ENCOFRADOS Tan importantes y tan descuidados Ing. Sergio Gavilán

Profesor de Ho Ao Patología y Terapia de las Construcciones Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Asunción

LA EMOCION DEL CARGAMENTO

Los colapsos de encofrados causan numerosos perjuicios, pérdida de vidas humanas, daños a la propiedad y retrasos en el cronograma.

Atlanta 6 de Diciembre 2007. Derrumbe en construcción de 6 niveles. Un trabajador muerto y 23 heridos.

Canberra, Australia 14 de Agosto 2010 Colapso de encofrado de puente 15 heridos

18 de Mayo 2008 Derrumbe de encofrado. Rosario, Argentina

Subestación ANDE R.L. Petit 9 de marzo 2004 El encofrado colapsó durante el hormigonado

Subestación ANDE R.L. Petit Saldo: 4 obreros muertos y 12 heridos.

Ampliación Paseo Carmelitas 20 de Abril 2010 Derrumbe del encofrado de una rampa durante el cargamento de hormigón. 8 obreros resultaron heridos

Acepar 5 de Febrero 2010 Una sección del encofrado que estaba siendo preparado se desplomó

ENCOFRADO Es una unidad de obra fundamental para la ejecución de las estructuras de hormigón armado CIMBRA Estructura destinada a soportar el peso de un obra de hormigón mientras éste es vertido, compactado y curado y hasta que haya endurecido lo suficiente para proceder a su desencofrado y descimbrado. PUNTAL Poste de madera u otro material comprimido que se usa para soportar temporalmente las excavaciones, encofrados o estructuras inseguras. *Fuente: Calavera, J. y otros. Ejecución y control de estructuras de hormigón. INTEMAC. Madrid.2004.

Encofrados para Hormigón El desarrollo de encofrados se ha dado paralelamente al del hormigón armado desde el siglo XX.

Encofrados para Hormigón La madera el material preferido para encofrados. Opciones , el uso de multilaminados, metal, plástico y otros materiales

Encofrados para Hormigón Los encofrados son las estructuras temporales por excelencia considerando que:  Son erigidos rápidamente

 Soportan grandes cargas por un periodo corto de tiempo  En el transcurso de pocos días son desarmados y vueltos a utilizar

Anécdotas  Convención ACI 1908 Madera vs. Acero

 1909 Primer encofrado de acero para pavimentos

Encofrados convencionales

Encofrado de viga

Encofrado de losa

Encofrados convencionales Encofrado de muro

Encofrados industrializados Fabricados en chapas de acero conformados con paneles y elementos modulares ensamblables.

Encofrados para pilares Encofrado para muro de hormigón visto

Encofrado de losa

Objetivos del encofrado ● Constituir el molde para el hormigón ● Controlar la posición y alineación del elemento.

● Soportar:  Peso propio  Peso del hormigón fresco  Cargas vivas de construcción (movimiento de materiales, equipos y personas)

Requisitos ● Calidad: en términos de resistencia, rigidez, posición y dimensiones ● Seguridad: tanto para los trabajadores como para la estructura de hormigón misma ● Economía: cumplir con los requisitos de calidad y seguridad al menor costo posible.

El encofrado debe permanecer en el lugar por lo menos hasta que el hormigón alcance la resistencia suficiente para soportar su propio peso. De otro modo la estructura puede resultar dañada.

Dimensionamiento Con respecto a la valoración de las cargas, en Guide to Formwork for Concrete (ACI 347R) se indica: Sobrecarga vertical cargas vivas + muertas 480 kg/m2

Sobrecarga horizontal 240 kg/m2

Presión lateral del hormigón

Pilares y muros asentamiento ≤ 175 mm. vibrado normal profundidad ≤ 1.2 m. velocidades de vertido < 2.1 m/h altura de hormigonado ≤4.2 m.

pmax = CwCc 7.2 + 785 R T + 17.8

pmax: presión lateral máxima (kPa) R: velocidad de vertido (m/h) T: temperatura del hormigón (ºC) Cw: coeficiente de peso unitario (Tabla 2.1) Cc: coeficiente químico (Tabla 2.2)

pmín  30Cw y en ningún caso superará ρgh ρ: peso específico del hormigón g: aceleración de la gravedad h: altura de hormigonado

Dimensionamiento Muros velocidades de vertido  2.1 < 4.5 m/h altura de hormigonado > 4.2 m.

pmax = CwCc 7.2 + 1156 + 244R T + 17.8 Tabla 2.1 Coeficiente Cw

Tabla 2.2 Coeficiente Cc

Dimensionamiento Pantalla h 3 m T= 38 ºC V1= 3 (m/h) V2= 8 (m/h) V3= 12 (m/h)

200,00

Presion máxima (kN/m 2)

180,00

12; 176,02

160,00 140,00 120,00

8; 119,74

100,00 80,00 60,00 3; 49,40 40,00 20,00

Relación Velocidad /Presión

0,00 0

2

4

6

8

10

R Velocidad de vertido (m /h)

12

14

Características del colapso de los encofrados  Usualmente suceden durante el hormigonado.  Generalmente algún evento imprevisto ocasiona la falla en un elemento con lo que los demás se ven sometidos a sobrecargas o movimientos hasta que finalmente toda la estructura del encofrado colapsa.

Características del colapso

Falla local Puntales sobrecargados

Acciòn lateral Sobrecarga puntales Falla local

Colapso !!! Falla generalizada

Causas del colapso de un encofrado Las principales causas de la falla de un encofrado son:

● Desencofrado y descimbrado prematuro ●Cimbrado inadecuado ● Vibraciones ● Inestabilidad del suelo bajo los puntales. ●Desaplome de puntales ● Control inadecuado de la colocación del hormigón ● Descuido de detalles del encofrado

Causas de colapsos Desencofrado y descimbrado prematuro

Bailey’s Crossroads, Virginia, 1972 Retiro prematuro de puntales en edificio de apartamentos de 26 pisos. Encofrado soportado por pisos de 7 días de edad. La falla ocurrió en el 24to piso. El 23er piso que soportaba los puntales falló por corte alrededor de varias columnas

Causas de colapsos Cimbrado inadecuado La causa más frecuente de fallas de encofrados y otros efectos que inducen fuerzas laterales o desplazamientos laterales de elementos de soporte. Uso inadecuado de riostras cruzadas u horizontales.

Puntales

Investigaciones demuestran que muchos accidentes que causan pérdidas millonarias podrían evitarse si se invirtiera tan sólo una décima parte de esas pérdidas en la colocación de riostras diagonales. Riostras diagonales

Riostras horizontales

Causas de colapsos Cimbrado inadecuado New York Coliseum El piso principal de exhibiciones del edificio colapsó durante el hormigonado. El encofrado de las losas estaba soportado por dos hileras de puntales.

El colapso se originó por la excesiva velocidad en el vertido del hormigón que introdujo fuerzas laterales en el extremo superior de los puntales.

Causas de colapsos Cimbrado inadecuado-Uso de riostras diagonales Uno de los principales objetivos del cimbrado es evitar que un accidente menor o una falla se convierta en un desastre.

El cimbrado inadecuado puede hacer que una falla local se extienda a los sectores próximos.

Si debido a golpes accidentales se producen desplazamientos entre los puntales, puede originarse una reacción en cadena que derribe todo un piso.

Causas de colapsos Vibración Los soportes sufren desplazamientos debido a vibraciones provenientes de:

 la acción tráfico cercano  el movimiento de trabajadores y equipos sobre el encofrado  el vibrado del concreto El arriostramiento diagonal ayuda a prevenir fallas por vibración.

Causas de colapsos Suelo de apoyo inestable y falta de verticalidad de puntales El encofrado debiera ser seguro si está adecuadamente arriostrado y construido de modo que todas las cargas transferidas a un suelo sólido a través de elementos verticales.

Vertical

Causas de colapsos Suelo de apoyo inestable y falta de verticalidad de puntales Los puntales deben ser aplomados y el suelo debe ser capaz de soportar la carga sin asentamientos.

Puntales PUNTAL

DURMIENTE

Entablonado

Causas de colapsos Control inadecuado de la colocación del hormigón Temperatura y velocidad de vertido del hormigón son factores que tienen influencia en la aparición de presiones laterales en encofrado. Si la temperatura desciende durante la operación de hormigonado, debe disminuirse la velocidad de vertido del hormigón para evitar un incremento en las presiones sobre las paredes del encofrado. Descuidos al regular apropiadamente la velocidad y el orden del hormigonado en superficies horizontales o techos curvos puede generar cargas desbalanceadas.

Causas de colapsos Descuido de detalles del encofrado Pequeñas diferencias en los detalles de montaje pueden constituir puntos débiles o sobretensiones que predisponen al encofrado a fallas. • Clavado insuficiente • Fallas al asegurar dispositivos de amarre de puntales metálicos.  Disposiciones inadecuadas para evitar la rotación de encofrados de vigas perimetrales que se encuentran dentro del encofrado de las losas.  Anclaje insuficiente contra deformaciones por flexión o torsión.  Falta de arriostramiento o uniones en las esquinas y paredes u otros lugares donde se observa disparidad de presiones.

LOSA

LOSA

VIGA

VIGA

MURETE

INCORRECTO: VIGAS PEIMETRALES A LA LOSA EL ENCOFRADO DE LA VIGA TIENDE A ROTAR

UNION

SOLDADURA O ATADO

ARMADURA

INCORRECTO: LAS RIOSTRAS SUJETAS LAS ARMADURAS DEL ELEMENTO

CORRECTO: LAS RIOSTRAS MANTIENEN LA POSICIÓN DEL EMCOFRADO DE LA VIGA.

RIOSTRA

CORRECTO: LAS RIOSTRAS SUJETAS A AMBOS LADOS DEL ENCOFRADO

HOLGURA

GRAMPA

CONECTOR

CORRECTO

INCORRECTO

PUNTALES

Deficiencias comunes Fisuras

Empalme deficiente

Pérdida de sección por ataque de insectos

Vertical

Fisura

Inclinación del puntal

Empalme deficiente

Apoyo insuficiente

Puntal con fisuras y empalme deficiente

Empalme incorrecto

Puntal apoyado sobre una abertura

Consideraciones de seguridad  supervisión e inspección  plataforma de acceso para trabajadores  control del procedimientos de hormigonado  mejoramiento de la capacidad de soporte del suelo  cimbrado y recimbrado  relacionamiento arquitecto/ingeniero y contratistas  preparación de especificaciones para el encofrado

Investigación Se tomaron muestras de maderas utilizadas para tablas para encofrados y puntales en 15 depósitos de Asunción y Gran Asunción Maderas para efectivas. enc ofrados verificándose sus dimensiones 5% Y byrajú 5% G uatambú

G uajayvi 20% G uajayvi

L aurel

20% T imbó E ucalipto Timbó 15% E uc alipto

35 % L aurel

G uatambú Ybyrajú

Porcentaje de distintas especies de maderas utilizadas en la fabricación de encofrados

Puntales Dimensión nominal lado: 3’ (7.62 cm)

Dimensión media medida: 2.61’ (6.64 cm)

Tablas Dimensión nominal espesor: 1’ (2.54 cm) Dimensión media medida: 0.71’ (1.80 cm)

Ejemplo Dimensiones de losa 3 x 3 m Altura : 15 cm. Carga total : 3,40 tn Espacio entre puntales: 0.60 m Cantidad de puntales: 25 Tensión x puntal (3 x 3”): 1.77 tn/m2 Tensión x puntal ( 2.61’ x 2.61’ ): 2.04 tn/m2

Distribución de puntales en planta

Tensión

trabajo=

1.15 xTensión

calculo

Ensayos Laboratorio Materiales Construcciòn FIUNA Se tomaron 30 muestras de distintos tipos de madera para puntales de 3’ x 3’. Se sometieron a ensayos de compresión simple y flexión.

Ensayo a compresión simple Muestra: Laurel

Fallas en probetas de Yvyrapyta

Ensayo a flexión Muestra: Laurel

Compresión

Compresión

Flexión (Laurel)

Resultados Resistencia a compresión Yvyra Pyta 140 Kgr/cm2 Guayaivi 140 Kgr/cm2  Laurel 70 Kgr/cm2

d Guajayvi, deformación

Laurel, rotura frágil, poca capacidad de aviso

Pesos específicos de distintos tipos de madera utilizadas en Paraguay. Fuente: Maderas. Usos, propiedades y caracteristicas. Ing. Francisco Ortiz

Valores de esfuerzos admisibles en condición verde. Fuente: Maderas. Usos, propiedades y caracteristicas. Ing. Francisco Ortiz

Valores de esfuerzos admisibles en condición seco al aire. Fuente: Maderas. Usos, propiedades y caracteristicas. Ing. Francisco Ortiz

Recomendaciones finales

 Plan de cargamento

 Identificación elementos de volumen importante

 Velocidad de cargamento

 Evaluación rápida capacidad de soporte de suelo

Recomendaciones finales  Ejecución del encofrado Condición empalme

Arriostramiento horizontal en zona de empalmes Estado de base zona de apoyo

Recomendaciones finales  Ejecución del encofrado

doble arriostramiento 3.50

Altura > 3.0 m

Doble arriostramiento horizontal

Recomendaciones finales  Arriostramiento a elementos de hormigón Encofrado Estructura de Ho existente

Puntal

Diagonales de refuerzo

Recomendaciones finales  Elementos de refuerzo

LOSA

VIGA REFUERZO MURETE

Bibliografia  ACI 347 Guide to Formwork for Concrete. 6th edition, American Concrete Institute, Detroit, Michigan,1995.(disponible en Biblioteca FIUNA).  Calavera, J. Ejecución y Control de Estructuras de Hormigón. INTEMAC. Madrid. 2004  Ortiz, Francisco.Maderas. Usos, propiedades y caracteristicas. (disponible Biblioteca FIUNA).  Silva, Francisco. Estruturas de Concreto. Formas e escoramentos

Agradecimientos Ing.Francisco Ortiz. Jefe Laboratorio de Suelos. FIUNA Ing. Augusto Acosta , Ing. Ricardo Cabrera .Laboratorio de Materiales de la construcciòn FIUNA.

GRACIAS !!!