

4)

Efectuar determinaciones inmediatas del porcentaje de material mayor de 6” (depende del equipo de chancado, pero este orden de magnitud es el usual), así como el pasante por la malla #4 y el pasante por la malla #200 pues de esa manera podemos estimar el oversize o sobre tamaño que no se va a poder procesar, la proporción de piedra y arena a obtenerse luego del procesamiento (chancado ó zarandeo) y la necesidad de lavarlo, con lo que se puede tomar una decisión de tipo económico si es rentable la explotación.

5)

Si las evaluaciones anteriores son favorables hay que llevar a cabo la determinación de las características físicas y químicas para tomar la decisión final en base a los resultados.

6)

Se debe elaborar un croquis de ubicación de la cantera así como de las calicatas con las profundidades evaluadas y una estimación de el potencial de explotación en m 3 utilizables.

7)

Antes de la explotación es conveniente el evaluar la necesidad de eliminar una capa superficial del orden de 0.30 a 0.50 ya que por lo general contiene material contaminado con finos.

8)

Durante la explotación hay que hacer controles periódicos rutinarios de la variabilidad de la cantera, así como de la uniformidad del material procesado. Es recomendable hacer esto al menos por cada 1.000 m3 de material procesado.


SENCICO NOVIEMBRE 2001 9)

BANCO TEMÁTICO


194 El procesamiento debe planificarse de manera de obtener arena y al menos dos tamaños de piedra para poder tener versatilidad en las mezclas granulométricas y disponer de diseños alternativos con varios Tamaños Máximos de Agregados.

10)

Un aspecto muy importante es el del manipuleo del agregado luego del procesamiento, en que se acostumbra hacer grandes pilas de material lo que trae consigo mucha segregación, ya que las partículas gruesas ruedan hacia abajo y esto se refleja en mucha variabilidad en la granulometría y el tener que realizar continuos ajustes de proporciones para mantener constante el módulo de fineza total.

11)

Otra práctica muy negativa la constituye el acarreo y acomodo del material procesado movilizando el equipo pesado como volquetes, cargadores frontales y tractores sobre las pilas, lo que produce segregación e incremento de los finos con resultados similares a los mencionados en el acápite anterior.

12)

Finalmente aunque pueda parecer evidente, es necesario orientar la ubicación de la planta de procesamiento, la zona de almacenaje y la planta dosificadora (en el caso de ponerse cerca de la de chancado) de manera que el viento predominante no contamine las rumas de material almacenado y entorpezca las labores en la dosificadora con el polvillo resultante del chancado o zarandeo.



BANCO TEMÁTICO ENCOFRADOS FIERRERÍA ADITIVOS PARA CONCRETO

6.0. INTRODUCCIÓN Son materiales orgánicos o inorgánicos que se añaden a la mezcla durante o luego de formada la pasta de cemento y que modifican en horma dirigida algunas características del proceso de hidratación, el endurecimiento e incluso la estructura interna del concreto. El comportamiento de los diversos tipos de cemento Pórtland está definido dentro de un esquema relativamente rígido, ya que pese a sus diferentes propiedades, no pueden satisfacer todos los requerimientos de los procesos constructivos. Existen consecuentemente varios casos, en que la única alternativa de solución técnica y eficiente es el uso de aditivos. Al margen de esto, cada vez se va consolidando a nivel internacional el criterio de considerar a los aditivos como un componente normal dentro de la Tecnología del Concreto moderna ya que contribuyen a minimizar los riesgos que ocasiona el no poder controlar ciertas características inherentes a la mezcla de concreto original, cono son los tiempos de fraguado, la estructura de vacíos el calor de hidratación, etc. Cualquier labor técnica se realiza mas eficientemente si todos los riesgos están calculados y controlados, siendo los aditivos la alternativa que siempre permite optimizar las mezclas de concreto y los procesos constructivos. En nuestro país, no es frecuente el empleo de aditivos por la creencia generalizada de que su alto costo no justifica su utilización en el concreto de manera rutinaria; pero si se hace un estudio detallado del incremento en el costo del m3 de concreto (incremento que normalmente oscila entre el 0.5 al 5% dependiendo del producto en particular), y de la economía en mano de obra, horas de operación y mantenimiento del equipo, reducción de lazos de ejecución de las labores, mayor vida útil de las estructuras etc., se concluye en que el costo extra es sólo aparente en la mayoría de los casos, en contraposición a la gran cantidad de beneficios que se obtienen. Aunado a esto, hay mucho desconocimiento sobre el uso y potencialidades de los aditi vos, ya que al no ser productos de gran disponibilidad y consumo en el mercado local, son relativamente pocos los profesionales que tienen la oportunidad de emplearlos e investigar sus posibilidades con los materiales y condiciones locales. Este círculo vicioso de no usar aditivos por su alto costo, los precios elevados de estos por ser el mercado pequeño y la poca investigación en cuanto a sus posibilidades en nuestro medio, trae como consecuencia el que en términos de desarrollo tecnológico en el Perú, la experiencia en su empleo es limitada sólo a algunos proyectos de cierta importancia, no existiendo una tecnología local organizada que comparta, aproveche y difunda los avances internacionales en este campo. En las zonas de la Sierra del Perú donde se producen cielos de hielo y deshielo, así como alternancias de temperatura que inducen fases de clima cálido y frío en un tiempo corto, es necesario el empleo de aditivos incorporadores de aire y acelerantes de fraguado para conjurar estos efectos, adicionalmente a las consecuencias no investigadas aún de la implicancias de la altura en el comportamiento del concreto. En los más de cinco mil Kilómetros de Costa con ciudades y pueblos aledaños donde se emplea concreto armado en la construcción, es imperativo el uso de reductores de agua que hagan el concreto mas impermeable y durable contra la corrosión de las armaduras. En la Selva lejana aún desconocida en muchos aspectos, el empleo de agregados marginales es un reto para el desarrollo de soluciones técnicas regionales, donde la gran cantidad de resina vegetales disponibles, ofrece un campo ideal para el desarrollo de aditivos que pudieran colaborar en resolver dichos problemas. Gran parte del trabajo de investigación en aditivos tiene que ver con los aspectos químicos del cemento y sus reacciones con estos productos, y la aplicación final en el concreto involucra muchos fenómenos físicos, siendo la fase práctica de injerencia de los ingenieros civiles, luego, lo obvio es que no se puede pensar en desarrollo en investigación en este campo si no hay trabajo interdisciplinario. Pensamos que debe haber un cambio de mentalidad en las universidades par que aprovechando su gran potencial en recursos humanos y tecnológicos, propicie tesis interdisciplinarias en general, y de forma particular en un rubro con tanto potencial como el de los aditivos para concreto, que acarrearía beneficios importantes par el país.

TEMA: CONCRETO REFER: TÓPICOS DE TECNOLOGÍA DEL CONCRETO – E. PASQUEL C.

195

BANCO TEMÁTICO



En este capítulo daremos una visión general a los aditivos para concreto, con recomendaciones prácticas comprobadas por el autor en Obra.

6.1. CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS PARA CONCRETO Para el desarrollo de los diferentes tipos de aditivos, los clasificaremos desde el punto de vista de las propiedades del concreto que modifican, ya que ese es el aspecto básico al cual se apunta en obra cuando se desea buscar una alternativa de solución que no puede lograrse con el concreto normal (Ref. 6.1)

6.2. ADITIVOS ACELERANTES Sustancia que reducen el tiempo normal de endurecimiento de la pasta de cemento y/o aceleran el tiempo normal de desarrollo de la resistencia. Proveen una serie de ventajas como son: a) Desencofrado en menor tiempo del usual b) Reducción del tiempo de espera necesario para dar acabado superficial c)

Reducción del tiempo de curado

d) Adelanto en la puesta en servicio de las estructuras e) Posibilidad de combatir rápidamente las fugas de agua en estructuras hidráulicas f)

Reducción de presiones sobre los encofrados posibilitando mayores alturas de vaciado

g) Contrarrestar el efecto de las bajas temperaturas en clima frío desarrollado con mayor velocidad el calor de hidratación, incrementando la temperatura del concreto y consecuentemente la resistencia. En general lo acelerantes reducen los tiempos de fraguado inicial y final del concreto medios con métodos estándar como las agujas proctor definidas en ASTM – C – 403 (Ref. 6.2) que permiten cuantificar el endurecimiento en función de la resistencia a la penetración. Se emplean agujas metálicas de diferentes diámetros con un dispositivo de aplicación de carga que permite medir la presión aplicada sobre mortero obtenido de tamizar el concreto por la malla N° 4. Se considera convencionalmente que se ha producido el fraguado inicial cuando se necesita aplicar una presión de 500 lb/pulg2 para introducir la aguja una pulgada, y el fraguado final cuando se necesita aplicar una presión de 4,000lb/pul2 para producir la misma penetración. Este método se emplea con los acelerantes denominados convencionales cuya rapidez de acción permite mezclar y producir el concreto de manera normal, pero en los no convencionales que se emplean para casos especiales como el del concreto lanzado (shotcrete) se utilizan otros métodos como el de las agujas Gillmore (Ref. 6.3) dado que el endurecimiento es mucho más rápido. Una particularidad que se debe tener muy presente en los acelerante es que si bien provocan un incremento en la resistencia inicial en comparación con un concreto normal, por lo general producen resistencias menores a 28 días. Mientras más acelerante se emplea para lograr una mayor resistencia inicial, se sacrifica acentuadamente la resistencia a largo plazo. Tienden a reducir la trabajabilidad si se emplean solo, pero usados conjuntamente con incorporadores de aire, la mejoran, ya que contribuyen a incrementar el contenido de aire incorporado y su acción lubricante. Disminuyen la exudación pero contribuyen a que aumente la contracción por secado y consecuentemente la fisuración si no se cura el concreto apropiadamente. Tienen una gran cantidad de álcalis por lo que aumenta el riesgo de reactividad alcalina con cierto tipo de agregados. Los concretos con acelerantes provocan una menor resistencia a los sulfatos y son mas sensibles a los cambios volumétricos por temperatura. Los convencionales usualmente tienen en su composición cloruros, carbonatos, silicatos, fluorsilicatos e hidróxidos, así como algunos compuestos orgánicos como trietanolamina, siendo la proporción normal de uso del orden del 1% al 2% del peso del cemento. Los no convencionales se componen de carbonato de sodio, aluminato de sodio, hidróxido de calcio o silicatos y su proporción de uso es variable. Sea que se suministren líquidos o en polvo, deben emplearse diluidos en el agua de mezcla para asegurar su uniformidad y el efecto controlado (Ref. 6.4).


196



El acelerante mas usado mundialmente o que es ingrediente de muchos productos comerciales es el cloruro de calcio (C12Ca). Su mecanismo de acción se da reaccionando con el Aluminato Tricálcico y actuando además como catalizador del silicato tricálcico provocando la cristalización más rápida en la forma de cristales fibrosos. Normalmente se suministra en escamas con una pureza. Al diluirse siempre debe depositar en agua para entrar en solución y no al revés pues sino se forma una película dura muy difícil de disolver. El riesgo de usar cloruro de calcio reside en que aumenta la posibilidad de corrosión en el acero de refuerzo por lo que su empleo debe efectuarse en forma muy controlada.

6.3. ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE El congelamiento del agua dentro del concreto con el consiguiente aumento de volumen, y el deshielo con la liberación de esfuerzos que ocasionan contracciones, provocan fisuración inmediata si el concreto todavía no tiene suficiente resistencia en tracción para soportar estas tensiones o agrietamiento paulatino en la medida que la repetición de estos cielos va fatigando el material. A fines de los años cuarent a se inventaron los aditivos incorporadores de aire, que ori ginan una estructura adicional de vacíos dentro del concreto que permiten controlar y minimizar los efectos indicados. El mecanismo por el cual se desarrollan estas precisiones internas y su liberación con los incorporadores de aire se explica en detalle en el Capítulo 12 en la parte relativa a durabilidad ante el hielo y deshielo así como las recomendaciones en cuando a los porcentajes sugeridos en cada caso, por lo que aquí sólo trataremos sobre las características generales de este tipo de aditivos. Existen dos tipos de aditivos incorporadores de aire (Ref. 6.5): a)

Líquido, o en polvo soluble en agua Constituidos por sales obtenidas de resinas de madera, detergentes sintéticos sales lignosulfonadas, sales de ácidos de petróleo, sales de materiales proteínicos, ácidos grasosos y resinosos, sales orgánicas de hidrocarburos sulfonados etc. Algunos son de los llamados aniónicos, que al reaccionar con el cemento inducen iones cargados negativamente que se repelen causando la dispersión y separación entre las partículas sólidas y un efecto lubricante muy importante al reducirse la fricción interna. Existe un campo muy grande de materiales con los cuales se pueden obtener incorporadores de aire, sin embargo no todos pueden producir la estructura de vacíos adecuada para combatir el hielo y deshielo, lo que ha motivado una gran labor de investigación por parte de los fabricantes y científicos para hallas las combinaciones mas eficientes contra el fenómeno. Este tipo de incorporadores de aire son sensibles a la compactación por vibrado, al exceso de mezclado, y a la reacción con el cemento en particular que se emplee, por lo que su utilización debe hacerse de manera muy controlada y supervisada para asegura los resultados pues de otro modo estaremos incorporando menos vacíos y de calidad diferente a la requerida. Una de las ventajas de estos incorporadores, es que el aire introducido funciona además como un lubricante entre las partículas de cemento por los vacíos adicionales en su estructura. Las proporciones en que se dosifican normalmente estos aditivos oscilan entre el 0.02% y el 0.10% del peso del cemento consiguiéndose incorporar aire en un porcentaje que varía usualmente entre el 3% y el 6% dependiendo del producto y condiciones particulares.

b)

En partículas sólidas Consistentes en materiales inorgánicos insolubles con una porosidad interna muy grande como algunos plásticos, ladrillo molido, arcilla expandida, arcilla pizarrosa, tierra diatomácea etc. Estos materiales se muelen a tamaños muy pequeños y o lo general deben tener una porosidad del orden del 30% por volumen. La ventaja de estos aditivos con respecto a los anteriores estriba en que son más estables ya que son inalterables al vibrado o al mezclado. No obstante, al ser su obtención y uso más complicados desde el punto de vista logístico, de fabricación y de transporte, los grandes fabricantes a nivel mundial han desarrollado más los primeros.


197

BANCO TEMÁTICO



Hemos realizado algunos estudios preliminares con sillar de la región de Arequipa, que como se sabe es un material de origen volcánico con porosidad del orden del 25% al 30%, que indican que podrían ser un incorporador de aire barato y eficiente, por lo que debería investigarse con mayor profundidad en este sentido En nuestro medio se emplean usualmente incorporadores de aire líquidos, ya sea importados o de fabricación nacional con insumos importados , estando el campo virgen para desarrollar incorporadores de aire con materiales locales de adquisición corriente, que puedan abaratar su uso, de modo de poder difundir su empleo normal en regiones donde por las condiciones climáticas son imprescindibles. Un aspecto que hay que tener muy presente al usar estos aditivos es el que ningún fabricante puede garantizar a priori el contenido del aire que inducen, pues depende como hemos dicho de muchos factores, por lo que se requiere un chequeo permanente con equipos para medición de aire incorporado (Ref. 6.6) y compatibilizar estas mediciones con las operaciones de mezclado y transporte, para asegurar que no hay pérdida de aire incorporado durante el proceso constructivo.

6.4. ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA – PLASTIFICANTES. Son compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten emplear menor agua de la que se usaría en condiciones normales en el concreto, produciendo mejores características de trabajabilidad y también de resistencia al reducirse la Relación Agua/Cemento. Trabajan en base al llamado efecto de superficie, en que crean una interfase entre el cemento y el agua en la pasta, reduciendo las fuerzas de atracción entre las partículas, con lo que se mejora el proceso de hidratación. Muchos de ellos también desarrollan el efecto aniónico que mencionamos al hablar de los incorporadores de aire. Usualmente reducen el contenido de agua por lo menos en un 5% a 10%. Tienen una serie de ventajas como son: a) Economía, ya que se puede reducir la cantidad de cemento. b) Facilidad en los procesos constructivos, pues la mayor trabajabilidad de las mezclas permite menor dificultad en colocarlas y compactarlas, con ahorro de tiempo y mano de obra. c)

Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la relación Agua/cemento.

d) Mejora significativa de la impermeabilidad e) Posibilidad de bombear mezclas a mayores distancias sin problemas de atoros, ya que actúan como lubricantes, reduciendo la segregación. En general, la disminución del asentamiento en el tiempo es algo más rápida que en el concreto normal, dependiendo principalmente de la temperatura de la mezcla. Las sustancias mas empleadas para fabricarlos son los lignosulfonatos y sus sales, modificaciones y derivados de ácidos lignosulfonados, ácidos hidroxilados carboxílicos y sus sales, carbohidratos y polioles etc. (Ref. 6.7). La dosificación normal oscila entre el 0.2% al 0.5% del peso del cemento, y se usan diluidos en el agua de mezcla.

6.5. ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el efecto aniónico se ha multiplicado notablemente. A nivel mundial han significado un avance notable en la Tecnología del Concreto pues han permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia. En la actualidad existen los llamados de tercera generación, que cada vez introducen mejoras adicionales en la modificación de las mezclas de concreto con reducciones de agua que no se pensaba fueran posible de lograrse unos años atrás. Se aplican diluidos en el agua de mezcla dentro del proceso de dosificación y producción del concreto, pero también se pueden añadir a una mezcla normal en el sitio de obra un momento antes del vaciado, produciendo resultados impresionantes en cuanto a la modificación de la trabajabilidad.


198

BANCO TEMÁTICO



Por ejemplo, para una mezcla convencional con un slump del oren de 2” a 3”, el añadi rle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar la relación Agua/Cemento. En efecto es temporal, durando un mínimo del orden de 30 min a 45 min dependiendo del producto en particular y la dosificación, pero se puede seguir añadiendo aditivo si es necesario para volver a conferirle plasticidad al concreto. La dosificación usual es el 0.2% al 2% del peso del cemento, debiendo tenerse cuidado con las sobre dosificaciones pues pueden producir segregación si las mezclas tienen tendencia hacia los gruesos o retardos en el tiempo de fraguado, que obligan a prolongar e intensificar el curado, algunas veces durante varios días, aunque después se desarrolla el comportamiento normal. Las mezclas en las que se desee emplear superplastificantes deben tener un contenido de finos ligeramente superior al convencional ya que de otra manera se puede producir segregación si se exagera el vibrado. Producen generalmente incremento de burbujas superficiales en el concreto por lo que ha que optimizar en obra tanto los tiempos de vibrado como la secuencia de esta operaciones, para reducir las burbujas al mínimo. Si se desea emplear al máximo sus características de reductores de agua, permiten descensos hasta del 20% a 30% trabajando con slumps de l orden de 2” a 3”, lo que ha permitido el 2 desarrollo de concretos de muy alta resistencia (750 kg/cm ) con relaciones Agua/Cemento tan bajas como 0.25 a 0.30, obviamente bajo optimizaciones de la calidad de los agregados y del cemento. Su empleo sólo como plastificantes permite como hemos dicho, el suministrar características autonivelantes a concretos convencionales, lo que los hace ideales para vaciados con mucha congestión de armadura donde el vibrado es limitado. En nuestro medio se han utilizado relativamente poco los superplastificantes, siendo uno de los casos mas saltantes en el concreto pesado del Block del Reactor en Huarangal – Lima, donde la alta concentración de armadura y elementos metálicos embutidos, motivó que los empleáramos, con excelentes resultados debido a sus características de mejoradores de la trabajabilidad. En el Proyecto Majes Secciones D y E, hemos empleado superplastificants como reductores de agua, para obtener Relaciones Agua/Cemento bajas con trabajabilidades altas (Agua/Cemento  0.50, slump 3” a 4”), al existir estos condicionantes por razones de impermeabilidad y durabilidad de las estructuras hidráulicas, ante el riesgo potencial de agresividad por cloruros y sulfatos de los suelos circundantes. Los resultados obtenidos han sido muy satisfactorios. Como complemento, debemos mencionar que son auxiliares muy buenos para las invecciones o rellenos (grouting), por su efecto plastificante. En el Perú se han usado los de procedencia norteamericana y europea, pero es interesante anotar que el Japón tiene el liderazgo actual en cuanto al desarrollo de estos productos, con versiones sumamente especiales.

6.6. ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES Esta es una categoría de aditivos que sólo está individualizada nominalmente pues en la práctica, los productos que se usan son normalmente reductores de agua, que propician disminuir la permeabilidad al bajar la Relación Agua/Cemento y disminuir los vacíos capilares. Su uso está orientado hacia obras hidráulicas donde se requiere optimizar la estanqueidad de las estructuras. No existe el aditivo que pueda garantizar impermeabilidad si no damos las condiciones adecuadas al concreto para que no exista fisuración, ya que de nada sirve que apliquemos un reductor de agua muy sofisticado, si por otro lado no se consideran en el diseño estructural la ubicación adecuada de juntas de contracción y expansión, o no se optimiza el proceso constructivo y el curado para prevenir agrietamiento. Hemos tenido ocasión de apreciar proyectos hidráulicos donde en las especificaciones técnicas se indica el uso exclusivo de aditivos impermeabilizantes, lo cual no es correcto y lleva a confusión pues esta connotación que es subjetiva, la han introducido principalmente los fabricantes, pero en la práctica no son en general otra cosa que reductores de agua.


199



Existe un tipo de impermeabilizantes que no actúan reduciendo agua sino que trabajan sobre el principio de repeler el agua y sellar internamente l estructura de vacíos del concreto, pero su uso no es muy difundido pues no hay seguridad de que realmente confieran impermeabilidad y definitivamente reducen resistencia. Las sustancias empeladas en este tipo de productos son jabones, butilestearato, ciertos aceites minerales y emulsiones asfálticas. Otros elementos que proporcionan características de incremento de impermeabilidad son las cenizas volátiles, las puzolanas y la microsílice, que en conjunción con el cemento generan una estructura mucho menos permeable que la normal, pero su uso es mas restringido.

6.7. ADITIVOS RETARDADORES Tienen como objetivo incrementar el tiempo de endurecimiento normal del concreto, con miras a disponer de un período de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo. Su uso principal se amerita en los siguientes casos: a) Vaciado complicado y/o voluminoso, donde la secuencia de colocación del concreto provocaría juntas frías si se emplean mezclas con fraguados normales. b) Vaciados en clima cálido, en que se incrementa la velocidad de endurecimiento de las mezclas convencionales. c)

Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir atoros.

d) Transporte de concreto en Mixers a largas distancias. e) Mantener el concreto plástico en situaciones de emergencia que obligan a interrumpir temporalmente los vaciados, como cuando se malogra algún equipo o se retrasa el suministro del concreto. La manera como trabajan es actuando sobre el Aluminato Tricálcico retrasando la reacción, produciéndose también un efecto de superficie, reduciendo fuerzas de atracción entre partículas. En la medida que pasa el tiempo desaparece el efecto y se desarrolla a continuación el de hidratación, acelerándose generalmente el fraguado. Hay que tener cuidado con las sobredosificaciones pues pueden traer complicaciones en el desarrollo de la resistencia, obligando a adoptar sistemas de curado adicionales. Usualmente tienen características plastificantes. Los productos básicos empleados en su fabricación son modificaciones y combinaciones de los usados en los plastificantes y adicionalmente, algunos compuestos de étercelulosa. Se dosifican generalmente en la proporción del 0.2% al 0.5% del peso del cemento.

6.8. CURADORES QUÍMICOS Pese a que no encajan dentro de la definición clásica de aditivos, pues no reaccionan con el cemento, constituyen productos que se añaden en la superficie del concreto vaciado para evitar la pérdida del agua y asegurar que exista la humedad necesaria para el proceso de hidratación. El principio de acción consiste en crear una membrana impermeable sobre el concreto que contrarreste la pérdida de agua por evaporación. Hemos creído conveniente incluirlos en este capítulo pues es importante el conocer sus características, ya que se usan bastante en nuestro medio, donde algunos fabricantes locales producen versiones excelentes. Existen básicamente dos tipos de curadores químicos (Ref. 6.8): a) Emulsiones de cera, que al liberar el solvente acuoso dejan una película protectora sobre la superficie. Normalmente son pigmentadas con color blanco para reflejar los rayos solares y reducir la concentración local de temperatura. En otras ocasiones el pigmento es de otro color sólo para poder controlar el progreso de la aplicación. Al cabo de un cierto número de días el pigmento normalmente desaparece. Este tipo de curadores tiene la particularidad que en climas muy cálidos la película de cera permanece en estado semisólido, debido a las temperaturas superficiales del concreto y la acción solar, dependiendo su eficacia de la calidad del producto en particular, ya que en algunos esto origina que sean permeables permitiendo la fuga de agua, y en otros constituye una ventaja pues se vuelve menos viscosa la cera y penetra en los poros capilares de la superficie sellándola.


200



Otra particularidad es que normalmente son difíciles de limpiar, por ejemplo en la zona de las juntas de contracción o expansión, donde se necesita tener una superficie limpia para la colocación de sellos elásticos, siendo necesario algunas veces recurrir al arenado para eliminar la capa de curador. b) Soluciones de resinas sintéticas en solventes volátiles, que crean el mismo efecto de una capa de laca o pintura sobre el concreto, sellándolo. A diferencia de los anteriores, a mayor temperatura, el solvente se volatiliza más rápido y la película protectora se vuelve más rígida, dependiendo su eficacia del contenido de sólidos en la solución. Se fabrican también con o sin pigmento y normalmente se pueden limpiar con escobilla metálica o con gasolina. En cualquiera de los casos, es necesario hacer pruebas de la eficiencia del curador de acuerdo a como lo recomienda el ACI 318 (Ref. 6.9) obteniéndose probetas cilíndricas de concreto, aplicándoles el curador de igual manera como se hace con las estructuras y dejándolas al pied de obra para que estén sometidas a las mismas condiciones ambientales. Paralelamente se curan bajo condiciones controladas en laboratorio, otra serie de cilindros del mismo concreto, ensavándose ambas series a los 28 días. Se considera que el sistema de curado es efectivo si la resistencia de las curadas en obra es mayor o igual al 85% del fć de las curadas en condiciones controladas, no siendo necesario el cumplimiento de esta condición si la resistencia de las curadas en obra supera 2 en 35 kg/cm al fć especificado. La colocación de estos productos con pulverizador, brocha o rodillo de acuerdo al caso particular, debe realizarse lo antes posible luego del desencofrado, mojando previamente el concreto para reponer pérdidas de agua, que hayan ocurrido antes de la operación de curado. Cuando se aplica sobre superficies frescas expuestas, debe ejecutarse apenas haya desaparecido el agua superficial o esté por desaparecer.

6.9. ADITIVOS NATURALES Y DE PROCEDENCIA CORRIENTE (Ref. 6.10) Esta es una clasificación que hemos introducido para hacer conocer algunos productos de uso o disponibilidad común, que actúan modificando propiedades del concreto y que ofrecen una fuente potencial de investigación local para desarrollar aditivos baratos.

a) Acelerantes El azúcar en dosificaciones mayores del 0.25% del peso del cemento, la urea, el ácido láctico de la leche, el ácido oxálico que se halla en muchos productos comerciales que sirven para quitar manchas y limpiar metales.

b) Incorporadores de aire. Los detergentes, las piedras porosas de origen volcánico finamente molidas, las algas.

c) Plastificantes retardadores Los siguientes productos en porcentajes referenciales relativos al peso del cemento: El almidón (0.10%), el bicarbonato de sodio (0.14%), el ácido tartárico (0.25%), la celulosa (0.10%), el azúcar (  0.25%), resinas de maderas. Para concluir, debemos mencionar que las normas ASTM C-260 y C-494 (Ref. 6.11 y 6.12) establecen los requisitos que deben cumplir los aditivos para poder emplearse en concreto, siendo una herramienta útil para verificarlos, pero que no reemplaza a la prueba efectiva con el cemento, la mezcla y las condiciones de obra particulares que enfrentemos, en que debe cuidarse de comprobar su efectividad en forma científica, evaluando con métodos y pruebas estándar las propiedades que se modifican , de manera de poder cuantificarlas y obtener conclusiones valederas.


201

BANCO TEMÁTICO



PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO 7.0. ESTRUCTURA INTENA DEL CONCRETO

En la Fig. 7.1, se puede apreciar el esquema típico de la estructura interna del concreto endurecido, que consiste en le aglomerante, estructura básica o matriz, constituida por la pasta de cemento y agua, que aglutina a los agregados gruesos, finos, aire y vacíos, estableciendo un comportamiento resistente debido en gran parte a la capacidad de la pasta para adherirse a los agregados y soportar esfuerzos de tracción y compresión, así como a un efecto puramente mecánico propiciado por el acomodo de las partículas inertes y sus características propias. Una conclusión inmediata que se desprende del esquema mencionado, es que la estructura del concreto no es homogénea, y en consecuencia no es isotrópica, es decir no mantiene las mismas propiedades en diferentes direcciones. Esto se debe principalmente a los diferentes materiales que intervienen, su variabilidad individual así como al proceso mismo de elaboración, en que durante la etapa en que la pasta es plástica, se posibilita el acomodo aleatorio de los diferentes componentes hasta su ubicación definitiva al endurecer. Un aspecto sumamente importante en la estructura del concreto endurecido reside en la porosidad o sistema de vacíos. Gran parte del agua que interviene en la mezcla, sólo cumple la función de lubricante en el estado plástico, ubicándose en líneas de flujo y zonas de sedimentación de los sólidos, de manera que al producirse el endurecimiento y evaporarse, quedan los vacíos o poros, que condicionan el comportamiento posterior del concreto para absorber líquidos y su permeabilidad o capacidad de flujo a través de él.

7.1. PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO FRESCO

a)

Trabajabilidad Esta definida por la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte, colocación y compactación del concreto. Su evaluación es relativa, por cuanto depende realmente de las facilidades manuales o mecánicas de que se disponga durante las etapas del proceso, ya que un concreto que puede ser trabajable bajo ciertas condiciones de colocación y compactación, no necesariamente resulta tal si dichas condiciones cambian. Está influenciada principalmente por la pasta, el contenido de agua y el equilibrio adecuado entre gruesos y finos, que produce en el caso óptimo una suerte de continuidad en el desplazamiento natural y/o inducido de la masa.


202


BANCO TEMÁTICO


Por lo general un concreto es trabajable en la mayoría de circunstancias, cuando durante su desplazamiento mantiene siempre una película de mortero de al menos ¼” sobre e l agregado grueso. El método tradicional de medir la trabajabilidad ha sido desde hace muchos años el “Slump” o asentamiento con el cono de Abrams, ya que permite una aproximación numérica a esta propiedad del concreto, sin embargo debe tenerse clara la idea que es más una prueba de uniformidad que de trabajabilidad, pues es fácilmente demostrable que se pueden obtener concretos con igual slump pero trabajabilidades notablemente diferentes para las mismas condiciones de trabajo. Una práctica recomendada por el U.S. Bureau of Reclamation (Ref. 7.1), consiste en que una vez concluida la determinación del slump se procede a golpear con la varilla la plancha metálica de base, provocando el desmoronamiento del concreto lo que permite una estimación visual de la capacidad de acomodo al compactarlo. Cuando en obra se controla la dosificación de las mezclas en peso por lo que hay seguridad que se están midiendo los ingredientes de acuerdo al diseño y corrigiendo por absorción y humedad, un slump mayor del que se venía registrando, es indicativo de que la granulometría total se ha vuelto más gruesa, en consecuencia el Módulo de fineza se incrementó y disminuyó la superficie específica pero todo esto sin cambiar la relación Agua/Cemento. En consecuencia el slump aumentó no porque se ha añadido más agua al diseño sino porque la mezcla requiere menos agua debido a cambios en la gradación de los agregados que la ha vuelo más gruesa. En estas situaciones, no tiene fundamento técnico el rechazar el concreto en base a la prueba de slump, pues si la dosificación está controlada, se está demostrando que no se afectará la resistencia. Ahora bien, si el slump que tiene actualmente la mezcla es tan alto que ocasiona problemas de segregación ó exudación, es necesario reajustar la granulometría total recalculando las proporciones de arena y piedra (subiendo el contenido de arena y bajando el de la piedra) para mantener constante el módulo de fineza total del diseño y regresar al slump original, pero nunca se debe empezar a bajar agua aleatoriamente pues esa es la mejor manera de perder el control del diseño ya que no estamos atacando el problema de fondo que es la gradación. Si se da el caso contrario de que el slump se redujo pese a estar controlada la dosificación, es indicativo de que la granulometría total cambió volviéndose más fina por lo que la mezcla requiere más agua y se seca. La forma de corregir esto es hacer lo inverso al caso anterior incrementando la proporción de piedra y disminuyendo la de la arena para mantener constante el módulo de fineza de diseño. Para lograr una mayor aproximación a la trabajabilidad, la Reolongía, que es la ciencia que estudia el flujo o desplazamiento de los materiales, ha establecido los siguientes conceptos que permiten enfocar con mas precisión el comportamiento reológico del concreto en estado fresco y por consiguiente su trabajabilidad: (Ref. 7.2)

1)

Estabilidad Es el desplazamiento o flujo que se produce en el concreto sin mediar la aplicación de fuerzas externas. Se cuantifica por medio de la exudación y la segregación, evaluada con métodos standard que permiten comparar dichas características entre varios diseños, siendo obvio que se debe buscar obtener los valores mínimos. Es interesante notar que ambos fenómenos no dependen expresantemente del exceso de agua en la mezcla sino del contenido de finos y de las propiedades adherentes de la pasta.

2)

Compactabilidad Es la medida de la facilidad con que puede compactarse el concreto fresco. Existen varios métodos que establecen el denominado “Factor de compactación”, que evalúa la cantidad de trabajo que se necesita para la compactación total, y que consiste en el cociente entre la densidad suelta del concreto en la prueba, dividido entre la densidad del concreto compactado. En nuestro medio no es usual disponer del equipo para la prueba standard que es Británica (Ref. 7.3), no obstante no es muy difícil ni caro implementarlo ya que es muy útil en cuanto a la información que suministra.


203


BANCO TEMÁTICO


La prueba consiste en llenar el cono superior con concreto depositándolo sin dejarlo caer, par que no haya compactación adicional. A continuación se abre la compuerta inferior para que caiga por su peso propio y llene el segundo cono con lo que se estandariza la condición de compactación inicial. Finalmente luego de enrasar el cono se abre la segunda compuerta y el concreto cae por su peso propio para llenar un molde cilíndrico estándar. Se obtiene el peso unitario del concreto en el molde y el valor se divide entre el peso unitario obtenido con la prueba estándar en tres capas con 25 golpes cada una. Esta operación debe hacerla una sola persona manteniendo constantes el equipo para el manipuleo y el procedimiento, ya que los resultados están influenciados significativamente por estos aspectos. Hay que tener claro que los valores obtenidos nos sirven para comparar diseños similares para elegir el óptimo, pero no nos da un valor absoluto para comparar diseños con materiales diferentes. En la medida que el factor de compactación se acerque más a la unidad obtendremos el diseño más eficiente en cuanto a la compactabilidad. En la Tabla 7.1 se pueden observar valores de revenimiento o slump comparados con mediciones de factor de compactación para diferentes condiciones de trabajabilidad. De nuestra experiencia personal en el uso del método estándar hemos concluido en que es sumamente útil para discriminar entre mezclas con grados de compactabilidad bastante diferentes, sin embargo no es muy sensible a pequeños cambios en granulometría. En base a esto estamos desarrollando una alternativa en la cual cambiamos el molde cilíndrico por un molde prismático de 0.20 x 0.20 x 0.30 m que representa más fielmente las dificultades reales en cuanto a compactabilidad en las esquinas de los encofrados. Aún no contamos con suficiente cantidad de pruebas para establecer conclusiones estadísticas válidas pero las tendencias indican que con esta variante se podría reflejar variaciones pequeñas en gradación o en las consecuencias del empleo de aditivos plastificantes. En la Fig. 7.2 se dan las características geométricas del aparato para quien le interesara fabricarlo y usarlo.


204

BANCO TEMÁTICO

SENCICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 205 Tabla 7.1 TRABAJABILIDAD, REVENIMIENTO Y FACTOR DE COMPACTACIÓN DE CONCRETOS CON TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO, DE 19 A 38 MM (3/4 Ó 1 ½ pulg.) GRADO DE TRABAJABILIDAD

3)

REVENIMIENTO mm. pulg.

FACT. COMPACTACIÓN APARATO APARATO PEQUEÑO GRANDE

Muy pequeño

0 – 25

0 – 1

0.78

0.80

Pequeño

25 – 50

1 – 2

0.85

0.87

Medio

50 – 100

2 – 4

0.82

0.835

Alto

100 - 175

4-7

0.85

0.88

USO ADECUADO DEL CONCRETO

Pavimentos vibrados con máquinas operadas mecánicamente. En el extremo más trabajable de este grupo, el concreto podrá compactarse en ciertos casos con máquinas operadas a mano. Pavimentos vibrados con máquinas operadoras a mano. En el extremo más trabajable de este grupo, el concreto podrá compactarse mensualmente en pavimentos que empleen agregado de forma redonda o irregular. Cimentaciones de concreto en masa sin vibrado o secciones con poco refuerzo y vibradas. En el extremo manos trabajable de este grupo, losas planas compactadas manualmente usando agregados triturados. Para secciones congestionadas de refuerzo. Normalmente no adecuado para vibrarse. Concreto reforzado manualmente compactado y secciones con mucho refuerzo compactado con vibración.

Movilidad Es la facilidad del concreto a ser desplazado mediante la aplicación de trabajo externo. Se evalúan en función de la viscosidad, cohesión y resistencia interna al corte. La viscosidad viene dada por la fricción entre las capas de la pasta de cemento, la cohesión es la fuerza de adherencia entre la pasta de cemento y los agregados, y la resistencia interna al corte la provee la habilidad de las partículas de agregados a rotar y desplazarse dentro de la pasta. Las pruebas desarrolladas en la actualidad para medir estos parámetros sólo son aplicables a nivel sofisticado en laboratorio (Ref. 7.4 y 7.5) por lo que aún está a nivel de investigación una prueba práctica para emplearse en obra, sin embargo, es importante al momento de diseñar y comparar mezcla, realizar una evaluación al menos cualitativa de estos parámetros, con objeto de acercarnos al óptimo.

b)

Segregación Las diferencia de densidades entre los componentes del concreto provocan una tendencia natural a que las partículas más pesadas desciendan, pero en general, la densidad de la pasta con los agregados finos es sólo un 20% menor que la de los gruesos (para agregados normales) lo cual sumado a su viscosidad produce que el agregado grueso quede suspendido e inmerso en la matriz. Cuando la viscosidad del mortero se reduce por insuficiente concentración la pasta, mala distribución de las partículas o granulometría deficiente, las partículas gruesas se separan del mortero y se produce lo que se conoce como segregación. En los concretos con contenidos de piedra  del 55% en peso con respecto al peso total de agregados, es frecuente confundir la segregación con la apariencia normal de estos concretos, lo cual es muy simple de verificar



BANCO TEMÁTICO


obteniendo dos muestras de concreto fresco de sitios diferentes y comparar el contenido de gruesos por lavado, que no deben diferir en más de 6%.

c)

Exudación Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa y sube hacia la superficie del concreto. Es un caso típico de sedimentación en que los sólidos se asientan dentro de la masa plástica. El fenómeno está gobernado por las leyes físicas del flujo de un líquido en un sistema capilar, antes que el efecto de la viscosidad y la diferencia de densidades. Está influenciada por la cantidad de finos en los agregados y la finura del cemento, por lo que cuanto más fina es la molienda de este y mayor es el porcentaje de material menor que la malla N° 100, la exudación será menor pues se retiene el agua de mezcla. La exudación se produce inevitablemente en el concreto, pues es una propiedad inherente a su estructura, luego lo importante es evaluarla y controlarla en cuanto a los efectos negativos que pudiera tener. No debe caerse en el error de considerar que la exudación es una condición anormal del concreto, ni en la práctica usual de “secar” el concreto espolvoreando cemento en la superficie ya que si esto se ejecuta mientras aún hay exudación, se crea una capa superficial muy delgada de pasta que en la parte inferior tiene una interfase de agua que la aísla de la masa original. En estas condiciones, al producirse la contracción por secado o cambios volumétricos por temperatura esta película delgada de pasta se agrieta, produciéndose el patrón de fisuración tipo panal de abeja, que los norteamericanos denominan “crazing”. Si se espolvorea cemento cuando la exudación ha terminado, integrado la pasta con la mezcla original se logra reducir la relación Agua/Cemento en la superficie con resultados positivos en cuanto a durabilidad al desgaste. La prueba estándar para medir la exudación está definida por la norma ASTM C – 232 (Ref. 7.6) necesitándose sólo una pipeta como equipo adicional a las balanzas, moldes y probetas graduadas que constituyen lo normal en laboratorio.

d)

Contracción Es una de las propiedades mas importantes en función de los problemas de fisuración que acarrea con frecuencia. Ya hemos visto que la pasta de cemento necesariamente se contrae debido a la reducción del volumen original de agua por combinación química, y a esto se le llama contracción intrínseca que es un proceso irreversible. Pero además existe otro tipo de contracción inherente también a la pasta de cemento y es la llamada contracción por secado, que es la responsable de la mauro parte de los problemas de fisuración, dado que ocurre tanto en el estado plástico como en el endurecido si se permite la pérdida de agua en la mezcla. Este proceso no es irreversible, ya que si se repone el agua perdida por secado, se recupera gran parte de la contracción acaecida. Esta propiedad se tratará con mucha amplitud al tocar el tema de los cambios volumétricos en el concreto, siendo lo fundamental en este Capítulo, el tener claro que el concreto de todas maneras se contrae y si no tomamos las medidas adecuadas indefectiblemente se fisura, y en muchos casos esta fisuración es inevitable por lo que sólo resta prevenirla y orientarla.

7.2. PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO ENDURECIDO

a)

Elasticidad En general, es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga, sin tener deformación permanente. El concreto no es un material elástico estrictamente hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ningún tramo de su diagrama cara vs deformación en compresión, sin embargo, convencionalmente se acostumbra definir un “Módulo de elasticidad estático” del concreto mediante una recta tangente a la parte inicial del diagrama, o una recta secante que une el origen del diagrama con un punto establecido que normalmente es un % de la tensión última (Ref. 7.7).


206


BANCO TEMÁTICO


En la Fig. 7.3 (Ref. 7.8) se esquematiza la curva Carga vs Deformación Típica del concreto y en la Fig. 7.4 (Ref. 7.9) se muestran curvas Carga vs Deformación para concretos con diferentes relaciones Agua/Cemento. 2

Los módulos de Elasticidad normales oscilan entre 250,000 a 350,000 kg/cm y están en relación inversa con la relación Agua/Cemento. Conceptualmente, las mezclas más ricas tienen módulos de Elasticidad mayores y mayor capacidad de deformación que las mezclas pobres. La norma que establece como determinar el Módulo de elasticidad estático del concreto es la ASTM C- 469 (Ref. 7.7).

b)

Resistencia Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su mejor comportamiento en compresión en comparación con la tracción, debido a las propiedades adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentración de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relación Agua/Cemento en peso. La afectan además los mismos factores que influyen en las características resistentes de la pasta, como son la temperatura y el tiempo, aunados a otros elementos adicionales constituidos por el tipo y características resistentes del cemento en particular que se use y de la calidad de los agregados, que complementan la estructura del concreto. Un factor indirecto pero no por eso menos importante en la resistencia, lo constituye el curado ya que es el complemento del proceso de hidratación sin el cual no se llegan a desarrollar completamente las características resistentes del concreto. Los concretos normales usualmente tienen resistencias en compresión del orden de 100 a 400 kg/cm2, habiéndose logrado optimizaciones de diseños sin aditivos que han permitido obtener resistencia sobre 700 kg/cm2. Tecnologías con empleo de los llamados polímeros, constituidos por aglomerantes sintéticos que se añaden a la mezcla, permiten obtener resistencias en compresión que bordean los 1,500 kg/cm2, y todo parece indicar que el desarrollo de estas técnicas permitirá en el futuro superar incluso estos niveles de resistencia.

c)

Extensibilidad Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse. Se define en función de la deformación unitaria máxima que puede asumir el concreto sin que ocurran fisuraciones. Depende de la elasticidad y del denominado flujo plástico, constituido por la deformación que tiene el concreto bajo carga constante en el tiempo. El flujo plástico tiene la particularidad de se parcialmente recuperable, estando relacionado también con la contracción, pese a ser dos fenómenos nominalmente independientes. La microfisuración aparece normalmente alrededor del 60% del esfuerzo último, y a una deformación unitaria de 0.0012, y en condiciones normales la fisuración visible aparece para 0.003 de deformación unitaria.


207


BANCO TEMÁTICO ENCOFRADOS FIERRER A

LA DURABILIDAD DEL CONCRETO 12.0.INTRODUCCIÓN El ACI define la durabilidad del concreto de cemento Pórtland como la habilidad para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, abrasión, y cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzcan deterioro del concreto. (Ref. 12.1 y 12.2). La conclusión primordial que se desprende de esta definición es que la durabilidad no es un concepto absoluto que dependa sólo del diseño de mezcla, sino que está en función del ambiente y las condicione de trabajo a las cuales lo sometamos. En este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las características físicas,

químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido “durable” bajo condiciones diferentes. Tradicionalmente se asoció la durabilidad a las características resistentes del concreto, y particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias prácticas y el avance de la investigación en este campo han demostrado que es sólo uno de los aspectos involucrados, pero no el único ni el suficiente para obtener un concreto durable. En consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la medida en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio ameritan una especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla, como para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por lo que es usual que en este campo las generalizaciones resulten nefastas. Bryant Mather, uno de los pioneros en la investigación en Tecnología del Concreto y en el área de la durabilidad indica en uno de sus trabajos (Ref. 12.3): “Está demostrado científicamente que las estructuras de concreto se comportan inadecuadamente debido a que las especificaciones técnicas fueron deficientes o que éstas fueron correctas pero no se siguieron en la obra”.

Es obvio pues que en este aspecto se debe desterrar una práctica muy común en nuestro medio como es la de repetir, copiar o “adaptar” especificaciones técnicas locales aparentes,

pero que sin embargo desde el punto de vista de la Tecnología del Concreto y la durabilidad requieren una evaluación y criterios particulares. Quines han tenido la oportunidad de laborar en las diferentes regiones de nuestro país, habrán podido comprobar la repetición sistemática de errores conceptuales y prácticas constructivas inadecuadas en lo que a tecnología del concreto y durabilidad se refiere, por el concepto equivocado de que el concreto es un material “noble” que puede asimilar nuestras deficiencias,

y que es antieconómico trabajar con los avances de la técnica moderna. En el desarrollo de este tema, analizaremos algunos conceptos básicos que permitan una mejor aproximación a estos problemas y la utilización más eficiente de nuestros recursos materiales y humanos. 12.1.FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO En este acápite delinearemos los factores que influyen en el deterioro del concreto y consecuentemente en la durabilidad, debiendo tenerse presente que no se incluye dentro de ellos la fisuración pues este es un síntoma de los cambios volumétricos y no un factor en sí, por lo que su tratamiento ha sido materia de un desarrollo particular en el Capítulo 11. Los factores mencionados se clasifican en 5 grupos. (Ref. 12.4) I. Congelamiento y descongelamiento (Freezing Thawing) II. Ambiente químicamente agresivo III. Abrasión IV. Corrosión de metales en el concreto V. Reacción químicas en los agregados Existen factores que influyen en la durabilidad, clasificados desde el punto de vista del mecanismo de ataque al concreto y que representan subdivisiones y análisis más profundos que los ya mencionados (reacciones no ácidas, ácido carbónico en el agua, ataque de sales de magnesio, agresión de grasas animales etc.) pero que no trataremos en el presente Capítulo


208

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 209 por estar más relacionados con la investigación académica de estos fenómenos que con su trascendencia práctica, ya que la frecuencia de ocurrencia de tales agentes es muy aislada. 12.2.CONGELAMIENTO Y DESHIELO Y SU MECANISMO Constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. En términos generales el fenómeno se caracteriza por inducir esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su fisuración reiterada y la consiguiente desintegración. Es importante tener claro que es un fenómeno que se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como en los agregados de manera independiente, así como en la interacción entre ambos, por lo que su evaluación debe abordar cada uno de estos aspectos. a) Efecto en la pasta de cemento Existen dos teorías que explican el ef ecto en el cemento. La primera se denomina de “Presión hidráulica” que considera que dependiendo del grado de saturación de los poros capilares y

b)

c)

poros del gel, la velocidad de congelamiento y la permeabilidad de la pasta, al congelarse el agua en los poros ésta aumenta de volumen y ejerce presión sobre el agua aún en estado líquido, ocasionando tensiones en la estructura resistente. Si estas tensiones superan los esfuerzos últimos de la pasta, se produce la rotura (Ref. 12.5). La segunda teoría llamada de “Presión osmótica” asume las mismas consideraciones iniciales de la anterior pero supone que al congelarse el agua en los poros cambia la alcalinidad del agua aún en estado líquido, por lo que tiende a dirigirse hacia las zonas congeladas de alcalinidad menor para entrar en solución , lo que genera una presión osmótica del agua líquida sobre la sólida ocasionando presiones internas en la estructura resistente de la pasta con consecuencia similares al caso anterior (Ref. 12.6) Bajo ambas teorías, al producirse el descongelamiento se liberan las tensiones y al repetirse este ciclo muchas veces se produce la rotura por fatiga de la estructura de la pasta, si es que no se produjo inicialmente. Efecto en los agregados En los agregados existe evidencia de que por los tamaños mayores de los poros capilares se producen generalmente presiones hidráulicas y no osmóticas, con esfuerzos internos similares a los que ocurren en la pasta de cemento, existiendo indicios que el Tamaño máximo tiene una influencia importante. (Ref. 12.7) estimándose que para cada tipo de material existe un Tamaño máximo por de bajo del cual se puede producir el congelamiento confinado dentro del concreto sin daño interno en los agregados. Por otro lado, cuanto menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor será el efecto del congelamiento interno de la misma. Efecto entre la pasta y los agregados. Existe la denominada “Teoría Elástica” que considera un efecto mixto de los agregados sobre la

pasta, ya que al congelarse el agua dentro de ellos, se deforman elásticamente sin romperse por tener una estructura más resistente que la del cemento y ejercen presión directa sobre la pasta generando tensiones adicionales a las ocasionadas en el cemento independientemente. 12.3.CONTROL DE LA DURABILIDAD FRENTE AL CONGELAMENTO Y DESHIELO a) Aditivos incorporadores de aire Uno de los avances más importantes en la tecnología del concreto ha sido el desarrollo de los aditivos incorporadores de aire a fines de la década de los años cuarenta. Si recordamos las teorías que explican el efecto del congelamiento en el concreto, concluiremos que en ambas existe un desplazamiento de agua en estado líquido o sólido que al encontrar restringida esta deformación genera esfuerzos. El principio de los incorporadores de aire consiste en introducir una estructura adicional de vacíos no interconectados, que permiten asimilar los desplazamientos generados por el congelamiento eliminando las tensiones. Se ha establecido el denominado “Factor de espaciamiento” (c  0.2 mm) que representa la distancia máxima que debe existir entre las partículas de la pasta y los vacíos introducidos por el incorporador de aire para que sea realmente efectivo en cuanto a controlar el efecto del congelamiento y descongelamiento (Ref. 12.8).


BANCO TEMÁTICO

SENCICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 210 Los porcentajes de aire incorporado que se recomiendan en función del Tamaño máximo de los agregados son los que se indican en la Tabla 12.1:

Tamaño máximo nominal en pulgadas 3/8 ½ ¾ 1½ 3

b)

TABLA 12.1. Exposición severa con humedad constante en porcentaje 7.5 7.0 6.0 5.5 4.5

Exposición moderada con humedad ocasional en porcentaje 6.0 5.5 5.0 4.5 3.5

Curado No se puede pensar que sólo con los incorporadores de aire se soluciona el problema, pues si no le damos al concreto la posibilidad de desarrollar resistencia, de nada servirá la precaución anterior ante la fatiga que va produciendo la alternancia de esfuerzos en los cielos de hielo y deshielo. Para un desarrollo normal de resistencia en el tiempo, el concreto debe curarse como referencia a una temperatura de por lo menos 13 °C para un elemento de 30 cm de espesor y 5 °C para espesores de orden de 1.80 m por lo que debe procurarse mantener la temperatura adecuada mediante elementos aislantes que impidan que pierda calor y/o se evapore el agua, o se congele hasta que halla desarrollado al menos 35 kg/cm2. Hay que recordar siempre el principio básico que se desprende de comprender el mecanismo de hidratación del cemento y que consiste en que la reacción química necesita agua, espacio para desarrollar los productos de hidratación, cierta temperatura y tiempo. Mientras controlemos estos factores mediante el curado, aseguraremos el desarrollo completo de las propiedades del concreto y favoreceremos la durabilidad. Una experiencia personal que permitió el desarrollo de una técnica de curado en el Altiplano empleado manta de totora la implementamos durante la construcción del Aeropuerto de Juliaca. En esta zona de la Sierra Peruana se dan alternancias de temperatura muy amplias que para la época en que se desarrolló la construcción entre Enero y Julio de 1984, significaban tener en el día hasta 35 °C y en la noche la temperatura descendía hasta – 2 |c ocasionando que se dieran en un periodo muy corto las condiciones ambientales de clima cálido y clima frío a la vez obligado a adoptar precauciones en los diseños de mezcla y en los métodos de curado para contrarrestar estos efectos. El ciclo de hielo y deshielo nocturno motivó el empleo de un incorporador de aire para darle durabilidad al concreto ante esta circunstancia, pero la temperaturas tan bajas en este lapso hacían prever que no se produciría un desarrollo normal de resistencia si no se tomaban algunas medidas. Los vaciados se planificaron para realizarse durante el día, iniciándose a las 6.00 a.m. en que la temperatura ambiente era del orden de 13 °C, hacia las 12 m había ascendido hasta 35 °C y alrededor de las 3.00 p.m. en que concluían las labores ya había descendido nuevamente a 13 °C lo que daba un período de trabajo de 9 Horas con una temperatura media del orden de 24 °C. La tasa de evaporación en función de las velocidades del viento y la humedad relativa ambiente se calculó en1.5 a 2.0 km/cm 2/ hora, lo que ameritaba tomar precauciones inmediatas para evitar fisuración por contracción plástica. Las losas eran de 11” de espesor y la relación Volumen / Ara superficial expuesta del orden de 0.28 indicaba que de no tomarse precauciones especiales, el incremento de temperatura debido al calor de hidratación se disiparía en menos de 24 horas quedado el concreto expuesto a la temperatura ambiente para desarrollar la hidratación. El principio de curado que se implementó consistió en aplicar inmediatamente después del vaciado un curador de membrana transparente del tipo resina, que controlara la fisuración por contracción plástica pero sin reflejar los rayos solares para concentrar más calor en el concreto. Cuando el concreto endureció lo suficiente, se colocó lámina plástica de color negro y posteriormente dos mantas de totora que suministraban un espesor aislante de aproximadamente 2”.


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 211 Durante 7 días se retiraban en la mañana las mantas de totora para que la plástica negra concentrara el calor y lo transmitiera al concreto, y al atardecer se volvía a colocar la totora para conservar durante la noche gran parte del calor acumulado. Esta solución se probó inicialmente a nivel de laboratorio y luego en losas de prueba verificándose el mantenimiento de una temperatura promedio del orden de 13 °C durante la aplicación del sistema. También se probó la alternativa de dejar la cobertura de totora permanente durante 7 días sin embargo no dio los resultados satisfactorios conseguidos con el otro método. Se ejecutaron 65,000 m2 de losas de concreto correspondientes a las cabeceras de la pista de aterrizaje, calle de rodaje y zona de parqueo de aviones con un volumen de concreto de orden de 18,000 m3 sin problemas de fisuración, habiendo demostrado ser la totora un aislante magnífico para emplearse en curado de concreto (Ref. N° 12.9). Diseños de mezcla Los diseños de mezcla deben ejecutarse buscando concretos con la menor permeabilidad posible, lo cual se logra reduciendo la relación Agua/Cemento al mínimo compatible con la trabajabilidad para lo cual el ACI recomienda relaciones entre 0.45 y 0.50. Hay que indicar que los incorporadores de aire tiene un efecto mínimo en combatir el congelamiento de los agregados, por lo que es importante seleccionar los más adecuados, para lo cual es útil el ensayo ASTM C-88 (Ref. 12.10) que da una idea del comportamiento ante el intemperismo. Existen ensayos en laboratorio de especimenes de concreto para evaluar su comportamiento ante el congelamiento y descongelamiento (Ref. 12.10) sin embargo no son del todo concluyentes por la dificultad en correlacionarlos con las estructuras in situ. Si se tiene la curiosidad de investigar y evaluar los procedimientos usuales de diseño de mezclas y producción de concreto para construcciones convencionales en las zonas de la Sierra donde se dan las condiciones de hielo y deshielo, se podrá comprobar que salvo casos excepcionales, se aplican los mismos criterios que para el caso de la Costa, empleando mezclas con gran cantidad de agua y relaciones Agua/Cemento altas con asentamientos de al menos 4”, tendencia hacia los gruesos y consecuentemente problemas de ca ngrejeras, acabados porosos con poca impermeabilidad y ninguna precaución especial en cuanto al curado. Sólo se aplican aditivos y curado apropiado en proyectos de cierta importancia cuando lo exigen las especificaciones técnicas, siendo lo corriente al recorrer las calles de estos pueblos y ciudades el comprobar que las pistas de concreto y estructuras esán muy fisuradas y deterioradas por problemas de durabilidad no enfrentados adecuadamente. Finalmente, es muy importante recalcar que ninguna de las precauciones mencionadas tendrán sentido si no se implementan eficientemente en obra y se establece un programa de control de calidad adecuado en la etapa de producción y colocación.

12.4.AMBIENTE QUÍMICAMENTE AGRESIVO El concreto es un material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante diversos ambientes químicamente agresivos. El concepto básico reside en que el concreto es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en estado sólido. Para que exista alguna posibilidad de agresión el agente químico debe estar en solución en una cierta concentración y además tener la opción de ingresar en la estructura de la pasta durante un tempo considerable, es decir debe haber flujo de la solución concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe mantenerse el tiempo suficiente para que se produzca la reacción. Este marco de referencia reduce pues las posibilidades de ataque químico externo al concreto, existiendo algunos factores generales que incrementan la posibilidad de deterioro como son: las temperaturas elevadas, velocidades de flujo altas, mucha absorción y permeabilidad, el curado deficiente y los ciclos de humedecimiento y secado. Los ambientes agresivos usuales están constituidos por aire, agua y suelos contaminados que entran en contacto con las estructuras de concreto.


BANCO TEMÁTICO

SENCICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 212 Se puede decir pues que el concreto es uno de los materiales que demuestra mayor durabilidad frente a ambientes químicamente agresivos, ya que si se compara estadísticamente los casos de deterioro con aquellos en que mantiene sus condiciones iniciales pese a la agresividad, se concluye en que estos casos son excepcionales. 12.5.EFECTO DE COMPUSTOS QUÍMICOS CORRIENTES SOBRE EL CONCRETO (Ref. 12.2). En la Tabla 12.2 se puede apreciar el efecto de varias sustancias químicas comunes sobre el concreto simple, comprobándose pues que son muy poscas la que realmente le acusan un daño importante. Dentro de este panorama, los compuestos que por su disponibilidad en el medio ambiente producen la mayoría de casos de ataque químico al concreto están constituidos por los cloruros y los sulfatos.

12.6.CLORUROS Los cloruros se hallan normalmente en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o artificial. Como se observa en la Tabla 12.2, los cloruros tienen una acción insignificante sobre el concreto desde el punto de vista de la agresión química directa, pero erradamente se les considera en muchas oportunidades causantes del deterioro que es producido por otros agentes.

TABLA 12.2 EFECTO DE SUSTANCIA QUÍMICAS EN EL CONCRETO VELOCIDAD DE ATAQUE A TEMPERATURA AMBIENTE

Rápida

ACIDOS INORGANICOS

ACIDOS ORGANICOS

SOLUCIONES ALCALINAS

Clorhídrico Fluorhídrico Nítrico Sulfúrico

Acético Fórmico Láctico

---

Moderada

Fosfórico

Tánico

Lenta

Carbónico

---

---

Oxálico Tartárico

Insignificante

SOLUCIONES SALINAS

Cloruro de Aluminio

Nitrato de Amonio Sulfato de Amonio Hidróxido de Sodio Sulfato de sodio  20 % Sulfato de Magnesio Sulfato de Calcio Hidróxido de Sodio Cloruro de Amonio 10 a 20 % Cloruro de Magnesio Hipoclorito de Cloruro de Sodio Sodio Cloruro de Calcio Hidróxido de Sodio Cloruro de Sodio  10 % Hidróxido Nitrato de Zinc de Amonio Cromato de sodio

En este sentido hay que tener perfectamente claro el concepto de que los cloruros no tienen acción perjudicial directa sobre el concreto sino es a través de su participación en el mecanismo de la corrosión de metales embebidos en el concreto, produciéndose compuestos de hierro que al expandirse rompen la estructura de la pasta y agregados. El no entender a cabalidad este fenómeno lleva muchas veces a confusión pues con frecuencia se descartan materiales con cloruros para su empleo en concreto simple sin ser esto necesario. Como nota interesante debemos comentar que para producir concreto no reforzado, se puede emplear incluso agua de mar, (como en efecto se hace en algunos lugares en el mundo) si la estructura en cuestión no estará sometida posteriormente, a humedecimiento que produzca que


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRAD ENCOFRADOS OS FIERRER FIERRER A 213 entre en solución permanente los sulfatos que taimen contiene el agua marina. Empleando complementariamente algún cemento Puzolánico o resistente a los sulfatos, en los casos mas críticos se controlaría cualquier reacción de los sulfatos, ya que estos constituirían el único riesgo potencial de deterioro. En el acápite correspondiente a la corrosión se tratará en detalle el rol indirecto que cumple los cloruros en ese fenómeno. 12.7.SULFATOS 12.7.SULFATOS Los sulfatos que afectan la durabilidad se hallan usualmente en el suelo en contacto con el concreto, en solución en agua de lluvia, en aguas contaminadas por deshechos industriales o por flujo en suelos agresivos. Por lo general consisten en sulfatos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio. Los suelos con sulfatos se hallan normalmente en zonas áridas, y pese a que pueden no estar en muy alta concentración, si se producen ciclos de humedecimiento y secado sobre el concreto, la concentración puede incrementarse y causar deterioro. El mecanismo de acción de los sulfatos considera dos tipos de reacción química (Ref. 12.11): I)

Combinación del sulfato con Hidróxido de Calcio libre libre (Cal Hidratada) liberado durante la hidratación del cemento, formándose Sulfato de calcio (Yeso) de propiedades expansivas.

II) Combinación de Yeso Yeso con Aluminato Cálcico Hidratado para formar Sulfoaluminato de Calcio (Etringita) también con características de aumento de volumen. Algunos investigadores indican que existe un efecto puramente físico causado por la cristalización de las sales sulfatadas en los poros del concreto con aumento de volumen y deterioro.

12.8.CONTROL 12.8.CONTROL DE LA AGRESIÓN QUÍMICA La manera más directa consiste en evitar el construir en ambiente agresivo, pero esto no siempre puede llevarse a cabo, por lo que como regla general se debe procurar alguna barrera que evite el contacto de los cloruros y sulfatos en solución con el concreto. Esta protección puede llevarse a cabo con pinturas bituminosa, a base de caucho o pinturas especialmente diseñadas para este tipo de agresión (normalmente del tipo epóxico), pero que resultan usualmente soluciones caras. Otra media es crear drenajes adecuados entre el concreto estructural y el suelo agresivo que corten el flujo de la solución impidiendo el contacto entre ambos. Una medida conveniente en este sentido consiste en emplear relle nos granulares de Tamaño máximo no menor de 1” de granulometría abierta, que limitan la posibilidad de flujo por capilaridad entre el concreto y el material de relleno. Independientemente de lo anterior, lo básico para que se reduzcan las posibilidades de que el concreto sea deteriorado por agresión química consiste en que el diseño de mezcla considere una relación agua/cemento baja de modo de reducir su permeabilidad, emplear agregados densos y utilizar cementos resistentes a los sulfatos como los Tipo II, Tipo V, Tipo IP, Tipo IPM o añadiendo específicamente Puzolanas que al combinarse con la cal libre del cemento reducen la formación de yeso. La característica principal de los cementos resistentes a los Sulfatos consiste en un bajo contenido de Aluminato Tricálcico (Máximo entre 5 a 8%) lo que disminuye la formación de compuestos expansivos. Los aditivos que contribuyen a reducir el agua de amasado ayudan a incrementar la resistencia a los sulfatos, pero los acelerantes que contienen cloruros tienen un efecto negativo por lo que se recomienda prohibir su empleo en estas circunstancias. En la Tabla 12.3 se incluyen las recomendaciones que da el ACI con respecto al tipo de cemento a emplearse para diferentes grados de exposición a Sulfatos (Ref. 12.2), siendo importante tener en cuenta que den interpretarse a la luz de las condiciones reales de ataque potencial para cada caso particular.


BANCO TEMÁTICO

SENCICO

ENCOFRAD ENCOFRADOS OS FIERRER FIERRER A

NOVIEMBRE 2001

214

TABLA 12.3 REQUISITOS PARA CONCRETO EXPUESTO A SOLUCIONES CON SULFATOS

TIPO DE EXPOSICIÓN A LOS SULFATOS

DESPRECIABLE DESPRECIABLE

SULFATOS SOLUBLES EN AGUA (SO4) PRESENTES EN SUELOS (% EN PESO) 0 a 0.10

SULFATOS (SO4) EN AGUA

TIPO DE CEMENTO RECOMENDADO

(p.p.m.) 0 a 150

RELACIÓN fć AGUA/CEMENTO RECOMENDADA MÍNIMO (CONCRETO (kg/cm2) NORMAL)

-

MODERADA

0.10 a 0.20

SEVERA

0.20 a 2.00

II, IP (MS), IS (MS), 150 a 1500 I (PM)(MS), I (SM)(MS) 1,500 a 10,000 V

MUY SEVERA

Sobre 2.00

Sobre 10,000

V + PUZOLANA

-

-

0.50

280

0.45

315

0.45

315

El hecho de que existan sulfatos en el suelo no significa necesariamente que atacarán al concreto puesto que si se trata por ejemplo de un clima muy seco donde no hay posibilidad de que entren en solución o esta posibilidad es mínima, es obvio que resulta antitécnico y antieconómico especificar cemento especial cuando se pueden tomar precauciones mas baratas y eficientes. La agresividad por ataque de ácidos que ocurre en estructuras de uso industrial, se puede tratar de combatir con precauciones similares a la de los sulfatos, pero existe el concreto que pueda resistir indefinidamente el ataque de ácidos con alta concentración, por lo que lo usual en estos casos es emplear recubrimientos especiales, como son los pisos epóxicos y pinturas epóxicas, que adicionalmente necesitan un mantenimiento frecuente para garantizar su efectividad. 12.9.ABRASIÓN 12.9.ABRASIÓN Se define la resistencia a la abrasión como la habilidad de una superficie de concreto a ser desgastada por roce y fricción. Este fenómeno se origina de varias maneras, siendo las más comunes las atribuidas a las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones y vehículos sobre veredas y losas, el efecto del viento cargado de partículas sólidas y el desgaste producido por el flujo continuo de agua. En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, sin embargo puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión etc) siendo esto último más evidente en el caso de las estructuras hidráulicas. 12.10. FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN DEL CONCRETO El factor principal reside en qué tan resistente es desde el punto de vista estructural o mecánico, la superficie expuesta al desgaste. Se han desarrollado varias maneras de medir el desgaste o la resistencia a la abrasión tanto a nivel de laboratorio como a escala natural (Ref. 12.12), pero los resultados son bastante relativos pues ninguna de ellas puede reproducir las condiciones reales de uso de las estructuras, ni dar una medida absoluta en términos numéricos que pueda servir para comparar condiciones de uso o concretos similares, por lo tanto el mejor indicador es evaluar principalmente factores como la resistencia en compresión, las características de los agregados, el diseño de mezcla, la técnica constructiva y el curado. 12.11. RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL DE LA ABRASIÓN Teniendo claros estos conceptos, es obvio que en la medida que desarrollemos las capacidades resistentes de la capa de concreto que soportará la abrasión, lograremos controlar el desgaste. Se estima que la superficie aludida debe tener una resistencia en compresión mínima de 280 kg/cm2 para garantizar una durabilidad permanente con respecto a la abrasión, lo lo cual indica que es necesario emplear relaciones Agua/Cemento bajas, el menor slump compatible con la


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRAD ENCOFRADOS OS FIERRER FIERRER A 215 colocación eficiente, agregados bien graduados y que cumplan con los límites ASTM C-33 para gradación y abrasión, así como la menor cantidad posible de aire ocluido. Al margen de estas precauciones previas a la producción, está demostrado que un elemento fundamental en el resultado final lo constituye la mano de obra y la técnica de acabado. Cuando se procede a realizar el acabado sin permitir la exudación natural de la mezcla, la capa superficial se vuelve débil al concentrarse el agua exudada, incrementándose localmente la relación Agua/Cemento. Se considera que en condiciones normales, el acabado debe ejecutarse alrededor de dos horas luego de la colocación del concreto y habiéndose eliminado el agua superficial. La cantidad de energía que pone el operario en el proceso de acabado tiene relación directa con el grado de compactación de la superficie habiéndose comprobado experimentalmente una gran diferencia cuando éste trabajo se ejecuta con acabadoras mecánicas (de uso no muy corriente en nuestro medio). Es usual apreciar la costumbre generalizada de espolvorear cemento sobre la superficie húmeda con objeto de “secarla” y terminar antes con el acabado, lo cual constituye una práctica

negativa si aún continúa la exudación, pues la película de cemento actúa como una barrera impermeable reteniendo el agua y favoreciendo que disminuya localmente la relación Agua/Cemento. Si este procedimiento se efectúa luego de la exudación y se integra el cemento o un mortero seco con el resto de la pasta, el efecto es muy beneficioso pues se consigue reducir localmente la relación Agua/cemento e incrementar la resistencia, por lo que el concepto básico está en la oportunidad en que se hace esto y no en la acción misma. Otra precaución importantísima está constituida por la técnica de curado pues de nada sirve tener materiales y un diseño de mezcla excelentes si luego no propiciamos las condiciones para que se desarrolle la resistencia, y que son temperatura y humedad adecuadas. El curado debe iniciarse inmediatamente después de concluido el acabado superficial siendo recomendable mantenerlo no menos de 7 días cuando se emplea cemento Tipo I y un tiempo mayor si se emplean cementos de desarrollo lento de la resistencia. Otras técnicas de curado como el secado al vacío son mucho más eficientes en cuanto a resultados, pero no constituyen soluciones que se puedan generalizar en nuestro medio por su costo, por lo que es necesario aplicar las técnicas convencionales como son el riego continuo o las “arroceras” que son alternativas sim ples y efectivas si se aplican bien y con continuidad.

Una técnica probada mundialmente (Ref. 12.13) que mejora notablemente la resistencia a la abrasión de las superficies de concreto consiste en emplear el denominado “concreto fibroso”

(Fiber concrete) del cual ya hemos hablado en el Capítulo 10. Hay una variedad muy grande de tratamientos adicionales para lograr una superficie mucho más resistente que la obtenida con un concreto standard, y par ciertos casos especiales no hay otra opción que recurrir a ellos, sin embargo la recomendación principal es el no usarlos sin antes evaluarlos en forma práctica. En el caso de productos del tipo que vienen listos listos para su uso en obra, hay que tener cuidado pues los fabricantes no pueden cubrir con un solo producto la infinidad de parámetros involucrados en lo que al concreto se refiere, luego hay que aplicar las recomendaciones de ellos con sentido común y comprobar sus bondades antes de incluirlos en las obras. 12.12. CORROSIÓN DE METALES EN EL CONCRETO El concreto por ser un material con una alcalinidad muy elevada (pH  12.5), y alta resistividad eléctrica constituye uno de los medios ideales para proteger metales introducidos en su estructura, al representar una barrera protectora contra la la corrosión. Pero si por circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de protección, se produce el proceso electroquímico de la corrosión generándose compuestos de óxidos de hierro que llegan a triplicar el volumen original del hierro, destruyendo el concreto al hincharse y generar esfuerzos internos. En el concreto pueden incluirse una serie de metales dependiendo de la utilidad que queramos darle, pero lo real es que el acero es el metal de mayor uso desde que se desarrolló el concreto reforzado y sus múltiples aplicaciones, por lo que en este acápite nos limitaremos a considerar sólo el caso de la corrosión del acero de refuerzo. 12.13. MECANISMO DE LA CORROSIÓN


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRAD ENCOFRADOS OS FIERRER FIERRER A 216 En la Figura 12.1 (Ref. 12.14) se describe el esquema típico general de la celda electroquímica, consistente en un ánodo de Fierro, un cátodo de otro metal que para nuestro caso también sería Fe, con iones en su medio ácido, un elemento que permita el flujo iónico del cátodo al ánodo, y una conexión entre ánodo y cátodo para canalizar el flujo de electrones. En las Fig. 12.2 y 12.3 (Ref. 12.14) se establece el esquema de la celda electroquímica en le caso del acero de refuerzo, y el mecanismo de acción sobre el concreto, permitiéndonos las siguientes conclusiones:

1) El ánodo y cátodo están separados, pero dicha separación puede ser una micra o un distancia muy grande e igualmente se verifica el fenómeno, por lo que en el acero de refuerzo se puede dar la corrosión por microceldas (Fig. 12.4) o macroceldas (Fig. 12.5. (Ref. 12.15).



BANCO TEMÁTICO ENCOFRAD ENCOFRADOS OS FIERRER FIERRER A

2) El oxigeno no está involucrado en el lugar donde se produce la corrosión, que es exclusivamente el ánodo, sin embargo sí es imprescindible que en el cátodo haya oxígeno y agua para el proceso electroquímico. 3) Debe existir la suficiente concentración de iones para para que se inicie el flujo electroquímico, lo lo que en la práctica se produce cuando ingresan cloruros en cantidad suficiente, se reduce la alcalinidad (pH  8.0) y se dan las condiciones de humedad en el cátodo. 4) El flujo se interrumpe y consecuentemente la corrosión, cuando se elimina el conductor metálico entre ánodo o evitando que haya oxígeno en el cátodo o eliminando el agua entre ambos que es el medio de transporte de los iones. En consecuencia., analizando el mecanismo es evidente que deben cumplirse varias condiciones para que se produzca la corrosión y en general salo casos especiales esto no ocurre con frecuencia. Sólo si tenemos cloruros en una determinada concentración referida al peso del cemento estimada normalmente del orden del 0.2% existe la posibilidad de corrosión si a la vez se cumplen los otros requisitos (Ref. 11.16). Es importante aclarar que tanto el ACI como otras instituciones dan porcentajes menores o mayores dependiendo de si se trata de concreto pretensado o si las condiciones de exposición son muy severas, ero lo real es que no hay evidencia concluyente que permita establecer límites aplicable a todos los casos particulares, por lo que siempre es imprescindible analizar todos los parámetros involucrados para establecer el verdadero riesgo potencial. Como referencia se establecen en la Tabla 12.4 las recomendaciones del Reglamento ACI – 318 con respecto al contenido máximo de cloruros en función del tipo de concreto y


217

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 218 condición de exposición expresado en porcentaje referido al peso del cemento. La forma de aplicar estas limitaciones, consiste en primero determinar el contenido de cloruros de cada uno de los componentes mediante análisis químicos; luego en base a los pesos del agua, los agregados, los aditivos y el cemento en la mezcla, se calcula el aporte de cloruros de cada uno en peso y se suman constituyendo este valor el contenido total de cloruros del concreto. Dividiendo esta cantidad entre el peso del cemento en el diseño y multiplicándolo por 100, obtenemos el porcentaje de cloruros referido al peso del cemento que se comparara con los valores de la Tabla 12.4. TABLA 12.4. CONTENIDO MÁXIMO DE ION CLORURO PARA PREVENIR CORROSIÓN CONTENIDO MÁXIMO DE ION CLORURO EN TIPO DE ELEMENTO CONCRTO (% EN PESO DEL CEMENTO) CONCRETO PRETENSADO 0.06 CONCRETO ARMADO EXPUESTO A 0.15 CLORUROS CONCRTO ARMADO PROTEGIDO DE LA 1.00 HUMEDAD OTRO TIPO DE CONCRETO 0.30

En la tabla 12.5 se detallan las recomendaciones de ACI – 318 sobre las relaciones Agua/Cemento máximas a aplicarse bajo condiciones especiales de exposición. TABLA 12.5 – RELACIONES AGUA/CEMENTO MÁXIMAS PARA CONDICIONES ESPECIALES DE EXPOSICIÓN fć MINIMO (CONCRETO RELACIÓN AGUA/CEMENTO NORMAL Y LIGERO) CONDICION DE EXPOSICIÓN MÁXIMA (CONCRETO NORMAL) (kg/cm2) CONCRETO CON BAJA 0.50 280 PERMEABILIDAD AL AGUA CONCRETO EXPUESTO A HIELO Y DESHIELO EN 1.00 315 CONDICION HUMEDA PARA PREVENIR CORROSIÓN EN CONCRETO EXPUESTO A 0.40 350 SALES PARA DISOLVER HIELO

12.14. COMO COMBATIR LA CORROSIÓN Los cloruros pueden estar dentro del concreto desde su colocación, si los agregados, el agua de mezcla o los aditivos ya los incluían, luego el primer paso consiste en evaluar los materiales del concreto para estimar si contribuirán a la corrosión, y de ser así existen alternativas en cuanto a cambiarlos por otros que no los contengan o en le caso de los agregados someterlos por otros que no los contengan o en el caso de los agregados someterlos a lavado para reducir su concentración. La otra forma como se pueden introducir es entrando en solución por los poros capilares del concreto. Esto se verifica cuando el concreto está en exposición directa a agua con cloruros como es el caso de estructuras marinas o en el aire con alta humedad relativa, y en muchos casos se va depositando sobre el concreto por la humedad ambiental y el viento que arrastra partículas de suelo contaminado, introduciéndose la solución cuando llueve. Como se apreciará, para que se produzca el ingreso es necesario que el concreto sea lo suficientemente permeable para que los cloruros lleguen hasta donde se encuentra el acero de refuerzo, por lo que se aplican las mismas recomendaciones que para la agresividad de los sulfatos, con la condición adicional de la importancia extrema del concreto de recubrimiento, que es la barrera principal para el ingreso. En los casos de ambientes agresivos con cloruros deben especificarse recubrimientos mayores de los normales y calidades de concreto que aseguren baja permeabilidad. Se han desarrollado pinturas especiales par el acero con objeto de prevenir la corrosión bajo condiciones muy agresivas, pero en este aspecto es muy importante el establecer perfectamente las zonas catódicas de modo que con la pintura se evite el oxígeno y el agua que son los requisitos para el fenómeno y por otro lado, nunca se puede garantizar del todo que el proceso constructivo ocasione que existan algunas zonas desprotegidas en el acero por donde se inicie el proceso. TEMA: CONCRETO REFER: TÓPICOS DE TECNOLOGÍA DE CONCRETO – E. PASQUEL C.

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 219 Existen aditivos llamados inhibidores, que añadidos a la mezcla de concreto combaten la corrosión anulando los cloruros (Ref. 12.17) sin embargo su efectifidad no está del todo garantizada, y algunos causan efectos secundarios como modificación del tiempo de fraguado, disminución de resistencia en compresión y eflorescencias. Dentro de estos inhibidores están el Nitrito de Calcio, Nitrito de Sodio, Dicromato de Potasio, Cromato de Zinc, Cromato de Sodio, Benzoato de Sodio etc. El método de protección probado como el más eficiente es el equematizado en la Figura 12.6 (Ref. 12.19) denominado de protección catódica, ya que el principio consiste en generar una corriente inversa a la originada por la celda electroquímica de modo de anular el flujo y eliminar el proceso de corrosión.

No son sistemas baratos ya que las pinturas conductivas son caras, y debe hacerse un estudio de la resistividad de la estructura in situ, pero el mantenimiento es económico pues se necesita una fuente de poder muy pequeña para cubrir áreas grandes. Existe evidencia experimental en U.S.A. basada en la evaluación de muchas estructuras marinas con mas de 30 años de antigüedad construidas son emplear cementos resistentes a los sulfatos, que indica que en el concreto saturado permanentemente con agua de mar, la acción de los sulfatos no es significativa ya que la acción de éstos se mitiga debido a la presencia de los cloruros, predominando el riesgo potencial de corrosión. Sin embargo se ha observado en las estructuras intactas, que la presencia de contenidos de Aluminato Tricálcico del orden del 8% o más en el cemento, crea una barrera química contra la corrosión, lo que cambia pues el criterio tradicional de especificar Cemento Tipo V (con C3A  5%) para este tipo de estructuras, en las que conviene usar Cementos Puzolánicos en vez de los que tienen alta resistencia a los sulfatos, que favorecen la corrosión en estos casos particulares. 12.15. REACCIÓN SÍLICE – ÁLCALIS Se produce con algunos agregados del tipo ópalo, calcedonia, ciertas formas de cuarzo, andesita, dacita que reaccionan con los Hidratos de Calcio del cemento ocasionando compuestos expansivos. Se han desarrollado varios métodos químicos, físicos y petrográficos para estimar el riesgo potencial de reactividad (Ref. 12.19), y que se han tratado en el Capítulo 5, pero se reconoce que la mejor evaluación es la evidencia práctica del empleo de los agregados en concreto sin problemas. Una de las dificultades para evaluar el riesgo consiste en que el desarrollo del fenómeno es lento, por lo que debe existir evidencia estadística de al menos cinco años para poder opinar sobre la habilidad práctica de algún agregado en particular sobre el que exista duda. La reacción propicia el desarrollo de un gel expansivo en la interfase agregado – pasta, que rompe la estructura interna del concreto provocando fisuración y desintegración.


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 220 Es importante anotar que además de la reactividad potencial que pueden tener los agregados, deben darse otras condiciones para que se produzca la reacción, como son la calidad partícular del agregado en cuestión, alto contenido de álcalis del cemento (superior al 6%) humedad relativa del orden del 80% y en el caso de climas cálidos con temperatura ambiente elevada la reacción se acelera. Sin embargo, se concluye que no es tan fácil que se conjuguen todos los factores a la vez, por lo que este tipo de reacciones no se da con mucha frecuencia. 12.16. REACCIÓN CARBONATOS – ÁLCALIS Se produce con algunos agregados del tipo ópalo, calcedonia, ciertas formas de cuarzo, andesita, dacita que reaccionan con los Hidratos de Calcio del cemento ocasionando compuestos expansivos. Se han desarrollado varios métodos químicos, físicos y petrográficos para estimar el riesgo potencial de reactividad (Ref. 12.19), y que se han tratado en el Capítulo 5, pero se reconoce que la mejor evaluación es la evidencia práctica del empleo de los agregados en concreto sin problemas. Una de las dificultades para evaluar el riesgo consiste en que el desarrollo del fenómeno es lento, por lo que debe existir evidencia estadística de al menos cinco años para poder opinar sobre la habilidad práctica de algún agregado en particular sobre el que exista duda. La reacción propicia el desarrollo de un gel expansivo en la interfase agregado – pasta, que rompe la estructura interna del concreto provocando fisuración y desintegración. Es importante anotar que además de la reactividad potencial que pueden tener los agregados, deben darse otras condiciones para que se produzca la reacción, como son la calidad particular del agregado en cuestión, alto contenido de álcalis del cemento (superior al 6%), humedad relativa del orden del 80% y en el caso de climas cálidos con temperatura ambiente elevada la reacción se acelera. Sin embargo, se concluye que no es tan fácil que se conjuguen todos los factores a la vez, por lo que este tipo de reacciones no se da con mucha frecuencia. 12.17. REACCIÓN CARBONATOS – ÁLCALIS Se produce en algunas piedras calcáreas dolomíticas con un mecanismo aún no perfectamente definido en que aparentemente difiere del anterior pues no se produce ataque al sílice siendo el patrón de fisuración similar. Mediante el análisis petrográfico y rayos X es posible establecer en cierto modo el riesgo de reactividad pero se mantienen las mismas consideraciones que en el caso anterior. 12.18. RECOMENDACIONES SOBRE REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS Como ya mencionamos, en nuestro medio no hay muchos antecedentes de ocurrencia de este tipo de reacciones pese a que por ejemplo la andesita es un mineral muy abundante en nuestro país, pero es probable que la cantidad de obras que se hayan ejecutado en las zonas que pudieran ser potencialmente reactivas no hayan ameritado el empleo masivo de estos materiales, o simplemente no tienen la reactividad que tienen en otros países donde le problema sí es grave. En todo caso, es factible efectuar en el Perú los ensayos ASTM para evaluar estos materiales (Ref. 12.19), y sería posible también implementar la prueba sudafricana y la de la Universidad de Cornell (Ref. 12.20), sin embargo no existe la experiencia práctica desde el punto de vista de los ensayos petrográficos por ejemplo, donde tiene suma importancia la experiencia del evaluador que usualmente es un Geólogo o un Ingeniero de Minas que no pueden opinar mucho del mineral con relación a su comportamiento con el cemento, dado que no existe en nuestras Universidades de especialidad de Tecnologistas en Concreto, que pudieran ir formando profesionales orientados hacia estos problemas. En conclusión, la mejor recomendación al evaluar una cantera donde haya sospecha de reactividad alcalina es recopilar la mayor información estadística sobre el uso anterior de los agregados en la producción de concreto e inspeccionar las obras ejecutadas para poder estimar el riesgo. Finalmente, se ha comprobado (Refs. 12.20 y 12.21) que algunos métodos alternativos para prevenir la reactividad alcalina son el empleo de sales de Litio (LiOH, LiF, Li 2CO3), como aditivos en la mezcla, el reemplazo de al menos el 25% del cemento por cenizas volátiles y el uso de puzolanas. TEMA: CONCRETO REFER: TÓPICOS DE TECNOLOGÍA DE CONCRETO – E. PASQUEL C.


BANCO TEMÁTICO


MATERIALES 1.1. CONCRETO

El concreto es un conglomerado pétreo artificial, que se prepara mezclando una pasta de cemento y agua, con arena y piedra triturada, grava, u otro material inerte. La sustancia químicamente activa de la mezcla es el cemento, el agua se une física y químicamente con el agua y, al endurecerse, liga los agregados, para formar una masa sólida semejante a una piedra. Una propiedad particular del concreto es que puede dársele cualquier forma; la mezcla húmeda se coloca en estado plástico en formas o cimbras de madera, plástico, cartón o metal, donde se endurece o fragua. El concreto adecuadamente proporcionado es un material duro y durable; es fuerte bajo compresión, pero quebradizo y casi inútil parra resistir refuerzos de tensión. En miembros estructurales sometidos a otros esfuerzos, que no son de compresión, se agrega un refuerzo de acero, que se introduce, principalmente para soportar los esfuerzos de tensión y corte. En estructuras donde los esfuerzos son caso totalmente de compresión, como presas, muelles o ciertos tipos de zapatas, puede utilizarse concreto sin reforzar; éste se conoce como concreto simple o masivo. A veces, por economía, se colocan piedras de gran tamaño en el concreto, reduciendo así las cantidades de arena y cemento. El término agregado de boleos se aplica a piedras duras y durables, cuyo peso individual de cada una no sea mayor de 45 kg; si éstas exceden dicho peso, el agregado se denomina agregado ciclópeo. Se llama concreto reforzado a aquél que, además del refuerzo por contracción y cambios de temperatura, contiene otro refuerzo, dispuesto de tal manera que los dos materiales actúan juntos para resistir la fuerzas exteriores. 1.2. AGUA

El agua utilizada en la fabricación del concreto debe estar limpia y exenta de cantidades nocivas de aceites, ácidos, álcalis, materias orgánicas u otras substancias perjudiciales. Debe evitarse la utilización de agua de mar. Puesto que sólo cierta cantidad del agua se combina con el cemento, un exceso de ésta diluye la pasta, y da como resultado un concreto de resistencia, impermeabilidad y durabilidad reducidas. Vemos entonces que es imperativo prestar una atención particular al proporcionamiento adecuado del agua y el cemento; véase el artículo 2 – 10. 1.3. CEMENTO

Entre todos los distintos tipos, el cemento Pórtland normal es el que se utiliza más ampliamente en la construcción de edificios. En pocas palabras, se fabrica mezclando y sometiendo dos materiales a fusión incipiente, uno de ellos compuesto principalmente de cal y el otro, un material arcilloso con contenido de silicio, aluminio y hierro. Después de la fusión, se pulveriza el material resultante o escoria de cemento, llamada en ocasiones clinker. En comparación con el cemento natural, el Pórtland fragua más lentamente, pero es mucho más resistente y de calidad más uniforme. Al especificarlo, se acostumbra exigir que cumpla con las Especificaciones para Cemento Pórtland (ASTM C 150) o con la Especificaciones para Cemento Pórtland con Inclusión de Aire (ASTM C 175) de la American Society for Testing Materiales. El cemento Pórtland de alta resistencia rápida tiene gran ventaja cuando es necesario obtener rápidamente un concreto de alta resistencia, como en el caso de caminos, o en la construcción de edificios durante épocas de bajas temperaturas. En general, el concreto de alta resistencia rápida tiene las mismas resistencias a los 3 y 7 días, que las del concreto normal a los 7 y 28 días de edad. Al adquirir su resistencia de manera tan rápida, se desarrolla en el concreto considerable cantidad de calor, la cual tiende a impedir congelamiento bajo condiciones climáticas adversas. 1.4. ARENAS

Los materiales unidos entre sí por la pasta de cemento y agua son los agregados; son materiales inertes, como arena natural, piedra triturada, guijarros, cenizas sinterizadas, escorias, etc. Los materiales con diámetros menores de 3/8 de pulgada (1 cm aproximado) se llaman agregados finos; deben consistir de arena natural, o de materiales inertes con

TEMA: CONCRETO REFER: DISEÑO SIMPLIFICADO DE CONCRETO REFORZADO – H. PARKER – LIMUSA

221

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 222 características similares, con granos limpios, duros y durables, libres de materia orgánica o lodos. El tamaño y la graduación de los agregados finos se determinan mediante cribas de alambre estándar y es conveniente contar con una mezcla de granos finos y gruesos, ya que un agregado bien graduado producirá un concreto más compacto y, por lo tanto, más fuerte. Una especificación común para la graduación del agregado fino requiere que no menos del 95 al 100% pase por la malla número 4 y que no m+as del 30% ni menos del 10% pase por la malla número 50. 1.5. PIEDRA TRITURADA

Todo el material mayor de 3/8 de pulgada de diámetro se llama agregado grueso; éste incluye piedra triturada, grava, escorias, u otros materiales inertes. Como el agregado fino, el grueso debe variar también en tamaño; en general, los tamaños varían de ¼ a 3 pulgadas (6 mm a 7.6 cm), siendo el máximo para concreto reforzado de 1 ó 1 ½ pulgadas (2.5 ó 3.8 cm). Algunos reglamentos de construcción limitan el tamaño del agregado grueso para concreto reforzado, a las tres cuartas partes del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo y no mayor que un quinto de la distancia más corta entre dos costados de las cimbras en las cuales se coloca el concreto. Cuando los miembros son pequeños y hay necesidad de espaciar poco las varillas, el agregado grueso se gradúa por lo general de ¼ a ¾ de pulgada (0.6 a 1.9 cm). Puede utilizarse como agregado grueso cualquier roca triturada de calidad durable y fuerte, o bien grava limpia y dura. Los cantos rodados son de los mejores agregados; el granito y la piedra caliza dura son útiles también, pero ciertos tipos de arenisca se consideran inadecuados. No existen reglas fijas para el proporcionamiento de los agregados finos y gruesos, pero la práctica usual es utilizar para el agregado grueso el doble del volumen del agregado fino; por ejemplo, una proporción usual es de 2 de agregado fino por 4 de agregado grueso, escribiéndose 2:4, 2 ½: 5 ó 3:6. En general, un buen concreto debe tener la mayor densidad posible. Esta resulta, en parte, de una cuidadosa graduación del agregado y, en parte, del picado o vibrado del concreto al colocarlo en las cimbras. 1.6. CENIZAS SINTERIZADAS

El concreto de cenizas se utiliza a veces en losas reforzadas de pisos o de techos de cloros cortos, o para protección contra el fuego. Como es un material poroso, nunca debe utilizarse como protección del acero en exteriores, ni debajo del nivel del piso cuando existe humedad. La mayoría de los ingenieros prefieren las cenizas obtenidas de la combustión del carbón de antracita; las cenizas deben ser duras, bien quemadas y relativamente libres de sulfatos, carbón sin quemar y materias extrañas. 1.7. ESCORIAS

Con escorias de altos hornos se hacen un concreto ligero adecuado. Ya que el peso de las escorias trituradas varía considerablemente, sólo deben utilizarse materiales que pesen de 1,000 a 1,200 kg/m3. cuando se desea utilizar escorias como agregado grueso, debe determinarse el contenido de azufre, ya que un exceso de éste puede dañar al acero de refuerzo. 1.8. AGREGADOS LIGEROS

Además de las cenizas sinterizadas y las escorias, pueden obtenerse diversos agregados ligeros; por ejemplo, la haydita se obtiene quemando los esquistos o pizarras. Frecuentemente se utiliza un proceso de aireación para producir un agregado ligero poroso; con los materiales de este tipo se obtiene un concreto de resistencia adecuada y se reduce bastante la carga muerta, en comparación con la del concreto pétreo. En general, el peso del agregado ligero no debe exceder 1,100 kg/m3, para un fino u 880 kg/m3 para el grueso. 1.9. ADITIVOS

Las substancias que se agregan al concreto par mejorar su trabajabilidad, acelerar su fraguado, endurecer su superficie o aumentar sus propiedades de impermeabilidad, etc, se conocen con el nombre de aditivos. Muchos de los compuestos comerciales contiene cal hidratada, cloruro de calcio y caolín; el cloruro de calcio y el oxicloruro de calcio se utilizan generalmente como aceleradores. Debe tenerse cuidado al usar aditivos, especialmente aquellos cuya composición se desconoce; aunque el fabricante atribuya cualidades superiores a su producto, es mejor utilizar solamente materiales de valor comprobado. 1.10.CONCRETO CON INCLUSIÓN DE AIRE


BANCO TEMÁTICO

SENCICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRADOS FIERRER A 223 El cemento Pórtland con inclusión de aire se hace moliendo cantidades pequeñas de una resina jabonosa o de materiales grasos, junto con el clinker del cemento normal; en ocasiones, el agente inclusor de aire se agrega al concreto en la revolvedora. El objeto de las inclusiones de aire es obtener una mayor resistencia a la acción de las heladas. Los agentes inclusores producen billones de celdas microscópicas de aire por cada metro cúbico, que se distribuyen uniformemente a través de toda la masa; estos vacíos diminutos previenen la acumulación del agua en huecos mayores, que permitirían su expansión, lo cual en condiciones de congelación ocasionaría astillamientos del concreto. Este tipo de concreto se usa ampliamente en pavimentos y construcción de caminos; no sólo ofrece resistencia al congelamiento y a los ciclos de humedecimiento y secado, congelación y deshielo, sino que, además proporciona alta resistencia al descascaramiento que resulta cuando se utilizan ciertos productos químicos para derretir el hielo de pavimento. Tiene también un alto grado de trabajabilidad y durabilidad. El cemento con inclusión de aire reduce un poco la resistencia del concreto, por la que deben utilizarse mezclas algo más ricas para obtener la misma resistencia que tendría el cemento Pórtland normal. Véase la tabla 2 – 1 para las relaciones agua – cemento recomendables. 1.11.REFUERZO

Las varillas de acero para refuerzo del concreto se hacen a partir de acero relaminado y de acero de lingote. Existen tres grados de este último, que son: estructural, intermedio y duro; las varillas de grado estructural pueden usarse con esfuerzos unitarios permisibles de 1,265 kg/cm2 a tensión y los grados intermedio y duro con esfuerzos de 1,400 ó 1,600 kg/cm 2. Aunque el acero relaminado tiene características físicas similares a las del acero duro, es más quebradizo y difícil de doblar. El grado intermedio del acero de lingote es probablemente el más utilizado para refuerzo. Una de las suposiciones fundamentales en las que se basa el diseño del concreto reforzado es que el acero y el concreto actúan juntos, como una unidad. Si se utilizan varillas lisas, la transmisión de esfuerzos depende de la adhesión entre el acero y el concreto; para suministrar una mejor adherencia, las varillas de refuerzo se hacen con salientes o corrugaciones y se conocen entonces como varillas corrugadas. Estos salientes tienen el propósito de suministrar una adherencia mecánica, independiente de la adhesión entre concreto y acero; por lo tanto se permiten esfuerzos de adherencia más altos cuando se utilizan varillas corrugadas y todo el refuerzo es de este tipo. Las varillas redondas son las estándar en los EE.UU. y México. Las varillas número 2 sólo vienen en tipo liso. TABLA 1 – 1 AREAS Y PERÍMETROS DE VARILLAS REDONDAS DESIGINACI N VARILLA

DI METRO pulg Cm

#2

¼

0.64

#3

3/8

0.95

#4

½

1.27

#5

5/8

1.59

#6

¾

1.91

#7

7/8

2.22

#8

1

2.54

#9

1.128

2.86

# 10

1.270

3.18

# 11

1.410

3.49

Área Perímetro Área Perímetro rea Perímetro rea Perímetro Área Perímetro Área Perímetro Área Perímetro Área Perímetro Área Perímetro Área Perímetro

1 0.32 2.00 0.71 3.00 1.27 4.00 1.99 5.00 2.87 6.00 3.87 7.00 5.07 8.00 6.42 9.00 7.94 10.00 9.57 11.00

N MERO DE VARILLAS 2 3 0.64 0.96 4.00 6.00 1.42 2.13 6.00 9.00 2.53 3.80 8.00 12.00 3.97 5.96 10.00 15.00 5.73 8.60 12.00 18.00 7.74 11.61 14.00 21.00 10.13 15.20 16.00 24.00 12.85 19.27 18.00 27.00 15.88 23.83 20.00 30.00 19.13 28.70 22.00 33.00

4 1.28 8.00 2.83 12.00 5.07 16.00 7.94 20.00 11.46 24.00 15.48 28.00 20.27 32.00 25.70 36.00 31.77 40.00 38.26 44.00

Los números de las varillas se basan en el número de octavos de pulgada más cercano al diámetro nominal. Todas las varillas son redondas. Las varillas número 2 sólo vienen lisas.


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001 ENCOFRAD ENCOFRADOS OS FIERRER FIERRER A 224 Las varillas número 9, 10 y 11 son equivalentes en peso y área transversal a las varillas cuadradas tipo antiguo de 1, 1 1/8 y 1 ¼ pulgadas. Otro tipo de refuerzo es la malla de alambre, que se utiliza principalmente en losas. Los alambres más gruesos, que van entre viga y viga, resisten las fuerzas de tensión y se llaman alambres de soporte; mientras que los alambres más ligeros los cruzan y se fijan a ellos enrollándolos, o bien por medio de soldadura. El metal desplegado desplegado se utiliza utiliza también para refuerzo de losas. Al usar éste o la la malla de alambre, se obtiene una distribución uniforme de acero, mientras que las varillas individuales requieren de un mayor cuidado en su colocación y puede ser necesario colocar soportes metálicos con separadores, para mantener una distribución adecuada. En la tabla 1 – 1 se muestran las áreas y los perímetros de las varillas de tamaños estándar; todas son redondas y, y, por lo general, no se necesitan otros tamaños. Asimismo, todas son corrugadas, con excepción de la N° 2 y la forma y separación de los salientes de la superficie deben cumplir con la Especificación Especificación A.S.T.M. A 305. Estas varillas, llamadas llamadas frecuentemente varillas corrugadas mejoradas, tienen un valore de adherencia tan superior que, si se hacen ganchos en sus extremos, el aumento de resistencia es ya muy poco. Obsérvese que en la tabla 1 – 1 se ha dado, además de áreas y perímetros para miembros individuales, cantidades para combinaciones de 2, 3 y 4 varillas. Como ejemplo de la conveniencia de esta tabla, supongamos que se ha encontrado que el área requerida para el refuerzo de tensión de una viga es de 11.3 cm 2; al consultar la tabla encontramos, sin necesidad de cálculos, que 3 varillas N° 7 ó 4 varillas N° 6 nos dan el área deseada. 1.12.CIMBRAS 1.12.CIMBRAS

Las construcciones de madera, plástico, cartón o metal utilizadas para mantener el concreto en su lugar hasta que se endurece, se llaman cimbras; éstas deben armarse con exactitud y de acuerdo con dimensiones dimensiones precisas. Las cimbras deben ser rígidas y bastante fuertes para soportar el peso del concreto sin deformarse mucho; además, deben ser suficientemente herméticas, para evitar las filtraciones de agua, y de un diseño que permita desarmarlas con facilidad. La madera que se utiliza en cimbras es generalmente de abeto o pino, recubierta en la superficie que estará en contacto con el concreto; frecuentemente se aceita la madera, con lo cual se eliminan los poros, se reduce la absorción del agua del concreto, se obtienen superficies más lisas y pueden quitarse más fácilmente las tablas; los tablones deben ensamblarse a base de ranuras y lengüetas como en la duela, o bien se harán utilizando madera contrachapada. Las cimbras metálicas se utilizan ampliamente y tienen como ventaja principal la de poderse utilizar varias veces; con el acero se obtienen superficies más lisas en el concreto, si bien es casi imposible ocultar las juntas. Para pisos nervurados, se utilizan utilizan ampliamente las cimbras y domos metálicos, y las columnas de sección circular se hacen también generalmente con formas metálicas. Para trabajos de concreto ornamental, por lo común las formas se hacen de yeso. Como la cimbra constituye un concepto considerable en el costo de una estructura de concreto, debe tenerse un gran cuidado en su diseño. Es conveniente tener una repetición de elementos iguales, de modo que las cimbras puedan utilizarse en lugares diferentes, con un mínimo de mano de obra. No existen reglas exactas en cuanto al tiempo que deben conservarse las cimbras en su sitio. Es obvio que no deben quitarse mientras el concreto no esté lo suficientemente fuerte para soportar su propio peso, además de las cargas que se le apliquen. En ocasiones, las formas laterales de las vigas se quitan antes que las inferiores; al hacer esto, se colocan postes o puntales bajo los miembros inferiores, para suministrar un soporte adicional; esto se llama recimbrado o apuntalamiento. El tiempo de descimbrado depende del tipo de miembro, del tipo de concreto y de las condiciones del tiempo. El tiempo mínimo para muros es de dos días y para vigas y columnas de siete a once días; una regla sencilla es conservar las formas inferiores en su sitio sitio cuatro días por cada cinco cinco centímetros de espesor del concreto. El tiempo de descimbrado debe estar de acuerdo con los requisitos del reglamento de construcción correspondiente y deben registrarse y tomarse en cuenta las temperaturas existentes durante el período de curdo, ya que el concreto se mantiene semifluido a temperaturas bajas y fragua más rápidamente a temperaturas altas. Para propósitos prácticos podemos suponer que el concreto alcanza la resistencia deseada después de 28 días.


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

PROPORCIONAMIENTO Y MEZCLADO 2.1. REQUISITOS PARA EL CONCRETO Como el concreto es una mezcla, en la cual una pasta de cemento Pórtland y agua sirve para ligar partículas finas y gruesas de materiales inertes, conocidos como agregados, es fácil observar que pueden lograrse innumerables combinaciones al variar las proporciones de los ingredientes. Estas diferentes combinaciones al variar las proporciones de los ingredientes. Estas diferentes combinaciones tendrán como resultado concretos de distintas calidades. Cuando el cemento se ha hidratado, la masa plástica se endurece convirtiéndose en un material semejante a piedra; este período de endurecimiento se llama curado y requiere de tres condiciones durante el mismo: tiempo, temperaturas favorables y la presencia continua de agua. Para llenar los requisitos, es esencial que el concreto endurecido tenga, sobre todo, resistencia y durabilidad; otra propiedad esencial para poder colocarlo dentro de las cimbras es su trabajabilidad en estado plástico. Cuando se requiere impermeabilidad, el concreto debe ser denso y de calidad uniforme. Se ve entonces que, para determinar las proporciones de la mezcla, el diseñador diseñador debe tomar en cuenta qué uso se le dará al concreto, así como las condiciones de exposición a la la intemperie. Una vez satisfechos estos requisitos, requisitos, la calidad del concreto depende de los siguientes factores: materiales apropiados, proporciones correctas, métodos adecuados de mezclado y colocación, y suficiente protección durante el curado.

2.2. RESISTENCIA En vista de las numerosas pruebas a las que se ha sometido, es fácil saber de antemano la resistencia que se obtendrá en el concreto ya endurecido, para determinadas proporciones de sus ingredientes. Por supuesto, la resistencia del concreto concreto no puede probarse en condición plástica, por por lo que el procedimiento acostumbrado consiste en tomar las pruebas de compresión. Además de los esfuerzos de compresión, el concreto debe resistir la tensión diagonal (cortante) y los esfuerzos de adherencia, presentes estos últimos al entrar en contacto el acero de refuerzo con el concreto. Es posible realizar pruebas para cada uno de los esfuerzos individuales mencionados, pero la de compresión proporciona una buena indicación de las otras propiedades y como es relativamente sencilla, los ensayos más frecuentes se hacen en especimenes especimenes de concreto a compresión. Como indicación de la resistencia, nos 2 referiremos a concreto de 140 ó 210 kg/cm , la cual se indica en las fórmulas como fć y 2 representa el esfuerzo último de compresión (en kg/cm ) a los 28 días de curado.

2.3. DURABILIDAD El uso del concreto reforzado en miembros estructurales de edificios ha aumentado con gran rapidez y en la la actualidad se emplea en todo el mundo. Aunque las estructuras antiguas han demostrado invariablemente su adecuada resistencia a las cargas impuestas, existen muchos casos en los que no se dio suficiente importancia a la durabilidad del concreto. Según se utilice en la edificación, el concreto puede tener diferentes grados de exposición a la intemperie; por ejemplo, las columnas y trabes del exterior de la estructura están sometidas a condiciones atmosféricas a las que no se exponen los miembros miembros interiores. Del mismo modo, los muros y muelles sometidos a la acción alterna de humedecimiento y secado o de congelamiento y deshielo, deben hacerse de concreto adecuado para soportar tales condiciones. Vemos entonces que el diseñador de una estructura de concreto reforzado debe tener en cuenta tanto el grado de exposición a la intemperie, como la resistencia.

2.4. TRABAJABILIDAD Además de las cualidades ya mencionadas, el concreto en estado plástico debe tener una consistencia tal que que permita su colocación rápida dentro de las cimbras; esta cualidad se conoce como trabajabilidad. Las diferentes clases de trabajo requieren diversos grados de plasticidad y la forma, ancho y peralte de las cimbras, así como los espacios libres entre el refuerzo, son todos ellos factores determinantes en el grado de trabajabilidad requerido. Podría parecer que, variando la cantidad de agua en la mezcla, se obtendría fácilmente cualquier consistencia deseada, pero en el pasado, con este procedimiento, se ha obtenido, a menudo, una mezcla con exceso de agua, la cual, al endurecerse, producía un concreto poroso de


225


BANCO TEMÁTICO


menor resistencia que la deseada. Debido a innumerables pruebas y experiencias reales, reales, se ha encontrado que la cantidad de agua, en relación con la de cemento y que, habiéndose establecido esta relación, el grado de plasticidad se obtiene mejor ajustando las proporciones de la pasta de agua y cemento con los agregados.

2.5. MEZCLADO Para producir concreto de primera calidad, es indispensable utilizar una máquina mezcladora o revolvedora. El mezclado completo no sólo tiende a producir un concreto de calidad uniforme sino que, además, al aumentar el tiempo de mezclado, se logran mayores resistencias y mejor grado de trabajabilidad. En la actualidad pueden obtenerse muchos tipo de revolvedoras portátiles, sus capacidades 3 3 varía desde 0.1 m hasta 3 m . la resistencia y la calidad del concreto dependen principalmente del tiempo que éste permanezca dentro de la revolvedora, más que la velocidad de rotación; nunca debe mezclarse menos de un minuto y, si las condiciones lo permiten, es conveniente un periodo más largo. Cuando se desea obtener un concreto de buena buena calidad para condiciones condiciones extremas de exposición a la intemperie, o un concreto impermeable, es ventajoso mezclar durante mayor tiempo. El concreto premezclado se utiliza siempre siempre que pueda conseguirse. Los certificados que indican la composición de la mezcla de cada carga aseguran el cumplimiento de las especificaciones de resistencia.

2.6. SEGREGACIÓN La consistencia del concreto debe ser tal que, al depositarla en las cimbras, se obtenga una masa de calidad uniforme. Es conveniente recordar que el concreto en su estado plástico, es en realidad una pasta en la cual se mezclan los agregados, por lo que debe tenerse cuidado para evitar la separación de las partículas de arena y piedra, pues dicha separación produce un concreto de calidad inferior. Los factores que deben tomarse en consideración consideración para impedir la segregación de los agregados son: el transporte desde la revolvedora hasta las cimbras, el dejarlo caer desde muy alto y el apisonado o picado. Cando se vacía el concreto desde una altura mauro de un metro, el agregado grueso tiende a asentarse en la parte inferior, evitándose así una calidad uniforme. Debe tenerse gran cuidado para que el concreto en su estado plástico llene totalmente todas las esquinas y ángulos de las cimbras, así como para que rodee perfectamente al acero de refuerzo. Cuando se lo coloque por medio de canalones, es importante evitar tramos demasiados largos de éstos, pues en caso contrario es posible que el agregado grueso se separe del resto de los materiales; si no se puede evitar el uso de canalones largos, largos, antes de colocar el concreto en las cimbras debe depositarse en una tolva; el propósito de esto es mezclar nuevamente los materiales, corrigiendo asó cualquier segregación. Otra causa de segregación es el exceso de picado, vibrado o acomodo dentro de las cimbras. Para evitar defectos de acabado, es un procedimiento común picar el concreto en las zonas donde está en contacto con las cimbras; al hacerlo es aconsejable no picarlo con demasiado vigor, para evitar la separación de los materiales.

2.7. LECHOSIDAD Cuando se utiliza agua en exceso, al curar el concreto, en la superficie de la masa se forma una capa lechosa compuesta de cemento y agregado fino; esto se denomina lechosidad. Al evaporarse el exceso de agua., la capa se torna débil, porosa y se desintegra fácilmente, permitiendo el paso del agua a presión ligera. Quitar esta capa antes de colocar más concreto no presenta ningún beneficio, ya que debajo de ella quedan varios centímetros más de concreto de calidad inferior, aunque es muy posible que el concreto del fondo de la cimbra sea duro y denso. Si se detecta la la presencia de lechosidad lechosidad en donde se desea un concreto durable y fuerte, debe eliminarse el defecto quitando varios centímetros del concreto que esta debajo de la superficie. Por lo tanto, para evitar la lechosidad, úsense solamente la consistencia y la relación agua-cemento adecuada.

2.8. CURADO


226


BANCO TEMÁTICO


Independientemente del cuidado que se tiene en el proporcionamiento, el mezclado y la colocación, sólo puede obtenerse concreto de primera calidad cuando se toman las medidas adecuadas para su curado. El endurecimiento se debe a la acción química entre el agua y el cemento, y continúa indefinidamente mientras se tiene una humedad y temperatura favorables. El fraguado inicial no comienza sino hasta dos o tres horas después del mezclado; durante este intervalo se evapora el agua, especialmente en las superficies expuestas y, a menos de que se evite la pérdida de humedad, el concreto se agrietará en estas zonas. Una especificación típica requiere que el concreto se proteja de modo que no tenga pérdida de humedad en la superficie durante un período de 7 días, cuando se utiliza cemento Pórtland normal, y de 3 días cuando el cemento es de alta resistencia rápida. Pueden emplearse varios métodos para impedir la pérdida de humedad durante le curado; cuando el concreto está lo suficientemente duro para caminar sobre él, pueden cubrirse las losas con sacos de arpillera continuamente humedecidos, o bien con papel adecuado, cuyos extremos se pegan a la losa. Otro método es cubrirlas con una capa de 2 a 3 cm de arena o aserrín húmedos; frecuentemente se coloca sobre sobre ellas una capa de paja de 15 cm. Otro método más al que se recurre es rociar agua continuamente sobre las superficies expuestas. Al retirar ret irar las cimbras demasiado pronto, se permite la evaporación indebida, por lo que deben dejarse en su sitio por todo el tiempo que sea posible. Además de resistencia y durabilidad, al controlar el curado se obtiene mejor impermeabilidad en El periodo de protección contra la evaporación varía con el tipo de estructura y las condiciones climáticos. Las secciones delgadas, colocadas en tiempo de calor, requieren un pe período ríodo mayor de protección.

2.9. TEMPERATURA Las temperaturas bajas durante el período de curado producen concreto de menor resistencia que el obtenido a 22°C. Nunca debe permitirse que el concreto se congele antes de que esté curado, porque resultaría de baja calidad y resistencia indeterminada. Aunque se requieren precauciones especiales, puede trabajarse el concreto bajo condiciones climáticas severas; para conservarlo por encima del punto de congelación, pueden calentarse los materiales antes de mezclarlos o bien proteger el concreto mediante cubiertas adecuadas o mantenerlo en recintos calentados. Si el tiempo está ligeramente frío, basta calentar el agua, pero en condiciones más severas severas puede ser necesario calentar también los agregados. Al depositarse los materiales no deben tener una temperatura mayor de 33°C. Un método común de proteger al concreto es cubrirlo con paja y encerados. Las cubiertas de lona calentadas con vapor dan resultados excelentes, ya que con ellas pueden mantenerse temperaturas convenientes dentro de ella y se protege el concreto contra el secado. Si se utilizan braseros, debe tenerse cuidado para evitar la evaporación del agua del concreto.

2.10.RELACION 2.10. RELACION AGUA CEMENTO Podemos pensar que el concreto es como una pasta de agua y cemento, bien mezclada con agregados finos y gruesos; cuando se endurece la pasta, las partículas de arena y piedra triturada se encuentran estrechamente ligadas entre sí y forman una masa pétrea sólida. La calidad de la pasta la determinan las proporciones de agua y cemento; de igual manera, la resistencia, la impermeabilidad y la intemperie del concreto ya fraguado dependen dependen también de la relación agua-cemento. Esta relación se expresa mediante un número que que indica la cantidad de litros de agua por cada saco de cemento de 50 kg. Debemos recordar que el concreto en estado plástico siempre debe ser manejable; no tiene que estar muy seco ni tener demasiada demasiada agua. Si está muy seco, será difícil colocarlo en las cimbras y alrededor del refuerzo, lo cual dará como resultado defectos de acabado. Si tiene demasiada agua habrá segregación de los ingredientes. Para producir un concreto manejable, se debe utilizar mayor cantidad de agua que la que se requiere para la combinación química con el cemento; por consiguientes, una parte del agua se distribuye dentro de la pasta y al evaporarse deja pequeños vacíos. Vemos entonces que la relación agua-cemento determina la densidad de la pasta, la cual a su vez determina la resistencia, la durabilidad y la permeabilidad del concreto endurecido.


227

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

228

TABLA 2-1. RELACIONES AGUA-CEMENTO MÁXIMAS PERMISIBLES PARA CONCRETO* RELACIÓN AGUA-CEMENTO MÁXIMA PERMISIBLE RESISTENCIA MÍNIMA DE COMPRESIÓN ESPECIFICADA A LOS 28 DÍAS, KG/CM2

CONCRETO SIN INCLUSIÓN DE AIRE

f´ Relación en litros de de agua por por saco de 50 kg.

Relación absoluta por peso

Relación en litros de agua por saco de 50 kg.

Relación absoluta por peso

0.642 0.576 0.510 0.443

27.8 28.3 20.0 17.8

0.554 0.465 0.399 0.354

175 210 245 280

32.1 28.9 25.6 22.2

CONCRETO CON INCLUSIÓN DE AIRE

* Reproducido del Reglamento de las construcciones de concreto reforzado, con autorización del Instituto Americano del Concreto. * Incluyendo humedad superficial libre en los agregados. agregados. s importante que le concreto utilizado en edificios sea de calidad y densidad uniformes; por lo tanto, es necesario mantener cuidadosamente la relación agua-cemento. Las pruebas realizadas en laboratorio demuestran que, dentro de límites razonables, cuanta menos agua haya por saco de cemento, mayor será la resistencia del concreto; sin embargo, debemos recordar que el concreto debe ser fácil de manejar o trabajable, esto es, debe tener tal consistencia que permita su fácil colocación dentro de las cimbras. Cuando ya se ha establecido la relación agua-cemento deseada, en función del grado de exposición y de la resistencia requerida, se selecciona entonces la mejor combinación de agregados para producir un concreto económico y trabajable. Recuérdese que para un material dado, lo que determina principalmente la resistencia es la relación del volumen de agua al de cemento, siempre y cuando la mezcla sea de plasticidad manejable . Las relaciones agua-cemento que aparecen en la tabla2-1 pueden usarse como guía para mezclas de concreto de distintas resistencias.

2.11. PROPORCIONAMIENTO El primer paso para determinar las proporciones de los distintos ingredientes del concreto es establecer la relación agua-cemento; como se indicó antes, ésta depende del grado de exposición a que estará sometido y de la resistencia deseada. El siguiente paso es decidir la combinación más económica de agregados finos y gruesos a fin de producir un concreto de plasticidad manejable. El principio general que rige las proporciones de los agregados finos y gruesos es que la pasta de cemento y el agregado fino deben llenar los huecos del agregado grueso; dichos huecos dependen del tipo de material y de su tamaño. En general, el volumen de huecos es algo menor de la mitad del volumen del agregado y se acostumbra utilizar una cantidad de arena igual a la mitad del volumen de piedra triturada. Expresaremos las proporciones en el orden siguiente: cemento, arena y agregado grueso; por ejemplo, la mezcla podría ser 1: 2: 4, 1:2 ½ :5, 1:3:6. Muy a menudo, los agregados finos y gruesos se expresan mediante un solo número y una mezcal de 1:2:4 se escribe 1:6; la razón es que que el volumen de arena no es siempre la mitad del volumen de piedra triturada, ya que sería más económico usar una mezcla de 1:2 ½ :3 ½ . Sin embargo, esto no es más que otra manera de expresar una proporción de 1:6. La arena con un contenido normal de humedad aumenta de volumen cerca de un 20% y esto debe tenerse en cuenta al determinar las proporciones a usarse. La suma de los agregados finos y gruesos, en proporción a la pasta de cemento, depende de la consistencia requerida; en general, las mezclas duran son más económicas con respecto al costo de los materiales; pero si son demasiado secas, se aumenta el costo de colocación y debe tenerse cuidado para evitar defectos de acabado. Cuando se aumenta la proporción del agregado fino, el concreto que se obtiene es más fácil de trabajar, pero esto requiere generalmente mayor cantidad de pasta de cemento y puede ser antieconómico. En la tabla 2-2 se indican algunas proporciones recomendables del agregado grueso respecto al volumen de concreto, dependiendo de la finura de la arena; la relación más pequeña corresponde a la arena más fina.


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

229

TABLA 2-2. PROPORCIONES RECOMENDABLES DEL AGREGADO GRUESO REPSECTO AL VOLUMEN DE CONCRETO RELACIÓN DEL AGREGADO GRUESO AL VOLUMEN DE CONCRETO

TAMAÑO MÁX. DEL AGREGADO Pulg.

Cm

Minima

Máxima

3/8

0.95

0.40

0.46

¾

1.90

0.59

0.65

1 y mayores

2.54 y mayores

0.64

0.70

Probablemente la mezcla más común para condiciones condiciones normales de trabajo, utilizando concreto sin inclusión de aire, es de 1 de cemento a 5 de agregados, con una relación aguacemento de 29. La mezcla 1:5 puede ser 1: 1 ¾: 3 ¼: ó 1:2:3. Los especimenes fabricados con estas proporciones producirán producirán un concreto cuya resistencia última última de compresión será de 2 aproximadamente 210 kg/cm . Si se desea mayor resistencia, o si el grado de exposición es más severo, debe reducirse la relación agua-cemento para producir un concreto más denso. Cuando la estructura es de magnitud suficiente para justificar el gasto, puede utilizarse otro método para determinar las proporciones. En las especificaciones entregadas al contratista, se le suministra cierta información, como tipo de trabajo, resistencia requerida, relación máxima agua-cemento, tamaños máximos de agregados y rango de revenimiento; por supuesto, el contratista debe utilizar un concreto plástico y trabajable. A continuación se realiza una serie de pruebas con muestra de distintas proporciones dentro de las limitaciones especificadas y se establece una curva de resistencia para varias relaciones agua-cemento; este método de pruebas permite al contratista producir concreto más económico de calidad requerida. Una vez determinada la relación agua-cemento, de acuerdo con la resistencia requerida y con el grado de exposición a la la intemperie, se elige la combinación más adecuada de agregados para lograr una trabajabilidad conveniente.

2.12. AGUA SUPERFICIAL EN AGREGADOS En cualquier estimación de la cantidad de agua que debe usarse en el mezclado del concreto, es necesario incluir el agua superficial que llevan los agregados. La tabla 2-3 muestra las cantidades aproximadas para agregados promedio. En edificaciones, todos los agregados contienen cierto grado de humedad y cuantos más gruesos son, contienen menos agua superficial. Además de tomar esto en cuenta, recuérdese que la arena moderadamente moderadam ente húmeda aumenta de volumen cerca de un 20%.

TABLA 2-3. CANTIDAD APROXIMADA DE AGUA SUPERFICIAL EN AGREGADOS NORMALES Arena muy húmeda

100 a

134 litros

por metro

cúbico

Arena moderadamente húmeda

cerda de

67

litros

por metro

cúbico

Arena humedecida

cerca de

33

litros

por metro

cúbico

cerca de

33

litros

por metro

cúbico

Grava o piedra triturada humedecidas

2.13.GRADOS 2.13. GRADOS DE EXPOSCION A LA INTEMPERIE. Al establecerse la mezcla que se usará para el concreto, concr eto, es importante tomar tom ar en consideración, además de la resistencia requerida, y el grado de exposición a que estará sometido; la relación agua-cemento es la base sobre la cual se realiza la selección. Todo concreto expuesto a la acción de la intemperie debe tener un contenido de agua no mayor de 26.6 litros por saco de cemento. En las primeras estructuras de concreto reforzado se prestaba muy poca atención a la durabilidad y, como resultado de esto, se presentaron muchos casos de desintegración que podían haberse evitado. La tabla tabla 2-4 se presenta como guía para la selección de la relación



BANCO TEMÁTICO


agua-cemento adecuada para concretos con diferentes grados de exposición; nótese que el agua superficial de los agregados debe incluirse como parte del agua de la mezcla.

2.14. IMPERMEABILIDAD Esta cualidad es de extrema importancia. Ante todo, algunas estructuras, como tanques, muros de sótanos o pisos localizados por debajo del nivel del terreno, deben ser impermeables para evitar que penetre agua; sin embargo, existe otra razón de importancia para hacer que el concreto sea impermeable y es que su desintegración puede ser física o química y el deterioro se debe en gran parte a la penetración de la humedad. En la fabricación de concreto impermeable intervienen varios factores; es obvio que los agregados deben ser materiales durables, sin poros y bien graduados. El concreto debe ser denso, es decir, la relación agua-cemento debe ser lo mas baja posible, y es necesario tomar en cuenta que la mezcla tiene que ser trabajable y que las partículas de los agregados queden bien ligadas entre sí por la pasta de cemento. Para lograr una incorporación completa de los materiales, se acostumbra mezclarlos durante mas tiempo que el normal; en la colocación también se necesitan mas precauciones que las usuales y esto requiere que el vibrado o cuidado se haga cuidadosamente, de modo que se recubra completamente el refuerzo y que se logre una superficie expuesta densa y uniforme. 2

La mezcla requerida para un concreto de 210 kg. /cm puede variar según las condiciones de trabajo, pero nunca deberá ser más ligera que un 1:2:3; en condiciones promedio, una relación de 26.6 litros de agua por saco de cemento producirá un concreto impermeable si se observan las demás precauciones considerándose como máximo una relación agua-cemento de 28.9 para obtener la resistencia mencionada. Al producir concreto impermeable, la relación aguacemento debe mantenerse estrictamente y es necesario que la masa sea de calidad uniforme. En el caso del concreto impermeable no puede sobreestimarse la importancia de un curado adecuado; esto es particularmente cierto durante la etapa inicial del fraguado. La superficies expuestas deben mantenerse continuamente húmedas, de modo que se obtenga una superficie dura y densa, para evitar agrietamiento y pulverización.

2.15. PRUEBAS Según se indicó en el Art. 2-11, si la obra es de bastante magnitud, deben probarse diversos concretos de diferentes proporciones algunas semanas antes de iniciar la construcción. El procedimiento usual es hacer pruebas de varias combinaciones, utilizando por lo menos cuatro diferentes relaciones agua – cemento; después de ello se trazan gráficas de resultados y se escoge la mezcla más económica que produzca la densidad y resistencia requeridas. Se acostumbra continuar la pruebas durante el proceso de construcción, particularmente si hay cambios atmosféricos. Una de las pruebas más sencillas para la determinación de una mezcla adecuada, con las proporciones de agua-cemento fijas, consiste en tomar muestras de pequeños lotes; con una cuchara o llana se preparan diferentes mezclas y un trabajador experimentado puede hacer los ajustes necesarios para obtener fácilmente las proporciones deseadas. Algunas características se notan inmediatamente por la por la apariencia; una mezcla con insuficiencia de mortero de arena – cemento para llenar completamente los huecos del agregado grueso, produce un concreto difícil de trabajar y da como resultado superficies defectuosas. Si la proporción de este mortero es excesiva en relación al agregado grueso, la mezcla será antieconómica, pues el rendimiento del concreto será muy bajo, probablemente se tengan porosidades y habrá segregación al colocarlo. Las dos pruebas más comunes a que se somete el concreto son: la de revenimiento, para determinar su grado de plasticidad y la de compresión, sobre cilindros ya curados, para establecer su resistencia.


230

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

231

Tabla 2-4. RELACIONES AGUA – CEMENTO MÁXIMO PERMISIBLES PARA DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS Y GRADOS DE EXPOSICIÓN A LA INTEMPERIE

Tipo de estructura

Secciones delgadas, como bardas, banquetas, antepechos, concreto ornamental o arquitectónico, pilotes, reforzados, tubos y todas las secciones con menos de 2.5 cm de recubrimiento para el refuerzo Secciones moderadas, como muros de contención, estribos, muelles, trabes, vigas. Porciones exteriores de secciones pesadas (masivas) Concreto depositado debajo del agua por medio de tuberías Losas de concreto colocadas sobre el piso Concreto protegido contra la intemperie o localizado por debajo del piso, interiores de edificios Concreto que prostegerá mediante cubiertas o rellenos, pero que puede quedar expuesto a congelamientos y deshielos por varios años antes de que se le dé tal protección

CONDICIONES DE EXPOSICIÓN* Rango de temperatura muy Temperaturas moderadas, rara amplio, o ciclos frecuentes vez de congelamiento lluviosas de congelamiento o áridas Al nivel del agua o Al nivel del agua o dentro dentro del rango de del rango de variación de variación de dicho dicho nivel nivel En Aire En agua de en aire En En agua de mar En mar o en o en contacto Agua contacto con agua dulce con sulfatos dulce sulfatos

17.8

16.2

14.6

19.4

17.8

14.6 ী

19.4

17.8

16.2

ઢ

19.4

16.2 ী

21.0

17.8

16.2

ઢ

19.4

16.2 ী

-

16.2

16.2

-

16.2

16.2

19.4

-

-

ઢ

-

-

ઢ

-

-

ઢ

-

-

19.4

ઢ

-

ઢ

-

-

* El concreto con inclusión de aire debe utilizarse en todas las condiciones que impliquen exposiciones severas y puede usarse en condiciones moderadas para mejorar la trabajabilidad de la mezcla.

ী Agua freática o subterránea que contenga concentraciones de sulfatos mayores de 0.2%. ী Cuando se utiliza cemento resistente a los sulfatos, puede incrementarse la relación agua cemento en 1.6 litros por saco.

ઢ

La relación agua – cemento debe seleccionarse con base en los requisitos de resistencia y trabajabilidad. Reproducido del libro Práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas e concreto (A.C.I. 613-54), con autorización del Instituto Americano de Concreto.

2.16.PRUEBA DE REVENIMIENTO El término consistencia, aplicado al concreto recién mezclado, se refiere a su estado de fluidez; si el concreto es “plástico” puede moldearse fácilmente, pero cambia lentamente de forma cuando se le quita la cimbra o el molde. Se dice que es trabajable si puede colocarse fácil en las formas previstas para ello; pero ejemplo, puede ser trabajable en las cimbras amplias y abiertas, pero no lo es en las estrechas y con gran cantidad de varillas de refuerzo.


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

232

La prueba de revenimiento proporciona un medio fácil para determinar la consistencia del concreto recién mezclado, pero necesariamente no indica la trabajabilidad y no debe usarse como comparación entre varias mezclas de distintas proporciones o de diferentes tiós de agregados. Es muy sencillo hacer esta prueba; el equipo necesario consiste de un cono truncado de lámina metálica, de 30 cm de altura y cuyos diámetros son 20 cm en la base inferior y 10 cm e la superior. Ambas bases se dejan abiertas y se fijan asas a la parte exterior. Se colocan tres capas de concreto recién mezclado dentro del molde, picando separadamente cada una de ellas 25 veces con una varilla redonda de 5/8 de pulgada; una vez lleno se elimina el exceso de concreto de la parte superior del molde y la de la masa de concreto ya sin retén (ver fig. 2 – 1). Si el concreto se asienta 7.5 cm, se dice que la muestra tiene un revenimiento de 7.5 cm; es así como se averigua la consistencia del concreto. En la tabla 2 – 5 se indican los revenimientos recomendables para el concreto que se utilice en distintos tipos de estructuras.

Tabla 2 – 5. REVENIMIENTOS RECOMENDABLES PARA EL CONCRETO USADO EN DISTINTOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN TIPOS DE CONSTRUCCIÓN Muros de cimentación y zapatas reforzadas Zapatas masivas, cajones y muros de subestructuras Losas, vigas y muros reforzados Columnas de edificios Pavimentos Construcción masiva pesada

*

REVENIMIENTO, CM* Máximo Mínimo 12.5 10.0 15.0 15.0 7.5 7.5

5.0 2.5 7.5 7.5 5.0 2.5

Cuando se utilizan vibradores de alta frecuencia los valores mostrados deben reducirse cerca de una tercera parte.

Reproducido de la Práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas de concreto (A.C.I. 613 – 54) con autorización del Instituto Americano del Concreto.

2.17.PRUEBA DE COMPRESIÓN El concreto se somete a pruebas de compresión para determinar su resistencia. Los especimenes son de forma cilíndrica y su longitud es igual al doble de su diámetro; las medidas estándar son 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, cuando el tamaño del agregado grueso no es mayor de 5 cm. En caso contrario, el diámetro del cilindro debe ser cuando menos el triple del tamaño máximo nominal del agregado. El molde que se utiliza para hacer los cilindros se hace de algún material no absorbente, como el metal o el cartón encerrado; dicho molde se colocan sobre una superficie lisa y plana de vidrio o metal y se llena de concreto, en tres capas sucesivas e igual cada una de ellas a la tercera parte del volumen. Cada capa se pica separadamente 25 veces con una varilla redonda de 5/8 de pulgada de diámetro y 60 cm de longitud, con el extremo redondeado. Una vez que se ha picado la última capa, se nivela la superficie con una cuchara y se cubre con vidrio o metal plano; después de dos a cuatro horas, ya que ha fraguado el concreto, se termina la parte superior con una capa delgada de pasta de cemento y se cubre nuevamente con vidrio o metal. Se acostumbra retener los especimenes durante 24 horas en el lugar de la operación, después de lo cual se llevan al laboratorio y se curan en atmósfera húmeda a 21 °C; las pruebas se hacen por lo general a los 7 y a los 28 días. Al fabricar los especimenes debe tenerse mucho cuidado para asegurarse que las superficies extremas sean planos y paralelas entre sí ya que cualquier irregularidad ocasionará que al probarlos se obtengan resultados erróneos. Una vez colocado el espécimen en la máquina de pruebas, se aplica una carga de compresión hasta que falla; esta carga de falla se registra y se divide entre el área transversal del cilindro, con lo 2 cual se obtiene el esfuerzo unitario último de compresión, expresado kg/cm . Expresaremos el grado o la calidad de un concreto de acuerdo a su resistencia última de 2 compresión, en kg/cm a los 28 días; en las fórmulas utilizadas para el diseño de miembros estructurales, esto se indica mediante el término fć. El concreto más comúnmente usado para


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

miembros estructurales es el de fć. El concreto más comúnmente usado para miembros 2 estructurales es el de fć = 210 gk/cm ; debe recordarse que ésta es su resistencia última. Los esfuerzos permisibles de trabajo se dan como fracciones de ésta; por ejemplo, el esfuerzo permisible de compresión de la fibra extrema de miembros sujetos a flexión, hechos con un 2 2 concreto de 210 kg/cm , es de 0.45 fć, o sea 0.45 x 210 = 94.5 kg/cm (ver tabal 4 – 2). Otros 2 dos valores de la resistencia del concreto fć frecuentemente utilizadas son 175 y 280 kg/cm .

2.18.MODULO DE ELASTICIDAD El módulo de elasticidad * de un material es el resultado que se obtiene al dividir su esfuerzo unitario entre su deformación unitaria correspondiente. Podemos pensar que dicho módulo de elasticidad representa el grado de rigidez del material. Como ejemplo, podemos citar el módulo 6 2 de elasticidad de la manera de pino amarrillo, cuyo valor de 0.124 x 10 kg/cm , y del acero 6 2 utilizado para refuerzo del concreto, que es de 2.039 x 10 kg/cm . puede verse fácilmente que el acero es más rígido que la madera y esta característica se presenta por medio del módulo de elasticidad. También puede entenderse que los concretos de resistencias distintas tienen diferentes grados de rigidez y que bajo esfuerzos iguales sus deformaciones serán diferentes; es decir tendrán módulos de elasticidad APRA concretos de distintas resistencias.

TABLA 2 – 6. MODULOS DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO fć RESISTENCIA ÚLTIMA DE COMPRESIÓN A LOS 28 DÍAS kg/cm2

Ec MODULO DE ELASTICIDAD Kg/cm2

175 210 280 350

202,500 221,500 255,900 286,200

n

3

Ec

10 9 8 7

El módulo de elasticidad Ec del concreto puede tomarse como 0.1362 W para valores de W entre 1,400 y 2,500 kg/cm . 3 considerarse como 2,300 kg/m .

Ea 

1.5

2

f ć, en kg/cm ,

Para concreto de peso normal, W puede

En los cálculos de diseño de los miembros estructurales de concreto es necesario conocer la relación entre los módulos de elasticidad del acero y del concreto que se utilizan; el término que Es expresa esta relación es n, por consiguiente n  . Para el acero de refuerzo Ex = 2.039- x Ec 6 2 10 kg/cm . el valor de n puede tomarse como el número entero más cercano, pero nunca menor de 6; excepto en cálculos para deformaciones, el valor de n para el concreto ligero puede suponerse igual al de un concreto de peso normal de la misma resistencia. 2

Calcularemos aquí la relación n para el concreto de fć = 210 kg/cm ya que se usa con tanta frecuencia.

Como

W

=

2,300

3

kg/m ,

Ec

=

0.1362,

W

1.5

x

f ć; o

sea

Ec  0.1362 2,3003 x 210  221.500kg / cm 2 . * Por lo tanto, n

Es Ec



2.039,000 221.500

y n  9 

En la tabla 2 – 6 se muestran los valores de n para otras resistencias, en cada caso se aceptó 2 el número entero más cercano. Por consiguiente, para fć = 210 kg/cm , n = 9.

2.19.FLUJO PLÁSTICO Todos los materiales de construcción se deforman sin incremento de carga cuando los esfuerzos internos sobrepasan el límite clásico. En los miembros de concreto sometidos a carga, existe también una tendencia a cambiar su forma o tamaño con el transcurso del tiempo; esta deformación se llama flujo plástico. A diferencia de los materiales elásticos, el concreto carece de un grado de proporcionalidad entre los esfuerzos y las deformaciones, y los fenómenos de flujo plástico y de contracción son un tanto similares. El efecto del flujo plástico es equivalente a una disminución en el módulo de elasticidad; por lo tanto, los valores de Ec dados por la tabla 2 – 6 pueden usarse sólo para el cálculo de las deformaciones que se presentarán inmediatamente después de la aplicación de las cargas de servicio. La magnitud de las deformaciones demoradas pueden ser dos o tres veces mayores.


233

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

POLIESTIRENO EXPANDIDO CARACTERÍSTICAS El Poliestireno Expandido aislapor es una espuma termo plástica rígida, formada por la fusión de numerosas perlas pequeñas. Las propiedades físicas de la espuma, están en alto grado, regidas por la densidad, por lo que se dispone de mucha flexibilidad para ajustar las propiedades a las exigencias del diseño y la aplicación de los diversos usos finales, ejemplo: Casetones, Envases de alimentos, Embalajes, Aislamiento en al Ingeniería Civil y Construcción, el la Industria de la Refrigeración. PROPIEDADES 1. Posibilidades de configuraciones complejas 2. Rangos de densidad de 10 a 40 kg/m3 3. Alta resistencia a la compresión a baja densidad 4. Auto extinguible: Incorpora componente ignífugo llamado bromo 5. Estructura celular cerrada: Mínima absorción de humedad 6. Baja rigidez dinámica para un buen aislamiento acústico del ruido de impacto 7. Biológicamente inocuo: sin agente expansor dañino para la capa de Ozono. 8. Compatible con materiales de uso frecuente en la construcción: Cemento, yeso, cal, etc 9. No representa sustrato nutritivo de animales, hongos y bacterias 10. Resistentes a las heladas y putrefacción 11. Buenas propiedades térmicas: Baja conductividad térmica, Baja expansión térmica y Estabilidad estructural entre 180 y 80 °C. APLICACIONES 1. aislapor en la Construcción y la Ingeniería Civil Juntas de dilatación  Paneles estructurales  Tabiquerías, Puertas Contraplacadas, Aislamiento Térmico acústico   Aislamiento entre pisos Base par carretera, paredes de sostenimiento (protección contra movimiento en suelos  arcillosos) Elementos para encofrado y hormigón liviano  Bloques de flotación para muelles flotantes  2. aislapor en la Construcción y la Ingeniería Civil Planchas de alta densidad para aislamiento térmico usadas en almacenes frigoríficos,  cámaras frigoríficas pequeñas, depósitos de basura. 3. aislapor en Industria de la Madera: Planchas de alta densidad para soportar hasta 80°C, para cámaras de secado de maderas  aislapor en la Pesquería: Boyas, Flotadores y Salvavidas 4. FORMAS DE SUMINISTROS, USOS Y DENSIDADES PRODUCTOS Planchas Densidad 10 kgm/m3 Planchas Densidad 10 kgm/m3 Planchas Densidad 10 kgm/m3 Planchas Densidad 10 kgm/m3 Planchas Densidad 10 kgm/m3 Granulado y Perlado Medias Cañas

USOS Casetones, Juntas de Dilatación, Tabiquería Instalaciones a la vista como Cielo Falsos Aislamiento de sistemas de calefacción, refrigeración, cámaras frigoríficas en techos y muros Aislamiento de Pisos y Losas Radiantes Pisos de Cámaras Frigoríficas Hormigón liviano Revestimiento ductos de calefacción, refrigeración en tuberías de fierro y cobre donde la temperatura inferior a 85 °C

BLOQUES DE POLIESTIRENO EXPANDIDO PARA TECHOS ALIGERADOS Mediante este novedoso sistema constructivo, se obtiene importantes aligeramientos en edificios, almacenes, comercios, viviendas, etc; dando como resultado ahorros considerables de concreto y acero yen la cimentación y estructura, lográndose salvar claros entre columnas o apoyos, siendo su principal característica su reducido peso. El CASETON aislapor ofrece al arquitecto, ingeniero y contratista, grandes ventajas al proyectar y utilizarlo debido a su ligereza, facilidad de manejo y en general a sus propiedades físicas que lo colocan en situación ventajosa respecto a otros materiales convencionales usados en losas aligeradas. TEMA: CONCRETO REFER: CATÁLOGO DE AISLAPOR

234



Se obtienen ahorros del orden del 15% al 30% en el costo total de la estructura del edificio, dependiendo de la densidad de muros por m2, es decir, del uso del edificio; y del 60% al 100% de ahorro directo en el transporte y/o flete, tanto en Lima como para los lugares más remotos del país, ya que éstos por su bajo peso pueden ir encima de los fierros de construcción sin elevar el peso de la carga. CARACTERÍSTICAS Material : Poliestireno expandido Peso volumétrico : 10 kg/m3 Resistencia a la Compresión : 0.80 kg/cm2 Resistencia la tensión : 1.8 kg/cm2 Resistencia al corte : 5.5 kg/cm2 Resistencia a la flexión : 1.90 kg/cm2 Coef. de transf. de calor a 10°C : 0.029 k cal/m

VENTAJAS 1. LIGEREZA. Su bajo peso volumétrico (10 kg/m3) transmite importante ahorro de concreto y acero en la cimentación y estructura. 2. AISLAMIENTO TERMICO. Ayuda a conservar una temperatura confortable en la construcción. Su coeficiente de transferencia de calor es el más bajo en el mercado, reduciéndose considerablemente los costos iniciales como equipos de aire acondicionado y/o calefacción, así como los gastos de operación de éstos a largo plazo. 3. ESTABILIDAD DIMENSIONAL. No sufre contracciones ni dilataciones con los cambios normales de temperatura y absorbe el 4% de agua en volumen a inmersión durante todo un año. 4. AISLANTE ACUSTICO. Elimina ruidos excesivos de piso a piso. 5. FACILIDAD DE MANEJO. Un solo obrero es capaz de transportar 6 CASEONES aislapor de 60 x 60 x 20 (equivalente a 24 ladrillos de arcilla) de manera fácil y rápida permitiendo más rapidez en el cimbrado y por tanto bajando notablemente el costo de mano de obra. El peso de un CASETON aislapor de 60 x 60 x 20 es de 960 gramos. 6. CURADO DE LOSA MAS EFICIENTE. Debido a que el material es impermeable y aislante térmico, no absorbe agua ni calor durante el curado del concreto, conservándose el calor de hidratación del cemento, lográndose curados más eficientes. 7. POCO DESPERDICIO. Es importante mencionar que los CASETONES aislapor prácticamente no se desperdician, ya que con mal trato no se rompen. En cambio los ladrillos de arcilla convencionales sufren del 10% al 15% de pérdidas debido al transporte y manipuleo. 8. CLAROS. La ligereza de los CASETONES aislapor permiten mayores claros o luces entre columnas. 9. VERSATILIDAD. Por la naturaleza del material, éstos se pueden cortar, perforar, etc; permitiendo su colocación en zonas de dimensiones variables. Además se facilita notablemente la colocación de las instalaciones eléctricas y sanitarias. Su uso permite una flexibilización en el diseño, pues se puede tener Viguetas espaciadas a 40 cm., como los aligerados convencionales o a 50 ó 60 cms, lo que disminuye aún más el peso por m2. Al aumentarse el espaciamiento y disminuirse el peso, se obtiene no solo menos fierro por m2, sino además menos concreto y se requiere menos encofrado. 10. ACABADOS. El CASETON aislapor permite un acabado directo sobre la losa con yeso, mortero, etc. 11. ECONOMÍA. Todas estas ventajas reunidas en el CASETON aislapor tiene como resultado una reducción considerable en los costos globales de la construcción. COMPARACIÓN ENTRE UNIDADES SIMILARES (0.30 x 0.30 x 0.15 cm) LADRILLO DE ARCILLA BLOQUE DE CONCRETO CASETON DE AISLAPOR

8.00 kg. 11.50 kg. 0.20 kg.

TRASPORTE Y COLOCACIÓN El uso de los ladrillos de techo de arcilla tienen un costo importante, adicional al costo por unidad propiamente dicho, pues debe transportarse desde el pie de obra hasta el encofrado a vaciar. Luego debe ser colocado uno por uno y además se debe considerar un porcentaje importante de merma por roturas de unidades. TEMA: CONCRETO REFER: CATÁLOGO DE AISLAPOR

235

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Los CASETONES aislapor pueden ser fabricados y entregados en obra, con un flete de transporte menor; pueden ser manipulados dentro de la obra con suma facilidad, pues su peso unitario es bajísimo, no se fabrican en bloques tipo ladrillo de techo, sino en bloques alargados, pudiéndose preparar tiras de 1, 2 y 3 metros de largo. Una tira de 3 mts equivale a 10 ladrillos (0.80 kgs aproximadamente9, pesa 1.6 kg y por tanto su traslado y colocación es muy fácil, no existen pérdidas por rotura, no se requiere rellenar con mortero los huecos de los ladrillos extremos. a) En caso de utilizarse la malla (expanded metal) se debe sujetar de un extremo donde comience el rollo con clavos a la madera del encofrado, luego estirarla hasta el otro extremo, cortarla y luego hacer un traslape de 5 cm y volver a estirarla sucesivamente hasta cubrir el área total a techar. Luego colocar los CASETONES aislapor asegurándolo con el fierro de temperatura. b) Para evitar golpes y lastimaduras innecesarias durante el armado de la losa, es conveniente que una vez terminado el armado de la enfierradura, se coloquen los CASETONES aislapor, los cuales debido a su ligereza y fácil manejo, reducen el tiempo y mano de obra notablemente. c) Es conveniete que el acero de temperatura quede colocado sobre CASETONES aislapor para evitar que se levanten durante el vaciado del concreto, debido al vibrado, a la presión del concreto o bien a la flotaciń del casetón mismo. En caso de no especificarse acero de temperatura, los CASETONES aislapor se pueden fijar con clavos al encofrado, o bien con alambres o varillas a la enfierradura. d) Para un concreto tarrajeo chicotear con lechada de cemento y arena gruesa, a as 24 ó 48 horas, proceder al pañeteo y tarrajeo final, teniendo en cuenta en no exceder de un espesor de 2.5 cm y trabajándolo en 2 etapas. CARGA DE SISMO La experiencia sísmica peruana ha demostrado que, a pesar de usarse viguetas en una dirección, las losas aligeradas tienen un buen comportamiento, trabajando como diafragma rígido en el plano horizontal. Las fuerzas de sismo son directamente proporcionales a la masa del edificio y por tanto una disminución de las masas representa también menores esfuerzos por flexión, cortante y axiales en vigas, columnas, placas y zapatas. EN TODOS LOS DISEÑOS, NO SE CONSIDERAN LADRILLOS DE ARCILLA COMO UN ELEMENTO ESTRUCTURAL, SINO ES UN SIMPLE RELLENO, QUE PERMITE OBTENER UNA SUPERFICIE PLANA EN LA ZONA INFERIOR RESUMEN Las losas aligeradas más usadas en el Perú son aquellas conformadas por viguetas de 10 cm de ancho, espaciadas eje a eje 40 cm., con ladrillo o bloques huecos entre ellas y una losa superior de 5 cm monolítica a la vigueta. Los ladrillos suelen ser de arcilla o de concreto vibrado y tienen un tamaño de 30 x 30, siendo su altura de 12, 15, 20 y 25 cm., las losas aligeradas más usadas tienen por tanto un peralte de 17, 20, 25 y 30 cm. Suelen usarse armadas en una dirección (viguetas en una sola dirección) y en caso de paños más o menos cuadrados con luces superiores a los 7 mts., se suele armar en dos direcciones. Para fines de diseño se considera generalmente los siguientes pesos propios. ALIGERADOS

h=

17 cm 20 cm 25 cm 30 cm

Pp=

270 kg/m2 300 kg/m2 350 kg/m2 420 kg/m2

De los cuales los ladrillos o bloques de techo representan el 80, 90, 110, y 150 kg/m2 respectivamente. En el caso de las losas aligeradas en dos direcciones, los pesos son mayores y dependen del uso de viguetas cada 40 cm (eje a eje o de viguetas cada 70 cm; 2 ladrillos juntos en cada dirección: total 4 ladrillos) En opinión de los calculista el CASETON aislapor usado creativamente desde la etapas iniciales del diseño, no solo conduce a la mayoración de las economías antedichas, sino que posibilita el logro de mayores luces y estructuras más esbeltas, cualidades estructurales siempre bienvenidas.

TEMA: CONCRETO REFER: CATÁLOGO DE AISLAPOR

236

BANCO TEMÁTICO


ENCOFRADOS FIERRERÍA ENCOFRADOS

7.1 FUNCION DE LOS ENCOFRADOS, REQUISITOS QUE DEBEN CUMPLIR 7.1.1 Generalidades.- La construcción de los diversos componentes de las estructuras de concreto armado – columnas, muros, vigas, techos, etc. – requiere de encofrados, los mismos que, a modo de moldes, permiten obtener las formas y medidas que hinquen los respectivos planos. Sin embargo, los encofrados no deben ser considerados como simples moldes. En realidad son estructuras; por los tanto, sujetas a diversos tipos de cargas y acciones que, generalmente, alcanzan significativas magnitudes. Son tres las condiciones básicas a tenerse en cuenta en el diseño y la construcción de encofrados: Seguridad  Precisión en las medidas  Economía  De estas tres exigencias la más importante es la seguridad, puesto que la mayor parte de los accidentes en obra son ocasionados por falla de los encofrados. Principalmente las fallas se producen por no considerar la real magnitud de las cargas a que están sujetos los encofrados y la forma cómo actúan sobre los mismos; asimismo, por el empleo de madera en mal estado o de secciones o escuadrías insuficientes y, desde luego, a procedimientos constructivos inadecuados. La calidad de los encofrados también está relacionada con la precisión de las medidas, con los alineamientos y el aplomado, así como con el acabado de las superficies de concreto. Finalmente, debe tenerse en cuenta la preponderancia que, en la estructura de los costos de las construcciones, tiene la partida de encofrados. El buen juicio en la selección de los materiales, la planificación del reúso de los mismos y su preservación, contribuyen notablemente en la reducción de los costos de construcción.

7.2 CARGAS QUE ACTUAN EN LOS ENCOFRADOS 7.2.1. Tipos de carga      

Peso de concreto Peso de los ladrillos (en techos aligerados) Cargas de construcción Peso propio de los encofrados Cargas diversas Presión del concreto fresco

7.2.2. Peso del concreto.- Ha sido señalado que los encofrados deben ser considerados como estructuras; en efecto, en tanto el concreto no alcance las resistencias mínimas exigibles para proceder a desencofrar, los encofrados tienen que ser suficientemente resistentes para soportar el peso del concreto. Esto ocurre en los encofrados de vigas y techos.* Pues bien, el concreto es un material de considerable peso. Un metro cúbico de concreto pesa 2,400 kg, magnitud nada desdeñable; Por ejemplo, un metro cuadrado de losa de concreto de 0.15m de espesor pesa 360kg, equivalente a más de 8 bolsas de cemento.** El peso de un determinado volumen de concreto se obtiene multiplicando dicho volumen por el peso específico del concreto, que como ha sido ya indicado es de 2,400kg/m3. Así, por ejemplo, un metro lineal de una viga de 0.25 x 0.80 x 1.00 x 2,400 = 480kg.

TABLA N° 7.1 PESO DE LOSAS MACIZAS DE CONCRETO ARMADO. Espesor de la losa (m) Peso de un m2 de losa (kg) 0.10

240

1.12

288

0.15

360

0.20

480

0.25

600

TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: “EL MAESTRO DE OBRA” INGº JULIO PACHECO ZUÑIGA - GFP - SENCICO

1

BANCO TEMÁTICO



*

Como veremos más adelante, los encofrados de muros, placas, inclusive vigas gran peralte, están sujetos a la presión que ejerce el concreto fresco.

**

Una bolsa de cemento pesa 42.5 kg.

TABLA 7.2. PESO DE TECHO ALIGERADO (INCLUYE PESO DE LOS LADRILLOS HUECOS) Espesor del techo (m) Peso de un m2 de techo (kg) 0.17

280

0.20

300

0.25

350

0.30

420

7.2.3. Cargas de construcción.- Adicionalmente al peso del concreto, los encofrados deben soportar las cargas de construcción; éstas corresponden al peso de los trabajadores que participan en el llenado de los techos y al del equipo empleado en el vaciado. Para establecer las cargas de la naturaleza referida es usual adoptar, como equivalente, una carga uniformemente repartida en toda el área de los encofrados. Para encofrados convencionales y vaciados con equipo normal se suele tomar el valor de 2000 kg/m2, magnitud que debe sumarse al peso del concreto. Cuando se prevea vaciados con equipo mecánico motorizado el valor indicado debe aumentarse prudencialmente en 50%, es decir, que en este caso la magnitud equivalente a las cargas construcción será: 300 + 200 = 500 kg, es decir media tonelada.

7.2.4. Peso de los encofrados.- En encofrados de madera, el peso propio de los mismos tienen poca significación en relación al peso del concreto y cargas de construcción. En el caso de encofrados metálicos – por ejemplo, encofrados de techos con viguetas metálicas extensibles – el peso que aportan debe tenerse en cuenta. El peso propio de encofrados de techos con viguetas metálicas es aproximadamente 50 kg. por metro cuadrado de techo. El peso exacto debe establecerse a partir de la información que proporcionen los proveedores de este tipo de encofrados.

7.2.5.

Cargas diversas.- Otras cargas que también deben ser previstas y controladas,

especialmente durante el llenado de los techos, son las que se derivan de la misma naturaleza de los trabajos. Al respecto debe evitarse excesivas concentraciones ce concreto en áreas relativamente pequeñas de los encofrados de techos. Este incorrecto procedimiento trasferirá cargas que podrían sobrepasar la resistencia portante prevista de los pies derechos o puntales ubicados debajo de dichas áreas o, eventualmente, originar el levantamiento de puntales contiguos a las mismas. Asimismo, otras cargas constituyen potencial riesgo. Entre ellas las generadas por el arranque y parada de motores de máquinas, más aun si éstas de alguna manera están conectadas con los encofrados. Inclusive, la acción del viento, principalmente en aquellos lugares donde puede alcanzar considerable fuerza, debe ser prevista proporcionando a los encofrados apropiados arriostramientos.

7.2.6. Presión del concreto fresco.- Al ser colocado en los encofrados, el concreto tiene la consistencia de una masa plástica. A medida que transcurre el tiempo va endureciendo convirtiéndose finalmente en un material sólido. En este lapso, desde su colocación hasta su endurecimiento, el concreto ejerce considerable presión sobre los tableros de los encofrados de muros y columnas. Si el concreto fresco fuera un líquido perfecto y permaneciera en este estado durante el vaciado, la magnitud de la presión en un punto cualquiera del encofrado vendría dada por el producto de la densidad del concreto por la altura que hubiera alcanzado el concreto encima de ese punto.* En la Fig. la 7.1. la línea CD representa la variación de la presión en toda la altura del encofrado de una columna de altura H . La presión al pie de la columna es 2400 H . En el punto B la presión es 2400 H mientras que en el borde superior del encofrado la presión es cero. Si la altura de la columna fuera 3m, la presión al pie de la


2


BANCO TEMÁTICO


columna sería 2400 x 3 =7,400kg/m2. En el punto o plano B, si H es 1.80m, la presión es 2400 x 1.80 = 4320 kg/mg. * Como ya se ha visto, la densidad del concreto es 2400kg/m3. Generalmente se procede de esta manera para determinar la presión que ejerce el concreto fresco sobre los tableros de las columnas, consideración que está plenamente justificada por la rapidez con que se lleva a cabo el vaciado de columnas; sin embargo, en el caso de muros, debido a su mayor longitud y consiguientemente mayor volumen, la velocidad del vaciado se realiza más lentamente. Al inicio del vaciado la presión aumenta proporcionalmente con la altura que va alcanzando el concreto dentro del encofrado. Conforme progresa el llenado, el concreto comienza a endurecer y al llegar a una determinada altura la presión ya no se incrementa, permaneciendo su valor constante aun cuando prosiga el vaciado. En la Fig. 7.2, AB representa el tablero del encofrado de un muro. Cuando el concreto fresco llega a una altura H , la presión es P| e igual a 2400 H , y seguirá aumentando hasta alcanzar un valor máximo Pm.a la altura H m. Esta presión ya no se incrementará, permaneciendo invariable hasta la altura H c. Al llegar el vaciado a la altura H c la presión comienza a disminuir linealmente hasta tener valor cero en el borde superior del encofrado. El valor de la presión máxima depende de diversos factores, principalmente de la velocidad de llenado y de la temperatura del concreto. La presión será mayor cuanto más rápidamente se realiza el vaciado. La velocidad de llenado está relacionada con la longitud y espesor del muro y, desde luego, con el equipo utilizado párale vaciado. Si la colocación se realiza con equipo de bombeo la presión máxima alcanzará significativos valores, que pueden ocasionar la deformación o el colapso de los encofrados si éstos no son reforzados apropiadamente. El otro factor determinante de la magnitud de la presión es la temperatura del concreto. Abajas temperaturas ambientales el concreto endurece lentamente desarrollándose presiones muy grandes; por ejemplo, a temperaturas entre5°y 10°C la presión es aproximadamente una y media vez mayor que la que corresponde a una temperatura ambiental de 21°C. En cambio, si la temperatura durante el vaciado es de 30°C, la presión máxima será más o menos 80% de la producida a 21°C. Refiriéndonos a la velocidad de llenado, cuando ésta es controlada –que no exceda, por ejemplo, 0.60m de altura por hora – la presión máxima es aproximadamente la mitad de la presión que cabe esperarse si la progresión del vaciado es de 2 m/hora. En los casos en que se prevea vaciados de concreto a temperaturas bajas la velocidad de llenado debe reducirse y, por supuesto, reforzarse debidamente los encofrados.

7.3DEFLEXIONES 7.3.1. Deflexiones.- Ha sido ya señalado que la seguridad o estabilidad es la condición fundamental que deben cumplir los encofrados. Sin embargo otras exigencias también tienen substancial importancia; una de ellas, es que los elementos de los encofrados no se deflexiones más allá, de los valores máximos admisibles para evitar que, luego del desencofrado, las superficies del concreto aparezcan excesivamente curvadas, especialmente las de concreto expuesto. Los valores de deflexión generalmente admisibles son de 2mm para entablados, y 3 mm para otros elementos, como soleras por ejemplos.

7.4 MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS EN ENCOFRADOS 7.4.1. La madera.- Debido a sus ventajosas propiedades, la madera es el material que frecuentemente se emplea en encofrados. Su bajo peso en relación a su resistencia, la facilidad para trabajarla, su ductilidad y su textura, la hacen aparente para su uso en encofrados. Los encofrados pueden construirse exclusivamente con madera y también combinándola con equipos metálicos estándar, por ejemplo, con puntales y/o viguetas extensibles.


3

BANCO TEMÁTICO



Las especies de madera comúnmente empleadas en encofrados s on: el tornillo, moena, y el “roble”, encomillado éste en razón de que bajo esta denominación se expenden en el mercado diversas especies no clasificadas. Las especies de madera tornillo y moena poseen resistencias que las hacen aptas para su uso en estructuras de madera y, desde presente notorios defectos que puedan afectar su resistencia y el acabado de la s superficies de concreto, tales como: alabeos, arqueaduras, grietas, rajaduras, exceso de nudos huecos. Algunos de estos defectos son originados por inapropiado almacenaje en la obra y/o inadecuada preservación. La unidad de comercialización de la madera es el pie tablar o pie cuadrado, equivalente en volumen a una pieza cuadrada de un pie lineal de lado y una pulgada de espesor (Fig. 7.3). La secciones o escuadrías se designan en pulgadas, por ejemplo: 1” x 8”, 2” x 4”, 3” x 3”, etc. La longitud se expresa en pies lineales. Para obtener los pies cuadrados que tiene una determinada pieza de madera se multiplica las medidas de la sección, expresada en pulgadas, por la longitud en pies, el producto se divide entre 12. Ejemplo, una pieza de 1” x 8” x 12' tiene

1" x 8" x12" 

8 pies 2

12 Ejercicio: Cubicar la siguiente relación de madera 120 piezas de 3” x 3” x 8” 48 piezas de 2” x4” x 12' 80 piezas de 1½” x 8” x 14'

7.4.2. Encofrados metálicos.- Los encofrados metálicos son empleados como alternativa de los encofrados de madera, o en todo caso complementariamente con ella; por ejemplo, los fondos, los costados y los tornapuntas de encofrados de vigas son generalmente de madera, pero los puntales pueden ser metálicos. Diversos equipos de encofrados metálicos son ofrecidos – mayormente en alquiler – por proveedores de este tipo de encofrados, principalmente puntales y viguetas extensibles. Cuando se opte por la utilización, aun cuando sea en parte, de este tipo de encofrados, la selección de los equipos debe estar a cargo del ingeniero residente, así como la dirección y control de los trabajos.

7.5 DESCRIPCION DE LOS ENCOFRADOS 7.5.1. Encofrado de columnas.- Los costados de los encofrados de columnas están formados por tablas de 1” o de 1½” de espesor y de anchos variables de acuerdo a las secciones de las columnas de concreto expuesto, se emplea paneles de “triplay”. Para las abrazaderas se utiliza barrotes de 2” x 4”, 3” x 3” o Fig. 7.4 de 3” x 4”, en largos que dependen de las dimensiones de la sección de las columnas y el sistema de sujeción de abrazaderas que se adopte.

Fig. 7.5

Los sistemas de montaje de las abrazaderas son diversos, algunos muy simples que utilizan como templadores alambre negro N° 8 (Fig. 7.4). Otros más elaborados (Fig. 7.5) se valen de fierros redondos, provistos de platinas en uno de los extremos mientras el extremo opuesto es roscado para posibilitar, mediante tuerca y platino interpuesto, el ajuste requerido. El diámetro de los fierros generalmente es de 1/2” o 5/8” y la platinas son de 3” x 3“ y ¼” de espesor. Fig. 7.6 Espaciamiento de abrazaderas, costados formados con tablas de 1”

Las Figs. 7.6 y 7.7 indican las separaciones o espaciamientos máximos recomendables entre abrazaderas de encofrados de columnas.


4


BANCO TEMÁTICO


Obsérvese que en los tramos inferiores las separaciones son más reducidas, lo cual es concordante con la variación de la presión del concreto fresco, según lo expuesto en el Acápite 7.2.6.

Fig. 7.7 Espaciamientos de abrazaderas, costados formados por tablas de 1½”

Fig. 7.8 Encofrado de columna, con varal.

Por otra parte, considerando los significativos valores que alcanza la presión del concreto fresco, particularmente cuando la altura y la sección de las columnas exceden las convencionales, se suele complementar los encofrados con varales verticales para evitar la rotura de los barrotes de las abrazaderas o, en todo caso, su deformación (Fig. 7.8). En referencia a la habilitación de la madera, un aspecto importante es determinar apropiadamente los anchos de los tableros o paneles. El ancho de los tableros del canto o lado menor de la sección de la columna corresponderá a la dimensión de dicho lado; en cambio, los tableros el lado mayor de la columna corresponderá a la dimensión de dicho lado; en cambio, los tableros del lado mayor de la columna deberán tener un ancho igual a este lado adicionando, al menos, el espesor de las tablas o paneles que corresponden al lado menor (Fig. 7.9).

Fig. 7.9 Habilitación de madera, en encofrados de columna.

Desde luego, la habitación de los barrotes de las abrazaderas también debe merecer la mayor atención. La longitud de los barrotes depende del sistema de encofrado que se adopte; al respecto, es recomendable dibujar a escala la sección del encofrado para determinar el largo de los barrotes. En cuanto al procedimiento de construcción de encofrado de columnas, una de las operaciones más importantes es asegurar la verticalidad de los tableros. Para tal efecto, la verificación se realiza empleando la plomada. La operación debe realizarse con el mayor esmero. El encofrado es arriostrado mediante tornapuntas, clavadas en “muertos” o

Fig. 7.10 Modelo de encofrado de columna de concreto expuesto


5


BANCO TEMÁTICO


durmientes previamente fijados en el suelo o en las correspondientes losas de los entrepisos. Diversos sistemas de encofrados son empleados. La Fig. 7.10 muestra la sección de un encofrado de columna de concreto expuesto.

7.5.2. Encofrado de muros.- La fig. 7.11 muestra un encofrado típico de muros y la denominación usual de sus elementos componentes. Los tableros están constituidos por tablas o por paneles de “triplay”. Las tablas son de 1” o 1½” en anchos de 6”, 8” o 10”. El triplay empleado para los paneles es de ¾” (19mm) de espesor, y especificado para este tipo de trabajo. En obras pequeñas, o cuando no se dispone de pasadores, es posible obviar los varales horizontales recurriéndose a alambre negro N° 8 tensado entre los parantes del encofrado. Las escuadrías usuales de los parantes y varales son de 2” x 4”, 2” x 6”, 3” x 3” y hasta de 3” x 4”. Para facilitar la labor, tanto en el encofrado como en el desencofrado, cada varal está formado por dos piezas. El tipo de tirante o pasador de fierro empleado en encofrados de columnas también es utilizado en los encofrados de muros, pasándolos de una cara del encofrado a la otra a través de tubos de plástico. Los tornapuntas o puntales, además de asegurar el aplomado de los encofrados les confieren arriostramiento. Las escuadrías de los tornapuntas son de 3” x 3”, 2” x 4” y 3” x 4”. En muros en los que la impermeabilización constituye requisito esencial y también en muros de contención de tierra encofrados sólo por una cara, no es procedente el empleo de pasadores. La solución a adoptarse en estos casos es mediante puntales, cuya función es resistir la presión que ejerce el concreto fresco sobre los tableros de los encofrados. Los puntales o tornapuntas deben tener las encuadrías apropiadas y su espaciamiento serán debidamente arriostrados para evitar su pandeo. Previendo el eventual levantamiento de los tableros por efecto del rebote, originado por caída libre del concreto, es recomendable afirmar el encofrado mediante alambre negro N° 8 previamente anclado en el cimiento o en las losas de entrepisos.

7.5.3. Encofrado de vigas.- Los Fig. 7.11 Modelo de encofrado de muros sistemas de encofrados de vigas son diversos, según el tipo de vigas de que se trate (peraltadas hacia abajo, invertidas, chatas, de borde, etc.). Cabe, además, distinguir entre encofrados que reciben sólo el peso de las vigas, de aquellos que sustentan parte del peso de los techos, como es el caso de encofrados con viguitas metálicas extensibles.

Los elementos principales de los encofrados de vigas son: fondo del encofrado, costados, tes o caballetes de madera o puntales metálicos. El fondo generalmente está formado por tablas o tablones de 1 ½”, el ancho corresponde al ancho de las vigas. También suele emplearse, principalmente cuando se trate de superficies de concreto expuesto, paneles de “triplay”. El fondo se apoya sobre los cabezales de las Tes. o de los caballetes. En los tableros de los costados se emplea tablas de 1” o de 1 ½” montadas sobre barrotes de 2” x 3”, 2” x 4”, o de 3” x 3”. Para obtener superficies de concreto expuesto son utilizados paneles de “triplay”.


6


BANCO TEMÁTICO


Las tes, los caballetes de madera y los puntales metálicos cumplen la función de soportar las cargas. Los pies derechos de las tes y caballetes son de 3” x 3” o 3” x4”. Un tipo de encofrados de vigas es mostrado en la Fig. 7.12. Es pertinente indicar que los tableros de los costados de los encofrados de las vigas, al igual que los de las columnas y muros, están sujetos a la presión que ejerce el concreto fresco al momento del vaciado; por eso es que los encofrados están provistos de largueros corridos y fijados sobre los cabezales, también de tornapuntas (pericos) y varales amarrados con alambre de fierro, de la misma manera que en los encofrados de columnas y muros. Respecto a la seguridad, ciertas recomendaciones deben tenerse presente; por ejemplo, cuando se trate de encofrados de techos empleando viguetas metálicas apoyadas en los encofrados de las vigas, es preciso asegurarse que las cargas que transmiten las viguetas sean apropiadamente transferidas a los cabezales de las tees o caballetes. Para lograr esta indispensable condición, las viguetas deben apoyarse en soleras o largueros dispuestos adecuadamente en los costados de las vigas y de ninguna manera apoyados sólo en el canto de las tablas de los costados de las vigas. Las soleras o largueros se apoyarán en barrotes, y éstos a su vez sobre los cabezales, o en todo caso sobre solera corrida en la parte baja de los costados del encofrado. Otra recomendación es proporcionar Fig. 7.12 Ejemplo de encofrados de vigas. consistentes apoyos a los pies derechos o puntales, especialmente cuando se trate de vigas de gran peralte, más aun si los encofrados de las vigas reciben parte importante del peso de los techos, como es el caso de encofrados de techo con viguetas metálicas. Al respecto, es imprescindible compactar el suelo y construir falsos pisos antes de proceder a encofrar; inclusive, en algunos casos podría ser necesario construir solados para el apoyo de los pies derechos o puntales, o interponer durmientes de madera, de escuadrías apropiadas, entre los pies derechos o puntales y el falso piso. Por otra parte el arriostramiento lateral de los pies derechos o puntales metálicos favorece la estabilidad de los encofrados. Las escuadrías de pies derechos y la separación de las tes o caballetes dependen de las cargas que se impongan a los encofrados y de la altura o longitud de los pies derechos.

7.5.4.

Encofrado de techos.-

La Fig. 7.13 muestra, en corte, el techo denominado “aligerado”, el mismo que está constituido por viguetas, losa y ladrillos huecos. Los ladrillos son de arcilla cocida y también de concreto vibrado; el alto de los ladrillos es generalmente 0.15, 0.20, 0.25m (Fig. 7.14).

Fig. 7.13 Techo aligerado, mostrado en corte


7


BANCO TEMÁTICO


Considerando el espesor de la losa del aligerado, el alto de lo ladrillos es 5 cm menor que el espesor del techo correspondiente; por ejemplo, si se trata de aligerado de 0.25 m, el alto de los ladrillos será 0.20 m. Las escuadrías comúnmente empleadas en los encofrados de techos aligerados son: Tablas: 1” o 1 ½”, en anchos de 8” mínimo Soleras: 2” x 4”, 3” x3” y 3” x 4” Pies derechos: 3” x3” o de 3” x 4”. No emplear pies derechos de 2” x 3” o de 2” x 4” Frisos: 1” y 1 ½”, en anchos variables según el espesor del techo aligerado. En encofrados de losas macizas de concreto armado el tablero está constituido por tablas de 1” o 1 ½”, de anchos de 6”, 8” o 10”. Se emplean también paneles de triplay, montados en piezas de 2” x 3”, 2” x 4” y 3” x 3”. Cuando se opte por encofrados metálicos es imprescindible el asesoramiento de las firmas proveedoras de este tipo de equipo. Como n todo encofrado sujeto a cargas verticales, el apoyo de los pies derechos y puntales debe concitar especial atención. El suelo debe ser firmemente compactado y la construcción de falsos pisos es indispensable, previamente a la ejecución de los encofrados. Para regular la altura de los pies derechos se suele interponer, entre los pies derechos y los falsos pisos y las losas de los entrepisos, cuñas de madera. Debe evitarse el Fig. 7.14 Ladrillos huecos, para techos aligerados. empleo de ladrillos en sustitución de las cuñas de madera. Debe evitarse el empleo de ladrillos en sustitución de las cuñas o apoyos de madera.

7.5.5.

Resistencia de pies derechos y puntales.- Los pies derechos son piezas esbeltas, es

decir, las escuadrías o secciones de los pies derechos son pequeñas en relación a su longitud. La eventual falla de los mismos se produce por pandeo, más que por compresión o aplastamiento. La capacidad de carga de piezas esbeltas depende mayormente de la relación entre las dimensiones de la sección, principalmente del canto, y de su longitud. Es substancialmente menor cuanto mayor sea su esbeltez. Por ejemplo, si un pie derecho de 3” x3” y de 2m de longitud tiene una capacidad de carga de 1600 kg. ésta será sólo de 400 kg si la longitud se duplica, es decir, la capacidad de carga se reduce a la cuarta parte. Lo expuesto demuestra la inconveniencia de emplear pies derechos de excesiva esbeltez sin apropiado arriostramiento lateral y aprobación del ingreso residente. Por ello no es recomendable seleccionar pies derechos de 2” x 3” x 4”, tal como ha sido señalado.

7.5.6

Separación o espaciamiento de soleras.- La separación entre soleras de encofrados de techos aligerados no deben ser mayores que las indicadas en las siguiente tabla, 7.3. Tabla 7.3 Espaciamiento máximo de soleras de encofrados de techos aligerados.* *Madera tornillo o moena

7.5.7

Espaciamiento máximo entre pies derechos.- Para encofrados convencionales de 0.20 y

0.25m, cuya altura, de piso a techo, no sobrepase de 3.00m la separación máxima entre pies derechos será de 1.00m, siempre y cuando los pies derechos sean de 3” x 3”, y las soleras de 2” x 4”, 3” o de 3” x 4”. Se reitera la conveniencia de no emplear pies derechos de 2” x 3” o de 2” x 4”.

7.5.8

Arriostramiento.- Ya se ha visto que el diseño y la construcción de encofrados de techos

deben asegurar que cada uno de los elementos sea suficientemente resistente; sin embargo, también es indispensable arriostrar apropiadamente los encofrados para conferirles estabilidad ante las acciones que suelen manifestarse debido al empleo de equipos (winches, vibradores, etc.) empleados para el vaciado de concreto y también por colocación no uniforme del concreto durante el llenado de los techos.


8

BANCO TEMÁTICO

SENCICO NOVIEMBRE 2001 7.6


TOLERANCIAS ADMISIBLES EN ENCOFRADOS

Ciertamente, en la práctica de obra es poco probable conseguir que la medidas de los diversos componentes de la estructuras de concreto correspondan exactamente con las exigidas en los correspondientes planos. Lo mismo ocurre con la verticalidad, nivelación y alineamientos de dichos elementos. La Tabla 7.4 indica los márgenes de error admisibles.

TABLA 7.4 – TOLERANCIAS ADMISIBLES EN LOS ENCOFRADOS. mm Versatilidad de superficies de columnas, muros, placas, y en aristas. En cualquier longitud de 3m

6

Máxima en toda la altura

25

Nivelación de las superficies inferiores de losas y fondos de vigas, y alineamiento de aristas En cualquier tramo hasta de 3 m

6

En cualquier tramo de 6 m

10

En toda la longitud

20

Dimensiones de las secciones de columnas y vigas y en el espesor de losas y muros No menos de

6

Ni más de

12

7.7

PLAZOS DE DESENCOFRADO

Como regla general ningún elemento o parte de la estructura deberán desencofrarse antes de que el concreto alcance la resistencia para soportar su propio peso y las cargas propias de la construcción. Encofrados de superficies verticales, tales como columnas, placas, muros no sujetos a flexión, caras de vigas, frisos, pueden desencofrarse cumplidas 24 horas a partir del vaciado del concreto. En el caso de elementos delgados o esbeltos y en muros de contención de suelos inestables es necesario mantener los encofrados hasta que el concreto adquiera la resistencia requerida en cada caso. En losas y vigas los plazos mínimos para proceder al desencofrado son los siguientes.

Losas y techos aligerados Luces hasta 6 m Luces mayores de 6 m

7 días 10 días

Vigas Luces hasta 6m

14 días

Luces mayores de 6m

21 días

Cuando la temperatura ambiental es menor de 10°C los lapsos deberán ser prudencialmente ampliados. También podrán variar si se emplea cementos que no sean Tipo I, o se use aditivos aceleradores o retardadores de fragua. En los casos señalados, u otros en particular, los plazos mínimos para desencofrar deben ser autorizados por el ingeniero residente.


9


BANCO TEMÁTICO


ENCOFRADOS ATENCIÓN

1. El diseño y construcción de los encofrados es responsabilidad del constructor 2. Las características esenciales de un buen encofrado son: a) Resistencia, para soportar con seguridad el peso y la presión lateral del concreto y las cargas de construcción. No se debe olvidar que, en el proceso de colocación, el concreto es un líquido muy denso. b) Rigidez, que asegure que las secciones y alineamientos del concreto terminado se mantengan dentro de tolerancias admisibles. c) Estabilidad, Es usual que la falla de encofrados se deba a falta de arriostramiento. No olvidar que el peso de concreto es mucho mayor que el del encofrado y está ubicado en la parte alta del mismo, creando condiciones severas de carga lateral, ante la ubicación o movimiento del equipo o inevitable asimetría en la colocación del concreto. d) Estanqueidad, Las juntas deben ser herméticas de manera que no ocurran fugas de la lechada de cemento. e) Facilidad de desencofrado, Debe tenerse cuidado de asegurar que el concreto no atrape al encofrado y de que el orden de desencofrado libere aquellas partes que pueden retirarse entes. Los clavos no deben clavarse a fondo. f) Economía , El costo el encofrado puede ser de 1/5 a 1/3 del costo de la estructura; consecuentemente, se requiere cuidado en el corte y mantenimiento de la madera, así como una sistematización que permita el uso repetido de la formas. 3. APUNTALAMIENTOS: Consiste en la colocación de puntales bajo el elemento estructural (usualmente viga o losa) inmediatamente dispuse del retiro del encofrado, debiendo portar el peso del concreto y las cargas adicionales de construcción. Su objetivo fundamental es asegurar el máximo re-uso del encofrado. Los siguientes aspectos deben tenerse en cuenta : a) En la colocación los puntales deben acuñarse de manera de impedir la deflexión del concreto, sin embargo el acuñado no debe excederse causando contraflechas. b) El tamaño máximo de desencofrado antes del apuntalamiento no excederá 250m x 250m en losas, ni será más de 2m en vigas. c) Se verificará que la resistencia del concreto es adecuada para las condiciones de apuntalamiento establecidas. d) Los puntales deben ser piezas derechas y fuertes de madera no menos de 4” x 4” y preferible 6” x 6”

e)

La operación de apuntalamiento debe ser planificada, contándose con todos lo puntales y cuñas necesarias antes de iniciar el trabajo y efectuarse bajo supervigilancia constante.

DESENCOFRADOS

1. El desencofrado temprano es deseable desde el punto de vista de la economía. Sin embargo, para asegurar un adecuado comportamiento estructural de concreto, cos encofrados, o un apuntalamiento adecuado, deben permanecer hasta que el concreto adquiera la resistencia suficiente para portar con seguridad las cargas, para resistir daños mecánicos tales como quiñaduras y despostillamientos. 2. En general, los encofrados de columnas, muros y costados de vigas o losas, se requieren sólo hasta que el concreto haya endurecido y sea capaz de resistir la ocurrencia de daños mecánicos. Para esto es suficiente una resistencia f 'ct de 40 kg/cm². 3. E l encofrado o un apuntalamiento adecuado, de fondos de losas o vigas requiere permanecer en sitio hasta que el concreto tenga una resistencia adecuada para portar su propio peso y la sobrecarga de construcción que le será aplicada. 4. En ciertos casos el tiempo de permanencia deberá se ampliado para evitar deflexiones excesiva. Este es el caso de grandes luces o voladizos, cuyo tiempo de encofrado debe señalarlo el proyectista.

TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTR. DE ESTRUCT. MANUAL DE OBRA - HECTOR GALLEGOS Y OTROS - CAPECO

10

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

5. Para determinar el plazo de desencofrado se puede utilizar la siguiente información aplicable a CEMENTO PÓRTLAND TIPO I en una construcción bien curada. TIEMPO EN HORAS PARA ALCANZAR: D (Resistencia a daños mecánicos), 13 f c' ó 2 3 f c'

TEMPERATURA AMBIENTAS (°C) 0° 5° 15° 20°

CONTENIDO DE CEMENTO BOLSAS /M 5 @ 6 1/2 D 120 69 46 34

1/3 208 120 78 54

61/2 @ 8 2/3 447 292 204

D 116 66 44 32

1/3 204 117 74 52

8@9 2/3 444 288 202

D 72 42 28 22

1/3 196 111 70 48

Más de 9 2/3 417 268 188

D 48 30 20 16

1/3 152 84 54 36

2/3 396 254 176

TOLERANCIAS Las tolerancias admisibles en el concreto terminado son las siguientes: ELEMENTO En la verticalidad de aristas y superficies de columnas placas y Muros El alineamiento de aristas y superficies de vigas y losas

TOLERANCIA (mm)

{

En cualquier longitud de 3 metros EN todo el largo

6 20

{

En cualquier longitud de 3 metros En cualquier longitud de 6 metros En todo el largo

6 10 20 5 +10 5

En la sección de cualquier ELEMENTO En la ubicación de HUECOS, PASES, TUBERÍAS ETC.

PRESION DEL CONCRETO PRESION LATERAL MÁXIMA PARA EL DISEÑO DE ENCOFRADOS

1. DE PAREDES. No usar presiones mayores e 9000 (h = altura total en metros).

kg m2 ó 2400

x h, la que sea menor.

PRESION LATERAL MÁXIMA EN kg m 2 Para las temperaturas ambientales indicadas Temperatura Ambiental (°C) Ritmo De colocación Del concreto (metros de alto /horas)

30°

25°

20°

15°

10°

5°

1 3

1135

1190

1265

1365

1500

1705

2

1590 2045 2500 2955 3410 3865 4005 4145

1705 2220 2725 3235 3750 4263 4420 4580

1850 2435 3020 3605 4185 4770 4955 5140

2045 2725 3410 4090 4770 5455 5650 5875

2320 3135 3955 4775 5590 6410 6665 6920

2725 3750 4770 5795 6820 7840 8160 8475

3

1 1 13 1 23 2 2 13 2 23 3

2. DE COLUMNAS. No usar presiones mayores de13500 (h = altura total en metros).

kg m2

ó 2400 x h, la que sea menor.


11

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

12

PRESION LATERAL MÁXIMA EN kg m 2 Para las temperaturas ambientales indicadas Temperatura Ambiental (°C) Ritmo De colocación Del concreto (metros de alto / horas) 1

2045

2

3410

5 6 En todo este7rango Gobierna presión 8 de 92 13500 k m 10

30°

7500 8865 10225 11590 12955

25°

20°

15°

2220 2435 2725 3750 41 85 4770 7695 886 8865 10 5590 6620 8350 9445 10910 9885 11200 12955 11420 12955 13500 12955 13500 13500

10°

5°

3135

3750

10500 12 12955 12890 13500

5

13500

13500

DETALLES



BANCO TEMÁTICO


CIMIENTOS


13


BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRERÍA INDICE

Prólogo. Objeto de monografía. I GENERALIDADES.

II

III

IV

El hormigón, en cabeza de la construcción. Materiales que forman el hormigón. . Algunas propiedades más importantes que deben reunir los materiales. Los áridos El hormigón en su «minoría de edad El encofrado como ciencia y como arte. HERRAMIENTAS Y MATERIALES. Herramientas. Clavazón. Nomenclatura. Tablas para encofrar. ENCOFRADO DE CIMIENTOS. El terreno. Preparación de los tableros. Dimensionado. Taller de montaje. Algunas ideas interesantes sobre montaje de tableros. Esquinas. Prolongación de tableros. . Misión de la clavazón en los tableros. Algunos modelos de encofrados para cimientos. Puesta en obra. Refuerzos de encofrados. . Ejiones. Carreras. Puntales. Tirantes. . Encofrado de cimientos de pilares. Trazado de los tableros.

ENCOFRADO DE PILARES

Encofrado de pilares. Diferentes clases de pilares. Seguridad. Replanteo de un pilar. Marcos para mantener la sección Transversal. Verticalidad. Pilares aislados, con tornapuntas. . Taller. Altura de los tableros. Pilares de esquina Pilares intermedios. Fabricación de tableros Hormigonado de pilares. Codales. Pilares de sección no rectangular. Pilares de sección circular. Taller. Misión de los camones. Puesta en obra. Ventana de limpieza y hormigonado. Pilare de sección poligonal. Trazado geométrico de polígonos regulares. . Pentágono regular inscrito en una circunferencia. Pentágono regular circunscrito a una circunferencia. Hexágono regular inscrito. . Hexágono regular circunscrito. Octágono. Pilares medios y gruesos. Embarrotado. Atirantado.

TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

18

BANCO TEMÁTICO

SENCICO NOVIEMBRE 2001 V VI


Encofrado de cabezas de hongo.

ENCOFRADO DE PILARES DE PORTICO

Pórtico. Taller.

ENCOFRADO DE VIGAS Y JACENAS

Encofrados de vigas. Viga de fachada. . Taller. Puesta en obra. Seguridad en lo puntales. Viga interior. Tableros laterales. Tablero de fondo. . Taller. Puesta en obra. Encuentros de vigas. — Esquinas. Vigas acarteladas. Razón. Vigas maestras y brochales. Taller

VII ENCOFRADO DE MUROS

Encofrado de muros. Replanteo. Ejecución. Número de costillas necesarias. Carreras. Muros de cierta longitud. Precauciones antes de hormigonar. Esquinas de muros. Replanteo. Ejecución. Hormigonado de muro y suelo. Soluciones de continuidad en el hormigonado. — Huecos. Taller. Replanteo. Puesta en obra.

VIII ENCOFRADOS DE SUELO DE PLANTA

IX

Diferentes clases de suelos. Suelos de losas de hormigón armado Suelos e losas macizas abovedadas. Losas con nervios o vigas en T. Puesta en obra. Tablas cortas. Apoyo de los encofrados de losas. Apuntalamiento. Riostras. Trabajo de desencofrado. Forjados de hormigón. Formas de encofrar Techos artesonados. Casetones. Otros tipos de suelos. Suelos con nervios y relleno. Suelos con ladrillo armado. Suelos con viguetas prefabricadas.

ENCOFRADOS DE ESCALERAS

Encofrados de escaleras. Clasificación. Escaleras sencillas de un tramo recto. Estudio previo. Encofrado de la losa de escalera. Tablero de zanca. Tabla de pie. Formación de contrahuellas. Terminación del primer tramo. Escaleras rectas de dos o más tramos. Comienzo del segundo tramo. Meseta del tramo. Escaleras curvas.


19


X

XI

BANCO TEMÁTICO


Trazado matemático. Dificultad de ejecución. Camones. Zancas. Losa. Apuntalamiento. Madero de sobrezanca.

ENCOFRADOS DE VOLADIZOS

Balcones o galerías. Aleros. Marquesinas. Cornisas.

ENCOFRADOS DE ARCOS, BOVEDAS, CUPULAS Y PUENTES

Arcos. Bóvedas. Cúpulas. Puentes. Clasificación. Puentes de arco.

XII ENCOFRADOS DE DEPOSITOS Descripción. Depósitos de forma circular. Trazado de una circunferencia mediante cuerdas y flechas. Puesta en Obra. Diámetros de los depósitos. Apuntalamiento. Encofrado interior. Depósito de sección poligonal. Piscinas. Silos.

XIII ENCOFRADOS DE PIEZAS PREFABRICADAS Descripción. Moldes para viguetas. Moldes para tubos. Pilotes de hormigón. Moldes para fabricar piezas a pie de obra. Moldes para viguetas. Moldes para dinteles. Moldes para dintel con caja de persiana. Moldes diversos.

XIV APÉNDICE

Encofrado metálicos. Ventajas del encofrado metálico. Características de los encofrados BYS. Duración ilimitada. Adaptable a cualquier medida. Montaje fácil y económico. Amortización. Medidas «standard». Montaje. Centinela. Cuña para sujeción de latiguillos. Cangrejo


20


BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRERÍA PROLOGO

Para cerrar el ciclo iniciado con el libro CARPINTERÍA DE TALLER Y DE ARMAR en el que se muestra parte de estas múltiples variedades en que la madera entra a formar parte como elemento de primera línea, tenemos aquí una muestra de una de las facetas en que la madera interviene. En el libro que acabamos de citar la madera inmanente. No sucede lo mismo en la materia que vamos a tratar a continuación: los encofrados. Aquí la hace de una manera callada, pero que el técnico sabe apreciar. Pocos piensan al ver una pieza de hormigón, una esbelta escalera, o una gigantesca estructura, en la mano que te dio ―moldura‖. No hay allí ni las más mínima huella de

material leñoso que invite a recordar que intervino en su construcción un encofrador. Sólo el técnico recordará la mano hábil del moldeador de aquella figura, de aquella forma terminada, en la labor abnegada del encofrador, al cual pocas veces se le reconoce su mérito y que, sin embargo, allí está su obra ―sin estar propiamente lo que él hizo‖. Es, pues, una labor que pasa desapercibida para la

mayoría, pero que una minoría sabe apreciar. Que este posible olvido no importe. En el encofrador debe haber algo de artista, no todo es técnico. Desde un principio deberá valerse por sí mismo de sus propios conocimientos y de su experiencia. Nadie le facilitará la labor. No encontrará en el proyecto que se encomiende a su labor ningún dato, ninguna referencia a su trabajo. Sólo unas formas ya definidas y acabadas le serán presentadas. El será, pues, el ingeniero y el artista de su trabajo. Desde esta modesta monografía queremos contribuir, siquiera sea en la medida que su extensión permite, a la formación y ayuda de esos ―moldeadores del hormigón‖, que encontrarán aquí unas

ideas de su técnica, que esperamos les sean útiles en su labor.

OBJETO DE ESTA MONOGRAFÍA Al iniciar el presente trabajo nos empujó un doble objeto: orientar a los hincados en este arte, mediante el estudio de diversos casos de encofrados en las distintas partes de una obra, y el de cubrir un hueco en esta colección puesta al alcance de los futuros técnicos de la construcción, en donde hallarán una serie ordenada de casos que podrán sacarle del apuro en los primeros pasos de su vida profesional. Ya comprenderán nuestros lectores que es materialmente imposible crear una obra que comprenda todos los modelos y tipos de moldes y encofrados posibles, ya que éstos son infinitos, por mucho que extendiéramos esta obra, siempre habría casos nuevos, distintos. Por eso aquí exponemos unos cuantos casos, de los que el lector puede aprender ― lo fundamental‖, el alma de este importante

oficio, aplicables a cuantos problemas se le presenten. Naturalmente, de aquí debe sacar el lector la idea, el concepto, no el caso concreto, ya resuelto, pues las características de los elementos de un encofrado dependen de las fábricas de hormigón previstas, ya que serán muy distintos los encofrados para vigas de cimentación que para vigas de pisos, y aun dentro de éstas habrá que atenerse a las características de cada caso. El encofrador debe saber cómo obrará mecánicamente el hormigón al ponerlo en el molde, ya que de ese conocimiento dependerá el disponer bien y adecuadamente dimensionados los embarrotados, brindas, codales, latiguillos, etc., etc. El desconocimiento absoluto de esa mecánica puede provocar desastres irreparables. El dominio de esa mecánica de que venimos hablando se hace bien patente si el lector se detiene un momento a pesar que, de ordinario, no se incluyen planos de encofrados en las obras de hormigón, sino que simplemente se dibujan las obras tal y como han de quedar definitivamente, es decir, los contornos de pilares, vigas, voladizos, etc. Queda al encofrador la concepción y confección de cada tipo de encofrado, elementos de seguridad, etc. La práctica, pues, es tan necesaria en nuestra materia como la teoría, ya que nos enseñará a resolver cientos de casos en que otros encofrados similares en todo o en parte ya fueron debidamente resueltos satisfactoriamente. Y una vez advertidos nuestros lectores de todas estas cuestiones, pasamos a desarrollar nuestra materia.


21

BANCO TEMÁTICO



GENERALIDADES

EL HORMIGÓN EN CABEZA DE LA CONSTRUCCIÓN De la misma manera que cualquier titular deportivo, encabezamos esta monolografía, con la que cerramos el ciclo de LA MADERA EN LA CONSTRUCCIÓN. Efectivamente, la técnica del hormigón ha alcanzado límites insospechados y hoy marcha en cabeza de cuantos materiales componen la primera división de la construcción. Históricamente hablando, el hormigón es de muy reciente invención, aunque, por otra parte, ya era conocido al menos por los romanos, si bien no conocían más que empíricamente el proceso de fraguado. Todavía hoy perduran obras de aquellas remotas épocas en las que el hormigón, o mejor, los morteros hidráulicos, eran empleados como aglomerantes. Parece ser que fue el inglés Hohn Smeaton, allá por el año 1756, el que logro entrever algo de lo que sucedía en el proceso de fraguado de las cales. Al principio del siglo pasado, sería Vicat el que producía los primeros cementos al cocer mezclas determinadas de arcilla y caliza. No obstante, aún habían de transcurrir bastantes años hasta que se llegara a la producción comercial lo cual ocurrió hacia 1824, en que el inglés John Aspdin obtuviera a elevadas temperaturas, de una mezcla definida de cal apagada y arcilla, un producto que denominó cemento Pórtland, ya que apagada y arcilla, un producto que denominó cemento Pórtland, en el condado de York. Modernamente, con el sistema de los hornos rotatorios, la producción del cemento artificial se ha incrementado enormemente, hasta el punto de constituir su desarrollo un índice claro de la economía de los pueblos. El campo de aplicaciones del cemento es inmenso, y es, sin duda, un material indispensable en la construcción moderna. Este incremento considerable en el empleo del cemento, se debe a sus propiedades, que, enumeradas muy ligeramente (1), son las siguientes, a) Resistencia al fuego. b) Duración ilimitada de las construcciones c) Gran resistencia a los esfuerzos exteriores. d) Bajo costo. e) Es moldeable. Esta última propiedad, principalmente, es la que ha jugado un papel muy importante en el hecho de que se empleen los hormigones aun en obras de diversas formas, ya que basta con disponer de un molde o encofrado suficiente y adecuado. Por esta cusa, el campo de aplicación del hormigón es prácticamente ilimitado ya que en la actualidad se utiliza para cimentos de obras, estructuras de edificios, obras de ingeniería, depósitos, obras de puertos, presas, elementos premoldeados y prefabricados, etc.

MATERIALES QUE FORMAN EL HORMIGÓN El hormigón es una mezcla mecánicamente obtenida de un aglomerante, el cemento, y una dosificación determinada de áridos: arena y grava, amasados con la cantidad de agua suficiente. La masa así obtenida tiene la propiedad de ―fraguar‖, endureciéndose con el tiempo. En esta mezcla, es el cemento el elemento que actúa como ―activador‖ de ese endurecimiento que al principio es rápido,

haciéndose más lento después. La resistencia o dureza obtenida de la mezcla citada varía dentro de ciertos límites con la cantidad de agua que se emplee, de manera que si se fabrica un hormigón excesivamente ―seco‖, la resistencia obtenida será menor que si empleados la cantidad de agua ―óptima‖.

También decrece grandemente aquélla conforme va aumentando la cantidad de agua. En la figura 1, mostramos un gráfico en que se relaciona el cociente agua/cemento y la resistencia obtenida con la mezcla. Se supone que los áridos han sido bien dosificados, de lo cual también hablaremos. Estudiando químicamente el cemento, se ha llegado a la conclusión de que es el silicato tricálcico el factor que determina el fraguado, de manera buena calidad de éste.

Figura 1


22

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Los cementos con buena calidad de cal y bien cocidos, son los que dan mayor resistencia en el fraguado. El cociente de dividir el contenido (1) La técnica del cemento en sus múltiples aplicaciones: morteros, hormigones, etc., la encontrará el lector en la monografía n° 33 y 34, TÉCNICA Y PRCTICA DEL HORMIGÓN ARMADO, limitándose a una sucinta noción antes de entrar en nuestra materia, íntimamente relacionada con la técnica del hormigón armado y de masa. De cal por la del resto de los componentes (sílice + alúmina + óxido de hierro), recibe el nombre módulo de hidraulicidad. Este número suele variar entre 1,7 y 2,2 en los buenos cementos. El color predominante en los cementos es gris verdoso, y después de fraguado, en el hormigón, adquiere una tonalidad predominantemente gris azulada.

ALGUNAS PROPIEDADES MATERIALES

MAS

IMPORTANTE

QUE

DEBEN

REUNIR

LOS

Durante el fraguado del mortero u hormigón, se desprende calor de la masa, como consecuencia del proceso químico que en ella se efectúa para la transformación de unos componentes en otros. Este calor depende en gran manera de la dosificación o cantidad de cemento, de la cantidad de áridos, del agua, de la temperatura exterior, etc. Parece ser que la máxima cantidad de calor desprendido, o mejor dicho, la máxima temperatura que llega a alcanzar una masa, se produce entre las diez y las doce horas después de su amasado. Esta variedad de temperaturas y, por tanto, su diferencia con la del ambiente, origina que no sean iguales las temperaturas en el núcleo de la masa o pieza ya moldeada y las de las capas o zonas más próximas al exterior, por lo que son de temer grietas y hay que adoptar ciertas precauciones. En determinadas circunstancias, se requiere un rápido endurecimiento de la masa empleada en la obra, por lo que se suele emplear los llamados cementos de fraguado rápido, para lo cual se emplean los álcalis. En otras ocasiones, en cambio, puede interesar que el fraguado del cemento sea lento, lo cual podemos conseguir con pequeñas dosis de yeso, anhídrido sulfúrico, etc. Para el endurecimiento de al masa de hormigón se necesita bastante agua, por lo que es muy conveniente el regado de las obras de hormigón durante mucho días después de su puesta en obra, o de su fabricación, si se trata de piezas premoldeadas, es decir, preparadas y fabricadas ―fuera‖ del

lugar que han de ocupar definitivamente en una obra.

LOS ARIDOS Son éstos la arena y la grava, pudiéndose ésta subdividirse a su vez en gravilla y grava propiamente dicha. La arena comprende granos desde medio milímetro hasta los 7 mm de diámetro; la gravilla, desde los 7 mm hasta los 25, y desde aquí a los 60 a 65 mm, ya se llama grava. Por lo general, gran número de arenas son buenas para la fabricación de hormigones, siempre y cuando no contengan ciertas sustancias nocivas. Si las arenas o gravas contienen arcilla en terrones o pegada, son un gran enemigo del hormigón, pero, por el contrario, si es en polvo y en pequeña cantidad, favorece el endurecimiento. El carbón, material orgánicas, grasas, etc., no deben permitirse nunca. El agua, asimismo, también debe reunir ciertas condiciones, pudiéndose afirmar que las aguas potables son, en general, buenas para el amasado. En la dosificación o mezcla de los áridos es preciso que existan e todos los tamaños, de manera que no se formen demasiados huecos, y así, al añadir el cemento, éste ocupará el resto de los huecos que hayan dejado los áridos, formando, bien mezclados todos estos materiales, una masa uniforme y compacta. En cuanto a la grava, puede ser de canto rodado (de superficies listas) o grava procedente de machaqueo (aristada y de caras rugosas). Por lo general, suelen ser estas últimas más convenientes que las primeras, pero esto tiene muy poca importancia, ya que las resistencias definitivas obtenidas varían poco. Es fundamental que los áridos soporten por separado, como mínimo, los mismos esfuerzos a los que se desee trabaje el hormigón ya terminado y endurecido. Un procedimiento muy sencillo para obtener el volumen de huecos de una determinada mezcla de áridos, es como sigue: basta con tomara un muestra de dicha mezcla, y ubicarla en un recipiente, en seco; una vez hecho esto, se verterá agua hasta que salga al nivel de los áridos. Figura 2


23

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Esta agua que hemos echado y cuyo volumen sabemos, habrá llenado todos los huecos existentes en los áridos. Este volumen de huecos es muy importante, ya que él es el que determina la cantidad de cemento necesaria para obtener una masa compacta, maciza. Interesa, pues, que exista una escala o gama de tamaños de áridos. Así, si el mayor tamaño de grava que nos interesa para una determinada obra es de 35 mm, conviene que los huecos que dejan (que serán grandes) se rellenen con otra grava más pequeña; los que éstos dejen, con otra de tamaño adecuadamente menor, y así sucesivamente, hasta que llegamos a la arena más fina, supongamos de medio milímetro, y de ahí ya el cemento, que acabará por cerrar los huecos restantes. En la figura 2 vemos un ejemplo de cuanto decimos, suponiendo que son circulares las secciones de cada elemento de grava empleada. Para determinar la dosificación más conveniente cuando tenemos necesariamente que emplear unos ciertos áridos por no disponer de otros, existen las llamadas curvas o parábolas granulométricas, que corresponden a las expresiones gráficas de los cribados de los áridos referidos. Veamos un ejemplo:

Figura 3 Se trata un sistema de ejes cartesianos, es decir, dos rectas perpendiculares, tal como se indica en la figura 3. En la línea horizontal, o eje de las abcisas, se llevan, a una escala que nos interese por las dimensiones del papel, divisiones que representan los diámetros en milímetros de los diferentes tamaños de áridos. En la línea vertical. o de ordenadas, iremos colocando los tantos por ciento que pasan de cada tamaño a través de una colección de cribas. Si suponemos que a través de una criba de malla de 20 mm, que es el tamaño máximo que vamos a admitir en un cierto hormigón, es el total de árido de que disponemos llevaremos sobre el punto de abcisa 20 mm un punto y elevaremos la vertical hasta encontrar a la horizontal trazada en las ordenadas que corresponden al 100%. Así obtenemos el punto más alto y más a la derecha de la curva de cribado. Después, tomaremos otra criba de malla más cerrada, por ejemplo de 15mm, y supongamos nos da que pasan el 92 % de los áridos. Llevaremos a la curva dicho punto, como siempre, elevando la perpendicular en el punto de la abcisa de 15 mm y por el eje de ordenadas la horizontal por el punto correspondiente, en la escala convenida al 92 %. Después, con una criba o tamiz de malla de paso 10 mm, suponemos que pasan el 61 %, punto que llevaremos a nuestro sistema de ejes coordenados; y por último, por la criba de paso 5 mm, nos pasa el 37% del total. Con estos datos, ya podemos dibujar nuestra curva de cribado correspondiente a la clase de árido de que disponemos. Naturalmente, esta curva será mucho más perfecta, es decir, corresponderá de un modo más exacto a la realidad si tenemos a mano un buen juego de cribas, de manera que al ir tomando puntos de abcisa poco distante el uno del otro, podamos dibujar una curva ―casi‖ continua

en lugar de una quebrada de largas recta. La curva que hemos obtenido, la tenemos dibujada en la figura 3 a trazos. Ahora bien: a través de muchas experiencias se ha llegado al determinación de fórmulas que dan curvas de áridos con los cuales la dosificación de fórmulas que dan curvas de áridos con los cuales la dosificación es perfecta. Las más conocidas de entre ellas corresponden a Fuller, que tiene por expresión algebraica: % de peso que pasa = 100

d D


24

BANCO TEMÁTICO



En que d es el diámetro de las mallas de cada criba y D el tamaño del árido máximo a emplear, y la de Bolomey, que tiene por expresión. % de peso que pasa = 10 + 90

d D

Dando valores a de y como ya conocemos cuál ha de ser D, vamos obteniendo los tantos por ciento que llevaremos sobre las ordenadas. En la figura 3, y para el caso que estamos desarrollando, es decir, para D = 20 milímetros, hemos dibujado la curva de Fuller correspondiente. (Línea gruesa). Se aprecia que en la mezcla de árido que hemos tomado tenemos una falta de gruesos, ya que pasan más áridos de los que nos interesan (se ve en la figura que para el tamaño de 15 mm pasa el 92 %, y para ese tamaño en la parábola de Fuller deberían corresponder el 85 %), y que es necesario añadir gruesos o quitar finos. Esto último paree ser conveniente, ya que para tamices comprendidos entre los 0 y 10 mm, la curva queda por debajo de la de Fuller. En consecuencia: debemos de añadir grava comprendida entre los 10 y 15 mm, para que nos suba la curva y también entre los 0 y 10. Haremos otro tanteo con las nuevas mezclas así obtenida hasta conseguir una curva lo más cercana a la parábola de Fuller o la de Bolomeu, de características muy similares y que queda un poco por encima de aquélla. Los tamaños máximos de los áridos no se eligen a capricho, sino que vienen determinados por la clase de obra, espacio comprendido entre las barras de las armaduras, encofrados, etc. El agua es también elemento importante en la mezcla, de manera que se le prestará especial cuidado. Según la cantidad que le agreguemos a una mezcla de áridos y cemento, obtendremos una pasta seca cuando el agua añadida apenas dé sensación de “tierra mojada‖ al hormigón; cuando dicha cantidad de agua es normal, próxima a la óptima, según vimos en el gráfico que representa la figura 1, entonces obtenemos un hormigón de consistencia espesa, o normal, manejable. A mayor cantidad de agua se van obteniendo los hormigones blandos, fluidos, etc., que son poco aconsejables, por disminuir la resistencia de la obra. Naturalmente, los elementos de obra imponen a veces un determinado tipo de hormigón, ya que, por ejemplo, en hormigones en masa, en piezas grandes, como cimientos, muros, etc., en donde por añadidura puede utilizarse vibrador, son convenientes los hormigones más bien secos y, en cambio, en piezas de pequeñas dimensiones en donde van armaduras y encofrados que reducen el fácil manejo del hormigón habrá que utilizar hormigones de tipo más blando. Otros factores que también intervienen en la bondad de un hormigón son aquellos que guardan relación con el cuidado con que se amase, bien sea a mano o en hormigoneras: las precauciones que guarden para ponerlo en obra, uno de cuyos cuidados más importantes es el de no echarlo desde cierta altura, ya que se rompe la unidad de la mezcla, al caer primero los elementos más pesados, es decir, la grava gruesa , y así sucesivamente; la temperatura ambiente y la humedad también son factores a no despreciar, sobre todo el primero; el mantenerlo húmedo durante un cierto período, etcétera. EL HORMIGÓN EN SU “MINORIA DE EDAD”

Hemos hablado ya de que el hormigón se obtiene al mezclar mecánicamente unos ciertos áridos y cemento, añadiendo agua para provocar en dicha mezcla las reacciones químicas que, tras un primer período de fraguado, entren francamente en el endurecimiento. Pero el hormigón se lleva o pone en obra como una masa blanda, ―sin forma‖, que se extiende horizontalmente cuando más fluida es. En estas condiciones, de poco nos serviría si lo que necesitamos es construir unas piezas determinadas, prismáticas, como pilares, muros, vigas, de sección circular o de cualquier otra forma que haya marcado el proyectista. Para ello, según hemos dicho ya, el hormigón «moldeable», es decir, que encerrado dentro de unos límites, al cabo de cierto tiempo, dicho hormigón habrá formado un bloque con la superficie idéntica a la que interiormente tenía el molde, con la cual estuvo en contacto y le retuvo en su expansión. Por tanto, durante este primer período, durante esta «minoría de edad» del hormigón, en que no cumple función resistente alguna, necesita de unos moldes, que le sirven a la vez de retención a su natural expansión de masa amorfa y para darle la forma que nos interese tenga en el futuro. Todo esto ya nos dice algo muy importante, al mismo tiempo que nos crea unos serios problemas y preocupaciones: estos moldes deben ser lo suficientemente resistentes para soportar todo el peso del hormigón, armaduras, etc., ya que absolutamente ninguna misión resistente se le puede confiar al


25


BANCO TEMÁTICO


hormigón, no sólo cuando se pone en obra, sino durante un período más o menos largo, lo cual depende de la pieza o elemento de que se trate. Pero no todo consiste en colocar un molde lo suficiente resistente como para soportar la carga que posteriormente debe recibir del hormigón, armaduras, vibrado, etc., sino que ha de ser construido de manera que luego, cuando el hormigón ya se ha endurecido lo suficiente para podérsele confiar las misiones para el que ha sido fabricado, se pueda retirar sin entorpecimientos, sin peligro para la obra y produciendo en los moldes los mínimos desperfectos posibles. No sólo entran a formar parte de estos moldes para la puesta en obra del hormigón aquellos elementos que integran dicho molde, sino que también hay que contar con los apoyos, andamios, etc., que entran a formar parte de la obra auxiliar que se denomina encofrado y a la cual no se suele prestar, las más de las veces por ignorancia, la debida atención y el estudio que requiere el proyecto de un buen encofrado. Generalmente, se deja a la experiencia, a la práctica en estos trabajos, la confección del encofrado. No debe desdeñarse, pues, la confección de un buen encofrado, procediendo con cuidado en cada una de sus partes, ya que cualquier fallo una vez echado el hormigón, cualquier reforma, tiene muy mala solución.

EL ENCOFRADO COMO CIENCIA Y COMO ARTE En los países más adelantados de Europa existen unas escuelas para es estudio del encofrado de obras de hormigón, en las cuales, tras dos o tres años de aprendizaje, varias visitas a obras de importancia y valiosas prácticas, se expende un título o certificado acreditativo de poseer esos conocimientos, En España, y por el momento, no se puede decir que se haya dedicado una atención especialísima, como bien merece, a la técnica del encofrado y, salvo en las obras de considerable importancia, se deja al «encofrador» la preparación de los moldes adecuados. Pero este encofrador, que debería se un técnico, la mayoría de las veces es un carpintero con pocos conocimientos del hormigón. En la técnica del encofrado entran casi a partes iguales la ciencia y el arte: la ciencia, en cuanto toca a las partes resistentes que debe cumplir en su misión auxiliar, la facilidad de desencofrar, etc.; y arte, por el gusto en la confección de las distintas parte, el dominio de la carpintería aplicada a las necesidades que aquí se presentan. Indudablemente, el hecho de que un obrero sea buen albañil o carpintero no puede por ello indicar que sea capaz o esté capacitado para ejecutar trabajos de encofrado dentro de las garantías que exige la técnica del mismo, sin olvidar en ningún momento lo concerniente a la parte económica, que es base de la construcción. Debe exigirse pues, al encofrados, que domine la construcción del hormigón, los problemas que presenta, además de su maestría en le arte de la carpintería. Por tanto, un buen carpintero montará un encofrado, si se quiere, perfecto, desde el punto de vista de su arte, es decir, con gusto, bien clavado y sus piezas bien distribuidas. Pero esto de poco nos servirá si no está calculado para resistir los esfuerzos encomendados a los moldes en los primeros momentos de «la vida» del hormigón. Esta técnica constructiva es, pues, la que debe adquirir el que quiera se un buen encofrador. Otra parte que jamás se debe olvidar es la del desencofrado. No solo basta con montar un molde perfecto, desde el punto de vista técnico y mecánico, sino que hay que tener en cuenta que, una vez cumplida la misión confiada al molde y ya una vez «entrado el hormigón en su mayoría de edad», en que ya puede valerse por si mismo, ese molde ha de retirarse con facilidad, sin operaciones complicadas, sin destrozo de madera o del material empleado, antes bien procurando sacar «totalmente íntegros» cuando más elementos empleados en el molde mejor, ya que con ello se rebaja enormemente el precio del encofrado y la construcción, capítulo muy importante en toda obra. Por eso el montaje del encofrado debe estar previsto para un fácil desencofrado. Hemos rozado de paso la cuestión del «ahorro» en esta materia y el lector nos perdonará si a lo largo de este libro insistimos repetidas veces en ello, ya que los encofrados en una obra representan un capítulo de gastos muy considerable, por lo que es fundamental estudiar previamente una obra antes de lanzarse alegremente a confeccionar tableros y moldes, ya que la economía obliga a utilizar «los mismos moldes el mayor número de veces posibles».


26

BANCO TEMÁTICO



II HERRAMIENTAS Y MATERIALES

HERRAMIENTAS Las herramientas que emplea el encofrador en sus obras son muy distintas y variadas, aunque se puede decir en términos generales que son idénticas a las que puede usar el carpintero corriente en sus trabajos habituales. En las figuras 4 a 13 presentamos las más importantes de estas herramientas, las cuales vamos a describir brevemente: Comenzaremos por la sierra de carpintero, que está representada en la figura 4. Esta sierra, como puede apreciarse, consta de una hoja de dientes oblicuos, que al moverse sobre una misma línea, cortar la madera. Lleva unas empuñaduras en los extremos de la hoja, que permiten girar ésta y darle la inclinación conveniente. Un par de brazos y un larguero. Para tensar todo el sistema y que se sujeta una vez bien tirante, por reducirse su longitud, al trenzarla, con un travesaño, que se pasa al otro lado del larguero, de manera que le sirve de tope. Otro utensilio es el cepillo (figura 5), cuya finalidad, según indica su nombre, es la e cepillar madera y rebajar ésta en los grosores que nos interesen. Está formado por un cuerpo, con una caja central, rectangular, cuchilla, haciendo presión con un tornillo. El serrucho, que se ve en la figura 6, consta de un mango y una hoja grande, de forma más o menos trapezoidal, que está dentada y que corta o sierra por empuje. Con el serrucho se obtienen los aserrados de tablas, bridas y piezas pequeñas, para darles ya la dimensión definitiva y las correcciones que sean necesarias.

Figura 4 a 13


27


BANCO TEMÁTICO


Para nivelar los encofrados y, a la vez, ser también útil en la operación de «aplomado», se utiliza el nivel de aire o de burbuja (figura7). Este nivel en nada difiere de los que usan los albañiles, y consta de uno o dos niveles; en ese último caso, uno es vertical, colocados en una caja de madera y de forma que la superficie del nivel exactamente paralela a la cara inferior de la caja, esto es, la línea tangente al tubo de cristal (que nos es cilíndrico, sino ligeramente curvado), cuando la burbuja está centrada, es paralela al plano inferior de apoyo de la caja. El martillo (figura 8), además de la cabeza maciza, tendrá por el lado opuesto unas uñas que servirán para arrancar los clavos mal colocados, torcidos, etc., así como hacer algunas hendiduras en la madera. Generalmente, son de mango corto, ya que se suele llevar en el bolsillo o atravesado «en pistolera» tras el cinturón. Para guardar la verticalidad de las piezas se utiliza la plomada (figura 9), que consta de un plomo (esto no quiere decir que el cuerpo pesado que lleva en la punta sea de metal llamado así, ya que habitualmente suele ser de hierro) y un hilo. El plomo va en un extremo y por el otro del cordel suele colocar un ojo, es decir, una pieza metálica, cuadrada, cuyo lado es el mismo que el diámetro del plomo va en un extremo y por el otro del cordel se suele colocar un ojo, es decir, una pieza metálica, cuadrada, cuyo lado es el mismo que el diámetro del plomo, que sueles ser de forma cónica. De esta forma, para aplomar una tabla, apoya uno de los lados del ojo contra dicha tabla y el plomo debe de rozar la tabla. Basta hacer esta operación en puntos distintos para aplomar la pieza. La barra de pata de cabra (figura 10) es una pieza maciza de hierro de unos 35 a 45 cm de longitud, una de cuyas puntas, como se ve en la figura, está curvada y que además lleva un corte o pata de cabra que se utiliza para sacar los clavos, para desencofrar, empleándolo a modo de palanca, etc. El serrucho de vaciar o de calar (figura 11), es un pequeño serrucho que se utiliza para los vaciados. Consta de una pequeña hoja, muy estrecha, y el asa o mango. Echa del encofrado (figura12) se utiliza en el desbaste de la madera, en aguzar y hacer hendiduras. Consta de una cabeza con hoja afilada en el mismo sentido que el mango. La masa o martillo grande, también llamado el mazo, el macho (figura 13), etc., como su nombre indica, es un martillo de gruesa cabeza, cuya utilidad principal es la de clavar estacas y piezas en general gruesas y toscas. Además de todas estas piezas ya descritas, no hay que olvidar las tenazas, barrenas, metro y lápiz de carpintero, la lima o escofina, la escuadra, etcétera Estas son, en términos generales, las herramientas usuales del buen encofrador, con los materiales necesarios para el desarrollo de su trabajo, como clavos, alambre de atar, etc. III ENCOFRADO DE CIMIENTO

CLAVAZON En la técnica del encofrado el arte de clavar difiere enormemente de su homónima en la carpintería. En éstas se busca que el clavado de las distintas piezas tenga la máxima duración, la más perfecta unión entre las piezas, ya que todo está presidido por un único fin: la duración. En cambio, en el encofrado es muy distinto. Una vez que el molde ha servido para albergar el hormigón hasta su total fraguado, es necesario desencofrar, las más de las veces desclavando, levantando las clavazones de manera que las tablas de madera sufran lo menos posible, para poder utilizarlas en otras piezas de obras similares. Por tanto, la clavazón en el encofrado busca un doble fin: 1.° La unión de la tablas par que éstas puedan soportar estrictamente los esfuerzos a que deben quedar sometidos, pero no excediéndose en que la clavazón sea más robusta de esta necesidad. 2.° La facilidad de desencofrado. Si empleamos clavos de mayor diámetro y longitud que los adecuados (y que aproximadamente iremos indicando en los distintos casos de encofrados que presentaremos a lo largo de esta monografía), la dificultad del desencofrado crece con estas dos magnitudes, por lo que entorpeceremos la operación del desmoldeo.

NOMENCLATURA Como ya hemos dicho, ya iremos indicando en cada ejemplo el tipo de clavos más adecuados para la clavazón de las tablas. Conviene, pues, establecer un sistema sencillo y general para distinguir los distintos tipos de clavos, púas o puntas de París que se utilicen. Lo más corriente se que los clavos se distingan por sus diámetro y longitud. Así un clavo cuyo diámetro sea de 3 mm y su longitud de 50 mm, lo escribiremos que es un clavo de 30/50, de manera que siempre el primer número indicará TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

28


BANCO TEMÁTICO


que ése es su diámetro medido en décimas de milímetro, y el segundo, que es su longitud medida en milímetros. Las medidas más usuales de clavos utilizados en encofrados corrientes suelen oscilar entre los 24/50 a 30/70. En clavazón de pequeñas piezas suelen emplearse clavos más pequeños, tales como el 18/36, y en cambio para tableros gruesos y tacos se suelen utilizar de hasta 36/85 y aun más.

TABLAS PARA ENCOFRAR Aunque sería muy conveniente que en España se unificaran los distintos tipos de tablas para encofrado con el fin de estandarizar esto, según se ha hecho en varios países, lo cierto es que las dificultades de un normal abastecimiento y el elevado precio que ha alcanzado en el mercado de madera, empujan al encofrador a emplear parte de su tiempo en operaciones que no le son propias de su oficio, aserrando, recreciendo, etcétera, las piezas de que dispone para adaptarlas a los fines que persigue. Los gruesos de las tablas para encofrar suelen ser de 2,5 cm, que es más que suficiente para los moldes, con un ancho que debería oscilar lo menos posible de los 10 cm, y diversos largos. Con este tipo estandarizado de tablas, se evitaría en gran manera la clasificación de la madera según los usos que se vaya a hacer de ellas, tales como tornapuntas, bridas, embarrotados, cuñas, etc. Pero, como decimos, el encofrado se tiene que adaptar a los diversos tipos que existen en el mercado par sus distintos usos. EL TERRENO Las cimentaciones son lo elementos de las construcciones más íntimamente ligados al terreno sobre el cual se asientan. Generalmente, los cimientos quedan invisibles, enterrados en el suelo y por debajo de la fábrica vista. Por ello, los encofrados suelen ser más toscos, menos cuidadosos, además de ser menos completos, ya que se utiliza parte del terreno como encofrado, si éste se ha excavado con las dimensiones adecuadas para las piezas de hormigón que se han proyectado. En cimentaciones se suelen proyectar dados para arranque de pilares, vigas de cimentación corridas entre pilares, vigas entre cabezas de pilotes, losas de hormigón, etc. Cuando la cimentación va enteramente enterrada y el terreno no es duro, de manera que se ha excavado con taludes verticales y con las dimensiones proyectadas para la cimentación, no se emplea encofrado, ya que los taludes del terreno sirven de moldes. Si se emplease encofrado, se pediría la madera al no poder sacarla, y además no tendría ningún objeto, ya que el terreno cumpliría las funciones de aquél. A veces no es posible darle al terreno taludes verticales, pero sí sin apenas talud, de manera que el exceso de hormigón que representaría el rellenar todo el pozo o zanja con hormigón compensaría el costo del encofrado, en cuyo caso también suele suprimirse éste, quedando los cimientos con un pequeño exceso. En terrenos flojos, en los que no hay la posibilidad antes apuntada, pero que son lo suficientemente consistentes como para soportar debidamente la masa del hormigón que gravita sobre ellos, se necesitará encofrar solamente las partes laterales de la pieza a hormigonar, sirviendo el fondo del terreno como un tablero más. En este caso, la anchura de la excavación será un poco mayor de la proyectada con el fin de poder introducir y colocar los tableros laterales con cierta facilidad, así como, una vez terminado el período de fraguado necesario, poder retirar la madera con el menor desperdicio posible.

Figura 14 En los casos extremos en que el terreno no pueda soportar la carga del hormigón y los cimientos se construyan como vigas entre apoyos más profundos, se hará necesario el encofrado del fondo mediante un tablero.


29


BANCO TEMÁTICO


Será un caso similar al de la viga. Se tendrá en cuenta que el tablero dl fondo debe clavarse «entre» los dos laterales, ya que para el desencofrado se quitarán primero los laterales y el fondo todavía deberá dejarse más tiempo. Si se clavase «debajo» de los costeros o laterales, la operación de desencofrado será más trabajosa, ya que en el desclavado habría que hacer esfuerzos sobre el fondo. En cambio si se clava entre los costeros, los clavos se sacan lateralmente, apoyando la barra de pata de cabra sobre dichos laterales. En la figura 14 indicamos las dos maneras citadas de encofrados, para que el lector pueda apreciar las dificultades de desencofrado que hemos dicho. Para fijar los laterales se suelen utilizar codales, que se apoyan por un extremo en el tablero y por el otro en el terreno, afianzando de esta manera el molde contra el empuje del hormigón, tornapuntas o puntales apoyados en piquetes, estacones, etc. En el caso en que el terreno no soporte la carga de hormigón y haya que poner tablero de fondo, se hará preciso un buen realce y apoyo, de manera que dicho tablero no ceda al echar el hormigón. Pero habrá que tener sumo cuidado en la colocación de dichos apoyos, por lo que se deberá ampliar la base de apoyo, es decir, que se dispondrá una tabla tal como indica la figura 15. Ya con ello, la superficie de apoyo en el terreno es grande y, por tanto, la carga por unidad de superficie es pequeña, soportado con seguridad el peso que se le transmita de la obra. Como medida elemental, se limpiará siempre el terreno en donde deba apoyarse un codal de toda tierra vegetal suelta, por lo menos en un espesor en el que estemos seguros de que el terreno no va a ser más consistente y firme.

PREPARACIÓN DE LOS TABLEROS Cuando se trata de una obra de poca envergadura, en la cual Figura 15 sólo se vayan a utilizar los tableros una sola vez, por lo general no convendrá que la clavazón sea excesiva. Con ello se abreviará el trabajo del encofrador, tanto en el montaje del tablero como a la hora de desencofrar. Si los elementos de obra exigen que el encofrado sea duradero, lo que equivale a decir que se haya de utilizar en varias ocasiones (tal es el caso de una edificación que tenga una serie de vigas de cimentación exactamente iguales), es necesario que se cuiden extremadamente los tableros, para sacarles el máximo rendimiento, ya que la economía en la obra es de notar. Se dispondrán embarrotado par dar mayor resistencia a las piezas, con clavazón adecuada. Se pueden utilizar clavos de 26/58, poco más o menos, para que adquiera solidez el tablero y pueda resistir las diversas operaciones de encofrado con las garantías de bondad exigidas a todo encofrado, si bien, naturalmente, los cimientos son menos delicados que cualquier otra pieza de la estructura. Por lo general, los encofrados suelen prepararse en el taller, de manera que en la obra sólo se procederá a su montaje, después de ser sometidos a ligeros retoques para encajar los distintos elementos en su sitio. Cuando se trata de encofrados ligeros, éstos pueden ser preparados en la misma obra, de importancia, lo más conveniente es montar un taller de encofrado en ella misma, de manera que quedará anulado el capítulo de transportes y se facilitarán las diversas operaciones de rectificado, reconstrucción de tableros que después de un desencofrado han quedado un tanto defectuosos, pero todavía con las garantías de poderse emplear en nuevos desencofrados.

DIMENSIONADO Si el terreno es lo suficientemente consistente como para la excavación pueda mantenerse con paredes verticales, pero la cementación queda algo por encima del pleno del terreno, habrá que emplear unos tableros para completar la falta de altura, tal como se puede ver en la figura 16. Para este tipo de encofrado «a medidas» se dispondrán los tableros con sus barrotes de hinca, para fijarlos al terreno. Una carrera irá a todo lo largo del tablero, por su parte superior, en el cual se apoyarán los puntales y tornapuntas.

Fi ura 16


30


BANCO TEMÁTICO


De trecho en trecho se colocarán unos codales de madera que mantengan debidamente separados los tableros para contrarrestar el empuje de los tornapuntas o puntales. Por lo general, al encofrar, la separación entre tableros suele ser un poco menor que la marcada en proyecto, ya que por la presión del hormigón, aquéllos tenderán a abrirse. Por lo tanto, en conveniente darle a a centímetro o centímetro y medio menos que a la dimensión b. Hay que tener precaución en la adecuada disposición de los tornapuntas de puntales, ya que si éstos están mal colocados, flojos o a intervalos excesivamente amplios, presión del hormigonado (no sólo el que produzca el hormigón por sí, sino el resto de operaciones anejas, tales como el vibrado de la masa, atacado, etc.) puede producir flexiones laterales que, si en la mayoría de lo casos no son peligrosas para la obra, son antiestéticas y pueden inducir a errores en el resto de la obra de fábrica. Si el hormigón es fluido, habrá que cuidar el ensamble de las tablas que componen el tablero total, ya que si no se ha cuidado debidamente, por las grietas u holguras del entablado se colocará el mortero, reduciendo la dosificación del hormigón, produciendo correones en las tablas, y, lo que es peor aún, al salir la parte más fina del aglomerado, cemento y arena, quedarán algunas coqueras en dichos lugares. A veces, por la especial disposición de los tornapuntas, los tableros tienden a caer hacia adentro, es decir, a reducir la luz, por lo que suelen colocase alambres que atirantan y llevan el encofrado a su sitio. Estos tirantes reciben el nombre de latiguillos. Naturalmente, cuanto más alto sea el encofrado, tanto más resistente ha de ser, ya que más presión ejercerá el hormigón sobre los tableros existiendo, pro tanto, más peligro de que éstos flexionen y tomen «forma». En muros de cierta altura, se emplea el sistema de hormigonado por tongonadas o por capas, con lo que decrece grandemente el peligro de la flexión, al quedar altura de hormigonado bastante menores.

TALLER DE MONTAJE En el taller d montaje y preparación dispondremos de toda las herramientas necesarias y que suelen ser las mismas que figuran en un taller de carpintería de cierta categoría. Como la labor principal a realizar es la de la clavazón de las tablas, que previamente se habrán colocado en su sitio, clasificadas debidamente por sus tamaños, es muy conveniente disponer de mesas de trabajo. Estas mesas se obtienen sencillamente con caballetes y tableros, sobre los cuales iremos apoyando las nuevas piezas a fabricar.

ALGUNA IDEAS INTERESANTES SOBRE MONTAJE DE TABLEROS Conocida la longitud de la pieza o encofrar, comenzaremos por buscar tablas de la mediad dada. En la mayoría de los casos, tendremos que contar la longitud de las tablas o añadir otras para obtenerla longitud exigida. Tengamos siempre presente que, como norma general, vale más añadir que cortar, si esto es posible, ya que «madera cortada, madera desperdiciada». Lo más conveniente sería encontrar dos piezas de tabla de madera que su longitud total fuera la deseada, con el fin de desperdiciar el menor material posible. Una vez conseguido esto, y para obtener el ancho de la pieza, habrá que unir varias tablas por medio de barrotes, tal como se ve en la figura 17. El primer barrote no se debe colocar a tope con las tablas, es decir, que ambas cosas empiecen al mismo tiempo, sino que se debe clavar el barrote a un par de centímetros o tres, a lo sumo, más allá del extremo de las tablas. Con ello se evita que los barrotes se desclaven por efecto de cualquier golpe que reciba el extremo del tablero. Para dar mayor resistencia a los tableros, los barrotes así clavados en los extremos se afianzarán con dos clavos a todas las tablas, lo que evitará cualquier deformación. El resto del embarrotado se suele clavar con dos clavos en las tablas de arriba y de abajo, y el resto con un solo clavo. Ello es más que suficiente para asegurar un buen tablero. No conviene que los clavos queden en los extremos de los barrotes o de las tablas, sino que queden desde el lugar de clavado a dicho extremo por lo menos unos dos Figura 17 centímetros y medio, con el fin de que si una de las tablas sufriera algún golpe o esfuerzo, no rasgase la madera. Si al clavar un clavo se no tuerce la cabeza, lo inmediato es sacarlo.


31


BANCO TEMÁTICO


Jamás, debemos remacharlo y colocar otro nuevo junto a él. Esto sería de pésimos, carpinteros. Pero el mal no quedaría ahí, sino que perjudicaríamos la tabla, ya que el clavar un clavo abrimos una herida o rasgadura en sus fibras, luego al poner otro junto a él, esta grieta aumentaría, debilitando, por tanto, toda clase de resistencia. De ahí que tablas delgadas o de mala madera tiendan a resquebrajarse por los clavos. Las tablas a emplear en las piezas de encofrado han de ser de buena calidad, sin alabeos ni otros defectos que, al poco de usar los tableros, con la humedad del hormigón y los trabajos a que se ven sometida en el encofrado y desencofrado, habrá que sustituirlas con grave perjuicio económico, ya que se derrocha material y mano de obra, con la natural pérdida de tiempo en la buena marcha del hormigonado, que no debe de perder el ritmo marcado. En la figura 18, vemos un tablero conforme a las normas indicadas. Se ha dimensionado, para dar una idea sobre distancias más convenientes a que deben ir lo distintos elementos que lo integran (tablas, barrotes, clavos). Este dimensionado que damos en la figura 18 no bebe tomarse como regla general, ya que en cada caso particular variará la disposición del embarrotado. La altura o ancho en el sentido transversal de las tablas y la presión que ejerza sobre el encofrado la masa de hormigón, determinarán la distancia (y por lo tanto el número) de los barrotes a emplear. Figura 18 Por barrote se suele emplear escuadrías iguales o poco mayores que las empleadas para las tablas, es decir, de 25 mm X 100 o más. Para dar mayor claridad a nuestras explicaciones, denominaremos por barrotes extremos a los que están al comienzo y final de la pieza, aquellos que se colocan a 2,5 cm de los bordes de las talas, A los demás, los llamaremos indistintamente centrales, interiores o intermedios. No siempre son suficientes los barrotes para absorber los esfuerzos de flexión producidos por el empuje de la masa de hormigón no siendo conveniente ni económico prodigar en exceso el número de éstos.

Figura 19

Entonces, se recurre a las carreras, que son unas tablas que se disponen horizontalmente en la parte alta del encofrado, de manera que impiden la deformación de éste, tal como se indica en la figura 19. Con este notable refuerzo, en el que además se suelen apoyar los puntales y tornapuntas, se elimina el peligro de flexión. Las carreras no van clavadas ni a las tablas ni a los barrotes, como en un principio podría creerse, sino que se sujetan con alambre de atirantar. Para dar mayor presión, entre la correa y el cable, se van introduciendo unas cuñas hasta que se consigue una eficaz tirantez. Véase la figura 20, en la que se indica esquemáticamente cuanto decimos. Figura 20


32


BANCO TEMÁTICO


ESQUINAS En las esquinas (figura 21), sobre todo en el interior de la misma, quedan perfectamente encajados los dos tableros que se encuentran, ya que al disponer los barrotes extremos a dos centímetros y medio del comienzo de las tablas, que es el grosor de la mismas, se acoplarán ambas piezas, quedando, además, encajados los dos barrotes, sirviéndose mutuamente de refuerzo. En la parte exterior de dicho encofrado se deberá reforzar con tablas verticales, si la presión que vaya a ejercer el hormigón, es grande. Par mayor refuerzo, se suele utilizar una segunda carrera en la parte baja del encofrado y aún cuando se toma un gran empuje del hormigón y el embarrotado sea suficiente para soportar con las debidas garantías de resistencia dicho esfuerzo, se tomará la precaución de disponer un embarrotado con tablas de canto, es decir, tal como se ven en la figura 22, ya que es sabido que la resistencia a la flexión, en nuestro caso, aumenta considerablemente con la dimensión b dela pieza. Este tipo de embarrotado se suele llamar de costillaje y costillas a las tablas así empleadas.

PROLONGACIÓN DE TABLEROS Ya hemos indicado que no siempre la longitud de los tableros coincidirá con la de la s tablas, por lo que, en la gran mayoría de los casos, será necesario prolongar las piezas. Será entonces conveniente que no todas las tablas terminen en una misma vertical, sino que lo largos se vayan distribuyendo de manera que no coincidan esos puntos débiles que constituyen los empalmes de las tablas. Lo que sí es indispensable es que sobre dichas juntas se clave un barrote, para dar mayor resistencia a la unión. Será, desde luego, fundamental, que los empalmes de la tablas sigan un orden de secesión, para evitar el que caigan más de dos sobre un mismo barrote. Aunque en casos extremos, naturalmente, no habrá más remedio que unir obre una misma vertical más de tres tablas, por lo que el barrote deberá reforzarse debidamente.

MISIÓN DE LA CLAVAZON EN LOS TABLEROS Ya hemos indicado que los clavos tienen por misión la de hacer de varias piezas (tablas) y unos barrote transversales, una unidad movible, transportable, sin que pueda sufrir deformaciones, alabeos ni desperfectos en las diversas operaciones a que debe de quedar sometida durante su empleo. Donde más suele sufrir el tablero es precisamente en las operaciones para las que no ha sido destinado, tales como desencofrado, traslado, etc. Cuando se pone en obra, salvo las operaciones del encaje de las distintas piezas, la labor del clavo es bastante escasa, ya que durante el proceso de fraguado del hormigón la misión resistente del clavo es casi nula. Por todo ello, el buen encofrador, tras de cerciorarse de la misión del encofrado en las distintas piezas de hormigón que lleva una obra, deberá saber la clase de clavos que más le conviene emplear. Como el espesor de madera empleada en los encofrados es de 25 mm, resultará que los clavos de más de 50 de longitud saldrán al otro lado de la tabla, después de haberse hundido bien la


33


BANCO TEMÁTICO


cabeza en el barrote, pro lo que se deben «doblar» y remachar contra el tablero, como si tratáramos de clavarlos nuevamente en la madera. Así quedará bien clavado el barrote al tablero y a la hora de desarmarlo, en caso que nos interese esa operación, no hay más que enderezar el clavo y sacarlo con el auxilio de la barra de pata de cabra.

ALGUNOS MODELOS DE ENCOFRADOS PARA CIMIENTOS En un cimientos en que se ha abierto la zanja con más ancho que el necesario para el cimiento (lo que sucederá en terrenos sueltos, en donde ha de darse cierto talud Figura 23 para que se sostengan por sí mismos, tal como se ve en la figura 23), y por lo tanto el tablero de encofrado será de la misma altura del cimiento (o mejor un par de centímetros más alto), se emplean tableros de la forma que se indica en la figura 24. La distancia entre barrote será de unos 80 cm, aunque como ya hemos indicado, será la presión del hormigón a soportar la que mande a la hora de disponer el embarrotado. Cuando el terreno sea lo suficientemente consistente y su rasante coincida con la de la base del cimiento (total o Figura 24 permanentemente), se puede emplear cualquiera de los dos tipos de encofrado indicados en las figuras 25 y 26. La figura 27, representa el corte transversal de un encofrado como los descritos. Una vez ya previsto el tipo de tablero a emplear, confeccionado en el taller y trasladado a obra, procederemos a l puesta en obra.

Figura 27


34

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

PUESTA EN OBRA Antes de llevar al punto de empleo los tableros, hay que asegurarse bien de que las zanjas para los cimientos estén no sólo abiertas, sino en las condiciones que convengan al encofrado. Es decir, que no bastará que la zanja sea la indicad en los planos para las dimensiones que debe de tener el cimiento «una vez terminado», sino que tendrá la anchura y profundidad que haga fácil y conveniente la colocación del encofrado calculado. Porque, indudablemente, todo encofrado necesita un cálculo y un estudio racional, no una improvisación, a lo cual están muy acostumbrados los que se llaman a sí mismos encofradores. Una vez, repetimos, que estén las zanjas abiertas conforme a las necesidades del encofrado, procederemos a preparar los diversos materiales que son auxiliares del encofrado, tales como codales, puntales, tornapuntas, carreras y alambre de atirantar. También es conveniente tener preparados algunos tacos de madera, cuñas, etc., además de, naturalmente, los clavos que hayamos elegido como los más idóneos. Tomaremos, como primera operación, un tablero que, cogido por los extremos, lo llevaremos al lugar que debe ocupara. Puesto así provisionalmente, veremos dónde conviene ir clavando en el terreno los piquetes, midiendo a ojo la distancia de manera que luego, al colocar las tornapuntas, queden éstos con la inclinación media de los 50°. Después de esta operación previa, volveremos a situara el tablero en la posición definitiva, la cual estará determinada por el replanteo de la obra (con camillas, estacas con puntas, etc.) y conforme a la planta de cimientos y a la s ulteriores reformas que pudiera haber sufrido el proyecto. Par fijar el tablero se pueden clavar unos tochos o recortes de redondo tras el tablero, por la parte exterior. Esto puede fijar la parte baja del tablero. No teniendo estos tochos o mano, se coloca una tabla contra el tablero, en su parte inferior, por un extremo, y por la otra se clava a los piquetes que habíamos colocado en un principio, con lo que ya tendremos colocado el tablero inferiormente en la línea que nos interesa. Convencidos de que ya el tablero no puede correr hacia fuera, tendremos que operar en el aplomado del tablero. Pondremos para ello el nivel o la plomada en varios puntos para convencernos de su total verticalidad, hecho lo cual, tomaremos tornapuntas para situarlos de manera que el extremo más alto de éste se apoye en la parte superior de un barrote, clavándolo por le otro extremos al piquete. Se colocarán cuantos tornapuntas se considere necesario para afianzar debidamente el tablero, teniendo en cuenta que son ellos los que transmiten el empuje del hormigón sobre el tablero, teniendo en cuenta que son ellos los que transmiten el empuje del hormigón sobre el tablero al piquete, por lo que no deben de flexionar o pandear bajo esta clase de esfuerzo. Los piquetes, que son preferentemente de rollizo y desperdicios, deberán estar bien clavados, ya que de lo contrario, el empuje de los tornapuntas, una vez echado el hormigón en el encofrado, desclavaría o movería los piquetes con grave peligro de la obra. En la figura 28, se indica aproximadamente la inclinación que es conveniente dar, tanto a los tornapuntas como a los piquetes, de manera que éstos puedan soportar en buenas condiciones el empuje de aquellos. Dependerá de la naturaleza del terreno al que se tengan que clavar más o menos, para realizar debidamente su trabajo. Los tornapuntas pueden ir apoyados contra el piquete o clavados Figura 28 lateralmente, tal como se ve en las figuras 29 y 30. En la figura 29, vemos la tornapunta apuntalado contra el piquete, en tanto que en la figura 30 queda clavado lateralmente. Ambos sistemas se emplean indistintamente y son buenos.

Figura 29

Figura 30


35


BANCO TEMÁTICO


Es también conveniente, y esto se hace en el caso en que se clave el tornapuntas al piquete, que se clava una tabla horizontal que va desde el piquete (por el otro lado en que ha sido clavado al tornapuntas) hasta la parte inferior del barrote, con lo que se refuerza la acción de los otros elementos. Ya sabemos que la figura geométrica indeformable es el triángulo y, por lo tanto, mecánicamente se construye todas las piezas resistentes «triangulado» su figura. Realizadas todas estas operaciones con uno y otro tablero de ambos lados del encofrado, se procede a acodalar y atirantar dichos tableros para que no puedan ceder en la parte superior.

REFUERZO DE ENCOFRADOS El descrito anteriormente es un encofrado sencillo, en el que el empuje del hormigón no es considerable, por lo que las piezas que hemos descrito serán suficientes para no deformarse durante las operaciones del hormigonado. Pero cuando por diversas causas, tales como la altura del encofrado, su longitud, grueso o cualquier otra causa que motive el esfuerzo de los tableros para su mejor trabajo en obra, se debe disponer de otras piezas que hagan más eficaz la labor del encofrado. Tales piezas pueden ser: los ejiones, las carreras, las dobles carreras, etc.

Ejiones Son piezas o recortes de tablas de 12 a 18 cm de largo, que se clavan en la parte superior de los barrotes extremos y un intermedio, si el tablero tiene mucha longitud. Esta altura debe ser tal que, al colocar apoyada encima la carrera, sobresalgan unos centímetros de tablero. En la figura 31 se ve la colocación de los ejiones en un tablero. La distancia aproximada que debe haber entre ellos suele ser, aproximadamente, de unos dos metros, y a una altura de manera que las carreras aún salgan por encima de los tableros hasta unos cinco centímetros o poco más.

Carreras

Figura 31

Estas piezas se suelen fabricar con cuadradillo también llamado alfarjía, de escuadrías de 8 por 8, 10 por 10 ó 12 por 12, según los casos, utilizando los de mayor escuadría para los tableros que deban soportar grandes esfuerzos. La misión de estas piezas es la de dar solidez a los tableros en sentido horizontal, es decir, que el esfuerzo que soporta el tablero a causa de la Figura 32 presión del hormigón, se transmite a las carreras, las que, a su vez, lo transmiten a los barrotes, de los que, finalmente, pasean estas cargas al terreno. En los encuentros de tableros de la s esquinas por lo general las carreras se cruzan, es decir, sobresalen del tablero varios centímetros, de manera que se refuerzan con unas tablas que impiden la deformación de los tableros al hacer de tope entre las carreras. En la figura 32 vemos un pequeño detalle de cuanto decimos. Una vez colocados los ejiones, se presentan las carreras, se las presiona fuertemente y se van clavando a cada barrote con clavos de gran longitud (hasta unos 70 milímetros). Si colocásemos dos tableros par la construcción de un encofrado de cimientos, afirmados y afianzados por los barrotes, este paralelismo difícilmente podría mantenerse en cuanto tuviera que soportar los esfuerzas del hormigonado e incluso cualquier otro esfuerzo que tendiese a deformarlos, tales como apoyo de los operarios, empuje de las carretillas al verter el hormigón, etc. Para conseguir la indeformabilidad de los tableros en cuanto a la separación de los mismos se refiere, se emplean las ataduras de alambre, llamadas latigillos, y que sirven para impedir que los tableros se separen, y los codales, que son unas piezas de madera que tienen la longitud igual a la anchura del encofrado, es decir, dela pieza a hormigonar. Estos codales impiden que los tableros se venzan hacia dentro, Figura 33 disminuyendo, con ello, el ancho de cim entación. Se disponen codales en el fondo del encofrado, en la parte


36


BANCO TEMÁTICO


mediana y en la superior, que se suelen quitar conforme va subiendo la masa del hormigón ha fraguado y se desencofra, cortándolos a ras de la superficie del hormigón, lo que en algunas regiones suelen llamar desbarbado.

Puntales Los puntales se disponen para transmitir al terreno los esfuerzos que reciben en los tableros los barrote, es decir, que se colocan tal y como se indica en la figura 33. Estos puntales se sitúan a distancias convenientes, según los esfuerzos que deban soportar. Es muy corriente disponer uno cada metro, poco más o menos. Además de todas estas piezas descritas, que podemos calificar como de sistema principal de resistencia de los tableros, quedan todavía una cantidad de pequeñas piezas destinadas a «redondear» o afinar el trabajo del encofrado, para llevar los tableros a su posición exacta, ya que con la colocación de todas las piezas anteriormente citadas, los tableros no habrán quedado en su posición exacta. De entre estas pequeñas piezas, la misión principal es encomendada a las cuñas. Estas cuñas son pequeñas piezas de madera en la horma que su nombre indica y que se introducen allí donde hace falta llevar el tablero unos milímetros o escasos centímetros más allá de donde quedó con las operaciones anteriores. Por ello se pueden introducir cuñas tanto en los codales como en los barrotes, puntales, etc. Las operaciones de acuñado y desacuñado son sencillas, para lo cual es conveniente que uno de los planos inclinados se sus caras quede apoyando sobre la superficie que se trata de llevar s u posición exacta. Cuando la pieza acuñada queda debidamente, se procede al clavado de las cuñas, bastando para ello puntas pequeñas, ya que no es fácil que las cuñas se muevan de sus posiciones.

Tirantes Para impedir la separación entre los dos tableros que forma el encofrado del cimiento, hemos visto que se utilizaban unos puntales. También se puede prescindir de éstos y colocar alambres que impidan esta separación a la hora del hormigonado. Esta operación se llama atirantado de tableros. En el atirantado hay que tener en cuenta que las carreras no cubren la junta de las dos últimas tablas del tablero, con el fin de que se pueda pasar luego por dicha junta el alambre de atirantar, ya que en caso contrario, habría que perforar un tablero para permitir dicho paso. El alambre que se usa para este trabajo y que se vende corrientemente en el mercado es el alambre recocido de un diámetro entre 3 y 5 mm. La operación del atirantado no es muy sencilla, ya que hay que tener cierta práctica en ella, pues el alambre suele «dar de sí» por lo que hay que tensarlo más de una vez, hasta dejarlo bien tirante y en debidas condiciones. En la figura 34 vemos una forma muy corriente de disponer le atirantado. La separación entre alambres depende mucho del esfuerzo que les confiemos, lo cual también está en relación directa con la separación entre carreras, es decir, para gran separación entre carreras habrá que disponer un atirantado mayor, en cambio, si las carreras están bastante juntas, el número de tirante será menor. Como norma general, y para tener una idea de dimensionado, los atirantados se suelen disponer cada espacio que oscila entre uno y dos metros. En la figura 35 vemos una disposición de atirantado. Atado el alambre por los extremos, se procede a su atirantado o tensado con una barra o utilizando las tenazas, el mango del martillo, etc., girando (dar garrote) hasta que el alambre, al ser golpeado, dé un sonido claro, metálico. Si esta operación de tensado no fuera posible por existir armaduras, etc., lo más conveniente es acuñar por el exterior del encofrado los tirantes, hasta conseguir la debida tensión. Estas cuñas se clavan luego con pequeños clavos para impedir que resbalen y se pierda Fi ura 36 la tensión dada a los alambres.


37

BANCO TEMÁTICO



ENCOFRADOS DE CIMIENTOS DE PILARES Un caso particular en el encofrado de cimientos de pilares. Estos suelen componerse de dos partes: la base inferior, que gravita directamente sobre la tierra, que suele ser un prisma de base cuadrada o rectangular, y el tronco de pirámide intermedio entre la sección del cimiento y la sección del cimiento y la sección del pilar (figura 36). Para el encofrado de la base inferior, vale todo lo explicado hasta ahora para cimientos en general, pero sin la aplicación de tirantes por ser, generalmente, la distancia entre los tableros opuestos demasiado grande. Lo dicho en el apartado dedicado a la esquinas (figura 21) es lo más aproximado a esta clase de encofrados. La diferencia únicamente estriba en que el encofrado del cimiento de pilar exige el encaje perfecta de lo tableros en las cuatro esquinas. Para ello se encargan o se cortan a medida exacta los tableros de los lados opuestos, los más cortos por lo general, cuando la base es rectangular, pudiendo sobresalir las tablas de los otros dos tableros (figura 37). El encofrado del tronco de pirámide exige tableros inclinados que lleven bordes de apoyo con biseles más o menos agudos, según sea la inclinación del tablero. De los cuatro tableros que componen el tronco de pirámide, dos son de cepo, o sea, sin limitación lateral, y otros dos encepados, comprendidos entre aquéllos. Los tableros encepados llevan uno o más barrotes centrales, dispuestos según la máxima pendiente del tablero, y los barrotes laterales, distanciados del borde en el releje del bisel más el espacio ocupado por la tabla de aguante (figura 38). Los biseles laterales de los tableros encepados se labran en las estas de las tablas mediante la escofina. Los laterales se trazan partiendo de sus ejes, a pesar de que el desperdicio de los recorte pueda ser mayor, pero de esta manera, un pequeño error en la medida de la forma o de los biseles tiene menos importancia.

Trazados de los Tableros Para trazar los tableros encepados se marca un eje horizontal y otro vertical. El primero corresponde al borde inferior o de asiento del tablero, o sea, a su arista de intersección con el encofrado de la base del cimiento. El segundo es el eje de simetría del tablero trapecial. El borde superior tiene la misma medida que el dado que el lado correspondiente del pilar (b) (figura 39) de manera que a la derecha e izquierda del eje vertical se marcan dos segmentos iguales a b/2. La altura del tablero (a), o sea, la magnitud que hay que marcar en el eje vertical, es la hipotenusa del triángulo cuyos catetos son la altura del tronco de pirámide ( h) y el coladizo (v) (figura 38). El borde inferior del tablero mide lo mismo que el lado correspondiente de la base del cimiento. Con las medidas anteriores, habremos marcado un trapecio que será la plantilla de la cara interna del tablero encepado, y sirve

Figura 39


38


BANCO TEMÁTICO


para cortar las tablas que han de componerlo y para clavar el barrote central. Los tableros encepados y los de cepo forman entre sí diedros obtusos, por lo que para conseguir un buen ajuste de los tableros es necesarios que el encepado lleve en sus bordes laterales un bisel adecuado. El ángulo de la sección recta del bisel se obtiene como sigue (figura 39): se dibuja el tronco de cono de modo que la arista de la intersección de los tableros resulte con su verdadera magnitud en la proyección vertical. Se traza el plano RS perpendicular a dicha arista y se abate sobre el plano horizontal para deducir en su verdadera magnitud el ángulo de la sección recta del diedro α que es el ángulo del bisel. Una vez dibujado este ángulo se traza una paralela a la distancia del grueso de la tabla y obtenemos la medida del releje ( f ) del bisel. Esta se toma perpendicularmente a los lados laterales de la plantilla de la cara interna del tablero para deducir la de la cara externa. Con los datos obtenidos se marca la cara externa del tablero y ya pueden labrarse lo biseles. Al clavar los barrotes laterales, éstos deberán apartarse del borde del tablero una distancia igual al releje obtenido anteriormente, con lo que apoyarán con una arista en el tablero de cepo. IV ENCOFRADO DE PILARES

ENCOFRDO DE PILARES Se puede decir que el encofrado de pilares es el principal trabajo del encofrador. En toda la obra se encuentran estas unidades en gran número y dada la importancia que tiene el obtener un buen trabajo, es por lo que todo buen encofrador que se estime debe poner todo su cuidado y maestría en obtener buenos paramentos en las columnas a él confiadas. Además, no es corriente, más bien al contrario, constituiría un raro ejemplar, encontrar un proyecto de edificación en que se encontrasen ya proyectados de antemano la forma de encofrar un pilar, dimensionado sus diferentes piezas y calculando los esfuerzos a que van a estar sometidas. Así, pues, todo «se deja» en manos del encofrador, en quien se pone toda la confianza del proyectista en este punto.

DIFERENTES CLASES DE PILARES Dentro de la misma unidad de pilares ya para su mejor estudio, los consideraremos en dos grupos: a) Atendiendo a su sección transversal geométricamente, es decir, que tendremos pilares de sección cuadrada cuando su sección transversal o planta sea un cuadrado; pilare rectangulares, circulares, poligonales, etcétera, cuando su sección transversal sea una figura igual a la indicada. b) Atendiendo a sus dimensiones. Es decir, tendremos pilares gruesos, medios y ligeros. No es lo mismo, encofrar dos pilares de idéntica figura, pero de dimensiones uno mucho mayores que el otro, ya que las piezas a emplear no deberán soportar los mismos esfuerzos. Comencemos este capítulo con la manera de encofrar lo pilares más sencillos.

PILARES LIGEROS No ofrece ninguna dificultad el encofrado de pilares de sección cuadrada o rectangular cuyas dimensiones son reducidas. Bastan para ello cuatro tableros, dos de los cuales, que van colocados uno frente a otro, son de la misma dimensión que se trata de dar al pilar y los otros dos, naturalmente, también uno frente a otro, de dimensión mayor. En la figura 40 vemos una sección de este tipo de pilar. Figura 40 Estos cuatro tableros no constituyen por sí solos una armazón lo suficientemente sólida para resistir los esfuerzos a que debe estar sometida a la hora del hormigonado, por lo que hay que atender a su refuerzo o seguridad.

Seguridad No es posible dar aquí unas reglas acerca de este punto si el lector desconoce en absoluto la técnica del hormigón. Para ser un buen encofrador, es absolutamente necesario tente, al menos, unas ideas generales, pero precisas, acerca de cómo se comporta el hormigón y la importancia que tiene esto en la construcción. No vale, por otra parte, derrochar madera y materiales para «obtener una seguridad absoluta» en la buena calidad del encofrado y salvar así su responsabilidad, que no es poca. Habrá de tenerse siempre presente que el arte de construir consiste en hacerlo bien y barato. Empleando lo justo y necesario. Los tableros habrán de ser piezas sólidas, para que al hormigonar no aparezcan «barrigas», dificilísimas de corregir, ya que habría que repicar el paramento del pilar en la parte afectada o incluir el resto hasta conseguir una pared lisa vertical. Sus caras deberán ser listas y hay


39


BANCO TEMÁTICO


que cuidar muy especialmente las esquinas, ya que suele ser corriente el desportillamiento de las mismas a la hora de desencofrar, por su debilidad. Las juntas de los tableros deben estar bien cerradas, para evitar que, durante el hormigonado, salga por ellas el mortero, lo que además de feas «rebabas», dará lugar a la formación de huecos o coquera y otros defectos en el buen trabajo. ¿En qué zonas sufren mayores esfuerzos lo encofrados? Sin duda alguna, en la parte baja del pilar. En el extremo superior, el empuje del hormigón es nulo y en la base, el empuje es el máximo. Por tanto, se puede establecer que el pilar está empujando de la manera que indica la figura 41, sobre el encofrado correspondiente. De ahí que se tenga por norma reforzar la parte baja del encofrado de un pilar.

REPLANTEO DE UN PILAR Supongamos que ya tenemos la viga de cimentación, si la hay, o las zapatas de los pilares hormigonados debidamente, con sus hierros de armadura. La primera operación consistirá en determinar el centro del nuevo pilar que vamos a encofrar. Situado este centro, en virtud de la dimensiones de obra fijadas en los planos del proyecto, se procederá a dibujar sobredicho hormigón y generalmente con lápiz grueso, la figura de la sección transversal del pilar, cosa que es sencilla, ya que dicha sección transversal será una figura geométrica bien sencilla, (cuadrada, rectangular, etc). Una vez dibujada, se procede a preparar un marco cuyo hueco interior tenga las mismas dimensiones que la sección transversal aumentada en los gruesos de los tableros a emplear como encofrados, de modo que se introduzcan dentro de aquél, sirviendo de cerco. A estas piezas, en algunas regiones, se les da el nombre de carcelillas (1). Como puede apreciarse por lo dicho, la misión de estas carcelillas es la de sujetar los tableros por su parte baja, y de su solidez dependerá que no se abran los tableros al sufrir el empuje del hormigón, que allí es grande, ya que no sólo actúa el peso propio del hormigón, sino también el golpe debido a la caída de la masa desde la altura superior del encofrado.

MARCOS PARA MANTENER LA SECCIÓN TRANSVERSAL Figura 41 Entre los elementos de seguridad de los pilares, citaremos en primer lugar los marcos o bridas, que sirven para impedir que los tableros cedan el empuje y se deforme la sección transversal del pilar que se está hormigonando. Estos marcos o bridas se distribuyen en toda la altura del pilar, siendo su separación variable. Efectivamente, en la parte inferior, como ya hemos dicho anteriormente, van distanciando más. Esto está de acuerdo con la ley de los esfuerzos que ha de soportar el encofrado y que ya hemos visto en al figura 41. Para obtener uno de estos marcos podemos tomar: a) Cuatro tablas, tal como se ve en la figura 42. b) Seis tablas, como se ve en la figura 43. c) Dos cuadradillos y cuatro tablas, como se indica en la figura 44. (1) Téngase presente que el que podríamos llamar Diccionario de la Construcción se ve enriquecido, además de tener en él cabida todas las palabras que acepta la Real Academia Española de la Lengua, con las diversas denominaciones adoptadas por ciertas regiones. d) Dos cuadradillos y bridas o zunchos de hierro, como mostramos en la figura 45. e) Dos cuadradillos y alambres de atirantar (figura 46). Indudablemente, los más sencillos de manejar, por la rapidez y porque su eso el ilimitado, son los de hierro. No sucede lo mismo con las tablas, ya que suelen destrozarse si el encofrador no es cuidadoso, en la operación de desencofrado. Una operación que se va ejecutando a medida que se colocan los tableros, es la de la verticalidad del pilar, que se consigue mediante el aplomado. Esto es fundamental, ya que un pilara torcido es muestra de falta de cuidado y de precisión. TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

40

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

41

Figura 43

Figura 42

Fi ura 44

Figura 45

Para mantener esta verticalidad, es decir, para asegurar el pilar en su posición de aplome a la hora del hormigonado, se pueden disponer tornapuntas que fijen la perfecta posición, teniendo cuidado que ambos lados estén en la debida posición, ya que en caso contrario, el pilar puede salir revirado. Si los pilares no están aislados (caso en que es más interesante apearlo con la tornapuntas), entonces se mantienen verticales mediante las llamada cruces de San Andrés, clavadas entre ellos, por castilletes, que sirven a la vez para la puesta del hormigón en obra, o por las tornapuntas y los encofrados de las vigas.

VERTICALIDAD PILARES AISLADOOS, CON TORNAPUNTAS Una vez debidamente replanteados el pilar y fijada la «carcelilla» o marco de la base, se encajan en ella la parte inferior del encofrado, poniendo dos tornapuntas, los cuales llevarán en el extremo que queda del lado del pavimento un corte oblicuo tal, que asienten en toda la longitud del corte sobre el suelo. Figura 46 Se procederá al aplomado del pilar por parte de un operario, mientras el otro irá colocando los tornapuntas correspondientes, clavados a los costados de los tableros, tal como se indica en la figura 47. TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO


BANCO TEMÁTICO


Si, como dijimos, se trata de un pilar sencillo, aislado, deberán colocarse tornapuntas en los cuatro costados, ya que aquéllas trabajan a tracción y si faltase en algún costado, el pilar saldría vencido. Si en alguno de los lados hubiese algún elemento para fijar el pilar (arranque de viga, etc.), ello nos ahorraría el par de tornapuntas correspondientes a ese lado. En muchas obras incluso sólo colocan un tornapunta en dos lados opuestos. Deben de cuidarse con esmero los tableros de un encofrado, tanto en lo concerniente a su construcción como a la hora de encofrar, desencofrar y en el hormigonado. De todo ello dependen cosas tan importantes en toda la obra como son:  La obtención de pilares perfectos, sin desconchados en la superficie, debidos a pérdidas de mortero, defectos en la superficie del tablero, etc.  No haya desgaste notable de madera (lo ideal sería que toda madera empleada en un encofrado saliese intacta en el desencofrado, o al menos con escaso desperdicio).  Que todo desgaste de madera repercute en la carestía de la obra.

TALLER Además de la herramientas ya descritas a su debido tiempo y que son indispensables para el trabajo de todo encofrador, se precisa una mesa donde asentar las diversas tablas para la preparación de un tableo. Esta mesa de trabajo puede decirse que e indispensable, ya que no vamos a trabajar sobre el suelo, pavimento o un banco de obra. Si no se tiene ya de antemano, se puede improvisar una con caballetes y tablas, o de cualquier otra forma que se le ocurre al obrero con los elementos que posea a mano. Si se desea, y todo esto facilita aún más el futuro trabajo, se puede poner en uno de los extremos de la mesa una tabla clavada que nos sirva de tope, apoyo, y para que salgan rectas las tablas dejando entre ellas hueco suficiente para introducir los marcos o bridas del tablero. Es indudable que con las tablas que hay en el comercio no formarán justamente las dimensiones que nos den de un pilar, sino que habrá que suplementar con otras de otro ancho obtenidas de la división de aquéllas. Como hemos venido diciendo, dos tablas tendrán la misma anchura del pilar y las otras dos, opuestas entre sí, tendrán esta dimensión más dos grueso de tabla, como mínimo. Con lo dicho queda claro que para obtenerlos tableros será necesario añadir listones o medias tablas, calvándolas por el costado de los tableros.

ALTURA DE LOS TABLEROS Como ya hemos dicho repetitivamente, en los planos del proyecto nada se suele indicar, de ordinario, acerca de los encofrados, parte ésta que se deja «al buen entender de los operarios correspondientes». De ahí que el encofrador, a la vista de lo elementos del hormigón que debe encofrar, deduzca las dimensiones más conveniente a dar a los tableros. Es decir, si sólo se han de hormigonar los pilares y una vez hormigonados éstos y desencofrados, proceder al encofrado de vigas u otros elementos de obra que se deban apoyar en aquellos, la altura a dar a los hormigonado. Con ello, efectivamente, se ahorra el corte de tablero, si los pilares son bajos, que luego pueden servir para piezas mayores. Sólo bastará a la hora del hormigonado detener éste a la altura exacta de los pilares. Pero, puede suceder, y esto es muy corriente en las obras, encofrar pilares y vigas, para efectuar un hormigonado continuo. Par ello hay que tenerlo en cuenta en los moldes.

PILARES DE ESQUINA Todo cuanto digamos aquí par los pilares ligeros, es aplicable íntegramente para los medios gruesos. En los pilares de esquina se da la circunstancia de que apoyan dos vigas de ángulo. Por lo tanto, dos tableros adyacentes, los de las caras exteriores correspondientes a las dos alineaciones de la fachada, son más altos que los otros dos interiores, y sobre los cuales viene apoyando la viga de su lado correspondiente.

PILARES INTERMEDIOS TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

42


BANCO TEMÁTICO


Estor pilares que son los correspondientes a la fachada entre pilares, tienen un tablero largo y los otros tres restantes, sobre los que se apoyará el fondo del encofrado de las vigas correspondientes, más cortos. La altura de esos tableros cortos será la que viene determinada por: Altura del techo + grueso del suelo  altura o canto de la viga correspondiente  grueso del tablero de fondo el encofrado del dicha viga. Supongamos que la altura del techo es de 3,00 metros y el grueso de la losa del piso superior es de 0,20 m. La viga tiene un canto de 0,40 m y el grueso del tablero del fondo de la viga es de 0,025 m. Par la altura de los tableros cortos se tendrá: 3,00 + 0,20 – 0,40 – 0,025 = 2,775 m. Puede suceder que el ancho de la viga sea distinto al del pilar. Si es menor, caso corriente, se tendrá en cuento en la terminación superior de los tablero. Si es mayor, también se dispondrá el encofrado del pilar para esta eventualidad. Todo lo dicho anteriormente corresponde a l caso más corriente en que las vigas tienen una sección rectangular en toda la longitud, incluso en los arranques junto a los pilares. Si se diera el caso de tener que disponer de tableros para moldes de pilare el que arrancan vigas acuarteladas, la altura del tablero del cual arranca dicha viga vendrá disminuida en las dimensiones de esa cartera.

FABRICACIÓN DE TABLEROS Una vez ya determinada la altura del molde, se procede a elegir las tablas que vamos a necesitar y que mejor encajan en la pieza a construir. Si tenemos ya tablas de la longitud deseada, tanto mejor, pero si no, y esto será el caso más general, tomaremos las que tengamos de la longitud más aproximada. Si son más largas, no las cortaremos, sino que construiremos el tablero con dichas tablas, cortándolas a un mismo ras por un solo extremo, que es siempre el de la base del molde. En cambio, por la parte opuesta, por la cabeza del pilar, se dejarán sin cortar. Esta operación se hace más adelante, con el molde ya puesto en obra. Para mantener en su forma rígida los tableros, es decir, para mantener las tablas formando esa unidad llamada tablero, procederemos al embarrotado, clavado a él las distintas tablas que forman la pieza. Se pondrá un barrote en la base del tablero y otra y otra en la superior, llamados respectivamente barrotes de base y de cabeza. Estos últimos tienen por misión, además de las ya expresadas anteriormente, la de servir de apoyo a los encofrados de las vigas. Se suelen colocar, además, otros barrotes intermedios para dar mayor seguridad. La distancia a que se suelen colocar estos barrotes es de unos 80 centímetros a un metro. En cuanto a la longitud de los barrotes viene determinada por la clase de tableros a que van destinados. Así, si son para los dos tableros que han de tener la misma anchura que la del pilar, esa longitud será igual al ancho del pilara más dos gruesos de tabla, saliendo un grueso por cada lado del mencionado tablero. Ese saliente sirve para apoyar los otros dos tableros de mayor ancho. Como decimos, «sólo sirven de apoyo», por lo tanto no se han de clavar a aquellos. Para los tableros que son más anchos que los pilares, la longitud de los barrotes es la misma que el ancho de los tableos correspondientes. Se comenzará por clavar el barrote de base a una altura del suelo de unos 15 a 20 cm. Con ello se facilita la puesta en obra del pilar y la abertura de limpieza, de la que hablaremos después. Téngase presente que la base del molde debe encajar en la carcelilla ya dispuesta tras el replanteo de la base del pilar. Después colocaremos el barrote de cabeza, que quedará un grueso de tabla más bajo que el borde superior del molde del pilar, ya que es, como se ha dicho, el apoyo del fondo del molde de la viga o de la losa del piso. Una vez ejecutado todo esto, se colocarán los restantes barrotes. Se clavarán sólidamente, ya que los tableros, hasta su puesta en obra, han de ser transportados y manejados, además que lo más corriente es que se utilicen varias veces mientras sean servibles. Ya sabemos que los barrotes están únicamente destinados a resistir los embates del transporte, manipulación y colocación en obra, así como los esfuerzos del desencofrado, pero nunca los empujes que sobre los tableros ejerce el hormigón. Esos esfuerzos de hormigonado caen sobre los marcos o bridas. Para poder «sanear» la base del pilar momentos antes del hormigonado de todas aquellas cosilla que puedan haber caído durante el proceso de encofrado, tales como clavos, virutas, astillas, etc., se


43


BANCO TEMÁTICO


dispone en la base el encofrado, y sólo en uno de sus tableros, una abertura por la que se pueda meter la mano y una escobilla. Esta abertura se cerrará debidamente cuando se vaya a hormigonar. También cuando la altura del pilar es considerable y para evitar que el hormigón al caer de tal altura se disgregue (los gruesos caerán primero y los finos después, obteniéndose así un hormigonado por capas de muy distinta mezcla y, por lo tanto, defectuoso), se suelen hacer unas ventanas en uno de los tableros a mitad de altura del pilar, que sirven de boca de hormigonado hasta que el hormigón llega hasta ellos. Después se cierran y continúa el hormigonado por la parte superior del molde. Y ya que hemos tocado ligeramente el tema de hormigonado, no vendrán mal al lector unos consejos que debe tener en cuenta en el hormigonado de pilares.

HORMIGONADO DE PILARES Es muy aconsejable que los tableros se mojen después del hormigonado y, por lo menos un día después, hasta su desencofrado, ya que el hormigón necesita humedad para su proceso de fraguado ay como por la parte del molde está en contacto con el exterior, no fraguaría debidamente si no se humedecieran los tableros. Como siempre suelen sufrir más las partes más débiles, tales como las esquinas, de manera que el pilar no termina en aristas vivas, sino achaflanadas. Otro cuidado a tener en el hormigonado es el de sujetar las armaduras, bien con tirantes de alambre o con listones, ya que en el caso contrario, al hormigonar, siempre se mueven los hierros, lo que puede provocar que se produzcan grietas interiores en el hormigón. Estas grietas, si el hormigón ya está algo endurecido, no se cierran, o puede suceder que se introduzca algún árido algo grueso, dejando una discontinuidad en la masa. Si estas grietas no llegan al exterior, no suelen tener gran importancia. No así si consiguen llegar al exterior Entonces, si no se toman las debidas precauciones, el pilar tendrá corta vida. Por la grieta o grietas producidas se introducirá la humedad, alcanzando las armaduras. Estas no tardarán en cubrirse de la herrumbre característica de la oxidación, perdiendo resistencia, ya que disminuye la sección. Por otra parte, en el fenómeno de la oxidación del hierro se produce un aumento de volumen, es decir, se dilata, lo que origina un empuje sobre el hormigón que le rodea, llegando e incluso a hacerle saltar. Es frecuente el que el hormigón se someta a vibración, lo que obliga a reforzar bien los tableros para impedir que el vibrado cause algún desperfecto. También se suelen llenar los pilare vertiendo el hormigón en carretillas o vagonetas, lo que hay que tener en cuenta para reforzar las cabezas de los moldes.

CODALES Para evitar que el molde se deforme, volviéndose alguno de los tableros hacia el interior, se colocan codales, los cuales son retirados cuando se hormigona, ya que el hormigón empuja a los tableros hacia fuera y cumple la misión de aquéllos. Suelen clavarse ligeramente. PILARES DE SECCIÓN NO RECTANGULAR Dentro del mismo capítulo de los encofrados de pilares ligeros, nos encontramos con aquellos que no tienen la sección cuadrada o rectangular, que si bien no son frecuentes, en cambio se pueden presentar en alguna obra. PILAR DE SECCION CIRCULAR Figura 48 Para encofrar ente tipo de pilares no suelen emplearse tablas, las cuales deberían adoptar una forma curva para determinar la circunferencia de la sección transversal, sino que se toman tablillas estrechas, sin clavarlas previamente, y con ellas se forma el molde. Para dar forma circular a dichas tablillas sueltas se emplean los llamados camones, que son los que realmente obligan a las tablillas a adoptar aquella forma. En la figura 48 representamos un pilar de sección transversal circular. En los extremos del molde, en la base y en la cabeza se disponen los camones, que son unas tablas que tienen recortado pro una de sus partes una arco de circunferencia, de manera que entre todas TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

44


BANCO TEMÁTICO


ellas completen la sección pedida. El diámetro de dicha circunferencia no será el mismo que el que debe tener el pilar ya hormigonado, sino aquél aumentado en dos gruesos de tabla, pues como se aprecia en la figura 48, al introducir las distintas tablas en los camones, se disminuye su hueco.

Taller Se dispondrán primeramente las tablas que van a formar el camón, encajándolas o acoplándolas debidamente, para que al trazar sobre este encaje la circunferencia, ésta no presente ningún punto de discontinuidad. Después se sierra hasta lo más cerca posible de la traza marcada par la circunferencia y con hacha, con extremo cuidado, se vacía el resto. Una vez comprobado que la circunferencia está bien definida, se procede a clavar la s piezas contiguas.

Misión de los camones Como puede apreciar por lo ya dicho, los camones no son piezas resistentes, ya que son francamente débiles, de manera que su única misión es la de «dar forma» a las tablillas que determinan el molde de pilar circular; convienen recordar bien esto. Para darle rigidez a los encofrados, se utiliza generalmente aros de hierro, que reciben el nombre de zunchos. También puede emplearse, si el empuje del hormigón no ha de ser grande, alambre de acero, en una sola vuelta o a doble vuelta, para reforzar. Los aros metálicos son unos círculos abierto por un extremo y que una vez colocados se cierran por cualquier procedimiento.

Puesta en obra En la cimentación de hormigón ya se habrán dispuesto previamente los tacos de madera o tablas en el lugar correspondiente en que deba quedar el pilar. A esos elementos debe clavarse el camón de la base del pilar, se aploma, se colocan los aros o zunchos, se vuelve a aplomara (esta operación debe repetirse con frecuencia para comprobar que está vertical) y se colocan las tornapuntas. Los zunchos deben ir más juntos en la parte inferior que en la superior, ya que abajo es donde mayores esfuerzos soportan los encofrados según vimos al hablar de los pilares de sección rectangular, y cuya ley de esfuerzos representamos en la figura 41, que también es aquí de aplicación. Como norma general, los aro se colocarán en la mita inferior a distancias que oscilan entre los 40 y los 50 cm, separándose gradualmente conforme la altura es mayor, pero sin que la separación máxima alcance los 70 cm.

Ventana de limpieza y hormigonado No debe olvidarse nunca dejar una abertura o ventana de limpieza en el fondo del encofrado, en contacto con el suelo, para proceder, momentos antes del hormigonado, a la limpieza total y definitiva de la base de hormigón sobre la que arranca el pilar, ya que durante todo el proceso de encofrado habrán caído desperdicios de madera, clavos, etc. Si el pilar cilíndrico tuviese una altura considerable, para evitar que el hormigonado caiga desde tan alto y sus materiales no estén debidamente mezclados, al caerlos gruesos primero y los finos después, conviene dejar una ventana a mitad de la altura, con el fin de hormigonar por ella, cerrar después convenientemente y continuar el llenado del molde desde la cabeza del encofrado.

PILARES DE SECCION POLIGONAL Indudablemente, este tipo de pilares no es frecuente, pero no está de más aquí una ligera idea acerca de los mismos, siquiera sea para que el lector tenga conocimiento de su existencia. Trazado geométrico de polígonos regulares Los polígonos regulares los vamos a agrupara en dos grupos: a) Inscritos en una circunferencia de radio dado. b) Circunscritos a un circunferencia de radio dado. El lado del polígono ya viene determinado en cada caso en función del radio correspondiente, que llamaremos R, si la circunferencia es circunscrita, y r para el radio de la circunferencia inscrita. Resolvemos los siguientes casos:


45

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Dado el radio R o r , calcular el lado L del polígono pedido y su trazado geométrico. Comencemos por calcular el:

Pentágono regular inscrito en una circunferencia de radio R Supongamos que nos dan el radio de la circunferencia circunscrita, R. Procederemos de la manera siguiente (ver figura 49): Con centro en O y radio R, trazamos la circunferencia. Dibujamos dos diámetros perpendiculares, tales como los AB y CD. Por el extremo D de uno de ellos con el mismo radio R dado, se traza el arco OE, o se lleva sobre la circunferencia de manera que corte en E. Por este punto, trazamos la paralela al otro diámetro AB, que contará en F al diámetro DC. Desde E como centro y con radio AF, cortamos en G al diámetro CD. El segmento φ determinado por AG es el valor del lado del pentágono pedido: El valor numérico de L es:

L=

R 10 - 2 5 = 1,1795 2

R

Pentágono regular circunscrito a una circunferencia de radio Este caso lo vamos a resolver recurriendo al ejemplo anterior. Es decir, utilizando el procedimiento seguido par obtener la figura 49, y con el radio actual r , trazamos una circunferencia (figura 50). Obteniendo inscrito en ella, el polígono regular del cinco lados, basta trasladar estos lados paralelamente a sí mismos hasta que sean tangentes a la circunferencia, tales como los A´H, HI, IJ, DJ y A´K. El valor de la línea A´H, lado el polígono, en función del radio, será:

L = 2 r

Figura 50

5-2

5 = 1,452 r.

Puede suceder que se presente el problema en el orden contrario, es decir, que nos digan: deseamos un pilar pentagonal cuyo lado tenga una longitud dada L.

En este caso, procederemos a calcular el radio sacándolo de la fórmula correspondiente. Para mayor facilidad, las daremos aquí.

Para el pentágono inscrito: R = 0,839 L. Para el pentágono circunscrito: R = 0,688 L.

Hexágono regular inscrito en una circunferencia de radio R Para su obtención basta con trazar el circuito de radio R, según se ve en la figura 51, y con el mismo radio R cortar arcos de la circunferencia ya que el lado del hexágono es igual al radio L=R

Hexágono regulara circunscrito a una circunferencia de radio r Tampoco ofrece dificultad este trazado, y procederemos como en el caso similar del pentágono, trazando previamente (figura 52) el hexágono inscrito y luego trazar tangentes paralelas a aquellos lados.


46

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 El valor del lado en función del radio r , es

L=

2 r 3

L=

2 r 3

3 = 1,153 r

Octógono regular inscrito en una circunferencia del radio R (No damos la forma de obtener el polígono regular de siete lados – heptágono – por no ser frecuente su uso.) Examinando la figura 53, vemos que su trazado es sencillo. Con el radio R, trazamos la circunferencia y en ella dos diámetros perpendiculares entre sí, tales como los AE y GC. Unimos los puntos extremos de estos diámetros, A con C; C con E; E con G, y G con A. Con ello hemos obtenido el cuadrado regular inscrito en la circunferencia de radio R. Trazamos a continuación otros dos diámetros también perpendiculares entre sí y de tal manera que FB sea perpendicular a AC y EG (también se puede obtener esto uniendo los puntos medios de los lados AC y EG); y HD lo sea a su vez a AG y CE. Uniendo los puntos A-B-C-D-E-F-G-H-A, tenemos trazados el octógono. El valor del lado en función del radio R es: L =R 2 - 2 = 0,765 R. Para obtener el polígono de ocho lados circunscrito a una circunferencia de radio r, procederemos exactamente como en los casos anteriores, del pentágono y hexágono, trazando la figura semejantemente a como de ha hecho para las figuras 50 y 52. Para los encofrados de estas secciones poligonales, se puede proceder de un modo similar a como se ha descrito para los pilares de sección circular.

PILARES MEDIOS Y GRUESOS EN términos generales, cuanto se ha dicho para los pilares ligeros es también aplicable para este tipo de pilares, cuya diferencia con los ya descritos es la de tener que soporta mayores empujes debido a la mayor sección de hormigón.

Embarrotado Par mayor seguridad en estos pilares, los barrotes o bridas tienen menos separación entre sí que en los ligeros, de manera que absorban los esfuerzos a que han de estar sometidos los moldes. La sección de los barrotes es la misma que en el caso de pilares ligeros, sólo en este caso lo que varía, como ya hemos indicado, es la separación entre ellos.

Atirantado Par evitar que tales tablas pandeen ante el empuje del hormigón, se dispondrá un eficaz atirantado, incluso reforzando éste con doble alambre, más juntos que en el caso de los pilares ya descritos, y con atirantados cruzados, entre dos tablas frenteadas.

Tornapuntas Como puede desprenderse de todo cuanto ya hemos dicho, estos pilare de mayor sección han de ser arriostrados debidamente, para evitar que se desplome, lo que si sucede una vez hormigonado no habrá más solución que derribar el pilara y comenzar de nuevo.

ENCOFRADO DE CABEZAS DE HONGO Cuando una losa de techo continúa lisa, apoyada exclusivamente sobre pilares, éstos van provistos de unos capiteles que se llaman cabezas de hongo.

Figura 54


47

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Como las losas sin vigas han de tener un grueso mínimo de 15 cm, su encofrado ha de ser más recio que los corrientes y, por la misma razón, el encofrado de las cabezas de hongo. Estas se componen de dos cuerpos tronco-piramidales, lo que exige un encofrado de 8 tableros: 4 correspondientes al cuerpo inferior y 4 al superior. Cada tablero tendrá forma de trapecio y sus lados habrán de biselarse para encajar perfectamente. Construir el encofrado de una cabeza de hongo es, pues, una obra maestra con la que puede lucirse un buen encofrador. El procedimiento para el trazado, biselado y colocación de los tableros viene a ser casi igual al descrito para los cimientos tronco-piramidales de los pilares. Por lo que omitimos la descripción y nos contentamos con presentar los dibujos de un encofrado característico de estos capiteles. V ENCOFRADO DE PILARES DE PORTICO

PORTICOS Hasta ahora hemos visto ía forma de encofrar pilares «suelos», es decir, en que al calcular que las vigas que descansan sobre ellos van sencillamente apoyadas, se hormigonan por separado: pilares primero, vigas después. Se encofra, pues, el pilar, se hormigona en una o en varias etapas y transcurrido cierto tiempo (el que rige en el ritmo impuesto a la obra para su buena marcha) se encofra la viga y se hormigona ésta. Pero un pórtico es la pieza de obra de hormigón en que pilar y viga van unidos entre sí «rígidamente», sin solución de continuidad y donde los esfuerzos a soportar son muy distintos a los que ya sabemos rigen para las vigas simplemente apoyadas. En los casos de pilares y vigas, aquéllos trabajan principalmente a compresión, por las cargas transmitidas hasta ellos por las vigas, En cambio, en los pórticos o estructuras aporticadas, los pilares, también llamados jambas, están sometidos a esfuerzos de flexión, en las bases de pilares aparecen esfuerzos horizontales, etc. Todo lo anteriormente dicho trae como consecuencia lógica el que la sección transversal del pilar o jamba, no sea la misma en toda la altura del mismo. Y mientras tres de sus caras en una misma jamba son verticales, la cuarta, que es la inferior al pórtico, suele estar inclinada hacia adentro, de manera que en la parte superior tiene más sección que en el pie.

Taller Podemos casi admitir aquí cuanto dijimos en materia de pilares en las páginas anteriores. La diferencia estriba en que dos tableros tienen una forma de trapecio. en vez de ser rectangulares, como sucedía en los casos anteriores. Esto se consigue aserrando tablas en el sentido transversal, o de su mayor longitud, con oblicuidad para ir ganando la anchura necesaria. Los dos tableros trapeciales no llevan barrotes y las tablas deben clavarse a las altarjías, tal como se muestra en la figura 55, que sirve para el imbricado posterior. El tablero vertical exterior, de forma rectangular, como la de un pilar normal, no ofrece dificultades. Los dos taleros laterales exteriores llevan un embarrotado bastante ligero, el suficiente para atender estrictamente a su rigidez, ya que la misión resistente no va confiada a ellos, sino a los marcos o bridas. El tablero interior, inclinado, es también de sección rectangular, como el de un pilara normal, pero en este son mayores a aquéllos, ya que tienen esta forma tan especial y al hormigonar, el hormigón trabaja sobre esa pieza considerablemente. Las distancias entre barrotes suelen ser muy pequeñas, ya que es conveniente colocarlos a distancias no superiores a los 50 cm. Naturalmente, en la parte inferior, o pie de la jamba, la separación entre barrotes será algo menor. Otras veces, para aumentar la resistencia de este tablero se coloca una tabla, llamada por tanto «tabla de aguante», clavada a un extremo del tablero, para darle mayor consistencia. Estas tablas «de aguantes» suelen ser tablas sencillas, de las mismas que sirven para encofrar, y van tal como se indica en la figura 56. Se clavan a los tableros laterales cuando éstos no han sido


48


BANCO TEMÁTICO


cortados para darles la forma trapecial necesaria al pilar del pórtico o jamba. Como el tablero interior tiene de gruesos, de tabla (uno es el suyo, otro el del embarrotado consiguiente), la tabla de aguante debe clavarse a una distancia de esos dos gruesos de tablas a partir de la línea de hormigón, es decir, a 5 cm de la cara del pilar, si es que el grueso de tabla es de 2,5 cm. Para reforzar estos encofrados, suele también usarse del atirantado, del cual ya hemos hablado en el caso de los pilares y que aquí con las mismas características. El arriostrado de las jambas e un pórtico se efectúa mediante las tornapuntas, tal como ya se ha visto anteriormente. Yen definitiva, el resto de detalles es similar a los ya descritos.

ENCOFRADO DE VIGAS Las vigas son las piezas horizontales que descansan sobre los pilare, o bien sobre muros e mampostería, fábrica de ladrillo, etc. Su encofrado consiste, en términos generales, en dos tableros laterales y uno de fondo. Para su mejor estudio, las dividiremos en: a) Vigas ligeras, medias y gruesas, tal como hacíamos para el estudio de los pilares. b) Según el lugar que ocupan en el conjunto de la edificación: en vigas de fachada, interiores y exteriores. Para todas estas vigas rigen ciertas normas generales, que podemos definir así, en términos generales: Los tableros laterales tienen la anchura de la altura de la viga aumentada en un grueso de tabla, ya que el tablero de fondo, va siempre entre los laterales. Los tableros de fondo suelen ser muy ligeros, ya que la resistencia del mismo se confía a los apeos. Los tableros del encofrado de una viga descansarán totalmente sobre la cabeza del encofrado de los pilares. En la figura 57 vemos los elementos que constituyen el encofrado completo de una viga. Pasemos ahora a exponer las distintas formas en que se nos puede presentar una viga.

VIGA DE FACHADA Como es lógico, esta clase de vigas tienen por característica la de tener por uno de sus lados los muros de fachada que cierran el edificio, y por el otro reciben la carga de la losa del suelo del piso alto. Al estar esta viga al exterior, los dos tableros laterales tendrán diferente altura, ya que por la parte de la fachada hay que dar molde a toda la altura, ya que por la parte de la fachada hay que dar molde a toda la altura de la viga, por lo tanto, el tablero correspondiente tendrá por altura total la de la viga más un grueso de tabla, correspondiente al que tiene el tablero de fondo. En cambio, el tablero interior acaba en el encofrado de la losa. Su altura será, pues, aquella que resulte de disminuir a la altura de la viga el grosor de la losa más un grueso de tabla, que es el de fondo. En la figura 58 vemos la disposición de una viga e este tipo.


49


BANCO TEMÁTICO


Taller El tablero exterior, que es el de mayor altura, se ve libre de la losa, por lo que su construcción es corriente. Los barrotes deben de llegar al extremo más alto del tablero. Los barrotes extremos no se clavarán en los extremos del tablero, sino a una distancia de ellos que corresponda a un grueso de tabla, ya que el encofrado de las vigas, como sabemos, se apoya en el de los pilares, En el caso, también muy corriente, de que se encofre la viga después de haber desencofrado el pilar, la longitud total de los tableros sí que será la luz libre o distancia entere las caras más próximas de dos tableros consecutivos. Lo común es que el montaje de los tableros no se efectúe a pie de obra. Para poder transportarlos con seguridad, es simple conveniente que la clavazón sea firme. Es corriente dar a los barrotes una separación comprendida entre los 50 y 60 cm, ya que han de soportar el empuje que el hormigón ejercerá sobre los tableros laterales. Estos barrotes suelen tener una escuadría de 50 mm por 25. Para el tablero inferior, además de las consideraciones antedichas, teniendo en cuenta que la altura viene disminuida respecto al tablero exterior en la altura de la losa del piso, hay que tener las siguientes: Como en estos tableros apoyan los encofrados de la losa, hay que disponer de una tabla horizontal, clavada a los barrotes, que se llama carrera. Generalmente, en planta, los pilares no suelen estar distribuidos según los vértices de un cuadrado, o dicho de otro modo, la losa que apoya sobre cuatro pilares no es un cuadrado, sino un rectángulo. El encofrado correspondiente a este trozo de losa llevará las tablas según la mayor dimensión y, como es lógico, los barrotes o costillas que refuerzan dichos tableros, irán perpendiculares a ellos, es decir, en el sentido de la menor dimensión del rectángulo. Por lo tanto, esto habrá de tenerse en cuenta a la hora de clavar el tablero lateral interior del encofrado de la viga e fachada de la carrera correspondiente. Si se trata de la viga que corresponde al lado menor del rectángulo, entonces la carrera sitúa a unos 2,5 cm (o sea un grueso de tabla) por debajo del borde superior del tablero de la viga, ya que allí se apoyará el tablero de la losa. Si estamos en el caso de pertenecer la viga en cuestión, a la parte de la mayor dimensión del rectángulo, entonces la carrera debe clavarse a una distancia del borde superior del tablero lateral del encofrado de la viga, que es la suma de un grueso de tabla más lo que corresponda al ancho de los barrotes o costillas del encofrado de la losa. Esta carrera se clavará en el taller, no en el momento de poner el encofrado en obra. El tablero de fondo tiene la misma longitud que los tableros laterales, salvo en el caso de que existan cartelas, en cuyo saso llegarán hasta el arranque de éstas. La cartela es una solución de continuidad de la viga en las proximidades del apoyo con los pilares y sus dimensiones vienen dadas por el cálculo. La anchura del tablero de fondo es la misma que la que tiene la viga de hormigón, ya que, como hemos dicho y se ha mostrado en la figura 57, el encofrado de fondo va clavado entre los tableros laterales. El embarrotado de estos tableros de fondo, para poderse apoyar a los laterales y con ello dar mayor consistencia la encofrado, suelen tener una longitud igual a la anchura de la vida más dos gruesos de tabla. Este grueso de tabla, saliendo por cada lado del tablero de fondo, facilita grandemente el montaje de la totalidad del encofrado. Pero como ya decimos, esos salientes son para «apoyar los laterales», es decir, que no se clavarán, ya que con ellos se dificultaría enormemente la operación de desencofrado. En desencofrado de las vigas no sigue el mismo proceso que el de los pilares. En éstos se quitan los tableros todos a la vez, al cabo del plazo fijado para ello y que depende en gran manera de la temperatura ambiente. En cambio, en las vigas, se desencofran primero los laterales (esta operación puede incluso realizarse pasadas veinticuatro hora, cuando el clima es caluroso) y, en cambio, los fondos de las vigas deben todavía continuar mucho días más. Por ello sería fatal


50


BANCO TEMÁTICO


clavar los fondos por medio de los salientes de sus barrotes a los laterales, sino los laterales a los tondos.

Puesta en obra Lo usual es que en primer lugar se coloque en obra el tablero de fondo. Para ello es imprescindible haber dispuesto todo el material auxiliara necesario, tal como los puntales de apeo, las tablas llamada sopandas y que son sobre las que se apoya el tablero de fondo. Este tablero se apoya en sus extremos sobre el encofrado de los pilares, si están todavía, o sobre un puntal adosado al pilar, cuya sopanda está situada a la altura conveniente, para que al apoyar el tablero de fondo, quede éste debidamente. También puede armarse el molde fuera de la obra, para lo cual es necesario coloca unos codales que aseguren la correcta forma del encofrado. Estos codales se quitan una vez ya asegurado el encofrado en obra. Asentado el tablero de fondo en los dos apoyos extremos, se procede a colocar los puntales (que suelen estar constituidos por unos rollizos o troncos de escaso diámetro, de unos 12 a 8 cm de diámetro) con las correspondientes sopandas (en la parte inferior de la figura 60 vemos n puntal con su sopanda) y que son las que realmente tienen a su cargo el mantener horizontal el tablero de fondo, y después se procede a colocar los tableros laterales. El tablero lateral exterior se arriostra, tal como se muestra en la figura 59, clavando unos tornapuntas a la cabeza de las sopandas, y evitando el deslizamiento de dicho tornapuntas mediante una tabla de tope o de aguante. También se puede clavar dicho tornapuntas al extremo de la sopanda. Las sopandas están aseguradas con dos jabalcones, que al triangular la figura le a mayor consistencia. La longitud de estas sopandas es la suficiente par sobresalir del tablero de fondo con el fin de poder clavar en ella los tornapuntas con la debida garantía. Para la buena marcha del apuntalamiento, los rollizos tendrán una altura un poco inferior a la que tiene el pilar (es decir, hasta el tablero de fondo), disminuida en los grueso de tabla correspondientes a las sopandas y a las tablas que se colocan al pie para dar un apoyo firme, plano y horizontal. Además, para lograr un perfecto apoyo, se dispondrán cuñas para llevar el tablero de fondo a su sitio exacto. El número de rollizos o puntales a colocar depende de varios factores, tales como dimensiones de la viga a hormigonar, peso que va a soportar durante el hormigonado, etc. Téngase muy en cuenta que hasta que la viga no esté en condiciones de «valerse por sí misma» y de soportar las carga que incidan sobre ella en la restantes fases de la obra, son los puntales los que deben sufrir todos los esfuerzos. Por lo general, se suelen colocar los rollizos separados de 60 a 70 cm, aunque ya decimos que ello depende de lo factores antedichos. Podría, incluso, calcularse el número de rollizos necesarios de la siguiente manera: Conocida la sección de la viga a hormigonar, su longitud, etc., se calcula el peso de la misma. También se determinan el peso el molde y de la demás cargas que va a soportar la viga durante todo el proceso de hormigonado hasta su desencofrado. Así llegamos a determinar el peso o carga por metro lineal de viga encofrada. Suponiendo como cifra de seguridad que el centímetro cuadrado de sección de rollizo soporta 40 kg, podemos deducir la sección necesaria de aquéllos a colocaren puntales y su separación. En la base del puntal se colocan las tablas o tablones que den a aquéllos, no sólo una base regular, sino un reparto al terreno de las cargas que soportan. Si no fuera así, el puntal se calvaría en el suelo (en el caso en que éste o fuera de hormigón o resistente). Entre estas zapatas y el puntal, se colocarán las cuñas precisas par llevar a su posición los puntales. Una vez conseguido esto, y par


51


BANCO TEMÁTICO


evitar deslizamientos producidos por cualquier causa, se clavarán ligeramente las cuñas a las zapatas, pero sin llevar a fondo los clavos, ya que ello dificultaría la operación inversa de desencofrar.

Seguridad en los puntales Naturalmente, deberán rechazarse todos los puntales que no estén bien derechos, ya que por ser piezas esbeltas pueden flexionar bajo la carga recibida. Para evitar esto, incluso en los rollizos más derechos, cuando la altura es considerable, es necesario arriostrar debidamente los puntales. Para ello es suficiente que se claven a media altura tablas, de manera que unan cada rollizo con el más próximo, tanto en el sentido de la misma viga a que pertenecen como apeos, como en el sentido perpendicular con la viga siguiente. Con este modo de arriostrar los puntales, no habrá forma de que pandeen y peligre el encofrado. Y ya que hablamos de puntales para apeos de vigas y considerable altura, conviene recordar que no siempre encontraremos puntales adecuados para esa altura, o que ya tengamos en obra otros puntales más cortos por cualquier circunstancia. Se pueden aprovechar éstos mediante un empalme eficaz, o que ya tengamos en obra otros puntales más cortos palme eficaz que nos permita alcanzar la altura deseada sin que por ello se pierda resistencia en el apeo. Desde lego, hay que evitar que todos, absolutamente todos los puntales sean empalmados. Por lo menos, deberemos emplear de un sesenta a un setenta por ciento de puntales enteros y el resto pueden ser empalmados. El empalme debe hacerse en un extremo, es decir, utilizando un rollizo que tenga una longitud igual o superiora los dos tercios de la total a conseguir, ya que el pandeo viene a producirse por la parte central. No hay, pues, que empalmar dos trozos de rodillos iguales, sino, como mínimo, que uno tenga el doble de la longitud que el otro. Con ello ya nos salimos fuera de la zona peligrosa. En el empalme se contarán dos caras bien lisas, par que asienten bien la una sobre la otra, y este corte se dará perpendicularmente a la longitud del rollizo, para evitar deslizamientos. Luego con dos tablillas se procede al clavado y unión de los dos trozos de rollizo. A veces, y para mayor seguridad, se colocarán cruces de San Andrés, arriostrando los puntales y tornapuntas. Los primeros para mantener los puntales en el plano vertical que pasa por la viga apeada y las segundas para evitar deslizamientos de puntales, caídas, etc. Estas vigas de fachada que acabamos de describir deberán de cuidarse mucho, ya que es delicada su construcción por las especiales características que reúnen.

VIGA INTERIOR Por lo general, una viga interior se caracteriza por tener que soportar la losa del piso superior por ambos costados, a diferencia de las vigas de fachada, que sólo tenia la losa por la parte interior.

Tableros laterales En este caso, figura 60, en que se muestra una viga interior, los dos tableros laterales son iguales, y su altura será la de la viga, disminuida en la altura de la losa y aumentada en un grosor de tabla, que corresponde al tablero de fondo.

Tablero de fondo En este caso de las vigas interiores, el tablero no difiere absolutamente en nada del ya descrito para el caso de vigas de fachada.

Taller Podemos repetir aquí cuanto ya dijimos sobre el montaje de tableros en taller de los moldes para vigas de fachada, de manera que el lector debe recordar cuanto en aquella ocasión dijimos.

Puesta en obra También es idéntica la puesta en obra de los tableros en el caso presente.


52


BANCO TEMÁTICO


ENCUENTROS DE VIGAS Esquinas En el caso que aquí vamos a describir, suponemos que el encuentro de las dos vigas que forman la esquina, están en voladizo, es decir, sin apoyar en la mencionada esquina en pilar alguno, ya que si así fuese, no habría problema especial alguno. Se trataría simplemente de dos vigas de fachada que descansan sobre un mismo pilar.

En la figura 61 representamos una esquina en vigas de voladizo. Los tableros no presentan novedad alguna sobre los ya descritos anteriormente. Se tendrá en cuento, en cambio, que las carreras y las tablas de aguante no tendrán la misma longitud que los tableros, sino que sobresaldrá lo necesario para que se puedan asentar sobre estas piezas las tablas que sirven de aguante y sujeción vertical de la citada esquina, las que van clavadas a las carreras. La única variación sensible consiste en los tableros de fondo, ya que en nuestro caso presente se encuentran los planos que lo constituyen a un mismo nivel. Por tanto, este encuentro de ambos tableros puede hacerse: a) Con un tablero «corto» y otro «largo». Uno de los tableros de fondo cubre toda la esquina y en cambio, el otro, no llega el vértice, siendo la distancia que aún le falta, la del ancho del otro tablero. Este tipo de fondo se llama junta de borde y testa. En la figura 62 se muestra un encuentro de este tipo. b) Con ambos tableros encontrándose en cada punto, formando, pues, su junta, una línea diagonal que une los dos vértices de los tableros.


53

BANCO TEMÁTICO



En la figura 63 mostramos un tipo de encuentro con junta a inglete. Describiremos las características que nos puedan interesar de estos dos tipos de encuentros. En la preparación de los tableros de fondo para una junta a «borde y testa» no hay que tener más precaución que darle la debida longitud a cada tabla, para que su encuentro en la junta sea lo más perfecto posible. En el apuntalamiento de estos fondos hay que colocar una sopanda precisamente debajo de la junta y cruzándose con ésta, y aproximadamente por la mitad de la longitud de la junta, otra sopanda. Se apearán estas dos sopandas, apoyándose en el cruce de ambas, con un puntal, y desde los extremos de las sopandas pondremos jabalcones al puntal, para arriostrar aquéllas. En la presentación de los tableros de fondo para un junta a «inglete» se debe tener muy en cuenta el aserrado en diagonal de las tablas par que luego unan perfectamente. Si las dos vigas tienen el mismo ancho, caso que será el más frecuente, el ángulo de corte es el de 45 grados y podremos replantearlo y aserrarlo perfectamente. Para el apuntalamiento de un junta de este tipo, basta con situar una sola sopanda a todo lo largo de dicha unión. Estas dos son las dos uniones más corrientes que se efectúan. Puede hacerse, no obstante, otros tipos de juntas que, por sencillas, se resolverán sin dificultad.

VIGAS ACARTELADAS Razón de las cartelas (1) En el cálculo de las vigas se obtiene, a veces, que los esfuerzos que ha de soportar ésta en su unión al pilar, son considerables. Para absorber estos esfuerzos bastaría aumentar la sección de hierro en esas zonas «peligrosas». (1) Si al lector quiere tener una idea más exacta acerca de la razón de ser de la s cartelas, debe consultar las monografías números 33 y 34, TECNICA Y PRACTICA DEL HORMIGON ARMADO de esta misma colección, ya que aquí sólo damos una muy ligera noción acerca de las mismas. Pero esto no siempre es económico y se recurre a la otra solución: acuartelar la viga, con lo que se consigue aquel efecto de resistencia al aumentar la sección de hormigón, por una parte, y por otra, porque permite «alejar » la norma sección de hierro que teníamos en los redondos colocados ya en la viga, aumentando, pues, el brazo de palanca y, por lo tanto, el valor de resistencia de la armaduras frente a los esfuerzos a soportar. Las longitudes a dar a las cartelas las da el cálculo, aunque a veces también suelen darse «a priori». Así, se toma como longitud más corriente para la cartela, la de la décima parte de la luz entre pilares y que la pendiente de la cartela sea la de 3/1. En la figura 64 representamos una cartela. Por tanto, la sección transversal de esta clase de vigas no es constante, sino que por las cartelas sufre una variación en su fondo.

Taller La preparación de tableros no ofrece dificultades. Podemos obtener los acartelamientos según mejor podamos disponer de la madera en almacén, o bien contando las tablas para darle la forma necesaria, tal como representamos en la figura 65, que tiene el inconveniente de estropear madera sin posible recuperación. La otra solución consiste en añadir tablas en la parte acartelada, sin aserrar, sobre las cuales se clavarán, en la posición debida, las de fondo de la cartela (figura 66). Esta solución tiene a su vez el inconveniente de emplear madera en mayor cantidad de la necesaria pero ésta no se estropea ni se desperdicia.


54


BANCO TEMÁTICO


El resto de las características es idéntico a cuantas hemos descrito para los tableros laterales de las vigas. Se tendrá presente el darle a estos tableros laterales la anchura necesaria para que, además de la altura de la viga, queden comprendidos en ellos el tablero de fondo con sus barrotes y, si las hay, las tablas de aguante. Es corriente marcar sobre los tableros laterales la línea paralela a la distancia, que da un grueso de tabla más la de los barrotes, todo ello correspondiente al tablero de fondo La preparación de este tablero se efectúa, corrientemente, de la forma siguiente: 1. Prepararemos las tablas correspondientes al tablero como si no existiese la cartela, es decir, como un caso de viga de sección igual. Se monta embarrotandolo con varios barrotes, pero no con su totalidad. 2. Por la cara embarrotada se marca la línea extremo de la viga, es decir, donde da comienzo la cartela. 3. Se marca con la sierra, sin profundizar en la tabla en exceso. 4. Con la azuela se hace una muesca inclinada del lado donde queda la cartela. 5. Se dobla la porción de tablero correspondiente a la cartela, obteniendo ya ésta completamente. Es, como puede imaginarse, una operación que requiere alguna habilidad, pero no vaya a creerse que es muy difícil de conseguir. Naturalmente, también se puede formar por piezas la cartela y su viga, pero queda menos perfecta. Todo consiste en sendos tableros medidos cuidadosamente y acoplados con habilidad. Para mayor seguridad, se suele colocar un embarrotado formado por dos barrotes, en el lugar donde se inicia el quiebro de la cartela, uno en cada lado de ese quiebro, es decir, uno en cada lado o tablero. º

º

º º º

VIGAS MAESTRAS Y BROCHALES Se llaman vigas maestras a todas las ya estudiadas y que, resumiendo, son las que apoyan en otros elementos de obra, tales como pilares, muros de fábrica, hormigón, etc. En cambio. e suelen llamar brochales a aquellas otras vigas que se apoyan en las maestras. También se les llama viguetas. El encofrado es, pues, algo diferente a los ya descritos. Taller Por lo general, los tableros que constituyen el encofrado de la viga maestra difieren poco de los que ya hemos visto en los casos anteriores. En la figura 67 vemos cómo una viga brocha «entrega» en una viga maestra. En los tableros laterales de la viga maestra se colocará un barrote debajo de la abertura de entrega, tal como ya vimos que se hacía en los apoyos de las vigas sobre los pilares, penetrando el encofrado de los brochales en el de la viga maestra. La abertura a practicar en los costeros de la viga maestra debe tener una anchura igual a la que debe tener la sección de la vigueta más dos gruesos de tabla. En cambio, la altura será igual a la que deba tener la vigueta disminuida en el grueso correspondiente a la losa de piso más un grueso de tabla, que corresponde a un grueso de fondo. Además del barrote de fondo, clavado en el lateral del encofrado de la viga maestra, para apoyo del tablero de fondo de la viga brochal, se colocarán dos barrotes más en los laterales de la abertura de entrega, tal como se ve en la citada figura 67. En esta misma figurase expresa la situación en que debe estar la carrera. El encofrado de las vigas brochales no ofrece dificultad, siendo válido cuanto hasta aquí dijimos acerca de lo referente a vigas. El encuentro de ambas vigas, como puede comprenderse, es un punto débil y por lo tanto deberá apearse con gran cuidado; para ello dispondremos de un buen puntal, que se colocará precisamente en el centro del encuentro de ambas. TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

55


BANCO TEMÁTICO


La nivelación de ambas vigas también debe de hacerse con mucho cuidado, colocando las cuñas en la debida forma para llevar los fondos de ambos moldes al lugar exacto. Deberá también vigilarse que al colocar las armaduras de ambas viga, por ser algo más complicado que en el caso sencillo de una sola viga maestra, no se hayan movido los tableros, y llevarlos de nuevo a su verdadera posición en el caso contrario. VII ENCOFRADO DE MUROS

ENCOFRADO DE MUROS Se distingue este tipo de encofrados del resto de los estudiados hasta ahora porque en ellos se emplean tableros de grandes dimensiones, en consonancia con las también considerables dimensiones que adquiere este tipo de obra, al contrario de lo que sucedía en el caso de pilares y vigas, caracterizadas por su estrechez y longitud. Aquí, en cambio, en el encofrado de muros y paredes, habrá de disponer de tableros grandes en consonancia con la obra a ejecutar.

Replanteo Una vez hormigonado el cimiento sobre el cual se va a asentar el muro que tratamos de encofrar, se procede, sobre el enrasado de aquél, a replantear o delimitar el nuevo encofrado. Tendremos muy en cuenta que no conviene dejar endurecer totalmente el hormigón de enrase de cimiento, par poder dejar «agarrados» los clavos y tablas que forman la carcelilla o tablas de sujeción de la base inferior del encofrado. Estas carcelillas se situaran de la manera siguiente: Fijado el eje del muro a encofrar, las tablas de sujeción de la base inferior no irán a una distancia de ese eje igual a la mitad del espesor del muro, ya que hay que tener en cuenta, además de éste, gruesos de tabla y anchos de las tablas que forman las costillas. Así, pues, y fijándonos en la figura 68, que muestra una planta, tenem os, si llamamos e al espesor del muro, g al espesor del muro, g al grueso de tabla y c al ancho de costilla. Separación entre tableros = e + 2 . g + 2 . c; Y lo que tenemos que alejarnos del eje del muro: e/2 = c + g. Para este tipo de «carcelillas» se emplea la misma tabla de encofrar, teniendo, pues, por escuadria 2,5 × centímetros. Ejecución Es corriente que, una vez clavadas la «carcelillas», se proceda a sujetar las costillas, sobre todo las extremas del encofrado y varias del centro. Para ello se procederá a su aplomado con toda precisión y se le clava un tornapunta para su afirmado. Es fundamental, repetimos, el perfecto aplomado de estas costillas que ahora situamos, ya que en ellas se van a apoyar todas las operaciones sucesivas. Para mayor seguridad, se clava horizontalmente una tabla en la parte superior de las costillas, que les da mayor rigidez e impide que se separen, inclinándose, del plano que forman sus aristas interiores (cara del muro). En la figura 69 vemos una tabla de aguante de pie, o carcelilla, con dos costillas ya aplomadas y una de ellas con un tornapuntas arriostrarla verticalmente. También se ha dibujado una riostra horizontal en la parte superior para evitar que las costillas venzan. Los tornapuntas van clavados por su extremo superior, como ya hemos visto, por dos clavos a la cabeza de las costillas. Por la parte inferior, que se corta en bisel, debe afianzarse bien al suelo, o también puede clavarse una tabla que ya habremos dejado recibida en el hormigón del suelo para esta misión. Si todo ello, es decir, si no se hubiera dejado previamente clavada una tabla en el hormigón para sujetar el extremo del tornapunta, también podemos obtener esa rigidez mediante el clavado de una tabla o mejor un cuadradillo. En la figura 70 vemos un tornapuntas cuyo pie va clavado a la tabla que previamente se ha embutido en el hormigón, y en la figura 71 vemos el caso en que no tuvimos esa previsión o nos convino más


56


BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRERÍA establecer «el triángulo de rigidez» mediante un cuadradillo. En fin, en cada caso particular y según los elementos con que se cuenten, así dispondremos el arriostramiento de las costillas.

Número de costillas necesarias

No podemos dar una regla o fórmula que dé la solución a este problema. El número de costillas a disponer para que los tableros queden bien seguros ante los esfuerzos que deben soportar viene en función del espesor del muro, altura del mismo, forma de hormigonado, empujes que se suponga habrán de originarse antes de que el hormigón pueda «valerse por sí mismo», etc. Como una regla general que ha sancionado la práctica, se suele colocar una costilla cada 60 ó 70 cm. Ello es suficiente en casi la mayoría de las obras de este tipo. Es cuanto a los tornapuntas, no siempre suele se necesario disponer uno en cada costilla. Bastará con colocar un tornapunta cada dos o tres costillas, incluso menos. Claro que si se trata del encofrado de un muro de considerable altura y se va a hormigonar también en alturas grandes, convendrá que los tornapuntas estén más juntos para mayor refuerzo. También tendremos que disponer de mayor número de tornapuntas en el caso de tratarse de un muro grueso. Si por economía de obra, o por otra circunstancia, la separación entre costillas fuera superior a los 70 cm, habría que procurarse alguna manera de impedir que las tablas del encofrado se alabeasen o flexionaran al recibir el empuje del hormigón, procurarse alguna manera de impedir que las tablas del encofrado se alabeasen o flexionaran al recibir el empuje del hormigón, produciendo en el muro las feísimas «barrigas», que son de un efecto deplorable y cuya corrección no es, naturalmente, muy ortodoxa, ya que hay que andar repicando el hormigón sobrante, enluciendo después, etc. Se impone, pues, una seria vigilancia de las costillas y de los tornapuntas. Claro que todavía no hemos descrito la función que realizan los atirantados y que también impiden que los tableros se abran. Puede sucedernos que no tengamos suficientes tablas para proceder a colocar un número de costillas que nos permita estar seguros del encofrado. Esto no debe importarnos demasiado si tenemos, en cambio, medias tablas o trozos de tablas de longitud suficiente para poder efectuar empalmes con ellas y obtener así las costillas que nos son necesarias para disponer una cada 70 cm como máximo. Par ello deberemos tener en cuenta, en primer lugar, la forma de solape que debe darse a los empalmes, y en segundo lugar, pero no por ello menos importante, el punto del encofrado de donde cae ese solape o empalme. En las figuras 72 y 73 vemos dos formas de solape. La primera (figura 72) no ofrece garantía alguna, por tener poca superficie de contacto. La segunda (figura 73) es más correcta. Indudablemente, cuanto mayor sea la longitud solapada, tanto mejor. Aun en el caso de que efectuemos un buen solape, tal como se muestra en la figura 74, no por ello deberemos darnos ya por satisfechos. Estos solapes no deben hacerse en cualquier punto, en cualquier altura. Si se colocara entre dos carreras, ante el empuje del hormigón, servirían de bien poco. Por eso hay que situar esos empalmes «precisamente» a la altura de una carrera. En las figuras 74 y 75 vemos cómo debe situarse este solape.


57


BANCO TEMÁTICO


Carreras Van clavadas a las costillas y suelen colocarse incluso sin necesidad de colocar primero los ejiones. No obstante, siempre es más recomendable colocar primero los ejiones, ya que con ello quedan mejor situadas y apoyadas las carreras. Naturalmente, antes de comenzar el clavado de las carreras, ya se habrán puesto algunas tablas. Se dispondrá así el trabajo. Se pondrán los ejiones de la primera hilada, dos o tres tablas del encofrado y luego ya la primera carrera, que quedará, pues, situada a corta altura del suelo. Ello es muy conveniente, por ser, precisamente, donde en encofrado sufre mayor empuje a la hora del hormigonado. Luego tomaremos el alambre de atirantar, utilizándolo, como en los casos anteriores, para sujetar los tableros y procurar que no se abran por efecto del empuje del hormigón. Este alambre de atirantar se pasa por encima de la última tabla de encofrado ya dispuesta (en este primer caso, sobre la tercera); se colocara a continuación la cuarta tabla, procurando (el grueso del alambre tratará de impedirlo) que ajuste bien sobre la parte superior de la tercer tabla, para lo cual se golpeará ligeramente con el martillo, y una vez ya conseguido ese acoplamiento entre ambas y el alambre, se pasa por sobre la carrera y la nueva tabla y así sucesivamente. Estos alambres de atirantar se sitúan cada metro, poco más o menos, siempre sobre las carreras. Las carreras suelen estar constituidas por una sola tabla, en el caso de que el empuje del hormigón y los esfuerzos a soportar no sean demasiado grandes. Por doble tabla, cuando se espere que los esfuerzos sean considerables. Si los esfuerzos son grandes, se suelen emplear cuadradillos o alfajías, de sección 10 × 10. En cuanto a la separación entre carreras, podemos aquí repetir lo mismo que se dijo cuando hablábamos del embarrotado de los pilares; en la base del encofrado del muro, la separación entre carreras suele ser pequeña, unos 40 a 50 cm (ya vimos que la primera carrera queda a unos 30 cm del suelo); luego, esta separación va en aumento, ya que en la parte alta el empuje va decreciendo con la altura y el empuje a soportar es menor. Por eso se llega a separaciones de 1 metro y algo más. Como tanto las carreras como los atirantados ejercen la misma función, que es la de evitar que los tableros se separen o abran, si disponemos un gran número de atirantados podemos, a cambio de esto, disminuir la escuadría de las carreras. Pero como norma general, por demos disponer de un atirantado con alambre de unos 3 a 3,5 mm de diámetro cada 70 a 100 cm; se pondrá a 70 cm, en los casos en que estemos encofrando muros de cierta altura o de espesor considerable. La forma de atirantado ya la vimos cuando tratamos de los pilares, es decir, se les da «garrote», que equivale a decir que por la mitad del tirante se introduce una barra y se gira, de manera que al arrollarse sobre sí mismo, va disminuyendo su longitud y aproximando los tableros hasta la posición deseada. También puede tensarse el alambre mediante el acuñado exterior. Claro que al efectuar esta operación, los tableros tienden a vencerse hacia el interior, disminuyendo su separación. Esto se evita siempre mediante la colocación de unos codales precisamente en las cercanías del atirantado. Estos codales estarán cortados a una longitud que es exactamente la anchura o espesor del muro. De esta manera, y dada la rigidez de los codales, este ancho permanece invariable. A la hora de hormigonar, y conforme la altura del hormigón va llegando hasta los codales, éstos se estiran, ya que no deben quedar embebidos en la masa de hormigón, y además, porque ya no son necesarios, puesto que el hormigón empuja los tableros hacia afuera y los mantiene separados. En cambio, los alambres de atirantar sí que quedan embebidos en la masa de hormigón y, cuando se efectúe el encofrado, hay que tener cuidado de recortarlos bien para que no queden «flecos».


58

BANCO TEMÁTICO



MUROS DE CIERTA LONGITUD Si los muros son de una longitud escasa, no habrá dificultad en el problema de las carreras. Pero cuando esta longitud excede de las dimensiones de aquéllas, entonces se nos presenta, como sucedía con las costillas, el problema del empalme de las carreras. Estos empalmes pueden ir en cualquier parte del encofrado, no hay prescripción especial para ello. En cambio sí la hay para la forma de efectuar este empalme. La forma más eficaz de hacerlo es uniendo ambas piezas a testa, no con solape, como hacíamos en el caso de las costillas. Y para evitar que por el empuje del hormigón, estas uniones, al flexionar, rompan ese empalme hay que tomara las precauciones necesarias dando cierta rigidez a la junta. Esto se consigue colocando en ella dos tablas, como se indica en la figura 76, que evitarán, debidamente clavadas, la flexión por la junta. Todavía mejores la forma de empalme que se ve en la figura 77. En cuanto al empalme de las tablas que forman el molde no hay dificultad alguna, ya que se van uniendo a testa. Sólo cabrá aquí tener la precaución de reforzar con una costilla maestra el lugar donde se efectúa la junta, para evitar que el encofrado se abra bajo el empuje del hormigón. En la figura 78 se muestra un encofrado de un muro completo, con indicación de cada una de sus partes más fundamentales y que ya hemos descrito hasta aquí.

PRECAUCIONES ANTES DE HORMIGONAR Durante todas las operaciones de encofrar, habrán caído suciedades al fondo del molde que es necesario limpiar antes de verter la primera capa de hormigón. Como ya vimos en los pilares, también aquí se suelen ensayar unas ventanas de limpieza, para extraer de ellas cuantas pequeñas cosas hayan caído en el suelo. Una vez efectuada esta limpieza, se cierra bien la abertura, para que por ella no pueda salir al exterior el hormigón vertido ni tan siquiera el mortero. Si los muros tuvieran una altura superior a los tres metros, es conveniente también hacer ventanas de hormigonado. No es conveniente echar el hormigón desde una altura considerable, ya que con ello los materiales se disgregan. Los gruesos (grava), por ser más pesados, caen antes, y los finos (mortero) caen después, formándose unas capas irregulares de malas mezclas. Si el muro es lo suficientemente ancho para permitir que un peón palee de nuevo el hormigón hasta darle la debida homogeneidad, no hay peligro. Pero si esto no sucede, el hormigón no será de buena calidad. Por eso decimos que es muy conveniente dejar a alturas de unos tres metros unas ventanas para el hormigonado, con el fin de que no suceda esa disgregación de que hablábamos. Otra de las precauciones que suelen tomarse antes de hormigonar es la de darle una mano a los tableros por su parte interior con gas-oil o aceite quemado, llamado así al que saca de los motores de los automóviles o de los caminos después de que éstos lo han utilizado en la lubricación. Con este pintado, se evita que el hormigón «se pegue» al tablero y quedan los paramentos de obra más lisos y sin desconchados.


59


BANCO TEMÁTICO


ESQUINAS DE MUROS Replanteo No ofrece dificultad alguna el replanteo de una esquina de muro. En realidad es simplemente el encuentro de dos alineaciones en un punto que es común en ambas. Podemos seguir así el mismo procedimiento que describimos ya para el replanteo de un muro normal. Desde luego, como allí, también aquí será necesario haber dejado sobre el enrase del cimiento, antes de que el hormigón fraguase por entero, lo que dificultaría la operación, los clavos ya las tablas que permitan formar las carcelillas o tablas de sujeción de la base inferior del encofrado. En la figura 79 vemos cómo se ha replanteado la esquina del muro. Tenemos trazados los dos ejes de los dos muros que corren a su encuentro. Son estos los A-A y B-B, cuyo encuentro es el C. A la distancia E del eje, se traza la línea donde ha de clavarse la tabla de sujeción de la base. Ya vimos que esta distancia E no es precisamente la del medio muro correspondiente, ya que hay que tener en cuenta el grueso de las tablas de encofrado y las costillas que también se apoyan en las carcelillas. Trazando, pues, las dos líneas separadas del eje en esa cantidad E, tendremos replanteada completamente las esquina del muro. EJECUCIÓN Por lo general, un de los tableros sólo llega hasta la esquina. En cambio, el otro se prolonga más allá en una cantidad que corresponde a una costilla. La disposición de estas costillas se muestra en la figura 80. En ella se ve cómo la costilla del borde, como una prolongación del otro tablero más corto. En cambio, este tablero tiene su costilla en la esquina misma, como «añadida» al tablero mayor. Como se ve en la figura 80, las carreras continúan más allá de la esquina. Esto es necesario para poder colocar las tablas de refuerzo o de aguante de esquina, las cuales van clavadas a la carrera correspondiente. El atirantado de las dos paredes que constituyen la esquina no ofrece dificultades, ya que se efectúa como si se tratase de muros independientes, realizando la operación de la misma manera que ya hemos descrito. También se aplica aquí cuanto dijimos acerca de los elementos de seguridad y refuerzo, tales como costillas, carreras, tornapuntas, etc. Si sobre el muro se apoya la losas del suelo de piso, el tablero queda al interior tiene que ser más bajo que el exterior. Las costillas se cortarán a una altura que será la del techo disminuido en un grueso de tabla, que es el correspondiente a la tabla de encofrado de piso.

HORMIGONADO DE MUYO Y SUELO En muchas ocasiones es necesario hormigonar el muro y el suelo de continuo, es decir, sin solución de continuidad. Para ello, el tablero interior tendrá que levantarse del suelo la altura correspondiente a la losa del piso. Esto suele suceder en depósitos y otros elementos de obra que exijan una continuidad en la masa de hormigón. Para separar el tablero interior del fondo del suelo se colocan unos tacos de madera de la altura deseada. Mucho mejor que estos tacos de madera (los cuales sólo se deben emplear cuando no dispongamos de otra cosa) son unas piezas de hierro sobre las cuales se apoya el tablero.


60

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Estos zancos, como es natural, quedarán embebidos en la masa de hormigón, por lo que no irán excesivamente sujetos a los encofrados. Si se sujetasen excesivamente impedirían la operación de desencofrado, teniendo incluso que estropear madera al forzarla. En la figura 81 vemos una forma bastante cómoda de colocar estos soportes, también llamados zancos. Como puede verse, se colocan alternativamente en las costillas, lo que es más que suficiente para soportar con seguridad al encofrado. Van clavados a aquéllas con clavos doblados, abrazándolos, y a manera de tope, para que el tablero no se deslice por los redondos, se clavan en lugar conveniente, para que la altura del fondo del tablero sea la deseada, es decir, igual al grueso de la loza del suelo, unos tacos de madera que impiden todo descanso. Si se da el caso de que el tablero interior no se pueda apoyar y afianzar sobre la carcelilla correspondiente, hay que poner unos montantes por delante de las carreras, acodaladas por la cabeza y el pie.

SOLUCIONES DE CONTINUIDAD EN EL HORMIGONADO: HUECOS Puede suceder que el paramento del muro a encofrar no sea continuo, cerrado, sino que presente alguna abertura, tal como uno ventana, puerta, etc. En este caso, naturalmente, hay que tener en cuenta que también los huecos, hay que utilizar tableros estos «huecos» deben preverse en los encofrados. Así como el muro o pared se encofran colocando las costillas, luego tabla a tabla, en el caso de encofrar los huecos, hay que utilizar tableros ya preparados en el taller, con las medidas justas, de modo que tan sólo se procederá a su colocación. Estos tableros, como han de sufrir empujes de cierta importancia, debidos a la masa de hormigón, deberán ir embarrotados como un tablero cualquiera.

TALLER Las medidas de esta clase de moldes deberán tomarse con extremo cuidado, ya que habrá que tener presente que estos encofrados son para obtener «hueco» y por lo tanto las medidas exteriores del tablero serán las que se produzcan en la obra una vez hormigonadas. Estas dimensiones, pueden variar muy ligeramente, según dispongamos en obra los tableros del molde. En la figura 82 vemos que el tableros de arriba (dintel, se trata del molde para una puerta) se apoya en los dos laterales (jambas). Esta manera de encofrar dificulta algo el posterior desencofrado de la pieza. Mejor para desencofrar es la manera de clavar el tablero correspondiente al dintel que se muestra en la figura 83. Y que se obtiene al clavar uno de los extremos a la cabeza del tablero de la jamba y lateralmente al otro. De esta forma, se pueden retirar los encofrados más fácilmente.

REPLANTEO Colocando ya el tablero interior del encofrado del muro, se procede sobre él al replanteo del hueco que nos interesa obtener. En este replanteo hay que tener también en cuenta, como sucedía con el muro, que tendremos que situar las tablas de aguante o carcelillas de manera que encajando los tableros de encofrado del hueco queden éstos en su lugar exacto. Por tanto, estas carcelillas se clavarán a una distancia entre su bordes exteriores que será la del hueco a obtener disminuida en dos gruesos de tabla, correspondiente a los tableros del molde y disminuida también por otros dos gruesos más, correspondientes al embarrotado de dichos tableros. En la figura 84 vemos una carcelilla con las dimensiones indicadas.


61


BANCO TEMÁTICO


PUESTO EN OBRA Una vez clavadas las tablas de la carcelillas, procederemos al encaje del molde que va a determinar el hueco de puerta, ventana, etc. Los tableros del molde, que han sido ejecutados totalmente en el taller, se irán introduciendo junto a las tablas de aguantes correspondientes, para lo cual se habrá tenido presente clavar los codales separados un grueso de tabla del borde interior, para que no coincidan con las tablas de las carcelillas. Efectuado el encaje de los tableros, se procede a colocar los refuerzos, tales como jabalcones, para resistir el empuje de la masa de hormigón. Una vez terminado todo esto, ya estará listo el molde del hueco para recibir el tablero correspondiente al encofrado exterior del muro. Para mayor claridad de todo lo expuesto, puede estudiarse la figura 85, que representa el encofrado de un hueco de ventana. VIII ENCOFRADOS DE SUELOS DE PLANTA

DIFERENTES CLASES DE SUELO Los suelos que constituyen las diferentes plantas de un edificio pueden ser muy diversa naturaleza, y son muy variadas las formas de obtenerlo. Así podemos construir un suelo con una losa armada sencilla apoyada sobre pilares y vigas, o sobre muros de fábrica, etc. Un suelo de este tipo, lo podemos ver en la figura 86, cuya mitad derecha lleva la losa apoyada sobre vigas de hormigón y la otra mitad izquierda, sobre muros de fábrica de ladrillo. Otra clase de suelo puede estar formada por una losa maciza, como la anterior, pero en forma de bovedilla, la cual puede tener toda ella el mismo espesor o puede ser más gruesa en las entregas (figura 87 y 88). Otra clase de suelo es la que representamos en la figura 89, constituido por losas con nervios o vigas en T. Este tipo se puede, a su vez, dividir en suelos nervados sin cuerpo de relleno, que es el que representamos en la citada figura 89, y suelos nervados con cuerpos de relleno, que mostramos en la figura 90. Este relleno suele estar constituido por piezas cerámicas, tales como ladrillos corrientes, piezas aligeradas de formas muy diversas, bloques huecos prefabricados con materiales de poco peso, tal como el yeso, carbonilla, hormigón de piedra pómez, etc. Otra clase de suelos es la de ladrillo armado, que puede tener o no una capa de compresión de hormigón. En esta clase de suelos los ladrillos «cargan» con las fatigas de compresión. Como su nombre lo indica, lleva unas armaduras para formar los nervios cerámicos.


62


BANCO TEMÁTICO


Otra clase de suelos es la de ladrillo armado, que puede tener o no bricadas fuera de la obra, en taller. Con ello se ahorra buena cantidad de madera en el encofrado, aunque, claro está, tienen el inconveniente del traslado, la elevación y la colocación en obra, operaciones todas harto engorrosas. Indudablemente, la vigilancia en la buena marcha del hormigonado, es mayor que en cualquier otra clase de obra. Otro inconveniente suele ser el peso de estas piezas, el peligro de roturas, etc. (1). Como puede apreciarse por todo lo expuesto, es muy necesario que el oficial encofrador conozca perfectamente la clase de suelo que se le encomienda encofrar, pues según se trata de uno u otro, así tendrá que operar en consecuencia. En unos caos tendrá que encofrar absolutamente toda la superficie del suelo, en otros tendrá que encofrar parcialmente, en tramos, etc. Según los materiales a emplear en el relleno, o en la losa, así tendrá luego que tener presente para proceder a colocar un encofrado más o menos resistente, con apeos muy tupidos o más separados. Por lo tanto, es muy conveniente que tenga ideas muy concretas acerca de los pesos de los diversos materiales que van a entregar a formar parte de los suelos que le ha encomendado encofrar. En todo caso, nunca estará de más que lleve unas ligeras notas acerca del peso por metro cuadrado de los diferentes materiales más usuales, y que puede encontrar en cualquier libro de construcción.

SUELOS DE LOSAS DE HORMIGON ARMADO El encofrado de este tipo de losas, apoyadas en muros de hormigón, mampostería o fábrica de ladrillo, o bien en vigas sobre pilares, es sencillo. Bastará con tableros corrientes sobre los cuales se situarán las armaduras, recalzadas con cuadradillos de hormigón prefabricados y otros elementos que luego quedarán embutidos en la obra, por lo que se prescribe que sean tacos de madera. (1)

Si el lector desea una información más amplia sobre este tema puede consultar la monografía n.º 18 de esta colección, titulada FORJADOS Y ENTRAMADOS DE PISO.

Se debe tener siempre presente que esta clase de losas tiene un peso considerable, por lo que debemos asegurar el sistema de encofrado mediante un buen apeo.

SUELOS DE LOSAS MACIZAS ABOVEDADAS Este tipo de suelos no suele ser muy corriente, por lo engorroso que resulta su encofrado. La principal dificultad estriba, naturalmente, en darle la adecuada forma. Es más corriente esta forma abovedada en cubiertas sobre todo de grandes edificaciones, almacenes, tinglados, etc., por lo que remitimos al lector al capítulo que, más adelante, trata de CUBIERTAS.

LOSAS CON NERVIOS O VIGAS EN T Como su nombre indica, estas losas pierden su solución de continuidad en las vigas que forman en realidad su elemento resistente. Se puede encofrar primero las vigas y después adosarles los tableros de las losas del suelo, o construir totalmente el encofrado de una sola vez. Esto no tiene más importancia que variar el sistema de apoyo del encofrado de losa. En el primer caso, las carreras de las vigas estarán ya montadas y habrá que contar con ellas al montar el tablero de la losa. En el segundo caso, no. Estas carreras se colocan para que en ellas se apoyen los extremos de los barrotes del tablero de la losa, Como puede comprenderse, deben soportar la mayor parte del peso de la losa. Par descargar del peso que reciben los encofrados de la vigas y sus puntales, se suelen colocar unos tableros a modo de viguetas, en el mismo sentido de las carreras, que van colocadas a una distancia de unos 0,80 a 1,20 m, aproximadamente, variando esta distancia, como es natural, en función del peso que deben soportar. Cuando se tiene necesidad de obtener viguetas de cierta longitud, se deben empalmar éstas, pero teniendo la precaución de que se verifique esa unión a testa y siempre sobre un puntal.

PUESTA EN OBRA Como veníamos diciendo, en primer lugar se colocarán las carreras adosada a los encofrados de las vigas y seguidamente las viguetas, si hay necesidad de ellas. Una vez efectuado todo ello, se colocarán las costillas del tablero, que van de canto. Las dos costillas primera y última del encofrado de losa, van clavadas a las vigas, por lo que reciben el nombre de costillas de carrera. Irán, pues, como decimos, clavadas a los barrotes del tablero lateral de los encofrados de las vigas. Estas costillas suelen situarse a distancias pequeñas, de unos 50 cm, aproximadamente, ya que el peso de la losa, como venimos repitiendo, suele ser de consideración. Si hubiera necesidad de empalmar costillas, se efectuaría este empalme sobre una de las viguetas, nunca ente el vano que queda entre dos de ellas.


63

BANCO TEMÁTICO



Las costillas se fijan a los tableros laterales de los encofrados de las vigas, pudiendo hacerse desde fuera, clavando los clavos inclinados, o clavarlos por dentro del encofrado de la viga. Según se use una forma u otra de clavado, así habrá de procederse también de forma diferente a la hora de desencofrar. Si los clavos fueron clavados por fuera, al desencofrar es fundamental quitar primero esos clavos para poder desprender la costilla correspondiente. Si fue clavada la costilla desde el interior del encofrado de la viga, para sacar al desencofrar, basta con tirar de ella en el sentido perpendicular a la viga, y quedará arrancada del clavo que la unía al encofrado de aquella. Ya tenemos, pues, las costillas dispuestas. Se procederá a la puesta de las tablas del tablero. Previamente habrán sido cortadas estas tablas a su junta medida. Comenzaremos pro colocar las dos tablas extremas, perfectamente normales a las costillas, las cuales nos servirán de guía. Estas dos tablas extremas se clavarán con clavos gruesos. El resto de las tablas no necesitan una gran clavazón. Cuando se vaya hormigonando, quedaran perfectamente adheridas a las costillas. Es fundamental, como decíamos, que las tablas estén cortadas en su justa medida, ya que deben quedar enrasadas con los bordes superiores de los tableros laterales del encofrado de las vigas sobre las que se apoya la losa de hormigón. En la figura 91, para mejor compresión del lector de todo lo expuesto, se muestran las disposiciones de viguetas, costillas, etc., de un encofrado de losa. Hemos suprimido el tablero par poder apreciar mejor cada una de ellas piezas.

TABLAS CORTAS Como es natural, no siempre se dispondrá el número suficiente de tablas con la adecuada medida par poder ser puestas en obra. Frecuentemente sucederá que tendremos que empalmara algunas tablas para conseguir la longitud deseada. No hay inconveniente en ello, siempre que esta unión de dos tablas se haga de forma que sus testas estén bien unidas y que esta unión se haga sobre una costilla, nunca en el vano entre éstas. Como este empalme de las tablas cortas, será, tal vez, frecuentemente en un mismo tablero, es muy conveniente alternar estas uniones, es decir, procurar que no caigan sobre una misma línea, la formada por la costilla, sino que es mucho mejor que estén formando un escalón.

APOYO DE LOS ENCOFRADOS DE LOSAS En la figura 92 se muestra la forma en que los encofrados de la losa llegan hasta el borde exterior de pilares y vigas, pero no se asienta sobre los encofrados de éstos. Es, pues, un arranque lateral de estos tableros el que se dispone. Lo mismo sucedería en el caso en el que la losa se apoyará en muros de hormigón o fábrica. No descansaría sobre aquél, sino que el tablero iría adosado al de aquél. Esta unión lateral debe cuidarse en extremo, ya que si se hace de un modo defectuoso, por la ranura que quedase se colaría el hormigón, con las consiguientes consecuencias, tanto en la bondad del hormigón a obtener en el perfecto acabado de la obra.

APUNTALAMIENTO TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

64


BANCO TEMÁTICO


Par apear los encofrados de las losas de hormigón, se utilizan idénticos puntales que para los de las vigas, ya descritos. Son, pues, rollizos con diámetro alrededor de los 10 cm, lo más derechos posibles. Si hay que empalmar dos trozos para conseguir la altura deseada, se tomarán las medidas ya descritas en el capítulo de encofrados de vigas. Los puntales no sostienen directamente el encofrado de la losa, sino que lo hacen a través de las viguetas. Para ello, en las cabezas de los puntales se dispone un trozo de tabla, de 30 a 40 cm de longitud, las cuales se clavan a aquéllos. Se debe colocar un puntal cada metro o metro y medio, lo cual depende, naturalmente, del peso de la losa que debe soportar. Se puede, incluso, calcular, como hicimos ya anteriormente, el número de puntales a disponer en un encofrado, conociendo las cargas que deben soportar, ya que sabremos el tipo de losa que se a colocar en obra y, por lo tanto, su peso propio, al cual habrá que añadir las otras cargas, tales como el peso del tablero, viguetas, costillas, etc, más el que se produzca durante el hormigonado (hombres, carretillas, etc.). Los puntales no deben cortarse a la medida exacta, es decir, teniendo como base la del suelo y como altura la que hay hasta la vigueta sobre la cual empuja la brida. Esta medida se tomará algo menor, para proceder al acuñado de los puntales, labor ésta que luego facilita el desencofrado. Las bridas de los puntales se clavan a las viguetas antes de quedar el puntal con sus cuñas.

RIOSTRAS Se pondrán cruces de San Andrés, para evitar que los puntales pandeen en cualquier dirección. Se utilizan tablas. Par mayor seguridad, este arriostramiento se dispondrá de forma que queden unidos, por las cruces de San Andrés, los puntales en dos direcciones perpendiculares, es decir, en dos filas de distinto sentido.

TRABAJO DE DESENCOFRADO Es muy conveniente que esta labor, que es más delicada de los que aparentemente parece, puesto que de ella depende el buen uso y conservación de la madera, capítulo no despreciable en el costo de una obra, la realicen los mismos operarios que efectuaron el encofrado. El que encofra y tiene luego la misión de desencofrado ya procurará disponer aquél de manera que no le reporte problemas a la hora de efectuar éste. La primera operación es la de quitar las cuñas de los puntales, quitar éstos y después las viguetas. Estas saldrán perfectamente después de retirar las carreras de tabla que llevan los encofrados de las vigas y sobre las cuales se apoyan las viguetas. Quitadas éstas, se procede a continuación ala retirada de las costillas y después la de las tablas del encofrado de la losa. Durante todas estas operaciones, se habrán ido quitando los clavos de la clavazón antigua, los cuales se van amontonado, ya que muchos de ellos podrán ser utilizados de nuevo, bien conforme se van sacando o enderezándolos, operación ésta que corre a cargo de un aprendiz. La limpieza de las tablas antes de su almacenaje de nuevo, es operación que no debe olvidarse. No hay que olvidar que el hormigón que queda en las tablas se irá endureciendo a medida que pasa el tiempo y que para ello, cuanto antes se desprenda de las tablas, tanto más fácil será el trabajo.

FORJADOS DE HORMIGON Se llaman forjados de hormigón armado a un sistema formado por viguetas de hierro de doble T y losas de hormigón cubriendo los huecos formados por aquéllas, que van colocadas paralelamente a una distancia de 0,80 a 1 m. Las losas de hormigón armado se apoyan en las alas inferiores de la doble T. Las viguetas son las encargadas de soportar las cargas del suelo.

FORMAS DE ENCOFRAR Las losas que constituyen el suelo tiene en este caso poco espesor: unos 8 cm, pro lo que su peso es bastante ligero. Por ello no es difícil ver obras de este tipo en que el encofrado de las losas va suspendido de las mismas viguetas, ahorrándose una buena cantidad de madera de apeos, arriostramiento, etc. Dos son, pues, las formas de encofrar un suelo forjado de hormigón armado: con encofrado que se apoya en el suelo inferior, tal como hemos visto anteriormente, y con encofrado colgado de las propias viguetas. En el primer caso, se opera tal y como ya se ha explicado anteriormente, teniendo aquí la precaución de situar los tableros dos o tres centímetros pro debajo del al inferior de la vigueta con objeto de darle a ésta una protección de hormigón contra el peor enemigo de ella: la herrumbre. De esta forma, además las viguetas quedan dentro del cuerpo de hormigón, consiguiéndose cielos rasos lisos y uniformes.


65


BANCO TEMÁTICO


Par encofrar un forjado suspendiendo los tableros de las viguetas de hierro, la operación es algo más complicada. Nos hará falta montar un caballete en el centro de lo que va a ser forjado, y apoyándose en él y en los tableros laterales del encofrado de muros o las carreras de los tableros laterales de las vigas, y en dirección normal a las viguetas, iremos colocando los listones sobre los cuales se apoyarán las tablas. Estos listones, que se colocan perpendicularmente a las tablas y a unas distancias entre sí de unos 60 cm, se suspenden mediante tirantes de alambre, mientras que por los extremos se van apoyando en el caballete, por un lado, y en las carreras de los laterales de vigas o de encofrados de muros, por el otro. Después de haber dispuesto el enlistonado, y para «base de operaciones», se montan ya algunas tablas del encofrado, desde donde puedan trabajar más seguros y mejor apoyados los encofradores. Puede procederse después a colocar debajo de cada vigueta y ya debidamente atirantada, una tabla, con lo que tendremos un sistema de tablas atirantadas en su debida posición para servirnos de guía en el resto. Para llevar los listones y tablas a su posición final. Bastará con ir acuñando los tirantes de alambres en los que van suspendidos aquéllos. En la figura 93 se muestra un encofrado para un forjado de hormigón armado.

TECHOS ARTESONADOS Cuando un techo se apoya en vigas en dos o más direcciones que se entrecruzan, obtenemos el techo casetado. Su encofrado, si se hiciese siguiendo los procedimientos anteriormente descritos, o sea, a base de encofrar cada viga separadamente y recortar las tablas en cada encuentro, el trabajo sería ímprobo y los desperdicios excesivos. Por lo que es aconsejable partir de otro principio: se considera el techo como una losa apoyada por todos sus contornos y aligerada por los casetones o artesones. Considerado así, el encofrado de esta clase de techos resulta sumamente apeado. Sobre este tablero se clavan los moldes de los casetones, previamente montados en taller (figura 94).

CASETONES Los casetones pueden tener las formas más complicadas, desde simples paralelepípedos a cilindros o troncos de cono o de pirámide y hemisferios (figura 95). La única preocupación a tener en cuenta en el molde, es la de no hacer completamente verticales las paredes laterales del molde a fin de facilitar su extracción en el desencofrado (figura 96).


66

BANCO TEMÁTICO



Al montarse el encofrado, los moldes de los casetones se colocarán bien alineados, valiéndose para ello de cordeles. Lo mejor es dibujar los bordes de las vigas que se cruzan en le tablero, y clavar los casetones en su sitio lo más exactamente posible. Las puntas se clavarán lo menos inclinadas que se pueda, para que al desencofrar se desprendan más fácilmente del tablero.

OTROS TIPOS DE SUELOS Suelos con nervios y rellenos Se trata de un sistema de nervios o viguetas armadas, con separaciones entre sí de uno 70 cm. El espacio que queda entre estas viguetas se ocupa con elementos ya prefabricados que no hay más que ir colocando sobre el encofrado. De manera que dejen el hueco donde se va a hormigonar los nervios. Estos elementos prefabricados suelen ser piezas cerámicas de muy diversas formas, muy aligeradas, ya que no constituyen la parte resistente del suelo, sino precisamente la carga que han de soportar las viguetas o nervios, ladrillos, piezas fabricadas con materiales de poco peso, etc. El encofrado para este tipo de suelo es un tablero sencillo, como el que ya hemos descrito en suelos de losa de hormigón armado, y a él remitimos al lector. Cubriendo las piezas de relleno, se extiende una capa, llamada capar de compresión, de unos 4 a 6 cm.

Suelos de ladrillo armado En este tipo de suelos, las viguetas no son de hormigón armado, sino de ladrillo o pieza cerámicas adecuadas. Por un hueco de estas piezas, expresamente hecho para este fin, pasa la armadura calculada para resistir los esfuerzos de tracción que se presentan en las losas, mientras los esfuerzos de compresión corren a cargo de las piezas o ladrillos y de una capa de compresión que los recurre, construida por una losa de unos 5 cm de hormigón. Entre las viguetas así formadas por los ladrillos y las armaduras, se colocan piezas cerámicas adecuadas y que ya presentan en su parte inferior unos rebajes o retallos, según el tipo de piezas empleado en la construcción de las viguetas, para que su apoyo sobre éstas sea perfecto. Este tipo de suelos no necesita encofrado, sino simplemente algunos apeos. Par ello bastará con que el lector repase la parte de arristramiento ya citada en alguno de los casos anteriores.

Suelos con viguetas prefabricadas Este tipo de suelos suele ser muy corriente en la construcción moderna, por la rapidez de su montaje, ya que, además, no se pierde tiempo en el fraguado de las piezas de hormigón que lo constituyen, ya que esto se ha efectuado ya fuera de obra. Está constituido por unos nervios de hormigón armado, previamente tensado o no (viguetas de hormigón pretensado, cuyas armaduras han sido tensadas en taller, lo que permite mayor economía de hierro y mejor trabajo en obra), que se encuentran en el mercado (hay actualmente muchas industrias dedicadas a tal fin, fabricándose distintos modelos de viguetas) y que se van sencillamente colocando en obra a distancia entre 50 y 70 cm y se cubren los huecos con piezas cerámicas o de otra índole también prefabricadas. Como puede verse, es un sistema rápido y económico. No se necesita encofrado para el mismo. IX ENCOFRADOS DE ESCALERAS

ENCOFRADOS DE ESCALERAS Tal vez sean las escaleras los elementos de obra donde el encofrador encontrará más dificultades, ya que existe cierta complejidad de formas y en los proyectos de edificación nada se prevé a tal caso. Será, pues, el mismo encofrador el que ante un sencillo plano de una escalera, con sólo las dimensiones que debe tener la obra terminada, sin más detalles acerca de la misma, quien «ingenie» la forma más adecuada para obtener un buen molde que satisfaga las necesidades de la obra. Será él, precisamente, quien proyecte el encofrado, lo prepare y lo disponga en obra, con sencillez, economía y fácil ejecución. Naturalmente, no todas las escaleras encierran la misma dificultad de encofrado. Las hay desde muy sencillas, hasta muy complicadas, recorriendo toda la gama entre una y otra. Así, las escaleras de un solo tramo recto, para dar acceso a sólo dos alturas diferentes, sin ningún quiebro, tal como se representa en la figura 98, es sencilla de encofrar. En cambio, una escalera de tramo curvo, con escalones compensados, etc., es más complicada.


67

BANCO TEMÁTICO



Para una mejor descripción, recorreremos toda la gama de los diferentes tipos de escaleras.

Clasificación Los dividiremos en dos grandes grupos: escaleras rectas o de tramos rectos y escaleras curvas. Si el lector encontrase el problema, muy poco probable, de tener que encofrar una escalera mixta, compuesta de tramos rectos y curvos, bastaría reducir cada tramo, por separado, a los dos casos en que aquí dividimos este capítulo. Las escaleras pueden ir montadas, apoyadas sobre muros por ambos costados, en cuyo caso el encofrado se limita ala formación de contrahuellas o alzas; apoyadas en un muro por uno de sus lados, y entonces, por el otro lado libre, deberá llevar un tablero llamado de zanca, para poder fijar sobre él los tableros de contrahuellas; y escaleras montadas al aire, es decir, sin apoyo alguno, en el cual deberá llevar dos tableros laterales o de zanca.

ESCALERAS SENCILLAS DE UN TRAMO RECTO Es el tipo de escalera más sencillo (figura 97). Lo más corriente y mejor, es construir la escalera al mismo tiempo que se levantan los muros de caja, si es que va apoyada en ellos, con lo cual los encofrados de los muros terminarán en la formación de cada peldaño y se hormigonará sin interrupción. Si la escalera se apoya sobre pilares, éstos quedan igualmente interrumpidos a la llegada de cada elemento de escalera.

Estudio previo Como ya hemos dicho, los planos de obra normalmente nada indican acerca de la manera de encofrar una escalera, por lo que el encofrador deberá proyectar en cada caso la escalera que se le manda encofrar, comenzando por hacer un estudio de la misma. A la vista de los planos del proyecto del edificio, situará sobre el terreno el primer peldaño, número de éstos, características de las huellas y contrahuellas, espesor de la losa, etc. Con todos estos datos, se traza un dibujo, o se replantea, sobre el muro o tablero lateral, con el fin de encajar sobre él tanto la altura de las contrahuellas como la longitud de las huellas. Este dibujo a tamaño natural se llama montea. El trazado de las líneas que marcan las huellas y contrahuellas es sencillo, ya que se trata de líneas paralelas.

Encofrado de la losa de escalera En una escalera sencilla de tramo recto, la losa correspondiente va inclinad, naturalmente, siendo su pendiente, siendo su pendiente la que recibe el nombre de pendiente de escalera. Como suele ser corriente que tipo de escaleras no de grandes anchos, los tableros de losa, cuyas tablas se colocaran a lo ancho, van embarrotados con sólo dos barrotes, los cuales descansan sobre puntales, que van también inclinados de manera que formen ángulo recto con los barrotes. En la figura 98 vemos detalle de una losa y sus barrotes y puntales. Las tablas de la losa no se cortarán a la medida exacta del ancho de la escalera, sino que habrá que tener en cuenta que en dicho tablero se apoyan los tableros de zanja, que limitan lateralmente el


68

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

molde de la escalera, con todos sus elementos de apoyo: barrotes, tabla de zanca, y los tornapuntas. De manera que si deseamos encofrar una escalera sea de 0,80 metros, el tablero de la losa tendrá una achura total de: Ancho de escalera 2 tableros para las zancas Barrotes para las zancas 2 tablas de aguantes Para disponer los tornapuntas de los tableros de las zancas TOTAL

aguante de pie de la cuyo ancho definitivo 0,80 m 0,05 m 0,05 m 0,20 m 0,15 m 1,25 m

Presentando el tablero de la losa se procederá a su apuntalamiento, que debe ponerse, como ya dijimos, en ángulo recto respecto a aquél. Si no fuese posible, los puntales deberán colocarse con alguna inclinación y, en última instancia, verticales. Los puntales perpendiculares al tablero deben llevar en su pie un corte oblicuo, con el fin de que apoyen la mayor superficie posible en el suelo, y además colocar tras ellos una tabla clavada al suelo o asegurada a él, para impedir todo deslizamiento. Por la parte superior, o cabeza, se apoyan con un corte normal contra los barrotes, y, además, con dos tablas, se hará una horquilla para abrazar a aquéllos, tal como se ve en la figura 99. Para impedir el movimiento y la flexión en los puntales, se arriostran con tornapuntas en dos direcciones opuestas, formando las ya clásicas cruces de San Andrés. Cuando ya tengamos bien fijados el tablero de la losa de la escalera, con sus puntales, etc., nos dispondremos a colocar y fijar los tableros de zanca, si los hay. Ya dijimos que si la escalera va entre muros, no existen estos tableros, que son los que limitan lateralmente a la escalera. Si va apoyada en un muro por un costado, pro el otro llevará un tablero de zanca, y si va montada al aire, necesitará dos de estos tableros.

Tablero de zanca Este tablero lo formaremos con tablas dirigidas en el sentido de la pendiente de la pendiente de la escalera, tal como se muestra en la figura 100. La altura de este tablero tiene que ser la necesaria para que, apoyado sobre el tablero de la losa, sume la altura de ésta y la de las contrahuellas, más uno centímetros. Por la parte interior, es decir, la que va a estar en contacto con el hormigón, disponen unas bridas de tal forma que una de sus aristas quede a un grueso de tabla de la superficie vertical de la contrahuella. De todas manera, la distancia entre estas bridas será la de una huella, y se disponen tal y como se muestra en la figura 101. Los tableros verticales que formarán la contrahuella o alza de la escalera, se clavan a estas bridas, las cuales no es necesario contarles a una dimensión prefijada, ya que pueden sobresalir por encima del borde superior del tablero de zanca sin que esto sea un inconveniente. En cuanto al embarrotado exterior, se disponen unos barrotes que suelen ir normalmente a la dirección de las tablas y a unos 70 cm uno de otro.

Tabla de pie Para impedir que el tablero de zanca se desplace fuera de su línea exacta al recibir el empuje de la masa de hormigón, se sitúa, como ya vimos al


69


BANCO TEMÁTICO


hablar de los muros, una tabla sobre el encofrado de losa, sobre la cual apoyarán y empujarán los barrotes del tablero de zanca, impidiendo todo desplazamiento. En la figura 102 vemos la disposición de un tablero de losa con la tabla de pie del tablero de zanca. Esto en cuanto atañe a impedir el desplazamiento inferior del tablero de zanca. Por la parte superior y para impedir que este tablero vuelque cuando el hormigón empuje, se colocan unos tornapuntas, que van clavados a la cabeza del tablero de zanca y al saliente del encofrado de la losa, que ya hemos dejado dispuesta para este fin. En la ya citada figura 102 tenemos asimismo la muestra de unos tornapuntas.

Formación de contrahuellas Los tableros de contrahuella deben ir cortando a la medida exacta entre los dos tableros de zanca, para «cerrar » el paso a la masa de hormigón. Si la escalera no es muy ancha, bastará con que lleven un solo barrote en el centro, y a que al poner el hormigón en obra, el mismo empuje llevará los tableros de contrahuella a apoyara perfectamente contra las bridas de los tableros de zanca. Otra disposición de embarrotado de los tableros de contrahuella es la que se muestra en la figura 103, en la que pueden verse unos barrotes colocados en los extremos del tablero, o mejor dicho a una distancia de un grueso de tabla del mismo, para que puedan encajar debidamente en las bridas del tablero de zanca. Cuando sólo tenemos un tablero de zanca y por el otro costado de la escalera existe un muro, entonces de debe disponer un tablón o tabloncillo de sobrezanca, al cual irán suspendidos los tableros de contrahuella. Si la escalera e de una anchura considerable, al hormigonar, los tableros de contrahuellas estarían expuestos al empuje de aquél, y podría producirse flexiones, feas «barrigas» de difícil corrección, por lo que se debe colocar una tabla central con bridas y tirantes, para proporcionar a los tableros de las contrahuellas un nuevo apoyo.

ESCALERAS RECTAS DE DOS O MAS TRAMOS (1) Una escalera de dos o más tramos, también llamada escalera de ida y vuelta, está constituida de tramos simples, y tal como ya hemos visto en el capítulo anterior separados , por unas losas de cierta dimensión, que se llamas rellanos, descansillos o mesetas. Por tanto una vez ya descritas las características de que se compone una escalera recta d un solo tramo, sólo destacaremos ahora las disposiciones a tomar para la formación del tablero de la losa del rellano, ya que todo tramo acabará en dicha losa o comenzará en ella.

Terminación del primer tramo Lo que aquí describimos como terminación del primer tramo sirve también para todas las terminaciones de tramos ante la losa de rellano en una escalera de varios tramos, es decir, que se trata de «terminación de l tramo inferior » (1) Si el lector desea tener un conocimiento más amplio acerca de los elementos que constituyen una escalera, con las denominaciones más usuales de las mismas, puede consultar la monografía n.º 25 CARPINTERIA DEL TALLER, de este mismo autor y colección.

Como puede apreciarse en la figura 97, todo tramo termina en un elemento de apoyo o de resistencia, por lo que el último escalón está constituido por una


70


BANCO TEMÁTICO


viga armada, la viga de la meseta, y el encofrado de esta viga, al hormigonarse de una forma continua, va uniendo al de la contrahuella correspondiente.

Comienzo del segundo tramo En la figura 104 vemos que el arranque del segundo tramo de la escalera apoya sobre la viga de la meseta, con un tablero lateral con igual altura que la de la viga, aumentada en un grueso de tabla, que corresponde al tablero de fondo, disminuida en el espesor de la losa del tramo.

Meseta del tablero Primero hay que empezar con el encofrado de la viga que sirve de elemento resistente a la escalera en ese punto. El encofrado de esta viga en nada difiere de lo ya descrito para las estudiadas en el capítulo correspondiente a vigas. El tablero de fondo tendrá la particularidad de tener dos anchuras desiguales: del lado exterior de la escalera, y correspondiendo al primer tramo, su anchura tiene que enlazar con el tablero de la losa, y del lado interior de la escalera y correspondiendo al segundo tramo, la anchura es la de la escuadría de la viga. La viga irá apoyada sobre dos puntales con sus correspondientes sopadas, operando como ya lo describimos anteriormente. Cuando ya tengamos preparando el encofrado de la viga, se procederá al montaje del encofrado de la losa de la meseta, para lo cual remitimos al lector al capítulo de suelos, ay que en nada difiere de aquéllos. Para apuntalamientos, tornapuntas, embarrotados, zancas, etc., de las losas de los tramos, remitimos al lector al capítulo de escaleras sencillas de un tramo, ya que la losa de la meseta divide a una escalera de varios tramos, en sencillas de un solo tramo.

ESCALERAS CURVAS En este tipo de escalera se incluyen aquellas que está formadas pro tramos rectos y, pro disponer de poco espacio, se hace preciso trazar escaleras continuas, es decir, sin ningún rellano intermedio para ganar rápidamente altura o para conseguir un determinado efecto decorativo, dando, por tanto, un trazado mixto. Como no puede obtenerse el efecto deseado de ganar altura pro disponer de poco espacio realizando una escalera de tramos rectos y mesetas, hay que introducir en la vueltas, los tramos curvos. Esto obliga a dar a las huellas una forma trapecial, de manera que la planta de la escalera adopta un tramo semicircular, tal como se ve en la figura 105. Tendremos, pues, desarrollos distintos en la parte exterior y en la interior, llamándose línea de huella la línea imaginaria por donde se supone que se pisa al subir. Supone que esta línea es la central dibujada. Para no encontrar diferencias entre el tramo recto y el curvo, se da a esta línea en todas las huellas del tramo curvo la misma dimensión que ya tenía en el recto y esta es una condición esencial. El principal inconveniente de este tipo de escalera es el cambio brusco que se produciría al cambiara repentinamente de un tramo recto por un curvo. Par evitar esto se procede a una compensación o suavización de peldaños que haga menos brusco el paso de unos a otros. Por ser interesante, daremos a continuación unos métodos para el trazado de la compensación de tramos curvos.

Trazados matemático Tracemos en un alzado el desarrollo del rodapié interior, tal como quedaría dibujado en el caso de la figura 105. Así obtendríamos el perfil que se muestra en la figura 106. Sobre la horizontal AB se proyectan las huellas del desarrollo interior, pero solamente las definidas por 1—2, 2—3, 3—4, 4 — 5, y luego, las 9 —10, 10—11 y 11—12. En cambio, las 3—4, 4—5, y hasta la 9—10, se

señalan rectificadas. Sobre la misma figura, con diferente trazo, se dibuja el desarrollo exterior de la curva.


71


BANCO TEMÁTICO


Si unimos ahora las líneas de los mamperlanes de ambos perfiles (1) notaremos que forman líneas quebradas muy distintas y se verá el cambio brusco entre las diferentes huellas. Para obtener la compensación debida, trazaremos por el punto medio entre R y C una normal a ella. Se toman las distancias RH y CI de longitud igual a las RS, y por estos puntos se trazan nuevas líneas perpendiculares, hasta que encuentren a la trazada por el punto S. (1) Hallará el lector cuanta información desea sobre trazados compensados en el capítulo de Escalera de la

Monografía n.º 25 CARPINTERIA DE TALLER, de este mismo autor y colección.

Desde los puntos de intersección, tomados como centro y con radio desde ese centro al punto S, se trazan arcos entre H y S por un lado y S e I por el otro, los cuales nos darán una suavización del perfil, que no es otra cosa que la compensación deseada. Por tanto, la línea quebrada de los mamperlanes la hemos transformado en otra curva de trazado más suave. Prolongaremos, pues, las huellas hasta encontrar esta línea nueva, lo que nos dará en la proyección, la planta de las líneas de compensación. Basta unir estos puntos, llevados a la planta de la escalera, con los de la línea de pisada o de huellas, para obtener el trazado completo de las huellas compensadas.

DIFICULTAD DE EJECUCION Si el encofrado de las escaleras de tramos rectos no eran la labor fácil, el de las escaleras curvas superan son creces dicha dificultad. Como ya hemos repetido en muchas ocasiones, no es frecuente encontrar en los planos de obra nada referente a encofrados de los elementos que componen aquélla, sino que sólo se dibujan y proyectan las obras tal y como deben quedar una vez terminadas, por lo que corre «a cuenta del encofrador » el ingeniárselas como francamente sepa para obtener los moldes deseados. Cuando se trata de elementos rectos, la dificultad es exigua; no así en el caso de escaleras con tramos curvos. Generalmente, pues, será preciso trazar


72


BANCO TEMÁTICO


unos camones que marquen el desarrollo de la losa de escalera, si va encajada en muros; con camón por una parte y tablero de zanca por otro lado, si la escalera va por un lado adosada al muro y al aire por el otro. O, finalmente, con dos tableros de zanca, uno por cada lado, si la escalera va enteramente al aire.

Camones Están destinadas a soportarlos pesos correspondientes al encofrado de la bóveda y del hormigón, por lo que en el presente caso son los elementos resistentes del armazón de madera. Por tanto, se procurará que no haya trozos de tabla demasiado estrechos. A veces es muy conveniente colocar doble tabla en el camón para reforzar los apoyos defectuosos que se producen en las entradas y salidas de la escalera, en que sólo las tablas que forman el molde del tablero de losa apoyan por un solo extremo. Doblando el espesor de los camones, se consigue un buen apoyo de dichas tablas. En la figura 107 se muestra un trazado de camones para una escalera curva. Para el trazado de la línea superior de los camones, la que sirve de apoyo a las tablas del encofrado de la losa de la escalera, basta con disminuir en el grueso de tabla la línea de la bóveda que nos marquen los planos del proyecto y que dibujaremos sobre la montea. Sobre la pared en donde se apoya la losa, y sobre una superficie previamente preparada, se dibuja dicha montea. Los camones de las zancas se dibujan sobre los tableros de éstas. Las tablas que forman dichos camones pueden ir clavadas a las paredes de la caja de la escalera o montadas sobre apeos. En la figura 108 vemos un camón para apoyo de las tablas del encofrado de la losa de una escalera montada sobre un apeo.

Zancas Por la dificultad de ejecutar los tableros de zanca, de la misma forma que indicábamos al hablar de escaleras de tramo recto, en que aquéllos estaban constituidos por tableros estrechos, ya que aquí, por la forma curva de la bóveda, habría zonas estrechas, es preferible formar tableros que asienten en el suelo, como se muestra en la figura 107. Como ya vemos en ella, sobre este tablero van también las tablas que forman los camones, y las bridas donde apoyarán verticalmente los tableros que delimitan las contrahuellas. Aunque en la figura 107 se han dibujado estas bridas a distancias horizontales diferentes (lo que parece saltar a la vista como un error de dibujo), no es ni más ni menos que el efecto de la escalera en curva. Es, pues, una proyección sobre un plano vertical. Habrá entre todas esas distancias, sólo una que será la verdadera y que corresponderá a la dimensión de una huella. El resto estará, en el dibujo, claro, deformada por efecto de la curvatura de la escalera. Para obtener el tablero de zanca, comenzaremos por disponer de un tablero con las dimensiones necesarias para que nos quepan en él todas las bridas del tramo que nos propongamos encofrar. Sobre ese tablero, procederemos a dibujar la línea de la escalera por la zanca. Es conveniente que las dos tablas inferiores, las que van junto al suelo, del tablero preparado se prolonguen sobresaliendo del resto, como se indica en la figura 107, para con ellas dejar formado el primer peldaño de arranque de la escalera. A partir de aquí, se lleva la altura correspondiente a una contrahuella, que vendrá fijada en el proyecto, para determinar el segundo peldaño. De esta forma se va obteniendo la traza de los escalones sobre el tablero. Si unimos todos los extremos más bajos que forman los ángulos de los escalones, se obtiene una curva paralela a la de la bóveda de la escalera por su parte inferior, por lo que no hay más que bajar dicha curva en el grosor de la losa para obtener así el trazo de los camones al disminuir altura en un grueso de tabla. Para trazar perfectamente la curva de los camones, ya que por el procedimiento anterior sólo habremos obtenido una serie de puntos correspondientes a la misma, se suelen clavar unos clavos en dichos puntos y encajar una reglilla algo flexible, hasta darle una forma aceptable estéticamente y que no produzca disminución en el grueso de la losa de la escalera, si acaso aumento de algunos milímetros en dicho espesor.


73


BANCO TEMÁTICO


Losa Para el encofrado de la losas se necesita tablas en muy buen uso, debido a los esfuerzos que deben soportar. Se ha de tener en cuenta, además, que por las especiales características de las escaleras en curva, habrá que obtener tableros en forma trapecial, ya que por su parte exterior, la huellas tienen más desarrollo que por la interior, siendo la línea de huella la que debe tener la dimensión adecuada. La diferencia entre ambas bases del trapecio será tanto mayor cuanto «más cerrada» es la escalera, es decir, cuanto menor sea el radio de giro de la escalera, en planta. Estas tablas se poyan, por una parte, en el camón de la zanca y por el otro en el de caja. Presentados sobre estos camones, se irán clavando a los camones respectivos. A veces será necesario clavar unas cuñas intermedias para darles a las tablas el ligero alabeo a que les obliga este tipo de escalera. Cuando la escalera es bastante ancha, o se teme que el albeo de las tablas dé en los extremos de las mismas unas líneas con resaltos, por la resistencia que dichas tablas oponen al alabeo, se necesitan poner camones intermedios, para guiar mejor el apoyo de las tablas o para que al ser éstas más cortas, como resultado de dividir su longitud en otra menor, se consigna un mayor efecto.

Apuntalamiento Cuando ya tengamos montado el encofrado de la losa de escalera, procederemos a apuntarla debidamente. Los puntales que se coloquen deben de llevar, si fuera posible, la dirección normal a la superficie que tratan de apuntalar, es decir, que irán inclinados de manera que sean perpendiculares en cada punto al tablero de la losa de la escalera. Si esto no fuera posible, se buscará la forma para que esta inclinación sea la más aproximada posible a la perpendicular. Los camones llevan sus tornapuntas y también será preciso en la mayoría de los casos disponer tornapuntas para la mayor seguridad de los puntales, los cuales, para evitar todo desplazamiento, irán arriostrados entre sí con cruces de San Andrés.

Madero de sobrezanca Como ya dijimos al hablar de las escaleras de tramo recto, para mejor fijación de las tablas de contrahuellas se puede disponer de un tablero, llamado de sobrezanca, para colgar de él y obtener así otro apoyo más, los tableros de contrahuella. De esta manera el empuje que se produce al hormigonar los escalones y que va contra los tableros de contrahuella, queda más repartido, puesto que el tablero de sobrezanca se apoya, en un corte biselado, contra el suelo, si es un primer tramo, o sobre una meseta ya hormigonada, si es en un tramo alto. X ENCOFRADOS DE VOLADIZOS

BALCONES O GALERIAS Cuando el balcón o galería es prolongación de un suelo nervado (o con entramado de vigas prefabricadas) en el sentido de las vigas o nervios, no es más que una losa apoyada sobre vigas y su encofrado no ofrece más dificultades que las descritas para dichos suelos en el capítulo correspondiente. Su única variación consiste en que el extremo del voladizo necesita una tabla terminal sobre el encofrado de losa como las descritas en las zancas de escaleras (figura 102). Especial cuidado debe presentarse al apeo con suficiente puntales arriostrados con tornapuntas y calzados con zapatas continuas (figura 109). Cuando el balcón o galería no apoya sobre vigas, el tablero suele ir inclinado, correspondiendo al mayor espesor de la losa en voladizo en su empotramiento (figura 110).

ALEROS Los voladizos de alero de cubiertas suelen encofrase como los balcones descritos anteriormente, no ofreciendo dificultades el que el alero, a veces, siga la pendiente del


74


BANCO TEMÁTICO


tejado. Lo difícil no suele ser el encofrado en sí, sino su apeo, ya que los aleros suelen estar a considerable altura, lo que obliga a colocar los apeos inclinados para apoyarlos en el muro del edificio (figura 111).

MARQUESINAS El encofrado de marquesinas del hormigón armado suele ser igual al de cualquier voladizo, con la ventaja de que por situarse éstos a poca altura, los apeos pueden apoyar en el terreno.

CORNISAS El encofrado de cornisas sólo se diferencia del de aleros en la mayor o menor complicación que ofrece la configuración de la cornisa, siendo las esquinas los punto que exigen mayor cuidado del encofrador. Se dispondrán unos calibres o plantillas negativas recias que siguen la configuración de la cornisa, deducido en l grueso de las tablas. Estas plantillas harán la veces de costillas y sobre las mismas se clavarán las tablas del molde (figura 112).

ARCOS Para el encofrado de arcos rigen las mismas reglas explicadas ya para suelos y muros. La diferencia principal estriba en que para formar el intradós de estos elementos se precisa colocar unas cimbras sobre las que se apoyan las tablas del encofrado del arco. Las figuras 113, 114, 115 y 116 son ejemplos de diferentes cimbras cuya variedad es inmensa, adaptándose a las diversas formas de arcos que se emplean en la construcción. El extradós no necesita encofrado, ya que enlazará en los demás elementos del edificio (muros, pilares u otros arcos) (1).


75


BANCO TEMÁTICO


Como el arco suele tener el ancho de la pared en que se abre, se colocan dos cimbras paralelas, en línea con los paramentos, y sobre las mismas se clavan las tablas de encofrado del intradós, recortadas a una longitud igual al grueso del muro (figura 117). Los testeros se encofran con tablas horizontales como un muro. Si el arco es pequeño, tapándolo del todo (figura 118), y si es grande, escalonadas dejando libre el hueco (figura 119).

BOVEDAS Cuando la bóveda a encofrar pertenece al grupo fundamental de las cilíndricas, o sea, que es generada por un arco directriz, que se traslada a lo largo de un eje, el encofrado viene a ser similar al


76


BANCO TEMÁTICO


del arco generador. En lugar de dos cimbras, se compondrá de un número mayor, según la longitud de la bóveda y la luz, de los que depende su peso. Las tablas del intradós serán más largas, y si su longitud es menor que la de la bóveda, se procurará que los extremos de las tablas coincidan sobre una de las cimbras intermedias. (1)

Para más detalles, ver la monografía n.º 30, ARCOS Y BOVEDAS, de F. Moreno García, de esta misma colección.

La figura 120 representa un ejemplo de esta clase de encofrado. Si los testeros son libres, pueden encofrarse como se ha explicado en los arcos, o mediante plantillas especiales que se fijan con barrotes, carreras y puntales adaptados a la forma de bóveda (figura 121). Para encofrar otros género de bóvedas, como las de rincón de claustro, por aristas, esquifadas, estrelladas, etc., se forma primero con cimbras y medias cimbras una osatura y sobre ésta se clavan las tablas de encofrado del intradós. En las figuras 122 y 129 se representan varios encofrados, en planta o sección, para estos tipos de bóvedas.


77


BANCO TEMÁTICO


CUPULAS Un caso particular de las bóvedas lo constituyen las cúpulas, que vienen a ser unas bóvedas cerradas sobre planta circulara o elíptica. También puede considerarse generada por un arco que gira alrededor de su eje vertical. La más característica es la cúpula esférica, generada por un arco de medio punto. De lo anterior se deduce que la osatura correspondiente a cualquier cúpula se compondrá de un robusto eje (de sección redonda) al que se une una serie de medidas cimbras. Las tablas del encofrado del intradós, convenientemente recortadas, se clavan sobre la osatra mencionada, como en las demás bóvedas (figura 130).

PUENTES Por la rapidez de construcción y su larga duración, las grandes obras de fábrica que salvan los vanos de ríos, vaguadas o brazos de mar, se construyen con hormigón en masa o armado. En muchas ocasiones hay que enfrentarse con casi insolubles problemas de cimentación, montaje de cimbras, castillete de apeo y hormigonado. Pero con una buena técnica, se puede decir en idioma vulgar que no hay puente que se resista. En la técnica del encofrado de puentes de gran envergadura, no entra sólo el aspecto del molde, sino la resistencia de los elementos que lo has de sostener. En ocasiones hay que construir verdaderos castillos que forman el armazón resistente del molde propiamente dicho.

Clasificación Indudablemente, en general se da el nombre de «puente» a toda obra de fábrica cuya finalidad es la de salvar un vano o solución e continuidad en el terreno para una vía de acceso, tal como carretera, ferrocarril, canal, etc. En ingeniería, estas obras de fábrica se agrupan según la luz libre o hueco de obra construida, en: Caños, cuando la obra de fábrica proyectada tiene una luz libre de 0,60 o 0,80 m. Tajeas, para aquellas obras de fábrica cuya luz libre va de 0,50 a 1,00 m, pudiendo ser de losa de tapa o de bóveda de arco. Alcantarillas, cuando la luz libre llega a 3,00 m. Pontones, si la luz libre no rebasa de 8,50 m. Puentes propiamente dichos, cuando la luz libre es superior a 8,50 m. Dentro de esta clasificación hay que distinguir entre los puentes de tablero y los de arco, ya sea circular (de medio punto, rebajado, peraltado, etc.), parabólico o de cualquier otro tipo. Las obras de fábrica de pequeña luz ofrecen pocas dificultades al encofrador y vamos a descubrir su montaje en breves líneas. En la figura 131 vemos una obra de este tipo, de losa o tablero. Se llaman estribos los muros laterales sobre los que apoya el tablero. El encofrado de estos estribos no se diferencia en nada del ya descrito para los muros, constando de tableros ya conocidos sobradamente. Los paramentos


78


BANCO TEMÁTICO


internos pueden ir escalonados, si la altura es considerable, inclinados en un suave talud o ser totalmente e un mismo grueso. Cualquiera que sea su forma, no ofrece dificultad su encofrado. La losa se encofra igualmente como ya explicábamos en el capítulo de suelos, incluso puede llevar, como allí sucedía, vigas largueras que son los elementos resistentes.

Los paramentos exteriores, es decir, los vistos, son siempre verticales y se encofran como los interiores.

Puentes de arco Alcanzan los de este tipo las mayores luces conocidas, siendo innumerables de ellos verdaderas obras maestras de la ingeniería moderna.

Los puntes de arco de luces no muy grandes suelen hacerse a base de medias circunferencias, por lo que reciben el nombre de medio punto (figura 132). Cuando el arco es menor que una semicircunferencia, reciben el nombre de arcos rebajados, como el de la figura 133. Pueden también adoptar forma elíptica (figura 134), y la más generalizada, en virtud de sus propiedades técnicas, es la parabólica. Cuando el vano a salvar es de considerable anchura, se divide el mismo en varios tramos mediante un puente que consta de unos pilares centrales y entre ello bien tablero o arco. Volviendo a la figura 132, que nos va a servir en nuestra descripción general, vemos que los encofrados de los paramentos de los estribos están formados por tableros en donde las tablas están dispuestas horizontalmente, los cuales se apoyan contra unas carreras horizontales. Todo este armazón se apoya, a su vez, en tablones clavados verticalmente en el suelo, los cuales suelen recibir el nombre de velas, por su parecido con éstas.


79


BANCO TEMÁTICO


Para evitar que las velas se venzan al empuje del hormigón, hay que disponer tornapuntas en el paramento del lado del terreno. En lo que han de quedar vistos, como se ven en la citada figura 132, si la luz no es excesiva, se emplea codales que ofrecen mayor seguridad. La disposición de los distintos elementos depende del empuje de hormigón que deben soportar. La separación entre las carreras es función de dicho empuje. Para darle forma al arco se emplean unas piezas llamadas cimbras, las cuales van montadas sobre unos caballetes que les sirven de apoyo. Estas cimbras o formeros (reciben muy diversos nombres según las regiones) llevan en su parte alta la forma a dar al arco y sobre las cuales se apoyan las tablas del encofrado del arco. En la figura 135 vemos una cimbra para arco de medio punto. La cimbra se compone de los camones, que pueden ir en una o varias filas para mayor refuerzo, el tirante o pieza horizontal, y los jabalcones, que son a modo de tornapuntas de la pieza. Entre las cabezas de los castilletes y los tirantes de las cimbras se colocan las cuñas, cuya misión principal no es la de llevar a su posición exacta la cimbra y, por lo tanto, el encofrado de la obra; sino la de facilitar la labor de desencofrado, cosa que no podría efectuarse sin esas cuñas. Colocados los castilletes, se montan las cimbras y se arriostran. Se colocan algunas tablas del encofrado de la bóveda, para mantener entre sí la distancia debida y que se mantengan verticales. Después e coloca el resto de la tablas que forman la superficie inferior de la bóveda. La superior no va encofrada, o lleva tan sólo unas tablas en los arranques, ya que suele adoptar la caída del hormigón a dicha superficie. XII ENCOFRADOS DE DEPÓSITO

DESCRIPCIÓN Generalmente, los grandes depósitos para almacenaje de líquidos, principalmente el agua, e incluso para sólido, como sucede en el caso de lo silos, se construyen de hormigón. Suele ser muy frecuente ver depósitos de forma o sección circular, pero ello no incluye el que se puedan obtener de otra sección cualquiera. Podemos decir en líneas generales que todo cuanto se ha dicho hasta aquí es ampliamente aplicable al capítulo de encofrado de depósitos, sólo variarán las dimensiones. Así si tratamos de encofrar un depósito de forma o sección cuadrada o rectangular, seguiremos la misma técnica empleada en le encofrado de pilares y muros, etc. Por ser más frecuentes, como ya hemos dicho, los depósitos de planta circular, y por tener, además, ciertas características especiales, vamos a dar a continuación una detallada exposición acerca de los mismos.

DEPOSITOS DE FORMA CIRCULAR Sobre la base o cimiento de hormigón, se procederá al replanteo de la dos superficies, interior y exterior, del depósito a encofrar. El diámetro de esta circunferencia exterior, a efectos de encofrado. Será: Diámetro del depósito + dos espesores del muro del depósito + dos gruesos de tabla. Para darles forma circular a las tablas de encofrado, también se emplean aquí las piezas llamadas camones de que ya hablábamos al describir los pilares de sección circular.

Trazado de una circunferencia mediante cuerdas y flechas TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: CONSTRUC. DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRAS – HÉCTOR GALLEGOS - CAPECO

80

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Toda la dificultad del problema del trazado de los camones estriba en su replanteo. No podemos extender sobre el suelo una superficie formada e tablas y sobre él replantear una circunferencia, para más tarde recortarla y que nos sirva de camón o guía para el molde de un depósito. Estas guías, estos camones, hay que obtenerlos con trozos de circunferencia, de manera que al unirlos todos, tengamos formada aquélla. Para ver como soluciona el problema, examinemos la figura 136. En ella, trazando un diámetro AOM y una cuerda perpendicular, BC, se tiene, virtud de cierta propiedad geométrica, llamada «potencia de un punto respecto de una circunferencia»: AD DM

=

CD²

y poniendo en lugar de estas letras lo valores geométricos que representan, llamando f a la flecha AD y R al radio correspondiente, siendo c la mitad de la cuerda BC, f (2R — f )

=

c²

Sacaremos el valor de f:

f ² — 2R f + c² = 0

f =

2R ± 4R2 - c 2 2

= R ± R2

c2

Como puede verse, se obtendrán dos valores para f, según se tome un signo u otro. Pero sólo uno de ellos es el válido, el que se obtiene con el signo —, pues el otro da el valor de DM, que no nos vales. f = R -

(R - c)(R + c )

Esto nos da el valor de la flecha en función del radio de la circunferencia y de la cuerda o semicuerda c. Podemos sacar buen provecho de esta propiedad para el fin que perseguimos. Supongamos, figura 137, que sobre un tablero de las dimensiones del a-b-c-d, queremos trazar un arco de circunferencia de radio R, que nos va a servir de camón par una determinada obra. Ya tenemos el dato principal, en valor de R. Supongamos que vale 2,00 metros. Comenzaremos por medir una cuerda, la BC, que, naturalmente, nos queda dentro de este tablero que disponemos para el trabajo. Esa cuerda es, por ejemplo, de 0,80 metros. La flecha correspondiente, según los datos que damos, vale:

f = 2,00 -

(2,00 - 0,40) (2,00 + 0,40) =

= 2,00 -

(3,84 = 2,00 - 1,96 = 0,04 m.

Por lo tanto, bastará con trazar sobre el tablero a-b-c-d la cuerda BC y levantar sobre su punto medio, el D, una perpendicular a BC con una longitud f. Los tres puntos B, C y A, están sobre una mismo circunferencia. Para completar la totalidad de la circunferencia, echamos mano de otra propiedad geométrica, que nos permite seguir obteniendo puntos de una circunferencia cuando ya tenemos trazados una cuerda


81


BANCO TEMÁTICO


y la flecha correspondiente. Consiste este sencillo procedimiento en unir los puntos A y C, y sobre el punto medio de esta nueva cuerda, que perteneces al arco mitad del BC, se levanta una perpendicular EF, siendo esta longitud igual a la de la flecha AD dividida por cuatro. Esta propiedad, que sirve para el replanteo de curvas circulares y que el lector deberá aprenderse de memoria por sus múltiples aplicaciones, la podemos resumir así: «Si BAC es un arco de circunferencia al que le corresponde una cuerda BC y una flecha AD, al trazar la cuerda del arco mitad, AC, le corresponde una flecha EF que es la cuarta parte de la anterior, AD». Se han hecho muchas tablas para el trazado de curvas circulares y el lector podrá encontrar muchas adecuadas a este fin. Con este trazado, se podrá obtener los camones necesarios para el encofrado de las dos superficies, la exterior y la interior, del depósito. Basta con ir encajando todos los trozos de circunferencia así obtenidos.

Puesta en obra Sobre la solera del hormigón del depósito, si se ha hormigonado previamente, por separado, se clavarán las tablas de pie, que consiste en camones, naturalmente. Si la solera se hormigonase al mismo tiempo que el resto del deposito, sin solución de continuidad, entonces será necesario poner las tablas de pie del encofrado exterior en superficies planas horizontales del terreno previamente preparadas. En cambio, las del encofrado interior deben quedar elevadas, o «colgadas», de manera que la altura o diferencia de cotas entre las tablas de pie de ambos encofrados sea igual al espesor de la losa de solera del depósito. Para colocar otro sistema de camones para dirigir las tablas del encofrado por la parte superior, se colocan unos tablones verticalmente, llamados en algunas regiones «velas», y los camones se fijarán a ellas. Si el depósito tuviera una altura considerable, sería necesario situar directrices de camones para que las tablas de los correspondientes encofrados no pierdan su debida posición. En la figura 138 vemos la manera de situar los camones en un encofrado de depósito. Téngase siempre presente que los camones sólo tienen la misión exclusiva de «dirigir y mantener en su debida posición» las tablas del encofrado, pero nunca la de soportar los esfuerzos y empujes que se produzcan al hormigonar. Esta misión resistente está confiada a los zunchos. Estos zunchos son unos aros de hierro que abrazan las tablas de manera que impiden todo desplazamiento de alguna de ellas fuera de la posición deseada. Estos zunchos son, en realidad, redondos, a los que se les ha dado la forma circular y por los extremos se les ha dado la forma circular y por los extremos se les une con cualquier sistema. Esto zunchos suelen colocarse a distancias comprendidas entre los 40 y 80 cm, según las alturas. Es decir, irán más juntos aquellos que estén en la parte baja del encofrado, pues ya hemos visto en varias ocasiones que el mayor empuje del hormigón se produce en la base y va disminuyendo hasta llegar al borde superior del molde en que su valor es nulo.

Diámetro de los depósitos Los depósitos pueden tener cualquier dimensión, desde la más reducida a la mayor imaginable. Para depósitos de pequeños diámetros, las tablas de encofrar tienen que ser lo más estrechas posible, ya que en caso contrario no se obtendría una circunferencia, como sección transversal, sino un polígono más o menos regular. Por lo tanto, se tendrá en cuenta a la hora de encofrar que para diámetros pequeños hay que usar tablas estrechas.

Apuntalamiento Como vimos, los camones directrices superiores iban fijados a las «velas», las cuales, además, nos servirán para el atirantado. Estas «velas» deberán ir debidamente arriostradas con tornapuntas que, por regla general, se colocaran de la manera siguiente:


82


BANCO TEMÁTICO


Un tornapuntas en la parte baja, coincidiendo con los camones que forman la directriz inferior y otro tornapuntas en la parte superior, también en coincidencia con la altura a que va la directriz superior, tal como se muestra en la figura 139. Todo cuanto decimos constituye el grupo de operaciones a efectuar en el encofrado del paramento exterior. Una vez realizado éste, serán los ferrallistas los encargados de colocar las armaduras que deberá llevar el depósito, lo que debe efectuarse «antes de comenzar a colocar el encofrado interior », ya que se crearían una serie de dificultades de espacio que entorpecerían grandemente el trabajo de unos y otros.

Encofrado interior Ya dijimos que si e había hormigonado previamente la solera del depósito, el encofrado interior del molde se apoyará sobre dicho suelo, con sus camones, etc. Pero si para la fase de hormigonado se ha previsto hacer si n solución de continuidad tanto la solera como las paredes, entonces el encofrado del paramento interior irá colgado sobre tacos de hormigón, zancos de hierro, etc.

En esta ocasión, los camones que sirven de directrices al encofrado interior han de serlo suficiente fuertes como para servir de elementos resistentes de los esfuerzos que reciben las tablas. En cuanto al resto de las operaciones del montaje siguen un procedimiento en todo similar al ya descrito para el encofrado exterior.

DEPOSITOS DE SECCIÓN POLIGONAL Los depósitos que no son circulares, pueden tener cualquier otra sección transversal: cuadrada, rectangular, la de un polígono regular, etc. En realidad, aunque variando algo en sus dimensiones, son como aplicaciones de encofrados de paredes y muros, que ya hemos descrito en el capítulo correspondiente. Sobre la solera del fondo, replantearemos las paredes del muro, tal como lo hacíamos anteriormente, y clavaremos o fijaremos las tablas de aguante de pie de muro. Los tableros serán como los ya descritos en encofrados de muros. Como cubiertas de estos depósitos se utilizan los mismos encofrados que ya describimos en el capítulo de Suelos, y allí podrá encofrar el lector la solución de los casos que se le presenten.

PISCINAS Las piscinas no son más que depósitos de agua, tanto si son de planta rectangular, poligonal, del riñón, etc. Varía la forma de la solera de fondo, por darse generalmente a las piscinas distintas profundidades para los lugares de nadadores y no nadadores, los que obligará a recortar las soleras. En muchos casos, las paredes sólo requerirán el encofrado interior, sirviendo de exterior el propio terreno recortado. La figura 140 nos ofrece el ejemplo de encofrado de las paredes de una piscina.

SILOS Los que diferencia los silos de los demás depósito es la tolva (figura 141), y su encofrado no varía esencialmente de la de una cabeza de hongo. Vamos a describir someramente el encofrado de la tolva de un silo pequeño monocelular, del que ya se han encofrado los cuatro pilares de apoyo y se han colocado los tablero de fondo de cuatro vigas que rodean la tolva (figura 142). Dichos


83


BANCO TEMÁTICO


encofrados montados servirán de apoyo para el molde de la tolva que, a su vez, se construirá a partir de la boca de descarga. Primero se monta una plataforma sobre la que apoyan el molde de la boca. Es sencillamente un tablero sobre puntales arriostrados y acuñados, lo mismo que un suelo cualquiera. Seguidamente se forma el molde de la boca, cuadrado o redondo, mediante dos tableros anulares con directrices o barrotes exteriores e interiores, como en la figura 138. El borde superior del molde se arriostra con codales y el inferior con un marco de pie clavado a la plataforma.

Se procede seguidamente a montar dos tableros exteriores, de forma trapezoidal. Como en la cabeza de hongo, dos de los tableros irán encepados entre los otros dos de cepo, cuyas tablas sobresaldrán en los extremos lo necesario para que apoyen en ello los bordes biselados de los encepados. Las costillas se pondrán en abanico, por lo que quedarán muy juntas cerca de la boca y más separadas por la parte alta. Las costillas extremas de cada cara de la tolva se clavan por sus extremos a los moldes de boca y de pilar y sobre las mismas se disponen dos carreras de alfarjía, lo más alto y más bajo posible. Las carreras se apean con puntales inclinados que en el suelo apoyarán en piquetes hincados en el terreno. A continuación se monta el encofrado exterior de las paredes, de la misma manera que una pared cualquiera. Terminado el encofrado exterior, se pasa a montar el encofrado interior de la tolva. Primero se colocan codales que mantendrán la distancia entre los dos encofrados correspondiente al grueso de las paredes. Generalmente estos codales se forman de horquillas de hierro redondo asentadas en taquillos de hormigón. En las esquinas, a ambos lados y a una distancias del tablero exterior igual al grueso de la pared aumentado con el grueso de una tabla, se colocan unas tablas maestras de plano provisionales, sujetas por codales también provisionales, y por la parte inferior se coloca la primera tabla del encofrado que apoya con su bisel correspondiente en el molde de boca y se clava a las maestras. Inmediatamente se colocan costillas a cada lado de las maestras y en ellas se colocan, una a una, las tablas de encofrar, clavándolas por dentro. Después de colocadas unas tablas se montan algunas costillas intermedias. Las restantes se colocarán una vez clavadas todas las tablas del encofrado interior. Dichas costillas han de tener la longitud necesaria para apoyar por su extremo superior en el encofrado exterior. Las carreras interiores se enfrentan aproximadamente con las exteriores. La carrera superior se coloca de manera que sirva de base del encofrado interior de la pares del silo. En los tableros interiores de la tolva se dejarán algunos agujeros de observación para controlar la marcha del hormigonado. Por último se procede al montaje del encofrado interior de las paredes, lo que no ofrece ninguna diferencia con lo ya descrito. XIII ENCOFRADOS DE PIEZAS PREFABRICADAS

DESCRIPCIÓN En la construcción de nuestros días, donde la rapidez de ejecución es norma general, por las necesidades de las mismas, pro ser más rentable la inversión realizada, etc., una multitud de piezas


84


BANCO TEMÁTICO


fabricadas en taller irrumpen en las obras, donde sólo se efectúa la puesta en obra. Con ello se descarga a cada obra en particular de varios trabajos que encarecerían la misma al tener que disponer de maquinaria especial para la fabricación de dichas piezas. Entre las más importantes podemos citar la fabricación de viguetas, tubos de hormigón, losas para aceras o tapas de registros de servicios, cornisas, antepechos, vierteaguas, albardillas, etc. De todo ello, en cada país, hay una extensa red de fabricación de piezas, de diversos modelos, que proporcionan al usuario la entrega de las mismas a precios que ellos mismos no podrían obtener en la propia obra.

MOLDES PARA VIGUETAS Los moldes para las viguetas prefabricadas (de las que existen diversas patentes) suelen ser metálicos, por su mejor conservación y larga duración. Se componen de dos o más piezas, que encajan mediante charnela, para una vez hormigonada la pieza y fraguada ésta, poder efectuar cómodamente el desencofrado y obtención de la pieza.

MOLDES PARA TUBOS Los tubos de hormigón se suelen fabricar en piezas de hasta un metro, por su peso y mejor manejabilidad. Se hormigonan verticalmente, retacando la masa de hormigón. Los encofrados correspondientes son también metálicos y están constituidos por cilindros divididos según una generatriz en dos o más partes para facilitar la operación de desencofrado, que siempre suele ser la más engorrosa en toda clase de hormigonado de piezas.

PILOTES DE HORMIGÓN Como ya sabemos, los pilotes de hormigón armado se utilizan en aquellas obras donde los cimientos son débiles. Para obtener una buena base para comentar, se clavan en el terreno cierto número de pilotes y sobre sus cabezas, o sobre una losa de hormigón que se asienta sobre aquéllas, se procede a levantar la construcción proyectada. Se utilizan, pues en obras en el mar o en los ríos, en terrenos arenosos muy sueltos, en terrenos fangosos, etc. Van constituidos por un pilar de hormigón generalmente de sección circular, con una punta metálica, utilizada para que no sufra deformaciones durante la hinca y facilitar ésta. Si sólo se ha de obtener unos pocos pilotes, se peden obtener en la misma obra mediante la disposición de unos moldes sobre el suelo previamente preparado. En estos casos, la sección de los pilotos suele ser cuadrada. El encofrado de esas piezas es muy sencillo, ya que si se ha preparado satisfactoriamente el terreno dándole una superficie bien lisa y horizontal, en donde suele echarse arena para que la superficie del hormigón no asiente sobre el terreno, el molde sólo consistirá en dos tableros largueros para las caras laterales y otros dos para cerrar aquellos por lo extremos de cabeza y e pie. Los tableros costeros irán debidamente arriostrados con tornapuntas y costillas clavadas en el suelo y llevarán unos codales para impedir que se abran o cierren por la parte superior. Cuando la fabricación de pilotes se hace en serie, es decir, en plan


85


BANCO TEMÁTICO


comercial, suelen disponerse encofrados continuos de madera o hierro, los cuales son llenados de hormigón mediante un adecuado sistema de hormigonado, ya sea por vagonetas, blondinas, etc. La superficie superior de los pilote no lleva encofrado, es decir, queda al aire y se obtiene como cuando se enrasa una superficie de hormigón de una losa, etc.

MOLDES PARA FABRICAR PIEZAS A PIE DE OBRA Si en la construcción de un edificio hay necesidad de fabricar cierto número de piezas de un mismo tipo, como son cornisas, albardillas, antepechos, etc., será recomendable hacer moldes siguiendo las características del proyecto.

Moldes para viguetas Suelen hacerse con tres tablones convenientemente preparados. Unos para el fondo y dos que encajan en él, para los laterales. Estos últimos se mantienen en posición mediante unas plantillas en los extremos y unos codales con tornillo a media altura de los moldes laterales (figura 143) o, si no se quiere que queden orificios en el alma de la viga, mediante codales y cepos (figura 144).

Moldes para dinteles Para dinteles de sección rectangular, el molde puede confeccionarse con tablas, barrotes, tablas de aguante, codales y cepos, como en la figura 145.

Moldes para dintel con caja de persiana Para fabricar dinteles especiales con hueco para alojar persianas enrollables, puede utilizarse el molde de la figura 146.

MOLDES DIVERSOS Además de los ya mencionados, existen una gran variedad de moldes para la obtención de piezas prefabricadas de cierto interés y en los que la obtención en serie reporta algún beneficio a la construcción. XIV APENDICE

ENCOFRADOS METALICOS El encofrado metálico, como su nombre indica, está compuesto por cierto número de piezas rígidas, que sólo pueden adaptarse a una forma exclusiva. De ahí su «su limitación» en cuanto a la multiplicidad de formas a dar con un solo elemento o tablero, tal como ya vimos en los encofrados de madera, que son susceptibles de emplearlos en diversidad de piezas, cortando, añadiendo, clavando, etc. En cambio, en el encofrado metálico, por su naturaleza, cada pieza sólo sirve APRA la clase de molde para la cual ha sido proyectada, no pudiendo aprovecharla, salvo alguna caso excepcional, en otro elemento distinto.

Ventajas del encofrado metálico En aquellas obras en donde la proliferación de un mismo tipo de piezas alcanza un número considerable, tal como en una construcción donde existan pilares de idénticas dimensiones y en gran número, los tableros metálicos ya preparados son insustituibles para la formación de los encofrados correspondientes. Su gran ventaja radica, no sólo en la facilidad y rapidez tanto en el encofrado como en el desencofrado, así como en las piezas moldeadas alcanzan unos paramentos lisos, bien cuidados, sino en que la duración de dicho encofrado es prácticamente ilimitada, ya que no se deforman ni deterioran por el uso. En cuanto a su manejo, es bien sencillo y aunque casi la sola observación del dibujo correspondiente es suficiente para comprender cómo se montan, vamos a dar una suscita explicación sobre los mismos. Tanto las operaciones de encofrado y desencofrado como las de aplomado son rápidas y sencillas. Otra ventaja es la bondad de los paramentos. Salen pilare e caras limpias. Entre las desventajas, podemos citar su inadaptabilidad a todo tipo de pilares, como sucede con la madera y a su mayor peso para el traslado y manejo. Ya veremos más adelante cómo estas placas suelen servir también para encofrar vigas.


86


BANCO TEMÁTICO


CARACTERÍSTICAS DE LOS ENCOFRADOS METALICOS BYS De gran circulación en el mercado nacional de la construcción sin ánimo de publicidad y solamente porque los consideramos muy interesantes por sus notables características, presentamos el encofrado metálico universal BYS, del que, a grandes rasgo, vamos a describir las más estacadas.

Duración ilimitada Las piezas que componen este tipo de encofrado están construidas de hierro y acero de la mejor calidad, no produciéndose desgaste alguno durante su uso, por ser muy sencillo su manejo, tanto en el montaje como en la operación de desencofrado.

Adaptable a cualquier medida Los paneles metálicos, como luego veremos, están diseñados de tal forma que se adaptan a cualquiera que sea la medida de la estructura que se desee encofrar.

Montaje fácil y económico La unión de los paneles entre sí mediante unos pernos que se introducen en los agujeros del elemento subsiguiente, destierran por completo todo empleo de mordazas, pasadores, abrazaderas, cuñas, tornillos y cualquier otra clase de herramientas. No precisa de personal especializado, ya que su montaje es sencillísimo. El desmontaje, por tanto, es también una operación sencilla, sin que se puedan producir desperfectos.

Amortización El hecho de que estos paneles por las circunstancias expuestas, tengan una vida ilimitada, amortiza su coste mucho mejor que todos los sistemas conocidos hasta la fecha.-

Medidas «standard» Se encuentran estos paneles en el mercado, en las siguientes medidas: 40 X 50 50 X 50 60 X 50 Como dato para el lector, indicamos que un pilara de tres metros de altura necesita el material siguiente: 4 elemento de base. 24 paneles de 50 X 50. 4 pletinas de blocaje. Para montar un pilar de las dimensiones indicadas, se tarda un tiempo aproximado de 15 minutos.

Montaje Vamos a dar a continuación un detalle del montaje con este tipo de paneles. En la figura 148, se ven los elementos de base. Una vez replanteado el pilar, se van colocando los llamados elementos de base, de manera que la arista interior de dichos elementos coincida con lo que va a ser el paramento definitivo del pilar ya hormigonado. Una vez situados estos elementos definitivo del pilar ya hormigonado. Una vez situados estos elementos de la base, se procede a continuación al montaje de los paneles. En la figura 149, vemos cómo el primer panel monta sobre el elemento base (figura 148) de forma que el primer agujero del panel encaja en el primer perno A (figura 148). Los demás agujeros encajarán en los pernos sucesivos, después en el perno B del elemento núm. 2 (figura 144), y el resto sobrante del panel sobresaldrá a continuación en la medida necesaria.


87


BANCO TEMÁTICO


A continuación procederemos a montar el segundo panel sobre el elemento núm. 2 en la misma forma citada en el párrafo anterior, o sea a partir del perno C, hasta el perno D del elemento núm.3 (figura 148 y 149), sobresaliendo a continuación el trozo el panel sobrante (figura 150). Para cerrar el resto del espacio el pilar, se montan los otros dos paneles, tercero y cuarto, siguiendo el mismo procedimiento ya descrito (figura 151). En la figura 152, se ve el montaje de los subsiguientes tramos de paneles, siguiendo siempre el mismo sistema. Cada panel inmoviliza siempre a dos de los que tiene debajo, dando una total solidez al encofrado. Así seguiremos colocando paneles hasta llegar a la altura deseada. Por último, se colocan las pletinas de blocaje (terminales), como se ve en la figura 153, para que los cuatro últimos paneles no se separen. En la figura 154 presentamos el encofrado para un pilar. Para el encofrado de muros, como vemos en la figura 155, se emplean también los mismos paneles, además de otros elementos que vamos a describir.

Centinela Con este elemento, de dos metros de altura, y que se muestra en la figura 156, se pueden efectuar toda clase de paramentos. Se adapta a los paneles «standard», como se puede apreciar en las figuras ya mostradas.

Cuña para sujeción de latiguillos Con esta original cuña y medida un tensor (ver las figuras 157 y 158) se obtiene una máximo de resistencia en ambas caras encofradas y permite soportar todas cuantas presiones pueda producir el hormigón, al ser depositado en los encofrados y pudiendo efectuar una vibración al máximo.

Cangrejo Es éste n elemento eficaz e indispensable, pues viene a eliminar radicalmente la aplicación de toda clase de tornillos en la unión de los paneles entre sí (figura 159).


88

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

CONTENIDO I. 1. 2. 3. 4. 5.

LA MADERA Características Propias de la Madera. Clasificación y Usos de la Madera Control de Calidad de la Madera Causas de Destrucción de la Madera Almacenamiento de la Madera

1. 2. 3. 4.

LOS ENCOFRADOS Elementos Componentes de los Encofrados Características de los Encofrados Cargas que Soporta el Encofrado Recomendaciones para el trabajo de la Madera

II.

III.

PROCESO CONSTRUCTIVO PARA LA ELABORACION DE ELEMENTOS DE MADERA Interpretar Planos. Alistar Sitio de Trabajo Revisar Herramientas y Equipo Medir y Trazar Elementos Cortar Elementos de Madera Tipos de Cortes Corte Manual de la Madera. Corte con Equipo Mecánico Corte con Herramientas de Mesa 6. Cepillado o Alisado Cepillado o Alisado con Herramientas Manuales Alisado con Máquinas Herramientas Portátiles Alisado con Máquinas Herramientas de Banco 7. Labrado de Madera Labrado con Herramientas Manuales. Labrado con Máquinas Herramientas Portátiles Labrado con Máquinas Herramientas de Banco Labrado con Máquinas Herramientas de Mesa 1. 2. 3. 4. 5.

IV.

4. 5.

UNIONES DEL ENCOFRADO Tipos de Uniones. Uniones Clavadas. Tipos de Clavos Usados Cómo realizar las Uniones clavadas. Uniones Empernadas. Tipos de Pernos Cómo funcionan las Uniones Empernadas Espaciamiento de Uniones con Pernos Empalmes Ensambles

1. 2.

CONSTRUCCION DE ELEMENTOS DE MOLDE. Recomendaciones Usos de los Elementos de Molde

1. 2. 3.

V.

TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: SENA - COLOMBIA - FONDO NAC. DE APR. PARA LA IND. DE LA CONSTRUCCIÓN

89

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 INTRODUCCIÓN

Los encofrados son elementos de mucha utiliza ión en la construcción moderna por sus características de moldeabilidad, resistencia, dirección y reutilización. Es indispensable dominar tanto la construcción de estos encofrados en madera como su armado, así como el armado y colocación de los encofrados metálicos. Esta cartilla es la primera de una serie de tres dedicadas a los encofrados. Aquí se destacan sobre todo aspectos relativos a la madera, las características de los encofrados y la forma de construir los elementos que los configuran. La segunda y tercera cartilla se referirá al armado de encofrados en madera y metal respectivamente. La atención prestada al aprendizaje de las mismas redundará en el mejoramiento de la calidad de los trabajos del oficial en la construcción, téngalo en cuanta. OBJETIVO TERMINAL

Una vez aprendido el contenido de esta cartilla y dados los equipos, materiales, herramientas, gráficos e indicaciones necesarias el trabajador alumno estará en capacidad de construir elementos para encofrados en madera. El objetivo se logrará plenamente si los elementos construidos corresponden al diseño suministrado en medidas y formas, haciendo los ajustes y refuerzos necesarios y con el cumplimiento de las normas de seguridad establecidas. I. LA MADERA La madera es un recurso natural que se extrae de los bosques en los que existen más de 2,500 especies maderables. De ellas unas 600 variedades son aptas para la construcción.

1

Características Propias de la Madera

a. Es un elemento que permite la transformación de su forma. b. Su duración puede ser ilimitada dependiendo de su tratamiento e inmunización. c. Es material recuperable. 2 Clasificación y Usos de la Madera Desde el punto de vista de sus presentaciones comerciales la madera se encuentra como:

NOMBRE

Varetas o Listón Bastidor o Durmiente

MADERA ASERADAS

MEDIDAS

2.5 x 2 x 300 cm 5 x 5 x 300 cm

Cartón o Repisa

5 x 10 x 300 cm

Columna o Cerco

10 x 10 x 300

Tablilla o Tablachapa

2 x (15, 20, 25, 30) 300 cm.

Tabla Burra

2.5 x (15, 20, 25, 30) 300 cm

Tablón o Telera

5 x (15, 20, 25, 30) 300 cm


90

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

2 Clasificación y Usos de la Madera Desde el punto de vista técnico las maderas se clasifican en : Blandas: Sauce, Álamo, Pino, Blanco. Semiduras: Cedro, Pino, Tea, Algarrobo. Duras: Quina, Encina, Ciprés, Otobo, Sajo. Las maderas resinosas son las más utilizadas para la construcción. Otras maderas usadas en nuestro medio, para la construcción son : Caracolí, Abarco, Guayacán, Ceiba, Tolúa, Mangle y comino. 3 Control de Calidad de la Madera

- Los defectos afectan

el comportamiento estructural de la madera.

-

Para su clasificación es importante tener en cuenta estas anomalías pues estas afectan la precisión de los elementos que conforman el encofrado.

- De la calidad de la madera

depende la resistencia y acabado del encofrado, factor decisivo para el elemento en concreto.

3 Control de Calidad de la Madera Defectos de secado Durante el secado la madera sufre alteraciones que entrarán en detrimento de la calidad del encofrado, y por ende en el Hormigón acabado.


91

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

4 Causas de Destrucción de la Madera La madera puede sufrir graves desperfectos a causa de las condiciones ambientales en que ambientales en que se almacena o utiliza, por ejemplo.

92

5 Almacenamiento de la Madera Almacenamiento al aire libre.

Cuando se le sumerge en agua salada. En lugares completamente secos.

5.

Cuando es explotada sin ningún control

Almacenamiento de la Madera Almacenamiento al aire libre. Es importante almacenar debidamente la madera para que conserve la calidad requerida en la elaboración de los encofrados

Protegida Es recomendable almacenar la madera para encofrados en sitio cubierto para que permanezca seca y pueda darle así un mejor acabado al encofrado.

Se deben tener en cuenta las dimensiones de la madera para agruparlas y codificarlas, permitiendo así un mayor rendimiento en la elaboración del encofrado.



BANCO TEMÁTICO


I. LOS ENCOFRADOS Los encofrados son elementos que tienen por objeto dar forma dimensión y a acabado al hormigón, permitiendo la instalación de la madera en el sitio re uerido. De la correcta construcción de Los encofrados en madera depende la resistencia ya acabado del hormigón fundido en ellos, por esto es necesario utilizar maderas de buena calidad, y aplicarles el mantenimiento adecuado.

1 Elementos Componentes de los Encofrados

a.

Elementos de Molde.

Son las maderas que tendrán contacto con el hormigón, de estas depende la forma y acabado que se desea dar a la obra terminada. Generalmente se utilizan tablones de madera común. En obras que requieren un bello aspecto, se utilizarán tablas cepilladas algunas veces machihembradas

b. Elementos de Refuerzos Son las piezas de madera que soportan el molde, dándole estructura y estabilidad. Deben resistir las cargas originadas por el hormigón húmedo y por el trabajo en la obra, Los hay de varios tipos: Acoplamientos o chapetas. Sirven para unir o reforzar laterales de encofrados. Dragonales. Son piezas de distintas medidas que trabajan en forma transversal asegurando o sosteniendo partes del encofrado.


93

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Codales o separadores. Abrazaderas. 2.Sirven Características de los la Encofrados para mantener Se utilizan en los encofrados de separación entre los columnas, para evitar el laterales o tableros que desplazamiento de los tableros formen el encofrado de laterales durante la fundición. Los encofrados en madera cimentaciones o vigas. También se les llama mordazas pueden ser usados en la fabricación de elementos de hormigón, en obra y prefabricados.

Puntales o Codales. Soportan los fondos de vigas, losas y escaleras, se refuerzan y estabilizan por medio de riostras diagonales y horizontales

Los encofrados son elementos reutilizables, por esto todas su partes deben ser cortadas, transportadas de forma tal, que se facilite el desencofrado y su mantenimiento.

3. Cargas que Soporta el Encofrado La mayor carga que soporta un encofrado es el propio peso del hormigón fresco que depende de la proporción de la mezcla y las características de los áridos. Empuje lateral que ejerce el hormigón sobre el encofrado depende del pesor o medidas del elemento, la rapidez del hormigón y la plasticidad de la mezcla.


94

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

3. Cargas que Soportan el Encofrado El transporte de los materiales y la movilización es otra carga que debe soportar el encofrado. Los golpes y vibraciones que se producen al fundir y transportar el hormigón también deben ser tenidos en cuenta. Recomendaciones Para el Trabajo en la Madera

El taller debe permanecer en orden para que haya mayor rendimiento.

Las herramientas deben estar ordenadas y en un sitio que facilite la buena circulación dentro del taller.

Al usar herramientas se debe tener cuidado de no acercar las manos a elementos cortantes para evitar accidentes.

Recomendaciones Para el Trabajo de la Madera

Para cortar los elementos se Es importante que el operario debe consultar el plano conozca perfectamente el funcionamiento del equipo.

No se debe fumar en el sitio de trabajo. El extinguidor debe estar en un sitio seguro y asequible.


95

BANCO TEMÁTICO



II.PROCESO CONSTRUCTIVO PA LA ELABORACIÓN DE ELEMENTOS DE MADERA Para la producción de los elementos en madera necesarios para construir encofrados, se debe tener en cuenta la precisión en la medida y en el corte de los mismos. Para esto se usan diferentes equipos y herramientas cuya correcta utilización es indispensable para lograr un acabado de primera calidad. Proceso Constructivo de Elementos de Madera

4. Medir y trazar elementos de molde y de refuerzo

5. Cortar elementos de molde y refuerzo


96

BANCO TEMÁTICO



Proceso Constructivo de Elementos de Madera

1.

Interpretar Planos .

Es importante leer los planos para definir las medidas y formas de los diferentes elementos. En obras grandes es necesario hacer dibujos especiales para el encofrado. Para esto se pueden utilizar las copias en las que aparece la construcción en su firma y tamaño sin armazón, para elaborar con su ayuda dibujos de detalle con los que puedan fabricarse cada uno de los elementos, en serie y codificados para agilizar la construcción del encofrado. De acuerdo con el elemento que se vaya a fundir, los diseños y dibujos deben ser elaborados a escala o mano alzada (con sus respectivas medidas) par que el operario pueda construir cada elemento del encofrado fácilmente. Se debe escoger el tipo de madera 2. Alistar de Trabajo que se el vaSitio a utilizar y transportarla del depósito al sitio de trabajo.


97

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

El sitio de trabajo debe estar equidistante del depósito de materiales, en un lugar cubierto que no interfiera con las circulaciones de la obra. Los elementos e elaboran en un banco de trabajo firme. S deben instalar tomas eléctricas para conectar las diferentes herramientas

3. Revisar Herramientas y Equipos.

El flexómetro se utiliza como unidad de medida, se puede leer en centímetros o en pulgadas.

Los instrumentos de control, se utilizan en el armado de moldes par que estos queden debidamente nivelados y plomados

3. Revisar Herramientas y Equipos.

Los instrumentos de trazados se utilizan para marcar el corte de los diferentes elementos.


98


BANCO TEMÁTICO


Las prensas son elementos de sujeción, de uso momentáneo para efectuar uniones entre dos iezas.

3. Revisar Herramientas y Equipos. Todas las herramientas deben revisarse antes de su uso, para verificar su correcto funcionamiento y

Los elementos de madera para los encofrados tomarán diferentes formas según especificaciones; requiriéndose herramientas


99

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 2.

Revisar Herramientas y Equipos.

4. Medir y Trazar Elementos

De la medición correcta de las piezas de madera necesarias para la construcción de un encofrado, depende el mayor aprovechamiento de la madera y correcto

De acuerdo con los planos o bosquejos elaborados se procederá a la toma de medidas en

El trazado de marcas o líneas, para conservar los puntos de las medidas tomadas, es tan importante como la medición de la madera, esto se logra mediante el correcto uso de las herramientas de


100


BANCO TEMÁTICO


5 Cortar Elementos de madera 5.1 Tipos de Cortes La obtención de una determinada pieza de madera se logra a partir de una serie de cortes, previstos en una pieza mayor. De el corte correcto de la madera depende la calidad del encofrado y de las piezas de hormigón producidas por este.


101


BANCO TEMÁTICO


5. Cortar Elementos de madera 5.2 Corte de la Madera

c. Caladoras

Herramientas a. Serrucho. Es una hoja de acero laminada con dientes en uno de sus cantos, el extremo más ancho está provisto de una empuñadura. Puede cortar la madera libremente pero en especial a lo largo de la fibra.

b. Serrucho de Costilla. La hoja de este serrucho es delgada y los dientes son pequeños y con poca traba, se utiliza para hacer cortes precisos con buen acabado, generalmente en la caja d ingletes.

5.3 Corte con Equipo Mecánico. Herramientas . Para los cortes rectos se utiliza la sierra de disco portátil, accionada por un motor eléctrico. La profundidad e inclinación del corte puede ser regulada.


102

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 5. Cortar Elementos de madera La caladora eléctrica portátil se emplea para efectuar cortes curvos en madera de poco espesor, está provista de una hoja de acero, que accionada por un motor eléctrico, corta la madera mediante un movimiento de vaivén.

5.4 Corte con Herramientas de Mesa. Herramientas. a. Sierra Circular de Mesa. La hoja de la sierra sobresale de la mesa a través de una ranura y es accionada por un motor eléctrico que se encuentra bajo el tablero. Esta sierra permite hacer cortes longitudinales, transversales y en diagonal; además, la hoja se puede inclinar hasta 45° para cortes especiales.


103

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 5. Cortar Elementos de madera

b. Sierra Radial. Es una sierra con hoja de disco montada por encima del tablero de la mesa, la cual puede tener múltiples posiciones de corte. Consiste en un motor eléctrico, cuyo eje sirve de soporte para la hoja. El motor está unido a un brazo horizontal, de altura re ulable, sobre el cual se

6. Cepillado o Alisado Cuando se desea obtener una superficie lisa en madera es necesario realizar un corte especial denominado cepillado o alisado. El cepillado o alisado se obtiene deslizado sobre la madera una hoja de acero debidamente afilada que elimina las imperfecciones. Esta hoja podrá encontrarse en un cepillo manual o en una máquina cepilladora. Las máquinas cepilladoras por lo general poseen cuchillas que mediante movimiento rotatorio, efectúan cortes sucesivos en la madera. El resultado del cepillado o alisado con herramientas manuales depende en gran parte de la habilidad del operario. Con máquina de corte la superficie trabajada presenta pequeñas depresiones y crestas denominadas marcas de la cuchilla. Estas imperfecciones serán menos pronunciadas si se aumenta la velocidad del porta cuchilla. El número de cuchillas o la velocidad de alimentación de la madera.


104


BANCO TEMÁTICO


6. Cepillado o Alisado

6.1 Cepillado o alisado con herramientas manuales a. Garlopa Se utiliza para alisar o aplanar piezas de madera grandes. Es una caja de madera o metal con pista recta, posee cuchillas y contracuchilla ajustables. b. Lijas Alisan la madera por medio de cristales que están adheridos a una base de tela o de papel. c. Cepillo Se utiliza para alisar superficies de madera sacando bastante material por pasada o haciendo una operación de pulido. d. Cuchilla de Vueltas. Se usa ara alisar los

6.2 Alisado con herramientas portátiles.

El cepillo eléctrico se puede colocar invertido en una base par utilizarlo como cepillo de

a. Cepillo Eléctrico. Hace el trabajo de una garlopa manual con menos esfuerzo par el

b. Lijadora eléctrica portátil. Alisa la madera evitándole mayores esfuerzos al operario.


105

BANCO TEMÁTICO



6. Cepillado o Alisado 6.3 Alisado con Máquina Herramienta de Banco

La finalidad de estas máquinas es obtener superficies planas en las caras con un mayor rendimiento en la preparación.


106

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 7. Labrado de la Madera

El labrado d la madera consiste en la ejecución de incisiones o cavidades para introducir tornillos, realizar empalmes o darle forma a la pieza de madera. Puede lograr de diferentes formas:

Mortajado o Tipo Escoplo: Consiste en perforaciones cuadrangulares de fondo ciego o pasantes. Taladrado: Agujeros angostos hechos por rotación de una broca o mecha que corta la madera abriendo huecos cilíndricos.

Mortajado Tipo Broca Fresa: Es similar al taladro, donde la herramienta, además de perforar la madera, la corta horizontalmente. Torneado: Forma de labrar la madera, que combina el movimiento rotatorio de la pieza con la aplicación de una herramienta cortante. 7.1 Labrado con Herramientas Manuales

b. Escoplo. Se utiliza especialmente par vaciados angostos y profundos.

a. Formón. Se usa para vaciar una parte de la madera

c. Gubia. Es un formón acanalado longitudinalmente que sirve par tallar la madera.


107

BANCO TEMÁTICO

SENCICO



d. El talado para madera . Posee un engranaje que transmite mayor velocidad a la broca. Se utiliza especialmente para hacer agujeros de tornillos.

f. Escofina y limas. Son herramientas de acabado final, se utilizan par dar forma a piezas de madera curvas o irregulares.

e. El berbiquí. Permite introducir, por movimiento giratorio, una broca. Con él se logran perfecciones de mayor diámetro.

7.2 Labrado con Máquina a.

Taladro eléctrico portátil. Es una máquina herramienta muy útil en la carpintería. Cambiando brocas puede perforar agujeros de distintas dimensiones. Con otros aditamentos, puede utilizarse para fijar, lijar, pulir y realizar diversos trabajos.

b.

Tupí portátil. Es muy manejable, con accesorios adecuados se emplea para hacer colas de milano, guías rectas y circulares y otros usos.


108

BANCO TEMÁTICO

SENCICO



Tipos

Brocas y trabajos realizados

7.3 Labrado con Herramientas

a. La mesa. Es regulable a cualquier altura también puede inclinarse la 45° a un lado u otro.

b. Talado de banco o pedestal. Se utiliza para hacer agujeros con una broca por movimiento rotatorio. Con esta herramienta se puede graduar la profundidad del agujero.

c. Con brocas aproximadas. Además de taladrar, esta máquina puede ser usada para amortajar, trazar, tallar, rebajar y lijar.


109


BANCO TEMÁTICO


7. Labrado de la Madera 7.4. Labrado con Herramientas de Mesa.

Las cuchillas giran sentido contrario a manecillas del reloj.

Tupí. Esta máquina moduladora es muy útil y versátil, pero de funcionamiento peligroso por girar a alta velociad. Labra la madera debido a la acción de cuchillas de corte rotatorio ubicadas en un árbol de eje vertical.

en las

Flejes de acero sujetan la madera contra la guía

Trabajos Realizados

III. UNIONES DEL ENCOFRADO Uniones del Encofrado Los elementos en madera para encofrados son varias piezas que para formar un molde deben estar unidas entre sí.


110


BANCO TEMÁTICO


1. Tipos de Uniones Tipos de uniones: La conexión entre dos piezas en este Las uniones pueden ser de caso las chapetas con las tablas varios tipos, según el elementos forman un tablero. Su unión debe ser y la forma en que trabajará. estructural. Uniones clavadas: Es muy importante que las uniones Son aquellas que se logran sean fuertes pues éstas transmiten las mediante el uso de clavos por su cargas a los elementos de soporte. facilidad de construcción y economía; las uniones clavadas son las más usadas.

Uniones Empernadas: Los pernos permiten lograr uniones de alta resistencia generalmente se usan en los elementos de refuerzo. Los pernos facilitan el desarme de los encofrados.

2. Uniones Clavadas

2.1. Tipos de clavos usados en Construcción. Los clavos tiene una relación constante entre su diámetro y longitud. Las longitudes varían por ¼ de pulgada a partir de 1 pulgada hasta 6 pulgadas. Los diámetros varían de acuerdo a su longitud.


111


BANCO TEMÁTICO


2. Uniones Clavadas

2.2. Cómo realizar las uniones clavadas

Las uniones clavadas son eficientes si los esfuerzos aplicados sobre el clavo son esfuerzos de corte.

Cuando el clavo es introducido la punta rompe y separa una cierta cantidad de fibras.

Estas fibras separadas que rodean el clavo tratan de regresar a su posición anterior ejerciendo una presión contra el clavo, aprisionándolo fuertemente.

No es recomendable la unión si las fuerzas tienden a extraer el clavo.


112


BANCO TEMÁTICO


2. Unidades Clavadas Los clavos lanceros se introducen con una inclinación 30° respecto al elemento vertical y a una distancia de un tercio de la longitud del clavo. El clavo debe atravesar completamente la primera pieza y penetrar en la otra mínimo diez veces el diámetro del clavo. En la unión de tablas con chapetas el clavo debe introducirse en la chapeta el doble del espesor de la tabla. Cuando la madera es muy dura o tiende a rajarse es recomendable taladrar un agujero guía menor que 80 o/o del diámetro.

Sin pretaladrar

Agujeros pretaladrados


113


BANCO TEMÁTICO


3. Uniones Empernadas

Los pernos permiten lograr uniones de alta resistencia, se colocan en agujeros perforados previamente, ojalá ligeramente mayores que él diámetro del perno, pero que a su vez no permitan juego dentro de los elementos.

Unión sin arandela

Unión con arandela

Para evitar que el perno se incruste en la madera se deben colocar arandelas.

3.1. Tipos de Pernos


114

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 3 Uniones Empernadas 3.2. Como funciona las uniones Empernadas.

Al aplicar las cargas el perno es sometido a una acción de cizallamiento o corte transversal, a mayor diámetro del perno mayor será la resistencia a estas cargas. Se producen también efectos de flexión, esto depende de la relación entre la longitud y el diámetro del perno. La resistencia de la madera debe ser suficiente para equilibrar la fuerza transmitida por el perno

3.3. Espaciamiento de Uniones con pernos. Par que el perno pueda desarrollar toda su capacidad resistente, debe colocarse a suficiente distancia de los bordes al igual que en otros tipos de unión, cuando se usan varios pernos estos deben estar bien espaciados entre si.


115


BANCO TEMÁTICO


4. Empalmes Los empalmes son uniones de dos o mas piezas de madera, mediante las cuales se logra la construcción de elementos de mayor longitud a los existentes. De acuerdo con los cortes que se efectúen en las maderas a unir, se producirá el tipo de empalme. Los más utilizados son:

5. Ensambles Estos son las uniones de varias piezas de madera en distinta dirección, se utilizan para reforzar los encofrados y evitar su deformación o rotura durante la fundición.


116


BANCO TEMÁTICO


IV. CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS DE MOLDE De acuerdo con el tratamiento que se de a la madera que estará en contacto con el hormigón, será la calidad de acabado de éste. 1. Recomendaciones Las maderas que conforman el elemento de molde DEBEN tener el acabado y tamaño requeridos por las especificaciones.

Acabado técnico

La unión entre las chapetas y las tablas debe ser muy firme debido a las cargas que soportará durante la función.

Las maderas utilizadas en la fabricación del encofrado no deben estar torcidas ni rotas. Esto causaría el desplome y el escape del hormigón durante la fundición.

El tamaño del clavo se elegirá de acuerdo con el espesor de la madera. Cuando se usen varias puntillas, se clavarán intercaladas y con suficiente espacio entre sí.


117


BANCO TEMÁTICO


1. Recomendaciones Para la construcción de los tableros de molde se utilizan tablas de 2 a 25 cm de espesor y un ancho entre 10 y 15 cm. estas se unen con el elemento de refuerzo llamado chapeta, que generalmente tiene la misma dimensión, instalado con un distanciamiento entre 40 cm y 70 cm de acuerdo con el esfuerzo que soportará. Las chapetas deben sobresalir del borde del tablero para su fijación en la obra.

Los tableros deben construirse a escuadra, para su correcto ajuste construirse el encofrado, esto evitará fugas del concreto durante la fundición.

2. Uso de los Elementos de Molde. Los tableros de molde se utilizan en todas las partes de la obra que se construyan con hormigón, tales como cimiento, columnas, vigas, placas, muros y escaleras.


118


BANCO TEMÁTICO


2. Usos de los Elementos de Molde

Muros

Placas

BIBLIOGRAFÍA G. BAUD. “Tecnología de Construcción”. Editorial Blume. 1978

JUNAC. “Cartilla de Construcción con Madera”. 1980 JUNAC. “Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino”. 1992 HECTOR GALLEGOS VARGAS e Ingenieros Civiles. “Construcción de Estructuras”. Manual de

obra. Lima Perú, 1979. H. SCHMITT. “Tratado de Construcción”. Editorial Gustavo Gili. 1969.


119


BANCO TEMÁTICO


ENCOFRADOS PARA ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN

LISTA DE ABREVIATURAS Y SÍMBOLOS

A ACI b

Área American Concrete Institute Ancho de viga Flecha de la viga δ d Canto o altura de viga D y M Madera machihembrada E Módulo de elasticidad del material °C Grados Celsius °F Grados Fahrenheit σ Tensión m Metro cm Centímetro τ Tensión cortante I Momento de inercia Ib Libra Kg Kilogramo L Longitud de una viga o pilar, en m I Longitud de una viga o pilar, en cm M Momento flector o resistente de una viga n Relación entre los módulos de elasticidad del acero y del hormigón p Carga concentrada total o presión producida por el hormigón sobre las superficies verticales del encofrado. PCA Portland Cement Association R Velocidad del llenado de los encofrados S Momento resistente de una viga S2E Madera terminada por dos de sus caras S4S Madera terminada por sus cuatro caras V Esfuerzo cortante total en una viga V Velocidad W Carga total uniformemente distribuida sobre una viga W Carga uniforme distribuida sobre una viga

TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: ENCOFRADOS PARA ESTRUCT. DE HORMIGÓN – R. L PEURIFOY – Mc GRAW HILL

120

BANCO TEMÁTICO



121

ENCOFRADOS PARA ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN PROLOGO Esperamos que este libro inculque en sus lectores la importancia del proyecto y elección del encofrado adecuado en las estructuras de hormigón. Un encofrado, si está bien proyectado, debe reunir las cualidades de poseer la suficiente resistencia y una economía proporcionada a la índole de la obra. Este libro se propone ayudar a lograr ambos objetivos. Con este fin se desarrollan diversas formulas, que acompañadas de ejemplos demostrativos facilitarán cálculos de los proyectistas de encofrados; asimismo, se incluyen un gran número de datos e informaciones, que resumidos en forma de tablas permitirán a los constructores conseguir encofrados que satisfagan ambos criterios de resistencia y economía mencionados anteriormente, además de una aceptable rapidez de cálculo. Se incluye también en este libro una selección de los productos comerciales patentados y prefabricados de mayor utilización en la técnica del encofrado, intentando dar con esta información, una idea de la amplitud con la que se utilizan actualmente. Al mencionar determinados productos, omitiendo otros similares, debemos hacer constancia que ello no presupone una mejor calidad o superioridad. El autor desea expresar su sincero agradecimiento, tanto a particulares como a concesionarios y fabricantes, pro su generosa colaboración al proporcionar diversa información y material ilustrativo.

R.L. Peurifoy

CAPITULO 1 INSTRODUCCIÓN Propósito de este Libro. El encofrado de la estructuras de hormigón representan una parte muy importante de la construcción, tanto por los servicios que proporciona como por su coste. Frecuentemente, es más caro el encofrado que el hormigón, y en algunas estructuras su coste sobrepasa al de hormigón y armaduras correspondientes. Como sea, pues, que representa una parte sustancial del coste de la construcción, parece conveniente un libro que trate de los aspectos teóricos y prácticos de la técnico del encofrado. Creemos que un estudio técnico de los diversos componentes de los encofrados ayudará a los arquitectos e ingenieros en el planeamiento de sus proyectos. Además, los datos que se proporcionan en las tablas permitirán que los encargados de obra y los carpinteros realicen los encofrados con las debidas garantías de resistencia y economía. Todos los cálculos y datos de la tablas se han efectuado con regla de cálculo, lo que creemos proporcionará el suficiente grado de aproximación para este tipo de proyectos. Bibliografía. El libro contiene diversidad de referencias bibliográficas, como títulos de libros, artículos de revistas, boletines, especificaciones, datos de fabricantes y otras informaciones, que pueden ser de utilidad a aquellos lectores que deseen realizar estudios posteriores sobre el tema en cuestión. Productos prefabricados. A causa del uso cada vez más extendido de los productos prefabricados en la práctica del encofrado, creemos que será de utilidad para los lectores una somera descripción de los más representativos. Sin embargo, es completamente imposible abarcar todos los productos disponibles en la actualidad, por lo que la mención de determinados productos de ciertos fabricantes, y la omisión de otros similares no deberá interpretarse como señal de una mejor calidad de aquello que se citan en el libro. En general, la información suministrada por los fabricantes como especificaciones, propiedades, dimensiones y demás datos útiles se dan en forma de tablas para facilitar su utilización. Economía en el encofrado. La economía deberá ser tenida en cuenta cuando se proyecte un encofrado para una estructura de hormigón. En ella influyen multitud de factores, como coste de los materiales, coste de la mano de obra en la construcción, colocación y desencofrado, equipo



BANCO TEMÁTICO


necesario, número de usos de la materiales según su posible recuperación, coste del acabado de la superficies de hormigón una vez realizado el desencofrado, etc. Puede ser, por tanto, una buena economía el empleo de materiales de coste inicial elevado, como los encofrados metálicos, debido al gran número de empleos que con ellos se consiguen. Un análisis del encofrado propuesto para un proyecto determinado permitirá al encargado de la obra elegir, antes de su construcción los materiales y métodos más económicos. En el Capítulo 2 volveremos a tratar de este tema. Tensiones admisibles en los materiales utilizados en los encofrados. Con idea de alcanzar la mayor economía posible, se deben de emplear las tensiones admisibles más altas, tanto en los cálculos como en la construcción de los encofrados. El conocimiento de cómo se comportan las presiones, las fuerzas y las cargas que actúan sobre los moldes ayudará a determinar dichas tensiones admisibles. Cuando se vierte el hormigón, primeramente ejercerá su máxima presión sobre los encofrados laterales y su peso sobre las que lo soportan. Al cabo de poco tiempo, a veces menos de dos horas, la presión sobre los encofrados de muros y pilares habrá alcanzado su valor máximo, a partir de cuyo momento disminuirá hasta anularse. De aquí que los encofrados estén sometidos a las máximas tensiones durante períodos de tiempo relativamente cortos. Unas pocas horas después de la colocación del hormigón en los elementos estructurales, empieza a fraguar y a adherirse a las armaduras, ganando de este modo la resistencia suficiente para autosoportarse. A pesar de que los encofrados se dejan colocados durante varios días, la magnitud de las tensiones sobre ellos disminuye gradualmente a medida que el hormigón gana en resistencia. Así, pues, las tensiones máximas en el encofrados son temporales y de más corta duración que el tiempo que los encofrados permanecen en obra. La madera es capaz de absorber grandes sobrecargas si las tensiones producidas son de corta duración. Las tensiones admisibles recomendadas para la madera de construcción por diversos organismos, como por ejemplo la National Lumbre Manufacturers Association (1), están basadas en cargas constantes durante un período de diez años. Cuando la duración de la máxima carga total es de unas horas a unos días, las tensiones admisibles pueden aumentarse hasta un 33 1/3 % (2). En las tablas y ejemplos que se desarrollan en este libro se utiliza este incremento de las tensiones admisibles. Entretenimiento de los encofrados. Los encofrados se construyen con materiales susceptibles de daños considerables por mal empleo o mas trato. Los encofrados de madera deben de retirarse cuidadosamente, limpiarse, aceitarse y almacenarse en condiciones tales que se prevenga su posible distorsión. Periódicamente se deberá comprobar si es necesario sanear, fortalecer o remplazar alguna parte del encofrado.


122


BANCO TEMÁTICO


CAPITULO 2 ECONOMIA DEL ENCOFRADO Generalidades. Los encofrados que generalmente se emplean en las estructuras de hormigón armado pueden ser más caros que el hormigón o que el acero de las armaduras; e incluso, en ciertos casos, más que la suma de ambos elementos. De aquí se deduce la necesidad de estudiar al máximo los medios prácticos de reducir este importante capítulo de la obra. El estudio económico debe de comenzar en el proyecto de la estructura y continuar con una acertada elección de los materiales de encofrar, con su cálculo y colocación en obra, con el desencofrado y planificación de los reúsos, si hubiera lugar a ello, así como con el entretenimiento de los materiales. A continuación, en este capítulo, se indican diferentes métodos y se presentan ejemplos que permitirán adoptar los criterios adecuados para conseguir dicha economía. Economía en el encofrado durante el proyecto de la estructura. Como se ha dicho anteriormente, al economía empieza con el proyecto mismo de la estructura. Los materiales normalmente utilizados pueden obtenerse en tamaños y longitudes normalmente las maderas de construcción y proyectan las dimensiones de los diversos elementos estructurales de horma que se puedan emplear escuadrías comerciales de madera, sin necesidad de un serrado previo, se reducirá notablemente el coste de los encofrados. Por ejemplo, si se trata del encofrado de un fondo de viga será más económico proyectar la viga con un ancho de 30 cm que no con 29cm, puesto que en el primer caso se podrá utilizar una tabla de 5,08 X 30,48 cm con menor desperdicio de material; asimismo, será mejor solución un ancho de 38 cm que permite formar el fondo de viga con dos talas de 5,08 X 20,32 cm que un anchor de 36 cm, ya que el ancho efectivo de la tabla elegida es de 19 cm. La variación del ancho de la viga implicará un cambio en su capacidad resistente, que fácilmente podrá ser compensada modificando la cuantía de la armadura o el canto de la viga. A continuación se indican los puntos más importantes a tener en cuenta en el proyecto de edificios par reducir los costos del encofrado: 1. Estudiar simultáneamente los proyectos de arquitectura y estructura. Procediendo de esta forma puede asegurarse la máxima economía posible en los encofrados sin sacrificar las necesidades arquitectónicas y estructurales del edificio. 2. Durante el proyecto de la estructura se deberá considerar los materiales y métodos necesarios par su construcción, su colocación y su desencofrado. E l dibujo de superficies complicadas, de enlaces entre diversos elementos estructurales y de cualquier otro detalle por complicado que sea, puede ser realizado fácilmente por un buen delineante, pero el llevarlo a la práctica, es decir, su construcción, su puesta en obra y su desencofrado, puede resultar sumamente costoso. 3. Utilizar la misma sección de pilares en toda la altura del edificio, y, si no es posible, conservar la misma sección por lo menos en varias plantas. Adoptando esta norma práctica se podrán volver a utilizar lo encofrados de las vigas y pilares no deteriorados. 4. La separación entre pilares, siempre que sea posible y práctico, deberá ser uniforme en toda el edificio. En caso contrario, se intentará que esta condición se verifique de un aplanta a otra. 5. Siempre que se pueda, disponer los pilares de forma que su separación, medida entre paramentos contiguos, sea un múltiplo de los tamaños comerciales de las tablas necesarias para el encofrado, bien de las dimensiones de los paneles de contrachapado. Previendo un huelgo en dicha separación de un grueso de tabla aproximadamente. 6. Dar el mismo ancho a viga y pilares, con idea de reducir o eliminara los cortes y ajustes en los encuentros de los encofrados. 7. Proyectar las vigas de cada planta con el mismo canto, y elegir éste de forma que para el encofrado de los costeros puedan utilizarse escuadrías comerciales, sin necesidad de un trabajo de sierra previo. Es evidente que una estructura se proyecta para servir a unos fines específicos, y en consecuencia la economía del encofrado debe de considerarse como un objetivo secundario. No obstante, en la mayoría de las estructuras, a menudo se puede modificar ligeramente el proyecto con idea de conseguir alguna economía y sin perjudicar su utilidad par el fin propuesto. Economía en el encofrado según las dimensiones de los pilares. Los arquitectos y los ingenieros, frecuentemente, siguen la norma de reducir las dimensiones transversales de los pilares cada dos plantas en los edificios de varios pisos si las cargas a soportar lo permiten. A pesar de que TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: ENCOFRADOS PARA ESTRUCT. DE HORMIGÓN – R. L PEURIFOY – Mc GRAW HILL

123

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

con esta práctica se consigue una reducción de la cantidad de hormigón a utilizar en los pilares, es dudoso que se reduzca el coste total de la estructura. En la actualidad, incluso puede resultar un aumento. Consideremos un edificio de seis plantas, con altura entre ellas de tres metros, y supongamos que la combinación de cargas y sobrecargas obligan a disponer dos plantas con pilares de 40 X 40 cm, dos plantas con pilares de 35 X 35 cm y otras dos con pilares de 30 X 30 cm. Las cargas máximas sobre los pilares son: 40 X 40 cm = 135.000 kg. 35 X 35 cm = 105.000 kg. 30 X 30 cm = 80.000 kg. Supongamos que el hormigón tiene una resistencia a la compresión, a los 28 días, de 260 kg/cm con una tensión admisible a compresión de 65 Kg/cm La carga admisible en un pilara viene dada por la expansión: P = Ασ 1 + (n - 1)μ Donde: P = carga admisible en el pilar A = área de la sección transversal del pilar ²

²

σ = Tensiónadmisiblea compresión

n = relación entre el módulo de elasticidad acero y el del hormigón. μ = relación entre el área del acero y la del hormigón. Con los datos: σ = 65kg / m

2

n = 10

μ = 0,01 a 0,04,

Para el pilar de 40 X 40 cm y con μ = 0,04, Ρ = 1.600 X 65 [1 + (10 - 1) X 0,04] = 143.000kg

Para el pilar de 35 X 35 cm y con μ = 0,04, P = 35 ² X 65 X1,36 =108.000 kg Si en lugar de utilizar el pilar de 35 X 35 elegimos el de 40 X 40, se puede reducir la cantidad de armadura. Efectivamente, de la expresión (2 - 1): 1 + (n - 1)μ = P / Aσ 9μ =

105.000

40 2 X65 μ = 0,001

- 1 = 0,01

Aunque la cantidad de acero necesaria según los cálculos es prácticamente despreciable, deberá emplearse una cuantía mínima del orden de μ = 0,01, a menos que las normas particulares del país de que se trate prescriban un valor superior *. Analicemos el costo que resultaría del empleo de los pilares de 40 X 40 en algunos de los de 35 X 35, con una altura de tres metros en ambos casos. Sección de pilar cm 35 X 35 40 X 50

Área de acero cm² 49 16 Reducción de peso de acero =

Peso de acero Kg 115 38 77

Sección de pilar cm Volumen de Hormigón m³ 40 X 40 0,480 35 X 35 0,368 Reducción en volumen de hormigón = 0,112


124

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

*N. Del T: Según las normas españolas se necesitaría una cuantía de 0,0075. Suponiendo un precio de 1.000 pesetas por m ³ al hormigón, sin tener en cuenta el encofrado, y de 15 pesetas por kg al redondo de construcción, el precio de los pilares será: Sección de pilar Coste del acero Coste del hormigón Coste total Cm pts pts Pts 35 X 35 1.725 368 2.093 40 X 40 570 480 1.050 Reducción del coste total = 1.043 Es decir, empleando los pilares de 40 X 40 tendremos una reducción de 1.043 pesetas por unidad, cantidad a la que deberemos añadir la economía que resultará al utilizar los mismos encofrados en las diferentes plantas. Analicemos ahora el caso de utilizar los pilares de 40 X40 en las plantas quinta y sexta en lugar de los de 30 X 30. Mantendremos la cuantía mínima de μ = 0,01 para los pilares de 40 X 40, de acuerdo con los cálculos anteriores, emplearemos una cuantía de μ = 0,04. Sección de pilar cm 30 X 30 40 X 40

Área de cerco cm ² Peso de acero Kg 36 85 16 38 Reducción en peso de acero = 47

Sección de pilar Volumen de hormigón m³ cm 40 X 40 0,480 30 X 30 0,270 Aumento en volumen de hormigón = 0,210 El costo de los pilares será : Sección de pilar Coste del acero cm pts 30 X 30 1.275 40 X 40 570

Coste del hormigón Coste total pts Pts 270 1.545 480 1.050 Reducción del coste total = 495 Por tanto, empleando los pilares de 40 X 40 tendremos un ahorro de 495 pesetas por unidad, al que habrá que añadir el ahorro consiguiente a la utilización de los mismos encofrados en todo el edificio. Aún en el caso de que la utilización de los pilares de 410 X 40 en todas las plantas del edificio produjera un aumento en el coste de los materiales, podría justificarse dicho aumento por la economía obtenida al usar los mismos encofrados. Cuando los pilares de las plantas altas son de menor sección que en el resto del edificio, las distancias entre los paramentos de estos pilares son mayores, por lo que será necesario aumentar las longitudes de los encofrados de las vigas, lo que trae consigo un aumento en su precio que deberá sumarse al estudiado anteriormente. En todas estas consideraciones se ha prescindido del coste adicional de la s cimentaciones por haber aumentado el peso del hormigón, lo que en algunas estructuras puede llegar a ser un capítulo importante digno de tenerse en cuenta. Economía en el encofrado según las dimensiones de las vigas. Consideremos una viga de forjado de 5,510 m de luz, con un alma de 35 m de altura y 28 cm de ancho. Si se mantiene el ancho de 28 cm, será necesario cerrar una tabla comercial de 10,16 cm par formar el fondo de viga; si en lugar de ello cambiamos el ancho a 30 cm podremos emplear tablas comerciales sin necesidad de cortarlas. El problema consistirá en determinar si es más barato aumentar el ancho de la viga a 30 cm o bien mantener el ancho inicial y aserrar la s tablas necesarias par su encofrado, con el coste consiguiente al trabajo de sierra y a la madera desperdiciada. El aumento de volumen de hormigón será: 0,35 X 0.02 X 5,50 = 0,0385 m³


125


BANCO TEMÁTICO


Que a un precio medio de 1.000 pts/m ³ supondrá 38,50 pesetas. Por otra parte, el aumento del ancho de la viga nos permitirá una pequeña disminución de armadura, que añadido al ahorro del trabajo de sierra y a la madera desperdiciada puede llegar a compensar el aumento en hormigón. Otra solución podría ser reducir el ancho de la viga a 25 cm y emplear tablas enteras, aumentando el canto lo suficiente para mantener la capacidad resistente necesaria. Economía en la construcción, en el encofrado y en el desencofrado. El coste de un encofrado está condicionado por los tres factores siguientes: materiales, mano de obra y equipo necesario para su construcción y manipulación; por tanto, cualquier sistema que reduzca el precio de alguno de ellos supondrá un ahorro en la obra. Como es precio del hormigón depende normalmente del fabricante, ya sea por el precio del cemento o por el del hormigón mismo amasado en fábrica, poca podrá ser la economía, si la hay, que en esta partida podrá conseguirse. Es en el encofrado donde podrá obtenerse un ahorro real. Dado que los encofrados se encuentran sometidos a acciones bastante complejas, deberán calcularse con el mismo método utilizado en la estructura empleada en la ingeniería, ya que la improvisación suele resultar cara y peligrosa. Si se sobredimensionan los encofrados se hará una gasto innecesario, y si se calculan con dimensiones escasas puede sobrevenir la rotura, y en consecuencia el gasto será aún mayor. El cálculo correcto de los diversos elementos de los encofrados se verá en detalle en el Capítulo 5 y siguiente. A continuación se indican los principales puntos a tener en cuenta par conseguir un encofrado económico: 1. Proyectar los encofrados con la resistencia necesaria y con la menor cantidad posible de materiales. 2. Tener en cuenta cuando se proyectan los encofrados los sistemas y sucesión de operaciones par la retirada e los diversos elementos. 3. Emplear madera de calidad lo más baja posible compatible con la resistencia y rigidez necesarias, así como con el estado de la superficie en contacto con el hormigón. 4. Utilizar paneles prefabricaos en cuanto sea posible. 5. Emplear los mayores paneles prefabricados que puedan manejarse por los obreros en la obra. 6. Utilizar encofrados (no solamente paneles) prefabricados, con las mayores dimensiones posible, según sea potencia de los equipos disponibles, lo que traerá consigo un estudio de la planificación, planos y detalles; pero que significará un ahorro importante como resultado final. 7. Estudiar la aplicación de paneles y demás elementos de encofrados prefabricados, que con frecuencia resultan más baratos que los construidos in situ. 8. Considerar la utilización de contrachapados en lugar de tablas en los tableros y entablados. Los de tamaños relativamente grandes permitirán un encofrado y desencofrado rápido con excelente número de usos. 9. Desarrollar sistemas normalizados de construcción, colocación y retirada de encofrados lo más amplio posibles, ya que una vez que los carpinteros se hayan familiarizado con estos métodos aumentará notablemente su ritmo de trabajo. 10.Cuando los paneles u otros elementos prefabricados, como los de cimentaciones, pilares, muros y tableros, se vayan a utilizar varias veces, se deberán marcar o numerar de forma que se puedan identificar con claridad. 11.Emplear el menor número posible de clavos, y de las menores dimensiones, compatibles con la resistencia y rigidez necesarias, Por ejemplo, par los tableros de forjados o en los entablados se necesitarán menos clavos si se emplean planchas de contrachapado que madera en tablas. 12.En los ensambles de carácter temporal emplear clavos de doble cabeza par facilitar la separación de los elementos ensamblados. 13.Limpiar, aceitar y repasar los clavos de los paneles, entre cada utilización si fuera necesario, y almacenarlos con las debidas precauciones par prevenir posibles deterioros y distorsiones. 14.En los muros, riostras, largueros y demás elementos procuran emplear maderas de gran longitud, sin cortarlas, siempre que sus dimensiones no entorpezcan la marcha de la obra. Por ejemplo, normalmente no existe ningún inconveniente en que las costillas sobresalgan por encima del entablado en el encofrado de los muros. 15.Arriostramiento horizontal y diagonalmente, en dos planos perpendiculares, los puntales opies derechos de gran longitud, de forma que aumente su capacidad de carga al disminuir su luz libre.


126


BANCO TEMÁTICO


16.Desencofrar en el plazo lo más breve posible, dentro de las normas de seguridad, siempre que los encofraos vayan a utilizarse nuevamente en la estructura, para conseguir el mayor número posible de usos. 17.Crear conciencia entre los carpinteros que construyen los encofrados del coste de los materiales. En algunas ocasiones el contratista ha llegado a coloca carteles o anuncios donde se ponía de manifiesto la importancia de los precios. 18.Llevar un análisis de tiempos y métodos de la construcción y colocación de los encofrados; pues de ellos pueden deducirse sistemas para aumentar las medias de producción y de reducción de costes. El desencofrado. Los encofrados deben de retirarse lo antes posible par conseguir una gran número de usos, pero no antes de que el hormigón alcance la suficiente resistencia para asegurar la estabilidad de la estructura y soportar el peso propio y sobrecargas de trabajo que gravitan sobre él. Generalmente, los encofrados laterales de elementos relativamente gruesos pueden retirarse a las doce o veinticuatro horas. Los encofrados de fondo, que soportan cargas verticales, podrán retirarse con garantías de seguridad cuando el hormigón haya alcanzado una edad que depende de la magnitud de la s cargas y de la velocidad con que aumente su resistencia. Fig. 2-1. Relación entre la edad y la resistencia a compresión del hormigón de cemento Pórtland tipo 1. Los números sobre las curvas indican litros de agua por cada 100kg. de cemento. La figura 2-1 representa la relación entre la edad del hormigón y su resistencia a compresión, empleando cementos Pórtland tipos 1 y 3, para diferentes relaciones agua-cemento, con hormigones curados a 21°C(1). La figura 2-2 representa la relación edad del hormigónresistencia a compresión, en tanto por ciento de la resistencia a compresión a los 28 días de un hormigón de cemento tipo 1 curado a 23°C y a otras temperaturas. Fig. 2-2. Relación entre edad, resistencia y temperatura del hormigón de cemento Pórtland tipo 1. Los números sobre las curvas indican las temperaturas a la que el hormigón fue curado Si se conoce la resistencia a compresión a los 28 días de un hormigón, o bien se determina por la curva correspondiente de la figura 2-1, se puede determinar la resistencia a una edad cualquiera comprendida entre uno y 28 días par una temperatura de curado conocida, por medio de la figura 2-2. Ejemplo. Determinar la resistencia a compresión probable, a los siete días, de un hormigón con relación agua-cemento de 0,53, que ha sido curado a la temperatura de 13°C . En la figura 2-1 se deduce una resistencia de 330 kg/cm ² a los veintiocho días y a 21°C. En la figura 2-2, la curva del hormigón curado a 13°C indica una resistencia del 60 por 100 de la resistencia a los veintiocho días del mismo hormigón curado a 23°C. Despreciando la pequeña variación de la resistencia a compresión entre 21 y 23°C, la resistencia a los siete días y a la 13°C será con gran aproximación: 0,6 X 330 = 198 kg/cm ². El U. S. Bureau of Reclamation recomienda los valores de la Tabla 2-12, como guía de las resistencias a compresión que debe de tener el hormigón para poder proceder al desencofrado. El número de días necesarios par alcanzar dicha resistencia puede determinarse por medio de las figuras 2-1 y 2-2. Economía en el encofrado de superficies vistas. En muchos proyectos se especifica que las superficies vistas del hormigón tengan un aspecto liso. En estos casos, ciertos encofrados especiales para revestimientos, como la madera contrachapada, los aglomerados o los moldes metálicos, pueden resultar verdaderamente económicos, ya que aunque el encofrado es más caro, se reduce o se elimina el precio del acabado de la superficie. Las pequeñas rebabas que algunas veces aparecen en la superficie del hormigón, en las juntas de las planchas del encofrado, pueden eliminarse o


127

BANCO TEMÁTICO



disimularse mediante la aplicación de masilla o algún otro producto similar, antes de proceder al hormigonado. Tabla 2-1. RESISTENCIA MÍNIMA DEL HORMIGÓN PAR DESENCOFRAR CON SEGURIDAD Resistencia mínima necesaria, Kg/cm² Tipo de la estructura A. Hormigón no sujeto a flexiones apreciables o a tensiones directas, no colocado en encofrados sustentados con apoyos verticales, ni sometido a deterioros por el desencofrado u otras operaciones.............................................. Ejemplo: Superficies verticales aproximadamente verticales de gran sección. Superficies exteriores de depósitos, etc. Muros laterales de túneles encofrados contra roca Paramentos superiores de superficies inclinadas. B Hormigón sometido a flexiones apreciables y/o tensiones directas, colocado en encofrados parcialmente sustentados con apoyos verticales (1) Sometido solamente a carga permanente................................................. Ejemplos: Superficies interiores de depósitos, etc Bóvedas de túneles encofrados contra roca sólida Paramentos inferiores de superficies inclinadas (taludes 1 : 1 ó superiores) Superficies verticales o aproximadamente verticales delgadas (2) Sometido a cargas permanentes y sobrecargas................................................ Ejemplo: Interiores de galerías y otros huecos en presas Muros laterales y bóvedas de túneles encofrados contra terrenos inestables. Pilares.

35

50

100 C Hormigón sometido a altas tensiones de flexión, colocado en encofrados total o casi totalmente sustentados con apoyos verticales.. Ejemplos Cubiertas, forjados y vigas Paramentos inferiores de superficies inclinadas(taludes menores a 1 : 1) Pasarelas y plataformas Tableros y vigas de puentes.

140

Economía en la construcción del edificio. Una buena economía y calidad del trabajo podrán conseguirse planificando cuidadosamente la diversas etapas de la construcción del edificio y el suministro de los materiales de encofrado. Considerando el edificio de seis plantas de figura 2-3, que va a construirse de hormigón en su totalidad. La superficie en planta del edificio es lo suficiente amplia como para justificar su división en dos zonas iguales o aproximadamente iguales, desde el punto de vista del encofrado y hormigonado subsiguiente. Dispondremos una junta de construcción en toda la altura del edificio. Si el edificio es simétrico con respecto a dicha junta, estaremos en las mejores condiciones posibles, pero en caso de que no lo fuera, sería necesario efectuar algunas modificaciones en los procedimientos de encofrado que a continuación se detallan. TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: ENCOFRADOS PARA ESTRUCT. DE HORMIGÓN – R. L PEURIFOY – Mc GRAW HILL

128

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Dividiremos cada planta en dos zonas iguales a efectos constructivos, con lo que tendremos doce zonas en el total del edificio. Cada una de estas zonas se construirá , si las circunstancias de tiempo y lugar lo permiten, en una semana , comprendiendo las operaciones de construcción y colocación de los encofrados, colocación de armaduras, instalaciones eléctricas y red de saneamiento, etc.; y por último vertido del hormigón, Los encofrados deberán de haber terminado el encofrado de la zona 1 al final del tercer día, a partir de cuyo momento parte de ellos se trasladarán a la zona 2 y procederán al montaje de los encofrados correspondientes y a la colocación de los arriostramientos de los puntales que se precisen, comprobando si fuera necesario el replanteo de los encofrados de vigas, jácenas y tableros. Mientras tanto, uno o dos encofradores continuarán en la zona 1 durante su hormigonado. Entre todas estas operaciones transcurrirá una semana. Durante la segunda semana, y en cada semana a partir de este momento, se terminará una zona. Los retrasos debidos a las circunstancias climatológicas pueden alterar este estudio de tiempos, pero en ningún caso la planificación secuencia de operaciones. La figura 2-3 representa una sección esquemática del edificio en estudio, con las diversas zonas y tiempos transcurridos en la construcción, sin tener en cuenta el posible tiempo perdido por las circunstancias climatológicas. Los encofrados de pilares y costeros de vigas podrán retirarse a las cuarenta y ocho horas, mientras que los de fondos de vigas, losas de forjado y Zona

Tiempo total transcurrido al empezar el trabajo en la zona, semanas

1

0

2

1

3

2

4

3

5

4

6

5

7

6

8

7

Zona

Utilización del encofrado Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales

Tiempo total transcurrido al empezar Utilización del encofrado el trabajo en la zona, semanas

Procedencia del encofrado Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Material nuevo Zona 1 Zona 1 Material nuevo Material nuevo Material nuevo Zona 2 Zona 2 Zona 1 Zona 1 Zona 1 Zona 3 Zona 3 Zona 2 Zona 2 Zona 2 Zona 4 Zona 4 Zona 3 Zona 3 Zona 3 Zona 5 Zona 5 Zona 4 Zona 4 Zona 4 Zona 6 Zona 6 Zona 5 Zona 5 Zona 5 Procedencia encofrado

del


129

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

9

8

10

9

11

10

12

11

Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales Pilares Costeros de vigas Fondos de vigas Tableros de losas Puntales

Zona 7 Zona 7 Zona 6 Zona 6 Zona 6 Zona 8 Zona 8 Zona 7 Zona 7 Zona 7 Zona 9 Zona 9 Zona 8 Zona 8 Zona 8 Zona 10 Zona 10 Zona 9 Zona 9 Zona 9

Los puntales no deberán retirarse antes de los dieciocho días. Los encofrados retirados de una zona se trasladarán a la siguiente tan pronto como el tiempo y la similitud de los elementos estructurales lo permitan. La tabla 2-2 ayudará a determinar el número de reúsos de los encofrados y el volumen total de material para encofrar necesario en la construcción del edificio de l figura 2-3. A pesar de la amplitud con que los encofrados pueden volver a utilizarse, el problema será diferente en otros edificios de características no similares al estudiado, pero el método de estudio de los reúsos que se indica en la tabla podrá aplicase a cualquier otro edificio de hormigón. Si se aplica la planificación de la Tabla 2-2, necesitaremos los siguientes juegos de encofrados: pilares y costeros de vigas y jácenas, dos juegos; fondos de vigas, losas de forjado y puntales, tres juegos. Si los elementos estructurales, pilares, vigas y forjados, de las zonas de numeración impar, del 1 al 11, son similares, y asimismo lo son los de las zonas de numeración par, del 2 al 12, pero no lo son de entrambas; es decir, los de numeración par no son similares a los de numeración impar, el reúso de los encofrados deberá hacerse pasando de una planta a la inmediata superior. Por ejemplo, los encofrados de la zona 1 no servirán par la zona 2, ni los de la 3 para la 4, etc. En estas condiciones necesitaremos un juego de encofrados de pilares y costeros de vigas para la zona 1 y otro juego para la zona 2, que serán suficientes para todo el edificio. Asimismo, necesitaremos un juego para fondos de vigas, tableros de losas, y puntales para la zona 1 y otro para la 3, ocurriendo lo mismo para las zonas 2 y 4.

CAPITULO 3 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN Comportamiento del hormigón. Cuando se amasa el hormigón, las propiedades que lo caracterizan en los primeros momentos están situadas entre los de las sustancias líquidas y las de las sólidas, por lo que normalmente se define como un material plástico. A medida que pasa el tiempo, el hormigón pierde esta plasticidad y gana en solidez. Esta propiedad de pasar del estado plástico al sólido hace del hormigón un valioso elemento par la construcción. El cambio del estado semilíquido o plástico al sólido parece ser el resultado de dos procesos diferentes que se desarrollan en la masa del hormigón. El prime proceso es el fraguado, que suele empezar en los primeros treinta minutos a partir del momento del amasado, especialmente si se ha realizado en condiciones favorables como las de temperatura templada, y puede continuar durante varias horas, tanto más cuanto más baja sea la temperatura. El segundo proceso consiste en el desarrollo de fricciones internas entre las partículas del hormigón impidiéndolas moverse libremente. La magnitud con que se desarrollan estas fricciones internas depende de la cantidad de agua


130


BANCO TEMÁTICO


contenida en la masa del hormigón, siendo mayor en los hormigones secos que en los húmedos y aumentando con la perdida de agua. La rapidez con que el hormigón pasa de estado plástico a sólido tiene un efecto considerable sobre la presión lateral que actúa sobre los encofrados donde se deposita. Peso del hormigón. El peso del hormigón depende principalmente de la densidad del árido utilizado. Un hormigón realizado con áridos muy densos puede llegar a pesar unos 2.600 kg por m ³ o más, mientras que si el árido es muy ligero, su peso puede ser del orden de los 1.200 kg por m ³ o menos. Los hormigones generalmente empleados en la construcción suelen pesar unos 2.400 kg por m ³. Este valor de 2.400 kg por m ³ es el que se ha adoptado para los cálculos, tablas y diagramas que figuran en este libro. Si se utilizara un hormigón de menor densidad en la estructura de un edificio, se deberán modificar los encofrados en interés de la economía. Presión sobre los encofrados. Se han realizado numerosos estudios y ensayos para determinar la presión lateral que ejerce el hormigón sobre los encofrados, pero, a pesar de ello, han sido escasos los resultados acordes obtenidos por los diferentes investigadores. Son muchos los factores que afectan al valor de la presión desarrollada por el hormigón, y entre ellos citaremos los siguientes: 1. Velocidad de llenado del hormigón 2. Temperatura 3. Dosificación 4. Consistencia 5. Sistema de compactado 6. Impacto durante el vertido 7. Forma y dimensiones de los encofrados 8. Cuantía y distribución de armaduras 9. Peso del hormigón 10. Altura de vertido. A continuación veremos el efecto que produce cada uno de estos factores sobre la presión. Influencia de la velocidad de llenado sobre la presión. De entre todos los factores que se sabe afectan a la presión lateral que desarrolla el hormigón sobre los encofrados es, sin duda, la velocidad de llenado la más importante. Diversos investigadores han tratado de determinar la relación existente entre la velocidad de llenado y la presión, obteniendo resultados bastante discordantes. Fig. 3-1. Efecto de la velocidad de llenado de los encofrados sobre la presión. El tiempo se midió a partir del momento en que la altura de hormigón era de 30 cm. Velocidad de llenado de los moldes: 1-0,30 m/hr,2-0,60 m/hr, 31,20m/hr,4-3m/hr. Los tipos de dosificación se indican sobre las curvas. Las líneas de puntos indican la presión hidrostática de 2.400 kg/m ³ (Roby) Si el hormigón fuera un líquido perfecto cuando se coloca en los encofrados y permaneciera en este estado durante el tiempo de llenado, bastaría una simple operación para determinar la presión ejercida sobre cualquier superficie del encofrado. La presión vendría dad por el producto de la densidad del hormigón y la altura o profundidad de dicha superficie en el encofrado. Aunque generalmente se procede de esta forma para hallar la presión en los encofrados de pilares, es decir aplicando la presión equivalente a la columna hidrostática, lo que está justificado por la rapidez con que tiene lugar el llenado, no puede procederse de la misma manera cuando la puesta en obra del hormigón dura varias horas, como es el caso de los muros y demás elementos estructurales. En las figuras 3-1 a 3-5 se dan los resultados de los ensayos realizados por diversos investigadores par determinar la relación entre la velocidad de llenado y la presión ejercida. La velocidad de llenado viene expresada en metros de altura de hormigón colocados en un hora. La figura 3-1 representa los resultados de los ensayos de Roby (1) empleando pilares de sección cuadrada de 30 pulg. (76,2 X 76,2 cm) y 15 pies (4,57 m) de altura. El resumen de resultados se


131

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

indica en la Tabla 3-1. El hormigón utilizado tenía una temperatura de 60 a 70°F (15,5 a 21°C), con las siguientes característica: Normal Dosificación.................................................. Asentamiento, cm........................................ Peso, Kg/m³......................................................

1:2:3

1

Seca 2

1:2:3

17,8 2.419

7,6 2.419

1

2

Rica

Pobre

1 : 1 14 : 2 14

1 : 2 12 : 5

17,8 2.403

17,8 2.467

De los ensayos se deduce que cuando mayor es la velocidad de llenado, mayor es la presión ejercida sobre el encofrado. Tabla 3-1. INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE LLENADO DE LOS ENCOFRADOS SOBRE LA PRESIÓN MÁXIMA (ROBY) Tipo de dosificación Normal.................................. Normal..................................

Velocidad de llenado m/hr 0,30 0,60

Presión máxima Kg/m² 2.050 2.783

Tiempo necesario par alcanzar La presión máxima hr. 3

Normal..................................

1,20

3.271

1 12

Normal..................................

3,00

3.808

3

Rica...................................... Rica...................................... Rica......................................

0,30 0,60 1,20

2.636 3.369 4.882

4 3 2

2 12

4

La Tabla 3-2 muestra los resultados de los ensayos realizados por Smith (2), con un hormigón húmedo de dosificación 1: 2 : 4. Las presiones se midieron con células tipo Goldbeck colocadas de forma que sus diafragmas estuvieran en contacto con la superficie interior de los encofrados. GRAFICOS

FIG. 3-2(a). Presión del hormigón sobre los encofrados. Temperatura mínima de 21°C. Hormigón consolidado a mano (Universal Form Company)

Fig. 3-2(b). Presión del hormigón sobre los encofrados. Temperatura mínima de 10°C. Hormigón consolidado a mano (Universal Form Clamp Company)

Los valores relativamente bajo de la presión y del tiempo necesario par alcanzarla que se obtuvieron ponen en duda la validez de estos resultados.


132

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

La figura 3-2 representa las relaciones entre presión sobre el encofrado, velocidad de llenado y temperatura de fraguado, según datos proporcionados por la Universidad Form Clamp Company y cuya utilización se recomienda por la Pórtland Cement Association (3). Tabla 3-2 INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE LLENADO DE LOS ENCOFRADOS SOBRE LA PRESIÓN MÁXIMA (SMITH) Temperatura ambiente °C 23,5 23,5 14 14 23,5 14 14

Velocidad de llenado m/hr

Kg/m²

2,75 3,23 3,66 3,81 3,81 6,10 6,10

1.562 1.025 1.367 1.709 1.318 1.709 2.734

PRESIÓN MÁXIMA Altura de hormigón, m 0,915 0,700 0,975 0,975 0,700 1,400 1,400

Tiempo para alcanzarla, min 20 13 17 17 11 23 23

Como resumen del análisis de los daos de diversos investigadores, unidos a los suyos propios, Macklin (4) ha propuesto la siguiente expresión para determinar la presión máxima ejercida pro un hormigón colocado a mano : Pm = 732 (3,28R )

(12+ 1 2

)

R

Donde Pm = presión máxima en kg/m² R = velocidad de llenado de los encofrados en m/hr Esta fórmula es válida para dosificaciones 1: 2 :4, empleándose factores de corrección para dosificaciones diferentes. En el caso de que el compactado del hormigón de se realice mediante vibrador, la presión dada por la fórmula deberá incrementarse en 1.465 kg/m ². En la figura 3-5 se representan las presiones máximas ejercidas por un hormigón de dosificación 1 : 2 : 4, a temperatura de 21°C, deducidas por medio de la expresión (3-1). Rodin (5), como resultado de un amplio estudio de los datos de diversos investigadores, propone la expresión siguiente par determinar la presión máxima desarrollada por un hormigón, colocado a mano, sobre los encofrados: 1 3

Pm = 2.900R

= 1.765Hm 1 3

Hm = 1,65R Tm =

1,64 32

R

Tabla 3-3. RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD DE LLENADO Y LA PRESION MÁXIMA (RODIN) Velocidad de llenado m/hr 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 2,40 2,70 3,00 4,50 6,00

PRESIÓN MÁXIMA, kg/m² Hormigonado a Vibrador mano 1.953 2.640 2.465 3.320 2.820 3.805 3.100 4.175 3.330 4.500 3.530 4.770 3.730 5.025 3.900 5.260 4.050 5.460 4.200 5.660 4.800 6.475 5.300 7.140

Altura de hormigón correspondiente a la presión máxima m

Tiempo necesario para alcanzar la presión máxima hr

1,10 1,40 1,59 1,75 1,86 1,98 2,10 2,20 2,29 2,35 2,75 2,95

3,60 2,30 1,73 1,42 1,22 1,08 0,99 0,90 0,83 0,77 0,60 0,49

Siendo Pm = presión máxima, kg/m ²


133

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

134

P = velocidad de llenado, m/hr Hm = altura de hormigón a la presión máxima, m Tm = tiempo necesario par alcanzar l presión máxima, hr. Y si el hormigón se compacta con vibrador, la siguiente: 1 3

Pm = 3.920 R

= 2.400Hm 13

Hm = 1,64R Tm =

1,64 23

R

La Tabla 3-3 da los resultados que se obtienen por aplicación de la expresiones (3-2) a (3-9), y en la figura 3-5 se representan gráficamente las curvas de las presiones máximas para los dos sistemas de compactación del hormigón, a mano y con vibrador. Tanto los datos de la tabla como los de las curvas se refieren a hormigones de dosificación 1 : 2 : 4 a la temperatura de 21°C. Una comisión del American Concrete Institute (6), que ha dedicado un tiempo considerable al estudio de normas prácticas para la construcción, recomienda las siguientes fórmulas para calcular la presión máxima: En muros: Pm = 732 + Pm = 732 +

En pilares: Siendo:

720.000R para R < 2 metros por hora 9T + 160 1.060.000 9T + 160

Pm = 732 +

+

224.000R para R > 2 metros por hora 9T + 160

720.000 R 9T + 160

Pm = presión máxima, kg/m² R T

= velocidad del llenado de los encofrados = temperatura del hormigón, °C

Los valores máximos de la presiones se limitan a 9.765 kg/m ² en la fórmula (3-11), y a 14.650 kg/m ² en la (3-12). En ambas explicaciones las presiones se refieren a hormigones compactados con vibrador. La Tabla 3-4 da las relaciones entre velocidad de llenado, presión máxima y temperatura en muros. Tabla 3-4. RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD DE LLENADO DE ENCOFRADOS DE MUROS, LA PRESIÓN MÁXIMA Y LA TEMPERATURA (ACI) Velocidad de llenado m/hr 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 2,40 2,70 3,00 4,50 6,00

4,5 10830 20930 4.025 5.125 6.225 7.315 8.400 8.750 9.100 9.340 10.675* 12.850*

10 1.610 2.490 3.370 4.250 5.125 6.000 6.875 7.150 7.425 7.680 9.050 10.400*

PRESIÓN MÁXIMA , kg/m ² TEMPERATURA, °C 15,5 21 26,5 1.465 1.360 1.280 2.200 2.000 1.830 2.930 2.620 2.380 3.660 3.240 2.930 4.400 3.870 3.480 5.125 4.500 4.025 5.850 5.125 4.550 6.075 5.315 4.750 6.300 5.520 4.920 6.540 5.705 5.080 7.665 6.680 5.940 8.800 7.650 6.800

32 1.220 1.710 2.200 2.680 3.170 3.660 4.150 4.280 4.450 4.600 5.360 6.120

37,5 1.170 1.610 2.050 2.490 2.930 3.360 3.800 3.940 4.075 4.215 4.900 5.580

* Estos valores quedan limitados a 9.750 kg/m ² La Tabla 3-5, las mismas relaciones en pilares.


BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

En la figura 3-3 se representan gráficamente las relaciones entre la velocidad de llenado los encofrados de muros, la presión máxima y la temperatura , y en la figura 3-4 para el caso de encofrados de pilares, según se deduce de las anteriores expresiones recomendadas por el American Concrete Institute. Finalmente, en la figura 3-5 se representa gráficamente la relación entre la velocidad de llenado y la presión máxima a partir de los valores obtenidos por Macklin, Rodin, Roby, la Pórtland Cement Association y el American Concrete Institute, en hormigones de dosificación 1 : 2 : 4 y a 21°C. TABLA 3-5 RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD DE LLENADO DE ENCOFRADOS DE PILARES, PRESIÓN MÁXIMA Y TEMPERATURA (ACI) Velocidad de llenado m/hr 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 2,40 2,70 3,00 3,60 4,50 6,00

*

4,5 1.830 2.930 4.025 5.125 6.225 7.315 8.400 9.500 10.600 11.700 13.900 17.200* 22.650*

10 1.610 2.490 3.370 4.250 5.125 6.000 6.875 7.750 8,630 9.500 11.275 13.900 18.300*

PRESIÓN MÁXIMA , kg/m ² TEMPERATURA, °C 15, 21 26,5 1.465 1.360 1.280 2.200 2.000 1.830 2.930 2.620 2.380 3.660 3.240 2.930 4.400 3.870 3.480 5.125 4.500 4.025 5.850 5.125 4.550 6.585 5.750 5.125 7.310 6.375 5.670 8.050 7.000 6.215 9.500 8.260 7.310 11.700 10.200 8.950 15.350* 13.275 11.700

32 1.220 1.710 2.200 2.680 3.170 3.660 4.150 4.640 5.125 5.610 6.580 8.050 10.500

37,5 1.170 1.610 2.050 2.490 2.930 3.360 3.800 4.250 4.680 5.125 6.000 7.310 9.500

Estos valores quedan limitados a 14.650 kg/m²

FIG. 3-3. Relación entre la velocidad de llenado de encofrado de muros, presión máxima y temperatura (ACI).

FIG. 3-4 Relación entre la velocidad de llenado de encofrado de pilares, presión máxima y temperatura (ACI)


135

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

Influencia de la temperatura sobre la presión. Cuando el hormigón se vierte en los encofrados se encuentra en estado semilíquido o plástico, la medida que pasa el tiempo el cemento empieza a fraguar, continuando este proceso hasta que el hormigón se transforma en una masa sólida capaz de conservar su forma sin ejercer presión alguna sobre el encofrado. Así, pues, suponiendo los encofrados llenos y con suficiente altura de hormigón, la presión sobre una superficie cualquiera aumentará gradualmente hasta un máximo y a continuación disminuirá, también gradualmente, hasta anularse. FIG. 3-5 Relación entre la velocidad de llenado de encofrados y la presión máxima. 1 Mackilin; 2 PCA; 3 Roby; 4 Rodin, colocado a mano; 5 Rodin, vibrador; 6 ACI, Dosificación, 1: 2 : 4. Temperatura, 21ºC. Como el tiempo necesario para la iniciación y terminación del fraguado depende de la temperatura, la presión máxima estará, por tanto, directamente relacionada con ella. Las bajas temperaturas retrasan el proceso del fraguado, mientras que las altas aceleran su comienzo y terminación. En consecuencia, suponiendo constantes los demás factores que afectan a la presión, el hormigonado a bajas temperaturas producirá mayores presiones sobre los encofrados que el hormigonado a temperaturas altas. Las variaciones de presión resultantes de las diferencias de temperatura son el suficiente grande como para justificar el tener en cuenta su influencia cuando se calculan los encofrados de una estructura. Cuando para determinar la presión probable sobre un encofrado se apliquen determinados factores de corrección, se deberá utilizar la temperatura del hormigón y no la ambiente, caso de que ambos no fueran iguales. Muchos investigadores han estudiado y realizado ensayos para determinar los valores de la variaciones de presión, según las variaciones de temperatura. Las figuras 3-2 (a) y (b) representan gráficamente la influencia de la temperatura sobre la presión ejercida por el hormigón, según propuesta de la Portland Cement Association (3) como resultado de los estudios de la Universal Form Clamp Company. Los mismos datos proporciona la Tabla 3-6 TABLA 3-6. RELACIÒN ENTRE LA PRESIÓN MÁXIMA Y LA TEMPERATURA (PCA) –

–

–

–

–

Velocidad de llenado m/hr 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 Media de todos los tantos por ciento

–

Temperatura, °C 21 10 21 10 21 10 21 10 21 10 21 10

Presión máxima kg/m ² 1.710 2.200 2.200 2.930 2.680 3.660 3.170 4.400 3.660 5.125

Tanto por ciento de la presión a 21ºC 100 129 100 133 100 136 100 138 100 140 100 135

En la Tabla 3-7 se resumen las relaciones entre presión máxima y temperatura, según los ensayos de Maxton (7). La Tabla 3-8 se refiere a las mismas relaciones, según se deducen da las fórmulas (3-10) y (3-11) para encofrados de muros de la American Concrete Institute (6).


136

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001

TABLA 3-7. RELACIÓN ENTRE LA PRESIÓN MÁXIMA Y LA TEMPERATURA (MAXTON) Velocidad de llenado m/hr

Temperatura, °C

Presión máxima kg/m ²

0,60

26,5 21 15,5 10 4,5 26,5 21 15,5 10 4,5 26,5 21 15,5 10 4,5 26,5 21 15,5 10 4,5 26,5 21 15,5 10 4,5 26 21 15,5 10 4,5

1.660 1.805 1.950 2.200 2.580 2.240 2.390 2.580 3.080 3.560 2.60 2.830 3.170 3.510 4.390 3.075 3.270 3.660 4.250 5.125 3.320 3.560 4.100 4.780 5.750

0,90

1,20

1,50

1,80

Media de todos los tantos por ciento

Tanto por ciento de la presión a 21ºC 92 100 108 122 143 94 100 108 128 149 93 100 112 124 155 94 100 112 130 157 39 100 115 134 162 93 100 111 128 153

La Tabla 3-9 es una resumen de las medias de todos los tantos por cientos de las Tablas 3-6, 3-7 y 3-8. Suponiendo que los valores de la quinta columna de la Tabla 3-9 son verdaderamente representativos de la relación entre la temperatura y la presión máxima, el valor apropiado de la presión probable a cualquier temperatura puede deducirse aplicando un factor de corrección a la presión probable a 21ºC. La figura 3-6 representa gráficamente los valores de la quinta columna de la Tabla 3-9. TABLA 3-8. RELACIÓN ENTRE LA PRESIÓN MÁXIMA Y LA TEMPERATURA (ACI) Velocidad de llenado m/hr

Temperatura, °C

0,30

37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5 37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5 37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5 37,5

1,20

1,80

2,40

Presión máxima kg/m ² 1.610 1.710 1.830 2.000 2.200 2.490 2.930 2.490 2.680 2.930 3.240 3.660 4.250 5.125 3.370 3.660 4.025 4.500 5.125 6.000 7.315 3.940

Tanto por ciento de la presión a 21ºC 78 86 92 100 110 125 146 77 83 90 100 113 131 158 75 81 90 100 114 133 163 74


137

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 32 26,5 21 15,5 10 4,5 37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5 37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5 37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5

3,00

4,50

Medidas de todos los tantos por ciento

4.280 4.750 5.325 6.075 7.150 8.750 4.220 4.600 5.080 5.710 6.540 7.700 9.450 4.885 5.360 5.940 6.690 7.675 9.060 10.650

81 89 100 114 134 164 73 81 89 100 114 135 165 78 80 89 100 115 135 159 73 82 86 100 113 132 159

TABLA 3-9 RESUMEN DE LAS MEDIAS DE TODOS LOS TANTOS POR CIENTO Temperatura ºC 37,5 32 26,5 21 15,5 10 4,5

Media de todos los tantos por ciento Tabla 3-6 Tabla 3-7 Tabla 3-8 76 . 82 93 86 100 100 100 111 113 135 128 132 153 159 …..

…..

….

…..

…..

…..

…..

Medida de todas las Tablas 76 82 89 100 112 132 156

FIG. 3-6 Relación entre presión máxima y temperatura Influencia de la dosificación del hormigón sobre la presión. Como han indicado muchos investigadores, la dosificación de la mezcla ejerce una influencia directa sobre la presión desarrollada por el hormigón sobre los encofrados. Un hormigón de mezcla rica, en el que la cantidad de cemento es grande con respecto al volumen de árido, está más próximo al estado líquido que un hormigón pobre. Además, un hormigón de dosificación rica permanecerá más tiempo en estado semilíquido que un hormigón de dosificación normal o pobre. Por esta razón, cuando mayor sea la altura de hormigón sobre un punto cualquiera situado en el interior de la masa, mayor será la presión que sobre él actúe. Estas conclusiones se representan en la figura 3-7, según datos de Roby (1) que empleó en unos ensayos hormigones cuyas características se indican en al Tabla 3-10. FIG. 3-7. Influencia de la dosificación y la consistencia sobre la presión. Velocidad de llenado de los encofrados, 1,20 m/hr. Temperatura, 15 a 21ºC (Roby)


138

BANCO TEMÁTICO

SENCICO


NOVIEMBRE 2001 TABLA 3-10

DOSIFICACIÓN Y CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN EMPLEADO EN LOS ENSAYOS POR ROBY

Caracteristicas Dosificación....................... Asentamiento medio, cm.... Relación agua-cemento...... Peso, kg/m³...........................

Rica 1:1¼:2¼ 17,8 0,66 2.400

Normal 1:2:3 ½ 17,8 0,91 2.420

Pobre 1:2½:5 17,8 1,10 2.467

Seca 1:2:3½ 7,6 0,86 2.420

En la Tabla 3-11 se dan las relaciones existentes entre la presión media y la presión media y la dosificación, según los ensayos realizados por Roby (1) y Smith (2). En los ensayos de Roby solo se empleó una velocidad de llenado, 1,20 m/hr, y en los de Smith las que se indican en la tabla. Las temperaturas fueron variables, entre 15,5 y 21°C en los ensayos de Roby y entre 18 y 24 °C en los de Smith. TABLA 3-11 RELACION ENTRE LA DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN Y LA PRESIÓN MÁXIMA

Como resumen de estos ensayos podemos deducir que, aunque la presiones obtenidas por Smith parecen más bajas de lo que podría esperarse los hormigones de dosificación rica producen presiones más elevadas que los de dosificación pobre. Influencia de la consistencia sobre la presión. La presión desarrollada por el hormigón sobre los encofrados es más elevada cuanto mayor es su grado de asentamiento, suponiendo constantes los demás factores. Esta propiedad ha quedado demostrada por los ensayos de Roby (1) y Smith (2). Los resultados obtenidos por Roby se indican en la figura 3-7, en la que puede verse que hormigones secos en la misma dosificación que los normales, excepto en el contenido de agua, producen unas presiones máximas del orden del 80 por 100 de las producidas por los normales. Schjodt (8) incluye un factor de contenido de agua en sus cálculos para la determinación de la presión ejercida por el hormigón y en el desarrollo de la correspondencias fórmulas, de manera que a los hormigones con elevado contenido de agua les corresponden presiones más altas que a aquellos de más bajo contenido.


139


BANCO TEMÁTICO


Influencia del sistema de compactado del hormigón sobre la presión. Con idea de determinar el evfecto del vibrado sobre las presiones desarrolladas por el hormigón sobre los encofrados, Teller (9)realizó unos ensayos en los que empleaba células de presión colocadas a diferentes profundidades de los encofrados de unos pilares de 2 pies de ancho (0,61 m) por 8 pulgadas (0,20m) de canto y 12 pies (3,66 m) de altura. El hormigón empleado tenía dosificación 1 : 2 : 4, con áridos de diámetro máximo 11/4 de pulgada (3,17 cm), colocado a temperaturas variables entre 49 y 62°F (9,4 y 16,7°C), con una velocidad de llenado de 20 pies por hora (6,1m por hora). El hormigón se realizó a mano en dos pilares y con ayuda de un vibrador externo de 3.600 rpm en otros tres pilares. Los asentamientos fueron los siguientes: Hormigón compactado con pala : 8,9 y 19cm Hormigón vibrado : 3,8; 8,9 y 12,7 cm El hormigón compactado con pala las presiones aumentaron aproximadamente en la misma relación que en un fluido hidrostático de 2.400 kg/m ³ de peso específico, en una altura de unos 1,83 m obteniéndose las presiones y alturas siguientes: Presión Máxima kg/m² Asentamiento cm Altura m 8,9 1.68 4.394 19,0 2,59 5.224 Las presiones en el hormigón vibrado con asentamientos de 3,8 y 12,7 aumentaron en la misma relación que en un fluido hidrostático de 2.400 kg/m ³ en toda la altura del encofrado, mientras que en el hormigón con asentamiento de 8,9 cm aumentarón en menor proporción. La figura 3-8 representa los resultados de los ensayos efectuados por Stanton (10) para determinar la influencia que podía tener sobre la presión la utilización de un vibrador eléctrico. Para ello empleo una célula de presión colocada a 1.20 m por encima de la solera de un muro de contención de 15 pis (4,57m) de altura, de espesor variable de 26 pulgadas (66 cm) en la base a 18 pulgadas (45,7cm) en coronación. El llenado de los encofrados se realizó a una velocidad de 14 pies (4,27m) por hora con un hormigón de 2 pulgadas (5,1cm) de asentamiento. Las curvas de la figura muestran la relación entre la altura de hormigón situado encima de la célula de presión y la presión registrada. Con la excepción de un corto intervalo de tiempo entre treinta y cuarenta minutos, el vibrador solamente se empleaba en los 2 pies (0,61 m) superiores del hormigón, La curva de la presión nos indica que hasta una altura de 1,30 m actuaba la presión hidrostática total y que a partir de esta altura la presión disminuía. Cuando la altura del hormigón en el encofrado llegaba a 7 pies (2,13 m) se descendía el vibrador hasta situarlo a 2 pies (0,61 m) por encima de la célula durante 2 minutos, causando un incremento brusco y temporal en la presión de unos 1.075 kg/m ², que, aproximadamente, representa un 38 por 100 de la presión registrada antes de descender el vibrador.

FIG. 3-8. Presión producida por la vibración del hormigón (Stanton) Marcklin (4) recomienda que cuando se emplee vibradores internos para compactar el hormigón, se aumente en 1.465 kg/m ² el valor de la presión obtenido mediante su fórmula (3-1), aunque no ha proporcionado ninguna información que justifique esta recomendación. Un examen de la expresiones (3-2) y (3-6) nos revela que Rodin (5) aumenta la presión en el hormigón vibrado en la relación 3.920/2.900 = 1,35 con respecto al hormigón compactado con pala, es decir, un aumento del 35 por 100.


140

BANCO TEMÁTICO



TABLA 3-12 RELACIONES DE LA PRESIÓN MÁXIMA ENTRE HORMIGONES COMPACTADOS A MANO Y CON VIBRADOR. PRESIÓN MÁXIMA, kg/m ² INCREMENTO DE PRESIÓN Fuente de Información Kg/m² A mano Vibrado Tanto por ciento Macklin 2.075 3.540 1.465 70 Rodin 3.090 4.170 1.080 35 Universal Form 2.680 4.025 1.345 50 Clamp Co La Universidad Form Clamp Company, con referencia a la figura 3-2, especifica que si el hormigón se compacta con vibrador se deberá reducir un 15 por 100 las separaciones entre las curvas de dicha figura. En la Tabla 3-12 se resumen las diferentes relaciones entre la presión máxima del hormigón compactado con la pala y el compactado con vibrador, según los resultados de las fórmulas y de los ensayos realizados. Con la inclusión de esta tabla no s pretende asegurar que los datos que en ella figuran sean analíticamente correctos, sino tan solo indicar la magnitud de las variaciones que pueden obtenerse en el valor de la presiones. Los valores de la tabla se han obtenido empleando un hormigón de las características siguientes: Dosificación : 1:2:4 Temperatura : 21°C Velocidad de llenado : 1,20 m/hr Como sea que la acción de un vibrador interno es liberar una determinada proporción de energía de un volumen limitado de hormigón. Parece más probable que la presión aumente uniformemente que no por un tanto por ciento dado. Sería muy deseable que se realizarán ensayos para poder determinar la validez de esta hipótesis. Influencia del efecto de impacto sobre la presión. Cuando se vierte el hormigón en los encofrados de muros el efecto del impacto sobre la solera es relativamente pequeño. Sin embargo, no ocurre lo mismo si el hormigón se vierte libremente desde la superficie superior de encofrados de gran altura . A pesar de que no es posible determinar exactamente la magnitud del incremento de presión resultante de este impacto, podemos hallar un valor aproximado bajo ciertas hipótesis. Para ello, supongamos las siguientes condiciones: Altura: 3,70 m. Velocidad de colocación del hormigón: 1,70 m ³/min. Peso del hormigón: 2.400 kg/m ³ Al final del caída el hormigón chocará con una capa de 15 cm de espesor de hormigón colocado previamente, disminuyendo su velocidad hasta cero en dicha distancia. La velocidad alcanzada pro el hormigón en la caída será: v = 2gh = 2 x 9,81 x 3,70 = 8,53 m/seg. Después del choque con capa de hormigón colocado previamente, la velocidad media será de 4,26 m/seg. El tiempo necesario para que la velocidades anule vendrá dada por t=

h v

=

0,15 4,26

= 0,036 seg

El peso del hormigón que cae durante este tiempo será :0,036 x 2.400 x 0,0283 = 2,44kg La deceleración a través de la capa de 15 cm de espesor a=

v1- v2

t

=

8.53 - 0 0.036

= 237 m/seg 2

La figura media necesaria par detener la caída del hormigón en los 15 cm será : F = Ma =

2,44 9.81

x 237 = 59 kg

Esta fuerza actuará sobre la capa de hormigón vertida previamente, que temporalmente en estado líquido la transmitirá a los encofrados como si fuera una presión adicional. Como la superficie de encofrado sobre la que actúa este incremento de presión no se puede determinar exactamente, tampoco se podrá determinar con exactitud la magnitud del incremento de la presión unitaria. Si aumentamos la velocidad de llenado, la presión debida al impacto aumentará proporcionalmente; por


141


BANCO TEMÁTICO


tanto, si permitimos al hormigón fluir a gran velocidad dentro de los encofrados, aumentará motivo, deberá incrementarse la resistencia de aquellos encofrados en los que el hormigón se deposite a altas velocidades. Influencia de la forma y dimensiones de los encofrados sobre la presión. Como ya vimos anteriormente , al verter el hormigón en los encofrados la presión que actúa en un punto cualquiera aumentará a medida que lo haga la altura de hormigón, asta alcanzar un valor máximo, disminuyendo a continuación, aunque se siga vertiendo hormigón. Esta forma de proceder era debida al comienzo del fraguado del cemento y al desarrollo de fricciones internas del árido, fricciones internas que tienen lugar dentro del árido y entre éste y la superficie del encofrado. Este rozamiento interno transmite la presión hidrostática total desde el hormigón situado encima de una zona determinada al situado bajo ella, y esto aún antes de que el hormigón de la zona en cuestión comience a fraguar. A igualdad de los demás factores, el rozamiento interno se desarrolla más rápidamente en los elementos estructurales delgados que en los gruesos, y en superficies de encofrados rugosas que en las lisas, y en consecuencia la presión sobre los encofrados será menor en los elementos delgados que en los gruesos. Sin embargo, la compactación mediante vibradores internos tiende a reducir o eliminar el efecto del rozamiento. Actualmente no existen datos que proporcionen información sobre la magnitud del efecto de la forma y dimensiones del encofrado sobre la presión. Influencia de las armaduras sobre la presión. El efecto de las armaduras es incrementar el rozamiento de en le interior de la masa de hormigón y, por tanto, reducir la presión sobre lose encofrados. El efecto es más pronunciado con armaduras constituidas por barras de pequeño diámetro, a igualdad de cuantía. No se conocen datos sobre la magnitud de este efecto. Influencia del peso del hormigón sobre la presión. En las tablas y figuras presentadas anteriormente se ha empleado un peso específico para el hormigón de 2.400 kg/m³ . En el caso de querer emplearlas con hormigones de diferente densidad, bastará aplicar un factor de corrección. Por ejemplo, si un hormigón de peso específico 2.400 kg/m ³ produce una presión de 3.000 kg/m ² producirá una presión de (1.600/2.400) X 3.000 = 2.000 kg/m ² en las mismas condiciones. Esta conversión está avalada por diversos autores, que par el cálculo de la presión ejercida por el hormigón sobre lso encofrados proponen expresiones de la forma P



CWH

k

Siendo

P = presión, kg /m² C = coeficiente W = peso del hormigón, kg/m³ H = altura de hormigón, m k = exponente cuyo valor depende de la fórmula elegida Influencia de la altura de hormigón sobre la presión. Si consideramos una superficie determinada de encofrado próxima a la base de un muro, es posible calcular las variaciones de presión sobre dicha superficie cuando se produce al vertido del hormigón. Supongamos que el encofrado tiene la suficiente altura para que pueda desarrollarse la presión máxima correspondiente al tipo de hormigón empleado y a su velocidad de llenado, y que ésta sea uniforme. Como la altura de hormigón sobre la superficie en estudio aumenta uniformemente, lo mismo ocurrirá con la presión hasta que se alcance una altura de hormigón tal que se produzca la máxima presión. A partir de este momento, la presión disminuirá, aunque continúe el vertido de hormigón. La superficie de encofrado sujeta a la presión máxima aumentará a la misma velocidad que la de llenado, llegando alcanzar una altura determinada bajo la superficie del hormigón. A esta profundidad o altura se la denomina altura critica. En la figura 3-9(a) se representa un encofrado de muro donde puede verse la relación entre la presión sobre una superficie determinada y al altura de hormigón sobre ella. La línea AE representa la superficie del encofrado sobre la que actúa la presión. Cuando la altura de hormigón sobre el punto A es H1, la presión tiene por valor P1. Si la altura aumenta hasta Hm, la presión lo hará hasta su valor máximo Pm. Si se continúa el vertido de hormigón hasta el llenado total del encofrado, la superficie sometida al presión máxima aumenta a los largo de FG paralela a AE, y las zonas situadas bajo el punto D quedarán sometidas a l presión máxima, mientras que las situadas por encima de D lo estarán a una presión inferior como indica la línea P2. El America Concrete Institute limita el valor de Pm en los encofrados de muros a un valor máximo de 9.765 kg/m ², con independencia de la altura del encofrado y de la velocidad de llenado.


142


BANCO TEMÁTICO


La figura 3-9(b) representa la relación entre la presión sobre una superficie dada del encofrado de un pilar y la altura de hormigón. Como estos encofrados se llenan a gran velocidad, se admite que la presión es la correspondiente a la altura total de hormigón. Por tanto, si la altura de hormigón sobre el punto A es H1, la presión será P1, y cuando el encofrado esté completamente lleno la presión en A será Pm y a la profundidad H2 será P2. FIG. 3-9 RELACIÓN ENTRE LA PRESIÓN Y LA ALTURA DEL HORMIGÓN El Americna Concrete Institute limita el valor de Pm en los encofrados de pilares a un máximo de 14.650 kg/m², prescindiendo de la altura del encofrado y de la velocidad de llenado. Tanto en la figura 3-9(a) como en la (b) se ha supuesto que las líneas EG y CD son rectas, lo que presupone que l presión a una profundidad H2 bajo la superficie de hormigón es P2, con un valor que no puede exceder de Pm. Esta suposición puede no ser cierta en todos los casos, pero creemos es lo suficientemente aproximada para aceptarla en el cálculo de encofrados.


143

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


CAPITULO 4 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE ENCOFRAR Generalidades. Los materiales más importantes que se emplean en la técnica del encofrado son la madera, la madera contrachapada, los aglomerados, los plásticos, los moldes de fibra, las cajas de superficie ondulada, el acero, el aluminio, el magnesio y el yeso. Asimismo, se emplean diversidad de elementos auxiliares como clavos, pernos, tornillos, tirantes, anclajes, etc. Normalmente, en un encofrado se utilizan dos o más de los materiales mencionados anteriormente, como ocurre con los paneles de muros, consistentes en un entramado o bastidor de acero al que se le superponen planchas de contrachapado a manera de entablado. Entre las propiedades que deben reunir los materiales de encofrar citaremos las siguientes como más características: 1. 2. 3. 4.

Resistencia. Rigidez. Paramentos lisos, cuando se precisen Ser económicos, teniendo en cuenta su coste inicial y el número posible de reúsos.

Propiedades de la madera. Las maderas empleadas en la construcción pueden estar terminadas por sus cuatro caras, en suyo caso se denominan maderas S4S; estarlo solo por dos caras, maderas S2E; o sin terminar, tal como proceder del aserradero, denominándose entonces maderas bastas. Finalmente, también suele emplearse las maderas machiembradas designándolas madera D y M. Las secciones transversales, escuadría, de las maderas se designan por las dimensiones previas al acabado final, es decir por sus dimensiones nominales. El acabado final elimina cierta cantidad de madera, por lo que las dimensiones efectivas son menores que las de madera bastas. En la Tabla 4-1 se dan las dimensiones y características geométricas de las maderas empleadas en la construcción, tanto de las terminadas como de las bastas. Para el cálculo de la resistencia y rigidez de los elementos de madera terminada se deberán emplear las dimensiones efectivas. Las maderas bastas poseen mayor capacidad resistente que las terminadas, ya que a igualdad de sección nominal tienen mayor sección efectiva, por lo que deberán emplearse siempre que las condiciones lo permitan, y además suelen ser ligeramente más baratas.


144

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Las longitudes comerciales de las maderas de construcción acostumbran a se múltiplos de 0,50 metros, con precios que aumentan con la longitud.

TABLA 4-1

PROPIEDADES DE LAS MADERAS DE CONSTRUCCIÓN – SISTEMA MÉTRICO TABLA 4-1 (Continuación)

Tensiones de la madera. Las maderas empleadas en la construcción están sometidas a diferentes esfuerzos: flexión, esfuerzo cortante y comprensión perpendicular o paralela a las fibras. La magnitud de las tensiones admisibles para soportar dicho esfuerzos depende de la especie de madera, de su calidad, de la duración del esfuerzo y del grado de humedad. Las cargas de corta duración, como las que actúan en los encofrados de muros, permiten la utilización de tensiones admisibles superiores a cuando actúan cargas permanentes o de larga duración. El exceso de humedad de las madera de encofrados en contacto directo con el hormigón disminuye la resistencia y rigidez de dichos elementos. En las maderas empleadas para encofrar pueden aumentarse los valores de las tensiones hasta una tercera parte sobre las admisibles en el caso de cargas permanentes, ya que el aumento por tratarse de cargas de corta duración sobrepasa con mucho la reducción debida a la presencia de humedad. Sin embargo, el módulo de elasticidad no deberá incrementarse.


145

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


TABLA 4-2 TENSIONES ADMISIBLES EN MADERAS DE ENCOFRADOS Los valores entre paréntesis indican la tensión admisible para cargas permanentes, indicándose con los otros valores la admisible en encofrado.

En la Tabla 4-2 se indican las tensiones admisibles en diferentes especies y calidades de maderas normalmente empleadas en los encofrados. En caso de que la madera disponible no coincidiera exactamente con las que figuran en la tabla, se puede deducir la tensión admisible por comparación con ellas. En dicha, los valores entre paréntesis son los recomendados por la National Lumber Manufaturers (1) para el caso de carga permanente, y los demás valores son los que deben emplearse en la técnica del encofrado. Se han llegado a utilizar con resultados satisfactorios tensiones mayores que las de la Tabla 4-2, concretamente en esfuerzos cortantes y compresiones perpendiculares a las fibras, y así ciertos calculistas han admitido una tensión de 14kg/cm ² para esfuerzos cortantes, tensión que no es de preocupar si la madera es de buena calidad, habida cuenta de que los valores de la tabla se han deducido con los correspondientes coeficientes de seguridad. De todas formas, cuando se piensen utilizar tensiones superiores a las recomendadas, deberá compararse el coste de una posible rotura del encofrado con la economía resultante del empleo de menor cantidad de madera. Más adelante, en el Capítulo 7. Volveremos a tratar de este asunto.

Propiedades de la madera contrachapada. Los enchapados se utilizan ampliamente en la construcción, especialmente para superficies de encofrados en contacto directo con el hormigón. Entre sus ventajas citaremos las siguientes: paneles de dimensiones lo suficientemente grandes como para permitir un colocación y retirada económicas, variedad de espesores, propiedades físicas constantes, economía como consecuencia de sus múltiples usos, superficies lisas, con lo que el coste del acabado final de los paramentos y un coste de fabricación bajo. Los contrachapados que se emplean en los encofrados suelen ser de dos tipos, uno par exteriores y otro par interiores. Los contrachapados suelen ser de dos tipos, uno para exteriores y otro para interiores. El contrachapado para exteriores se fabrica a base de cola completamente impermeable y se utiliza en lugares donde vaya a estar expuesto al mal tiempo y a la humedad. El de interiores tiene también gran resistencia a la humedad, pero no es totalmente impermeable, y se utiliza cuando la exposición al mal tiempo y a la humedad no va ser excesiva. El contrachapado para exteriores se suministra con una o ambas caras revestidas con una capa dura y resistente de resinas fundidas impermeables, que proporcionan mayor duración del pulido de las superficies y un gran número de reúsos. En la Tabla 4-3 pueden verse las dimensiones comerciales, calidades mínimas y gama de espesores empleados en la construcción. En caso de necesitare dimensiones diferentes a las de la tabla podrán obtenerse bajo pedido especial.

TABLA 4-3 CALIDADES MÍNIMAS DIMENSIONES Y ESPESORES DE LA MADERA CONTRACHAPADA UTILIZADA EN ENCOFRADOS



Dimensiones diferentes a las de la tabla pueden conseguirse bajo pedido, o bien acudiendo a otras fábricas.


146

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


147

La Tabla 4-4 proporciona las propiedades físicas principales necesarias para el cálculo (2). Los contrachapados de espesor menor que ½ pulgada (1,27 cm), se aplican solamente a elementos especiales, como revestimientos de encofrados construidos con otros materiales, y en superficies curvas, dada la relativa facilidad con que se curvan las planchas delgadas de madera contrachapada. Las curvas sencillas se consignan fácilmente con los contrachapados, obteniéndose excelentes resultados si se dispone de una superficie continua con la curvatura precisa donde apoyan los paneles. En los puntos críticos de curvaturas complicadas es mejor utilizar dos planchas delgadas superpuestas que una sola del mismo grosor total. En el caso de tener que emplear radios de curvatura aún más pequeños, pueden conseguirse con contrachapado de exteriores, sometiéndole a una tratamiento previo de humedecimiento y vaporización.

TABLA 4-4 PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MADERA CONTRACHAPADA PARA ENCOFRADOS DE 12 PULG. (30,5 CM.) DE ANCHO

Estos valores se refieren a contrachapados lisos por ambas caras.



La Tabal 4-5 da los radios mínimos de curvatura que admite la madera contrachapada, aplicables solamente en paneles de fibra totalmente recta y en los que el curvado se realice de forma muy cuidadosa. Si no existe seguridad de que se cumplan estas condiciones, se deberán aumentar los valores de la tabla hasta un cien por ciento. La tensiones admisibles en los contrachapados empleados en los encofrados se indican en la Tabla 4-6, deducidas de las recomendaciones secas. Para tener en cuenta el efecto de la humedad se reducen en un 20 por 100

TABLA 4-5

RADIOS MÍNIMOS DE CURVATURA DE LA MADERA CONTRACHAPADA

Los valores de la s tensiones en condiciones secas, así como se incrementan en un 33 por 100 para tener en cuenta que se trata del caso de cargas de corta duración. Es decir, en una madera contrachapada para exteriores, calidad B-B, con tensión admisible a flexión en condiciones secas de 130 kg/cm , la tensión admisible para su empleo en encofrado será igual a: 130 X 0,80 X 1,33 = 140 kg/cm . ²

²

TABLA 4-6

TENSIONES ADMISIBLES EN LA MADERA CONTRACHAPADA UTILIZADA EN ENCOFRADOS Tipo de solicitación

Flexión

Tensión admisible Kg/cm

²

140

Apoyo (sobre las caras)

30

Esfuerzo cortante por rodadura (en el plano de los pliegues)

67

Módulo de elasticidad

112.500


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Tableros de aglomerado. Los aglomerados que se emplean frecuentemente para revestir la s superficies interiores de los encofrados se fabrican a base de pequeños trozos de madera impregnados de un líquido endurecedor, polimerizándose a continuación por cocción. Los tableros se suelen suministrar en tamaños grandes, y entre sus propiedades merece mencionarse, además de la dureza, el proporcionar superficies de hormigón libres de defectos y de las marcas de juntas. Los tableros de poco espesor pueden curvarse fácilmente con pequeños radios, lo que es una gran ventaja en el encofrado de elementos curvos. La Tabla 4-7 proporciona las propiedades físicas de los aglomerados Presdwood (3), fabricados por la Masonite Corporation. Las dimensiones comerciales de tableros suelen ser de 4 pies (1,22 m) de ancho por 6, 8, 12 y 16 pies (1,83; 2,44; 3,66 y 4,88 m respectivamente) de largo. Pueden conseguirse dimensiones menores bajo pedido.

TABLA 4-7

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGLOMERADOS DE MADERA PRESWOOD

La Tabla 4-8 da los radios mínimos de curvatura para diferentes espesores y con las condiciones que en ella se prescriben. Como los valores de la tabla se refieren al caso de efectuar el curvado mediante cilindros de superficie lisa, parece improbable que estas curvaturas puedan obtenerse en los encofrados.

TABLA 4-8

RADIO

MÍNIMO DE CURVATURA DE AGLOMERADOS DE PRESDWOOD ALREDEDOR DE CILINDROS LISOS

MADERA

Tubos de fibra. En los encofrados de las columnas circulares se emplean con cierta frecuencia tubos de fibra conocidos con los nombres comerciales de Richtube (4) y Sonotube (5). Estos moldes tienen diámetros interiores de hasta 48 pulg (122 cm) y longitudes de hasta 50 pies (15,24 m) S e fabrican con dos tipos de impermeabilización: el primero se emplea en elementos que requieren un acabado cuidadoso de la superficie del hormigón, considerado la impermeabilización en un tratamiento plastificante, que permite normalmente recuperar el encofrado. E l segundo tipo, con tratamiento de betún, se emplea para encofrados perdidos o donde la superficie del hormigón no deba presentar un acabado excesivamente cuidadoso, siendo su precio inferior al anterior. La fabricación se realiza mediante el arrollado sucesivo en espiral de capas de fibra pegadas con cola, con un número de capas variables según el espesor de pared. Al retirar los moldes queda marcada una huella en espiral sobre la superficie del hormigón, pudiendo obtenerse superficies lisas sin huellas empleando tubos especiales de precio ligeramente superior. Los tubos pueden cortarse en obra, o bien pedirse a fábrica con la longitud necesaria. En la Tabla 4-9 se indican las dimensiones y propiedades del Sonotube, haciendo notar que los valores de las presiones que en ella figuran son las necesarias para producir la rotura de los tubos y por tanto deberá afectarse de los coeficientes de seguridad adecuados para su empleo en los cálculos.

Planchas de fibra. En los últimos años, la utilización de planchas de fibras en los encofrados ha tenido un gran desarrollo, especialmente para losas de forjado y cubiertas. Generalmente, las planchas se dejan en obra sobre los parámetros inferiores del hormigón, mejorando sus propiedades


148

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


acústicas y aislantes. En la Tabla 4-10ª se dan las principales propiedades de las placas fabricadas por la Tectum Form Plank (6).

TABLA 4-9 PROPIEDADES DEL SONOTUBE

Cajas de Fibras. Estas cajas, llamadas también cajas de cartón o de embalar huevos, están tomando últimamente un incremento muy popular en la construcción, sometiéndolas para ello a una impregnación previa con asfalto o cualquier otro producto impermeabilizante para obtener una mayor resistencia e inalterabilidad a los efectos del agua. Para conseguir la resistencia necesaria para soportar el pesos y la presión del hormigón, se instalan en las superficies interiores de la cajas unas capas de refuerzo de cartón o unos nervios de caja de huevos. El sistema de fabricación y acoplamiento de estas cajas permiten un desencofrado fácil y posterior utilización de los núcleos o capas de refuerzo.

TABLA 4-10ª. PROPIEDADES DE LAS PLACAS DE ENCOFRADO TECTUM

En el Capítulo 12 se proporcionan más datos y características de estos materiales. Estos elementos se emplean principalmente: 1. Entre las vigas de cimentación y el terreno para eliminara el empuje de las tierras sobre ellas. 2. Como encofrado en los forjados nervados.


149

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


150

3. Como encofrado en los forjados planos sin vigas. 4. Como encofrado en huecos en los forjados a base de losa y vigas, ya sean construidos in situ o prefabricados. 5. Como tablero de encofrado para losas

Tabla 4-10b. RESISTENCIA A ROTURA POR COMPRESIÓN Ancho del hueco pulg 4 6 8 10 12 14 16 18

cm 10,16 15,24 20,32 25,40 30,48 35,56 40,64 45,72

Resistencia de rotura a compresión Ib/ple Kg/m 1.180 5.760 1.130 5.515 1.070 4.250 1.030 5.030 990 4.840 960 4.690 930 4.540 910 4.445 ²

²

Encofrados de acero. Con esta denominación se engloban dos tipos muy amplios de encofrados, los prefabricados en dimensiones y formas standard y los que se fabrican especialmente para un uso determinado. Este sus múltiples aplicaciones citaremos las siguientes: En muros de hormigón. Doble empleo como tablero de encofrado y armadura en losas de hormigón. Para la construcción in situ de conducciones. En pilas, pilares y elementos similares. Para el revestimiento de hormigón de los túneles. En presas de hormigón. En la construcción de elementos prefabricados. En hormigón ornamental. Los encofrados de acero tiene varias ventajas sobre los encofrados realizados con otros materiales, de las que mencionaremos las siguientes : tiene rigidez y resistencia suficientes; se pueden montar, desmontar, transportar y volver a montar con gran rapidez, y, si se dispone del equipo conveniente, todas estas operaciones se pueden realizar con elementos relativamente grandes; son económicos si el número de empleos es grande, y , por último, las superficies lisas de hormigón que con ellos se consiguen pueden ser interesantes en cierto tipo de obras. Entre sus desventajas citaremos: a menos que se utilicen muchas veces, son caros, y si no se toman precauciones ofrecen muy poca protección y aislamiento par el hormigonado para el hormigonado en tiempo frío.

Encofrados de aluminio. Los encofrados de aluminio son en muchos aspectos similares a los de acero. Su ventaja principal en comparación con ellos es su menor densidad, con lo que los encofrados resultan más ligeros; pero, a causa de que sus resistencias a la tracción, a la compresión, ya al transporte son menores que las de los de acero, se precisa mayores secciones en los encofrados.

Encofrados de yeso. En la arquitectura de los edificios se proyectan muchas veces figuras y dibujos ornamentales a realizar en hormigón, para los que los encofrados de madera no resultan muy adecuados. Estas figuras se construyen, entonces, en madera o cualquier otro material que se preste a ello, a tamaño natural, y se modela sobre ellas un molde de yeso. Este molde de yeso se utiliza seguidamente como encofrado para la construcción en hormigón de dichas figuras, uniéndolo debidamente al encofrado general de la estructura. Al desencofrar se rompen los moldes, quedando impresos en la superficie del hormigón la figura o dibujo deseados. En el capítulo 14 volvemos a tratar de estos moldes y veremos sus tipos más representativos.

Encofrados de plástico (8). Como consecuencia del incremento que está tomando la utilización de formas y dibujos complicados de hormigón, ha sido necesario encontrar un material de encofrado con ciertas propiedades que se salen de las corrientes en los encofrados convencionales. Estas propiedades las poseen los plásticos reforzados con fibra de vidrio que están alcanzando un notable y popular desarrollo en el encofrado de elementos de hormigón. Las principales razones que han influido en este desarrollo son las siguientes: 1. Este material permite una libertad completa de proyecto.


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


2. Permite al constructor realizar simultáneamente el encofrado y el acabado de las superficies. 3. Pueden moldearse con los encofrados dibujos y formas poco comunes. 4. No existe limitación de dimensiones, ya que los diversos elementos pueden montarse en obra de forma que se disimulen las juntas. 5. Puede llegar a ser el material más económico de entre todos los disponibles, si se prevé un gran número de usos. 6. Es ligero y fácilmente desmontable 7. No presenta herrumbres y problemas de corrosión. Los encofrados se construyen de manera muy similar a como se realiza el calafateado a mano de los botes. Principalmente se construye en yeso, madera o acero un molde con la forma y dimensiones necesarias y, a continuación, se extiende sobre él una capa de parafina, se pule y se pulveriza principal. Acto seguido se cubre el molde con una capa de fibra de vidrio y se satura completamente con pinceladas de resina poliéster. Una vez que la resina se ha secado y enfriado, se vuelve a extender otra capa fibra de vidrio y de resinas poliéster, y así sucesivamente hasta alcanzar el grosor de paredes preciso. Otro sistema de construir los moldes de fibra de vidrio es mediante la aplicación de la resina con pistola pulverizadora, sobre la que se colocan unos cordones de fibra de vidrio a manera de refuerzo. A menudo se emplea una combinación de los dos sistemas mencionados una rigidez y resistencia suplemanterias por medio de costillas, tirantes de madera, redondos de acero o tubos de aluminio. El espesor de paredes de los encofrados de fibra de vidrio varía desde 1/8 de pulgada (0,32cm) en los de losas sin armaduras ni refuerzos hasta 5/8 de pulgada (1,59 cm) en los de pilares con tablas de 7,62 a 10,16 cm como refuerzo; lo moldes en caja se han empleado con un espesor de pared de 1/8 de pulgada con buenos resultados. Con cualquiera de los sistemas de construcción de los encofrado que hemos mencionado, se pueden eliminar las juntas y las huellas, que aparecen siempre en los realizados con materiales convencionales, ya que si se desea se pueden construir encofrados por elementos que posteriormente se montan en obra, y mediante un tratamiento adicional de resina y fibra de vidrio se elimina las rebabas. Este material no se puede fabricar en condiciones cualesquiera, ya que requiere un control adecuado de la temperatura y la humedad durante todos los procesos de fabricación. Por este motivo la totalidad de los encofrados de fibra de vidrio construidos hasta la fecha lo han sido bajo las condiciones anteriores.

Clavos. Los clavos que se utilizan con más frecuencia en los encofrados de madera y contrachapado son los de tipo común u ordinario. Las cargas admisibles para su empleo como elementos de unión de en los encofrados se deducen de las resistencias al arranque y a los movimientos laterales, o de una combinación de ambas. Estas resistencias varían con el grado de pulido y el diámetro de clavo, con la profundidad de penetración, con la densidad de la madera y con los cambios de su contenido de humedad.

TABLA 4-11

DIMENSIONES DE CLAVOS COMUNES

Las uniones resultan más resistentes cuando el clavado se realiza en l a dirección de la fibras que en la dirección perpendicular a ellas. Las fórmulas y tablas que se emplean a continuación ara determinar las cargas admisibles están basadas en la utilización de clavos lisos y limpios clavados en maderas secas y cuya superficie no presentes grietas o hendiduras. En la Tabla 4-11 se dan las dimensiones y características de los clavos comunes más utilizados.

Resistencia al arranque de los clavos. La resistencia al arranque de los clavos introducidos en la madera depende de la densidad o peso específico de ésta, del diámetro del clavo, de la profundidad


151

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


de penetración y de las condiciones de su superficie. En los clavos introducidos en madera verde, si se extraen mientras la madera está aún húmeda, la resistencia al arranque tiene casi el mismo valor que en el caso de maderas secas si se extraen inmediatamente después del clavado.

TABLA 4-12

FACTORES PÁRALE CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ADMISIBLE DE UNIONES MECÁNICAS EN MADERAS SECAS Y BLANDAS

En los clavos ordinarios clavados perpendicularmente a las fibras de maderas secas, o de maderas verdes que permanecen húmedas, la resistencia al arranque viene dada por la siguiente expresión: P = 121 G 5 3 D Donde P = carga admisible, en kg por cm de penetración de la punta del clavo G=

peso específico de la madera, deducido de su peso y volumen una vez desecada al horno.

D=

diámetro del clavo, en cm.

La carga admisible deducida de la expresión (4-1) es la cuarta parte de la carga de rotura. FIG. 4-1 Carga necesaria para el arranque de clavos ordinarios inmediatamente después de haber sido clavada en la madera. La Tabla 4-12 proporciona los pesos específicos y coeficientes para el cálculo de las cargas de arranque admisibles de los clavos, según las diferentes especies de maderas empleadas en la construcción. En la Tabla 4-13 se dan las cargas de arranque admisibles para clavos comunes por cm de penetración en maderas blandas o secas en dirección perpendicular a las fibras. Estas cargas se han deducido dividiendo por cuatro las cargas de rotura. El coeficiente de seguridad recomendado por la Foresta Products Laboratory del U.S. Department of Agriculture es seis (9), pero como los encofrados son estructuras no permanentes, un coeficiente de seguridad de cuatro parece suficiente.

TABLA 4-13 CARGAS DE ARRANQUE ADMISIBLE EN CLAVOS COMUNES POR CENTÍMETRO DE PENETRACIÓN EN MADERAS SECAS 

Basada en un coeficiente de seguridad de cuatro.


152

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Resistencia lateral de los clavos. La carga lateral admisible en clavos ordinarios introducidos paralelamente a las fibras en maderas secas viene dada por la expresión P = KD

3 2

Donde P = carga lateral admisible, kg por clavo K = constante cuyo valor varía con la calidad de la madera, su valores se dan en la Tabla 412 D = Diámetro del clavo, cm. La tabla 4-11 proporciona los valores de D 3/2. Los valores de la expresión (4-2) vienen afectados de un coeficiente de seguridad de cuatro. Estos valores solo se aplicarán cuando la parte la lateral y la perteneciente a la punta del clavo sean de aproximadamente la misma densidad, y cuando la profundidad de penetración de la punta del clavo no sea menor que diez veces su diámetro en maderas densas y catorce veces en maderas ligeras. Los valores de las catorce dados por la fórmula son válidos cuando los esfuerzos actúan en dirección paralela a las fibras o en ángulo recto con respecto a ellos. Si el clavo se introduce en dirección perpendicular a las fibras, la carga lateral admisible se reducirá al 60 por 100 del valor dado por la fórmula (4-2). La Tabla 4-14 da los valores de la carga lateral admisible deducidos de la expresión (4-2).

TABLA 4-14 CARGA LATERAL ADMISIBLE EN PERPENDICULARMENTE A LAS FIBRAS EN MADERAS SECAS

CLAVOS

COMUNES

CLAVADOS


Tirafondos. Los tirafondos se emplean corrientemente en los encofrados para unir elementos pesados de madera. Sus dimensiones comerciales varían entre 3/16 a 1 pulg (0,48 a 2,54 cm) de diámetro de perno y longitudes de 1 a 10 pulg (2,54 a 25,40 cm) para los más pequeños y hasta unas 16 pulgadas (40,64 cm) para los de diámetros comprendidos entre 5/8 y 1 pulgada (1,59 y 2,54 cm). Para el empleo de los tirafondos es indispensable realizar primeramente un agujero de diámetro igual al del perno, debiendo coincidir ambos exactamente. El diámetro del agujero par la zona roscada del tirafondo varía con la densidad de la madera y el diámetro del tornillo; en maderas ligeras y blandas el diámetro del agujero deberá ser de un 40 a un 70 por 100 del diámetro del perno; en el pino Douglas, de un 60 a un 75 por 100, y en maderas densas y duras de un 65 a un 85 por 100. Los valores inferiores de los tantos por ciento reseñados corresponden a los tirafondos de pequeño diámetro y los superiores a los de mayor diámetro. Para facilitar el roscado pueden emplearse jabones o lubricantes sin que disminuya de forma sensible la capacidad resistente del tirafondo. Resistencia al arranque de los tirafondos. La carga admisible de arranque de un tirafondo introducido en madera seca puede deducirse de la expresión siguiente (9) P = 166,5G 3/2 D3/4 Siendo P = carga de arranque admisible, kg por cm de penetración de la zona roscada G = peso específico de la madera desecada en horno D = diámetro del perno del tirafondo, cm La anterior fórmula (4-3) se ha obtenido las cargas de arranque admisibles de la Tabla 4-15, haciendo notar que estas cargas solamente se aplicarán cuando el tirafondo se introduzca en la madera atornillado, y en ningún caso por clavado directo.


153

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


TABLA 4-15 CARGAS DE ARRANQUE ADMISIBLES EN TIRAFONDOS ROSCADOS EN MADERA SECA POR CENTÍMETRO DE PENETRACIÓN

Basada en un coeficiente de seguridad d e cuatro.

Resistencia lateral de los tirafondos. La carga lateral admisible en tirafondos introducidos y cargados paralelamente a la dirección de las fibras de maderas secas puede determinarse por la expresión (9). P = KD

²

Donde P = carga lateral admisible paralela a la dirección de las fibras, kg. K = una constante cuyos valores varían con la especie de madera, según la Tabla 4-12

TABLA 4-16 CARGA LATERAL ADMISIBLE PARALELA A LA FIBRA EN TIRAFONDOS ROSCADOS EN MADERA SECA




Los valores dedos por esta expresión podrán aplicarse cuando el espesor de los elementos a unir es al menos tres veces y media el diámetro del perno de los tirafondos, y la profundidad de penetración en el elemento principal de la unión es siete veces dicho diámetro en maderas duras y once veces en maderas blandas.

TABLA 4-17 FACTORES DE CORRECCIÓN A APLICAR A LSO VALORES DE LA TABLA 4-16, PARA DIFERENTES ESPESORES DE LOS ELEMENTOS A UNIR Relación del espesor del elemento al diámetro del tirafondo 2 2½ 3 3½ 4 4½ 5 5½ 6

Factor 0,62 0,77 0,93 1,00 1,07 1,13 1,18 1,21 1,22


154

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Suponiendo se empleen estas condiciones, la Tabla 4-16 proporciona las cargas laterales admisibles, deducidas de la fórmula (4-4), para tirafondos introducidos en la dirección de las fibras de las diferentes clases de maderas secas. Si el espesor de los elementos a unir es menor que tres veces y media a los de las cargas laterales admisible dadas por la Tabla 4-16. Los valores de la Tabla 4-16 se refieren a cargas aplicadas generalmente a las fibras; en caso de que dichas cargas actúen perpendicularmente se modificarán los valores de la tabla de acuerdo con los factores de la Tabla 4-18

TABLA 4-18 FACTORES DE CARGA ADMISIBLE PARA UTILIZAR EN TIRAFONDOS DONDE LA CARGA SE APLICA Calibre de tirafondo pulg ¼ 5/16 3/8 7/16 ½ 5/8 ¾ 7/8 1

cm 0,63 0,79 0,95 1,11 ,,27 1,59 1,20 2,22 2,54

Factor 0,97 0,85 0,76 0,70 0,65 0,60 0,55 0,52 0,50

Conectores. La resistencia de las uniones entre los diferentes elementos de madera empleados en la construcción puede aumentarse notablemente utilizando conectores, como los conocidos comercialmente con el nombre de Conectores Teco, fabricados por la Timbre Engineering Company, Washington, D. C. Los utilizados más corrientes en los encofrados son los de anillo partido y los dentados, representados en las figuras 4-2 y 4-3, respectivamente. FIG. 4-2. Anillo partido instalado en una tabla (Timber Engineering Company)

La resistencia del ensamble mediante conectores depende del tipo y dimensiones del conector, de la especie de la madera, del ancho y espesor del elemento a unir, de la distancia del conector al borde del elemento de madera, de la penetración entre conectores, de la dirección de aplicación de la carga con respecto a las fibras, de la duración de la carga, etc. Como sea que la resistencia de la madera y de los ensambles respectivos es mayor cuando las cargas que actúan son de corta duración, está plenamente justificado admitir mayores cargas de trabajo para las uniones entre elementos de encofrado que cuando se trata d uniones en estructuras permanentes. FIG. 4-3 Anillo dentado instalado en un tabla (Timber Engineering Company)

Conectores de anillos partidos. La Tabla 4-19 proporciona las cargas de trabajo admisibles en los ensambles de dos elementos de madera seca, con las zonas a unir debidamente limpias, utilizando un conjunto de anillo partido y pasador. La unión de tres elementos con dos conectores colocados en las caras opuestas y un pasador común admite una carga de trabajo doble de la indicada en la tabla. Como la resistencia de la unión depende del tipo de madera, se ha clasificado en grupos de diferentes especies, admitiendo las cargas de trabajo que figuran en la tabla. Dichas cargas de trabajo son aproximadamente una tercera parte mayores que las utilizadas en estructuras permanentes sometidas a cargas constantes.


155

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Conectores de anillo dentado. La Tabla 4-20 da las cargas de trabajo admisibles en uniones, con anillo dentado y pasador, de dos elementos de madera seca y, asimismo, debidamente limpios. La resistencia de una unión de tres elementos son dos conectores y un pasador común será también doble de la especificada en la tabla. A igual que el caso anterior, las cargas admisibles son un tercio mayores que las utilizadas en estructuras permanentes con cargas constantes. Cargas de trabajo admisibles en las uniones múltiples. Con objeto de aprovechar toda la resistencia de las maderas a unir, puede ser interesante emplear más de un conector. En este caso cada conector contribuirá con cargas de trabajo dadas por las Tablas 4-19 y 4-20, siempre que exista la suficiente separación entre ellos. Si la separación es insuficiente se reducirán las cargas de trabajo como indica la Tabla 4-21. Las separaciones se miden entre centros de conectores y a distancia final entre centro de conector y borde del elemento.

TABLA 4-19

CARGAS DE TRABAJO ADMISIBLES EN kg, EN CONECTORES DE ANILLO PARTIDO Y PASADO

* Las maderas del Grupo 1 comprenden el pinabeto del este y el pino blanco del oeste. Τ

Las maderas del Grupo 2 comprenden el pino Douglas tipo de montaña, pinabeto del oeste y abeto

** Las maderas del Grupo 3 comprenden el pino Douglas tipo de la costa y el pino amarillo del sur. Los ensambles de tres elementos con dos conectores y un pasador soportarán una carga de trabajo doble de la indicada en la tabla.

δ

TABLA 4-20 CARGAS DE TRABAJO ADMISIBLES, EN KG, EN CONECTORES DENTADOS Y PASADOS TABLA

* Las maderas del Grupo 1 comprenden el pinabeto del este y el pino blanco del oeste. Τ

Las maderas del Grupo 2 comprenden el pino Douglas tipo de montaña, pinabeto del oeste y abeto

** Las maderas del Grupo 3 comprenden el pino Douglas tipo de la costa y el pino amarillo del sur. δ

Los ensambles de tres elementos con dos conectores y un pasador soportarán una carga de trabajo doble de la indicada en la tabla.


156

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


TABLA 4-21. TANTOS POR CIENTO DE RESISTENCIA DE ENSAMBLES CON CONECTORES PARA DIFERENTES SEPARACIONES LONGITUDINALES ENTRE ELLOS Y SEGÚN SU DISTANCIA L BORDE

* La separación se mide entre centros de conectores. Τ

La distancia al borde se mide entre centro de conector y borde del elemento.


157

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


CAPITULO 5 CÄLCULO DE ENCOFRADOS Generalidades. Los encofrados de las estructuras de hormigón deben de resistir lar presiones que sobre ellos actúan y las cargas a que están sometidos, y en consecuencia poseer la rigidez y resistencia suficientes con la máxima economía posible. Por tanto, los encofrados deberán calcularse con los mismos criterios que las demás estructuras, ya que la elección de dimensiones o separaciones entre los diversos elementos el encofrado por tanteos o suposiciones puede resultar extremadamente peligroso. Un elemento falto de las dimensiones adecuadas puede causar la rotura del encofrado, mientras que si está sobredimensionado resultará excesivamente costoso. El cálculo correcto de los encofrados requiere conocer los esfuerzos que actúan y los materiales utilizados, es decir, la presión desarrollada por el hormigón y su peso, así como las fuerzas estáticas y dinámicas a que dan lugar, y por otra parte conocimiento de las propiedades físicas de los materiales con que se constituyen los encofrados. En el Capítulo 3 se discutió acerca de los valores de las presiones y pesos, y en el Capítulo 4 sobre las propiedades de los materiales. Expresiones empleadas en el cálculo de encofrados. Los encofrados de las estructuras de hormigón están sometidos a tensiones de flexión, esfuerzo cortante y comprensión, tensiones que deben de mantenerse dentro de ciertos límites pro razones de seguridad. Además de los límites anteriores, frecuentemente se adopta un valor máximo admisible para la flecha de los encofrados. Las notaciones que se emplean para el cálculo son las que se indican seguidamente: M = momento flector o momento resistente c = distancia entre la fibra neutra y la fibra de borde σ = tensión en la fibra de borde en flexión I = momento de inercia de la sección b = ancho de viga d = altura o cano de vigas S = momento resistente V = reacción o esfuerzo cortante total en el extremo τ = tensión cortante horizontal P = carga concentrada W = carga total uniformemente repartida W = carga uniformemente repartida I = luz de viga o longitud de pilar = flecha δ Tensión de flexión. La tensión en las fibras extremas en flexión viene dada por σ=

Mc I

En vigas de sección rectangular :

I=

bd3

y

S=

de donde

σ=

12

I c

=

M S

bd 2

=

6

6M bd 2

La expresiones (5-1) y (5-4) permiten calcular las tensiones en las fibras extremas de una viga de dimensiones conocida sometida al acción de un momento flector determinado. En los cálculos,


158

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


generalmente se conocen el momento flector y las tensiones admisibles y el problema consiste en determinar las dimensiones de la viga, que se deducen fácilmente de la expresión (5-4) bd 2 =

6M σ

Cuando se proyecta una viga se conoce la magnitud de la carga uniformemente repartida que actúa sobre ella, o bien la magnitud y punto de aplicación de la carga o cargas concentradas, asimismo se conocen la luz de la viga, el tipo de apoyos (ya sea simplemente apoyada o continua), y las tensiones admisibles. Con estos datos pueden calcularse fácilmente el momento flector máximo y las dimensiones necesarias. En vigas simplemente apoyadas en ambos extremos, sometidas a cargas uniformemente repartida en toda su longitud, el momento flector máximo aparece en el centro del vano y tiene por valor: M=

wl2 8

=

WL 8

Si las vigas es continua sobre tres o más apoyos igualmente espaciados, el momento flector máximo viene dado por M=

wl 2 10

=

WL 10

En vigas simplemente apoyadas sometidas a una carga concentrada aplicada en el centro de la luz, el momento flector máximo en dicho punto tiene por valor M=

PI 4

A continuación se indican los valores de los momentos máximos correspondientes a diversos casos de cargas concentradas actuando sobre vigas simplemente apoyadas. Dos cargas iguales P en los tercios de la luz: M=

PI 3

Tres cargas iguales P en los cuartos de la luz: M=

PI

en el centro del vano

2

Una carga concentrada P a distancia x de un extremo de la viga: M=

P(I - x )x I

La expresión (5-11) puede utilizarse para determinar el momento flector máximo de una viga sometida al acción de dos o más cargas concentradas aplicadas en puntos conocidos, bastado par ello sumar lo momentos producidos por ada carga en el punto crítico de la viga, llamado punto crítico a aquel donde la combinación de los momentos producidos por las cargas es un máximo. Ejemplos de dimensionado de vigas para resistir momentos flectores. El siguiente ejemplo indica el método de dimensionar una viga de madera de sección rectangular para unas determinadas condiciones de carga. Dado el carácter temporal de las cargas que actúan sobre los encofrados, tomaremos una tensión admisible en flexión de 125 kg/cm ². Ejemplo 1. Determinar las dimensiones mínimas de uan viga de 3 metros de luz, sometida a la acción de una carga uniformemente repartida de 600 kg por metro. De la expresión (5-6) M=

600 x 32 8

= 675 m/kg = 67.500 cm/kg

De la expresión (5-5) bd 2 =

6M σ

=

6 x 67.500 125

= 3.240 cm2

Considerando una tabla de espesor nominal 5,08 cm y efectivo de 4,13 cm 4,13d² = 3.240 cm³ d² = 785 cm² d = 28 cm


159

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


De acuerdo con estos cálculos emplearemos una tabla comercial de 30,48 cm de canto, pero antes será necesario comprobar esta viga a esfuerzo cortante y flecha. Ejemplo 2. Determinar las dimensiones mínimas de una viga de madera de 2,40 m de luz, simplemente apoyada, solicitada por tres cargas concentradas iguales de 350 kg, situadas a 0,60, 1,20 y 1,80 metros medidos desde los extremos de la viga. viga. Como las cargas actúan en los los cuartos de la luz, emplearemos la expresión (5-10) PI

M=

2

350 X 240

=

= 42.000 cm/kg

2

De la expresión (5-5) bd 2 6

=

M σ

=

42.000 125

= 336 cm3

Este momento resistente lo proporciona, según la Tabla 4-1, una tabla S4S de dimensiones comerciales 5,08 por 25,40 cm, que es la que permite mayor ahorro de madera entre las susceptibles de empleo. A igual que en el ejemplo anterior, será necesario comprobar esta viga a esfuerzo cortante y flecha. Tensiones cortantes. Las tensión cortante máxima en una viga de sección sección rectangular viene dada por la expresión 3V

τ=

2bd

En vigas simplemente apoyadas con carga uniformemente repartida el esfuerzo cortante máximo actúa en las secciones extremas y tiene por valor V=

wl 2

En vigas continuas, con más de dos apoyos igualmente separados, cargadas uniformemente en toda su longitud, el esfuerzo cortante máximo tiene por expresión V=

5wI 8

En las vigas simplemente apoyadas con una o varias cargas concentradas, el esfuerzo cortante máximo aparece en una de las secciones extremas y es igual a la reacción en el apoyo. Si las reacciones son diferentes, para efectos de dimensionado se considerará la mayor. Ejemplo de dimensionado de vigas a esfuerzo cortante. Los siguientes ejemplos indican el método a seguir par determinar la magnitud de la tensiones producidas por el esfuerzo cortante. Ejemplo1. Consideramos la misma viga el ejemplo 1 del parágrafo anterior. Habíamos deducido que para resistir el momento flector se necesitaba necesitaba una tabla S4S de dimensiones 5,08 por 30,48 cm: w = 600 kg/m I =3m b = 4,13 cm d = 29,21 cm Según la expresión (5-13), wl

V=

2

=

600 x 3 2

= 900 kg

De la (5-12), τ=

3V

=

2bd

3 x9 2 x 4,13 x 29x21

= 11,2 kg/m 2

Valor plenamente satisfactorio, ya que la tensión admisible a esfuerzo cortante en la madera de pino del Sur o pino Douglas, calidad número 1, o similares, es del orden de 14 kg/cm ² Ejemplo 2. Consideremos la viga viga de dimensiones 5,08 por 25,40 cm del ejemplo ejemplo 2 del párrafo anterior, solicitada pro tres cargas concentradas iguales de 350 kg. b = 4,13 cm d = 24,13cm V=

3 x 350 2

= 525 kg


160

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


3V

τ=

=

2bd

3 x 525 2 x 4,13 x 24 x 13

= 7,9 kg/m

2

Valor muy inferior al admisible de 14 kg/cm ². La condición de esfuerzo cortante podría cumplirse con una viga de dimensiones 5,08 por 15,24 cm Flecha de las vigas. La mayoría de las normas para estructuras estructuras de hormigón limitan limitan los valores máximos de las flechas de los encofrados con idea de evitar que la superficie del hormigón aparezca excesivamente curvada. Este límite suele ser del orden de 1/8 de pulgada (0,32 cm) o bien I/270, donde la I es la distancia entre ejes de apoyos. La distancia entre apoyos para la que ambos valores son iguales se deduce igualando sus expresiones I 270

= 0,32 cm

l = 86, cm

Para luces menores que 86,5 cm la expresión I/270 limitará el valor de la flecha admisible y para luces mayores lo hará el valor de 1/8 de pulgada. En vigas simplemente apoyadas cargadas uniformemente, la flecha máxima en el centro del vano viene dada por δ=

5WI3 384EI

Para vigas de sección rectangular bd I=

3

12

Sustituyendo en la (5-15) obtenemos δ=

0,1565WI3 Ebd 3

Como W = wl, sustituyendo δ=

0,1565wI 4 Ebd 3

La carga uniformemente repartida que produce la flecha w=

Para

δ

δ

será

6,39Ebd 3 δ I4

= I/270 w=

Para

δ

0,024Ebd3 I3

= 1/8 de pulg (0,32 cm) w=

2,04Ebd 3 I4

En vigas continuas uniformemente cargadas la flecha máxima en los vanos extremos viene dada por δ=

0,0054WI3 EI

Sustituyendo W por wI e I por bd³/12 tendremos  

0,0648 w/ 4

Ebd 3 En vigas simplemente apoyadas sometidas a la acción de una carga concentrada en el centro del vano, la flecha máxima tiene un valor de


161

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


 

Pl

3

48 EI Sustituyendo I por bd³ /12  

PI 3

3 4 Ebd Ebd La figura 5-1 representa una viga continua solicitada por cargas concentradas, por ejemplo, una carrera sustentada por tirantes separados a distancia iguales, donde las cargas concentradas actúan sobre la carrera por medio de las costillas.

FIG. 5-1. Cargas concentradas sobre una viga Las mismas condiciones de carga se dan en los tableros de forjado sustentados por viguetas, que a su vez son sustentados por los largueros que descansan sobre los puntales. Como la posición de las cargas concentradas P puede variar considerablemente, los cálculos par determinar la flecha máxima pueden llegar a ser bastante complicados, pero si se asimilan las cargas concentradas a una carga uniformemente repartida del mimo valor total, puede calcularse la flecha con facilidad por medio del expresión (5,23), que proporciona la suficiente aproximación para el cálculo de encofrados. Ejemplos de cálculo de flechas de vigas. Examinaremos a continuación las vigas de los ejemplos anteriores para determinar si las flechas máximas están dentro de los límites límites admisibles. Par ello adoptaremos I/270 como valor de la flecha máxima admisible y 112.500 kg/cm ² para el módulo de elasticidad E de la madera. Ejemplo 1. Sea una viga simplemente apoyada de 3 metros de luz sometida a una carga uniformemente repartida de 600 kg por metro, y que calculada a momento flector se han deducido unas dimensiones efectivas de 4,12 por 29,21 cm correspondientes a unas nominaciones de 5,08 por 30,48 cm. Determinar la flecha máxima mediante la expresión (5-18). δ=

=

0,1565w/ 4 Ebd 3 0,1565 x 600 x 300 4

112.500 x 4,13 x 29,213 x 100

= 0,67cm

La flecha admisible es I/270 = 300/270 = 300/270 = 1,11 cm por lo que la viga resulta completamente satisfactoria. Las dimensiones mínimas necesarias par satisfacer cada una de las condiciones anteriores son Condición Dimensiones mínimas, cm 5,08 x 30,48 Momento flector…….. 5,08 x 25,40 Esfuerzo cortante…… 5,08 x 30,48 Flecha……………….. Ejemplo 2. Sea una viga de 2,40 metros de luz, simplemente apoyadas solicitadas por tres cargas iguales de 350 kg aplicadas a 0,60; 1,20 y 1,80 metros de cada extremo. Calculada a momento flector se han deducido unas dimensiones nominales de 5,08 por 25,40 cm que corresponden a unas efectivas de 4,13 pro 24,13 cm.  

19PI3

384 EI P = 350 kg


162

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


I = 240 cm E = 112.500 kg/cm² I

bd 3



4,13 x 24,133

 4.832 cm4

12 12 que podíamos haber deducido de la Tabla 4-1 directamente  

19 x 350 x 2403

 0,441 cm 384 x112.500 x 4.832 Calculemos ahora la flecha suponiendo que las cargas concentradas se reparten uniformemente en toda la longitud de la viga. La carga total W será 1.050 kg, y aplicaremos la expresión (5-15), δ=

δ=

5Wl 3 384El 5 x 1.050 x2403 384 x 112.500 x4.832

= 0,349cm

La flecha admisible es I*/270 = 240/270 = 0,890 cm por lo que la viga elegida es satisfactoria. Las dimensiones mínimas necesarias para cada condición son Condición Dimensiones mínimas, cm Momento flector…….. 5,08 x 25,40 Esfuerzo cortante…… 5,08 x 15,24 Flecha……………….. 5,08 x 25,40 Momento flector, esfuerzo cortante y flechas de vigas. La Tabla 5-1 proporciona los valores máximos del momento flector, esfuerzo cortante y flecha, para diversos tipos de vigas y condiciones de capa. Las notaciones empleadas son las siguientes: W = cargas total uniformemente repartida sobre la viga w = carga uniformemente repartida P = carga concentrada L = luz de la viga V = esfuerzo cortante total en una sección de la viga M = momento flector máximo  = flecha máxima E = módulo de elasticidad I = momento de inercia de la viga con respecto al eje de gravedad En vigas de sección rectangular, I = bd³/12 Longitud crítica de una viga par momento flector, esfuerzo cortante y flecha. El estudio de las vigas que componen un encofrado para determinar las separaciones máximas entre apoyos, de manera que no se sobrepasen las tensiones de flexión, tensiones cortantes y flechas admisibles, requiere normalmente un tiempo considerable. considerable. Si se conociera de antemano cuál ha de ser la condición predominante de entre todas las estudiadas, la viga podría calcularse solamente par dicha condición, prescindiendo de las restantes. Consideremos una viga de luz y canto determinados, tal que esté sometida a las tensiones de flexión y cortantes admisibles, evidentemente la viga tendrá igual capacidad resistente a la flexión y al esfuerzo cortante; a la relación entre la luz y el canto de dicha viga se la denomina longitud crítica. La longitud crítica podrá determinarse para flexión y esfuerzo cortante, para flexión y flecha y para esfuerzo cortante y flecha. La Tabla 5-2 proporciona las longitudes críticas de las vigas más utilizadas en los encofrados, pudiéndose aplicar al cálculo de entablados, tableros, costillas, viguetas, carreras, y largueros; es decir, a todas las vigas. Longitud crítica de una viga para momento flector y esfuerzo cortante. Determinemos la longitud crítica de una viga de sección rectangular sometida a momento flector y esfuerzos cortantes.


163

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


La viga es continua sobre varios apoyos equidistantes y está cargada uniformemente, como indica el caso 9 de la Tabla 5-1. La tensión admisible a flexión es de 125 kg/cm² y a esfuerzo cortante de 14 kg/cm² Momentos: Momento resistente M = Momento flector M =

fbd

wl

6

2



125bd 2 6

 20,8bd 2

(a)

2

10

(b)

TABLA 5-1 MOMENTOS FLECTORES, ESFUERZOS CORTANTES Y FLECHAS MÁXIMOS EN VIGAS

Nota del Traductor: 

Este valor es aproximado, el valor exacto viene dado por :

Pb

l

2

 b 2  3

2 9 3. E.I.l ** Estos valores no corresponden exactamente a los los verdaderos en vigas vigas continuas, pero son lo suficiente aproximados para la precisión que se requiere el cálculo que se desarrollan en este libro. Igualando (a) y (b) tenemos 20,8bd  2

bd  2

wl 2 10 wl 2 208


164

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Esfuerzo cortante: Resistencia al esfuerzo cortante V  Esfuerzo cortante total V 

2 bd 3



28bd 3

5wl 8

Igualado (d) y (e) 28bd 3 bd 



5wl 8

15wl 224

Multiplicado ambos miembros de esta expresión por (d) e igualado a (c)

w/ 2 208



5wld 224

I

 14 d Cuando I/d = 14, la viga es igualmente resistente a momento flector y a esfuerzo cortante, si I/d <14 consideramos solo las tensiones cortantes, y s i I/d >14, solo las de flexión. Longitud crítica de una viga par momento flector y flecha. Determinemos la longitud crítica de una viga continua de sección rectangular para momento flector y flecha, producidos por un carga uniforme, como indica el caso 9 de la Tabla 5-1. La tensión admisible a flexión es de 125 kg/cm² y el módulo de elasticidad 112.500 kg/cm ². La flecha será  

0,0648w/4



112.500bd 3 La flecha admisible.  

Ebd

4

0,0648w/ 4

I

270 Igualado (a) y (b) bd  3

w/ 3

6.420 De la presión (c) del caso anterior

bd  3

wl 2 d

208 Igualando (c) y (d) I d

 30,5

Si I/d = 30,5, la viga tiene la misma capacidad resistente a momento flector y a flecha; si I/d <30,5 consideraremos solamente el momento flector, y si I/d > 30,5, solamente la flecha. Longitud crítica de una viga para esfuerzo cortante y flecha. Determinemos la longitud crítica de una viga continua de sección rectangular cargada uniformemente, como indica el caso 9 de la tabla 51, para las condiciones de esfuerzo cortante y flecha. La tensión cortante admisible es de 14 kg/cm², y el módulo de elasticidad 112.500 kg/cm ². Resistencia al esfuerzo cortante V =

2rbd 3



28bd 3


165

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Esfuerzo cortante total V =

5wl 8

Igualado (a) y (b) 28bd 3 bd 



5wl 8

15wl 224

Multiplicado ambos miembros por d² bd  3

15wld 2 224

Flecha: De la expresión (c) del caso anterior bd  3

wl3 6.420

Igualado (e) y (f) deducimos I d

= 20,7

Si I/d = 20,7, la viga tendrá la misma capacidad resistente al esfuerzo cortante y a la flecha; si I/d < 20,7, consideraremos solamente el esfuerzo cortante, y si I/d > 20,7, solamente la flecha. TABLA 5-2



LONGITUDES CRITICAS DE VIGAS PARA MOMENTOS, ESFUERZOS CORTANTES Y FLECHAS ( δ = I/270)

En las columnas 3, 4 y 5, si I/d es menor que los valores de la tabla, predominarán esfuerzo cortante, momento flector y esfuerzo cortante, respectivamente; y donde I/d es mayor que los valores dados predominará respectivamente, momento flector, flecha y flecha respectivamente.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN DEL AL TABLA 5-2. Aplicaremos a continuación los datos de la Tabla 5-2 al cálculo de un entablado de muro de espesor nominal de 1 pulg (2,54 cm) sometido a carga uniformemente repartida. La tensión admisible a flexión es de 125 kg/cm² y a esfuerzo cortante 14 Kg/cm² el módulo de elasticidad E es 112.500 kg/cm². Supongamos una separación entre costillas de 40cm, con lo que I/d = 40/1.985 = 20,2. Para este valor predominará el momento flector sobre el esfuerzo cortante y la flecha, de acuerdo con las columnas 3 y 4 de la tabla. La comparación entre esfuerzo cortante y flecha puede verse en la columna 5, pero no es necesario efectuarla. En resumen, pueden despreciarse en el cálculo de la carga o presión máxima sobre el entablado los efectos de esfuerzo cortante y de la flecha. Si las costillas que se emplean en el encofrado de del muro tiene unas dimensiones de 5,08 por 10,16 cm, en madera S4S, y la separación de carreras es de 50 cm, tendremos una longitud critica I/d = 50/9,21 = 5,45. Par este valor el esfuerzo cortante predomina sobre el momento y éste sobre la flecha, y en consecuencia pueden despreciarse el momento y la flecha en el cálculo de la presión máxima sobre las costillas.


166

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Longitudes críticas para las diferentes dimensiones de madera. La Tabla 5-3 proporciona las longitudes críticas para diferentes escuadrías de madera empleadas en la construcción de encofrados. Todos los valores se han deducido suponiendo una flecha admisible de I/270. TABLA 5-3

LONGITUDES CRÍTICAS DE VIGAS UNIFORMEMENTE CARGADAS APRA MOMENTOS FLECTORES, ESFUERZOS CORTANTES Y FLECHAS ( δ =I/270) E = 112.500 kg/cm ²

Para longitudes de vigas menores que las de las columnas se considerará el esfuerzo cortante, momento flector y esfuerzo cortante, respectivamente. Para longitudes mayores que las dadas en las columnas se considerará momento flector, flecha y flecha, respectivamente. PROYECTO DEL ENCOFRADO DE N MURO DE HORMIGÓN. A continuación aplicaremos las fórmulas y criterio desarrollados en los párrafos anteriores al cálculo de los encofrados de un muro, comprendiendo el entablado, las costillas, las carreras y los tirantes, con los datos siguientes: 1. Altura del muro, 3,60 metros. 2. Velocidad del llenado de los encofrados, 1,20 m/hr. 3. Temperatura, 21 °C. 4. Hormigón vibrado. 5. Flecha máxima admisible, I/270. 6. La presión máxima viene dada por la expresión (3-10). 7. La madera emplead es S4S. Entablado.- está constituido por tablas machihembra D y M de pino amarillo del Sur, de 1 pulg (2,54cm) de espesor nominal y 25/32 de pulgada (1,985 cm) de espesor efectivo. La presión máxima ejercida por el hormigón la deducimos de la Tabla 3-4 y tiene un valor de 3.240 kg/m ² Como el espesor del entablado es conocido, determinaremos la separación máxima admisible entre las costillas, teniendo en cuenta la flexión, el esfuerzo cortante y la flecha. Supondremos un ancho de tabla de 30 cm. Como el entablado apoya sobre varias costillas lo consideraremos como viga continua. El momento flector máximo será 

M=

wl 2 10

=

0,3240 x 30 x l 2 10

= 0,972l 2

El momento resistente de cada tabla M=

σ bd

2

=

6

125 x 30 x 1,9852 6

= 2.465cm / kg

Igualando el momento flector y el resistente. 0,972l 2 = 2.465

l = 50,4 cm El esfuerzo cortante máximo sobre las costillas será V=

5wl 8

=

5 x 0,3240 x 30 x l 8

= 6,08l

La tensión cortante


167

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


V=

2rbd 3

V = 2/3 x 14 x 30 x 1,985 = 555 kg 6,081 = 555 6,081= 91,4 cm555

La flecha máxima la tendremos en los vanos extremos y tiene por valor 0,0054wl 4 δ= El Como δ = l/270 0,0054wl 4 l = EI 270

l3 =

El 0,0054 x 270 x w

Sustituyendo: w = 0,3240 kg/cm² l³ = 0,0895 El l = 19,88cm 4 E = 112.500 kg/cm² En donde l³ = 0,0895 x 112.500 x 19,88 = 200.000 l =58,5 Refiriéndonos a la Tabla 5-3 deducimos que en el entablado de 2,54 cm de espesor, si la separación entre las costillas es mayor de 27,7 cm, el efecto del esfuerzo cortante puede despreciarse, y como la tensión admisible a flexión permite una separación de 50,4 cm, despreciaremos dicho efecto. Asimismo, la tabla revela que para separación entre costillas menores de 60,5 cm puede despreciarse el efecto de la flecha. Es decir, una vez determinada la luz máxima por la condición de momento flector, basta con examinar la Tabla 5-3 para saber si deben de tenerse en cuenta el esfuerzo cortante y la flecha. Aunque la separación admisible entre costillas pueda ser de 50,4 cm las dispondremos a 45 cm, con lo que si la longitud del muro es también de 3,60 m, necesitaremos exactamente ocho espacios. Costillas.- Cada costilla soportará una faja vertical de entablado de 45 cm de ancho con una presión uniforme de 0,3240 x45 = 14,60 kg/cm. Las costillas comprenden la altura total del muro apoyando sobre las carreras y, por tanto, las calcularemos como vigas continuas. Elegiremos para las costillas la tabla comercial de 5,08 por 10,16 cm con dimensiones efectivas de cálculo de 4,13 por 9,21 cm y calcularemos la separación máxima admisible de las carreras teniendo en cuenta momentos, esfuerzos cortantes y flechas. El momento resistente será M=

σ bd

2

6

De la tabla 4-1, bd²/6 = 58,34 cm³, luego M = 125 x 58,34 = 7.280 cm/kg. E l momento flector M=

wl 2 10

=

14,60 x l 2 10

= 1,46l 2 cm/kg

Igualando ambas expresiones, 1,46l² = 7.280 l² = 4.980


168

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


l² =

70,6 cm La Tabla 5-3 no dice que con las dimensiones de viga elegidas, para luces menores de 127 cm predominará el esfuerzo cortante sobre el momento flector, y como en nuestro caso el momento flector no permite pasar de 70,6 cm deberemos tener en cuenta el esfuerzo cortante en el dimensionado. El efecto de la flecha no es necesario tenerlo en cuenta más que para luces mayores de 280 cm. A continuación determinaremos la separación máxima de las carreras según la limitación debida al esfuerzo cortante. El valor máximo del esfuerzo cortante será V=

5wl 8

=

5 8

x 14,60 x l = 9,13l

La tensión cortante V=

=

2 3

2rbd 3

x 14 x 4,13 x9,21= 355 kg

Igualando ambos valores de V, 9,13l = 355 l =39cm Este valor l es la luz libre de las costillas, la separación entre los ejes de las carreras, suponiendo que tengan un espesor de 10,16 cm, será 39 + 10,16 = 49,16 cm. Resumiendo los resultados tenemos: Luz máxima Condición cm Momento flector 70,6 Esfuerzo cortante 49,2 Flecha 70,6 Dispondremos, en consecuencia, las carreras con una separación de 48 cm. Como la presión máxima que produce el hormigón vibrado por metro de altura es de 2.400 kg/m ² será de 1,35 m, y, por tanto, una vez que se ha llenado el encofrado los puntos situados por debajo de 1,35 m medidos desde la parte superior del encofrado estarán sometidos a l presión de 3.240 kg/m ² a 1,35 m de profundidad. En la figura 5-2 se representa esta variación de presión. Carreras.- Las carreras de los encofrados de los muros de dimensiones similares al que estudiamos, se forman generalmente con do tablas de 5,08 de espesor nominal, separadas por medio de dos pequeños tacos de madera de unos 2,5 cm de espesor. Vamos a determinar el ancho o canto mínimo necesario suponiendo que disponemos de tirantes con capacidad de carga de 1.350 kg. Las carreras situadas en la parte inferior del encofrado estarán sometidas a una presión de 3.240 kg/m ² correspondiendo a cada carrera un faja horizontal de 48 cm de ancho, lo que da una carga lineal de 1.555 kg/m. La separación máxima admisible entre los tirantes será de 87 cm, los colocaremos a 85 cm. El momento flector máximo aparecerá en los apoyos de las costillas sobre las carreras, en los puntos medios de la separación entre tirantes. Su valor será. FIG. 5-2 Separación entre carreras


169

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


M=

3pl 16

P = 0,45 x 0,48 x 3.240 = 700 kg l = 85 cm M=

3 X 700 X85 16

= 11.156cm / kg

El momento resistente de la carrera será M = σ bd

Igualando ambos valores,

6 bd 2 6

bd 2 σ 6

2

= 11.156 =

11.156 125

= 89,2cm 2

Según la Tabla 4-1 el momento resistente de una tabla de 5,08 por 10,16 cm es 58,34 cm ³ , por lo que dos tablas de dicha escuadría tendrán un momento resistente total de 116,68 cm ³, superior al estrictamente necesario. Calculemos ahora las dimensiones necesarias para soportar el esfuerzo cortante. El valor máximo de este esfuerzo en las carreras, consecuencia de las cargas transmitidas por las costillas, resulta un tanto indefinido. Sin embargo, si suponemos que sobre la carreras actúa una carga uniforme correspondiente a una faja de 48 cm de ancho, obtendremos un resultado lo suficiente aproximado APRA el cálculo de encofrados. La carga valdrá 3.240 x 0,48 = 1.555 kg/m. El esfuerzo cortante vendrá dado por V = 5/8 x 1.555 x 0,85 = 826 kg V= 2τ bd 3

La resistencia al esfuerzo cortante

3

= 826

d= τ

2τ bd

3 x 826 2τ b

= 14 kg/cm

2

b = 2 x 4,13 = 8,26 cm

Luego, d = (3 x 826)/2 x 14 x 8,26 = 10,71 cm. Como el ancho efectivo de la tabla es de solo 9,21 cm necesitaremos una tabla de dimensiones mayores, como por ejemplo 5,08 por 15,24 cm, o bien reducir la separación entre tirantes lo suficiente par poder utilizar la tabla de 5,08 por 10,16 cm. En este último caso la separación máxima será I=

9,21 10,71

= x 85 = 73 cm

Emplearemos una separación de tirantes de 70 cm. Comprobemos por último la carrera a flecha máxima, que evidentemente se dará en los puntos medios de la separación entre tirantes. Su valor vendrá dado por  

5pl3

384 EI P = 0,45 X 0,48 X 3.240 = 700kg I  70 cm

E = 112.500 kg/cm² I  2 x 268,73  537,46 cm

4

Sustituyendo


170

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


 

5 x 700 x 70

3

384 x112.500 x537,46

 0,052cm

la flecha admisible es  

l



70

 0,259 cm 270 270 Resumiendo los resultados Condición Momento flector Esfuerzo Cortante Flecha

Separación Máxima de Tirantes, cm Superior a 76 70 Superior a 76

De los cálculos anteriores se deduce que la separación máxima entre tirantes, suponiendo que tengan la suficiente resistencia, está limitada por la resistencia de las carreras al esfuerzo cortante. Resultantes de los resultados del proyecto: Elementos Entablado Costillas Carreras Tirantes

Dimensiones nominales y separación 2.54 cm de espesor 5,08 por 10,16 cm a 45 cm Dos 5,08 por 10,16 cm a 48 cm De 1.350 kg a 70 cm

Puntales verticales.- La carga máxima que puede soportar un pie derecho o puntal vertical depende de los actores siguientes: 1. Tensión admisible o compresión, paralela a las fibras. 2. Area de la sección transversal del puntal. 3. Relación de esbeltez La tensión admisible a compresión, paralela a la dirección de las fibras, puede verse en la Tabla 4-2, según las diferentes especies y calidades de maderas. Los valores de la Tabla corresponden a maderas secas y están incrementado dado el carácter temporal de las cargas que actúan sobre los encofrados. La tabla proporciona también los valores del módulo de elasticidad. Para determinar la carga máxima admisible sobre un puntal se deberá emplear el área efectiva o meta de la sección transversal. La relación de esbeltez es el cociente entre la longitud libre del puntal y la menor dimensión transversal, utilizándose para ello las dimensiones efectivas y no las nominales. Por ejemplo, en un puntal de sección 10,16 por 15,24 cm y 3,60 m de longitud libre, la esbeltez será 360/9,21 = 39. Las cargas admisibles sobre los puntales disminuyen a medida que aumenta la esbeltez, por lo que cuando los puntales tengan gran longitud deberán arriostrarse en dos direcciones con una o varias filas de riostras. Cargas admisibles sobre puntales de madera. El Forest Products Laboratory del U.S. Forest Service ha desarrollado unas fórmulas para puntales rectangulares de longitudes pequeñas, medias y grandes, que has sido adoptadas por la National Lumber Manufacturers Association. Estas fórmulas son : 1. En pilares de pequeña longitud con esbeltez menor o igual a 10, la carga admisible viene dada por bd   A P   2. En pilares de longitud intermedia con esbeltez comprendida entre 10 y K, la carga admisible es

 1  l  4  P  A 1 -     3  kd   3.

En pilares de gran longitud con esbeltez mayor que K, la carga admisible viene dada por P 

2

 AE

36l / d 

2



0,274AE

l / d 2


171

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


En las expresiones (5-27), (5-28) y (5-29) P = carga admisible en el pilar  = tensión admisible a compresión paralela a las fibras b = lado de la sección transversal d = lado menor de la sección transversal A = área neta de la sección transversal l = longitud libre del pilar E = módulo de elasticidad de la madera K =

E/6  0,642

 / 2

E/

los valores de K se dan en la Tabla 5-4 y son constantes para cada especie y calidad de madera. Supongamos, por ejemplo, un puntal de madera S4S, de pino de hoja pequeña del Sur, de calidad número 1, con sección transversal de 10,16 por 10,16 cm y 90 cm de longitud. La esbeltez será 90/9,21 = 9,8. La carga máxima admisible se deduce mediante la fórmula (5-27) P   A  125 x 84,75  10.600kg TABLA 5-4 VALORES DE K PARA DIFERENTES CALIDADES Y ESPECIES DE MADERAS*

Los valores de la carga admisible son en la hipótesis de pilares rectos con extremos cortados perpendicularmente al eje del pilar, y con la carga centrada con dicho eje. En caso de no cumplirse estas condiciones, deberá reducirse la carga admisible.



Si aumentamos la longitud del puntal a 1,80 m, la esbeltez será 10/9,21 = 19,6, y como es menor que K = 20,3, la fórmula (5-28) nos dará la carga admisible.

 1  180  4   1  l  P  A l -     7.580 kg   84,75 x 125 x l -   3  kd   3  20,3 x 9,21   Aumentando la longitud a 3,60 m la esbeltez tendrá un valor 360/9,21 = 39,2, y aplicando la fórmula (5-29) P 

0,274 AE

l / d 

2



0,274 x 84,75 x 112.500 39,2 2

 1.700kg

Los cálculos desarrollados demuestran que la carga admisible sobre un pilar disminuye a medida que aumenta su longitud libre de pandeo, por lo FIG. 5-3 Cargas admisibles sobre puntales verticales de madera S4S :

Puntal 1 2 3 4 5 6

Dimensiones Pulg cm 4x4 10,16x10,16 6x6 15,24x15,24 8x8 20,32x20,32 4x4 10,16x10,16 6x6 15,25x15,25 8x8 20,32x20,32

σ

Kg/cm ² 110 110 110 85 85 85

E Kg/cm ² 112.500 112.500 112.500 84.000 84.000 84.000

Que cuando los pilares que se utilicen tengan gran longitud será conveniente arriostrarlos en dos direcciones perpendiculares con una o varias filas de riostras.


172

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


TABLA 5-5 CARGAS ADMISIBLES, EN KG, SOBR PUNTALES DE AMDERA S4S

En las tablas 5-5 y 5-6 se dan máximas cargas admisibles en puntales de madera, y en la figura 5-3 se representan gráficamente los mismos valores. Los valores de las Tablas 5-5 y d-6 son los máximos que pueden soportar los puntales sin peligro de pandeo y están afectados del correspondiente coeficiente de seguridad. Sin embargo, un puntal no puede soportar más carga que la que es capaz de transmitir a su base o recibir procedente del la sopandas, por lo que, en algunos casos, es necesario adoptar valores de las cargas inferiores a los de la tabla. Es decir, si la tensión de compresión perpendicular a las fibras admisible en una sopanda que descansa sobre un puntal es de 35 kg/cm², la carga máxima sobre el puntal estará limitada al producto del área efectiva del contacto entre sopanda y puntal, por la tensión de compresión.

TABLA 5-6 CARGAS ADMISIBLE, EN KG, SOBRE PUNTALES DE MADERA BASTA

Supongamos una sopanda de dimensiones 10,16 por 10,16 cm que descansa sobre un puntal de las mismas dimensiones, la superficie de contacto será de 84,75 cm² y la carga máxima 84,75 x 35 = 2.970 kg.

TABLA 5-7 CARGAS ADMISIBLES, EN KG, QUE PUEDEN TRASNMITIR SOPANDAS DE MADERA


173

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Si se sobrepasa esta carga, la cara inferior de la sopanda corre peligro de deformarse permanentemente sin que por ello disminuya la capacidad portante del puntal. La Tabla 5-7 proporciona las cargas admisibles susceptibles de transmitirse por las sopandas o puntales de madera, deducidas de acuerdo con las tensiones admisibles en compresión perpendicular a las fibras. Estas cargas serán también las que pueden transmitir lo puntales a los durmientes sobre los que descansan por medio de dos cuñas de madera


174

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


CAPITULO 06 PUNTALES Y ANDAMIOS Generalidades. En la construcción se emplean los puntales o pies derechos y los andamios para soportar las vigas, forjados, cubiertas, tableros de puentes y demás elementos de hormigón hasta que adquieren la suficiente resistencia para soportarse a sí mismos. Existe gran variedad de tipos y dimensiones, de madera, de acero, combinando ambos materiales y también en aluminio.

Puntales.

Los puntales se instalan generalmente como elementos aislados pudiendo estar arriostrados en uno o más puntos intermedios con riostras horizontales y diagonales, para conseguir mayor rigidez y aumentar su capacidad de carga. Si se prevé que se va utilizar al máximo la capacidad portante de los puntales se deberá inmovilizar tanto a la cabeza como el pie del puntal par prevenir posibles desplazamientos durante su empleo, y, segundo, como la capacidad de carga depende de la esbeltez, se deberán colocar riostras intermedias horizontales y diagonales par reducir las luces libres en los puntales de gran longitud. Frecuentemente el hormigonado se realiza por medio de carretillas a motor o con cucharas, de forma que el hormigón se vierte con gran rapidez sobre un zona limitada del encofrado. La utilización de estos medios puede tener como consecuencia ciertos levantamientos temporales de los encofrados próximos a la zona donde se ha vertido el hormigón; si así sucediese, cabe la posibilidad de que estos encofrados se separen de los puntales que los soportan, y a menos que ambos se mantengan rígidamente unidos variarán sus posiciones relativas Por el mismo motivo, los pies de Muchos encofrados se ha derrumbado debido a que durante el hromigonado los puntales se han desplazado de su posición inicial, como veremos posteriormente en el Capítulo 7. Las Tabla 5-5 y 5-6, así como la figura 5-3, deban la relación entre las capacidades de carga de los puntales y sus luces libres. Vemos, por ejemplo, en las tablas que un puntal de madera S4S de dimensiones 10,16 por 10,16 centímetros y de 1,80 m de longitud puede soportar una carga de 6.600 kg, con tensión de compresión de 110 kg/cm ², mientras que en las mismas condiciones, pero con 3,60 m de longitud, la carga admisible disminuye a1.650 kg; es decir, al haber aumentado al doble la longitud libre del puntal, de 1,80 m la carga admisible ha pasado a ser la cuarta parte. La Tabla 6-1 proporciona las cargas admisibles en puntales de madera con longitudes variables entre 1,80 y 4,25 m en tantos por ciento de la cargas admisibles en los puntales de 1.80 m de longitud, para 4

maderas con tensión admisible a compresión de 110 kg /cm² y módulo de elasticidad

TABLA 6-1 RELACIÒN ENTRE CARGA ADMISIBLE Y LONGITUD LIBRE EN PUNTALES DE MADERA


175

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


De 112.500 kg/cm ². Para otros tipos de maderas las relaciones serán aproximadamente las mismas. Las curvas de la figura 5-3 representan en esencia los mismos valores. Los datos de la Tabla 6-1, aunque se refieren a puntales de madera, pueden aplicarse en líneas generales a los puntales prefabricados. Puntales de madera. Estos puntales, en comparación con los prefabricados tienen diversas ventajas e inconvenientes que enumeramos a continuación. Entre los primeros tenemos: 1. Bajo coste inicial. 2. Fáciles de conseguir en le comercio. 3. Poseen gran capacidad de carga en relación a su peso. 4. La colocación y retirada de las riostras se realiza con facilidad Sus principales inconvenientes son: 1. Dificultad de encajar sus longitudes. 2. El coste de la mano de obra para su colocación puede llegar a ser mayor que en los puntales prefabricados. 3. A menos que se almacenen con precauciones especiales, pueden deformarse permanentemente, disminuyendo su capacidad portante. Cuando los puntales de madera disponibles son excesivamente largos, es preciso cortarlos ya adaptarlos a la longitud necesaria, con el consiguiente desperdicio de material. Por el contrario, si son demasiado cortos se hace necesario realizar empalmes, resultando un debilitamiento del puntal al compararlo con uno de la misma longitud total. Los ajustes finales de las alturas de los puntales suelen realizarse introduciendo dos cuñas o calzos de madera bajo sus pies y en direcciones opuestas. En general, es preferible hacer las cuñas de maderas duras, ya que éstas poseen una tensión admisible a compresión en dirección perpendicular a las fibras más elevada que las maderas blandas o de coníferas. Las cuñas se clavarán a los durmientes o elementos sobre los que descansen para impedir cualquier posible desplazamiento.

FIG. 6-1 Puntal tipo de madera

Sopandas. Cuando los puntales se emplean para soportar los encofrados de fondo de vigas es necesario colocar unas sopandas en la cabeza de los puntales, como indica la figura 6-1. sopanda se une al puntal mediante una o dos bridas de cabeza y dos jabalcones.

La

Como las cargas se transmiten al puntal por compresión, su magnitud vendrá limitada pro la tensión admisible a compresión en dirección perpendicular a las fibras de la cara inferior de la sopanda, más alguna pequeña carga adicional transmitida por las bridas y los jabalcones. Los valores de las cargas admisibles se dieron en la Tabla 5-7, Aunque se sobrepase la tensión de compresión de 35 kg/cm ² y se produzca una deformación permanente de la superficie de la sopanda en contacto con el puntal, no se podrá necesariamente en peligro la estabilidad del la unión, ya que parece ser que si la madera está sometida a una gran compresión perpendicular a las fibras sobre una zona limitada, las fibras en contacto directo con la carga se deforman y las exteriores a la zona cargada añaden resistencia a la unión. Todo sucede, pues, como si aumentara la superficie de contacto.

Puntales de madera dobles. Si la altura desde el suelo a los encofrados donde se va a verter el hormigón es demasiado grande para permitir la utilización de un puntal simple, pueden montarse dos o más elementos superpuestos, como representa la figura 6-2, con tal de que se garanticen la rigidez y resistencia suficiente mediante el oportuno embridado de las uniones y la colocación de riostras y jabalcones para prevenir lo posibles desplazamientos o pandeo de los puntales.


176

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Castilletes de madera. Muchas veces resulta más práctico sustituir los puntales de gran longitud por castilletes formados por cuatro o más postes de madera mantenidos en posición por medio de tirantes horizontales y jabalcones, sobre todo cuando se pueden volver a emplear en la misma obra sin necesidad de desarmarlos. Normalmente los castilletes están equipados son tornillos o gatos de nivelación situados en las cabezas y los pies de los postes, para poder realizar con exactitud los ajustes necesarios al variar la altura. Los castilletes adyacentes o a la misma estructura. FIG. 6-2 Sistemas tipo de apuntalado prados plantas. Se colocarán unas tornapuntas diagonales perpendiculares a su plano en los puntales 1, 3, 5, 7, etc. El transporte de los castilletes a nuevas posiciones se efectúa introduciendo una plataforma con rodillos debajo de los tirantes inferiores, se desmontan las riostras de interconexión y se abaten los tornillos de nivelación par poder franquear los obstáculos elevado. Frecuentemente se desplazan grupos completos de castilletes con este procedimiento. En la figura 6-3 se representa un castillete que puede utilizarse en alturas superiores a los seis metros. Los tornillos de nivelación situados en los pies de los cuatro postes pueden emplearse en dos funciones, para contrarrestar cualquier desigualdad de la superficie del suelo sustentante, eliminando las posibles deformaciones del castillete, o bien para levantar el conjunto y permitir la colocación de la plataforma de rodillos bajo los tirantes inferiores, después de lo cual se abate el castillete hasta que los mencionados tirantes descansan sobre la plataforma, pudiendo procederse entonces al transporte a una nueva posición. FIG. 6-3 Castillete tipo de madera Los tornillos de las cabezas de los cuatro postes se emplean par efectuar los ajustes finales de altura, siendo preferible realizar estos ajustes con los tornillos superiores, ya que si se efectuaran con los inferiores se podrían desplazar o deformar el castillete. Un castillete del tipo que nos ocupa, con separación entre postes de 1,80 metros, pesa aproximadamente unos 60kg por metro de altura, sin tener en cuenta el peso de los tornillos de nivelación. Su capacidad de carga es de unos 5.000 kg por poste, es decir, una carga total de 20.000 kg. Cuando se empleen varios castilletes próximos será conveniente unirlos temporalmente para obtener una mayo estabilidad.


177

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


FIG. 6-5 Puntales Ellis instalador en obra (Ellis Manufacturing Company)

Puntales prefabricados. Los puntales prefabricados se emplean ampliamente en la construcción como elementos sustentantes de vigas, losas de hormigón, etc. Comparándolos con los de madera tienen las siguientes ventajas: 1. Se fabrican en diversas longitudes tipo. 2. Pueden ajustarse fácilmente en una amplia gama de longitudes. 3. El ajuste de las longitudes se efectúan rápidamente en la mayoría de ellos. 4. Suelen ser muy resistentes, asegurando una gran duración. 5. Sus cabezas son bastante extensas, proporcionado una gran superficie de apoyo a los largueros que descansan sobre los puntales. 6. El coste de la mano de obra de montaje y ajuste de longitudes generalmente es menor que en los puntales de madera. Sus principales inconvenientes son: 1. El coste inicial es más elevado. 2. El algunos tipos la colocación de las riostras intermedias es más complicadas que en los de madera. 3. Debido a su esbeltez son menos resistentes al pandeo.

Puntales Ellis. Como se representa en la figura 6-4, este tipo de puntal consiste en un acoplamiento dedos postes de madera S4S de 10,16 por 10,16 cm de escuadría. El pies de uno de los postes se


178

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


apoya directamente sobre el suelo, mientras que el segundo poste se desliza verticalmente a lo largo de una de sus caras. La unión entre ambos elementos se realiza por medio de unas abrazaderas metálicas fabricadas por la Ellis Manufacturing Company, como indica la figura. Para colocarlo en obra se levanta el poste superior hasta que alcance la altura deseada y automáticamente la pareja de abrazaderas inmovilizan el conjunto y lo mantienen en posición. Para impedir cualquier posible deslizamiento conviene golpear fuertemente con un martillo al parte inferior de cada abrazadera y clavar encima un clavo de calibre 16d.

FIG. 6-6 Puntal Dayton Sure –Grip (Dayton Sure-Grip and Shore Company) Los fabricantes recomiendan una carga máxima de 3.000 libras (1.360 kg) por puntal con dos abrazaderas standard. Puntales Dayton Sure-Grip. Representados en la figura 6-6 este tipo de puntales se fabrican con una combinación de madera y metal. Los ajustes finales de altura se efectúan con un tornillo colocado en el extremo inferior del tubo metálico. La capacidades de carga de estos puntales se indican en la Tabla 6-2.

FIG. 6-9 Puntales Baker-Roos instalados en obra (Baker-Roos, Inc.) TABLA 6-2 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS PUNTALES DAYTON SURE-GRIP Longitud

Carga admisible*

Pies De 5,0 7,0 8,0 

Metros A 9,0 13,0 14,0

De 1,52 2,13 2,44

A 2,74 3,96 4,27

Libras 5.000 5.000 5.000

Kilogramos 2.268 2.268 2.268

Para longitudes mayores de 3,00 m es aconsejable disponer riostras horizontales en dos planos perpendiculares, en los puntales medios de la luz.


179

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Puntales Bker-Roos. En la figura 6-7 se representa el tipo standard y en la figura 6-8 el tipo extensible, construido ambos en metal y madera. La longitud del puntal extensible puede aumentarse colocando un poste de madera S4S de 10,16 por 10,16 de escuadría a través de la cabeza metálica. Las capacidades de carga de estos puntales se dan en la Tabla 6-3.

TABLA 6-3 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS PUNTALES BAKER-ROOS Longitud

Carga admisible*

Pies De

Metros A

De

A

Libras

Kilogramos

3.000 3.000 3.000

1.360 1.360 1.360

3.000 3.000

1.360 1.360

Puntales Rooshor standard 5,0 7,0 8,0

9,0 13,0 14,0

1,52 2,13 2,44

2,74 3,96 4,27

Puntales Rooshor extensibles 6,0 8,0

10,5 14,0

1,83 2,44

3,20 4,27

δ

Para longitudes mayores de 3,00 m es aconsejable disponer riostras horizontales en dos planos perpendiculares, en los puntos medios de la luz. Las longitudes de estos puntales pueden aumentarse añadiendo postes de madera de dimensiones 4 x 4 pulg. (10,2 x 10,2). Puntales Burton. Estos puntales, representados en la figura 6-10, son completamente metálicos y de tipo telescópico. La Tabla 6-4 da sus capacidades de carga con un coeficiente de seguridad de tres. Puntales Safway. Representados en la figura 6-11, con en unos puntales telescópicos completamente metálicos provistos de una U de o pulgadas (20,32 cm) como cabeza, donde encaja un trozo de madera de 4 pulgadas (10,16 cm). El ajuste de altura se realiza en primera aproximación fijado los tubos telescópicos con un pasador, seguido de un reglaje exacto mediante un manguito roscado situado en el tubo más bajo. La colocación de las riostras se realiza como indica la figura 6-12. 



TABLA 6-4 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS PUNTALES BURTON

TABLA 6-5 CAPACIDAD DE CARGA DE LOS PUNTALES SAFWAY (Coeficiente de seguridad 3)

*Estas cargas pueden aumentarse un 50% si se disponen riostras en dos planos perpendiculares, en los puntos medios de la luz, y siempre que la máxima carga no sobrepase los 5.000 kg.


180

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Puntales Symons. Estos puntales, que se representan en la figura 6-13, consisten en un gato de rosca montado sobre un marco acanalado de madera que actúa sobre una T de acero. El reglaje exacto de la altura del puntal se realiza por medio del gato. La Tabla 6-6 da las capacidades de carga de estos puntales. Conservación de los puntales prefabricados. Estos puntales pueden usarse infinidad de veces siempre que se traten con los debidos ciudadanos, especialmente aquellos elementos como los gatos de rosca, de palanca y los manguitos roscados, que deberán limpiarse y engrasarse periódicamente.

FIG. 6-10. Puntal Burton (Patent Scaffolding Company)

FIG. 6-12 Puntales Safway instalados en obra (Safway Steel Products, Inc.) En los puntales compuestos de madera y metal es relativamente fácil la colocación de las riostras intermedias; sin embargo, la introducción continua y repetida de los clavos en los postes de madera termina por dañarlos y debilitar el puntal. Para impedirlo pueden colocarse unas bridas de madera de unos 45 cm de longitud y 5,08 por 10,16 ó 5,08 por 15,24 cm de sección clavadas a los postes de madera, como se indica en la figura 6-14(a) y (b). La solución dada en (a) es mejor que la de (b), pero existen muchos tipos de puntales donde no puede aplicarse esta solución, pues se cerrarían los huecos necesarios para el movimiento de sus diversos elementos. Cuando las bridas se estropean por los repetidos clavados pueden cambiarse fácilmente. Elección de dimensiones y separaciones de puntales. Un ejemplo indicará el método a seguir par determinar la separación admisible entre los puntales. Posteriormente en el Capítulo 11 volveremos a tratar de este tema.


181

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Consideremos una losa de hormigón de 15 cm de canto apoyada sobre vigas de 40 cm de ancho, 50 cm de canto y 6 m de luz, separadas a 6 m medidos entre caras adyacentes, según representa la figura 6-15. La altura libre desde el paramento inferior de la losa es de 3,20 m FIG. Puntal Symons y accesorios (Symons Manufacturing Company) Supondremos que actúa sobre la losa una sobrecarga de trabajo de 250 kg/m ² además del peso propio. La carga que actuará sobre independiente del forjado, será:

la

viga,

considerada

Peso propio = 0,65 x 0,40 x 2.400 = 625 kg/m Sobrecarga

= 0,40 x 250 …………. 100 kg/m

Total……………………………………..725 kg/m Carga total sobre la viga = 725 x 6 = 4.350 kg 

Estas cargas pueden aumentarse un 100 por 100 si se disponen riostras en dos planos perpendiculares en los puntos medios de la luz, y siempre que la máxima carga no sobre pase los 2,720 kg.

FIG. 6-15 hormigón

Adamiaje para un conjunto de vigas y losas de

Deduciendo de la altura libre el canto de la viga y el espesor del encofrado, la altura máxima de los puntales será de unos 2,40 m, y para esta altura la capacidad portante de los puntales prefabricados o de madera de sección 10,16 por 10,16 cm viene a ser de unos 2.300 kg, siempre que no se coloquen riostras intermedias. La separación admisible entre los puntales la hallaremos dividiendo su capacidad portante por la carga por metro de la viga: 2.300 : 725 = 3,20 m Esta será la separación máxima deducida de la capacidad de carga y según su valor bastaría con colocar un puntal en cada extremo de la viga y otro en su punto medio, pero al deducirla no se ha tenido en cuenta la flexión del encofrado del fondo de la viga, así como la flecha máxima admisible, que no debe de exceder de l /720. Si, como es corriente, el fondo de viga se construye con tablas de 5,08 cm de espesor y se desprecia la influencia que pudiera tener la unión con clavos de los costeros de la viga al fondo, podemos hallar la luz máxima aplicando las expresiones del caso de la Tabla 5-1. El momento flector será M=

wl 2 10

=

7,25xl 2 10

= 0,725l 2 cm / kg

El momento resistente


182

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


2

M=

σ bk

6

=

125 x 40 x 4,132 6

= 14.213 cm / kg

Igualando ambas expresiones 0,725l 2 = 14.213 l = 140,5 cm

Como este valor es superior a los 126 cm correspondientes a la longitud crítica para flexión y flecha, dados por la Tabla 5-3, la luz máxima vendrá obligada por la limitación de flecha. Según el caso 9 de l Tabla 5-1, tendremos: δ=

0,0054wl 4 El

=

0,0054 x 7,25 x l 4 x 12 112.500 x 40 x 4,123

Igualando a l/270, valor admisible de la flecha, y despejando l, deducimos l = 136 cm. Como se representa en la figura 6-16 colocaremos los puntales a una separación de 1,20 metros. Las cargas que actuarán sobre el forjado serán: Peso propio = 0,15 x 2.400 = 360kg/m ² Sobrecarga............................ 250kg/m ² Total.................... 610kg/m ² Esta carga se soportará directamente con puntales sin que haya transmisión de carga a los encofrados de las vigas. La altura de estos puntales será de unos 2,75 m y colocándolos sin riostras intermedias tendrán una capacidad de carga de 2.300 kg en escuadrías de 10,16 cm o bien con puntales prefabricados de capacidad análoga. La superficie de encofrado que sustentará cada puntal vendrá dad por la relación 2.300 : 610 = 3,75 m ² , y en consecuencia los colocaremos como indica la figura 6-15, en filas, separados 2,40 m y con espaciamiento de 1,50 m entre puntales de la misma fila. En dicha figura se indican también las dimensiones necesarias de viguetas y largueros deducidas con las fórmulas del Capítulo 5 y que discutiremos más adelante en el Capítulo 11. FIG. 6-16 Separación entre los puntales de sustentación de una viga Andamios tubulares de acero. En comparación con los puntales simples o con los andamios de madera los andamios tubulares tienen varias ventajas, entre las que mencionaremos las siguientes: 1.

Estabilidad de los entramados dobles sin necesidad de apoyos adicionales

2.

Escogiendo debidamente los entramados puedan montarse a la altura que se desee.

3.

Permiten reglajes de altura fáciles y rápidos por medio de los tornillos de ajuste de que van provistos.

4.

Variando las longitudes de las riostras diagonales se puede conseguir una amplia gama de separaciones entre entramados.

5.

Mediante los tornillos de nivelación de los pies de los entramados se pueden compensar las desigualdades de la base de apoyo.

6.

Proporcionar más seguridad a lo obreros.

7.

Reducen el coste de los andamios.

8.

Tienen menor peligro de incendio.

9.

Pueden emplearse con otros propósitos además del de apuntalamiento de encofrados.


183

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


FIG. 6-17 Encofrados soportados por andamios tubulares de acero (Beaver-Advance Corporación) La mayoría de los diversos tipos de andamios tubulares pueden encontrarse en el comercio en régimen de alquiler, ya que, en líneas generales, a menor que se prevea un gran número de utilizaciones y en cortos intervalos, el gasto a efectuar para su adquisición no parece justificado. Por este motivo, la mayor parte de los constructores disponen de una cierta cantidad de andamios, y a medida que las necesidades aumentan alquilan sucesivas unidades. Las dimensiones comerciales de las estructuras tubulares varían según los fabricantes. Normalmente los anchos suelen oscilar desde unos 0,50 m. en los entramados tipo escalera a 1,50 m en los standard, con altura de 1 a 3 m. Las riostras acostumbran fabricarse en múltiplos de 25 cm, siendo las longitudes más corrientes 0,75, 1.00, 1,25, 1,50, 1,75 y 2.00 m. La variedad de alturas disponibles hace posible que se puedan abarcar todas las usuales en la construcción, realizando el ajuste final con los tornillos de nivelación de que van provistos los pies de las cabezas de los pilares de la estructura. En general, los tornillos situados en los pies de los pilares se deben emplear para nivelar y verificar la verticalidad de la estructura compensando las posibles desigualdades del terreno o base de apoyo, mientras que los tornillos superiores deben reservarse para conseguir las alturas exactas que se precisen. Los andamios metálicos suelen tener unas roldanas que se montan en los pies de los pilares para facilitar el transporte a nuevas posiciones o a otras obras.

Elementos accesorios de los andamios tubulares. Los principales accesorios que utilizan los andamios tubulares son los siguientes: 1. Placas de base standard giratorias. 2. Bases ajustables de tornillos de nivelación. 3. Abrazaderas para el arriostrado con tubos de los andamios contiguos. 4. Riostras diagonales y horizontales para prevenir deformaciones. 5. Pasadores de unión párale acoplamiento vertical de dos entramados. 6. Cabezas de puntal planas o en U de diferentes dimensiones, según las escuadrías de los largueros que ha de soportar. Andamios tubulares de aluminio. Muchos fabricantes suministran además de los andamios de acero, vistos anteriormente, andamios de tubo de aluminio. Presentan las ventajas de un peso menor y mayor resistencia a la corrosión.

FIG. 6-18. Resultado de los ensayos de andamios con

FIG. 6-19. Resultado de los ensayos de andamios con entramados en X


184

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Normas de seguridad en la utilización de andamios tubulares. Como en cualquiera otra práctica de la construcción, existen ciertas normas que deberán observase durante la utilización de las estructuras tubulares como elementos sustentantes de los encofrados. A continuación indicamos las más importantes. 1. Cuando los andamios se levanten sobre terrenos blandos añadir unos durmientes o recalces a las placas, de base, de forma que nos se sobre pase la carga admisible del terreno. 2. Emplear bases ajustables para compensar las desigualdades del terreno. 3. Asegurarse de que en todo momento se mantienen la verticalidad y nivelación de los entramados. 4. Procurar no forzar las riostras al montarlas y, si el ajuste se hace difícil, nivelar correctamente el andamio hasta conseguir un encaje fácil. 5. Fijar los movimientos de la s estructuras cada metro de longitud y cada 6 metros de altura. 6. Colocar riostras horizontales y diagonales para impedir las posibles distorsiones del andamio. 7. Si la altura de la estructura es superior a tres veces el lado menor de la base, arriostrarla con las estructuras contiguas o bien sujetarla con vientos o tirantes. 8. En los andamios móviles fijar y frenar las roldanas en cuanto haya terminado su transporte. 9. No cargar sobre las roldanas. Si un andamio está soportando una cierta cargase deben colocar las ases ajustables de manera que la carga actúes sobre ella. 10.Procurar que las cargas pesadas actúen sobre los pilares del entram ado y no sobre los tirantes horizontales. Pruebas de carga de andamios tubulares de acero. Con objeto de determinar las capacidades de carga relativas de los andamios construidos con tubos de acero, la Superior Scafforld Company, de Culver City, California, y al Guy F. Atkinson Company, contratista de San Francisco, realizaron una serie de ensayos con entramados tipo escalera y tipo en X, superponiendo tres elementos alcanzando una altura total de 6 m. Los ensayos demostraron que los entramados en X tienen una capacidad de carga superior en un 50 por 100 a los de tipo escalera.

Ensayos en los encofrados tipo escalera. La figura 6-18 representa el entamado en escalera del ensayo; bajo que el castillete se comportó como un pilar articulado de 6 m de altura, como indican las líneas de trazos. La rotura tubo lugar para una carga inferior a la prevista para un solo elemento aislado del entramado, de los que se deduce que cuanto mayor sea la altura del andamio menor será su capacidad portante. Asimismo, se observó que si se acoplaban verticalmente dos elementos por medio de manguitos roscados de unos 30 cm de longitud, la capacidad de carga también disminuía.

Ensayos en los entramados tipo en X. La figura 6-19 muestra un tipo de entramado empleado en los ensayos. Las líneas de trazos indican que los pilares se comportan como columnas articuladas cada 1,80m. La carga de rotura del andamio compuesto de tres elementos alcanzó un valor muy próximo a la correspondiente a un elemento solo, sin que la utilización de manguitos roscados afectara los resultados. También se ensayaron entramados en X extensible con diferentes alturas, para lo cual se acoplaron los diversos elementos introduciendo los pilares de los elementos superiores en el interior de los correspondientes de mayor diámetro de los elementos inferiores, fijados de unión a la altura deseada mediante unos pasadores. La rotura ocurrió en los entramados de menor diámetro de pilar, alcanzando un valor muy próximo a la carga de rotura correspondiente al elemento aislado. Ensayos de distorsión en los entramados. Con objeto de determinar el efecto de una falsa maniobra o de un asiento desigual en el terreno se colocaron los entramados de forma que un de sus pilares permaneciera fijo mientras se aplicaba la carga sobre el pilar libre. En los entramados en escalera se obtuvo un flecha permanente de 7,9 mm con flecha máxima alcanzada de 50,8 mm. Los entramados en X soportaron una carga tres veces mayor que los de escalera con una flecha permanente de 3,2 mm y máxima de 19 mm. Los andamios construidos con entramados en escalera deberán arriostrarse transversalmente en el plano de los entramados cada tres elementos, pudiendo aumentarse la capacidad de carga de los entramados aislados en un 30 por 100 soldando las riostras transversales en cada elemento. Los manguitos extensibles no son de utilidad práctica, pues reducen la carga admisible. Los andamios realizados a base de entramados en X no requieren más arriostramiento que el normal en cualquier sistema de apuntalado, deduciéndose de los ensayos que su capacidad de carga será aproximadamente la misma que la del elemento de menor sección de la estructura. Andamios Beaver-Advance. Esta compañía fabrica unos entramados standard con tubos de acero de un ancho de 5 pies (1,52 m) y alturas variables de 2 a 10 pies (0,61 a 3,05 m). Disponen de


185

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


riostras diagonales para longitudes de 5 a 10 pies (1,52 a 3,05 m) que se unen a los entramados por medio de unos cerrojos de leva de la forma que indica la figura 6-21. El entramado standard tiene una capacidad portante de 6.000 libras (2.722 kg) por pilar y elemento, disminuyendo este valor cuando se emplea andamios de elementos múltiples.

Andamios

Patent.

Consiste en unos entramados standard de 5 pies (1,52 m) de ancho entre ejes de tubos y con alturas variables de 3 a 10 pies (0,91 a 3,05 m). Los tubos de los pilares tienen un diámetro exterior de 1 5/8 pulg (4,13 m) con espesor de paredes de 0,108 pulg (0,274 cm).

FIG. 6-20 Resultados de un ensayo de andamios con entramados en X extensible.

FIG. 6-21. Entramado de andmio Beaver-Advance (Beaver-Advance Corporación)

Disponen de unas riostras diagonales articuladas que permiten una separación entre entramados de 5, 6, 7 y 10 pies (1,52, 1,83, 2,13 y 3,05 m) y que se unen a los pilares del entramado con unos cerrojos deslizantes fijos al entramado, como muestra la figura 6-22. La unión entre los diferentes elementos del andamio se realiza mediante riostras tubulares horizontales y diagonales que se enganchan a los pilares de los entramados con unos acoplamientos tipo standard o regulables que se representan en la figura 6-22. Los entamados en escalera se suministran con un ancho de 2 pies (0,61 m) y con altura de 3,5 y 6 pulg. (0,91, 1,52 y 1,98 m). La figura 6-23 indica la forma de acoplar estos entramados para formar el andamio de sustentación de una losa de hormigón. Encima de los entramados se han colocado unas tablas que sirven de plataforma para los obreros encargados de retirar los encofrados de la losa. La figura 6-24 muestra un conjunto de entramados montados sobre ruedas soportando un tablero de encofrado que puede transportarse, una vez utilizado, a una nueva posición donde pueda volver a empleares, en cuyo momento pueden desmontarse fácilmente las ruedas o bien incorporarlas a los pilares del entramado. FIG.6-22 Detalles del entramado de los andamios Patent. (a) Conjunto del entramado. (b) Cerrojo deslizante. (c) Manguito de acoplamiento de las riostras diagonales. (d) Idem horizontales (The Patent Scaffolding Company, Inc.)


186

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


FIG. 6-23 Desmontaje de un andamio tubular de acero (The Patent Scaffolding Company, Inc.)

FIG. 6-24 Tablero de encofrado soportado por un andamio transportable (The Patent Scaffolding Company, Inc.)

FIG. 6-25 Utilización de andamios tubulares de acero para soportar encofrados de altura variable (The Patent Scaffolding Company, Inc)

FIG. 6-26 Tablero de encofrado soportado por una andamio tubular de acero (Safway Steel Products, Inc.) La figura 6-25 representa la utilización de estos andamios como soporte de alturas variables párale encofrado de una paraboloide hiperbólico.


187

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Andamios Safway. Los entramados standard fabricados por esta compañía tienen un ancho de 5 pies(1,52 m) u alturas variables de 3 a 10 pies una pulg (0,91 a 3,07 m). La mismas alturas tienen los entramados en escalera, pero con una ancho de 2 pies (0,61 m).

T ABLA 6-7 LONGITUDES DE LAS RIOSTRAS TRANSVERSALES UTILIZADAS EN LOS ENTRAMADOS SAFWAY ALTURA DEL ENTRAMADO

DISTANCIA ENTRE ENTRAMAS

Pies

Metros

Pies

Metros

3´0´´

0,91

3 4 5 6 7 8 10

0,91 1,22 1,52 1,83 2,13 2,44 3,05

4´0´´ 4´6´´ 5´0´´ 6´4´´ 10´1´´

1,22 1,37 1,52 1,93 3,08

7 7 3 4 5 6 7 8 10

2,13 2,13 0,91 1,22 1,52 1,83 2,13 2,44 2,74

Las riostras tubulares de unión de entramados de igual dimensión se acoplan mediante tuercas de palomilla o cerrojos rápidos. Las longitudes comerciales de las riostras para los diferentes entramados se dan en la Tabla 6-7. La figura 6-26 representa un acoplamiento de estos andamios soportando de una losa de hormigón. Los entramados van provistos de unos voladizos donde apoyan unos tableros que sirven de plataforma de trabajo para los obreros encargados de realizar los ajustes de altura necesarios. Los entramados se montan en dos filas adyacentes para conseguir una mayor rigidez. La figura 6-27 muestra hasta qué punto puede variar las alturas del suelo de apoyo y de los entramados, adaptándose a condiciones poco corrientes. FIG. 6-27 Andamio tubular de acero de altura variable (Safway Steel Products, Inc)

TABLA 6-8 CARGAS ADMISIBLES SOBRE ENTRAMADOS DE ANDAMIO SAFWAY STANDARD


188

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


La Tabla 6-8 proporciona la carga admisible por pilar la carga total uniformemente distribuida admisible sobre el tirante superior del entramado con un coeficiente de seguridad de cuatro. Los tornillos de nivelación de que disponen estos entramados tienen un recorrido máximo de 18 pulg (45,7 cm), siendo la carga admisible en la posición de máximo recorrido de 6.000 libras (2.772 kg), superior a la admisible en el pilar. Esta compañía suministra también andamios de tubo de aluminio. FIG. 6-28 Puntales horizontales de acero de longitud regulable (Rex Spaanll, Inc) Encofrados sustentados por andamios. Los métodos de cálculo para determinar la separación entre andamios, así como dimensiones y separaciones de largueros, viguetas y tableros de encofrado, son los mismos que se han empleado en el caso de los puntales verticales. En el Capítulo 11 volvemos a tratar de este tema.

Puntales horizontales.

Los puntales horizontales de acero o de aluminio se emplean frecuentemente para soportar los encofrados de losas, vigas y tableros de puentes. Constan de dos elementos que encajan telescópicamente, pudiendo variar sus longitudes de forma gradual dentro del margen permitido por la longitud total del puntal, y tiene en sus extremidades unas pestañas horizontales o unas puntas salientes para apoyar sobre las vigas o muros de sustentación. Los puntales se fabrican con un mecanismo regulable paras poder dar a los encofrados las contraflechas necesarias para compensar la flexión producida por las cargas. Se suministran para luces variables entre 1 y 9 m o más. Entre sus ventajas citaremos las siguientes: 1. Son relativamente ligeros 2. La posibilidad de variar su longitud les permite una amplia gama de empleos, reduciendo la necesidad de disponer de un gran número de tipos y existencias. 3. Se puede reducir la flecha del encofrado con la contraflecha regulable del puntal. 4. Se montan rápidamente. 5. Se desmontan con gran rapidez 6. Con su utilización se reduce o elimina la necesidad de los puntales verticales, quedando las plantas libres para cualquier otro tipo de trabajo o para almacenar materiales.


189

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


CAPÍTULO 7 ROTURA DE ENCOFRADOS Generalidades. Las roturas de los encofrados son siempre embarazosas y caras, causando en muchas ocasiones muertos y heridos. La rotura de un elemento puede dar lugar al hundimiento de parte o de la totalidad de los encofrados, o, cuando menos, a su desajuste y desplazamiento relativo, debiéndose proceder a una nueva puesta en obra y hormigonado consiguiente de las zonas dañadas. En el mejor de los casos será necesario volver a ajustar y nivelar los encofrados par ejecutar correctamente las especificaciones del proyecto. La mejor manera de evitar las roturas es construir los encofrados con las debidas garantías de rigidez y resistencia. Los proyectos y cálculos de los encofrados deben de realizarse por ingenieros o persona que posean los conocimientos necesarios sobre el comportamiento de los esfuerzos que actúan y resistencia de los materiales a emplear, exigiéndose en muchos estados y ciudades que hasta los encofrados más simples se proyecten por ingenieros colegiados y que durante la construcción la inspección se realice también por ingenieros. Causas de la rotura de encofrados. En la Tabla 7-1 se indica las causas posibles de rotura, haciendo notar que como en la mayoría de las ocasiones las causas no aparecen claramente definidas se dan en la tabla aquellas que se creen más probables. Según la tabla, las roturas más probables son debidas a los sistemas de apuntalado, y aunque en realidad no disponemos de suficiente información sobre otras muchas roturas ocurridas, parece ser que el peligro mayor se encuentra en los apeos y, por tanto, se deben extremar al máximo los cuidados en los cálculos e inspecciones de estos elementos. Esfuerzos que actúan sobre los puntales verticales. Los esfuerzos que actúan sobre los puntales son los correspondientes a la carga permanente, a las sobrecargas y al impacto. La carga permanente comprende el peso del hormigón y el de cualquier otro elemento o material de construcción que se almacene sobre los forjados. Dentro de la sobrecarga se incluye el peso de los obreros y de los equipos de trabajo, así como el del hormigón recién vertido o en colocación. Los valores de las cargas citadas pueden determinarse normalmente con bastante exactitud, pero no ocurre lo mismo con los efectos del impacto producido por los equipos móviles o por la caída brusca del hormigón, que en multitud de ocasiones han sido evaluados por debajo de sus valores reales. Estas circunstancias se producen principalmente durante el transporte del hormigón con carretillas a motor, o durante el transporte del hormigón con carretillas a motor, o durante el vertido con cucharas accionadas con grúas. TABLA 7-1 ROTURAS DE ANDAMIOS Y ENCOFRADOS Y SU CAUSAS


190

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Carretillas a motor para hormigón. En la construcción del Coliseo Municipal de Nueva York, Tabla 7-1 (4), (5), (10), y (12) se emplearon nueve carretillas a motor, de un peso aproximado en carga de unas 3.000 libras (1.360 kg), para el transporte de hormigón de los forjados. La velocidad máxima admitida por las normas de el Estado de Nueva York era de unas 12 millas /hr (19,3 kg/hr) y es evidente que si se sobrepasó esta velocidad el efecto del impacto sobre los encofrados debió resultar mucho mayor de lo previsto y además un posible frenado brusco de las carretillas pudo haber producido unas fuerzas horizontales dignas de consideración. Cabe, pues, dentro de lo posible que los empujes causados por estas fuerzas horizontales excedieran de la capacidad resistente del sistema de arriostramiento, y en consecuencia produjeran el hundimiento del forjado. Veamos la fuerza horizontal que se origina por la parada brusca de una carretilla cargada, y para ello hagamos las hipótesis siguientes: Peso de la carretilla cargada 1.350 kg Velocidad máxima 16 km/hr = 4,45 m/seg Tiempo de parada 5 seg La fuerza producida vendrá dada por la expresión: F = Ma =

Wa g

Siendo F = fuerza media M = masa de la carretilla cargada = W/g W = peso de la carretilla cargada = g = aceleración de la gravedad = 9,81 m/seg a = aceleración o deceleración media de la carretilla a F

4,45 





5 1.350 9,81

0,89m / seg 2

x 0,89



122,5kg

Si la parada se efectúa en 3 seg. El valor de la fuerza horizontal aumentaría a 208 kg. En la Tabla 72 se dan los valores de las fuerzas producidas para distintas velocidades y tiempos de parada. Los valores que figuran en la Tabla 7-2 se refiere a una única carretilla; en caso de ser varias las carretillas que se detienen al mismo tiempo, la fuerza total vendrá dad por el producto del número de ellos por el valor correspondiente de la tabla. Si el hormigonado de los forjados se realiza con ayuda de carretillas a motor se deberán construir los encofrados y especialmente los puntales con la resistencia suficiente para soportar la acción de las fuerzas horizontales que se produzcan, colocando riostras horizontales en dos planos perpendiculares para disminuir las luces libres de los puntales, riostras diagonales también en dos planos perpendiculares extendiéndose de cabeza a pie para soportar las fuerzas producidas por las maniobras de las carretillas. Además se fijarán rígidamente los largueros a los puntales que los sustentan. El esfuerzo horizontal producido es en la hipótesis de una carretilla tipo cuyo peso total cargada es de 1.350 kg. Para carretillas con diferente peso puede deducirse el esfuerzo que producirían multiplicando lo valores de la tabla por la relación entre su peso y 1.350 kg. Por ejemplo, para una carretilla de peso total cargada de 1.000 kg, con velocidad máxima de 13 km/hr y con tiempo de parada de 4 seg, el esfuerzo horizontal sería: 1.000 1.350

x 122 = 90 kg


191

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


TABLA 7-2 ESFUERZOS HORIZONTALES PRODUCIDOS POR EL ARRANQUE Y PARADA DE CARRETILLAS A MOTRO CARGADAS DE HORMIGÓN*

Impacto producido por las carretillas a motor. Resulta casi imposible calcular, aun aproximadamente, el efecto del impacto producido por las carretillas sobre los encofrados; sin embargo, conocemos la importancia de este efecto especialmente si las carretillas se mueven a velocidades elevadas. La acción conjunta del peso de la carretilla y del impacto, actuado en un vano determinado, puede causar el levantamiento del larguero del vano contiguo, separándose del puntal que los sustenta y variando su posición relativa, a menos que ambos elementos estén rígidamente unidos. Si los puntales están compuestos por dos elementos, como en muchos de los casos de la Tabla 7-2, cabe la posibilidad de un desplazamiento relativo de los puntales de la fila superior con respecto a los de la inferior, produciéndose, en consecuencia, una inestabilidad del sistema de apeo. Por tanto, siempre que sean de temer levantamientos de tableros de encofrados o de los sistemas de apuntalado, originado por equipos de trabajo con carretillas o por cualquier otro tipo de carga o impacto, se deberán unir rígidamente todos los elementos de encofrado de forma que se prevenga cualquier posible movimiento relativo de un elemento respecto a otro. Fuerza producida pro la caída del hormigón sobre los tableros de los encofrados. Los tableros de los encofrados se calculan para soportar el peso del hormigón fresco más una sobrecarga que comprende el peso de los obreros, de las carretillas y material susceptibles de acumularse sobre el forjado antes de que el hormigón adquiera la suficiente resistencia. Si el vertido se realiza con cuchara, la presión o fuerza resultante de la disminución de velocidad producida por el choque del hormigón con el tablero puede alcanzar valores dignos de consideración. La figura 7-1 representa un caos donde el hormigón cae de una cuchara chocando con el tablero o con la superficie del hormigón fresco vertido anteriormente. Si suponemos que el hormigón tiene una velocidad V2 en el punto 2 y que la velocidad V3 es nula en el punto 3, podemos calcular la fuerza producida por el choque. Sean: W = peso inicial de hormigón contenido en la cuchara TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: ENCOFRADOS PARA ESTRUCT. DE HORMIGÓN – R. L PEURIFOY – Mc GRAW HILL

192

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


h y T w m a t

= Altura de caía = Distancia entre los puntos 2 y 3 = Tiempo de vaciado de la cuchara a velocidad uniforme = Peso de la masa de hormigón que cae = W/T = W/g W/9,81t = Aceleración deceleración entre los puntos 2 y 3 = Tiempo necesario para que un partícula de hormigón recorra la distancia entre los puntos 2 y 3 V2 = velocidad del hormigón en el punto 2 V3

= íden en el punto 3

V2

=

V3

=0

2gh

La velocidad media entre 2 y 3 será V2 + V3 / 2 = V2 / 2 y

t =

2y

=

V2 / 2

V2

V2 - V3

a =

=

t

V2 - 0 t

=

V2 t

=

2gh t

Únicamente la masa de hormigón situada entre los puntos 2 y 3 será la que sufra esta deceleración, originado una fuerza igual al producto de ambos factores. El peso del hormigón será w ´ m



wt wt



g

Wt 

gT

La fuerza viene dada por F = ma Sustituyendo los valores de m y de a, obtenemos F=

Wt gT

2gh

=

t

=

W 2gh gT

De esta expresión deducimos que la fuerza producida depende del peso inicial de hormigón contenido en la cuchara, de la altura entre el tablero y la superficie de hormigón y del tiempo necesario para el vaciado de la cuchara, siendo independiente de la distancia vertical entre los puntos 2 y 3. También deducimos que la fuerza es directamente proporcional a la velocidad de vaciado y a la raíz cuadrada de la altura de la caída, por lo que para disminuir el valor de F será más efectivo reducir la velocidad de vaciado que no la altura de caída. Ejemplo. Hallara la fuerza originada pro el vaciado de una cuchara con 1.350 kg de hormigón en 5 seg, con una altura máxima de caída de 1,25 m. Aplicando la fórmula (7-2) tenemos F=

W 2gh gT

=

1.350 x 2 x 9,81 x 1,25 9,81 x 5

= 136,5 kg

Si suponemos que esta fuerza actúa sobre un tablero de 2,54 cm de espesor apoyado en viguetas de madera S4S de escuadría 5,08 x 20.32 cm, separadas a 60 cm, producirá un aumento temporal de la flecha y del momento flector que calcularemos seguidamente. Supondremos que la totalidad de la fuerza actúa sobre una superficie de 30 cm de ancho y 60 cm de largo, originado un aumento de presión y , por tanto, de carga de 758 kg/m El momento flector será ²

M=

wl 8

2

=

0,0758 x 30 x 60 8

2

= 1.023cm / kg


193

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


194

El momento resistente bd 2

σ

M=

6

σ

=

x 1,982 x 30 6

= 19,6σ

Igualando (a) y (b) 19,6 σ =1.023 σ =52,2kg/cm Es decir, el aumento del momento flector se traduce en una tensión suplementaria de 52,2 kg/cm . Ahora bien, la sobrecarga no actuará al mismo tiempo que esta fuerza debida al impacto del hormigón, por lo que generalmente estaremos dentro de los márgenes de seguridad. Calculemos el efecto causado sobre las tensiones cortantes de las viguetas en la hipótesis de que la fuerza debida al choque actúa en unos de sus extremos, V = 136,5 kg ²

²

En donde

V=

2rbd 3

De donde 2τ bd 3

τ

=

=

= 136,5

3 x 136,5 2 bd 409,5

2 x 4,13 x 19,05

= 2,6kg / cm 2

Cálculo de encofrados que soporten esfuerzos dinámicos. Los anteriores estudios demuestran que los encofrados pueden estar sometidos a esfuerzos dinámicos, además de los estáticos, con valores que dependen de los sistemas empleados en el vertido del hormigón. Siempre que se prevea la posibilidad de actuación de estos esfuerzos dinámicos se deberá aumentar la resistencia rigidez del encofrado por medio del arriostramiento oportuno y realizando las uniones de elementos contiguos con la mayor solidez posible


SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


CAPÍTULO 8 ENCOFRADOS DE ZAPATAS Y CIMENTACIONES Generalidades.- Denominamos zapatas y cimentaciones a los elementos de las estructuras de altura relativamente pequeña, cuya misión principal es servir de sustentación a las estructuras mismas y a las máquinas. En general, comprende las siguientes: 1. Zapatas de muros y muros de cimentación 2. Zapatas de pilares 3. Zapatas para soportes de puentes 4. Cimentaciones de máquinas Los encofrados están sometidos a la presión lateral del hormigón, y en algunos casos, como cuando las zapatas disponen de paramentos inclinados o en talud, a presiones verticales de levantamiento; pero, generalmente, al ser relativamente pequeñas las alturas del hormigón, también lo serán las presiones. Los materiales más empleados en la construcción de los encofrados suelen ser la madera de construcción, los contrachapados, los aglomerados, el acero, tubos de fibra y cajas de cartón. Si la altura de los paramentos verticales no es excesiva se emplean en su construcción simples tablas, por ejemplo, de 5.08 por 30.48 cm. con los 30.48 cm. en posición vertical. Para alturas mayores acostumbran emplearse o bien elementos construidos In situ o bien paneles prefabricados. Los tubos de fibra dan un resultado excelente y económico para zapatas circulares hasta diámetros de 48 pulg. (122 cm.) que es el máximo que normalmente se fabrica. Encofrados de zapatas de muros .- Las zapatas de los muros generalmente son de gran longitud, como sucede en los edificios con los muros de fachada y aun con los transversales. El método general de construcción es mediante la excavación de zanjas en el terreno. Si el terreno es lo suficientemente firme es posible excavar la zanja con un ancho igual al de la zapata y emplear las mismas tierras como encofrado de los paramentos verticales. En la figura 8-1 se representa un sistema muy extendido para la colocación de los encofrados (1). Se emplean tablas de 5.08 po4 30.48 cm. que se mantienen temporalmente en posición vertical por medio de unos piquetes de acero clavados en el terreno por la cara exterior del entablado, con una separación de alrededor de 1.80 m. A continuación se colocan los codales, con escuadría de 2.54 por 10,16 cm. y separación de 1 a 1.25 m. clavados en la parte superior del entablado con clavos de doble cabeza. FIG. 8-1 Encofrado de una zapata de muro Estos codales tienen unos agujeros en las zonas que sobresalen del entablado, donde se introducen unas barras de acero o piquetes que se clavan en el terreno para impedir los movimientos laterales de los encofrados. En aquellas zonas donde se necesiten anchos mayores para las zapatas de los pilares se puede seguir el procedimiento que representa la figura. Si se precisan colocar cuñas de enlace se pueden realizar los cajeados con unos moldes que se sujetan a las caras inferiores de los codales. Con este sistema se puede conseguir una rápida colocación de los encofrados, que aún será mayor si se realiza previamente el corte de las tablas y codales, así como el taladrado correspondiente de acuerdo con el ancho de la zapata. Todos estos elementos, incluso las bridas de separación y los moldes para las cuñas, pueden utilizarse posteriormente empleando clavos de doble cabeza. TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: ENCOFRADOS PARA ESTRUCT. DE HORMIGÓN – R. L PEURIFOY – Mc GRAW HILL

195

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Cuando la altura de la zapata es superior al ancho de las tablas disponibles, se disponen dos o más tablas de 5.08 cm. de espesor a tope hasta conseguir la altura necesaria y se solidarizan mediante barrotes de 2.54 por 10,16 cm. de escuadría, separados a unos 50 cm., siguiendo el sistema anterior para el resto del encofrado y observando que, a medida que la altura de la zapata sea mayor, la separación entre bridas y piquetes debe de ser menor, ya que aumenta la presión sobre el encofrado. Esta presión variable linealmente desde cero en la parte superior del encofrado a un máximo en solera, se puede determinar con ayuda de la figura 3-2 y si el hormigonado se realiza rápidamente, una hora o menos, puede calcularse la presión máxima admitiendo 2,400 kg/m2 por cada metro de altura de encofrado. Ejemplo.- Determinemos las máximas separaciones admisibles de las bridas y piquetes de un entablado para una zapata de muro de 30 cm. de altura, construido con tablas de 5,08 por 30.48 cm. La máxima presión en la base de la zapata será de 2,400 x 0.30 = 720 kg/m2 y la presión que actuará sobre las bridas y barras de acero será la media, es decir, 360 kg/m2. De acuerdo con la tensión admisible de flexión y con una flecha máxima de 1/270 deducimos una separación máxima de 1.55 m. y adoptamos 1.25 m. La presión total sobre cada barra será 360 x 1.25 x 0.30 = 135 kg. de los que unos 45 kg. aproximadamente se transmitirán a las bridas y el resto, de 50 kg. directamente al terreno. Las barras o piquetes deberán introducirse en las tierras lo suficiente para soportar esta reacción y si ello no es posible tendremos que disminuir la separación entre bridas. Las barras de acero pueden sustituirse por unas tablas de dimensiones 2.54 por 10.16 ó 5.08 por 10,16 cm denominadas barrotes de hinca, realizando entonces la unión a los barrotes por medio de clavos. Sin embargo, el empleo de los barrotes de hinca aumenta el coste de la mano de obra y su frecuente reposición sobrepasa la disminución del coste del material. Encofrado de muros de cimentación .- Los muros de cimentación se construyen encima de las zapatas, como indica la figura 8-2, y a causa de su pequeña altura, de 0.50 x 1.50 m. la presión que actúa sobre sus encofrados suele ser menor que en los muros normales. Para el encofrado de estos muros se emplean paneles prefabricados o elementos construidos in situ. Los paneles vienen a tener unos 60 cm. de ancho con longitudes desde 60 cm. a 2,40 m. variando cada 50 ó 60 cm. lo que permite emplear planchas de contrachapado de 1.20 x 2.40 m. sin desperdicio de material por los cortes. También se fabrican paneles con longitudes intermedias para los casos en que la longitud del muro no es múltiplo de 60 cm.

FIG. 8-2. Zapata y muro de cimentación de hormigón En la figura 8-3 se muestra un papel construido en obra, con paramento formado por madera contrachapada de ¾ de pulgada (1,90 cm.) y tablas de 5,08 por 10,16 cm. para los largueros y costillas. Los bordes laterales del contrachapado quedan enrasados con los bordes exteriores de las costillas extremas, mientras que los bordes superior e inferior sobresalen alrededor de 1/8 de pulgada (0,32 cm.) de los bordes de los largueros. De esta forma se consigue un montaje rápido y fácil de los codales y tirantes. Proyecto de un Panel de Encofrado .- Vamos a proyectar un panel de encofrado para un muro de cimentación similar al de la figura 8-3, con los datos siguientes Altura máxima de hormigón 1.80 m. Velocidad máxima de llenado, 1.20 m/hr Temperatura mínima 10oC Hormigón vibrado La máxima presión si el llenado del encofrado se realiza rápidamente sería 2,400 x 1.80 = 4,320 kg/m2; pero como sea que la Tabla 3-4 da 4,250 kg/m2 utilizaremos este valor para la presión. Suponiendo un espesor de ¾ de pulgada (1.90 cm.) para los contrachapados de los parámetros, vamos a determinar la máxima separación admisible entre las costillas. Para ello, consideremos una zona de contrachapado de 30 cm. de ancho y 2.40 m. de longitud situada cerca de la base del muro. Aplicando el caso 9 de la tabla 5-1 tendremos:


196

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


w = 0,4250 kg/cm 2 M=

wl 2 10

=

0,4250 x 30 x l 2 10

= 1,275l 2

M = σS = 125 x

También

30 x 1,902 6

= 2.255cm / kg

1,275l 2 = 2.255 l = 42,1cm (las colocaremo s a 40 cm)

FIG. 8-3 Paneles de encofrado de madera Como predomina el momento flector, según indica la Tabla 5-3, no será necesario comprobar ni el esfuerzo cortante ni la flecha. Colocaremos, pues, las costillas con una separación de 40 cm. entre ejes. La separación entre tirantes la deduciremos a partir del valor del esfuerzo cortante que actúa sobre los largueros de 5.08 por 10,16 cm. de escuadría, sobre el larguero superior del panel para la primera fila y sobre el inferior para la segunda, siendo dos los largueros que soportan el cortante por cada fila de tirantes. Cuando el encofrado está totalmente lleno, la altura de hormigón sobre la sección en estudio será de 1.20 m., con un valor de la presión de 2,800 kg/m2. Considerando una faja de 60 cm. de contrachapado centrada con la mencionada sección tendremos un valor de 2,800 x 0.60 = 1,680 kg/m. para la presión lateral. El esfuerzo cortante máximo sobre los dos largueros lo podemos deducir aplicando el caso 9 de la Tabla 5-1. V=

También

V=

5wl 8

=

5 x 16,80 x l 8

= 1,275l 2

2τ bd 3

bd = 2 x 4,13 x 9,21= 76 cm 2 τ

= 14kg / cm 2

5 x 16,80 x l

Luego

8 l = 67,6 cm

=

2 x 14 x 76 3

Dispondremos los tirantes a una separación de 60 cm. en que resulta admisible en los de 1,350 kg. de capacidad de carga, ya que 1,350/1,680 = 0.80 m. superior a la necesaria, de manera que el primero y el último de cada fila disten 30 cm. del borde del panel. En la base del encofrado, al ser la presión mayor que a 4,250 kg/m2 los colocaremos a separación menor. La unión de las costillas al marco se realiza con clavos de calibre 20d y vamos a calcular el número necesario por unión. La presión sobre la zona inferior del paramento varía entre 2,800 y 4,250 kg/m2. Por lo tanto, la presión media será de 3,525 kg/m2 y como la superficie correspondiente a cada costilla es de 60 cm. de alto por 40 cm. de largo, es decir, 2,400 cm2, la presión total tendrá un valor de 3,525 x 0.24 = 846 kg. La Tabla 4-14 nos dice que la carga lateral admisible en un clavo de calibre 20d es de 78 kg. necesitando en consecuencia un total de 846/78 = 10/9 clavos. Colocaremos doce clavos, seis en el extremo superior y otros seis en el inferior de cada costilla.


197

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Nota: El autor dice haber visto paneles similares al estudiado con menor número de clavos y por tanto, deduce que o la presión a que estaban sometidos era menor que la utilizada en nuestros cálculos o bien el coeficiente de seguridad de los clavos era menor de cuatro.

FIG. 8-4. Procedimiento de colocación de los encofrados de un muro de cimentación. La resistencia del empalme entre las costillas y los largueros se puede aumentar mediante unas bandas metálicas de 2,54 cm. de ancho y galga 24, clavadas en cada extremo, a la costilla y al larguero. El cálculo de este panel se ha realizado para indicar el sistema a seguir y como ejemplo de aplicación de las fórmulas. Pero en la realidad se puede proceder más rápidamente empleando la Tabla 9-8. El peso del papel estudiado resultaría ser de unos 45 kg. aproximadamente. En la figura 8-4 se describe el procedimiento a seguir para la construcción de encofradodos de muros, empleando estos paneles. La primera precaución que se debe tomar es introducir en el hormigón de la zapata enrasados con su superficie exterior, unas piezas de madera llamadas listones de clavazón, a intervalos de 1.20 m. que sirven para el clavado posterior de los encofrados del muro. El orden sucesivo de operaciones a realizar es el siguiente: 1. Se colocan dos piezas de madera de unos 10,16 por 10,16 cm. de dimensiones a lo largo de la zapata y separadas de acuerdo con el espesor del muro, denominadas largueros o alfarjas de solera. Estos largueros tienen su cara interior recubierta de contrachapado de manera que sobresalga del orden de 1/8 de pulgada de 0,32 cm. por encima de su cara superior. A continuación, se fijan estos largueros con clavos oblicuos a los listones de clavazón. 2. Se instalan transversalmente al muro, y a lo largo de los largueros de solera los tirantes con las debidas separaciones. Estos tirantes se golpean con martillo hasta conseguir introducirlos en los salientes de contrachapado, o bien se introducen simplemente si los contrachapados han sido taladrados con anterioridad. 3. A continuación se coloca el elemento inferior del panel apoyado a lo largo de la zapata sobre los largueros de solera. Los paneles contiguos se colocan a tope y se unen las costillas del borde respectivas mediante pasadores, tirantes o clavos de doble cabeza. La unión del larguero inferior del panel con el larguero de solera se realiza con clavos, y, una vez efectuado, se procede al atirantado y acuñado con abrazaderas de los tirantes. 4. Se coloca la fila superior de tirantes correspondiente a este elemento de panel: 5. El segundo elemento del panel se monta directamente apoyado sobre el anterior, se unen las costillas de los elementos contiguos como se indicó con anterioridad y se clava el larguero inferior del elemento al superior del colocado previamente. Acto seguido se efectúa el tensado y acuñado de la segunda fila de tirantes.


198

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


6. Empleando tablas de 2,54 por 10,16 cm. perfiles de acero en U o cualquier dispositivo similar, a manera de bridas de separación, se mantienen los paneles en la posición correcta. Los perfiles en U se instalan a través de unos agujeros previamente taladrados en los paneles y tienen las ventajas de su mayor duración y facilidad de montaje. 7. Se colocan unos montantes en madera de 5,08 por 10,16 cm. de escuadría, a manera de contrafuertes sobre la cara exterior del muro y con una separación de 2.40 m. coincidiendo, por tanto, con las juntas entre paneles adyacentes. La verticalidad y posición correctas de estos elementos queda asegurada por medio de los tirantes que atraviesan el muro. 8. Una vez que los encofrados estén perfectamente alineados se montan unos jabalcones que quedan unidos en su parte superior al extremo de los montantes y en la inferior a unas estacas que se clavan en el terreno. La colocación y retirada de los encofrados de los muros por el procedimiento descrito puede llegar a realizarse con extraordinaria rapidez en cuanto las cuadrillas de obreros y encofradores se familiarizan con el sistema. Encofrado de vigas de cimentación .- El encofrado de las vigas y encepados de cimentación se puede realizar de manera totalmente similar a la descrita para los muros en todo lo que se refiere a las tablas costeras de las vigas, pudiendo prescindirse de las tablas de fondo si la viga puede quedar en contacto con el terreno. Sin embargo, en muchas ocasiones se prefiere dejar un espacio vacío bajo las vigas con objeto de evitar la presión de las tierras sobre sus fondos; para ello, se pueden emplear cajas huecas de fibra situadas como representa la figura 8-5 bajo las vigas y en los espacios comprendidos entre los pilares, los pilotes o las zapatas. Estas cajas poseen la suficiente resistencia inicial para soportar el peso del hormigón fresco pero al cabo de cierto tiempo se ablandan y descomponen dejando un espacio vacío bajo las vigas. Encofrado de zapatas.- El tipo de encofrado que se debe adoptar dependerá de la forma y dimensiones de la zapata, así como del número de reúsos posibles sin necesidad de modificaciones. Las zapatas rectangulares de sección transversal constante son fáciles de encofrar, pero no ocurre lo mismo con las escalonadas que son bastante más complicadas. FIG. 8-5 Utilización de cajas huecas como encofrado bajo vigas de cimentación En la figura 8-6 se representa un encofrado de zapata FIG. 8-6. Encofrado de una zapata de hormigón. Empleando largueros y contrachapado de longitud adecuada s e puede aumentar la longitud de la zapata Al quitar las barras los paneles se desmontan rápidamente y se pueden volver a emplear en cuestión de minutos en una nueva posición. Las costillas y/o los largueros suelen ser tablas de 5,08 por 7,62, 5.08 por 10,16 ó 5,08 por 15,24 cm. de escuadría, según sean las dimensiones de la zapata y la presión del hormigón. Por ejemplo, para una zapata de 45 cm. de altura, suponiendo una tensión admisible en flexión de 125 kg/cm2, el ancho máximo empleando largueros de 5,08 por 10,16 cm. es de 1,85 metros. Se puede aumentar la resistencia de las uniones clavando unos barrotes verticales de escuadría 2,54 por 10,16 cm. a los largueros del marco, como indica la figura 8-6.


199

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


La Tabla 8-1 proporciona las dimensiones máximas de zapatas que pueden construirse con este tipo de encofrado, de acuerdo con la tensión admisible a flexión y para largueros de madera S4S de 5,08 por 10,16 y 5.0’8 po 15,24 cm de

dimensiones, con barras de acero de ¾ de pulgada (19, mm.) de diámetro. Si la altura y las dimensiones de la zapata son tales que se origina un exceso de compresión entre las barras de esquina y los largueros, TABLA 8-1.

DIMENSIONES MÁXIMAS DE ZAPATAS, UTILIZANDO LARGUEROS DE LAS ESCUADRÍAS QUE SE INCIDICAN Y PIQUETES METÁLICOS DE 19 mm DE DIÁMETRO

Se puede aumentar la resistencia de la unión clavando unos barrotes verticales de 2,54 por 10,16 cm de dimensiones a los largueros, como se indica en la figura 8-6, o bien se puede suplementar la resistencia de las barras mediante clavos. La planta de la zapata, representada en la figura, muestra el método de aumentar la longitud de la zapata permaneciendo el ancho constante, empleando unos largueros de longitud mayor que la necesaria que sobresalen del plano de los paramentos. Añadiendo nuevos paños de contrachapado unidos convenientemente a los largueros se pueden emplear estos encofrados para zapatas de mayores dimensiones. Un sistema similar se puede emplear para aumentar ambas dimensiones de zapata. Generalmente, suele ser más cómodo empezar por emplear los encofrados menores e ir aumentando sucesivamente sus dimensiones, pero también puede procederse de forma inversa. Otros sistemas de encofrados de zapatas.- Dada la diversidad de tipos de encofrados que se suelen emplear en las zapatas, indicamos los más corrientes en las figuras 8-7 a 8-11, y en los sistemas que se describen a continuación. Sistema 1 (Fig. 8-7).- Este sistema puede utilizarse en zapatas cuadradas y rectangulares, con dimensiones de hasta 3 m. y alturas de 39 cm. no debiendo exceder la máxima luz libre de las tablas de los paramentos laterales de 5,08 por 30,48 cm. de 1.50 m. Para conseguir mantener en posición y proporcionar suficiente resistencia a los paramentos se clavan en el terreno, y a lo largo de dichos paramentos unos piquetes de acero o de madera. En primer lugar, se colocarán unas riostras diagonales de 2.54 por 10,16 cm. de escuadría para impedir la deformación del encofrado FIG. 8-7 Encofrado de zapatas de hormigón TABLA 8-2. DATOS PARA EL PROYECTO DE ENCOFRADOS PARA ZAPATAS POR EL MÉTODO 2 (FIG. 8-7)


200

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


* La carga admisible por tirante será de 7800 kg como mínimo. Sistema 2 (Fig. 8-7).- Se utiliza este sistema también en zapatas cuadradas y rectangulares, pero con alturas desde 30 a 90 cm. Las dimensiones máximas de estos encofrados se dan en la Tabla 8-2, pudiendo aumentarse estas dimensiones si, como se indica en la tabla, se colocan unos puntales o montantes formados por doble tabla de 5,08 por 10,16 cm. a lo largo de los paramentos y de forma que las luces libres de los largueros superior e inferior no excedan de los valores de la columna (2) de dicha Tabla 8-2. Cuando se utilizan estos montantes se dispondrán unos tirantes a través de la zapata, como se indica en la planta de la figura. FIG. 8-8 Encofrado de una zapata con escalones Encofrado de zapatas con escalones.- En la figura 8-8 se representa un juego de encofrados para la construcción de una zapata con escalones. Tanto los encofrados de la parte superior de la zapata como los de la inferior se construyen empleando cualquiera de los sistemas convencionales vistos anteriormente. En la base del cuerpo superior se colocan dos tablas de escuadría 5,08 por 10,16 cm. con los 10,16 cm. en posición vertical, que sirven como elementos de apoyo sobre el cuerpo inferior. El atirantado se realiza de la forma usual en aquellos puntos donde fuera necesario. El hormigonado se realiza empezando por el cuerpo inferior y dejando que el hormigón fragüe hasta alcanzar la suficiente resistencia para soportar la presión hidrostática del cuerpo superior, en cuyo momento se puede proceder al hormigonado de dicho cuerpo superior. FIG. 8-9. Dimensiones de una zapata con paramentos inclinados

Encofrado de zapatas con paramentos inclinados.- Estas zapatas se emplean frecuentemente en lugar de las escalonadas con idea de ahorrar hormigón. Sin embargo, teniendo en cuenta el coste más elevado de sus encofrados, resulta dudosa la economía total. Entre sus desventajas citaremos las siguientes: 1. Probable incremento en el coste de los materiales 2. Aumento del coste de la mano de obra. 3. Necesidad de anclar los encofrados; ya que durante el hormigonado se producen empujes hidrostáticos verticales. La figura 8-9 representa una zapata de paramentos inclinados y en la figura 8-10 se indica el método a seguir para la construcción de su encofrado. Los paramentos verticales se realizan con encofrados convencionales. Las dimensiones de panel necesarias APRA una de las superficies inclinadas de la figura 8-9 son las siguientes: a = 180 cm b = 60 cm h = 60 cm e = 60 cm d²= e² + h² = 2 x 60² = 7.200 cm² d = 85 cm c²= e² + d² = 60² + 85² = 10.800 cm² c = 104 cm TEMA: ENCOFRADOS AUTOR: ENCOFRADOS PARA ESTRUCT. DE HORMIGÓN – R. L PEURIFOY – Mc GRAW HILL

201

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


Hallemos la presión hidrostática que actúa verticalmente sobre la cara inferior de los paramentos trapeciales inclinados en la hipótesis de que el llenado de los encofrados se efectúa en una sola operación. La presión variará de cero en el extremo superior a 1.440 kg/m2 en el extremo inferior de los paramentos inclinados y actuará perpendicularmente a su superficie. La presión media actuará sobre el centro de gravedad de la superficie que se representa en sus verdaderas dimensiones en la figura 8-9 (b). Dado que el empuje vertical está originado solamente por la componente vertical de la presión total sobre las cuatro caras, consideraremos la figura 8-9 (c) donde la altura del centro de gravedad medido desde el borde superior de la zapata es de 35 cm. Por tanto, la presión media será 0.35 x 2,400 = 840 kg/m2 y actuará en dirección vertical sobre la proyección horizontal de los cuatro paramentos. Área neta de la proyección horizontal = 1,802 – 0,60 2 = 2,88 m2. Presión vertical total = 2,88 x 840 = 2,420 kg. Para soportar la acción de esta fuerza se pueden adoptar varias soluciones, de entre las que citaremos las siguientes: 1.- Atar los paneles de encofrado de los paramentos inclinados a la armadura de la parte inferior de la zapata, utilizando alambres o unos tirantes especiales. El hormigonado se efectuará dejando fraguar al hormigón de la zona inferior antes de continuar con el resto de la zapata. 2.- Si se emplean espigas o pernos metálicos colocados en el interior de la zapata desde la solera a la base de un pilar (o la misma armadura del pilar prolongada hasta la de la zapata) se puede proceder dejando fraguar el hormigón de la parte inferior de la zapata, en cuyo momento se atan los paneles a las espigas o a las armaduras. FIG. 8-10. Encofrados de duna zapata con paramentos inclinados 3.- Instalar una plataforma horizontal cargada con balasto alrededor de los paneles del encofrado. 4.- Clavar en el terreno alrededor de la zapata unos piquetes metálicos o de madera a los que se anclan los encofrados. La determinación del ángulo de chaflán de los barrotes que con 5,08 por 10,16 cm. de escuadría rigidizan el entablado de los paramentos, que es también el ángulo de los extremos del mismo entablado, se puede realizar por medio del método gráfico de la figura 8-10. Para ello se dibuja el panel en sus verdaderas dimensiones a escala conveniente, figura 8-10 (c). Como indica la figura 8-10 (d) se traza la línea DE paralela a la DE de la (c), a continuación se traza la horizontal BE y la BD perpendicular a DE, se levanta la perpendicular AB en B con valor igual a BE. Con un compás se determinan AC y CE de igual longitud que BD, y el ángulo ACF será el ángulo de chaflán de los barrotes y del entablado que pretendíamos hallar. Si el llenado de los encofrados se efectúa de manera continua, la luz libre de 1,80 m. del entablado del paramento vertical resultará excesiva, ya que las tablas de 5,08 por 30,48 cm. no podrán soportar la presión lateral, a no ser que se coloquen unos tirantes de 1,350 kg. de capacidad de carga tal y como se representa en la figura. Estos tirantes pueden colocarse transversalmente a la zapata, atravesándola totalmente o bien uniendo por soldadura sus extremos con la armadura de refuerzo de la mencionada zapata. Encofrado de zapatas circulares.- En el encofrado de las zapatas circulares cilíndricas se pueden emplear tubos de fibra prensada hasta diámetros de 48 pulg (122 cm) que suele ser el mayor tamaño


202

SENCICO

BANCO TEMÁTICO

NOVIEMBRE 2001


comercial que se fabrica. Estos tubos también son de gran utilidad si las zapatas tienen escalones, siempre que los diámetros correspondan con los indicados en la Tabla 4-9. FIG. 8-11. Encofrado de una zapata circular Si los diámetros de las zapatas no se corresponden con los comerciales de los tubos, o bien son mayores que aquellos, se pueden construir los encofrados con madera corriente y se revisten de contrachapado o de aglomerados. La Tabla 4-5 proporciona los radios de curvatura mínimos admisibles en los aglomerados. En la figura 8-11 se representa un encofrado de zapata circular. Vamos a determinar las separaciones máximas entre las tablas camones en la hipótesis de que el hormigonado se realiza en una sola operación. La presión sobre el paramento vertical variará de cero en el extremo superior a 0.75 x 2,400 = 1,800 kg/m2 en la solera, como se representa en la figura 8-12. Suponiendo que las tablas verticales del paramento están simplemente apoyadas sobre los camones superior e inferior, lo que va en favor de la seguridad, al considerar una faja vertical de 30 cm. de ancho. Deducimos unas reacciones en A y B de 67 y 135 kg. respectivamente. La altura y a la que se producirá el momento máximo será también donde se anule el esfuerzo cortante y podremos deducirla de la forma siguiente. El área del triángulo será. xy 2

= 67

De la semejanza de triángulos xy 540

=

x=

y 0,75 540y 0,75

Sustituyendo en (a) y despejando y, y = 0,43 m El valor del momento máximo será M = 67 x 0,43 -

310 x 0,432

2 x3 = 28,85 - 9,55 = 19,30 m/kg = 1.930 cm/kg

FIG. 8-12. Presión del hormigón sobre el encofrado de una zapata

FIG. 8-13. Planilla para pernos de anclaje

El momento resistente de una faja de 30 cm de ancho, 2

M = σS =

125 x 30 x 1,90 6

= 2.260cm / kg

Que, como vemos, es mayor que el momento flector, pero con objeto de no sobrepasar del límite admisible de la flecha colocaremos los camones a una distancia del orden de los 60 cm. quedando por tanto a unos 7,5 cm. de los extremos de las tablas verticales del paramento. A continuación calcularemos la cantidad necesaria de clavos para la unión entre camones contiguos. La fuerza máxima que tiende a romper el encofrado actúa sobre el camón inferior y con un valor de 135 kg. por cada 30 cm. de ancho, es decir, 2P = 135 x

2,40 0,30

= 1.080 kg


203

BANCO TEMÁTICO DE ENCOFRADOS FIERRERÍA - TOMO III

Recommend Documents