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ENCOFRADOS (O FORMAS) DE MADERA PARA CONCRETO

1. INTRODUCCIÓN .

El presente documento, trata acerca de los materiales, métodos y técnicas asociados con las estructuras temporales que se utilizan en varias operaciones de construcción tales como:

- Encofrados (o formas) para concreto;- Andamios;- Obras falsas, apuntalamientos;- Ataguías;- Tablestacas.

Las estructuras temporales, son elementos críticos en el planeamiento de la construcción.

Cabe recordar, que una estructura temporal en construcción puede afectar la seguridad de los trabajadores de la obra.

2. ESTRUCTURAS TEMPORALES .

Definición.Cualquier medio o método que provee de soporte temporal, acceso, mejoramiento o cualquier otra facilidad a la construcción de estructuras permanentes.

Necesidad.Las estructuras temporales constituyen la interface entre el diseño y la construcción. La mayoría de estructuras permanentes simplemente no pueden construirse sin el uso de las estructuras temporales.

Impacto en la Programación, Costo y Calidad.Pérdidas de tiempo y dinero pueden ocurrir, si las estructuras temporales no están planificadas y coordinadas con el mismo grado de profundidad que las estructuras permanentes.

Seguridad.Las fallas en las estructuras temporales han sido las responsables de cientos de muertes en los lugares de la construcción. La seguridad debe ser la máxima prioridad de los contratistas y diseñadores responsables de la implementación de las estructuras temporales.

Responsabilidad.La normativa en la industria de la construcción es la de colocar la responsabilidad de las estructuras temporales solamente en el contratista general de la obra. Sin embargo, los arquitectos y diseñadores deben, por lo menos, haber formulado sus propios métodos de construcción. Coordinando

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el diseño de las estructuras permanentes con las estructuras temporales que serán requeridas, puede llegarse a una construcción más eficiente y menos costosa.

Consideraciones de Diseño.

Seguridad.Los diseñadores deben poner la seguridad dentro de la máxima prioridad. Los códigos legales de la industria de la construcción, proveen de especificaciones con una estricta performance acerca de cómo deben ser ejecutados los trabajos de estructuras temporales.

Costo.Las estructuras temporales pueden llegar a ser la parte más costosa de algunos proyectos de construcción. El diseño de soluciones costo-beneficio de las estructuras temporales puede llegar a ser una ventaja competitiva que un contratista puede tener sobre otros. El diseñador deberá tener por lo tanto, un vasto conocimiento sobre las distintas opciones que pueden ser una solución para las estructuras temporales.

Condiciones de Diseño Únicas.Las estructuras temporales están sujetas a condiciones de carga únicas, las cuales no se aplican a las estructuras permanentes (fluctuaciones de cargas dinámicas, cargas de impacto, y cargas que cambian de posición). Trabajar en condiciones de espacio restringido y sitios reducidos requiere de estructuras temporales eficientes de tal manera que los trabajadores mantengan espacios para maniobrar con seguridad.

Siempre es posible que una condición imprevista surja durante una excavación debido a la incertidumbre de las condiciones de los suelos. Por ello los diseñadores deben incluir un factor de seguridad apropiado en sus cálculos o deben considerar planes de contingencia para las condiciones cambiantes de los suelos.

El Contratista.En muchos casos, el contratista es el único miembro del equipo de construcción con considerable experiencia y conocimientos prácticos sobre estructuras temporales. El contratista debe contratar su propio diseñador, para diseñar sus estructuras temporales. Las estructuras temporales más complejas son a veces diseñadas sobre una base de diseño-construcción. La posición de diseño-construcción es una condición óptima ya que así se garantiza la coordinación entre el diseño y la construcción.

Cualquier persona que administre y gestione el proceso constructivo, necesita tener un conocimiento básico del pensamiento del diseñador y de las intenciones del diseño relacionadas con el comportamiento de la estructura. El constructor debe estar en capacidad de formular consultas an el lugar del proyecto, lo que incluye aclaraciones de los planos que a veces escapan a los profesionales del diseño. Ello debido a que la seguridad de los trabajadores de

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la construcción y la resistencia y estabilidad de las estructuras durante la fase de construcción es de importancia trascendental.

Diseño Estructural.Definición: Determinación de las proporciones generales y las dimensiones del equipo de trabajo y selección de sus miembros.

Responsabilidad: El ingeniero estructural es el responsable del diseño estructural dentro de las condiciones impuestas por el arquitecto.

Los factores importantes del diseño son:

- Seguridad (la estructura no colapsará);- Seviciabilidad (cómo se comportará la estructura en términos de

apariencia y deflexiones);- Economía (uso eficiente de los materiales y mano de obra); y

Varios diseños alternativos deben prepararse comparando sus costos.

Los tipos de cargas que las estructuras soportan son:

- Cargas Muertas – permanentes; incluyendo peso propio, cobertura del piso, cielo raso suspendido, divisiones, etc.

- Cargas Vivas – no permanentes; su ubicación no es fija; incluye mobiliario, equipamiento, y ocupantes del edificio

- Cargas del Viento – (ejerce presión o succión sobre el exterior del edificio)

- Cargas de Sismo – (los efectos de los movimientos del terreno se simulan con un sistema de fuerzas horizontales)

- Carga de Nieve – (varía de acuerdo con la ubicación geográfica)- Otras cargas – (presión hidrostática y presión del suelo)- Si la carga es aplicada repentinamente, deben tenerse en cuenta los

efectos del IMPACTO.

Para el diseño estructural, se deberá tener en cuenta el Código ACI 318.

3. ENCOFRADOS PARA CONCRETO.

Los encofrados se han desarrollado en paralelo con las construcciones de concreto durante todo el siglo XX. La aceptación incrementada del concreto como el material de mayor uso en construcción, presenta una gran variedad de problemas en el desarrollo de materiales de confinamiento y el mantenimiento de las tolerancias de rigidez. La Figura 1 muestra un arreglo típico del encofrado de un muro de concreto.

El encofrado es una clásica estructura temporal en el sentido de que se erige rápidamente, es altamente cargado por unas cuantas horas durante la colocación del concreto, y en unos pocos días es desensamblado para ser reutilizado nuevamente. También son clásicos en su naturaleza temporal,

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las conexiones, arriostres, anclajes y dispositivos de ajuste que requieren estas formas.

Para encofrados de concreto, la noción de “estructuras temporales”, no refleja la realidad. Las formas, sus implementos y accesorios se utilizan una y otra vez durante su vida útil. Debido a esto, es necesario utilizar materiales de alta durabilidad y fácil mantenimiento. El diseño de formas debe ser tal que éstas puedan ser erigidas y desensambladas eficientemente para mejorar su productividad. El desensamblado o desencofrado de las formas depende de factores tales como la adherencia entre el concreto y el encofrado, la rigidez y la contracción del concreto. Las formas deben, hasta donde sea posible, mantenerse en su lugar durante todo el período de curado del concreto. Debido a que la forma debe retirarse lo más pronto posible, para ser reutilizada, se hace necesario una base sólida para definir los tiempos más factibles para el desencofrado. Uno de los principales indicios a considerar, son, que no deben producirse deflexiones excesivas, fisuras ni otros daños evidentes en el concreto, al retirar las formas o los soportes de las formas. En cualquier caso, las formas no deben desencofrarse hasta que el concreto no haya endurecido lo suficiente como para resistir su propio peso y cualquier otro peso que deba soportar. La superficie expuesta debe estar lo suficientemente dura como para permanecer sin sufrir daños cuando se tiene un cuidado razonable al ser retirada la forma.

4. OBJETIVOS DE LOS ENCOFRADOS .

Los encofrados moldean el concreto a determinadas formas y tamaños, controlan la posición y los alineamientos. Pero los encofrados, son algo más que un molde; es una estructura temporal que soporta su propio peso, más la del concreto fresco recién colocado, más las cargas vivas de la construcción (incluyendo los materiales, equipos y el personal).

Los objetivos básicos son:

1. Calidad – En términos de resistencia, rigidez, posición, y dimensiones de las formas.

2. Seguridad – tanto para los trabajadores como para la estructura de concreto.

3. Economía – el menor costo manteniendo los requisitos de calidad y seguridad.

La cooperación y coordinación entre el diseñador, el arquitecto y el contratista son necesarias para lograr estas metas.

La economía es el mayor aspecto, ya que los costos del encofrado constituyen hasta el 60% de la obra de concreto de un proyecto (ver Figura 2).

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5. Como los Encofrados Afectan la Calidad del Concreto .

En el diseño y construcción de encofrados, el contratista estará orientado a conseguir la máxima economía sin sacrificar la calidad ni la seguridad en los trabajos. El tamaño, forma, y alineamiento de losas, vigas, y otros elementos estructurales dependerá de una construcción correcta de las fomas.

Las formas deben ser:- Suficientemente rígidas cuando son sometidas a las cargas de la

construcción, con el fin de dar forma al concreto.- Suficientemente estables y resistentes como para mantener los

elementos largos dentro de su alineamiento, y- Sustancialmente construidas para resistir el manipuleo y reutilización sin

perder sus dimensiones integrales.

Las formas deben permanecer en su lugar hasta que el concreto sea lo suficientemente resistente para soportar su propio peso, sin que la estructura sufra daño alguno.

6. Causas de las Fallas en los Encofrados .

Las fallas de los encofrados son la causa de muchos accidentes y fallas constructivas que ocurren en las construcciones de concreto, casi siempre cuando el concreto fresco está colocándose. Generalmente, algún evento inesperado ocasiona la falla de un elemento del encofrado, luego sucede que los demás elementos quedan sobrecargados o desalineados y colapsa toda la estructura del encofrado. Las principales causes de estas fallas son:

1. Impropio desencofrado o remoción del apuntalamiento2. Inadecuado arriostre3. Vibración excesiva4. Existencia de suelo inestable bajo los durmientes (un entablerado, o una

base muy pequeña utilizados como base para apoyar un pie derecho o poste), o un puntal fuera de plomo.

5. Inadecuado control en la colocación del concreto6. Falta de atención a los detalles del enconfrado.

7. Seguridad .

El encofrado debe ser:

- Resistente para soportar la carga completa y la presión lateral del concreto fresco colocado, junto con el tráfico propio de la construcción y los equipos utilizados, y

- Sano (hecho con materiales en buen estado y durables)

Ver Código ACI 347.

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Planeamiento del Encofrado.

El contratista debe planificar el encofrado en el momento de participar en la licitación, considerando los siguientes factores:

- Programa incluyendo los requisitos de colocación del concreto y desencofrado;

- Capacidad de los equipos disponibles para manipular las secciones del encofrado;

- Capacidad de mezclado y colocación del concreto;- Juntas de construcción;- Reutilización de las formas, teniendo en cuenta los tiempos para el

desencofrado;- Evaluación de las alternativas de mercado para encofrados

prefabricados;- Condiciones del tiempo (requisitos de protección y tiempos para el

desencofrado).

Comparar los métodos alternos para determinar el plan más eficiente.

Aspectos para la Reducción de Costos.

1. Planeamiento para la Máxima Reutilización – Una forma diseñada para un uso máximo, es resistente y cara, pero puede significar un ahorro en el costo total del encofrado.

2. Uso Económico del Encofrado- Crear un área de mercadeo en el sitio - Uso de formas prefabricadas- Alquiler de formas

3. Colocación de Concreto y Desencofrado.- Los trabajadores deben repetir las mismas funciones para incrementar

su eficiencia conforme avanza la obra;- Uso de implementos metálicos para asegurar o fijar los encofrados,

fáciles de ensamblar y desmantelar; y- Utilizar configuraciones extraordinarias con las formas, para facilitar el

manipuleo, la erección y el desencofrado.

4. Grúas y Camiones Elevadores.- El tamaño y la forma de las secciones deben estar limitadas por la

capacidad de la grúa seleccionada para las operaciones.- Escaleras torres pueden implementarse desde el inicio de las

operaciones para movilizar al personal y los materiales.- Dejar siempre un canal de ingreso para permitir el movimiento de las

grúas y camiones mezcladores.

5. Colocación del Concreto.

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- Altas alturas de colocación del concreto, dificultan la colocación y la vibración de la mezcla de concreto en los muros.

- La velocidad de colocación de la mezcla está limitada por el diseño del encofrado.

8. Materiales para Encofrado y Accesorios .

Prácticamente todos los trabajos de encofrados requieren el uso de la madera. Siempre se debe estar bien informado y asesorado de los materiales y tamaños que ofrece actualmente el mercado y son fáciles de conseguir. El Pino Oregón y el tornillo como maderas para el encofrado. Ambos se utilizan para el confinamiento, listones, puntales y correas. Las Figuras 3 y 4 nos muestran arreglos típicos para encofrados de muros de concreto, con sus componentes principales.

9. Elementos de Amarre .

- Se utilizan con el fin de asegurar los encofrados contra la presión lateral del concreto cuando aún no ha endurecido. Se trata de elementos pre-fabricados con capacidad para resistir de 450 a 23,000 kg, y constan de un elemento tensor interior y elementos de ajuste exteriores. La Figura 5 nos muestra un elemento típico de amarre.

Los elementos de amarre se fabrican de dos tipos básicos:

- Elementos de tipo amarre continuo y simples; en los cuales la unidad tensora es una sola pieza, que tiene otra pieza de regulación que permite ajustar a la unidad tensora contra la parte externa de la forma (ver Figura 6). Estas piezas se ubican a determinadas distancias en los encofrados. Son utilizadas para cargas ligeras. Se fabrican para resistir cargas de hasta 2,300kg.

- Elementos de amarre de tipo discontinuo, en los cuales, la unidad tensora tiene en su parte interior, conexiones entornilladas (Figura 7). Tienen más utilización para trabajos pesados y se fabrican para resistir cargas hasta de 32,000kg.

10. Acabado de Piezas de Madera. Tamaños .

El término madera “cepillada” se refiere a la madera que ha sido tallada y cepillada en un máquina cepilladora para tener superficies pulidas y uniformizar su tamaño y dimensiones. La madera puede ser cepillada en una cara (S1S), un borde (S1E), dos caras (S2S), dos bordes (S2E), una combinación de estas alternativas, o cepilladas las cuatro caras (S4S).

La madera cepillada se usa por lo general en los encofrados, debido a que es más fácil de manipular y trabajar, sin embargo, la madera rústica puede utilizarse en los pies derechos y los apuntalamientos, o como elemento de

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la cara expuesta del concreto, cuando se quiere asegurar la obtención de efectos especiales arquitectónicos.

Las dimensiones mínimas, tanto para la madera cepillada como para la madera en bruto, están especificadas en la American Softwood Lumber Standards, PS-20-70.

La madera es identificada comúnmente por sus dimensiones nominales (Figura 8). Las dimensiones para la madera verde son seleccionadas de tal manera que conforme se pierde su humedad, se mantienen las dimensiones nominales cuando se seque.

La Tabla 4-1B nos muestra las dimensiones actuales y las propiedades de las secciones transversales de la American Standard Lumber al 19% de contenido de humedad. Los tamaños actuales, no los nominales, son los que se deben utilizar en el diseño. Los valores de la Tabla 4-1B pueden ser utilizados con seguridad ya sea con madera verde o seca. El diseño de los encofrados se basa en los esfuerzos permisibles o de trabajo. El esfuerzo permisible depende de varios factores, que incluyen las especies de madera y su graduaje, la sección transversal, contenido de humedad, y la duración de la carga.

Ajuste por la Duración de la Carga.

Para los materiales de encofrado con reuso limitado, el Código del ACI 347, permite diseñar utilizando esfuerzos admisibles para estructuras temporales o cargas temporales de estructuras permanentes. En el caso de la madera, esto significa un incremento del esfuerzo de trabajo del 25% (factor de reajuste 1.25) que se muestra en la Tabla 4.2, para una duración de la carga de 7 días o menor.

Factores de Ajuste por el Tamaño y Uso Plano.

Factor del Tamaño – Excepto para el Pino del Sur, las maderas Ns. 1 y 2 frecuentemente utilizadas en encofrados, se sujetan a un reajuste del esfuerzo basado en el tamaño utilizando la Tabla 4-2B.

Factor del Uso Plano – cuando la madera de 2 a 4 pulg de espesor se carga por el lado de mayor ancho, el valor base del esfuerzo de flexión puede multiplicarse reajustando los factores mostrados en la Table 4-2B.

Ajuste por Corte Horizontal.

El factor del esfuerzo cortante puede aplicarse a los valores base de diseño para incrementar el esfuerzo horizontal permisible de corte cuando la longitud de los “splits” y el tamaño de las rajaduras internas y otros defectos son conocidos, como se muestra en la Tabla 6-3.

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Los diseñadores pueden estimar un factor de reajuste apropiado cuando tienen conocimiento de la calidad de la madera disponible. Una práctica conservadora sugiere el factor 1.00 cuando no existe información acerca de los defectos de la madera utilizada.Productos de Madera Prefabricados.

Triplay.El triplay es ampliamente utilizado en los encofrados de las obras y sistemas de paneles prefabricados. El triplay es un panel plano compuesto por varias láminas delgadas de madera. Una lámina simple del panel se refiere a un solo “play” o capa. Una capa puede consistir de un play simple o 2 o más plays laminados en su dirección paralela al grano. El triplay son piezas de madera hechas de 3 o más capas de enchape unidas con cola, y usualmente colocadas con el grano en ángulo recto. Casi siempre un número impar de láminas se utilizan para dar a la plancha una construcción balanceada. Algunos de los usos del triplay son:

- Techos, pisos y revestimiento de formas,- Diafragmas horizontales y verticales,- Componentes estructurales,- Encofrados para concreto.

La capa superior e inferior del triplay, están siempre orientadas en forma paralela a su longitud (8’). No olvidar que la madera es más resistente paralela al grano que perpendicular.

Las aplicaciones típicas del triplay lo utilizan continuamente para cubrir el encofrado de 2 o más luces. El espesor requerido del triplay se determina a partir de la carga que actúa sobre el revestimiento y la separación de los listones que conforman el panel.

Cuando el triplay es clavado sobre vigas o listones de madera verde, el triplay se levanta en la zona de los clavos, lo que puede causar problemas con los acabados .

La Tabla 4-3, nos muestra las propiedades de la sección efectiva del triplay.

La Figura 11 nos muestra que el triplay con la fibra paralela a la luz, tiene menor resistencia que cuando la fibra es utilizada perpendicular a la luz.

11. Compresión Perpendicular a la fibra o Transversal.

Esfuerzo de Compresión Perpendicular a la Fibra.

A. Las tablas nos dan los esfuerzos admisibles para la compresión perpendicular a la fibra, para varias especies y grados de la madera.

Estos esfuerzos admisibles pueden modificarse (incrementarse) si se clasifican y evalúan los siguientes criterios:

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1. La compresión es aplicada a 3pulg o más, del extremo del miembro que es sometido al esfuerzo.

2. La luz del elemento es menor de 6pul.

Cuando se cumple el criterio, el esfuerzo admisible se modifica con el siguiente factor:

l + 0.375l

Donde l es la longitud sometida a la compresión en pulgadas a lo largo de la fibra de la madera. Para arandelas redondas, asumir que l es igual al diámetro de la arandela (washa).

B. Para chequear la falla por compresión, tal como la transversal a la fibra, dividir la carga impuesta entre el área de contacto y comparar el esfuerzo actual así determinado con el esfuerzo admisible. Si el esfuerzo actual excede el esfuerzo admisible, se producirá la falla.

Los factores multiplicadores para determinadas longitudes de compresión sobre áreas pequeñas de platos o washas se muestran en la tabla a continuación:

Long. Compresión

, pulg.

1/2 1 1 ½ 2 3 4 6 o más

Factor 1.79 1.37 1.25 1.19 1.13 1.09 1.00

EJEMPLO.

Diseño de Columnas/Puntales.Los miembros de madera están sujetos a compresión axial (compresión paralela a la fibra). La capacidad de una columna de madera depende de las siguientes propiedades:

1. Área de la sección transversal.2. Razón de Esbeltez.3. Esfuerzo de compresión admisible paralelo a la fibra (el esfuerzo de

compresión base depende de la especie de madera y la razón de esbeltez).

El pandeo es la mayor forma de falla de una columna de madera. La razón de esbeltez es la relación entre la longitud libre (l) del miembro y el ancho (d) del elemento considerado. Dos valores de la relación de esbeltez (l/d) deben calcularse para los miembros de madera en construcción debido a que el pandeo puede ocurrir en ambas direcciones de la sección transversal. Si la columna no está arriostrada, la mayor razón de esbeltez será la calculada con

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la dimensión menor de la sección. Para elementos de madera, l/d por excederá de 50. Los siguientes ejemplos ilustran el cálculo de las razones de esbeltez:

1. Columna No Arriostrada.

a. Razón de Esbeltez paralela a la cara más estrecha:

ld= 72

1.5=48.0

b. Razón de Esbeltez paralela a la cara más ancha:

ld= 72

3.5=20.57

Por lo tanto, la esbeltez que controla el diseño es la mayor, o sea 48. Nótese que si la columna fuera de 7 piés (84pulg), la razón de esbeltez sería 56 (mayor de 50), y la columna no sería factible, a menos que se modifique la sección transversal, o que sea arriostrada.

2. Columna arriostrada.

a. Esbeltez paralela con respecto a la cara angosta:

ld=108

3.5=30.86

b. Esbeltez paralela con respecto a la cara ancha:

ld=192

5.5=34.91

Presión Lateral del Concreto Fresco.

Las cargas que impone el concreto fresco contra los encofrados de muros y columnas difieren de la carga de gravedad sobre los encofrados de las losas. El concreto fresco se comporta temporalmente como un fluido, generando una presión hidrostática que actúa lateralmente sobre las formas verticales. Esta presión lateral es comparable a la de un líquido cuando el concreto se coloca a altura completa dentro del período requerido para iniciar su fragua.

Cuando se vacía a velocidades de colocación lentas, el concreto del fondo empieza a endurecer y se reduce la presión lateral a valores menores que la presión de un fluido. La presión lateral efectiva –una presión hidrostática modificada- se ha determinado que depende del peso, la velocidad de

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colocación, la temperatura de la mezcla, el uso de aditivos retardadores, y la vibración.

Los siguientes son los factores que afectan la presión lateral:

- Peso del Concreto- Velocidad de Colocación (velocidad lineal de llenado en la forma)- Vibración- Temperatura- Otras Variables

o Consistencia del Concretoo Temperatura del Ambienteo Cantidad y Ubicación del acero de refuerzoo TMAo Tipo de Cemento, etc.

La Tabla 5-4 muestra la máxima presión a ser usada en el diseño de formas para muros con velocidades de colocación de hasta 10 ft/hr (3.00 m/hr).

Diseño de Formas.

Cuando el material de los encofrados ha sido elegido, y la carga prevista ha sido anticipada, el encofrado debe ser diseñado lo suficientemente resistente como para soportar la carga prevista con seguridad, y suficientemente rígido como para mantener su forma bajo la carga completa. Al mismo tiempo el constructor o contratista requiere mantener los costos bajos y no sobredimensionar el encofrado.

Antes de empezar el diseño propiamente dicho, debe hacerse una evaluación completa acerca de las variables que intervienen en el diseño. Ello incluye lo siguiente:

A. Revisión de las condiciones de trabajo.

1. Tipo del procedimiento para la colocación del concreto en las formas (camiones, grúa, bomba de concreto, uso de carretillas)

2. Velocidad esperada del vaciado.3. Limitaciones de la planta o del suministrador del concreto pre-mezclado.4. Temperatura esperada del concreto al momento de su vaciado (revisión

del programa de trabajo al momento del vaciado)5. Tolerancia de las deflexiones permitidas.6. Accesos al área de trabajo.

B. Revisión de la destreza de los trabajadores en el trabajo.

1. Nivel de competencia con las consideraciones asumidas en el diseño.2. Eficiencia en las reutilizaciones –los trabajadores experimentados

pueden reutilizar las formas eficientemente mientras que la fuerza de trabajo no experimentada puede ser mejor utilizada en las labores de transporte de formas.

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C. Establecer qué materiales serán utilizados en los encofrados.1. Triplay (tamaños y esfuerzos admisibles) en inventario o rápidamente

disponible.2. Madera (tamaños y esfuerzos admisibles) en inventario o rápidamente

disponible.3. Accesorios.

Diseño de Cargas.

Encofrados para Concreto.

Cargas Verticales.Las cargas de diseño para encofrados son la carga muerta más la carga viva por pie cuadrado de forma en contacto. La carga muerta se define como el peso del concreto reforzado más el peso de la forma. La carga viva se define como las cargas adicionales impuestas durante el proceso de construcción tales como el material de almacén, personal, y el equipamiento. La carga de impacto es una carga resultante de la caída del concreto y los movimientos generados por los frenados e impulsos de los equipos. En varios casos, la caga de impacto debe incluirse en el diseño de las formas.

- Carga Muerta o Concreto y acero de refuerzo (130 – 160 lb/sf); (2,090 – 2,565

kg/m3)o Insertoso Encofrados (por lo menos 10 lb/sf); (49 kg/m2)

- Carga Viva – Mínimo 50 lb/sf (75 lb/sf si se utilizan buggys autopropulsados); (244 kg/m2 y 366 kg/m2 respectivamente)

o Personalo Equiposo Acabado del Concretoo Impactos

- Carga combinada de Carga Muerta y Viva –Mínimo 100 lb/sf (125 lb/sf si se utilizan buggys autopropulsados); (488 kg/m2 y 610 kg/m2 respectivamente)

Cargas Laterales.

- Encofrados de Losas: La mayor de:

o 100 lb/ft de borde de losa, oo 2% del total de la carga muerta

- Encofrados de Muros: La mayor de:o 15 lb/ft, oo 100 lb/ft de muro (para muros de más de 8ft de altura).

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EL DISEÑO DE ENCOFRADOS DE MUROS.

Presiones Laterales sobre las Formas.

A. La presión impuesta por el concreto en todas las formas de muros está en función de los siguientes factores primarios:

1. Densidad del concreto2. Temperatura (T) del concreto al momento de su colocación (°F)3. Velocidad de colocación (R) del concreto (pies de altura por hora)4. Altura (h) de colocación del concreto (ft)

B. La presión (P) que el concreto impondrá sobre el muro se determina de la siguiente manera:

1. Si la velocidad (R) de colocación no excede los 7 ft/hr, la presión (P –medida en psf) es la menor de las que se indican, pero no menor de 600 psf:

a. P=150+ 9000 RT

b. P = 150h

c. P = 2000 psf

2. Si la velocidad (R) es de 7 a 10 ft/hr, el menor de los valores que se indican, pero nunca menor de 600 psf:

a. P=150+ 43,400RT

+ 2,800 RT

b. P=150h

c. P = 2000 psf

3. Si la velocidad de vaciado excede los 10 ft/hr, se asume la presión igual a 150h.

C. Los cálculos de la presión sobre las formas se aplica solo si las asunciones adicionales están satisfechas.

1. La densidad de concreto es 150 pcf2. El concreto es vibrado al momento de su colocación y no más de 4 ft por

debajo de la superficie superior del vaciado3. El slump del concreto no excede las 4 pulg

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4. El concreto está hecho con cemento portland Tipo I y no contiene puzolanas ni aditivos.

5. La temperatura del concreto es de 40 a 90 °F (4.5 a 32.2 °C)

Diseño de Muros – Presión Determinada.

Dados los siguientes valores asumidos:

Densidad del concreto: 150 pcfAltura del Muro: 12’-8”Velocidad de vaciado (R) = 5 ft/hrTemperatura del Concreto (T) = 80 °F

Determinar la máxima presión del muro (ACI 347).

Desde que R < 7 ft/hr, la máxima presión es la menor de las siguientes:

P=150+ 9000 RT

P = 150+9000(5)

80 = 712.5 psf

P = 150h = 150 (12.67) = 1900 psf

P = 2000 psf

Usando el menor valor = 712.5 psf

Diseño de Formas.

El diseño de formas está dirigido a diseñar un encofrado que sea suficientemente fuerte para asimilar las cargas calculadas con seguridad y suficientemente rígido como para mantener su forma bajo la totalidad de la carga. Cuando se diseñan formas para concreto, se deben hacer las siguientes simplificaciones y asunciones:

1. Todas las cargas están uniformemente distribuidas2. Las vigas que están soportadas sobre 3 o más luces se consideran como

vigas continuas3. Los valores de diseño para luces simples pueden utilizarse para vigas

que están apoyadas sobre más de 2 luces4. Cuando se está determinando las dimensiones de los miembros

principales, la resistencia de las conexiones clavadas es despreciable.

Flexión:

El esfuerzo de flexión máximo, la máxima deflexión y el corte para vigas apoyadas en dos tramos o más, se muestran a continuación:

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Mmax=w l2

96 in-lb

Δmax=5

384xw12xl4

EI∈¿

V❑=5w8

(L−2d12

) lb

Mmax=w l2

120∈−lb

Δmax=1

145xw12xl 4

EI∈¿

V❑=0.6w(L−2d12

) lb

1. Para vigas simples.

En las fórmulas que se muestran líneas arriba, el momento resistente Mr, es el producto del esfuerzo admisible en la fibra extrema de la viga sometida a flexión y el módulo de sección, S. Por lo tanto,

Mmax=fS=w l2

96∈−lb

En el diseño del encofrado, la luz segura, l, se utiliza en el análisis. Simplificando la siguiente ecuación:

w l2=96 fS→l2 = 96 fSw

o

l=9.80√ fSw2. Para vigas continuas (más de 3 apoyos):

De manera similar al análisis hecho líneas arriba, la luz segura para una viga continua es:

l=10.95√ fSw

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Deflexión.

La deflexión admisible debe estar dada en la especificación de cada proyecto. De no ser así, es común utilizar l/360 para concreto estructural, donde l es la luz del tramo del encofrado. Otras cantidades usuales para la deflexión son: l/180, o una deflexión máxima admisible de 1/16 pulg (6.25mm) para la plancha de confinamiento, o 1/8 pulg para los demás miembros. Para miembros largos (5 ft o mayores), se acepta normalmente una deflexión de ¼ pulg.

1. Para una viga simple:

A. Deflexión limitada a l/360, la luz es:

Δmax=5

384xw12xl4

EI∈¿

l360

= 5384

xw12xl4

EI∈¿

l3=384 x12 x EI5 x360w

=2.56 EIw

l=1.373√ EIw

B. Deflexión limitada a l/180 de la luz:

l=1.723√ EIw

2. Para vigas continuas.

A. Deflexión limitada a l/360 de la luz:

l=1.693√ EIw

B. Deflexión limitada a l/180 de la luz:

l=2.133√ EIw

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C. Deflexión limitada a 1/8”:

l=3.843√ EIw

D. Deflexión limitada a 1/16”:

l=3.233√ EIw

Corte.

1. Para Triplay (continuo):La siguiente fórmula se utiliza para chequear el corte en el triplay (fs es el cortante actual en psi):

f s=VQbI

Para vigas simplemente apoyadas, el corte es wL/2 y para vigas continuas 0.6wL. La diferencia entre L y l es que L representa la luz libre en pies, mientras que l representa la distancia entre los ejes de apoyo en pulgadas. La constante del esfuerzo cortante transversal a la fibra, Ib/Q figura en la Tabla 4-3 de este texto.

Para una condición de apoyo continuo (Fs es el esfuerzo admisible de corte transversal en el triplay, en psi):

F s=V maxQ

bI y V max❑=0.6wL

Luego:

F s=0.6wLQbI

L=F s

0.6wxIbQ

Nota: Ib/Q = Esfuerzo Cortante Transversal Constante

Cálculos similares pueden efectuarse para las vigas:

19

2. Para vigas simples:

l=16 FV

' bdw

+2d

3. Para vigas continuas:

l=13.33 FV

' bdw

+2d

Donde: d = peralte de la viga, pulg; b = ancho de la viga, pulg; w = carga uniforme, lb/pie.

EJEMPLO DE DISEÑO DE ENCOFRADO PARA MURO.

Diseñar el encofrado para un muro de 12’-10” (12.8 ft) de altura, que va a ser vaciado a una velocidad de 4 ft/hr, con vibración interna. Asumir que la mezcla será preparada con cemento Potland Tipo I, sin puzolanas ni aditivos, y que la temperatura de colocación de la mezcla es de 70°F. El peso unitario del concreto es de 150 pcf con un slump de 3 ½”. Las formas tendrán una reutilización continua. Asumir que la deflexión admisible está limitada a l/360 de la luz. Toda la madera es S4S.

PASO 1. Cálculo de la presión lateral.