ENCOFRADOSTan importantesy tan descuidados

Ing. Sergio GavilánProfesor de Ho Ao

Patología y Terapia de las ConstruccionesFacultad 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.

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 de losa

Encofrado para muro de hormigón visto

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

Presión lateral del hormigón

Pilares y murosasentamiento ≤ 175 mm.

vibrado normal profundidad ≤ 1.2 m.

velocidades de vertido < 2.1 m/h

altura de hormigonado ≤4.2 m.

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)

pmax = CwCc 7.2 +T + 17.8785 R

Sobrecarga horizontal

240 kg/m2

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

3; 49,40

8; 119,74

12; 176,02

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

0 2 4 6 8 10 12 14

R Velocidad de vertido (m/h)

Pre

sio

n m

áxim

a (

kN

/m2)

Dimensionamiento

Pantalla h 3 m

T= 38 ºC

V1= 3 (m/h)

V2= 8 (m/h)

V3= 12 (m/h)

Relación Velocidad /Presión

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 localPuntales

sobrecargados

Falla local

Falla generalizada

Acciòn lateral

Sobrecarga

puntales

Colapso !!!

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.

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.

Puntales

Riostras

diagonales

Riostras

horizontales

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.

Causas de colapsos

Cimbrado inadecuado

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.

Entablonado

PUNTAL

DURMIENTE

Puntales

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

VIGA VIGA

LOSA

RIOSTRAUNION

SOLDADURA O

ATADO

MURETE

INCORRECTO: VIGAS PEIMETRALES A

LA LOSA EL ENCOFRADO DE LA VIGA

TIENDE A ROTAR

CORRECTO: LAS RIOSTRAS MANTIENEN LA

POSICIÓN DEL EMCOFRADO DE LA VIGA.

CORRECTO: LAS RIOSTRAS SUJETAS A

AMBOS LADOS DEL ENCOFRADO

INCORRECTO: LAS RIOSTRAS SUJETAS LAS

ARMADURAS DEL ELEMENTO

ARMADURA

GRAMPA

CORRECTO

INCORRECTO

CONECTOR

PUNTALES

HOLGURA

Deficiencias comunes

Pérdida de sección por

ataque de insectos

Fisuras

Empalme

deficiente

Empalme

deficiente

Fisura

Inclinación

del puntal

Vertical

Apoyo insuficiente

Puntal con fisuras y empalme

deficiente

Puntal apoyado sobre

una aberturaEmpalme incorrecto

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

Se tomaron muestras de maderas utilizadas para tablas para encofrados y puntales en 15 depósitos de Asunción y Gran Asunción verificándose sus dimensiones efectivas. Maderas para enc ofrados

20% Guajayvi

35 % L aurel 15% E uc alipto

20% T imbó

5% Guatambú5% Ybyrajú

G uajayvi

L aurel

E ucalipto

Timbó

G uatambú

Ybyrajú

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

Investigación

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

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

EnsayosLaboratorio Materiales Construcciòn FIUNA

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

Laurel, rotura frágil, poca capacidad de aviso

Guajayvi, deformación

d

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

Altura > 3.0 m doble arriostramiento

Doble arriostramiento horizontal

3.50

Recomendaciones finalesArriostramiento a elementos de hormigón

Estructura de

Ho existente

Diagonales

de refuerzo

Puntal

Encofrado

Recomendaciones finales

Elementos de refuerzo

VIGA

LOSA

MURETE

REFUERZO

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 !!!