ARMADURAS - HORMIGÓN: Aptitud al soldeo del acero.



Las normas modernas, incluida la española, otorgan gran importancia a la aptitud al soldeo de las barras de acero para hormigón, aptitud que depende, fundamentalmente, de la composición química del acero. La Norma UNE 36.068:94 para barras corrugadas de acero soldable limita los contenidos máximos de carbono, carbono equivalente, fósforo, azufre y nitrógeno, tanto en la colada como en el producto final, según los valores de la tabla 8.2.

Más adelante se estudian los distintos tipos de empalme de barras por soldadura, así como los métodos que deben emplearse. No obstante, en cada caso será la empresa suministradora del acero la que deba especificar el método de soldeo adecuado a su producto. 


ARMADURAS - HORMIGÓN: Ductilidad del acero.



Las características plásticas de las barras de acero tienen una gran importancia en el comportamiento de las piezas de hormigón armado, pues gracias a ellas se obtienen importantes ventajas:

de un lado, pueden evitarse las roturas frágiles (sin aviso) de las piezas; de otro, es posible la redistribucic3n de esfuerzos en estructuras hiperestáticas, lo que permite neutralizar eventuales errores de proyecto o de obra, así como hacer frente a ciertas solicitaciones no tenidas en cuenta en los cálculos. Además, al aumentar la ductilidad de las piezas resulta aumentada su capacidad de disipar energía bajo solicitaciones dinámicas (acción sísmica).
Un acero será tanto más dúctil cuanto mayores sean la relación fs /fy  y el alargamiento bajo carga máxima, Eu El Eurocódigo 2 distingue entre aceros de alta ductilidad y de ductilidad normal, según los valores característicos siguientes: 


y preconiza el empleo de aceros de clase S para estructuras que precisen gran ductilidad, como el caso de las ubicadas en zonas sísmicas de alto riesgo.

En fin, la Instrucción española recomienda utilizar, para estructuras sometidas a acciones
sísmicas, un acero soldable de características especiales de ductilidad, siguiendo la Norma UNE 36065 EX. Este acero, denominado B 400 SD, tiene una relación (fs,fy)k igual o superior a 1,20 (pero no mayor que 1,35) y un alargamiento bajo carga máxima e no menor del 9,0 %.
Aún cuando, como se ha dicho, cada una de las variables (fs,fy)k y Euk influye de forma positiva en la ductilidad (a mayor valor de cada una de ellas, mayor ductilidad), en el estado actual de conocimientos los investigadores no se han puesto de acuerdo acerca de la influencia relativa de cada una de ellas. Dicho de otro modo, si dos aceros A y B presentan valores cruzados entre sí (cada acero presenta un valor mayor que el otro de una de las variables y menor de la otra) no es posible saber cuál de los dos es más dúctil. A la resolución de este problema se dedican hoy esfuerzos, siendo destacables los trabajos de Honorino Ortega, quien propone medir la ductilidad del acero mediante un parámetro único, denominado factor de ductilidad, igual al área delimitada por el diagrama Ρ - E, la horizontal que pasa por el límite elástico fy y la vertical que pasa por el alargamiento bajo carga máxima Eu.

ARMADURAS - HORMIGÓN: Características de adherencia.



El problema de asignar a una barra de acero un número que exprese sus características de adherencia con el hormigón ha originado gran cantidad de estudios teórico-experimentales, sin que hasta la fecha pueda decirse que se haya resuelto definitivamente. Existen diversos métodos de ensayo en uso y esta multiplicidad de soluciones es la mejor prueba de que ninguno es completamente satisfactorio.

En general, siempre que entra en juego la resistencia del hormigón a la tracción o al cizallamiento resulta difícil cuantificar los fenómenos y reflejados en fórmulas precisas. Dos buenos ejemplos son los de adherencia y fisuración, cuyo tratamiento en el calculo cs bastante aleatorio y, con frecuencia, escasamente aproximado.
Modernamente ha cristalizado un acuerdo internacional respecto a un método desarrollado por Baus (Lieja) de ensayo de adherencia por flexión. El método de Baus, modificación del beam-test (ensayo de la viga) norteamericano, ha sido adoptado por la RILEM, el CEB y la HP.

La probeta consiste en dos medias viguetas de hormigón armadas con un redondo pasante —que es la barra objeto de ensayo— y unidas por una rótula metálica en la zona de compresión (fig, 8.2). La barra va provista de manguitos de plástico que dejan, en cada semiviga, una longitud adherente de 10Ø.

Con esta disposición se obtienen tres ventajas importantes: se anula el efecto local de apoyos; se conoce con precisión la tensión en la armadura, al conocer exactamente el brazo del par interno; y se obtienen dos resultados por ensayo.



ARMADURAS - HORMIGÓN: Características Mecánicas.


Las características mecánicas más importantes para la definición de un acero son: la resistencia, el límite elástico, la relación entre los dos valores mencionados, el alargamiento y la aptitud al doblado-desdoblado. Las dos primeras califican al acero desde el punto de vista resistente y las tres últimas desde el punto de vista de sus cualidades plásticas. Ambos grupos de propiedades son necesarios y, en general, se contraponen entre sí, por lo que el resultado final obtenido durante el proceso de fabricación es siempre una solución de compromiso.

Las cuatro primeras características mencionadas se determinan mediante el ensayo de tracción, que consiste en someter una barra bruta, sin mecanizar, a un esfuerzo axil de tracción hasta su rotura (Euronorm 2-57, Recomendación ISO-R82 y Norma UNE 7.474:92), obteniéndose así el diagrama tensión-deformación del acero. La aptitud al doblado-desdoblado se determina a través del ensayo correspondiente (Norma UNE 36.068:94). A continuación comentamos estas características (figura 8.1 a y b). 


Figura 8.1 Diagrama ρ-E de acero (a) con escalón de cedencia (b) sin escaón de cedencia


a) Resistencia o. carga unitaria de rotura, f x
Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de la sección nominal de la probeta. Se denomina también, más precisamente, carga unitaria maxima a tracción.
b) Límite elástico, fy
Es la máxima tensión (también referida a la sección nominal de la barra) que puede soportar el natenal sin que se produzcan deformaciones plásticas (remanentes) significativas. Según el tipo de acero, puede tratarse de límite elástico aparente o de límite elástico convencional. A diferencia del segundo, el primero es claramente observable en el ensayo de tracción, al presentar escalón de cedencia o de relajamiento (fig. 8. la). El segundo se define convencionalmente como la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100 (fig. 8.lb).
c) Relación fx /fy
Cuanto más alta sea esta relación más dúctil es el acero.
d) Alargamiento

En la figura 8.1 aparece representado el alargamiento bajo carga máxima o alargamiento último, Eu, que corresponde al momento de la rotura. Para determinarlo no se requiere efectuar ninguna medición especial sobre la probeta, ya que su valor se mide en el diagrama ρ-E resultante del ensayo de tracción. 


La Instrucción española no alude a este alargamiento, sino al llamado alargamiento de rotura (que, en rigor, debería llamarse alargamiento después de la rotura). Este alargamiento es el incremento de longitud de la probeta correspondiente a la carga máxima, medido después de la rotura y expresado en tanto por ciento: 

en donde I0 e I1 son, respectivamente, las longitudes inicial y final de la base de medida marcada sobre la probeta. La base de medida tiene una longitud de n veces el diámetro nominal, variando n según las normas (en general, n vale cinco o diez).

Hay que distinguir dos clases de alargamiento de rotura:

• Cuando la base de medida está centrada en la probeta, incluyendo la zona de estricción, se determina el alargamiento concentrado remanente de rotura o simplemente alargamiento de rotura. Este es el valor que limita la Instrucción española (con base de medida igual a cinco diámetros) y, para medirlo, hay que juntar a tope, después de la rotura, las dos semiprobetas resultantes. Su valor es poco significativo para el proyectista.
• Cuando, por el contrario, la zona de rotura no está incluida en la base, se determina el alargamiento repartido de rotura, cuyo valor es más pequeño que el anterior. Se trata, al igual que el anterior, de un alargamiento remanente, es decir, se mide después de retirada la carga (sobre una semiprobeta, ya rota la probeta) y no bajo ésta como sucede con el alargamiento bajo carga máxima, e. Su valor es algo más significativo que el del alargamiento concentrado, a efectos de comportamiento estructural del acero.
Ambos alargamientos de rotura varían con la longitud inicial de la base de medida. Como hemos dicho, la Instrucción española prescribe valores mínimos para el alargamiento concentrado de rotura, medido sobre base de cinco diámetros (tabla 8.5) y no se refiere al alargamiento repartido de rotura ni al alargamiento bajo carga máxima, Eu,. Sin embargo, tanto el Código Modelo CEBF1P como el Eurocódigo, sí consideran este último parámetro, más significativo que los anteriores por ser un indicador de la deformación del acero justo antes de la rotura, que puede utilizarse en cálculos no lineales o en situaciones extremas (caso de sismos).

e) Ensayo de doblado-desdoblado
Tiene por objeto comprobar la plasticidad del acero, necesaria para prevenir roturas frágiles durante las manipulaciones de ferralla y transporte. El fenómeno de rotura frágil, es decir, sin absorción importante de energía, se presenta cuando el acero se ve sometido a tensiones multidireccionas aplicadas rápidamente. El riesgo es tanto mayor cuanto más baja es la temperatura ambiente. Por esta causa se presentan alguna vez roturas en ganchos y pantillas cuando las barras experimentan fuertes impactos, como puede ser el caso durante la descarga de redondos ya preparados de ferralla si la maniobra se realiza con poco cuidado en días muy fríos.

El ensayo de doblado-desdoblado se efectúa a la temperatura ambiente, sobre un mandril cuyo diámetro depende de la clase de acero y del diámetro de la barra (ver tabla 8.6). La fuerza de doblado se aplica constante y uniformemente hasta alcanzar un ángulo de 900. A continuación se somete la probeta a un calentamiento de 1000 C durante 30 minutos y se enfría al aire, desdoblándose como mínimo 200. El ensayo se considera satisfactorio si durante el mismo no se producen grietas o pelos en la zona curva de la probeta, apreciables a simple vista (Norma UNE 36.068:94).





ARMADURAS - HORMIGÓN: Características Geométricas.


Las barras empleadas en hormigón armado deben ajustarse a la siguiente serie de diámetros nominales, expresados en milímetros:

            6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32, 40

Esta serie tiene la ventaja de que las barras correspondientes se diferencian fácilmente unas de otras a simple vista, lo que evita confusiones en obra. Además, si se exceptúa el diámetro 14 mm, la sección de cada una de estas barras equivale aproximadamente a la suma de las secciones de los dos redondos inmediatamente precedentes, lo cual facilita las distintas combinaciones de uso.

Las barras deben suministrarse sin grietas ni sopladuras. La merma de sección no será superior al 4,5 por 100 del valor nominal correspondiente. La determinación de la sección real de una barra no es inmediata en los aceros corrugados, ya que su diámetro varía de unas zonas a otras a causa de los resaltos o corrugas. Se utiliza entonces el concepto de sección media equivalente, definido a través de la masa de la barra:


Los valores de Ja sección media equivalente y los de su correspondiente diámetro, de coincidir con los nominales, que son aquellos especificados respecto a los cuales se establecen las tolerancias de suministro.

Armaduras para Hormigón armado: Generalidades



De acuerdo con la Instrucción española, las armaduras empleadas en hormigón armado pueden ser barras corrugadas de acero soldable, mallas electrosoldadas o armaduras básicas electrosoldadas en celosía. Con esta formulación, que no admite el empleo de barras lisas como armaduras para hormigón armado, la normativa española se aproxima aún más a la europea (Normas EN 10080 e ISO 6935-2).

Aparte del tipo de acero, interesa tener en cuenta las características geométricas, mecánicas, de ductilidad y de adherencia de las armaduras, así como su aptitud al soldeo. A continuación se estudia cada uno de estos aspectos.


Empleo del Hórmigon de alta resistencia HAR - Realizaciones.



Generalmente se admite que los primeros elementos resistentes ejecutados con HAR fueron los pilares (que se combinaron con forjados de hormigón estructural ligero para disminuir el peso propio de la estructura) de la torre Lake Point, de 70 pisos, construida en Chicago en 1965 con un hormigón de 52 N/mm2 de resistencia característica. Desde entonces, en esa misma ciudad se han ido construyendo gran número de edificios altos con HAR, técnica que se fue extendiendo rápidamente a otras ciudades americanas a partir de la década de los 70. A finales de dicha década, el ACI (American Concrete Institute) creó su Comité 363 dedicado al estudio del hormigón de alta resistencia.

En la década de los 80 el empleo del hormigón de alta resistencia en edificios de gran altura estaba ya muy generalizado en Estados Unidos y Canadá. En la tabla 7.2 puede verse una muestra de cómo fueron progresando las resistencias utilizadas para el hormigón a lo largo de dicho periodo.

El empleo de HAR en puentes se inició en Japón y pronto se extendió por América y Europa. En los países nórdicos, en particular Noruega y Dinamarca, la utilización del hormigón de alta resistencia en puentes se debe no tanto a la disminución del peso propio cuanto a razones de durabilidad. En Noruega es digno de mención el puente de Helgelands, con sus 425 metros de luz principal, que fue construido en 1990 con hormigón de fck = 65 N/mm2.

Enel Mar del Norte, a partir de 1972, se han construido decenas de plataformas petrolíferas con hormigones de resistencia del orden de 60 a 70 N/rnrn2.

Existen otras muchas aplicaciones del hormigón de alta resistencia: pavimentos (en Noruega se han alcanzado hasta 130 N/mm2 de resistencia en 1989), traviesas de ferrocarril dovelas para túneles, tuberías, etc. Por otra parte, desde 1987 se vienen celebrando congresos internacionales sobre la materia, siendo de esperar que pronto se vean colmadas las lagunas que todavía existen en el conocimiento del HAR, cuyo tratamiento en la normativa internacional es aún escaso. 


Empleo del hormigón de alta resistencia - Consideraciones generales.


La utilización cada vez más frecuente del hormigón de alta resistencia y el constante aumento de literatura especializada sobre la materia demuestran que se trata de una técnica en auge y de brillante futuro. En efecto, su campo de aplicación es muy amplio: edificios de gran altura (especialmente y cuando menos, en los soportes de las primeras plantas), puentes de grandes luces, plataformas fuera de costa, prefabricación, etc.

Las ventajas económicas que puede reportar el empleo del HAR son difícilmente evaluaciones por depender de multitud de factores, que varían en cada caso. De un lado, la confección de estos hormigones es bastante más costosa que la de los convencionales, ya que la selección  los áridos, las grandes dosis de cemento, el empleo de aditivos y, sobre todo, el empleo de micro sílice, encarecen estos hormigones. De otro lado, el empleo de los BAR reporta grandes ventajas técnicas y económicas.

Las principales razones que explican la creciente utilización de hormigones de alta resistencia frente al hormigón convencional, en lo que respecta a edificios de gran altura, son las siguientes:

• Ganancia de espacio en plantas de sótano (aparcamientos) y primeras plantas, al reducirse considerablemente la sección de los pilares.
• Mayor facilidad de puesta en obra (bombeos a gran altura, alta densidad de armaduras que criban el hormigón) debido a la gran docilidad de estos hormigones.
• Ahorro de superficie de elementos de encofrado.
• Menores plazos de ejecución (pueden hormigonarse hasta dos pisos por semana) gracias a la rapidez con que el HAR desarrolla sus resistencias (a 7 días suele alcanzarse el 80% de la resistencia a 28).
• Reducción del peso propio de la estructura (lo que abarata las cimentaciones), mejor comportamiento en estados de servicio (fisuración, deformaciones, vibraciones) y mayor durabilidad.
En definitiva, puede asegurarse que la relación calidad/precio es mayor en las obras realizadas con HAR que en las de hormigón convencional; y que en edificios altos el HAR compite con ventaja frente a las estructuras metálicas.

Cálculo con hormigones de alta resistencia (HAR).



1.0 GENERALJES

En general son aplicables para los HAR los Principios Y métodos de cálculo utilizados para los 0rrrligones convencionales, con las salvedades que a continuación se indican.
 
a) Al determinar el valor característico del peso propio de un elemento de hormigón debe tomarse para SU peso específico el valor 24 kN/m3 para hormigón en masa y 26 kN/m3 para hormigón armado.
 
b) Sobre los diagramas de cálculo tensión-deformación del hormigón en el estado límite último de agotamiento.
 
c) En el estado límite último de agotamiento, los dominios de deformación (apartado 13.3) deben ser adaptados al valor de la deformación última £ que corresponda a la resistencia del HAR . Esta adaptación modifica los valores límite de validez de las ecuaciones de equilibrio y compatibilidad correspondientes a cada dominio, valores que habrá que determinar en cada caso.
 
d) Dada la fragilidad de los hormigones de alta resistencia, para ellos tiene mayor importancia todavía la recomendación (de carácter general para todos los hormigones) de no superar el valor 0,454 para la profundidad de la fibra neutra de deformaciones en flexión.
 
e) En elementos comprimidos es conveniente aumentar la cuantía de las armaduras transversales, con objeto de asegurar el buen confinamiento del hormigón del núcleo y evitar roturas frágiles según planos diagonales. 

Para ello deberá reducirse la distancia entre cercos y no utilizar para éstos diámetros muy pequeños (ver punto 2.° de este apartado).
 
f) En flexión simple o compuesta, la cuantía mínima de las armaduras de tracción puede determinarse con las mismas fórmulas que para hormigón convencional. En efecto, dicha cuantía pretende evitar la rotura frágil tras producirse Ja fisuración (momento en el que el hormigón cede sus tracciones al acero) y equivale, por tanto, al volumen de tracciones soportado por el hormigón hasta ese momento; y como la resistencia en tracción del HAR aumenta en menor medida que su resistencia en compresión, el empleo de tales fórmulas se coloca del lado de la seguridad.
g) El comportamiento a cortante de las piezas de HAR difiere un tanto del caso de hormigón convencional. Debido a la gran resistencia de la interfaz pasta-árido, pueden producirse fisuras de cortante con escaso engranamiento entre áridos (ver apartado 19.5), lo que disminuye la contribución del hormigón a la resistencia de la pieza a cortante.
h) En general, con el hormigón de alta resistencia se producen menores aberturas de fisuras que con hormigón convencional, debido a la mayor adherencia acero-hormigón y la mayor resistencia a tracción. Análogamente y por las mismas razones, a las que debe añadirse el mayor módulo de deformación, tanto las flechas instantáneas como las diferidas de las piezas con BAR son menores que con hormigón convencional.
i) En los cálculos de fisuración y deformaciones, en los que interviene la resistencia a tracción del hormigón, es muy conveniente determinar dicha resistencia mediante ensayos.

2.° DATOS PRÁCTICOS

A continuación se ofrecen algunos valores recomendados por Ja instrucción española para el cálculo de secciones y elementos estructurales.

a) En elementos sometidos a compresión simple o compuesta, las armaduras longitudinales deben tener un diámetro no inferior a 12 mm y deben disponerse con una separación máxima ere barras de 250 mm. La cuantía geométrica de estas armaduras no será superior al 6 por lOO.
 
b) En los mismos elementos anteriores, las armaduras transversales deben tener un diámetro no inferior a 8 miri y deben disponerse con una separación no superior al menor de los tres valores siguientes: 200 mm, 12 Ø y la menor dimensión del núcleo de hormigón encerrado por la armadura transversal.
 
c) El cálculo de soportes puede realizarse según uno u otro de los métodos que se exponen a continuación:
Suponer como área resistente efectiva del hormigón, la correspondiente al núcleo Confinado por la armadura transversal, el cual ofrece una resistencia mayor que la parte exterior de recubrimiento. En esta hipótesis, debe adoptarse como resistencia de cálculo la misma que para hormigones convencionales (apartado 18.4).
Suponer, como sección resistente del hormigón, la sección total o bruta del soporte, A, con el recubrimiento incluido. En esta hipótesis, debe adoptarse como resistencia de cálculo f, la definida por la expresión:
en la que las tres resistencias se expresan en Nírnm2.
 
d,) Para los cálculos de inestabilidad son válidos los mismos métodos que para hormigón convencional. Cuando sea necesario utilizar el diagrama momentos-curvatura, se tendrá en cuenta el valor de la deformación última indicado en 7.44.°
 
e) Para las comprobaciones de cortante y punzonamiento pueden emplearse las mismas fórmulas que con hormigón convencional, pero limitando en los cálculos el valor de la resistencia características del hormigón a 65 N/rnm2 corno máximo. De este modo resultará un valor reducido para la colaboración del hormigón V a cortante (ver párrafo 1 .g anterior) en el estado último de agotamiento por tracción, así como para el valor límite admisible en el estado último de agotamiento por compresión.
 
f) Para los cálculos a torsión, fisuración y deformaciones, son aplicables los mismos métodos
que con hormigón convencional.

Cimbras cuajadas de puentes: Recomendaciones generales.


Se incluye una relación de normas de buena ejecución que, aún no siendo exhaustiva, su cumplimiento ayudará a evitar las causas principales de accidentes en este tipo de estructuras.

  •   Se tendrá un especial cuidado en .disponer las cuñas necesarias para los apoyos de elementos inclinados sobre otros horizontales. Estas cuñas deben de ir solidarias con el elemento inclinado para no trasmitir empujes laterales.

  •   Con el fin de no introducir flexiones en los pies derechos, las vigas de cabeza deben apoyar centrados con los tubos verticales; para garantizar esto, se dispondrán de elementos de centrado. En general, no se recomienda el uso de cuñas de madera para el centrado de vigas metálicas ya que es probable que se muevan.

  •   Todos los elementos verticales estarán convenientemente dispuestos a tope contra el elemento inferior al que trasmite la carga, ya sea tubo contra tubo o apoyo inferior contra cimentación, es decir, se evitarán las holguras. En el caso de que existan tubos con pasadores se revisarán que están todos convenientemente montados.

  •   La fijación de las diagonales de arriostramiento debe hacerse lo más próximo posible a los nudos de unión de elementos verticales y horizontales de las torres. En el caso de que las fuerzas horizontales no puedan pasar a través de los husillos se dispondrán las diagonales hasta la coronación o al apoyo inferior de la torre, y se fijarán en coronación o en arranque de los husillos superior e inferior respectivamente.

  •            En todos los encofrados verticales o inclinados que absorban los empujes horizontales del hormigón fresco, se cuidará el perfecto ajuste de los latiguillos de atado de encofrados opuestos.

  •   Antes de dar por válida la cimbra para el hormigonado del tablero, se revisará para garantizar la inmovilización de todos los elementos y la correcta materialización de todas las uniones y apoyos.

  •   Si se hace una escalonado en terraplenes, se ejecutará cada escalón con sobre-ancho

para su óptima compactación y, posteriormente, se retirará

  •   Durante el hormigonado del tablero, se pondrá especial cuidado en no provocar acumulaciones puntuales de hormigón que generen cargas superiores a las que en cada zona trasmite la sección de proyecto del tablero. Asimismo debe minimizarse el impacto producido por el hormigón al ser vertido por la manguera de bombeo. Son especialmente sensibles a estos fenómenos las zonas de alas en los tableros con sección de viga gaviota.

Cimbras cuajadas de puentes:Estructura encofrante, Barcos transversales, Torres, Cimentación.


Se trata de cimbras que transmiten directamente las cargas al suelo. Suelen tener alturas pequeñas, (hasta 12 a 15 metros), ya que para alturas superiores se suele utilizar torres más potentes y vigas entre ellas.

Pueden   tener dos zonas claramente diferenciadas: unas zonas cuajadas (cimbra apoyada o cuajada), con torres dispuestas en toda la planta de la estructura y otras zonas diáfanas (cimbra porticada). La cimbra porticada se suele disponer en las zonas de paso y en pendientes del terreno para salvar desmontes o terraplenes. Tanto la zona de cimbra cuajada como la porticada están compuestas de diferentes elementos:

Estructura encofrante. Se trata de los tableros de encofrado a los que se les da rigidez mediante correas, que en ocasiones son de madera.

Barcos transversales. Son estructuras transversales que dan forma a la sección del tablero y que se apoyan en los cabeceros de las torres.

Esquema y nomenclatura de diferentes elementos

Vigas de reparto. Debajo de los barcos y sobre las torres puede haber o no vigas de reparto
cuya misión es transmitir a las torres la carga centrada y repartida entre sus pies derechos.

Vigas de vano. Su misión es saltar un vano sobre un desnivel o permitir un paso bajo la cimbra.
Dependiendo de su luz pueden ser simples perfiles laminados o vigas en celosía.

Torres. Están formadas por pies derechos, generalmente de sección tubular o perfiles
laminados, que pueden estar unidos o no en parejas con elementos soldados, estos conjuntos
se llaman bastidores o marcos. 

Esquema de torre

En general se montan en grupos de cuatro montantes (o pies derechos), y cuentan en cabeza con husillos regulables acabados en horquillas que recogen las cargas mediante el apoyo de las vigas de cabeza. En su pié llevan bases regulables formadas por husillos y placa de base.

Los husillos inferiores permiten la verticatidad de la torre y conjuntamente con los superiores el ajuste en altura. La tendencia a disminuir el peso de estos elementos ha llevado a que se usen como torres elementos y sistemas propios de los andamios, que, en ocasiones, no son adecuados para las cargas que reciben. Su escasez de arriostramiento solo las permite soportar cargas ligeras.

La necesidad de aligerar el material para facilitar el montaje ha impulsado la tendencia a sopor-tar las cargas verticales con muchos elementos muy ligeros en vez de concentrarlas en pocos más potentes. 

Arriostramiento. Garantizan que la estructura puede transmitir las cargas horizontales que recibe y disminuye la longitud de pandeo. Pueden distinguirse tres niveles diferentes:

•  a) El arriostramiento de la propia torre entre sus cuatro pies derechos.
•  b) El de planos verticales entre torres.
•  c) El de planos horizontales entre torres.

En algunos casos los arriostramientos no coinciden con los nudos de la estructura, práctica que desde el punto de vista teórico no es recomendable, ya que introduce flexiones no deseadas en los montantes. Para el caso particular de torres de tubos existen recomendaciones y reglas que limitan estas excentricidades.

Cimentación. La cimentación de la cimbra depende del valor de las cargas trasmitidas y de la capacidad resistente del terreno. Como cimentación de las torres puede disponerse bajo cada pie derecho zapatas formadas por durmientes de madera, o bien zapatas de hormigón para cada torre o conjunto de torres en el caso de cargas más elevadas. En algunos casos es necesaria la disposición de cimentación profunda, lo cual puede aconsejar otros procedimientos de cimbrado.

Seguridad en el empleo de la cimbra.


Las operaciones que son precisas realizar en las cimbras para su montaje, utilización (ferrallado, hormigonado...), maniobras y descimbrado, se efectúan generalmente por operarios que han de llegar a los elementos correspondientes. Es preciso proporcionarles accesos y superficie de trabajo razonablemente seguros para evitar golpes con la propia cimbra o caídas, la mayoría de las veces desde una altura que puede ser mortal.

Se han de conocer unas nociones sobre las medidas que se han de tomar para garantizar la seguridad de los trabajadores que operen en la cimbra.

Para garantizar la seguridad de las personas es imprescindible actuar en cuatro direcciones:

  •   Poner los medios adecuados para poder hacer las operaciones necesarias en condiciones razonables de seguridad.

  •   Tener la actitud, en la realización de esas operaciones, de previsión de los riesgos que supone cada actuación. Para ello es esencial por un lado la formación y por otro la vigilancia la cual se debe realizar principalmente por los mandos intermedios (encargados y capataces) los cuales detectaran los riesgos y harán cumplir las normas.

  •   La seguridad estructural que garantiza que cada uno de los elementos de la estructura soporta las cargas con deformaciones adecuadas. Hay que destacar también las condiciones de estabilidad y vuelco en condiciones de movimientos montajes desmontajes y traslados.

  •   El fallo de un elemento o un error humano debe producir un incidente de menores consecuencias pero no un gran daño. Por este motivo hay que hacer un ejercicio en los elementos esenciales de las consecuencias de su fallo para minimizarlas.

Todas  las operaciones deberán ser supervisadas por el responsable de la empresa suministradora de la cimbra y de la ejecutora de la estructura, independientemente de la necesaria presencia del responsable de Seguridad y Salud de la obra.

Características del proyecto de la cimbra.


Antes de  usar cualquier cimbra se deberá tener en la obra su proyecto, el cual incluirá, al menos:

  •   Una memoria descriptiva  en la que se especifiquen las instrucciones de utilización y montaje de las piezas que se vayan a emplear. Estas comprenderán todos los datos necesarios para el empleo correcto de los materiales en todas las fases de trabajo. Se especificarán las interferencias especiales con el entorno, como líneas eléctricas u otros servicios, y la forma de resolverlas. Se darán las recomendaciones de montaje y desmontaje.

Se incluirán además los criterios de aceptación y rechazo de materiales tales como deformaciones o corrosión, así como las tolerancias de montaje, desplomes, y excentricidades. Alternativamente parte de estas condiciones pueden venir reflejadas en un Pliego de Prescripciones Técnicas.

  •   Planos en los que se defina la disposición de los diferentes elementos de la cimbra. En caso de utilizar material estándar se deberá adjuntar documentación gráfica de este.

  •   Anejo de cálculo  en el que  se justifiquen los elementos dispuestos. En el caso de utilización de material estándar se podrá justificar mediante ensayos, incluyéndose la documentación de estos con las condiciones en las que se realizaron las pruebas, y las especificaciones de uso que se deduzcan.

  •   En los casos de cimbras autolanzables, lanzadores, etc. se puede además realizar una prueba de carga como criterio de validación del diseño y fabricación, o en el caso de necesitar conocer con precisión las deformaciones. En el proyecto se indicarán las diferentes posiciones de la prueba así como las flechas.

  •   Requerimientos geotécnicos.  Se indicarán las presiones admisibles requeridas en el terreno, comprobando el Ingeniero Geotécnico de la obra que estas son realmente soportadas por este.

El alcance de esta documentación variará en función de la complejidad o estandarización de la cimbra

ENCOFRADOS CIMBRAS Definición


Son estructuras, normalmente tubulares, que soportan encofrados y trasmiten las cargas al terreno o a otros elementos, y su misión es como elemento resistente o estabilizador y rigidizador.


Encofrados Especiales: Carros encofrantes de túneles - Proceso de ejecución.


La definición de carros encofrantes es la de estructuras móviles portadoras de un encofrado destinado a la realización de elementos lineales de hormigón, como túneles, canales, muros, ampliación de tableros.

En concreto los encofrados de túneles podemos definirlos como un sistema constructivo, con mayor o menor grado de industrialización, según los casos, que, mediante un grupo de moldes específicos, da lugar a una estructura celular de laminas, normalmente transversales, y de losas, íntimamente ligadas al se hormigonadas simultáneamente “ in situ” .

Están formadas por unos moldes en forma de “ U”  invertida, separados entre si una distancia, que es el espesor de la lamina cuando sé hormigone. Estos moldes pueden plegarse para sucesivas puestas en obra, una vez endurecido el hormigón vertido previamente.

Normalmente esta formados por dos elementos en “ L” invertida, que forman la indicada “ U” .

Con los encofrados túneles se obtiene, a la vez, la estructura portante, gran parte de las divisiones interiores y muros testeras. Además se incorporan los cercos de puertas, ventanas, instalaciones secas, asi como los huecos horizontales que se precisen.

Componentes Principales:

* Encofrado-Portico; formado por dos  “ L”  invertidas constituidas, normalmente por chapa de acero de 3 a 5 mm, rigidizadas interiormente mediante chapas y perfiles metálicos. La  “ U” invertida, formada por las dos “ L”  tendrá el ancho del túnel mediante la unión de sucesivos elementos.
* Encofrados laterales; sirven para encofrar la cara exterior del muro testero o piñon, su composición es semejante al encofrado-portico, llevando, además una pasarela exterior de seguridad para la ejecución de los trabajos.
* Elementos de desmoldeo; su misión es separar los pórticos una vez obtenida la dureza deseada del hormigón, se realiza reduciendo el ancho mediante un juego de vielas o gatos hidráulico horizontal, y la altura mediante el accionamiento de unas manivelas a rosca o bien disminuyendo la longitud de los puntales telescopicos verticales.
*  Elementos de traslación; con ellos se puede retirar o situar el encofrado, se realiza mediante ruedas situadas en la base de los encofrados-protico.
*    Plataformas de trabajo y seguridad; son unos andamios perimetrales a la planta que sé hormigona, sus funciones son las de lugar de trabajo y paso de operarios, mantener la seguridad en el trabajo y la de posibilitar el apoyo de los encofrados durante las operaciones de encofrado y desencofrado.

 

Proceso de ejecución:

1.- Colocación del encofrado-portico siguiendo las alineaciones de los muretes guía, se deberá comprobar la planeidad, plomos, ángulos correctos y las nivelaciones.
2.- Tareas previas al hormigonado; limpieza de moldes, aplicación de desencofrantes, fijación de armaduras, separadores de  armaduras, colocación de cercos, carpintería, instalaciones secas, etc.
3.- Vertido del hormigón, empezando por los muros y a continuación las losas.
4.- Tapado de losas con plásticos, lonas u otros elementos. Así se realiza el proceso de aceleración del curado por calentamiento.
5.-  Inicio del desmolde, para lo cual se deberá de conocer los resultados de las probetas y estos ser satisfactorios. Se inicia él desmolde cuando el hormigón a adquirido entre el 40-60% de su resistencia definitiva (12 a 15 horas del hormigonado).
6.- Apuntalamiento de las losas desencofradas en su punto medio, mediante sopandas y puntales para evitar la aparición de flechas, manteniéndolos hasta que el hormigón alcance la resistencia de proyecto
 


Encofrados Especiales: CARROS DE VOLADIZOS.


Son las cimbras empleadas en la construcción de tableros de puentes por avance en voladizo y hormigonados in situ.  El carro se apoya en la parte ya ejecutada, volando para hacer la siguiente dovela o tramo de tablero.

Existen dos tipos de carro para la ejecución de tableros de puentes, dependiendo de como consiga la estabilidad al vuelco durante el hormigonando:

• Estabilidad mediante contra peso. En este caso la estabilidad se asegura mediante un peso (normalmente de hormigón) que garantiza la seguridad   frente a vuelco tanto en el momento del hormigonado como en el momento de avance del carro.

•   Estabilidad mediante anclaje con barras de pretensar. En este caso la estabilidad durante el hormigonado se garantiza con un anclaje en la parte posterior que trasmite al tablero las tracciones y un puntal en la parte frontal que trasmite las compresiones. Durante el avance del carro evidentemente este sistema no puede funcionar por lo que se disponen unas vigas ancladas al tablero con un contra-rodadura que evita el vuelco de este.

Una variante de este tipo de carros son los de inclinación variable destinados fundamentalmente a la construcción de grandes arcos. Ejecutan tanto dovelas de canto variable, en altura y en anchura. La estructura soporte se va adaptando en las sucesivas puestas a la geometría del arco.

ENCOFRADOS deslizantes.

Consiste en la ejecución, en la base de la construcción, de un doble encofrado de pequeña altura (1-1,20 m. y en algunos casos 2 m.) con la misma forma de las paredes que se van a construir. Este encofrado se cuelga por medios de unos marcos o caballetes de madera o metal a una serie de dispositivos de elevación soportadas por barras metálicas. El hormigón se vierte en el encofrado y a medida que endurece se levanta progresivamente éste, que es arrastrado por los dispositivos de elevación.

El vertido del hormigón, el montaje de las armaduras, de los marcos de puertas y ventanas, de los moldes para crear las aberturas, etc., se hace progresivamente, a medida que se eleva el encofrado, a partir de una plataforma de trabajo que se encuentra al nivel de su borde superior.

De esta plataforma se cuelga a unos 3-4 m. por debajo, una o dos plataformas inferiores, a diferentes niveles, a partir de las cuales se vigila la calidad del vertido del hormigón, se hacen los eventuales arreglos, se retiran los marcos y moldes, se retoca la superficie del hormigón a la salida del encofrado, etc. El encofrado deslizante se eleva continuamente a una velocidad de 5 a 25 cm/hora (de 1 a 4 cm a cada elevación).

Ventajas de los encofrados deslizantes: Rapidez, Economía de medios auxiliares (andamios etc.), Economía de mano de obra, Parámetros de acabado perfecto, Monolitismo absoluto en la construcción.

Inconvenientes de los encofrados deslizantes: No aplicable a obras de fuerte conicidad, No aplicable a obras pequeñas, Canales y túneles

Entre las características del hormigón empleado en los encofrados deslizantes: Endurecimiento inicial, Inicio del fraguado: 1.5 a 2 horas, Final del fraguado: 4 a ó horas, Resistencia: 1.5 a 2 kg/cm^2 de 4 a 8 horas, la resistencia deberá crecer más rápido que las cargas.

El sistema de encofrados deslizante es aplicable a muchos tipos de estructuras de hormigón armado y pretensazo, de entre  los que se destacan: silos, tanques de almacenamiento, chimeneas, pilas de viaductos y acueductos, cajones para puestos marítimos, digestores de estaciones depuradoras, núcleos de ascensores y escaleras de edificios, depósitos elevados, torres de comunicación, faros, recubrimiento de pozos.

Este sistema al estar muy industrializado e muy rápido pero tiene un coste de primera instalación importante por lo que es adecuado cuando por ejemplo en pilas las alturas son importantes ( en pilas se manejan valores por encima de 70 m ) o cuando con alturas menores de piezas a deslizar en la misma obra es importante.


Encofrados autotrepantes.

En estos los elementos de elevación están incorporados dentro de propio sistema de encofrado. La ventaja es que al no necesitar  grúas para su elevación se pueden mover en presencia de viento.

Encofrados trepantes o trepadores.

Se entiende por encofrado trepante aquel que se apoya sobre una estructura anclada en la tongada  anterior a la que se pretende hormigonar.  El desplazamiento de los elementos se realiza mediante grúas fijas o móviles. Un encofrado trepante esta formado (según sean la geometría y condicionantes de la obra a ejecutar) por un conjunto de módulos de trepa formados cada uno de ellos por los siguientes elementos:

Panel de encofrado: En general será un panel de encofrado convencional para la ejecución de muros. Deberá incorporar, por tanto una plataforma supe~rio.r-para el hormigonado y, si fuese necesario en función de la altura de tongada, otra plataforma a mitad de panel para dar acceso a posiciones intermedias de anclajes o elemento de unión entre módulos.

Consola de trepa: La unidad de trepa en general está formada por dos estructuras planas de forma triangular denominadas consolas convenientemente arriostradas, que permiten la formación, en el plano horizontal, de una plataforma de trabajo. Deben estar preparadas para adaptarles en su parte inferior unas prolongaciones que permitan la creación de una plataforma colgan.te de trabajo para la recuperación de anclajes y operaciones de repaso y acabado.

Elementos de conexión: Son una serie de accesorios propios de cada sistema mediante los cuales se realiza la conexión del panel de encofrado a la unidad de trepa. En los encofrados trepantes modernos, los elementos de conexión deben posibilitar el izado del módulo de trepa completo; las operaciones de encofrado y desencofrado, permitiendo el aplome y nivelación del encofrado, y retranqueo de los paneles de encofrado para poder efectuar las labores de limpieza del mismo, así como el ferrallado. En el caso de encofrados trepantes a una cara, los elementos de conexión deberán dimensionarse para permitir la transmisión de los empujes del hormigón, garantizando además el perfecto apriete del encofrado en su solape con la tongada inferior evitando así pérdidas de lechada.

Anclajes:  Deben estar diseñados para permitir el cuelgue del módulo de trepa sin la intervención directa de ningún operario, evitando así la presencia de personas sobre el módulo de trepa durante la maniobra de izado y cuelgue del mismo.  En cada posición de trepase utilizan los anclajes de las dos tongadas precedentes: en el más alto se realiza el cuelgue del módulo de trepa, efectuándose en el más bajo el anclaje contra viento.

Es empleado en la construcción de muros, diques, embalses, presas, etc.

Las fases en el empleo de los encofrados trepadores es la siguiente:

-   Realización de la tongada inicial, la fijación de este primer panel es realizada mediante un anclaje que seha dejado previamente en la cimentación.
-   Hormigonado de la primera tongada.
-   Desmontaje de la primera tongada, la cual es suspendida. El encofrado es elevado y fijado mediante pernios en la siguiente tongada.
-   Completar la unidad de encofrado mediante la plataforma de seguimiento. Con esto queda completado para los pasos sucesivos que se volverán a repetir.


Además de todas las recomendaciones habituales para cualquier tipo de encofrado, en encofrados trepantes se prestará una especial atención a los medios auxiliares de obra, en particular a la capacidad de grúa, a fin de que esta pueda elevar holgadamente los módulos de trepa diseñados. A estos efectos, si se diseñan plataformas de madera, se deberá tener en cuenta en las estimaciones realizadas el sobrepeso del agua absorbida por la madera con tiempo lluvioso.

Encofrados móviles.

El rápido ritmo de desarrollo de la industria y de las ciudades impone a los técnicos tareas cada vez mayores, que no pueden llevarse a cabo mas que adoptando los métodos más modernos, que aseguren la continuidad de los trabajos y hagan posible una gran velocidad de ejecución, una productividad elevada y un ahorro de materiales e inversiones.


Encofrados recuperables y perdidos.

1.- Encofrados recuperables

Son encofrados que se desmontan una vez usados para limpiarlos y repararlos, si es necesario, y luego volverlos a usar.
     -  De madera o chapa y madera; La madera se sigue empleando puntualmente para resolver problemas (encuentros, remates, bordes) que surgen en las estructuras de hormigón. La madera más utilizada es el pino, lo más sano y limpio posible, con el número mínimo de nudos posibles, con superficies alisadas para disminuir
la adherencia con el hormigón. Hay que regarlos antes de hormigonar, para que hinchen y puedan cerrar las juntas impidiendo la perdida de agua.
     -   Metálicos; Los encofrados metálicos poseen ciertas ventajas con respecto a los de madera  convencional, como son; mayor numero de usos, acabados con superficies más lisas y perfectas. Por otro lado poseen una serie deinconvenientes como son; mayor coste inicial, cuidados de conservación, gran conductividad térmica, formación de espuma en la superficie y burbujas en los paramentos, deficiente agarre de revestimientos debido a su acabado.
          
2.- Encofrados perdidos
     -   Piezas aligerantes en forjados; suelen ser de hormigón, cerámica o porexpan
     -   Elementos prefabricados; prelosas para poder hormigonar tableros de puentes de vigas, placas de los muros sándwich.
    -   Fabricas de ladrillo; se suele emplear en pilares y en pequeños muros
    -   Malla metálica tupida; se puede considerar que es el encofrado del gunitado de mortero, utilizado por ejemplo en hormigonado de excavaciones, laderas.

Criterios de clasificación de los ENCOFRADOS.


+ Según su posición
    -   encofrados horizontales que son los utilizados  para ejecutar elementos estructurales dispuestos horizontalmente como losas, forjados, tableros de puentes, etc.
    -   Encofrados verticales son los que se colocan en esta posición o ligeramente inclinados (muros, pilares, pilas de puentes, presas, etc.). según  el modo transmisión de los esfuerzos se clasifican en :
          a)  Encofrados a una cara; son aquellos en los que o bien dos caras encofrantes no están unidas por tirantes, o bien no existe una de las caras. Las presiones de hormigonado son absorbidas por estructuras
externas al encofrado.
          b)  Encofrados a dos caras; las presiones de hormigonado son absorbidas por tirantes internos que  atan las dos caras encofrantes

+ Según el acabado del hormigón
     -   encofrados de hormigón visto
     -   encofrados de hormigón no visto 

+ Según el material de ejecución
     -   Encofrados de madera
     -   Encofrados metálicos
     -   Encofrados plásticos
     -   Encofrados de contrachapado (fenolitos) o aglomerado de madera
     -   Encofrados de cartón
     -   Encofrados de poliestireno

+ Según el número de usos
     -   Encofrados recuperables
     -   Encofrados perdidos o no recuperables

+ Según la forma de trabajo
     -   Encofrados fijos; pilares, muros, losas.
     -   Encofrados con desplazamiento (móviles); trepadores, autotrepadores, deslizantes, especiales.

Seguridad Encofrados: Proyecto, fabricación, utilización


1 Seguridad en el proyecto del encofrado

* Empuje de hormigón, sobrecargas, cálculo estructural, dimensionamiento de anclajes
* Anclajes. Es el máximo responsable de la seguridad en un encofrado trepante. Ensayos de
extracción y  rotura. Coeficientes de seguridad mayor de 2.5.

2 Seguridad en la fabricación de encofrados

1. Espesor mínimo de chapas: 2mm
2. Pared mínima de tubos: 3mm
3. Procedimientos de soldadura.
4. Control de calidad.
5. Pintura: Duración de obra menor de un año, y ambiente normal.
6. Galvanizado: Duración de obra mayor de un año, y ambiente agresivo.

3 Seguridad en la utilización de encofrados 

1. Seguridad personal:
    1. Casco.
    2. Bolso de herramientas.
    3. Calzado y vestuario.
    4. Arneses.

2. Seguridad colectiva:
    1. Plataformas de trabajo y barandillas.
    2. Redes.
    3. Escaleras con guardacuerpos en altura mayor de 3m.
    4. Izado y translación de encofrados.

3. Plataformas y barandillas.
 
    A- Madera.
        1. Utilizar tablas de 15 x 5 sobre tablones de 20 x 7.
        2. La madera debe ser escogida y sin nudos.
        3. Los guardacuerpos sobre los que se montan las barandillas no pueden ser extraíbles.
        4. Ancho mínimo de plataforma: 80cm
        5. Altura mínima de barandilla: 1.10m (recomendable 1.50m).
        6. Colocar siempre rodapiés de 150 mm de altura.
    B- Metálicas.
        1. El material utilizado como piso debe ser antideslizante.
        2. Ancho mínimo de plataforma: 80cm
        3. Altura mínima de barandilla: 1.10m (recomendable 1.50m).
        4. Colocar siempre rodapiés de 150 mm de altura.

4. Izado y translación de encofrados.
    1. Eslingas en perfectas condiciones.
    2. Angulo bajo gancho de las eslingas será menor  de 60º.
    3. utilización de balancines.
    4. Ganchos de sujeción con mecanismos autobloqueantes.
    5. Jamás deben ir personas en las plataformas de los encofrados durante las maniobras de izado.

Criterios de cálculo de encofrados.

Lo que tenemos que calcular es las fuerzas de empuje del hormigón fresco y la trasmisión de estas. Las variables condicionantes de la presión:

1. Velocidad de llenado del hormigón (< 450 kg/m2).
2. Velocidad de fraguado del hormigón.
3. Temperatura (proceso de fraguado se ralentiza al bajar la temperatura).
4. Dosificación.
5. Consistencia.
6. Granulometría.
7. Sistema de compactado.
8. Impacto durante el vertido.
9. Cuantía y distribución de las armaduras.
10. Peso del hormigón.
11. Altura de vertido.

Encofrados Modulares: forros fenólicos.

Son aquellos que se suministran en paneles ya formados, de determinadas dimensiones que, con los elementos de unión del sistema, se adaptan a la geometría requerida. En general son rectangulares, modulados de tal modo que su combinación permite adaptarse a cualquier geometría.

Están formados por un bastidor metálico con forro metálico o de contrachapado fenólico.

1.- Ventajas de los forros fenólicos sobre los de chapa

1. No se producen abolladuras. Su reparación es sencilla.
2. Son más ligeros (la mitad de peso por m2).
3.  No presentan problemas de corrosión.

2.- Características de los encofrados modulares

1. Forro de contrachapado fenólico.
2. Pocos anclajes pasantes.
3. Un único elemento de unión entre paneles.
4. Incorporan elementos de seguridad.
5. Gran capacidad de carga.
6. Máxima ligereza.

Desencofrado y las operaciones de desencofrado.

Se denomina desencofrado a las operaciones que tienen por objeto el desmontaje del encofrado. Esta regulado por la instrucción EHE.

Las operaciones de desencofrado dependen:

1. Del propio elemento que se ha encofrado.
2. Del tipo de cemento usado en el hormigón.
3. De las condiciones ambientales.
4. Otras condiciones.

Los encofrados deben mantenerse en su posición hasta que el hormigón no adquiere la resistencia necesaria para soportar su propio peso y el de las cargas permanentes o temporales que sobre el actúen (con un margen suficiente de seguridad), durante la construcción de la estructura.