SISTEMA DE CIMBRA PARA CONCRETO

Awad S. Hanna

Sistemas de cimbra para concreto

A wad S. Han na

INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO A.C.

SISTEMAS DE CIMBRA PARA CONCRETO

Autor: Awad S. Hanna

Título original en inglés: Concrete Formwork Systems

© 1999, Marcel Dekker, Inc. © 2013, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.

Revisión técnica: M. en C. Eduardo Figueroa Gutiérrez

Producción editorial: M. en A. Soledad Moliné Venanzi

Este libro fue publicado originalmente en inglés. Por lo tanto, cuando existan dudas respecto de algún significado preciso deberá tomarse en cuenta la versión en ingles.

En esta publicación se respetan escrupulosamente las ideas, puntos de vista y especificaciones originales. Por lo tanto, el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. C. no asume responsabilidad alguna (incluyendo, pero no limitando, la que se derive de riesgos, calidad de materiales, métodos constructivos, etc.) por la aplicación de los principios o procedimientos de este volumen.

Todos los derechos reservados, incluyendo los de reproducción y uso de cualquier forma o medio, así como el fotocopiado, proceso fotográfico por medio de dispositivo mecánico o electrónico, de impresión, escrito u oral, grabación para reproducir en audio o visualmente, o para el uso en sistema o dispositivo de almacenamiento y recuperación de información, a menos que exista permiso escrito obtenido de los propietarios de los derechos.

La presentación y disposición en conjunto del libro SISTEMAS DE CIMBRA PARA CONCRETO son propiedad del editor. Ninguna parte de esta obra puede ser reproducida o transmitida, por algún sistema o método, electrónico o mecánico (incluyendo el fotocopiado, la grabación o cualquier sistema de almacenamiento y recuperación de información), sin consentimiento por escrito del editor.

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© 2013 Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. C. Av. Insurgentes Sur 1846, Col. Florida, México, D. F., C.P. 01030

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial. Registro# 1052

Impreso en México

ISBN 968-464-148-6

PROLOGO

El desarrollo de cimbras ha sido paralelo al crecimiento de la construcción con concreto durante el siglo 20. En las últimas décadas, la tecnología de cimbras ha llegado a ser crecientemente importante en la reducción de los costos totales, puesto que el marco estructural constituye una gran parte del costo de un sistema de cimbrado.

Este libro tiene tres objetivos. El primero es el de proporcionar descripciones técnicas y evaluaciones de diez sistemas de cimbra que se utilizan .comunmente en la construcción con concreto. El segundo es el de servir como una herramienta para ayudar a loas contratistas a seleccionar el sistema óptimo de cimbrado. El tercero es el de ofrecer los criterios de diseño para cimbra convencional de losas y muros, usando los esfuer­zos y los factores de modificación de esfuerzos provistos por las Especificaciones Nacionales de Diseño por sus siglas en inglés (NDS National Design Specification), y la Asociación Americana del Triplay (APA American Playgood Asociation).

Después de un amplio capítulo de introducción, se presentan cinco tipos de sistemas de cimbra para losas de concreto en los capítulos 2 al 5. Estos son cimbras convencionales de madera, cimbras convencionales de metal, cimbras volantes, el sistema de apuntalamiento montado en columnas, y las cimbras túnel. Los cuatro últimos capítulos describen cinco tipos de sistemas de cimbra para columnas y muros de concreto: cimbras convencionales de madera, cimbras agrupadas, cimbras trepadoras, cimbras deslizantes, y cimbras autoe­levables. Se presta particular atención a temas tales como componentes de sistemas, ciclos típicos de tra­bajo, productividad, y las ventajas y desventajas asociadas con el uso de distintos sistemas.

La selección de un sistema de cimbra es una decisión crítica con muy serias implicaciones. Debe darse la consideración debida a factores como la productividad del sistema, la seguridad, la durabilidad, y muchas otras variables que pueden ser específicas para el sitio o la obra en curso. Los capítulos 5 y 9 proporcionan un análisis comparativo de sistemas de cimbra para trabajo horizontal y vertical de concreto para facilitar la se­lección del sistema óptimo de cimbrado.

La literatura existente de diseño de cimbra es incongruente con los criterios de diseño para madera pro­porcionada por las especificaciones NDS y la AP A. Los capítulos 3 y 7 presentan un e~1foque sistemático para el diseño de cimbras usando los criterios del Comité 347-94 del Instituto Americano del Concreto (ACl). las NDS. y la APA. Para los lectores internacionales. se proporciona la conversión a unidades métri­cas en el Apéndice.

Este libro está dirigido principalmente a los administradores de la construcción, a la ingeniería de construcción, a los estudiantes de administración, y a los contratistas de concreto. También puede servir como un texto útil para un curso de posgrado en cimbras de concreto, y debe ser útil para ingenieros de la practica. arquitectos e investigadores.

iii.

Agradecimientos

Presento mis reconocimientos a varias personas que fueron de importancia en alguna forma en la elabora­ción de este libro. Comienzo con mis amigos y colegas en la Universidad de Wisconsin-Madison. El apoyo y_ entusiasmo de los profesores John Bollinger, Al Wortley, JeffRussell, Dick Straub, y Gary Bubenzer será siempre recordado. También quisiera agradecer a mis estudiantes por inspirarme para explorar más el campo del cimbrado de concreto. Gracias también a mi alumno Alan Lau, quien me ayudó a preparar las gráficas.

Un agradecimiento especial a los muchos contratistas que me proporcionaron datos y gráficas. Quisiera agradecer en especial al grupo editorial de Marce! Dekker, Inc. por su fuerte apoyo.

Además quiero patentar mi sentido agradecimiento a mi querida esposa Paula y a nuestro hijo Rewais. Es imposible describir el apoyo que Paula me brindó a lo largo de la elaboración de este libro. Como dediqué cientos de largas horas en mi computadora preparando este manuscrito, su amor infinito y apoyo me inspira­ron para continuar avanzando. De más importancia, ella me brindó el mayor regalo, nuestro hijo Rewais quien es mi verdadera razón para vivir. Mi respeto y amor para los dos

Quiero aprovechar esta oportunidad para agradecer a mi familia por su gran amor y apoyo devoto a lo largo de los años, en particular, a mis padres ya fallecidos Soliman y Sofia Hanna, que me enseñaron cómo trabajar duramente y me entusiasmaron para lograr mis sueños. También quisiera agradecer a mis hermanas, Evette, Mervat, Moura, Sonia, y Janette, y a mi hermano Maged, por apoyar mis esfuerzos. También quiero mencionar a mi suegra y a mi suegro, Botros y Bernice Hemaya, quienes creyeron en mi.

Finalmente, mi agradecimiento a los Profesores Jack Willenbrock y Victor Sanvido, mis mentores, pero más que todo mis amigos. Ellos me proporcionaron consejos y numerosas experiencias durante años por lo que estaré siempre agradecido.

Contenido

Prólogo m

Agradecimientos v

l. Cimbrado del concreto: introducción 1

1.1 Construcción con concreto 3

1.2 Cimbra para concreto 3

1 .3 Economía e importancia de la cimbra 4

1.4 Un ciclo integrado de concreto/duración de la cimbra 7

1 .5 Materiales para cimbra 1 O

2 Sistemas de cimbra horizontal: sistemas instalados manualmente 19

2.1 Clasificación de sistemas de cimbra horizontal 21

2.2 Sistema de cimbra convencional de madera 21

2.3 Sistemas convencionales de metal 26

2.4 Sistema especial de cimbra horizontal 29

3 Diseño de cimbra para losas 31

3.1 Propiedades de los materiales para cimbra 33

3 .2 Propiedades geométricas 3 3

3.3 Propiedades de la madera aserrada 38

3.4 Propiedades del triplay 52

3.5 Diseño de cimbra para losas 60

3 .6 Secuencia del diseño 61

4 Sistemas de cimbra horizontal: sistemas instalados con grúa 69

4. 1 Sistema de cimbra voladora 71

4.2 Sistemas de apuntalamiento montado en columnas 77

Vll

4.3 Sistema de cimbra túnel 81

5 Criterios de selección para sistema de cimbra horizontal 89

5.1 Factores que influyenen la selección de cimbra horizontal 91

5.2 Elección del sistema adecuado de cimbra utilizando tablas 97

6 Sistemas de cimbrado vertical: sistemas de colocación con grúa 101

6.1 Introducción a sistemas de cimbra vertical 103

6.2 Sistemas convencionales de cimbra para muros y columnas 103

6.3 Sistemas de cimbra agrupada 107

6.4 Cimbra trepadora 109

7 Diseño de cimbra para muros 117

7 .1 Componentes de la cimbra para muros 119

7 .2 Cargas de diseño 119

7 .3 Método de análisis 121

7.4 Cálculo de esfuerzos 122

7 .5 Determinación del claro máximo permisible 122

7.6 Diseño de contraventeo lateral 123

8 Sistemas de cimbrado vertical: sistemas independientes de grúa 133

8.1 Cimbra deslizante 135

8.2 Sistema de cimbra auto-elevable 142

9 Criterios de selección para sistemas de cimbra vertical 151

9.1 Factores que influyen en la selección de un sistema de cimbra vertical 153

9.2 Elección del sistema adecuado de cimbra usando tablas comparativas 159

Referencias 163

Apéndice 167

Índice 171

Vlll

o 1mcyc

1 Cimbrado del concreto: introducción

1.1 Construcción con concreto 3

1.2 Cimbra para concreto 3

1.3 Economía e importancia de la cimbra 4

1.4 Un ciclo integrado concreto/duración de la cimbra 5

1.5 Materiales para cimbra 1 O

o 1mcyc

Cimbrado del concreto: introducción

1.1 Construcción con concreto

Una estructura de concreto reforzado con calidad ofrece muchas ventajas sobre estructuras hechas con otros ma­

teriales de construcción. El concreto es un material durable que reduce los costos de mantenimiento del edificio y

proporciona una vida de servicio más larga. Una estructura de concreto reducirá el uso de energía debido a su

masa y a su alta resistencia a los cambios térmicos. El uso de concreto disminuirá los costos de seguros debido a su alta resistencia al fuego. Los edificios hechos con concreto son también más seguros contra robos y van­

dalismo. Los pisos y muros de concreto reducen la transferencia de ruido produciendo un entorno más tranquilo y ocupantes más felices. El concreto reforzado posee resistencia considerable para resistir cargas sísmicas y de viento. Estos factores y otros más hacen la selección del concreto reforzado una alternativa económica.

1.2 Cimbra para concreto

La construcción de un edificio de concreto requiere cimbra para soportar las losas (cimbra horizontal) así como a

las columnas y muros (cimbra vertical). Los términos cimbrado del concreto, y cimbra para concreto ti_enen el mismo significado y se usan alternativamente en este libro. La cimbra se define como una estructura temporal cuyo propósito es el de proporcionar apoyo y contención al concreto fresco hasta que se pueda sostener por sí mismo. Moldea al concreto a la forma y tamaño deseados, y controla su posición y su alineamiento. Las cimbras de concreto son estructuras con ingeniería que se requieren para soportar cargas tales como el peso del concreto

fresco, materiales de construcción, equipo, trabajadores, diversos impactos, y algunas veces viento. Las cimbras deben soportar todas las cargas aplicadas sin colapsar y sin flexionarse excesivamente.

1.2.1 Sistemas de cimbra

Un sistema de cimbra es definido como "el sistema total de apoyo para concreto recientemente colocado in­cluyendo el molde o forro que queda en contacto con el concreto así como los miembros de soporte, los herrajes,

y los contraventeos". El desarrollo de los sistemas de cimbra ha sido paralelo al incremento de la construcción

con concreto a lo largo del siglo veinte. En cuanto el concreto ha ido avanzando y se le han asignado tareas estruc­turales cada vez más importantes, los constructores de cimbras han tenido que guardar el mismo avance. Los diseñadores de cimbras y los constructores se_ están dando cuenta cada vez más de la necesidad de estar al tanto de los avances tecnológicos con otros materiales, con el fin de desarrollar innovaciones creativas que se requieren para mantener la calidad y la economía frente a los nuevos retos de las cimbras.

La cimbra se construye la primera vez en el lugar de la obra, se utiliza una sola vez, y se desecha posterior­mente. Sin embargo, hoy la tendencia es hacia incrementar la prefabricación, el ensamble en grandes unidades, la

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i~) uncyc

Capítulo 1

erección por medios mecánicos, y el re-uso continuo de las cimbras. Estos desarrollos avanzan con la mecaniza- · ción creciente de la producción en los sitios de construcción y en otros campos.

1.3 Economía e importancia de la cimbra La cimbra es el componente de mayor costo para un edificio típico de concreto reforzado de varios pisos. El

costo de la cimbra representa del 40 al 60 por ciento del costo de la estructura de concreto y aproximadamente 1 O por ciento del costo total del edificio. La Figura 1.1 presenta un análisis de diferentes categorías de costos para cimbra de losas y de muros de concreto convencionales. Una gran proporción del costo de la cimbra conven­·cional está relacionaqo con los costos de mano de obra del cimbrado. Se podría lograr un ahorro significativo re-

duciendo los costos de la mano de obra.

Los costos de la cimbra no son el único componente importante del. ciclo de vida de la misma. Otros aspectos importantes de la operación del cimbrado incluyen la velocidad, la seguridad, y la calidad.

Refuerzo 28%

Mano de --~-del cimbrado 52%

Colocación del concreto 3%

(a)

(b)

Mano de obra del cimbrado 38%

Materiales para concreto 30%

.Figura' 1.1 Distribución de los costos para losas y muros de concreto colados en sitio: (a) losa, (b) muro.

1.3.1 Rapidez La rapidez de la construcción es definida como el ritmo al cual el edificio de concreto es levantado, y puede ser expresada en términos del número de pisos erigidos por semana o por mes. La rapidez de la construcción puede también medirse en términos de pulgadas o milímetros de concreto colado por hora. Las operaciones del cim­brado pueden controlar el ritmo de los proyectos de construcción. La cimbra es normalmente sostenida por varios niveles de puntales que soportan las cargas hasta que el concreto obtiene suficiente resistencia para sostener su

4 Sistemas <.le Cimbras

() 1mcyc

Cimbrado del concn:to: introducción

propio peso y todas las cargas aplicadas externamente. Los puntales son elementos verticales hechos de madera

que soportan al concreto recientemente colado y qµe no ha desarrollado completamente su resistencia de diseño.

Por otra parte, el re-apuntalamiento se usa cuando el apuntalamiento original es retirado y reemplazado para evi­tar deflexiones del concreto curado. Como. resultado, varios pisos pueden ser bloqueados, evitando el avance de

cualesquiera otras actividades de construcción. Un ciclo más rápido de cimbrado desde la erección hasta el des­

cimbrado permitirá un retiro más rápido del apuntalamiento y re-apuntalamiento y un avance total más rápido del proyecto en general.

1.3.2 Seguridad

Las operaciones del cimbrado son riesgosas. y los trabajadores generalmente están comúnmente expuestos a

condiciones de trabajo inseguras. Una falla parcial o total del cimbrado es uno de los mayores contribuyentes de

muertos. heridos, y daños materiales dentro de la industria de la construcción. Otro riesgo común ocurre durante

el retiro de la cimbra cuando elementos sueltos de cimbra caen sobre los trabajadores que se encuentran en ni ve .. les inferiores.

Los colapsos estructurales y fallas que involucran estructuras de concreto representan el 25 por ciento de to­das las fallas de construcción. Más del 50 por ciento de fallas en estructuras de concreto durante la construcción se atribuye a fallas de cimbras. Las fallas del cimbrado resultan de diseño estructural inadecuado de la cimbra, apuntalamiento y reapuntalamiento inadecuados, prácticas incorrectas de construcción, contraventeo in­adecuado. apoyo inestable del suelo, e insuficiente resistencia del concreto para soportar cargas aplicadas du­rante la construcción.

Los contratistas son generalmente los responsables de la estabilidad y seguridad de la cimbra. Los contratistas son regidos por varios códigos y reglamentos federales, estatales y locales, que regulan la seguridad de la cimbra. La mayoría de estos documentos proporcionan lineamientos generales para la seguridad, pero no ofrecen garantía alguna ·contra fallas. Los contratistas generalmente están tratando de lograr el retiro rápido de los ele­mentos del cimbrado sin comprometer la seguridad y la integridad de las estructuras.

1.3.3 Calidad

La calidad del concreto resultante es consecuencia de la calidad de los materiales del cimbrado y de la mano de obra. Muchos problemas del concreto tales como decoloración, manchas, y empolvamiento son atribuidos al cim­

brado del concreto. Igualmente, algunas superficies deformadas del concreto se deben a sistemas deformados de

cimbra causados por re-usos repetidos e inadecuado apoyo del cimbrado.

1.4 Un ciclo integrado concreto/duración de la cimbra

El propósito de esta sección es el de introducir la operación de cimbrado como una parte integrada del proceso total de construcción, y de explicar alguna de la terminología usada en concreto y en el cimbrado del concreto. El proceso de proveer cimbra y concreto es altamente integrado. El círculo izquierdo en la Figura 1.2 representa el ciclo de vidc:t

de la cimbra, mientras que el círculo derecho representa el ciclo de vida de la construcción con concreto. Los dos

puntos de intersección representan el inicio y el final del ciclo de vida de la construcción con concreto.

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1mcyc

Inicio

Figura 1.2 Ciclo de vida integrado cimbra-concreto.

Capitulo 1

El ciclo de vida del cimbrado se inicia con la actividad "selección de cimbra". Las actividades físicas en el ci­clo de vida del cimbrado están representadas por estos pasos: ( 1) Fabricar la cimbra (2) Colocar la cimbra y (3) Retirar la cimbra. El ciclo de vida de la construcción con concreto comienza después de la actividad "fabricar la cimbra" y termina antes de la actividad "retirar el cimbrado". La función del ciclo de vida del cimbrado es la de proveer a la estructura con la forma y dimensiones especificadas, mientras que la función del ciclo de vida de la construcción de concreto es la de proveer la estructura con concreto de resistencia, durabilidad, y textura de su­perficie especificadas. A continuación se presenta una breve descripción de cada fase de los ciclos de vida del concreto y del cimbrado.

1.4.1 Elección del sistema de cimbra

La actividad de la elección del sistema de cimbra incluye el proceso de seleccionar los sistemas de cimbra para diferentes elementos estructurales. También incluye el proce~o 'de seleccionar accesorios, contraventeo, y un

agente desmoldante para el sistema seleccionado. Hc;ty varios sistemas de cimbra usados en la construcción de es­

tructuras de concreto reforzado. Por ejemplo, los sistemas de cimbra para losas de concreto pueden clasificarse

como armados a mano o sistemas convencionales, y sistemas colocados con grúa. Los sistemas convencionales aún

son los sistemas más comunes y populares de cimbrado. Su popularidad proviene de su habilidad para moldear dif­

erentes formas y elementos. Sin embargo, el cimbrado convencional generalmente requiere altos costos de mano

de obra y materiales. Los sistemas no convencionales o de instalación con grúa han ganado popularidad creciente

debido a los bajos costos de mano de obra y a su habilidad de lograr un ciclo de construcción más rápido.

1.4.2 Fabricación de la cimbra

El segundo paso en el ciclo de vida del cimbrado es fabricar la cimbra. Esta actividad incluye el recibir los mate­

riales, cortar y almacenar los materiales por tamaños y tipos, ensamblar las piezas para dar las formas y tamaños

deseados, y almacenar las cimbras cerca de los equipos de izamiento. El contratista puede también elegir entre construir las cimbras en el sitio de la obra estableciendo un área especial de fabricación, o construir muchas cim­bras en un taller central y transportarlas al sitio de la obra. El contratista también puede elegir entre construir las

6 Sistemas de Cimbras

Cimbrado del concreto: introducción

f) 1mcyc

cimbras mismas y comprarlas o rentarlas. Muchos contratistas encuentran que rentar las cimbras para un uso es­

pecífico les permite más flexibilidad para controlar el volumen de trabajo que son capaces de realizar.

1.4.3 Colocar la cimbra, insertos y el refuerzo

El método y la secuencia de instalar la cimbra puede variar dependiendo de la disponibilidad del equipo de

izamiento y de si se preensambla el acero de refuerzo. Las cimbras generalmente se operan manualmente por medio

de malacates o por grúa. La actividad de instalar la cimbra incluye el proceso de levantar, colocar en posición, y

alinear los diferentes elementos de la cimbra. Esta actividad también incluye el proceso de aplicar el agente des~

moldante o recubrimiento que evite la adherencia del concreto a los moldes. El ciclo de vida del concreto comienza

después de que se termina la actividad de instalación del cimbrado, con la actividad de colocar insertos y colocar el

refuerzo. La secuencia lógica de erigir el cimbrado y su relación con la colocación de insertos y refuerzo es:

Definir alineamiento - generalmente una plantilla se coloca en la losa de piso o zapata, para ubicar con precisión la base de la columna

2. Armar el andamio

3. Instalar el refuerzo de la columna

4. Proveer las cimbras para la columna

5. Erigir las cimbras exteriores para los muros

6. Instalar el refuerzo del muro

I

7. Erigir las cimbras interiores para los mums

8. Instalar los tensores

9. Proveer contra venteo para los muros

1 O. Erigir cimbras para trabes

11 . Instalar el refuerzo de las trabes

12. Erigir las cimbras para las losas

13. Colocar insertos para conexiones mecánicas y eléctricas, aberturas para duetos, tuberias y soportes para refuerzo

14. Colocar el refuerzo principal y secundario.

La Figura 1.3 muestra los insertos y el refuerzo instalados sobre las cimbras.

A menudo se aplica un recubrimiento o agente desmoldante a la superficie interior de la cimbra para evitar que el concreto se adhiera a los elementos cimbrados. El recubrimiento puede aplicarse en forma de rociado, con cepillo o con un rodillo. El recubrimiento de la cimbra facilita la operación de descimbrado después de que el concreto ha ob-

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Figura 1.3 Refuerzo e insertos instalados sobre las cimbras.

Capitulo 1

tenido suficiente resistencia para sostenerse a sí mismo. Otra función del recubrimiento de la cimbra es el de sellar la superficie de los elementos de madera para evitar que la madera absorba el agua de

0

l concreto recientemente co­lado. El agente desmoldante no deberá reaccionar o afectar al concreto terminado en ninguna forma.

1.4.4 Colocación del concreto

Esta actividad incluye el mezclado, transporte, bombeo, y colocación del concreto. El concreto usado en la mayoría de los proyectos es premezclado. El concreto generalmente se transporta en bandas transportadoras para aplicaciones horizontales, por medio de cubetas para entrega con grúas, por duetos para servirse por gravedad a niveles inferiores, y por bombeo para transporte horizontal y vertical de concreto.

1.4.5 Consolidación del concreto

La consolidación es el proceso de compactar el concreto para ajustarlo a las cimbras, alrededor de insertos ahoga­dos, y el refuerzo. También se hace para retirar los grumos y aire atrapado. La consolidación del concreto general­mente se lleva a cabo con herramientas de mano o con vibradores mecánicos para garantizar una estructura densa.

1.4.6 Aca hado del concreto

Esta actividad incluye el proceso de tratar las superficies expuestas del concreto para producir la apariencia de­seada, la textura, o las calidades del acabado. El terminado del concreto generalmente se lleva a cabo moviendo una regla recta hacia atrás y adelante con un movimiento de 'aserrado en la superficie del concreto.

1.4. 7 Curado del concreto

El endurecimiento del concreto es un proceso químico que requiere calor y humedad. Esta actividad involucra el curado del concreto con agua, vapor, o con cualquier otro método para evitar la contracción·y permitir que el concreto obtenga

I

suficiente resistencia temprana. El curado con vapor se utiliza en donde es importante la obtención temprana de resisten-

8 Sistemas de Cimbras

t~ 1mcyc

Cimbrado dd concreto: introducción

cia en el concreto. Después de que el concreto es curado, el resto del ciclo de vida del cimbrado continúa con la actividad

de retirar las cimbras. Las actividades de curar el concreto y retirar las cimbras son intercambiables, dependiendo del tipo

de elemento estmctural. Por ejemplo, las columnas y los muros son curados después del descimbrado, mientras que las losas y las trabes son curadas antes y después de que se retiren las cimbras.

1.4.8 Descimbrado

Tan pronto como el concreto obtiene suficiente resistencia para soportar esfuerzos y evitar deflexiones inme­

diatas bajo cargas resultantes de su propio peso y algunas otras cargas adicionales, el cimbrado debe retirarse

para permitir que comiencen otras actividades de construcción. La operación de retirar las cimbras se conoce

como descimbrado. El cimbrado puede ser retirado parcialmente removiendo áreas pequeñas para evitar que la

losa se flexione, o retirado completamente sin permitir que la losa se flexione. Como regla general, los elementos de soporte del cimbrado no deben retirarse antes de que la resistencia del concreto haya alcanzado por lo menos el 70 por ciento de su valor de diseño.

1.4.9 Instalación del apuntalamiento y el re-apuntalamiento

El re-apuntalamiento y el apuntalamiento de sostén son los procesos en que se proporcionan puntales de apoyo

vertical temporal a los elementos estructurales descimbrados que aún no han desarrollado su resistencia total de

diseño. También proporcionan apoyo vertical temporal para la estructura terminada después que el apunta­

lamiento original haya sido retirado. El re-apuntalamiento y el apuntalamiento de sostén son los dos métodos

usados para proveer soporte al concreto hasta que alcance su resistencia total de diseño.

El re-apuntalamiento son puntales colocados ajustadamente bajo una losa de concreto descimbrada o de un ele­mento estructural después de que las cimbras originales y puntales han sido retirados de una gran área. En el re­apuntalamiento, se deja a la losa de concreto flexionarse y así, el cimbrado puede ser retirado de una gran área. Esto puede ayudar a reducir los costos del descimbrado, lo que representa la ventaja principal del re-apuntalamiento.

Los puntales de sostén son puntales colocados ajustadamente bajo una losa de concreto o de un elemento es­tructural descimbrados después de que las cimbras y los puntales originales han sido retirados- de un área pe­queña. En el apuntalamiento de sostén, el cimbrado es retirado de una pequeña área de losa y entonces se colocan los puntales de sostén. Las losas de concreto u otros elementos estructurales no se dejan flexionar, y como resul­tado, el descimbrado puede llevarse a cabo en una edad temprana del curado del concreto.

1.4.10 Retirar el re-apuntalamiento o los puntales de sostén

El re-puntalamiento y los ptmtales de sostén pueden ser retirados después de que la losa soportada o el elemento han al­

canzado suficiente resistencia para soportar todas las cargas que se les· transfieren. La remoción del re-apuntalamiento o

de los pw1tales de sostén debe realizarse con cuidado p~a evitar el someter a la estructura a cargas de impacto.

1.4.11 Reparación y/o re-uso de la cimbra

El re-uso de la cimbra es clave para la economía de la construcción de la misma. Después de sólo cinco usos, los

costos de los materiales del cimbrado disminuyen a un 40 por ciento del costo inicial. Los elementos de cimbra de­

ben manejarse con cuidado y no deben dejarse caer. Después de su reparación, limpieza, y aceitado, los elementos

de cimbrado usados deben ser ya sea almacenados debidamente para. un uso futuro, o re-usados en otras áreas.

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' 1mcyc

Capitulo 1

Antes de re-usar elementos de cimbra, deben ser inspeccionados para ver si hay daños. Los defectos en la cara de contacto deben ser reparados o retirados; de otra manera se reflejarán en la superficie terminada del concreto mostrando el mismo defecto.

1.5 Materiales para cimbra

Los materiales usados para la construcción del cimbrado varían desde materiales tradicionales tales como

madera, acero, aluminio y triplay, hasta materiales no tradicionales como la fibra de vidrio. Los productos de

madera son el material más ampliamente usado para el cimbrado. El objetivo de esta sección es el de introducir la

madera como un material importante para cimbra.

1.5.1 Madera

La madera es extensamente usada para muchas aplicaciones en la construcción incluyendo el cimbr~do para con­

creto. La madera es obtenida de árboles y es clasificada como madera dura y madera suave. La madera dura pro­

viene de árboles que tienen hojas anchas como el roble, el maple, o el tilo. La madera suave proviene de árboles

que tienen hojas en forma de aguja como el pino, el cedro, y el abeto. Las maderas suaves son usadas más común­

mente en la construcción de cimbra. Debe notarse que los nombres "madera dura" y '"madera suave" no signifi­

can la dureza o la suavidad de la madera.

Dimensiones nominales -

La madera comercial se vende como tableros y tablas por sus dimensiones. Sin embargo, las dimensiones no co-

inciden con los tamaños reales de la madera. Por ejemplo, una tabla de pino de 2 x 4 pulg. (50.8 x 1O1.6 mm) se

corta en esas dimensiones en el aserradero. Esto se conoce como la dimensión nominal. Pero las dimensiones

nominales se reducen debido a la contracción y al pulido tanto en ancho como en el espesor. Por ejemplo. las di­

mensiones reales de una pieza nominal de 2 x 4 pulg. (50.8 x 101.6 mm) son 19/16x3 9/16 pulg. (39.7 x 90.5 mm).

La madera que no es pulida es conocida como aserrada. La mayor parte de la madera para construcción es cepil- .

lada ( 1 ijada) hasta obtener un tamaño neto estándar que es menor al tamaño nominal. La madera cepillada es mad­

era que ha sido alisada o lijada por un lado (S 1 S), por dos lados (S2S), por un borde (S 1 E), por dos bordes (S2E). o

combinaciones de lados y bordes (S 1S1 E, S2S 1 E, S 1 S2E, ó S4S).

Medida de tablas

La madera es vendida generalmente por '"pié-tablón". Un pie-tablón es una pieza de madera de 1 pulg. (25.4 mm)

de ancho. 12 pulg. (304.8 mm) de espesor, y 12 pulg. (304.8 mm) de largo, o su equivalente. El tamaño usado para

determinar la medida de tabla es la dimensión nominal. Como regla general. la fórmula siguiente se utiliza para

calcular la medida en pie tablón para la madera.

Medida en pie-tablón=__!_ (espesor x ancho x lar!..!.o) 12 -

Todas las dimensiones deben especificarse en pulgadas.

10 Sist1.:mas d1.: Cimbras

Cimhrado di!! concrc.to: introducción ' 1mcyc

Para encontrar cuánto costaría una pieza de madera tenemos que determinar primero la cantidad en pies­tablqn y multiplicar esto por el costo. Por ejemplo, si el costo de madera de pino es $400 por 1,000 pies-tablón, entonces el costo de una pieza de 2 pulg. x 6 pulg. x 1 O pies (50.8 x 152.4 x 3048.0 mm) sería:

1 . 400 -(2 pu lg. 6 pu lg. x 10 p1es)x -- = $4 12 1000

Madera suave comercial

Hay dos categorías principales de madera suave comercial: la madera para construcción y la madera para manu­

factura. La madera para construcción se usa generalmente en construcción en la misma dimensión en que es cor­

tada. La graduación para la madera de construcción es generalmente decidida en el aserradero. No ocurre otra

graduación después de que la pieza sale de la maderería. Por otra parte, la madera para re-manufacturar general­

mente es sometida a un número de procesos de manufactura adicionales y llega al consumidor en una forma sig­

nificativamente diferente.

Graduación de la madera

La madera es graduada visualmente y por el sistema de graduación mecánica de esfuerzo •· Machine Stress Rated"

(MSR). La mayoría de la madera es graduada visualmente por inspectores experimentados que tienen familiaridad

coi1 las reglas de graduación de la madera. Las reglas de graduación de la madera establecen límites en el tamaño y las

características de los nudos, el número de grietas, y la inclinación de la fibra. La evaluación visual también toma en

cuenta cualesquiera imperfecciones causadas por la manufactura tales como una fibra torcida o marcas de astilla. La

Figura 1 .4a muestra una clasificación típica para madera graduada visualmente.

En la clasificación de esfuerzo mecánica, la madera es alimentada a una máquina que somete a cada pieza de madera a una prueba no destructiva que mide el módulo de elasticidad y el esfuerzo en flexión. La máquina automáticamente toma en cuenta el tamaño y las características de nudos, inclinación del grano, densidad, y con­tenido de humedad. La máquina automáticamente sella la madera como clasificada por máquina e indica los va­lores para el esfuerzo de la fibra en flexión y el módulo de elasticidad correspondiente. La Figura 1.4b muestra un grado típico para madera clasificada por máquina (MSR).

Otro método de graduación es el de graduar a la madera de acuerdo con su uso y apariencia. La madera es cla­sificada como Selecta. Terminada, o Común. El tipo Selecta y Terminada se utilizan cuando se requiere aparien­cia fina. Los grados comunes son más adecuados para la construcción en general.

Clasificación por tamaño Hay tres categorías principales por tamaño pará la madera:

1. Tabla: La madera que nominalmente es m.enor de 2 pulg. (50.8 mm) de espesor y 2 pulg. (50.8 mm)o más de ancho. El espe sor del Tablero se refiere a la dimensión más pequ~ña de la sección transversal de la madera y el término ancho se refiere a la dimensión más grande. Los tableros menores de 6 pulg. ( 152.4 mm) de ancho son clasificados como tiras. Los tableros se utilizan para forros, laterales y para paneles .

., Madera dimensional: Madera con un espesor nominal de 2 a 5 pulg. (50.8- 127 mm) y un ancho nominal de 2 pulg. (50.8

mm) o más. La madera dimensional varía en tama~o de 2 x 2 pulg (50.8 x 50.8 mm) a 4 - 16 pulg. ( 1O1.6 x 406.4 mm). La

t\\\ad S.I h11111a 11

' 1mcyc

Número de maderería

Agencia graduadora (WWPA)

Número de maderería

Grado de madera de agencia (WWPA)

Esfuerzo de flexión nominal ( 1650 psi)

Grado de madera (Estrnctura selecta)

Contenido de humedad al tiempo de cepillado (S-GRN)

(a)

Especie de madera comercial (Qouglas Fir-Larch)

Marca MSR (CLASIFICADAPOR l\IAQUIN:\)

Contenido e.le humedad al tiempo de cepillado (S-SECA) (b)

Especie e.le mac.lern comercial (Hem-tir)

Módulo de elasticidad ( 1.5 X ] fll'psi)

Capítulo 1

Figura 1.4 graduación de madera. (a) visualmente graduada; (b) clasiicada por máquina. madera dimensional se usa en la construcción en general en donde la apariencia no es un requisito, como en postes, bloques,

y contraventeo.

3. Postes y vigas: madera que tiene nominalmente 5 pulg. ó más ( 127 mm) en su menor dimensión. La madera es usada para columnas, postes, vigas, durmientes, puntales, cabezales, umbrales y viguetas.

La madera también se agrupa de acuerdo con su tamañ9 y uso contemplado en varias categorías.

12

l. Estructuras ligeras: 2 -4 pulg. (50.8 - l O 1.6 mm) de espesor, 2 - 4 pulg. (50.8 - 1O1.6 mm) de ancho. Los grados típicos son Estándar de Construcción, de Servicio, y Económica, y son ampliamente usados para propósitos de estructuras en general. La madera bajo esta categoría es de apariencia fina pero es graduada principalmente por su resistencia y serví cio. La madera de servicio se usa en donde se requiere una combinación de alta resistencia y construcción económica. Un ejemplo sería para estructuras en general, contraventeo, y vigas.

2. Postes: 2-4 pulg. (50.8- 1O1.6 mm) de espesor, 2-6 pulg. (50.8- 152.4 mm) de ancho, 1 O pies (3048.0 mm) de largo y más cortos. Se usa principalmente en muros, sea que soporten o no soporten carga.

3. Estructura ligera estructural: 2-4 pulg. (50.8- l O 1.6 mm) de ancho y 2-4 pulg. (50.8- l O 1.6 mm) de ancho. Los grados típicos son Estructural Selecta No. l, No. 2, y No. 3. Principalmente para su uso en donde se desean alta resistencia rigidez, y apariencia fina. Un ejemplo de su ·uso sería en armaduras.

4. Enmarcado aparente: 2 -4 pulg. (50.8- l O 1.6 mm) de espesor, 2 pulg. (50.8 mm) de ancho y más anchas. Para usarse en construcción general de vivienda y en construcción ligera en donde se permiten los nudos pero se desea una alta resistencia

y una apariencia fina.

Sistemas de Cimbras

Cimbrado del 1.:l1111.:rdo intwdu1.:1.:in11 ' 1mcyc

5. Viguetas estructurales y tablas: 2-4 pulg. (50.8- 1O1.6 mm) de espesor y 5 pulg. ( 127.0 mm) de ancho o más. Los grados típicos son Estructural Selecta No. 1, No. 2, y No. 3. Se dedican principalmente para usarse en donde se requieren alta res is tencia. rigidez. y apariencia fina.

Propiedades mecánicas de la madera Es necesario un conocimiento básico de las propiedades mecánicas de la madera para el diseño de cimbra para

concreto. La madera es diferente de cualquier otro material estructural en cuanto a que los esfuerzos permisibles

de la madera son diferentes de acuerdo con la orientación de la madera. La intención de la sección siguiente es la

de proporcionar una breve introducción a las propiedades mecánicas de la madera.

Esfuerzos de flexión La Figura 1.5 muestra una viga de madera simplemente apoyada con una carga concentrada aplicada en el punto

medio. Este proceso produce flexión. La madera es esforzada internamente para resistir las cargas externas. La

flexión en un elemento causa fuerzas de tensión en las fibras extremas de la cara más alejada de la carga y causa

compresión en la fibra del lado más cercano a la carga aplicada. El esfuerzo máximo inducido en las fibras, que

ocurre en los extremos, es nombrado como el '"esfuerzo de la fibra extrema en flexión''. Este esfuerzo es alta­

mente dependiente de la resistencia de la madera paralea a la fibra, tanto en tensión como en compresión. Los es­

fuerzos permisibles de flexión se basan en un espécimen limpio que no tenga defectos. Los esfuerzos permisibles

de flexión son así factorizados para tomar en cuenta los defectos.

Figura 1.5 Esfuerzos de flexión.

A\\ad S llanna 13

' 1mcyc

Módulo de elasticidad (MOE)

l 'apituln 1

El módulo de elasticidad es una medida de rigidez. Este factor (MOE) es una relación entre la deformación en el elemento y el Yalor de la carga aplicada que la causa.La cantidad de deformación depende del tamaño del miembro. del claro entre los apoyos. de la carga. y de la especie particular de madera del miembro. El (MOE) paralelo a la libra (es decir. la rigidez cuando la madera es comprimida o tensada paralelamente al grano de la madera) es aproximadamente 30 veces mayor que la del MOE perpendicular a la fihra.

Resistencias a la tensión y a la compresión

l .a resistencia a la tensión es una medida de la capacidad de la madera para resistir las ll.tL'rzas de tracción. Por otra pat1e. la n:sistencia a la compresiún es una medida de la habilidad de la madera para n:sistir las li.1erzas de compresión. Para madera limpia (madera sin ddl..·ctos). las resistencias de tensión y de compresiún para cargas paralelas a la libra son aproximadamente 1 O wces mayores que para cargas aplicadas pe1vendicularmL·nte a la fibra de la madera.

Triplay o madera contrachapada

El tri play SL' usa L·omo l'lwrn en ct)ntacto con el concreto para cimbras construidas en la obra y en paneles de cim­bra prefabricados. Puesto que el triplay existe en grandes dimensiones. ahorra tiempn de cimbrado. El triplay se hace pcgandn capas delgadas (.k madera. llamadas chapas. bajo calor y prcsiún intensos. 1.a mayoría de los pane­les de tri play SL' hacen de madera suaw. Muchas especies de úrboks se usan para hacer tri play. como L'I ti lo Doug­las y L'I pino Southern. l .a tihra de cada capa es colocada en úngulo recto con rL·specto a las capas adyacentes. Fste prrn.:eso da al tri play resistencia extra y reduce la contracción y el hinchamiento.

El tripla: se\ emk comúnmente en hojas grandes de 4 x 8 pies ( 1.22 x 2.44 m). Estos grandes paneles re­ducen los costos dL· erección: de descimbradc. y producen menos juntas en el acabado del concreto. El tri play existe en Yariedadcs Lk cs¡x·sor que lo identifican para su venta. Por ejemplo. el tri play llúmado de·· 1 /2 pulg. t 12. 7 mm) .. es de 1-~ pulg. ( 12. 7 mm) de espesor. En contraste con la situación de la tabla. el espesor real y nomi­nal del triplay es el mismo: triplay de pulg (25...t- mm) es de l pulg. completa (25.4 mm) de espesor.

Plyform

Plyform es un producto de tri play hecho especialmente para cimbrado de concn:to. Los plyforms existen en clase 1yclase1 l. en donde la clase 1 es más fuerte que la clase 11. Otro plyform que se usa comúnmente para cimbra in­cluye el plyform 13-B. el de capas de alta densidad High Dcnsity Ovcrplaid (1-IDO). y el plyform estructural l.

El triplay y el plyform tienen orientaciones particulares que afectan su resistencia. Una posicióti débil puede obtenerse cuando la libra (grano de cara) es paralela al claro de soporte. Una orientación más fuerte se logra cuando la libra. es perpendicular al claro que se sostiene (Figura 1.6 ).

1.5.2 Acero

Las ventajas principales de las secciones de acero en el cimbrado son la capacidad del act:ro para cimbrar claros más largos y su potencial inddinido para re-uso cuando se maneja con cuidado razonable. Las secciones de acero se usan en la fabricación de componentes diferentes de cimbra como: ( 1) paneles de cimbra de acero. ( 2) puntales

¡.¡

Cimhrado del concreto: ln1roducción

Figura 1.6 Orientación del triplay.

Dirección de la fibra

a. Orientación fuerte del triplay (Iibrn paralela al claro)

Dirección de la fibra

b. Orientación débil del triplay (fibra perpendicular al claro)

' 1mcyc

horizontales y verticales, (3) casetones y domos de acero usados para losas nervadas y aligeradas, y ( 4) tubos de

acero para contraventeo. Otras cimbras pesadas también se hacen de acero, tales como el cimbrado de puentes. El

acero se usa para cimbra cuando otros materiales son imposibles de usar debido a su baja resistencia. Las cimbras

de acero son generalmente patentadas, y generalmente las cargas permisibles son publicadas por los fabricantes.

La Figura 1. 7 ilustra el uso del acero como material de cimbra.

1 .5.3 Aluminio

El aluminio se ha convertido en un material cada vez más popular para muchas aplicaciones de cimbra tales como

paneles ligeros. viguetas, apuntalamiento horizontal y vertical, y armaduras de aluminio para cimbras voladoras.

La popularidad del aluminio se basa en su peso ligero que reduce los costos de manejo y compensa su alto costo

inicial. Cuando se le compara con los paneles de acero, los paneles de aluminio usados para cimbras en bloque

pesan aproximadamente 50 por ciento menos. El problema mayor con las cimbras de aluminio es la corrosión. El

1\\\ad S.l la1111a 15

' 1mcyc

Figura 1. 7 Cimbrado de Acero

Capituh1 1

aluminio puro es atacado químicamente por el concreto fresco. Las aleaciones de aluminio han probado ser exi­tosas para resistir la corrosión. La Figura 1.8 muestra paneles de aluminio usados para cimbras de muro.

1.5.4 Plástico reforzado con fibra de vidrio

En años recient~s. las cimbras fabricadas con plástico reforzado con fibra de vidrio han encontrado un uso creciente debido a su resistencia. peso ligero. y alto número de re-usos. El plástico reforzado con fibra de vidrio produce aca­bados de concreto de alta calidad. Las cimbras de plástico reforzado con vidrio son muy flexibles y pueden cimbrar formas complejas no usuales con poca inversión de capital.

Figura 1.8 Cimbrado di.! aluminio.

16 Sish:mas th: Cimbras

Cimbrado del concreto: introducción

~ti 1mcyc

Para fabricar las cimbras de plástico reforzado con vidrio, se preparan modelos de yeso, madera, o acero en las dimensiones exactas deseadas. Después el modelo es encerado, pulido, y rociado con un agente separador, para evitar que se pegue la resina al patrón maestro. La fibra de vidrio se acomoda sobre el modelo y se satura total­mente con una capa de resina de poliéster. Cuando la resina ha fraguado y el calor disipado, se agrega otra capa de fibra de vidrio y resina de poliéster, y este proceso se repite hasta que el espesor deseado de la hoja de fibra de vidrio es alcanzado.

Otro método para construir cimbras de plástico reforzado con fibra de vidrio, es por medio del uso de una pistola de rociado para aplicar la resina a los trozos cortados de fibra de vidrio, que se usan como material de refuerzo.

Para incrementar el número de re-usos potenciales con cualquiera de los métodos de fabricación menciona­dos. se moldea una capa extra de resina en la superficie de contacto, o se agregan rigidizadores y soportes por me­dio de costillas integradas, riostras de madera, barras de acero, o tubo de aluminio.

Los dos problemas mayores asociados con las cimbras de plástico reforzado con fibra de vidrio son el ataque por álcalis en el concreto y expansión de la cimbra debido a su exposición al calor del sol o al calor de hidratación del cemento.

\wad S.Hanna 17

~' 1mcyc

2 Sistemas de cimbra horizontal:

·sistemas instalados manualmente

2. I Clasificación de sistemas de cimbra horizontal 2 I

2.2 Sistema convencional de cimbra de madera 21

2.3 Sistemas convencionales de metal 26

2.4 Sistema especial de cimbra horizontal 29

Awad S Hanna 19

Sistemas de cimbra horizontal

2.1 Clasificacion de sistemas de cimbra horizontal

4) 1mcyc

Los sistemas de cimbra horizontal se utilizan para soportar temporalmente colados de concreto horizontal tales como losas de concreto. Hay siete sistemas de cimbra horizontal que pueden usarse para soportar diferentes tipos

de losa. Ellos son: ( 1) sistema convencional de madera, (2) sistema convencional de metal (aluminio), (3) sistema de cimbra voladora, ( 4) sistema de puntales montados en columnas, ( 5) sistema de cimbra túnel, ( 6) sistema de cimbra de losa-viga, y (7) sistema de cimbra con domos o casetones. Las cimbras de losa-viga y las cimbras de casetones son recipientes de acero o de fibra de vidrio colocados encima del forro de triplay y así pue­den usarse con cualquiera de los cinco primeros sistemas horizontales de cimbrado. Como resultado, no serán considerados en este libro como sistemas separados.

Los sistemas de cimbra para colado horizontal de concreto pueden también clasificarse en dos categorías

principales: sistemas instalados a mano y sistemas instalados con grúa. Los sistemas convencionales de madera y metal son clasificados como sistemas de instalación a mano. En los sistemas instalados a mano, pueden mane­jarse elementos diferentes de cimbrado por uno o dos trabajadores. Los sistemas de cimbra voladora, de puntales montados en columnas, y de túnel, están clasificados como sistemas instalados cori grúa. En los sistemas instala­dos con grúa, deben existir servicios adecuados de grúa para manejar los componentes de la cimbra.

2.2 Sistema de cimbra convencional de madera

El sistema convencional de madera es conocido algunas veces como de cimbra stick, o como método de mano­so bre-mano. El sistema convencional de madera incluye cimbra para losas, vigas, y cimentaciones. El sistema

generalmente se construye con tablas o con una combinación de tablas y tri play. Las piezas de la cimbra se elabo­ran y se instalan en el sitio. Para el descimbrado, los sistemas convencionales de madera son desprendidos pieza por pieza, después se limpian, y pueden ser re-usados varias veces.

2.2.1 Cimbra para losas de concreto

Los sistemas convencionales de madera para colado horizontal de concreto se hacen de triplay o de tablas de madera para forros. Como se verá en el Capítulo 3, el espesor del tri play o madera es determinado por un análisis estructural y es función de las cargas aplicadas, del tipo de madera o de triplay, y del espaciamiento entre los ele­mentos de soporte del forro. El triplay es preferido a las tablas de madera porque proporciona una superficie lisa de concreto que requiere un esfuerzo mínimo de acabado. El uso de triplay para cubiertas también es productivo debido a su gran tamaño de panel ( 4 x 8 pulg.) (1.22 x 2.44 m).

Awad S Harma 21

Capitulli 2

El forro es sostenido por elementos horizontales llamados viguetas o largueros. Las viguetas son hechas de madera dimensional espaciada a intervalos constantes es función de las cargas aplicadas y del tipo de madera.

Una práctica recomendable es la de redondear el espaciamiento calculado de viguetas, al valor modular mas pe­

queño.

Las viguetas son sostenidas por otro grupo de elementos horizontales perpendiculares a las viguetas llamados

madrinas. Las madrinas son sostenidas por elementos verticales llamados puntales. En sistemas de cimbra con­vencional todo de madera, los puntales se hacen de madera dimensional que tiene secciones cuadradas como 4 x 4 pu}g. (101.6 x 101.6 mm), ó 6 x 6 pulg. (152.4 x 152.4 mm). Los puntales se apoyan en elementos de madera gruesa llamados arrastres, para transferir las cargas verticales al terreno. En el caso de que exista una losa de piso.

los puntales son apoyados directamente en ella. La Figura 2.1 muestra un sistema convencional de cimbra todo

de madera para losas de concreto.

Figura 2.1 Sistema convencional de cimbra todo de madera.

Los puntales verticales de madera pueden sustituirse por el tipo de andamio, que ha probado ser más eficiente

debido a su alto número de re-usos y su altura, lo que significa que generalmente no es necesario empalmarlo. El

sistema de puntales tipo andamio consiste en dos postes verticales de acero con tubo horizontal entre ellos a inter­

valos regulares. Tienen gatos ajustables de tornillo en los postes de acero en ambos extremos. Los gatos supe­riores son acomodados en tapas de acero llamadas cabezas de T. Los gatos de la ba~e son sujetados en placas rectangulares de acero. Los postes adyacentes de acero son ligados por medio de contraventeos de acero en forma de X. La Figura 2.2 muestra un sistema de apuntalamiento tipo andamio.

22 Sistemas de Cimbras

:\1 1mcyc

Sistemas de cimbra horizontal

Figura 2.2 Sistema de apuntalamiento tipo andamio.

2.2.2 Cimbra para trabes de concreto

El cimbrado para trabes consiste en una base y dos laterales además de otros elementos de soporte. La base general­

mente es hecha de triplay o madera para forro con un espesor de 0.75 pulg. (19.0 mm) o de 1 pulg. (25.4 mm). La base

es soportada por y sttjeta a viguetas horizontales. Los laterales de la trabe también son de tri play o madera de forro.

Una vez que la base de la cimbra de la trabe es armada y nivelada, un lado de la trabe es erigido primero con

agujeros perforados para instalar los tensores, que son barras de acero que sostienen a los dos laterales de la trabe

uno contra otro. Después de que el primer lado de la cimbra de la trabe es erigido, se coloca él acero de refuerzo de

la trabe y después el otro lado de la trabe es erigido. Se insertan los tensores en todos los agujeros y los travesaños

en ambos lados de la trabe. La función de los tensores es resistir la presión horizontal resultante del concreto

fresco y mantener así los lados de las trabes en la posición correcta. Los tensores son sujetados a los lados de la

' trabe y también a los travesaños verticales y grapas. Para soportar más a los dos lados de la trabe y conservarlos

juntos, se colocap separadores temporales adicionales en la parte superior de los laterales de la trabe a distancias

constantes. Los separadores temporales pueden hacerse de madera o de acero.

2.2.3 Cimbra para cimentación

La cimbra para zapatas aisladas o corridas se hace generalmente de tablas de madera o de triplay sostenido por es­

tacas verticales clavadas en el terreno. La parte superior de la estaca vertical es sostenida por un tirante diagonal

clavado en el terreno. Estos tirantes pueden ser sustituidos por tierra amontonada para sostener los lados de la

cimbra. La distancia correcta entre las tablas se conserva por medio de separadores cruzados. En zapatas pe­

queñas, se usan tirantes de acero en lugar de los separadores. Es práctica común construir las cimbras más altas de

lo necesario y colocar los tirantes en los lados interiores de la cimbra a una altura igual a la del nivel del concreto.

La Figura 2.3 muestra un cimbrado típico para zapata aislada.

Awad S Hanna 23

~' 1mcyc

Contra venteo diagonal-

Figura 2.3 Cimbra para zapata aislada.

Trozo de madera

Capítulo 2

Las zapatas grandes son cimbradas en forma similar a las pequeñas y a las zapatas corridas, excepto que los la­

dos son soportados por postes y travesaños. Se perforan agujeros en los laterales de las cimbras, y el alambre de

amarre es pasado a través de los lados de las cimbras y sujetado a los postes. Las tablas de madera o los separa­

dores de acero se utilizan para proporcionar soporte extra. La Figura 2.4 muestra detalles de una zapata corrida.

Figura 2.4 Cimbra de una zapata corrida.

24 Sistemas de Cimbra~

Sistemas de cimbrado horizontal

2.2.4 Prácticas recomendadas para sistemas convencionales de madera

' 1mcyc

1. Cuando los puntales son apoyados en terreno suave, se debe colocar un arrastre suficientemente grande bajo los puntales para distribuir las cargas en un área suficiente y evitar cualquier asentamiento cuando se coloque el concreto fresco en las cimbras. También es importante colocar puntales a la mitad del arrastre para evitar el volteo de puntales.

2. Cuando las cimbras son colocadas sobre un terreno congelado, el área bajo el piso debe ser confinada y calentada durante sufi­ciente tiempo antes de colocar el concreto, para asegurar la remoción de hielo y para proporcionar una cimentación estable para las cimbras.

3. Las trabes, largueros, y algunas veces las cimbras de losas largas deben tener una contratlecha pequeña para reducir cualquier flexión visible después de la colocación del concreto.

4. Es importante dejar un lado de la cimbra de la columna abierto para limpiar de virutas o basura. El lado abierto es cerrado inme­diatamente antes de colocar el concreto. En cimbras profundas y angostas, se deben hacer ventanas en la base para limpieza e inspección.

5. En trabajos de menor importancia, es una práctica común mojar los forros inmediatamente antes de colocar el concreto. En obras grandes en donde las cimbras han de re-usarse varias veces, las superficies de la cimbra deben ser aceitadas o recubiertas antes de colocar el refuerzo, para evitar el engrasado del acero, lo que reduce o elimina la adherencia entre el acero y el concreto. El recu­brimiento no debe ser tan grueso que manche la superficie del concreto.

2.2.5 Limitaciones del sistema convencional de madera

Hay tres problemas principales con el uso de los sistemas de cimbra convencional todo de madera.

1. Altos costos de mano de obra. El sistema de cimbra convencional es un sistema con mano de obra intensiva. Los costos de la mano de obra varían de· 30 a 40 por ciento del costo total de las losas de concreto.

2. Gran desperdicio. Para erigir y desmantelar un cimbrado convencional, hay que hacerlo pieza por pieza. Esto causa rompimiento de los bordes y deformación de la madera. Se estima que se genera el 5 por ciento de desperdicio en un solo uso de la cimbra.

3. Número limitado de re-usos. El número de re-usos es la clave para la construcción de un cimbrado económico. Generalmente. la cimbra convencional está limitada de 5 a 6 re-usos. Un número limitado de re-usos obliga al contratista a usar varios juegos de cimbras; esto incrementa los gastos de la construcción de cimbra.

4. Alta calidad de mano de obra y supervisión. Los sistemas convencionales de cimbra trabajan mejor con una mano de obra de alta calidad y adecuada supervisión. En áreas con mano de obra no capacitada o semi-capacitada y supervisión mínima, son más apropiados los sistemas de cimbrado elaborados.

5. Claros limitados. Puesto que la madera dimensional es de baja resistencia comparada con las secciones de aluminio y ace'ro, la madera tiene uso limitado en aplicaciones en donde se requieren claros grandes.

2.2.6 Ventajas del sistema convencional con madera

A pesar de las limitaciones del sistéma convencional con madera, éste tiene algunas ventajas específicas.

I. Flexibilidad. Debido a que el sistema es construido pieza por pieza, virtualmente es capaz de cimbrar cualquier forma de con­creto. Un diseño complicado arquitectónico puede cimbrarse solamente con este sistema.

2. Economía. Este sistema no es económico en términos de productividad laboral y desperdicio de material. Sin embargo, el sistema puede ser económico para proyectos pequeños con limitado potencial de re-usos. El sistema tiene la ventaja de tener un costo inicial bajo. Igualmente, para condiciones de sitio restringidas, en donde no existen áreas de almacenaje, y es difícil el uso de grúas. el sistema convencional de madera podría ser la única alternativa-factible. (Es interesante hacer notar que un rascacie­los construido a finales de los 80's en la Ciudad de Nueva York, utilizó el sistema convencional de madera debido a las condicio­nes restringidas del sitio).

Awad S Hanna 25

' 1mcyc

Capitulo 2

3. Disponibilidad. La madera es un material de construcción que se encuentra virtualmente en cualquier parte. En áreas en donde los proveedores de cimbra no existen, un sistema convencional de madera puede ser la única alternativa posible. La disponibili­dad y el bajo costo de la mano de obra son las dos razones principales que justifican la popularidad del sistema convencional de madera en los países desarrollados.

2.3 Sistemas convencionales de metal En el sistema convencional d~ metal, las viguetas y largueros se hacen de aluminio o de acero soportados por

apuntalamiento tipo andamio de aluminio o de acero. En las prácticas actuales de construcción, las viguetas y los

largueros se hacen de aluminio y se soportan por un sistema de apuntalamiento movible tipo andamio. En este li­

bro, el término sistema de aluminio convencional se utiliza para describir este último sistema.

2.3.1 Tipos de sistemas convencionales de metal

El sistema convencional de aluminio, descrito anteriormente, se usa ampliamente y es elegido como un ejemplo

de los sistemas convencionales de metal para compararlo con otros sistemas de cimbra horizontal. Otros sistemas

convencionales de metal incluyen diferentes combinaciones de madera, aluminio, y acero para viguetas y largue­

ros. En todos los sistemas enlistados a continuación, un sistema movible de andamio de acero o un poste sencillo

de acero se utiliza para apuntalar.

1. El forro de triplay apoyado sobre madera aserrada, o sobre viguetas de madera laminada y secciones de acero estándar para madrinas.

2. El forro de triplay apoyado sobre secciones de acero estándar para viguetas y largueros. Un sistema movible de andamio de alu­minio o de acero se utiliza para apuntalamiento.

En estos dos sistemas, las viguetas y largueros de acero tienen la ventaja de sostener claros mayores, lo que da por re­

sultado menos puntales verticales y menos viguetas y madrinas. El problema principal con el uso de acero para viguetas y madrinas en el cimbrado de losas de concreto, es su gran peso, lo que dificulta su manejo por una sola persona.

Se utiliza una sección W estándar debido a que su ancho o patín facilita la conexión de madrinas con las patas

de puntal. Debe notarse que las madrinas deben sujetarse bien al puntal para evitar el volteo de los largueros. Un

accesorio especial se utiliza para conectar la trabe de acero con la cabeza del puntal.

2.3.2 Descripción del sistema convencional de aluminio

El sistema convencional de aluminio es conocido algunas veces como "un sistema stick mejorado". El sistema es

armado a mano y consiste en una superficie de contacto hecha de triplay' o de madera soportada por viguetas y

madrinas de aluminio de tipo "clavable" como se muestra en la Figura 2.5. El mismo tipo de forro puede hacerse

de grandes paneles amarrados en bloque y apoyados sobre un apuntalamiento de acero tipo andamio. Los pane­

les de aluminio varían en longitud de 2 a8 pies(0.61 a2.44 m), y enancho de 2 a36 pulg. (50.8 a 914.4 mm)

Forro con triplay

El tri play y el plyform pueden usarse como forro. Como se indicó en el capítulo 1, el tri play existe en dos tipos, in­

terior y exterior. El tri play exterior se utiliza para forro porque está hecho con pegamento a prueba de agua que re­

siste la absorción del agua de la mezcla de concreto. El espesor del triplay depende del diseño; sin embargo, el

triplay de 0.75 de pulg. de espesor (19.0 mm), se usa ampliamente para losas de concreto.

26 Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimhrado horizontal

Figura 2.5 Sistema convencional de aluminio.

Viguetas de aluminio extruido

,, 1mcyc

El primer componente del sistema convencional de metal es la vigueta de aluminio. La vigueta de aluminio extru­

ido toma la forma de una viga I modificada con un canal en el patín superior en el que una tira de madera de 2 x 3

pulg. (50,8 x 76.2 mm) es insertada; el forro de triplay es entonces clavado a la tira de madera. La Figura 2.6

muestra dos formas diferentes de vigueta de aluminio extruido.

(a) Simétrica (b) Asimétrica

Figura 2.6 Viguetas tipo clavable: (a) Simétrica; (b) Asimétrica.

Viguetas de aluminio (madrinas)

Awad S Hmrna 27

;;, 1mcyc

Capítulo 2

El propósito de las madrinas es el de transferir las cargas de los tableros del forro al andamio. Las viguetas de alu­

minio extruidos también pueden usarse como madrinas a menos que la carga sea excesiva; de hecho, es una

buena práctica el evitar la mezcla de diferentes tipos de vigas. Las vigas de aluminio existen comercialmente para longitudes que varían de 4 a 30 pies (1.22 a 9.14 m) en incrementos de 2 pies (0.61 m).

Apuntalamiento con andamio de aluminio

El sistema de apuntalamiento con andamio de alumi_!1io ha existido por varios años como sustituto del sistema de

apuntalamiento con andamio de acero. El sistema consiste en varios marcos conectados por contraventeos cruzados.

El apuntalamiento de aluminio es más ligero y tiene capacidad de carga igual o mayor que la del apuntalamiento de

acero. La capacidad de carga del apuntalamiento de aluminio puede alcanzar 36,000 lb ( 160 kN). A pesar de las venta­

jas del apuntalamiento de aluminio, los sistemas de apuntalamiento de acero aún son ampliamente usados.

Pies derechos

Un pie derecho es un solo elemento hecho de acero o aluminio y madrinas de apoyo. Los pies derechos pueden

usarse para sustituir, o en combinación con apuntalamiento de andamio y pueden también usarse para re­apuntalamiento después de descimbrar elementos horizontales.

2.3.3 Ventajas de los sistemas convencionales de aluminio l. Peso ligero. Las viguetas y las madrinas de aluminio tienen una relación de resistencia-peso mejor que el de las viguetas de

acero. Para el mismo valor de cargas verticales, el peso de una sección de aluminio es aproximadamente 50 por ciento menos que la del acero, variando de 3 a 6 lb/pie (4.5 a 8.9 kg/m), incluyendo la tira de madera clavable. Igualmente, el peso ligero del alu­minio mejora la productividad de la mano de obra y reduce el tiempo de uso de grúa comparado con las secciones de acero.

2. Economía. Muchos contratistas han reportado ahorros de costo en mano de obra de entre el 20 y el 30 por ciento tanto para fabri­car como para descimbrar con aluminio, en comparación con el cimbrado convencional de madera.

3. Alto número de re-usos. Las secciones de aluminio tienen valor más alto de re-uso que las secciones de madera. Igualmente, la cantidad de desperdicio es mínima comparada con la de secciones de madera.

2.3.4 Limitaciones de los sistemas convencionales de aluminio

A pesar de los grandes mejoramientos de este sistema sobre el sistema convencional de madera, aún es consid­

erado un sistema de mano de obra intensiva. La fabricación, la erección, y el descimbrado se hacen pieza por

pieza, lo que resulta en baja productividad de la mano de obra y gran desperdicio de tri play. En general, las sec­

ciones de aluminio y los andamios de aluminio o acero son durables a menos que las secciones sean expuestas a

un manejo rudo en la obra, especialmente durante el descimbrado.

Otro problema asociado con el uso general del aluminio con el concreto, es la reacción química entre el alu­minio y el concreto que se derrama.

2.4 Sistema especial de cimbra horizontal

28 Sistemas de Cimbras 1 l

Siskmas de cimbrado horizontal

::1 1mcyc

Algunas losas estructurales especiales tales como las losas de viguetas en un sentido y en dos sentidos, requieren

el uso de moldes tipo casetón (Figura 2. 7). Los casetones son generalmente clavados a las viguetas de soporte

(soffits) o al forro. Los casetones clavados al forro son preferidos porque hacen más fácil el trazo, más eficiente al

área de trabajo, y son más seguros para aquellos que trabajan sobre y bajo la cimbra. Los casetones son colocados

generalmente con traslapes de 1 a 5 pulg. (25.4 a 127 mm). Los casetones son usualmente desprendidos manual­mente o por medio de aire comprimido conectado a un adaptador en el centro del domo.

Figura 2. 7 Cimbras de tipo casetón.

2.4.1 Sistemas de cimbra de losas nervadas

Una losa nervada en un sentido es una combinación monolítica de vigas espaciadas uniformemente en una direc­

ción, y una losa delgada colada en sitio para formar una unidad integral con las trabes y columnas (Figura 2.8a).

Las losas nervadas en un sentido han sido cimbradas frecuentemente con casetones de acero estándar. La Tabla

2.1 muestra las dimensiones de los casetones de cimbra estándar y los rellenos especiales para construcción de

viguetas de un sentido. Cualquier espaciamiento entre casetones que excede 30 pulg. (762 mm) se conoce como

un sistema de módulos grandes.

2.4.2 Sistemas de cimbra tipo domo

Los domos de tamaño estándar se usan generalmente para la construcción de losas reticulares (tipo waffle). Se

basan en módulos de 2 pies (0.61 m), 3 pies (O. 91 m), 4 pies ( 1.22 m), y 5 pies ( 1.52 m). Los módulos de 2 pies

(0.61 m) de tamaño utilizan domos de 19 x 19 pulg. ( 482.6 x 482.6 mm), con nervaduras de 5 pulg. ( 127 .O mm)

entre ellos, y los módulos de 3 pies (0.91 m) de tamaño pueden ser formados con domos de 30 x 30 pulg. (762 x

762 mm) y nervaduras de 6 pulg. (152.4 mm). La Figura 2.8b muestra los dos módulos estándar que son usados

para la construcción de losas reticulares.

Awad S Hanna 29

' 1mcyc

Ancho 66•

6 1-8" Módulo

Ancho 53"

s·-e· Módulo

(a)

Mó<lulo de 19 pulgadas

Dimensiones en pulgadas

(b)

Módulo de 30 pulgadas

¡ i

4.5 In

Figura 2.8 (a) Sistema Típico de losa nervada de módulo grande; (b) cimbra de casetón para losa reticular.

Tabla 2.1 Dimensiones de cimbras para losa nervada en un sentido.

Moldes estándar (pulg.) Moldes de ajuste especial (pulg.)

Módulo (pies} Ancho Peralte Ancho Peralte

2 20 8, 10, 12 10, 15 8, 10, 12. 3 30 8; 10, 12, 14, 16, 20 10, 15, 20 8, 10, 12, 14, 16, 20 4 40 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 20, 30 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 5 53 16, 20 6 66 14, 16, 20

30

Capítulo 2

Sistemas de Cimbras

3 Diseño de cimbra para losas

3.1 Propiedades de los materiales para cimbra 33

3.2 Propiedades geométricas ., ., .) .)

., ., Propiedades de la madera aserrada 39 .) . .)

3.4 Propiedades del triplay 52

3.5 Diseño de la cimbra para losas 60

3.6 Secuencia de diseño 61

Awad S. Hanna

' 1mcyc

31

f) 1mcyc

Disello de cimbra para losas

Las cimbras de concreto son estructuras de ingeniería que se requiei:en para soportar cargas que provienen del concreto fresco, materiales de construcción, equipo, trabajadores, impactos de varios tipos, y algunas veces viento. Las cimbras deben soportar todas las cargas aplicadas sin colapsarse o deformarse excesivamente. El Reporte del C,omité ACI 347-1994, define esas cargas aplicadas y ofrece varios lineamientos para seguridad y servicio. Con base en estos lineamientos, se han desarrollado muchas tablas de diseño para el cimbrado del concreto. Estas tablas son herramientas útiles para el diseño. Sin embargo, no toman en consideración los factores de modificación de esfuerzo que proporcionan las Especificaciones Nacionales de Diseño para la Construcción de Madera, NDS, 1991. Este capítulo presenta un procedimiento de diseño para cimbras de losas de concreto todo de madera, con base en las NDS 1991, y las Especificaciones de Diseño para Tri play de 1997.

El objetivo del diseño de cimbra es determinar el espaciamiento seguro para cada componente de la cimbra de la losa (forro, viguetas, madrinas, y puntales), y asegurar que cada componente tenga resistencia suficiente para resistir la presión aplicada sin exceder la deformación permitida.

3.1 Propiedades de los materiales para cimbra

Las siguientes secciones presentan una revisión de algunas propiedades importantes de las secciones estruc­turales que se utilizan en el diseño de cimbra. Los lectores familiarizados con estas expresiones deben comenzar

con la Sección 3.3.

3.2 Propiedades geométricas

Algunas expresiones matemáticas de las propiedades de las secciones se utilizan en cálculos de diseño para varias formas de diseño y de condiciones de carga. Estas propiedades incluyen el momento de inercia, el área de la sección transversal, el eje neutro, el módulo de sección, y el radio de giro del perfil en cuestión. Estas propie­

dades son descritas a continuación.

1. Momento de inercia. El momento de inercia 1 de la sección transversal es definido como la suma de los productos de las áreas diferenciales en las que la sección puede ser dividida, multiplicadas por los cuadrados de sus distancias desde el eje neutro de la sección (Figura 3. l)

Si la sección es sometida a un momento tlexionante alrededor del eje X-X de la sección transversal, el momento de inercia en X-X es nombrado Ixx,

Awad S. Hanna 33

Capítulo J

X

Figura 3.1 Cálculo del momento de inercia.

34

en donde

/_,:r = ! A;Y;2

i= 1

n = número total de áreas diferenciales

Ai = área del elemento i

Yi =distancia entre elemento i, y el eje X-X

Si el miembro es sujeto a un momento flexionante en el eje Y-Y de la sección transversal, nombramos al momento de inercia aso­ciado con él como lyy,

fyy = I A;X} i=I

en donde

m = tiúmero total de áreas elementales

Aj = área del elemento j

Xj = distancia entre el elemento j, y el eje Y-Y

2. Área de la sección transversal. Esta es el área de una sección tomada a través del miembro, perpendicular a su eje longitudinal.

3. Eje neutro. El eje neutro es una línea a través de la sección transversal del miembro a lo largo del cual las fibras no sufren ni

4.

tensión ni compresión cuando se les somete a una carga.

Módulo de sección. Nombrado como S, es el momento de inercia dividido entre la distancia entre el eje neutro y las fibras extremas (fibras con el máximo esfuerzo) de la sección transversal.

Sistemas de Cimbras

Dise1io de cimbra para losas

Si ces la distancia desde el eje neutro a las fibras extremas en pulgadas, podemos escribir:

C' - /_u &.).\:\ --

e

1,"I' s .. r =-·-· e

%) 1mcyc

5. Radio de giro. Esta propiedad, nombrada como r, es la raíz cuadrada de la cantidad de momento de inercia dividido entre el área de la sección transversal.

r. = f/: \.\" VÁ -ff.l:r r, ... - -.. A

Aquí. r"x y ryy son los radios de giro con respecto a los ejes X-X y Y-Y, respectivamente.

y

Figura 3.2 Sección transversal rectangular.

3.2.1 Sección transversal rectangular

La sección más comúnmente usada en el diseño de cimbra, es la sección rectangular con ancho b, y peralte d (Figura 3.2). Estas dimensiones son generalmente medidas en unidades de pulgadas o milímetros.

Para una sección transversal rectangular, las fórmulas presentadas en la sección previa pueden tomar las formas:

Momentos de inercia: bd 3

I =- pulo4 ó mm4

X.\" 12 ' b'

db 3 . .¡ • 4 I .. ,.=-,pulg,omm

.. 12

R d. d . fin d 1 • a 1os e giro: rn = -·-· = r.;:: , pu g. o mm. .. A vl2

ff b . rn = = r.;:: 'pulg. o mm. ·· vl2

Módulos de sección: S I"" bd2

I 3 • 3 ( • d) \.,. =-·-· =-,pu g, o mm aqm e=-.. e 6 2

Awa<:J.-S, l lanna 35

o 1mcyc

Capítulo 3

1 yy db 2 3 , 3 b

S >Y = - = - , pulg , o mm (aquí e=-) e 6 2

Las propiedades de la sección para tamaños seleccionados estándar de tabla, madera aserrada, y placas, se presentan en la Tabla 3 .1. Los valores que presenta esta tabla pueden usarse para calcular las propiedades dadas anteriormente. La Tabla 3.2 presenta las propiedades de madera aserrada estándar cepillada (848).

Tabla 3.1 Tamaños nominal y mínimo cepillados de madera aserrada.

Espesor (pulg.) Ancho de cara (pulg.)

Mínimo Minimo

cepillado cepillado

Elemento Nominal Seca Verde Nominal Seca Verde

Tableros 1 314 25/32 2 1-1/2 1-9/16

1-1/4 1 1-1/32 3 2-1/2 2-9/16

1-1/2 1-114 1-9/32 4 3-1/2 3-9/16

5 4-1/2 4-5/8

6 5-1/2 5-5/8 7 6-112 6-5/8

8 7-1/4 7-112

9 8-1/4 8-112 10 9-1/4 9-1/2

11 10-1/4 10-1/2

12 11-1/4 11-1/2

14 13-114 13-1/2

Madera 2 1-1/2 1-9/16

dimensional 3 2-112 2-9/16 4 3-1/2 3-9/16 5 4-112 4-5/8 6 5-1/2 5-5/8 8 7-1/4 7-1/2

10 9-1/4 9-1/2 12 11-114 11-1/2 14 13-1/4 13-1/2 16 15-1/4 15-1/2

Madera 4 3-1/2 3-9/16 2 1-1/2 1-9/16

dimensional 4-1/2 4 4-1/l6 3 2-1/2 2-9/16 4 3-1/2 3-9/16 5 4-1/2 4-5/8 6 5-1/2 5-5/8 8 7-1/4 7-112

10 9-114 9-1/2 12 11-1/4 11-1/2 14 - 13-1/2 16 - 15-1/2

Tablones 5 y más - 1/2 5 y más - 1/2

(timbers) gruesa menos ancha menos

De las Especificaciones Nacionales de Diseño para Construcción de.Madera, 1991

36 Sistemas de Cimbras

~t) 1mcyc

Diseño de cimbra para losas

Tabla 3.2 Propiedades de la sección de madera aserrada estándar cepillada (S4S)

Tammio EJE X-X EJE Y-Y estándar Peso aproximado en libras por pie lineal (lblft)

Tm11mio cepillado (S4S) Area de la Módulo de Momento Módulo de Momento de la pieza cuando la densidad de la madera iguala a: nominal hxd sección Sección de inercia sección de inercia

h.\ºd pulg. x pulg. Apulg1 s" pulg:1 l.upulg~ S,~.pulg·' 1~-~ pulg~ 25 lb/pie' 30 lb/pie1 35.lb/pie' 40 lb/pie 1 45 lb/pie·• 50 lb/pie·•

lx3 3/4 X 2-1/2 1 .. 875 0.781 0.977 0.234 0.088 0.326 0.391 0.456 0.521 0.586 0.651 lx4 3/4 X 3-1/2 2.625 1.531 2.680 0.328 0.123 0.456 0.547 0.638 0.729 0.820 0.911 1:\6 3/4 X 5-1/2 4.125 3.781 10.40 0.516 0.193 0.716 0.859 1.003 1.146 1.289 1.432 lx8 3/4 X 7-1/4 5.438 6.570 23.82 0.680 0.255 0.944 1.133 1.322 1.510 1.699 1.888 1 X 10 3/4 X 9-1/4 6.938 10.70 49.47 0.867 0.325 1.204 1.445 1.686 1.927 2.168 2.409 1 X 12 3/4 X 11-1/4 8.438 15.82 88.99 1.055 0.396 1.465 1.758 2.051 2.344 2.637 2.930

2 X :l 1-1/2 X 2-1/2 3.750 1.563 1.953 0.938 0.703 0.651 0.781 0.911 1.042 1.172 1.302 2 X.¡ 1-1/2 X 3-1/2 5.250 3.063 5.359 1.313 0.984 0.911 1.094 1.276 1.458 1.641 1.823 2x5 1-1/2 X 4-1/2 6.750 5.063 11.39 1.688 1.266 1.172 1.406 1.641 1.875 2.109 2.344 2x6 1-l/2x5-l/2 8.250 7.563 20.80 2.063 1.547 1.432 1.719 2.005 2.292 2.578 2.865 2x8 1-1/2 X 7-1/4 10.88 13.14 47.63 2.719 2.039 1.888 2.266 2.643 3.021 3.398 3.776 2 X 10 1-1/2 X 9-1/4 13.88 21.39 98.93 3.469 2.602 2.409 2.891 3.372 3.854 4.336 4.818 2x 12 1-1/2 X 11-1/4 16.88 31.64 178.0 4.219 3.164 2.930 3.516 4.102 4.688 5.273 5.859 2 X 14 1-1/2 X 13-1/4 19.88 43.89 290.8 4.969 3.727 3.451 4.141 4.831 5.521 6.211 6.901

3 X.¡ 2-l/2x3-l/2 8.750 5.104 8.932 3.646 4.557 1.519 1.823 2.127 2.431 2.734 3.038 J :\ 5 2-1/2 X -1-1/2 11.25 8.438 18.98 4.688 5.859 1.953 2.3.f4 2.734 3.125 3.516 3.906 3x6 2-1/2 .\' 5-1/2 13.75 12.60 34.66 5.729 7.161 2.387 2.865 3.342 3.819 4.297 4.774 3x8 1-1/1 X 7-1/4 18.13 21.90 79.39 7.552 9.440 3.147 3.776 4.405 5.035 5.664 6.293 3 X 10 2-1/2 X 9-1/-1 23.13 35.65 164.9 9.635 12.04 4.015 4.818 5.621 6.424 7.227 8.030 3 X 12 2-1/2 .'\ 11-1/4 28.13 52.73 296.6 11.72 14.65 4.883 5.859 6.836 ·7.813 8.789 9.766 3 X 14 2-1/2 X 13-1/4 33.13 73.15 484.6 13.80 17.25 5.751 6.901 8.051 9.201 10.35 11.50 3 X 16 2-1/2 X 15-1/4 38.13 96.90 738.9 15.89 19.86 6.619 7.943 9.266 10.59 11.91 13.24

4x4 3-1/2x3-l/2 12.25 7.146 12.51 7.146 12.51 2.127 2.552 2.977 3.403 3.828 4.253 4x5 3-1/2 X 4~1/2 15.75 11.81 26.58 9.188 16.08 2.734 3.281 3.828 4.375 4.922 5.469 4x6 3-1/2 X 5-1/2 19.25 17.65 48.53 11.23 19.65 3.342 4.010 4.679 5.347 6.016 6.684 4x8 3-1/2 X 7-1/4 25.38 30.66 111.1 14.80 25.90 4.405 5.286 6.168 7.049 7.930 8.811 4 X 10 3-1/2 X 9-1/4 32.38 49.91 230.8 18.89 33.05 5.621 6.745 7.869 8.993 10.12 11.24 4 X 12 3-1/2 X 11-1/4 39.38 73.83 415.3 22.97 40.20 6.836 8.203 9.570 10.94 12.30 13.67 4 X 14 3-1/2 X 13-1/2 47.25 106.3 717.6 27.56 48.23 8.203 9.844 11.48 13.13 14.77 16.41 4 ~ 16 3-1/2 X 15-1/2 54.25 140.1 1086.I 31.64 55.38 9.42 11.30 13.19 15.07 16.95 18.84

5 X 5 4-1/2 X 4-112 20.25 15.19 34.17 15.19 34.17 3.516 4.219 4.922 5.625 6.328 7.031

6x6 5-1/2 X 5-1/2 30.25 27.73 76.26 27.73 76.26 5.252 6.302 7.352 8.403 9.453 10.50 6x8 5-1/2 X 7-112 41.25 51.56 193.4 37.81 104.0 7.161 8.594 10.03 11.46 12.89 14.32 6 X IO 5-1/2 X 9-112 52.25 82.73 393.0 47.90 131.7 9.071 10.89 12.70 14.51 16.33 18.14 6 X 12 3-112 X 11-1/2 63.25 121.2 697.1 57.98 159.4 10.98 13.18 15.37 17.57 19.77 21.% 6x 14 5-1/2x 13-112 74.25 167.1 1128 68.06 187.2 12.89 15.47 18.05 20.63 23.20 25.78 6x 16 5-1/2x 15-112 85.25 220.2 1707 78.15 214.9 14.80 17.76 20.72 23.68 26.64 29.60 6x 18 5-1/h 17-112 %.25 280.7 2456 88.23 242.6 16.71 20.05 23.39 26.74 30.08 33.42 6x20 5-112 X 19-112 107.3 3486 3398 98.31 270.4 18.62 22.34 26.07 29.79 33.52 37.24 6x 22 5-112 X 21-112 118.3 423.7 4555 108.4 298.I 20.53 24.64 28.74 32.85 36.95 41.06 Cix 24 5-112 X 23-1/2 129.3 506.2 5948 118.5 325.8 22.44 26.93 31.41 35.90 40.39 44.88

8x8 7-1/2 X 7-112 56.25 70.31 263.7 70.31 263.7 9.766 11.72 13.67 15.63 17.58 19.53 8 X IO 7-1/2 X 9-112 71.25 112.8 535.9 89.06 334.0 12.37 14.84 17.32 19.79 22.27 24.74 8 X 12 7-1/h 11-112 86.25 165.3 950.5 107.8 404.3 14.97 17.97 20.% 23.% 26.95 29.95 8x 14 7-1/h 13-112 101.3 227.8 1538 126.6 474.6 17.58 21.09 24.61 28.13 31.64 35.16 8x 16 7-1/2x 15-1/2 116.3 300.3 2327 145.3 544.9 20.18 24.22 28.26 32.29 36.33 40.36 8xl8 7-l/2x 17-1/2 131.3 382.8 3350 164.I 615.2 22.79 27.34 31.90 36.46 41.02 45.57 8x20 7-1/2 X 19-112 146.3 475.3 4634 182.8 685.5 25.39 30.47 35.55 40.63 45.70 50.78 8x22 7-1/2 X 21-1/2 161.3 577.8 6211 201.6 755.9 27.99 33.59 39.19 44.79 50.39 55.99 8x24 7-1/2 X 23-1/2 176.3 690.3 8111 220.3 826.2 30.60 36.72 42.84 48.% 55.08 61.20

IOx 10 9-1/2 X 9-112 90.25 142.9 678.8 142.9 678.8 15.67 18.80 21.94 25.07 28.20 31.34 IOx 12 9-1/2 X 11-1/2 109.3 209.4 1204 173.0 821.7 18.97 22.76 26.55 30.35 34.14 37.93 IOx 14 9-1/2x 13-1/2 128.3_ 288.6 1948 203.1 %4.5 22.27 26.72 31.17 35.63 40.08 44.53 IOx 16 9-l/2x 15-1/2 147.3 380.4 2948 233.1 1107 25.56 30.68 35.79 40.90 46.02 51.13 IOx 18 9-1/2x 17-1/2 166.3· 484.9 4243 263.2 1250 28.86 34.64 40.41 46.18 51.95 57.73 10x20 9-1/2 X 19-1/2 185.3 602.I 5870 293.3 1393 32.16 38.59 45.03 51.46 57.89 64.32 10x22 9-l/2x21-1/2 204.3 731.9 7868 323.4 1536 35.46 42.55 49.64 56.74· 63.83 70.92 10x24 9-112 X 23-1/2 223.3 874.4 10270 353.5 1679 38.76 46.51 54.26 62.01 69.77 77.52

De las Especificaciones Nacionales de Diseño para Construcción de Madera, 1991

Awad S. Hanna 37

o 1mcyc

Capitulo 3

Tabla 3.2 Propiedades de la sección de madera aserrada estándar cepillada (S4S) (Continuación)

Tamruio EJE X-X EJE Y-Y estándar Peso aproxinrndo en libras por pie lineal (lb/ft) o piez:i cuando

Tru11mio limpiada (S4S) Area de la Módulo de Momento Módulo de Momento la densidad de la madera iguala a: nominal hxil sección Sección de inercia sección de inercia h.,·d pulg. x pulg. A pulg~ s" pulg:' !,, pulg~ ,\'" pulg·1 '~~ pulg~ 2S lb/pie1 30 lb/pie1 3S lb/pie·' 40 lb/pie 1 4S lb/pie 1 SO lb/pie'

12 X 12 11-112 X 11-1/2 132.3 2S3.S 14S8 2S3.S 14S8 22.96 27.SS 32.14 36.74 41.33 4S.92 12 X 14 11-112 X 13-112 ISS.3 349.3 23S8 297.6 1711 26.9S 32.34 37.73 43.13 48.S2 S3.91 12 X 16 11-112 X IS-112 178.3 460.S 3S69 341.6 1964 30.9S 37.14 43.32 49.SI SS.70 61.89 12 X 18 11-112 X 17-112 201.3 S87.0 5136 38S.7 2218 34.94 41.93 48.91 SS.90 62.89 69.88 12 X 20 11-112 X 19-112 224.3 728.8 7106 429.8 2471 -38.93 46.72 54.SI 62.29 70.08 77.86 12 X 22 11-1/2 X 21-112 247.3 886.0 9S24 473.9 272S 42.93 SI.SI 60.10 68.68 77.27 85.8S 12 X 24 11-1/2 X 23-1/2 270.3 IOS8 12440 Sl8.0 2978 46.92 S6.30 65.69 75.07 84.4S 93.84

14 X 14 13-1/2 X 13-112 182.3 410.1 2768 410.1 2768 31.64 37.97 44.30 50.63 S6.95 63.28 14 X 16 13-112 X IS-112 209.3 S40.6 4189 470.8 3178 36.33 43.59 S0.86 58.13 6S.39 72.66 14 X 18 13·1/2 X 17-112 236.3 689.1 6029 531.6 3588 41.02 49.22 S7.42 65.63 ns:; 82.03 14 X 20 13-112 X 19-112 263.3 SSS.6 8342 S92.3 3998 45.70 S4.84 63.98 73.13 82.27 91.41 14 X 22 13-1/2 X 21-112 290.3 1040 11180 6S3.I 4408 50.39 60.47 70.5S 80.63 90.70 100.8 14 X 24 13-1/2 X 23-112 317.3 1243 14600 713.8 4818 55.08 66.09 77.11 88.13 99.14 110.2

16 X 16 IS-1/2 X IS-112 240.3 620.6 4810 620.6 4810 41.71 SO.OS S8.39 66.74 7S.08 83.42 16 X 18 IS-1/2 X 17-1/2 271.3 791.1 6923 700.7 5431 47.09 S6.5 I 65.93 7S.3S 84.77 94.18 16 X 20 IS-1/2 X 19-112 302.3 982.3 9S78 780.8 6051 S2.47 62.97 73.46 83.96 94.4S 104.9 16 X 22 IS-1/2 X 21-112 333.3 1194 IÍ840 860.9 6672 57.86 69.43 81.00 92.S7 104.1 115.7 16 X 24 IS-1/2 X 23-112 364.3 1427 16760 941.0 7293 63.24 7S.89 88.S3 101.2 113.8 126.S

18 X 18 17-1/2 X 17-1/2 306.3 893.2 7816 893.2 7816 S3.17 63.80 74.44 85.07 95.70 106.3 18 X 20 17-1/2 X 19-112 341.3 1109 10810 99S.3 8709 S9.24 71.09 82.94 94.79 106.6 118.5 18 X 22 17-1/2 X 21-112 376.3 1348 14490 1097 9602 6S.32 78.39 91.45 104.5 117.6 130.6 18 X 24 17-112 X 23-112 411.3 1611 18930 1199 IOSOO 71.40 85.68 99.96 114.2 128.5 142.8

20 X 20 19-112 X 19-112 380.3 1236 120SO 1236 120SO 66.02 79.22 92.42 IOS.6 118.8 132.0 20 X 22 19-112 X 21-112 419.3 1502 16150 1363 13280 72.79 87.34 101.9 116.S 131.0 145.b 20 .x 24 19-112 X 23-112 458.3 179S 21090 1489 14520 79.56 9S.47 . 111.4 127.3 143,.2 IS9.I

22 X 22 21-112 X 21-112 462.3 16S6 17810 16S6 17810 80.2S 96.30 112.4 128.4 144.5 160.5 22 X 24 21-112 .X 23-1/2 50S.3 1979 232SO 1810 19460 87.72 105.3 122.8 140.3 IS7.9 17S.4

24 X 24 . 23-112 X 23-112 S52.3 2163 25420 2163 2S420 95.88 115.1 134.2 IS3.4 172.6 191.8

De las Especificaciones Nacionales de Diseño para Construcción de Madera 1991

3.3 Propiedades de la madera aserrada

3.3.1 Clasificación de la madera aserrada

La clasificación del tamaño de la madera aserrada estructural se analizó en el Capítulo 1, y se resume a continuación.

1. Dimensión: 2 pulg. < espesor < 4 pulg. y ancho > 2 pulg.

2. Vigas y madrinas: espesor> 5 pulg. y ancho > espesor+ 2 pulg.

3. Postes y tablones: La sección es aproximadamente 5 x 5 pulg. cuadrada o mayor, y ancho> espesor+ 2 pulg. (no más). Forros: 2 pulg.::; espesor::; 4 pulg. con carga aplicada en la cara ancha del tablero.

Todas las dimensiones referidas en la clasificación previa son dimensiones nominales. Sin embargo, la mayor

parte de la madera es llamada madera cepillada, lo que significa que los miembros han sido cepillados o lijad os

hasta una dimensión estándar. Los cálculos estructurales para determinar el tamaño requerido de miembros se

basa en las dimensiones netas (tamaños reales), y no en las dimensiones nominales. Las dimensiones de los miembros se analizan más ampliamente en la Sección 3.3.2.

38 Sistemas de Cimbras /. t..

Disci1o dc cimbra para losas

r--1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

, c-;i~l~~~~l~ nominal

Cepillada Aserrado gmeso

Figura 3.3 Ejemplo de dimensiones de madera estructural.

3.3.2 Dimensiones de madera estructural

%,) 1mcyc

Aserrado total

La mayor parte de la madera estructural es llamada madera cepillada. En otras palabras, la madera es lijada hasta

tener la dimensión neta, que es menor a la dimensión nominal o establecida. Esto se muestra en la Figura 3.3.La

madera cepillada se utiliza en muchas aplicaciones estructurales. Sin embargo, algunas aplicaciones ar­

quitectónicas pueden requerir piezas mayores que tengan texturas diferentes. Tales piezas son llamadas común­

mente de aserrado áspero en dimensiones que son cercanas a la dimensión neta estándar. Las dimensiones de la

sección transversal de estas maderas es aproximadamente 1/8 pulg. mayor que la dimensión cepillada estándar.

Un método menos común de obtener una superficie áspera, es el de especificar madera de aserrado total. Puesto

que la madera de aserrado grueso y la madera de aserrado total no son usadas frecuentemente, sus propiedades de

sección transversal no son incluidas en las especificaciones NDS. /

A continuación se presenta un ejemplo de las diferencias entre dimensiones de madera nominal, de aserrado

grueso. y de aserrado total. Tomando una pieza de 8 x 12 (dimensión nominal= 8 x 12 pulg.):

1. Madera cepillada: Dimensión neta estándar 7 Yi x 11 Yi pulg.

2. Madera de aserrado grueso: Dimensión aproximada 7 5/8 x 11 5/8 pulg.

3. Madera de aserrado total: Dimensión mínima 8 x 12 pulg. (en general no se encuentra disponible)

3.3.3 Propiedades mecánicas de la madera

Las propiedades mecánicas que se utilizarán en el diseño de cimbra son la compresión paralela a la fibra (Fe), la

compresión perpendicular a la fibra (F cJ.), tensión paralela a la fibra (Ft), y tensión perpendicular a la fibra (Ft.L). la

Figura 3 .4 ayuda a entender la dirección de las fuerzas que producen estos diferentes tipos de esfuerzo .

. 3.3.4 Valores para diseño de las propiedades mecániCas.

Los valores de diseño para los diferentes tipos de esfuerzos dependen del tipo de madera. Los valores de diseño da­

dos en estas tablas deben ajustarse para acomodarse a las condiciones en las que la estructura va a ser usada. Las

Tablas 3.3 a 3.6 muestran los valores de diseño junto con sus factores de ajuste que especifican las NDS para madera

dimensional, madera dimensional de pino Southem, madera (5 x 5 pulg. y mayor), y para forros. Las Tablas 3.3a a

Awad S. Hanna 39

' 1mcyc

Tabla 3.3 Valores de diseño para madera dimensional graduada visualmente

40

Valores de diseño en libras por pulgada cuadrada (psi)

Especies y Clasificación grado comercial de dimensión

DOllGLAS FIR-LARCH

Estructural selecta No. 1 y mejor 2"-4" espesor No. 1 No. 2 2" v más ancha No. 3 Poste Construcción 2"-4" es1Jesor Estándar Común 12 "-./"ancho

DOliGLAS FIR-LARCH (NORTH)

Estructural selecta 2"-4" espesor No. !/No. 2 No. 3 2" y más ancha Poste Construcción 12"-4" es1Jesor Estándar Común 2"-4" ancho

* Oficina de Inspección de Madera de la Costa Oeste ** Asociación Occidental de Productos de Madera *** Agencia Nor-oriental de Graduación de Madera

Flexión F¡,

1450 1150 1000 875 500 675

1000 550 275

1300 825 475 650 950 525 250

Tensión Cortante paralela paralelo a la fibra a la fibra

Fr F"

1000 95 775 95 675 95 575 95 325 95 450 95 650 95 375 95 175 95

800 95 500 95 300 95 375 95 575 95 325 95 150 95

De las Especiticaciones Nacionales de Diseño para Madera de Construcción 1991

Compresión Compresión Módulo perpendicular paralela de

a la fibra a la libra elasticidad

Fc . .1 Fe E

625 1700 1,900,000 625 1500 1.800,000 625 1450 1.700.000 625 1300 1.600.000 625 750 1.400.000 625 825 1,-100,000 625 1600 1.500.(JOO 625 1350 1,400.(JOO 625 875 1,300,(JOO

625 1900 1,900,000 625 1350 1.600.000 625 775 1.400,000 625 850 l,-100,000 625 1750 /,500.(JOO 625 ¡ .¡ 00 1. 400, 000 625 925 1,300,000

Valores de disefio en libras por pulgada cuadrada (psi)

Especies y Clasificación grado comercial de dimensión Flexión

F"

DOUGLAS FIR-SOUTH

Estructural selecta 1300 No. 1 2"-4" espesor 900 No. 2 825 No. 3 2" v más 475 Poste 650 Construcción 2"-4" espesor 925 Estándar 525 Común 2"-4" ancho 250

EASTERN HEMLOCK-TAMARACK

Estructural selecta 1250 No. 1 2"-4" esoesor 775 No. 2 575 No. 3 2" v más 350 Poste 450 Construcción 2"-4" espesor 675 Estándar 375 Común 2"-4" ancho 175

* Asociación de Fabricantes de Madera del Noreste **Oficina de Madera Suave del Norte

Tensión paralela a la fibra

F,

875 600 525 300 ./25 600 350 150

575 350 275 150 200 300 175 75

Cortante Compresión Compresión Módulo paralelo perpendicular paralela de a la fibra a la fibra a la fibra elasticidad

F,, F.i F. E

90 520 1550 1.400.000 90 520 1400 1.300.000 90 520 1300 1.200.000 90 520 750 1 100.000 90 520 825 1.100.000 90 520 1550 /,200,000 90 520 1300 l, /00,000 90 520 875 '·ººº·ººº 85 555 1200 1.200.000 85 555 1000 1.100.000 85 555 825 1 100 000 85 555 475 900.000 85 555 525 900,000 85 555 1050 1,000,000 85 555 850 900,000 85 555 550 800.000

Capítulo 3

Agencia de las

reglas Je graduación

WCLIB* WWPA**

NLGA***

Agencia reguladora

de graduación

WWPA

NELMA* NSL.B

-J 1

Sistemas de Cimbras ¡

() 1mcyc

Disello de: cimbra para losas

Tabla 3.3 Valores de diseño para madera dimensional graduada visualmente. (Continuación)

Tabla 3.3 Continuación

Valores de diseño en libras por pulgada cuadrada (psi)

Tensión Cortante Compresión Compresión Módulo Agencia

de las paralela paralelo perpendicular paralela de reglas de

Especie y Clasi ticación Doblado a la fibra a la fibra a la fibra a la fibra elasticidad graduación grado comercial de dimensión Fh F, F, F, F, E

HEM-FIR (NORTH)

Estructural selecta 2 11 -4 11 espesor 1300 775 75 370 1650 1,700,000 No. l/No. 2 1000 550 75 370 1450 1,600,000 No. 3 211 y más ancho 575 325 75 370 850 1,400,000 NLGA Poste 775 425 75 370 925 1, 4 00, 000 Construcción 12"-4" espesor Jl 50 625 75 370 1750 1,5 00, 000 Estándar 625 350 75 370 1500 1, 4 00, 000 Común 12"-4" ancho 300 175 75 370 975 1,300, 000

MIXED MAPLE

Estructural selecta 1000 600 100 620 875 1,300,000 No. 1 2 11-4 11 espesor 725 425 100 620 700 1,200,000 No. 2 700 425 100 620 550 1,100,000 No. 3 2" y más ancho 400 250 100 620 325 1,000,000 NELMA Pos/e 550 325 l 00 620 350 l, 000, 000 Construcción 2"-4" espesor 800 475 100 620 725 l,l 00, 000 Estándar 450 275 100 620 575 1, 000, 000 Común 2"-4" ancho 225 125 100 620 375 900,000

EASTERN SOFTWOODS

Estructural selecta 1250 575 70 335 1200 1,200,000 No. 1 2"-4" espesor 775 350 70 . 335 1000 1,100,000 No. 2 575 275 70 335 825 1,100,000 No. 3 2" y más ancha 350 150 . 70 335 475 900,000 NELMA Poste 450 200 70 335 525 900,000 NSLB Construcción 2"-4"espesor 675 300 70 335 1050 1,000,000 Estándar 375 175 70 335 850 900,000 Común 2"-4" ancho 175 75 70 335 550 800,000

EASTERN WHITE PINE

Estructural selecta 1250 575 70 350 1200 1,200,000 No. 1 211-4" espesor 775 350 70 350 1000 1,100,000 No. 2 575 275 70 350 825 1,100,000 No. 3 2" y más ancha 350 150 75 350 475 900,000 NELMA Poste 450 200 70 350 525 900, 000 NSLB Construcción 2"-4" espesor 675 300 70 350 1050 1,000,000 Estándar 375 175 70 350 850 900, 000 Común 2"-4" ancho 175 75 70 350 550 800, 000

HEM-FIR

Estructural selecta 1400 900 75 405 1500 1,600,000 No. 1 & Btr 2"-4" espesor 1050 700 75 405 1350 1,500,000 No. 1 950 600 75 405 1300 1,500,000 No. 2 2" y más ancha 850 500 75 405 1250 1,300,000 WCLIB No. 3 500 300 75 405 725 1,200,000 WWPA Poste 675 400 75 405 800 1, 200, 000 Construcción 2"-4" espesor 975 575 75 405 1500 1,3 00, 000 Estándar 550 325 75 405 1300 1,200, 000 Común 12"-4" ancho 250 150 75 405 850 1.100,000

Awad S. Hanna 41

Capitulo 3

1 Tabla 3.3 Valores de diseño para madera dimensional graduada visualmente.(Continuación)

Valores de diseño en libras por pulgada cuadrada (psi)

Tensión Cortante Compresión Compresión Módulo /\gcn<.:ia

Clasificación de las

de paralela paralelo perpendicular paralela de reglas de

f'.specie y Flexión a la fibra a la fibra a la fibra a la libra Elasticidad grado comercial dimensión F,, F, F. F± ¡;~ E graduación

NORTHERN WHITECEDAR

Estructural selecta 775 450 60 370 750 800.000 No. 1 2"-4" espesor 575 325 60 370 600 700.000 No. 2 550 325 60 370 475 700.000 No. 3 2" y más 325 175 60 370 175 600.000 NEl.M/\ Poste -125 250 60 370 300 600, 000 Construcción 2"-4" espeso1 625 375 60 370 625 7 ºº· 000 Estándar 350 200 60 370 .:/75 600, 000 Comlin 2 "-./"ancho 175 I 00 60 370 325 600, 000

RED MAPLE

Estructural selecta 1300 750 1~5 615 1100 1.700.000 No. 1 2"-4" espesor 925 550 1 5 615 900 1.600.000 No. 2 900 525 l.QS 615 700 1.500.000

1 No. 3 2" y más 525 300 105 615 400 1.300.000 Nt:l.M/\ Poste · 700 -125 105 615 ./50 /,300,000 Construcción IJ"-./"espesor /050 600 /05 615 925 1 . .¡ ºº· 000 Estándar 575 325 105 615 725 1,300,000 Co111ú11 IJ"-./" ancho 275 150 105 615 .:/75 1, 200, 000

MIXED OAK

Estructural seleta 1150 675 85 800 1000 1.100.000

No. 1 2"-4" espesor 825 500 85 800 825 1.000,000 No. 2 800 475 85 800 625 900.000 No. 3 2" y más ancho 475 275 85 800 375 800.000 NEl.MA Poste 625 375 85 800 ./00 800, 000

Construcción 2"-./" espesor 925 550 85 800 850 900,000

Estándar 525 300 85 800 650 800, 000

Común 2"-4" ancho 250 150 85 800 425 800, 000

NORTHERN RED OAK

Estructural selecta 1400 800 110 885 1150 1.400.000

No. 1 2"-4" espesor 1000 575 110 885 925 1.400.000 No. 2 975 575 110 885 725 1.300.000 No. 3 2" y más ancho 550 325 110 885 425 1.200.000 NELMA Poste 750 -150 110 885 450 1, 200. 000 Co11strucción 2"-./"espesor 1100 650 110 885 975 1, 200, 000

Estándar 625 350 110 885 750 1.1ºº·000 Común 2"-./" ancho 300 175 110 885 500 1, 000, 000

· NORTHERN SPECIES

Estructural selecta 2"-4" espesor 950 450 65 350 1100 1.100.000

No.l/No.2 575 275 65 350 825 1.100.000 No. 3 2 ... y más ancho 350 150 65 350 475 1.000.000 NLGA Poste -150 200 65 350 525 1, ººº· 000 Construcción 2"-4" espesor 675 300 65 350 1050 1, 000, 000 Estándar 375 175 65 350 850 900, 000 Común 2"-4" ancho 175 75 65 350 550 900, 000

42 Sistemas de Cimbras ¡ . l

l

Discfüi de i.:1111bra para losas

Tabla 3.3 Valores de diseño para madera dimensional graduada visualmente.(Continuación)

Valores de disello en libras por pulgada cuadrada (psi)

Clasi ticación Tensión Cortante Compresión Compresión Módulo Especies y de dimensión paralela paralelo perpendicular paralela de grado comercial Flexión a la fibra a la fibra a la fibrn a la libra elasticidad

Fb F- F. F,J· F. E

SPRLICE-PINE-FIR

Estructural selecta 2"-4" espesor 1250 675 70 425 1400 1.500.000 No. l/No.2 875 425 70 425 1100 1.400.000 No. 3 2" y más 500 250 70 425 625 1.200.000 Po.\' te 675 325 70 ./25 675 / ,]()0,fJOO (

0

0ll.\'tr11c:c:ió11 2"-./" espesm 975 ./75 70 ./25 1350. 1.300,(J{){) l:".\'tÚ11clar 550 275 70 ./25 11 (}0 J. 200. ()()() ( º0111ú11 2 "-./" ancho 250 125 70 ./25 715 1. I 00, 000

SPIWCE-PINE-Ftn (SOllTfl)

Estructural selecta 1300 575 70 335 1200 1.300.000 No. 1 2"-4" espesor 850 400 70 335 1050 1.200.000 No. 2 750 325 70 335 975 1.100.000 No. 3 2" y más 425 200 70 335 550 1.000.000 Poste 575 250 70 335 (,(){) 1. ººº· 0(}() ( '011.,·tr1t('(:ió11 ]"-./" espesm 850 375 70 335 I 200 1, {}()(), 00() E.\'tá11dar ./75 225 70 335 I 000 900, 000 Común 2 "-./" ancho 225 /(}() 70 335 650 1)()(), ()0()

nED O:\K

Es~·uctural selecta 1150 675 85 820 1000 IA00.000 No. 1 2"-4" espesor 825 500 85 820 825 1.300.000 No. 2 800 475 85 820 625 1.200.000 No. 3 2" y müs 475 275 85 820 375 1.100,000 Poste 625 375 85 820 ./00 1. I 00.(JOO ( "onstr11cció11 ]"-./"espesor 925 550 85 820 850 1.200.(JOO Estánclard 525 300 85 820 650 1. I 00/JOO Común :1"-./" ancho 250 150 85 820 ./25 1. ººº· 0()()

REDWOOD

F<:tr1wt11r:1l 1•l:1r:1 1750 1000 145 650 1850 1.400.00C

Estructural sdccta 1350 800 80 650 1500 1.400.00U Estructural. selecta grano 1100 625 85 425 1100 1.100.000 No. 1 2"-4" espesor 975 575 80 650 1200 1.300.00C No. 1. grano abi1.:rto 775 450 80 425 900 1,100.00( No. 2 2" y más 925 525 80 650 950 1.200.000 No. 2. grano abierto 725 425 80 425 700 1.000.000 No .. 1 525 300 80 650 550 1.100,00C No. 3. grano abierto 425 250 80 425 400 900.000 Poste 575 325 80 ./25 ./5() 900,00(. ( "onstrucción 12"-./" espesor 825 475 80 ./25 925 900.(J()( f:"stándar ./50 275 8(} ./25 725 900.(J()(. ("01111Í11 2"-./" ancho 225 125 80 ./25 .¡75 800,()()(

t\wad S. Harma

Agcni.:1•1 de las

reglas de graduación

l'\ l.<i:\

Nl:LMA NSU3

\\'Cl.IB WWP!\

NEl.MA

RIS*

' 1mcyc

43

~~,, 1mcyc

Tabla 3.3 Valores de diseño para madera dimensional graduada visualmente.(Continuación)

WESTERN CEDARS

Estructural selecta No. 1 2"-4" espesor No. 2 No. 3 2" y más Poste Construcción 2"-4" espesor Estándar Común 2"-4" ancho

WESTERN WOODS

Estructural selecta No. 1 2"-4" epesor

No. 2 No. 3 2" y más Poste Construcción 12"-4"espesor Estándar Común 2"-4" ancho

Figura 3.4 Fuerzas y direcciones de la fibra.

44

Compresión paralela a la tihra

Com¡m.:sión perpendü:ular

a la tihra

1000 725 700 400 550 800 450 225

875 650 650 375 500 725 400 200

600 75 425 75 425 75 250 75 325 75 475 75 275 75 125 75

400 70 300 70 275 70 175 70 225 70 325 70 175' 70 75 70

Tensión puralela a la fibra

·iensión perpendicular a la fibra

Coitante vertical

425 1000

425 825 425 650 425 375 425 400 425 850 425 650 ./25 ./25

335 1050

335 925 335 875 335 500 335 550 335 1050 335 900 335 600

[ 7/ Flexión

t ]

Compresión

&!ro/I <:J- Tensión -[>

Compresión, tensión y wrtante causados

por d dohlado

Cortante longitudinal

Capitulo 3 ¡ 1

1.100.000

1.000.000 1.000,000 900.000 WCLlB 900,000 WWPA 900,000 800,000 800, 000

1.200.000 1.100.000

'·ººº·ººº 900,000 WCLIB 900,000 WWPA

1. ººº· 000 900, 000 800,000

Sistemas de Cimbras

Diseiio de cimbra para losas

Tabla 3 .3a Factor de ajuste de tamaño Cr para madera dimensional visualmente graduada

Fh

Espesor Espesor Grados Ancho (pulg) 2 y 3 pulg. 4 pulg.

2, 3, y4 1.5 1.5 Selecta 5 1.4 1.4

Estructural 6 1.3 1.3 No. 1 y major 8 1.2 1.3

No. 10 1.1 1.2 No. 2 12 1.0 1.1 No. 3 14 y más ancha 0.9 1.0

Poste 2, 3, y 4 1.1 1.1 5y6 1.0 1.0

Construcción y 2, 3, y 4 1.0 1.0 Estándard

Utilidad 4 1.0 1.0 2y3 0.4

T bl 3 3b F C a a actor ru uso p. ano

Espesor (pulg)

Ancho pulg. 2y3

2y3 1.0 4 1.1 5 1.1 6 11.5 8 11.5

l O y más ancho 1.2

T bl 3.., F a a • .)C actor d e a1uste e M por h d d d ume a

Tipo de esfuerzo F¡,

e" 0.85*

* Cuando (F1>,) (C1) < 1150 lb/pulg2• C.11, 1.0. t

Cuando (Fe) (C1) 750 lb/pulg2, C."= 1.0.

Tabla 3.3d Factor CH de esfuerzo cortante

Longitud de abertura en cara ancha de madera 2-pulg. (nominal) Cu

sin abertura 2.00 112 x cara ancha 1.67

3t4 x cara ancha 1.50 l x cara ancha 1.33 11

12 x cara ancha o más 1.00

e serv1c10

F, F,

1.0 0.97

Longitud de abertura en cara ancha de 3-pulg. (nominal) y madera de mayor espesor

sin abertura 112x cara angosta

314 x cara angosta 1 x cara angosta 11

12 x cara angosta o más

4

-1.0

1.05 1.05 1.05

1.1

Fc1

0.67

-

Cu

2.00 1.67 1.50 1.33 1.00

F,

1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9

1.1 1.0

1.0

1.0 0.4

F,

0.8t

Dimensión de empalme* en madera de 2-pulg. (nominal) y de mayor

espesor

sin abertura 11r.x cara angosta

114 x cara angosta

113 x cara angosta

112 x cara angosta

o más

* El corte se mide al final entre líneas que confinan el corte y perpendicularmente a la superficie cargada.

Awad S. Hanna

F,

1.15 1.1 1.1

1.05 1.0 1.0 0.9

1.05 1.0

1.0

1.0 0.6

E

0.9

Cu

2.00

1.67 1.50 1.33 1.00

45

' 1mcyc

- -----~--·-

Tabla 3.4 Valores base de diseño para madera de pino southern dimensional visualmente graduada

Valores de diseño en libras por pulgada cuadrada (psi)

Tensión Cortante Compresión Compresión paralela paralela perpendicular paralela

Especies y Clasificación Doblado a la libra a la fibra a la libra a la fibra grado comercial de tamai1o F1. F, F,. r-: 1 /·:

:\11:'\ED SOFfHERN PINE

htructurnl sdecta 2050 1200 100 565 1800 No. 1 2"-4" espesor 1450 875 100 565 1650 ~o. 2 1300 775 90 565 1650 No. 3 2"-4" ancho 750 450 90 565 950 Poste 775 450 90 565 950

Cn11strucción 2"-4" espesor 1000 600 100 565 1700 Estándard 550 325 90 565 1450 ('omún 4" ancho 275 150 90 565 950

Estructural selecta 1850 1100 90 565 1700 No. 1 2"-4" espesor 1300 750 90 565 1550 No. 2 1150 675 90 565 1550 No. 3 5"-6" ancho 675 400 90 565 875 l'osti: 675 400 90 565 875

l:structural sdecta 2"-4" espesor 1750 1000 90 565 1600 No. 1 1200 700 90 565 1450 No. 2 8" ancho 1050 625 90 565 1450 No. 3 625 375 90 565 850

Estrudural selecta 2"-4" espesor 1500 875 90 565 1600 No. 1 1050 600 90 565 1450 No. 2 1 O" ancho 925 550 90 565 1450 No. 3 565 325 90 565 825

Fstructurnl selecta 2"-4" i:spi:sor 1400 825 90 565 1550

No. 1 975 575 90 565 1400 No. 2 12" ancho 875 525 90 565 1400 No. 3 500 300 90 565 800

* Olicina de inspección de pino del sur (Southcrm Pinc lnspcction Burcau)

Capitulo 3

Múdulll Agencia

reguladora de de

clasticidau grauuación i:

1.600.000 l.500.000 l.-t00.000 1.200.000

1.200.000 SPIB*

1.300.000 1.200.000 1.100.000

1.600.000

1.500.000 1.400.000 1.200.000 1.200.000

1.600.000

1.500.000 1.400.000 1.200.000

1.600.000

1.500.00() 1.400.000 1.200.000

1.600.000

1.500.000 1.400.000 1.200.000

la 3 .3 .d muestran los valores de diseño junto con sus factores de ajuste para todas las especies con excepción del

Pino Southern. Los valores de diseño para Pino Southern se muestran en las Tablas 3.4 a, 3.4d y 3.5.

Factor de tamaño

Los esfuerzos paralelos a la fibra para madera dimensional visualmente clasificada deben multiplicarse por los fac­

tores de tamaño proporcionados en lasTablas 3.3a y 3.4a. Cuando el peralte d de la viga, larguero, poste, o tablón

excede de 12 pulg., el valor de diseño tabulado F b debe ser multiplicado por el factor siguiente: C" = ( l ~O r· Efecto de la humedad

Las condiciones de servicio en seco son aquellas en las que el contenido de humedad durante el uso del miembro

no es mayor al 19 por ciento, independientemente del contenido de humedad del miembro al mómento de su fab­

ricación. Los valores de diseño (esfuerzos permisibles de diseño) para madera son aplicables a los miembros que son usados en condiciones de servicio en seco, tales como en la mayoría de las estructuras cubiertas. Para madera

.fo Sistemas de Cimbras

Dist:11o de cimbra para losas

Tabla 3.4a Factor Cr de ajuste de tamaño para pino Southerm incluyendo mezclas

Para madera uimensional dt! 4

pulg. de espesor. de 8 pulg~ y más ancha

1.1

Tabla 3.4b Factor C:11 de ajuste para humedad en servicio Tipo de esfue1~zo F"

C11 0.85*

*Cuando (F¡,)(C1.) l:S 1150 lb/pulg=. CM= 1.0

:f. Cuando (Fd (F¡,) :S 750 lb/pulg=. C:M = 1.0

F,

1.0

F,.

0.97

Para madt:fa de 12 pulg. y más

ancha

0.9

F,.i.

0.67

¡:,.

0.8#

T bl ., 4 U a a.>. c so peno d f e actor e d fu e uso pano

Espesor (pulg.)

Espesor (pulg.) 2y3 4

2 y 3 1.0 -4 1.1 1.0

5 1.1 1.05 6 1.15 1.05 8 1.15 1.05

1 O y más ancho 1.2 1.1

Tabla 3 .4d Factor C11 de esfuerzo cortante

Longitud de abertura en

Lone.ituu de abertura cara ancha de madera Tamaiio ut: empalme* en cara ancha tk mallera de 3 pulg. (nominal) en madera uc 2 pulg. de 2 pulg. (nominal) C11 y más ancha C11 (nominal) y más ancha

Sin abertura 2.00 Sin abertura 2.00 Sin empalme 1 : ' cara ancha 1.67 '1= ' cara angosta 1.67 'h ' cara angosta ··,~ ' cara ancha 1.50 "~ ' cara angosta 1.50 l;4 ' cara angosta 1 ' cara ancha 1.33 1 ' cara angosta 1.33 1

1 '\ cara angosta 11 ~ x cara ancha o más 1.0 1 1 ,~ ' cara angosta 1.00 1

/: ' cara angosta o 1m\s o más

-*El empalme se mide al linal entre líneas que rnnlinan al empalme y perpendicular a la superllc1e cargada

f

0.9

C11

2.00 1.67 1.50 1.33 1.00

' 1mcyc

usada en condiciones en que el contenido de humedad de la madera exceda el 19 por ciento por un largo período

de tiempo, los valores de diseño del miembro deben multiplicarse por el factor CM de condiciones de servicio

húmedo, como se especifica por las Especificaciones Nacionales de Diseño para Construcción en Madera

(NOS). El factor de servicio húmedo ( <1.0) es usado para disminuir los esfuerzos permisibles que consideran en

el debilitamiento del miembro debido al incremento en su contenido de humedad. Un ejemplo del factor de servi­

cio húmedo se presenta en la Tabla 3 .3c.

A\\ad S llarrna 47

o 1mcyc

Capítulo 3

Tabla 3.5 \Talorc:s básicc;s <le <lisc11o para ma<lera <limensional <le pino southern visualmente gra<lua<la

Valores <le diseño en libras por pulg. cua<lra<la (psi)

Compresión Compresión Mó<lulos Agencia

Especie y grado Clasificación Tensión Cortante perpen<licular paralela de reguladora de

comercial de tamaño Flexión paralela paralela a la a la fibra a la fibra Elas tici<la<l graduación a la fibra fibra

Fh F, F. E

PIN<> S< >UTHERN

Estructural sdccta densa 3050 1650 . 100 660 2250 1,900,000 Estructural selecta 2850 1600 100 565 2100 1,800,000

Estr\.tCtural selecta no densa 2650 1350 100 480 1950 1,700,000 No. 1 Densa 2000 1100 100 660 2000 l,800,000 No. 1 2"-4" espesor 1850 1050 100 565 1850 1,700,000 No. I No densa 1700 900 100 480 1700 1,600.000

No. 2 Densa 2"-4" ancho 1700 875 90 660 1850 1,700,000 No. 2 1500 825 90 565 1650 1,600,000 SPJB't No. 2 No densa 1350 775 90 480 1600 1,400,000 No. 3 850 475 90 565 975 1,400,000 Poste 875 500 90 565 975 1,400,000

Ccmstruccic'in 2"-4" espesor 1100 625 100 565 1800 1,500,000 Estándar 625 350 90 565 1500 1,300,000 Común 4" ancho 300 175 90 565 975 1,300,000

Estructural selecta <lensa 2700 1500 90 660 2150 1,900,000 Estructural selecta 2550 1400 90 565 2000 1,800,000

Estructural selecta no densa 2350 1200 90 480 1850 1,700,000 No. J Densa 1750 950 90 660 1900 1,800,000 No. / '2"-4" espesor 1650 900 90 565 1750 1,700,000 No. 1 No densa 1500 800 90 480 1600 1,600,000 No. 2 Densa l5'"-6" ancho 1450 775 90 660 1750 1,700,000 No. 2 1250 725 90 565 1600 1,600,000 No. 2 No d<:nsa 1150 675 90 480 1500 1,400,000 No. 3 750 425 90 565 925 1,400,000

Post<: 775 425 90 565 925 1.400,000

Estructural selecta densa 2450 1350 90 660 2050 1,900,000 SPIB Estructural sel<:cta 2300 1300 90 565 1900 1,800,000 Estructural sel<:cta no densa 2100 1100 90 480 1750 1,700,000

No. 1 Densa 12"-4" espesor 1650 875 90 660 1800 1,800,000 No. 1 1500 825 90 565 1650 1,700,000 No. 1 No densa ~"ancho 1350 725 90 480 1550 1,600,000 No. 2 Densa 1400 675 90 660 1700 1,700,000 No. 2 1200 650 90 565 1550 1,600,000 No. 2 No d<:nsa 1100 600 90 480 1450 1,400,000 No.3 700 400 90 565 875 1,400,000

Estructural sd<:cta d<:nsa 2150 1200 90 660 2000 1,900,000 Estructural sel<:cta 2050 1100 90 565 1850 1,800,000 Estructural selt!cta no <l<:nsa 1850 950 90 480 1750 1,700,000 No. I Densa 2"-4" esp<:sor 1450 775 90 660 1750 1~800,000 No. 1 1300 725 90 565 1600 1,700,000 No. 1 No densa 10" ancho 1200 650 90 480 1500 1,600,000 No. 2 Densa 1200 625 90 660 1650 1,700,000 No. 2 1050 575 90 565 1500 1,600,000 No. 2 No d<:nsa 950 550 90 480 1400 l,400,000 No. 3 600 325 90 565 850 1,400.000

48 Sistemas de Cimbras

Diserio de cimbra para losas

Tabla 3.5 Continuación

Valores de diseño en libras por pulg. cuadrada (psi)

Tensión Cortante Compresión Compresión paralela Paralela perpendicular paralela

Especie y grado Clasi ticación Flexión al grano al grano al grano al grano comercial de tamaño Fb F, Fv Fd Fe:

Estructural selecta densa 2050 1100 90 660 1950 Estructural selecta 1900 1050 90 565 1800 Estructural selecta no densa 1750 900 90 480 1700 No. 1 Densa 2"-4" espesor 1350 725 90 660 1700 No. l 1250 675 90 565 1600 No. 1 No densa 12" ancho 1150 600 90 480 1500 No. 2 Densa 1150 575 90 660 1600 No. 2 975 550 90 565 1450 No. 2 No densa 900 525 90 480 1350 No. 3 575 325 90 565 825

PINO SOUTHERN (Condiciones de servicio seco - contenido de humedad 19% ó menor)

Estructural densa 86 2-1/2"-4" espesor 2600 1750 155 660 2000 Estructural densa72 2200 1450 130 660 1650 Estructural densa 65 2" y más ancha 2000 1300 115 660 1500

PINO SOUTHERN (Condiciones de servicio HÚMEDO)

Estructural densa 86 2-1/2"-4" espesor 2100 1400 145 440 1300 Estructural densa 72 1750 1200 120 440 1100 Estructural densa 65 2-112" y más ancha 1600 1050 110 440 1000

*Oficina de Inspección de Pino del Sur (Southern Pine lnspection Bureau)

Tomado de las Especi ticaciones Nacionales de Diseño para Construcción de Madera 1991

Tabla 3.5a Factor de ajuste CM para servicio húmedo

Tipo <le esfuerzo Fi. F, Fv Fc;J- F,

C.11 1

1.00 1.0 1.00 0.67 0.91

Tabla 3.5b Factor C,, de esfuerzo cortante Longitud de abertura en Dimensión de empalme* en cara ancha de madera de madera de 5 pulg. (nominal) 5 pulg. (nominal) y más e,, y más gruesa C11 gruesa

Sin abertura 2.00 Sin empalme 2.00 , 2 x cara angosta 1.67

11s x cara angosta 1.67 314 x cara angosta 1.50 1/4 x cara angosta 1.50 1 x cara angosta 1.33 1

13 x cara angosta 1.33

11 2 x cara angosta 1.00 1

2 x cara angosta o más 1.00

*El empalme es medido al final entre líneas que confinan al empalme y perpendicular a la superficie cargada

Awad S. Harma

Módulo de

Elasticidad E

1,900,000 1,800,000 1,700,000 1,800,000 1.700,000 1,600,000 1.700,000 1,600,000 1,400,000 1,400,000

1.800,000 1,800,000 1,800,000

1.600.000 1,600,000 1,600,000

o 1mcyc

Agencia reguladora

de graduación

-

SPIB

SPIB

E

1.00

49

:1 1mcyc

Tabla 3.6 Valores de diseño para forros visualmente graduada

Valores de diseño en libras por pulgada cuadrada

Especie y grado Clasificación de comercial tamaño

F,, F± E

Douglas Fir-Larch

Dex selecta 2-4 pulg. espesor. 1750.0 625.0 1.800,000 Dex comercial 6-8 pulg. ancho 1450.0 625.0 1,700.000

Hem-Fir

Dex selecta 2-4 pulg. espesor, 1400.0 405.0 1.500.000

Dex comercial 6-8 pulg. ancho 1150.0 405.0 1.400.000

Redwood

Selecta, grano cerrado 2 pulg. espesor. 1850.0 - 1.400.000 1450.0 - 1.100.000

Selecta comercial 6 pulg. y más ancha 1200.0 - 1.000.000

Deck Hcarth 2 pulg. espesor.

y 4 pulg. ancho 400.0 420.0 900.000

Cubierta común 2 pulg. espesor. 6 pulg. y más ancha 700.0 420.0 900.000

Southern Pine (condiciones de servicio seco - 19% o menos de contenido de humedad)

Densa estándard 2-4 pulg. espesor. 2000.0 660.0 1.800.000 Densa selecta 1650.0 660.0 1.600.000 Selecta 1400.0 565.0 1.600.000 Densa comercial 1650.0 660.0 1.600.000 Comercial 2 pulg. y más ancha 1400.0 565.0 1.600.000

Southem Pine (condiciones de servicio húmedo)

Densa estandard 21 /2-4 pulg. espesor. 1600.0 440.0 1.600.000 Densa selecta 1350.0 440.0 1.400.000

Selecta 1150.0 375.0 1.400.000 Densa comercial 1350.0 440.0 1.400.000 Comercial 2 pulg. y más ancha 1150.0 375.0 1.400.000

De las Especificaciones Nacionales de Diseño para Construcción con madera 1991

Tabla 3.6a Factor (Cm)* de Servicio húmedo.

Tipo de esfuerzo F1i Fc.L E

C.1 0.85t 0.67 0.9

* Para uso de southern pine del sur usar valores de diseño tabulados para condiciones de servicio húmedo sin mayor ajuste t Cuando (F,,J (C¡) < 1150 pst, C\/ = 1.0.

Capitulo J

Igualmente, el contenido de humedad agrega peso adicional a la madera, las NDS especifican que la fórmula siguiente debe usarse para determinar la densidad de la madera (en lb/pie\

D 'd d 624 [ G ] [ m.c.] ens1 a = . 1 + --1 + G(0.009)(m.c.) 100

en donde

50 Sistemas de Cimbras

Disdio de cimbra para losa

D ·d d 62 4 [ G ] [ m.c.J ens1 a = . 1 + --1 + G(0.009)(m.c.) 100

en donde

G = gravedad específica de la madera con base en peso y volumen cuando es secada con horno

m.c. = contenido de humedad de la madera en%

Factor de duración de fa carga

Ci 1mcyc

La madera tiene la propiedad de soportar una carga máxima sustancialmente mayor por una duración corta que

por una duración larga . Los valores de diseño tabulados por las NDS aplican a duración normal de carga. La du­

ración normal de carga es definida como la aplicación de la carga total de diseño que esfuerza totalmente un miembro a su valor de diseño permisible por un período acumulativo de aproximadamente 10 años. Los valores

para factores de duración de carga se muestran en la Tabla 3.7.

Factor de temperatura

Tabla 3.7 Factor de duración de carga (C0 )

Duración de carga Cn Carga típica de diseño

Permanente 0.9 Carga muerta 10 é.lllOS 1.0 Carga viva de ocupación 2 meses 1.15 Carga por nieve 7 días 1.25 Carga de construcción 1 O minutos 1.6 Carga por viento/sismo Impacto 2.0 Carga de impacto

Tomado de las Especificaciones Nacionales de Diseño para Construcción con madera 1991

La madera incrementa su resistencia cuando es enfriada por abajo de temperaturas normales y disminuye su re­sistencia cuando se calienta. El prolongar el calentamiento por encima de 65ºC puede resultar en una pérdida per­

manente de resistencia. Los valores tabulados de diseño deberán multiplicarse por factores de temperatma C1

para un miembro que experimente exposición sostenida a temperatura elevada de hasta 65º C. Estos valores se

muestran en la Tabla 3.8.

Tabla 3.8 Factor de temperatura (Ct).

Contenido de c,

humedad en Valores de diseño servicio T-S. IOOºF IOOºF < T-S. 125ºF 125ºF 'S. T-S. 150ºF

F~. E Mojada o seca 1.0 0.9 0.9

l·i .. F,, t·: y t·:..i. Seca 1.0 0.8 0.7 Húmeda 1.0 0.7 0.5

Tomado de las Especi ti cae iones Nacionales de Diseño para Construcción con madera 1991

:\\\:Id S l lanna 51

() 1mcyc

Capitulo 3

Factor de área de contacto

Los valores tabulados para diseño en compresión perpendicular a la fibra F el. aplican a soportes de cualquier lon­

gitud en los extremos del miembro, y a todos los soportes de 6 pulg. o más en longitud en cualquier otra ubica­ción. Para soportes menores de 6 pulg. y no más cerca de 3 pulg. del extremo de un miembro, los valores de diseño

tabulados perpendiculares al grano F c.L deben ser multiplicados por el factor de área de contacto Cb. Los valores de Cb se muestran en la Tabla 3.9

Tabla 3.9 Factor de área de contacto (Cb)*

lb (pulg.) 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0

1.75 1.38 1.25 1.19 1.13 1.10

6ó más

1.00 a de contacto tal como rondanas. la 1ong1tuC1 cie contacto l1i sera igual

s Especificaciones Nacionales de Diseño para Madera de Construcción 1991

3.4 Propiedades del triplay

3.4.1 Clasificación de durabilidad por exposición

El tri play es clasificado como interior o exterior. La clasificación se hace con base en la resistencia de la adheren­

cia del pegamento a la humedad, que es afectada por el adhesivo usado, el espesor de chapa, y la construcción del tablero. El tri play se fabrica en cuatro clasificaciones de durabilidad por exposición: Exterior, Exposición l, JM,.

AGE (Exposición 2), e Interior. El tipo exterior se hace con pegamento 100 por ciento a prueba de agua.

3.4.2 Clasificación de chapa

El triplay es graduado con base en la apariencia y defectos en las chapas. La chapa es dividida en los siguientes

cinco grados: el grado N está libre de defectos, nudos,'y parches limitados, y es adecuado para trabajo en donde se

desea un acabado natural, como en muebles. El grado A es liso, libre de nudos, y pintable. Los grados N y A son

considerados los niveles de grado más altos. El grado Bes similar al grado A excepto que pueden encontrarse nu­

dos, parches, y defectos de lijado. El grado C permite mayores nudos y agujeros de nudos; es el grado más bajo permitido en triplay tipo exterior. El grado C taponado es un grado C reparado o mejorado. El grado D puede te­

ner nudos más grandes, agujeros de nudos, y un número de reparaciones, agujeros, y defectos de lijado; este grado no es permitido para paneles exteriores.

3.4.3 Grados de triplay

Cualquier combinación de los grados antes mencionados existe como superficie de cara y de reverso para el

panel de tri play.

El sistema de clasificación incluye:

• C-D Interior y C-C exterior(ambos no son lijados), ambos paneles para forro, son designados forros con clasificación APA.

52 Sistemas de Cimbras

1'

~) 1mcyc

Discr)o de 1.:imbra para losas

• Paneles aparentes lijados 19/32 pulg. o más gruesos son designados como Clase piso -1-Sturd APA.

• El forro clasificado puede ser modificado por los términos de estructural 1 o 11.

• Los paneles de triplay que cumplen con este sistema son designados por grosor, o claro, sin referencia a la especie de chapa. La clasificación por claro se escribe en la forma 48/24, en donde el numerador indica el claro máximo recomendado en pulgadas cuando se usa para pisos, y el denominador indica el claro máximo recomendado en pulgadas cuando se usa para pisos. Estos va­lores se basan en una carga de techo de 35 lb/pie2

( 170.94 kg/m2), y una carga de piso de 100 lb/pie2 ( 488.24 kg/m2

). La limita­ción de carga de piso es una flexión de L/360 en donde L representa el claro.

3.4.4 Especies de madera

Las maderas que pueden usarse para fabricar triplay bajo los Estándares de Producto de los Estados Unidos PS-

183, son clasificadas en cinco grupos con base en módulos elásticos en flexión y en importantes propiedades de

resistencia. La clasificación de grupo de un panel de tri play es generalmente determinada por la chapa de la cara y

el reverso permitiendo que la chapa interior sea de un grupo diferente. Para ciertos grados tales como los grados

Marino y Estructural I, todos los triplays requieren ser de la especie del Grupo 1.

3.4.5 Dirección de la fibra en la cara

Para mayor resistencia y rigidez, el triplay debe instalarse con la fibra perpendicular a los apoyos. Las propie­dades de la sección paralelas a la fibra del triplay se basan en la construccción del pánel que da valores mínimos

en esta dirección. Las propiedades perpendiculares a la fibra se basan en general, en una diferente construcción

del pánel. lo que da valores mínimos en esa dirección (Figura 1.6).

Para propósitos de diseño, los cálculos deben tomar en cuenta en qué dirección se han de imponer los esfuer­

zos en los paneles. Si los esfuerzos pueden esperarse en ambas direcciones, entonces tanto la dirección paralela

como la perpendicular deben revisarse.

3.4.6 Nivel de esfuerzos

Los esfuerzos permisibles mostrados en la Tabla 3 .1 O, se dividen en tres diferentes niveles, que están relaciona­

dos con el grado del tri play. Las investigaciones indican que la resistencia esta directamente relacionada con el

espesor de chapa y el tipo de pegamento. La derivación del nivel de esfuerzo es como sigue:

• Los esfuerzos de flexión, tensión, y compresión dependen del grado de la chapa.

• Los esfuerzos cortantes no dependen del grado de la chapa, pero varían con el tipo de pegamento.

• La rigidez y la resistencia al aplastamiento dependen del grupo de especie, no del grado de la chapa.

Hay que hacer notar que la Tabla 3 .10 debe leerse conjuntamente con las Tablas 3 .11 a 3 .14.

3.4.7 Condiciones secas y condiciones húmedas

Los esfuerzos permisibles en la columna titulada "seco" de la Tabla 3.14, aplican al triplay bajo condiciones de

servicio que están continuamente secas. Las condiciones secas son definidas como un contenido de humedad de

menos del 16 por ciento. Cuando el contenido de humedad es 16 por ciento o mayor, deben utilizarse los esfuezos

permisibles bajo la columna titulada "húmedo".

Awad S. Harma 53

Tabla.3.1 O Clave para la clasificación de claro y el grupo de especie.

Clasificación de claro (Grado de clasilicación de forrado AP¡\)

12/0 16/0 20/0 24/0 32/16 40/20 48/24

CLAVE PARA LA CLASIFICACION DE CLARO Y

GRUPO DE ESPECIE ESPESOR

(pulg.)

Clasificación de claro (Grado de PISO STURD-1)

l6oc 20 oc 24 oc 48 oc

Para paneles con "'Clasificación de claro.. 5 ¡ 16 4 1 como a ~ ~~o de la parte superio~ y ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-espesor como en la izquierda, usar el 3 ¡ 8 4 esft~noparagrupodeespec~mostradoen ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-

la tabla 15/32 & 1/2 4 1 .:,

( 1 ) Espesores no aplicables a PISO CLASIFICADO STURD 1 de APA

(2) Para PISO CLASIFICADO STURD-1 24oc APA, usar los esfuenos del Grupo 4.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-

19/32 & 5/8 4

23/32 & 3/4

7/8 3 (2)

1 - 1/8

Tomado de Dise~o de Triplay y Especificaciones de la Asociación Americana de Triplay 1997.

3.4.8 Duración de la carga

Capitulo 3

Puesto que el triplay usado en el cimbrado tiene un_a duración de carga máxima de 7 días, las especificaciones de la APA permiten un incremento del 25% en los valores de diseño dados en la Tabla 3.14

3.4.9 Metodología y ecuaciones de diseño

Al seleccionar las dimensiones del tri play, viguetas, y largueros para claros y cargas dados, se deben considerar los siguientes requisitos:

1. Los esfuerzos de trabajo permisibles para flexión y para cortante no deben ser excedidos.

2. Los límites permisibles de flexión no deben ser excedidos.

3. Las dimensiones de las viguetas y los largueros deben ser obtenidos fácilmente en el comercio local.

1. Diseño por flexión:

a. Para claro simple

96F" (KS) w,. = ¡2

1

b. Para dos claros

96F" (KS) ll' =----" ,~

1

c. Para tres o más claros:

Sistema~ de Cimbras

Discfüi dt: cimbra para losas

Tabla 3.11 Guía para utilizar las tablas de esfuerzos permisibles y propiedades de sección.

APLICACIONES EXTERIORES

Grado de triplay Descripción y uso

C'LASIFIC' AC'ION Grado no lijado de fono con APA FORRO pegamento a ·prueba de agua para EXTERIOR'•• aplicm.:ionc:s en muros. t.:chos. bases

de piso y aplicaciones industriales tal.:s como <pallets de :llmacenaie)

Cl.:\SIFIC.-\CIO!'\ 1 .. Estrncturnr· es un modificador parn ,\J>,\ cst~ gr'.1do de fcmmlo. no lijado. P:m1

ESTRL'CTl :R,\L :1plicac1oi~~s ~e 11.1g.en1ena en FORRO EXTl'.RIOR construcc1on e mdustna en donde s.:

. ,, requieren todos los paneles tipo exterior. El estructural 1 se hace sol:unentc con nmderns del Grupo 1.

Cl.ASIFIC'AC:ION Para combinación de base para piso en donde pueden presentarse condiciones severas de humedad. así como en cubienas de balcones. Contiene resistencia :1 1.:arg:1s

APA PISO STURD-1

EXTERIOR'"

conccntrndas y cargas de imp:1cto durante h1 constrm:ción y ocup;1ción. l .ijado al 1:1ct11 ( .t ). Disponible con extremos nwchi-hembrados.'~'

SlJBC.-\1'/\ .·\J> .. \ La suh1.:<>pa parn piso en donde EXTERIOR y pueden e\istir severas condiciones de

C'ONE(T:\DA ('.('humedad. Tambit!n para cua11os de EXTERIOR atmósti:rn contrnlada y muclrns otras

;1plicaciones industri;1les. Toque de lija. Disponible con bordes machi­h~mbrados.'~'

l'L '\TORl\I APA B·BGrado de cimbra para concreto con CLASE 1ó11(2) alto factor de re-uso. Lijada en ambos

lados. m:eit;1do de planta al menos que se especifique ch: otni modo. l>isponihle en HDO. Para la inli.mnación de diseilu en este pand de uso especial \"Cr: AP A Dcsig.n/('unstrnction Guide: Concrete Funninl!. Fomrn No. \'345. Dise1iar usando ~·;1lores de esta especificación darú por resultado un dise1io conservador.'~'

APA MARINO EXTERIOR

Triplay superior tipo exterior hecho solamente con Doud:1s-Fir o con Wcstern-Lmch. C'o~stnu.:ción especial de 11i1dc11 sólido Disponible con carn i\llJO o 1 IDO. Ideal para construcción de c;1s..:os de bar..:o

GRADOS DE üen..:ralmentc se ;1plic;m en donde se APARIENC'IA requiere superficie ele ;1lta calidad.

APA EXTERIOR Incluye APA. A·A. A·B. A·C. 8-8. 13-C:. HDO. y MDO EXTERIOR. (5)

Grado de chapa Marcas registradas

tjpjcas Cara Re\'erso Interior

APA

SUIUCTUIUL1 2"0 SlllJICM

IXPOSIJ".11

~~"~

APA

C.CPlUCCE:D CROUPZ (ll[AIOR

--~--

APA

PUFOAM B·B CLAUI

UU:RIOR

--~--

c

e

('

conectado

conectado

8

A !MARINE ·A·A·EXT{ Ó

i'APA. OOO·PS 1 ·95 l 8

A-e-· ~ --::!,--

8 ó

mejor

('

('

8

A ó 8

c ó

mejor

('

c

B

Espesores comunes

5116. 3/8. 15/32. 112. 19/32. 5/8. 23/32. 3/4

5116. 3/8. 15/32. 1/2. 19/32. 5/8. 23/32. 3/4

19/32. 5/8. 23/32, 3(4

1/2, 19/32. 518. 23/32.

314

19/32. 5/8. 23/32. 3/4

1/4. 3/8. 1/2. 5/8.

3/4

1/4, 11/32. 3/8, 15/32, 112.

19/32. 518. 23/32.

314

, ( 1) Cuando el pegamento exterior es espe1.:ilicado. por ejemplo Exposición 1. debe usarse plyfonn y el nivel de esfuerzo 2 (S-2).

Grado por nivel de esfüerzo (Tabla 3)

S-tl"I

S-1 1"

1

S-2

S-2

S-2

Cara A y reverso usar

S-1. Cara 8 ó

reverso usar S-2

Cara A ó C y reverso

usar S-1(16).

Cara 8 o reverso usar S2

(2) lnfonnarse con pro\'eedores locales sobre la disponibilidad antes de especificar Cimbra de Triplay Clase 11, ya que raramente se fabrica.

Grnpo de especie

Ver .. Clave para

la clasificación de claro ..

Grupo 1

Ver .. Clave para

la clasificación de claro ..

Como se especifica

Clase 1 uso Grupo 1:

Clase 11 uso Grupo 3

Conio se especifica

Tabla de propiedad de

sección

Tabla 1 (no lijada)

Tabla 2 (no lijada)

Tabla 1 (lijado al tacto)

Tabla 1 (lijado al tacto)

Tabla 1 (lijada)

Grnpo2 (lijada)

Tabla 1

(lijada)

{J) Las propiedades y esfuerzos aplican solamente a CLASIFICACION APA PISO-STURD-1, y FORRADO CLASIFICADO APA. fabricado totalmente con chapas. H l EL PISO-STURD·I C'LASIFIC' ADO APA 2.4.1. puede ser producido sin lijado. (5) Puede existir 1.:01110 Estructural l. Para rnl designación usar esfüerzos Grupo 1, y propiedades de sección de Tabla 2. (ú) Cara(' y re\'erso deben ser natural sin reparar: si son reparadas. usar nivel de esfuerzo 2 (S-2)

Awad S. Hanna

*"' 1mcyc

55

fJ 1mcyc

Tabla 3 .12 Propiedades de la sección_efectiva para tri play CARAS DE TRIPLA Y DE GRUPOS DIFERENTES ESPECIES DESDE LA PARTE INTERIOR cmcLUYETODOSLOSGRADOSDEPRODUCTOSESTANDAREXCEPTOAQUELLOSANOTADOS EN LA TABLA 2)

Capítulo]

Esfuerzo aplicado paralelo Esfuerzo aplicado perpendicular al grano de cara a la fibra de cara

¡$ I KS lb/Q I KS lb/Q Espesor nominal Espesor Módulo Constante de Módulo Constante

(pulg.) Peso efectivo para A Momento efectivo cortante A Momento efectivo de de cortante aproximado cortante A rea de inercia de sección rodante Are a de inercia sección rodante

{lb/pie2) {pulg.} {pulg.2/pie) {pulg.~/pie) {pulg.'lpie) {pulg.2/pie} {pulg.2/pie) (pulg.~/pie} (pulg:'/pie) (pulg.2/pie)

Paneles no lijados

5/16-U 1.0 0.268 1.491 0.022 0.112 2.569 0.660 0.001 0.023 4.497

3/8-U l. 1 0.278 1.866 0.039 0.152 3.110 0.799 0.002 0.033 5.444 15/32- y 1/2-U 1.5 0.298 2.292 0.067 0.213 3.921 1.007 0.004 0.056 2.450 19/32- y 5/8-U 1.8 0.319 2.330 0.121 0.379 5.004 1.285 o.oto 0.091 3.106 23/32- y 3/4-U 2.2 0.445 3.247 0.234 0.496 6.455 1.563 0.036 0.232 3.613

7/8-U 2.6 0.607 3.509 0.340 0.678 7.175 1.950 0.112 0.397 4.791

1-U 3.0 0.842 3.916 0.493 0.859 9.244 3.145 0.210 0.660 6.533

1-1/8-U 3.3 0.859 4.725 0.676 1.047 9.960 3.079 0.288 0.768 7.931

Paneles lijados 1/4-S 0.8 0.267 0.996 0.008 0.059 2.0IO 0.348 0.001 0.009 2.019

11/32-S 1.0 0.284 0.996 0.019 0.093 2.765 0.417 0.001 0.016 2.589

3/8-S 1.1 0.288 1.307 0.027 0.125 3.088 0.626 0.002 0.023 3.510

15/32-S 1.4 0.421 1.947 0.066 0.214 4.113 1.204 0.006 0.067 2.434

1/2-S 1.5 0.425 1.947 0.077 0.236 4.466 1.240 0.009 0.087 2.752

19/32-S 1.7 0.546 2.423 0.115 0.315 5.471 1.389 0.021 0.137 2.861

5/8-S 1.8 0.550 2.475 0.129 0.339 5.824 1.528 0.027 0.164 3.119

23/32-S 2.1 0.563 2.822 0.179 0.389 6.581 1.737 0.050 0.231 3.818

3/4-S 2.2 0.568 2.884 0.197 0.412 6.762 2.081 0.063 0.285 4.079

7/8-S 2.6 0.586 2.942 0.278 0.515 8.050 2.651 0.104 0.394 5.078

1-S 3.0 0.817 3.721 0.423 0.664 8.882 3.163 0.185 0.591 7.031

1-1/8-S 3.3 0.836 3.854 0.548 0.820 9.883 3.180 0.271 0.744 8.428

Paneles con lijado al tacto 112-T 1.5 0.342 2.698 0.083 0.271 4.252 1.159 0.006 0.061 2.746

19/32- y 5/8-T 1.8 0.408 2.354 0.123 0.327 5:346 1.555 0.016 0.135 3.220

23/32-y 3/4-T 2.2 0.439 2.715 0.193 0.398 6.589 1.622 0.032 0.219 3.635

1-1/8-T 3.3 0.839 4.548 0.633 0.977 11.258 4.067 0.272 0.743 8.535

De las Especificaciones de Diseño para Triplay de la Asociación Americana de Triplay 1997.

en donde

wb = carga uniforme por flexión, lb/pie

F'b = esfuerzo de flexión permisible ajustado, lb/pulg2

KS = módulo de sección efectivo, pulg3/pie

56 Sistemas de Cimbras

'.il. 1mcyc

Disd'ao de cimbra para losas

Tabla 3.13 Propiedades de la sección efectiva de tri play (Estructural 1 y Marino)

Espesor nominal (pulg.)

Paneles no lijados

5/16-U 3/8-U 15/32- y 1/2-U 19/32- y 5/8-U 23/32- y 3/4-U 7/8-U 1-U 1-118-U

Paneles lijados

1/4-S 11/32-S 318-S 15/32-S 1/2-S 19/32-S 518-S 23/32-S 314-S 7/8-S 1-S 1-1/8-S

Peso aproximado

(lb/pie2)

1.0 1.1 1.5 1.8 2.2 2.6 3.0 3.3

0.8 1.0 1.1 1.4 1.5 1.7 1.8 2.1 2.2 2.6 3.0 3.3

Paneles con lijado al tacto

1/2-T 19/32- & 518-T 23/32- & 314-T

1.5 1.8 2.2

t.

Espesor efectivo

para cortante (pulg.)

0.356 0.371 0.535 0.707 0.739 0.776 1.088 1.118

0.342 0.365 0.373 0.537 0.545 0.709 0.717 0.741 0.748 0.778 1.091 1.121

0.543 0.707 0.739

Esfuerzo aplicado paralelo a la fibra de cara

KS lb/Q

Esfuerzo aplicado perpendicula~ a la fibra de cara

KS lb/O

I Módulo de Constante Módulo de Constante A Momento sección de cortante A Momento sección de cortante

Area de inercia efectiva rodante Area de inercia efectiva rodante (pulg.

2 /pie) (pulg. 4/pie) (pulg. 3 /pie) (pulg. 2/pie) (pulg.

2/pie) (pulg:'lpie) (pulg. 3 /pie) (pulg. 2/pie)

1.619 2.226 2.719 3.464 4.219 4.388 5.200 6.654

1.280 1.280 1.680 1.947 1.947 3.018 3.112 3.735 3.848 3.952 5.215 5.593

2.698 3.127 4.059

0.022 0.041 0.074 0.154 0.236 0.346 0.529 0.751

0.012 0.026 0.038 0.067 0.078 0.116 0.131 0.183 0.202 0.288 0.479 0.623

0.084 0.124 0.201

0.126 0.195 0.279 0.437 0.549 0.690 0.922 1.164

0.083 0.133 0.'177 0:246 0.271 0.338 0.361 0.439 0.464 0.569 0.827 0.955

0.282 0.349 0.469

2.567 3.107 4.157 5.685 6.148 6.948 8.512 9.061

2.009 2.764 3.086 4.107 4.457 5.566 5.934 6.109 6.189 7.539 7.978 8.841

4.511 5.500 6.592

1.188 1.438 2.175 2.742 2.813 3.510 5.661 5.542

0.626 0.751 1.126 2.168 2.232 2.501 2.751 3.126 3.745 4.772 5.693 5.724

2.486 2.799 3.625

0.002 0.003 0.012 0.045 0.064 0.131 0.270 0.408

0.001 0.001 0.002 0.009 0.014 0.034 0.045 0.085 0.108 0.179 0.321 0.474

0.020 0.050 0.078

0.029 0.043 0.116 0.240 0.299 0.457 0.781 0.999

0.013 0.023 0.033 0.093 0.123 0.199 0.238 0.338 0.418 0.579 0.870 1.098

0.162 0.259 0.350

6.037 7.307 2.408 3.072 3.540 4.722 6.435 7.833

2.723 3.397 4.927 2.405 2.725 2.811 3.073 3.780 4.047 5.046 6.981 8.377

2.720 3.183 3.596

De las especificaciones de Diseño de Triplay de la Asociación Americana de Triplay 1997.

/ 1 =claro centro a centro de apoyos, pulg.

2. Diseño por cortante:

a. Para un claro simple

24F,(Ib!Q) 1'1',

/:?

b. Para dos claros:

lV, = 19.2F, (lb/ Q)

c. Par tres o más claros

Awad S. Hanna 57

<,1 1mcyc

58

20F, (lb/ Q)

/ 2

en donde

W 5 = carga uniforme por cortante, lb/pie

F' s = Esfuer~o cortante permisible ajustado, lb/pulg2

lb/Q = constante de cortante, pulg2/pie

/ 2 = claro libre, pulg. (claro centro a centro menos ancho del apoyo)

3. Diseño para satisfacer los requisitos de detlexión:

a. deflexión por flexión

en donde

i. Para claro simple:

wl; /). ---­

h - 921.6El

ii Para dos claros:

wl; D.h = -22-2-0E-l

iii Para tres o más claros

wl; /). =--

h 1743E/

D. b = deflexión por flexión, pulg.

w =carga uniforme por flexión, lb/pie2

E = módulo de elasticidad, lb/pulg2

1 = momento de inercia efectivo pulg.4/pie

/ 3 =claro libre+ SW (factor de ancho de apoyo)

SW = 0.25 pulg. para elemento nominal de 2 pulg., y

= 0.625 pulg para elemento nominal de 4 pulg.

Capítulo 3

b. Detlexión por cortante. La detlexión por cortante puede aproximarse para todas las condiciones de claro por la fórmula siguiente:

wCt 2t; A. - -Ll ----

·' 1270E/

en donde

D. s = detlexión por cortante, pulg.

w = carga uniforme, lb/pie2

C = constante, igual a 120 para paneles con fibra paralela a los soportes y 60 para paneles con fibra perpendicular a soportes.

Sistemas de Cimbras

Disc.:1io de.: cimhra para losas

Tabla 3. 14 Esfuerzos permisibles para tri play ( lb/pulg:")*

' 1mcyc

ESFUEZOS PERMISIBLES PARA TRIPLA Y (lb/pulg2) en conformidad con los Estándares Voluntarios de Producto PS 1-95

para Triplay de Construcción e Industrial. Los esfuerzos se basan en duración normal de carga, y en aplicaciones comunes estructurales en donde los paneles son de 24 pulg. ó mayores de ancho. Para otras condiciones de uso. ver la Sección 3.3 para mod i ticaciones.

Tipo de esfuerzo

ESFUERZO EN FIBRA EXTREMA EN FLEXION (F¡J

TENSION EN EL PLANO DE TRIPLA Y fF,) Fibra a -15° de la fibra de cara usar 116 F1

COMPRESION EN PLANO DE CAPAS

Paralelo a perpendicular a la fibra de cara (A 45º a la fibra de cara usar 1/3 F,.)

CORTANTE A TRAVES DEL GROSOR <3

>

Paralelo o perpendicular a la fibra de cara (/\ 45'' a la libra de cara usar 2 F,)

CORTANTE RODANTE (EN EL PLANO DE LAS CAPAS)

Paralelo o perpendicular a la fibra de cara (A 45° de la fibm de cara usar 1-1/3 Fs)

MODULO DE RIGIDEZ (0 MODULO DE CORTANTE) Cortante en plano perpendicular a las capas (a través del espesor) (A 45º de la fibra de cara usar 4G)

APLASTAMIENTO (EN CARA) Perpendicular al plano de capas

MODULO DE ELASTICIDAD EN FLEXION EN EL PLANO DE LAS CAPAS

Para fibra paralela o perpendicular al claro 111 Ver las páginas ( J 2 y 13) para Guía.

y F,

F,

(j

F.1

E

Grupo de especies de

S-1

Nivel de grado de esfuerzo 1 ¡

S-2 S-3

capa de cara~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-Seco

2. 3

4

2 3 4

]

2.3 4

Marino y estn1ct11rnl 1

Todos los otros

2

3

4

2.3

4 1 2 3 4

Húmedo

1430

980

940

970 730 610 610

155 120 110

63

44

70.000 60.000

50.000

45.000 210 135

105 1.500.000

Seco

2000

1400

1330

1640 1200 1060 1000

190 140 130

75

53

90.000 75.000

60.000

50.000 340 210

160 1.800.000

Húmedo

1190

820

780

900 680 580 580

155 120 110

63

44

70.000 60.000

50.000

45.000 210 135

105 1.500.000

Seco solamente

1650 1650

1200 1200

1110 1110

1540 1540 1100 1100 990 990 950 950

190 160 140 120 130 115

75

53 48

90.000 82.000 75.000 68.000

60.000 55.000

50.000 45.000 340 340 210 210

160 160 1.800.000 1.800.000

1.300.000 1.500.000 1.300.000 1.500.000 1.500.000 1.100.000 1.200.000 1.100.000 1.200.000 1,200.000

900.000 1.000.000 900,000 1.100.000 1.100.000

Para calificar para nivel de esfuerzo S-1, las líneas de pegamento deben ser exteriores y los grados de chapa N.A. y C (natural. no reparadas) son permitidos en cara o reverso. Para niveles de esfuerzo S-2, las líneas de pegamento deben ser exteriores y la chapa grado B. C. Conectada y D son permitidas en la cara o reverso. El nivel de esfuerzo S-3 incluye todos los paneles con líneas de pegamento interiores o intermedias ( IMG) <2

> Reducir los esfuerzos en 25% para paneles de 3 capas (4 ó 5 chapas) de más de 5/8 de pulg. de espesor. Tales acomodos son posibles bajo el PS 1-95 para FORRO CLASIFICADO APA. PISQ CLASIFICADO APA STURD-1. SlfBCAPA. grados conectado C-C y C-D de más de 5/8 de pulg. a 3

/4 de pulg. de espesor. · .: . º'Esfuerzos de cortante-a-tra,·és-de-espesor para grados MARINO y EXTERIOR ESPECIAL pueden incrementarse en 33%. Ver la sección 3.8. I para las condiciones en que los esfuerzos para otros grados pueden ser incrementados. * Los esfuerzos están basados en duración normal de carga, y en aplicaciones estructurales comunes en donde los pandes son de 24 pulg. ó mayores en ancho. Tomado de las Especificaciones de Diseño de Triplay de la Asociación Americana de Triplay 1997.

Awad S. Harma 59

:'I 1mcyc

Capítulo 3 .

t = espesor nominal de panel, pulg.

E = módulo de elasticidad, lb/pulg2

l = momento de inercia efectivo, pulg4/pie

Para casos en que la deflexión por cortante es calculada separadamente y sumada a la deflexión por flexión para obtener la deflexión total, E para estas ecuaciones de deflexión por flexión debe ser incrementada en 1 O por

ciento. En este caso la deflexión total será 11=11b+115

3.5 Diseño de cimbra para losas

3.5.1 Componentes de cimbra para losas

Como se mencionó en los dos primeros capítulos, los elementos básicos para un cimbrado elevado de losa son forro, viguetas, largueros, puntales, cuñas y arrastres. Las viguetas y los largueros son diseñados como un sistema de vigas principales y secundarias, ya que las viguetas se apoyan en largueros. El diseño comienza generalmente por seleccionar primeramente una sección transversal de los elementos y después calcular el claro correspondiente. Un valor modular es generalmente seleccionado para el espaciamiento.

3.5.2 Cargas de diseño

La cimbra debe ser diseñada para soportar adecuadamente todas las cargas aplicadas sin fallas o deflexión exce­siva. El Comité ACI 347-94 es considerado la guía en el cálculo de cargas mínimas y máximas aplicadas al cim­brado. Lo que sigue es un resumen de los diferentes tipos de cargas y valores.

Cargas verticales

La carga vertical consiste en la carga muerta y la carga viva. El peso del cimbrado más el peso del concreto reci­entemente colocado es la carga muerta. La carga viva incluye el peso de los trabajadores, el equipo, el material, el almacenaje, el impacto, etc.

1. Peso propio de la cimbra. El peso propio de la cimbra es supuesto generalmente como 5 lb/pie2. El peso propio no puede ser

determinado hasta que la cimbra es realmente diseñada. Después de elaborar el diseño, el supuesto de 5 lb/pie2 necesita ser revisado. Si el valor supuesto está lejos del valor correcto, el diseño debe repetirse. Este proceso es continuado hasta que se llega a una diferencia razonable entre los dos valores. En la mayoría de los claros pequeños y medianos, el supuesto de 5 lb/pie2 se ajusta bien.

2. Peso del concreto. El peso del concreto ordinario se supone de 150 lb/pie3• Por lo tanto la carga de la losa de concreto en un

pie cuadrado de cubierta será:

150 XI p=--=125 XI

12

en donde t es el espesor de la losa en pulgadas.

3. Carga viva. El Instituto Americano del Concreto (ACI 347), especifica que los diferentes elementos que se utilizan para sostener cargas verticales deben diseñarse para una carga viva mínima de 50 lb/pie2 en la proyección horizontal. Cuando vehículos motorizados están presentes, la carga viva mínima debe ser 75'lb/pie2

•

La carga mínima de diseño para carga combinada muerta y viva debe ser 100 ó 125 lb/pie2 si están presentes vehículos motorizados.

60 /

/ -Sistemas.de Cimbras

Dise11o de cimbra para losas

Carga horizontal

f[) 1mcyc

El contraventeo y los puntales deben ser diseñados para resistir todas las cargas horizontales posibles tales como sísmicas, de viento, de apoyos inclinados, arranque y frenado de equipo, y otras cargas similares.

3.6 Secuencia del diseño

Los pasos en el diseño de cimbras para soportar losas de concreto incluyen lo siguiente:

1. Determinar la carga unitaria total en la cimbra, incluyendo el efecto de impacto, si lo hay.

2. Seleccionar el tipo de forro, junto con su espesor neto.

3. Determinar el espaciamiento seguro de viguetas, con base en la resistencia o detlexión permisible del forro.

4. Seleccionar las viguetas de piso, tomando en cuenta la carga, tipo, dimensión, y longitud de las viguetas.

5. Seleccionar el tipo, dimensión, y longitudes de los largueros si se requieren, para soportar las viguetas.

6. Seleccionar el tipo, dimensión, longitud, y espaciamiento seguro de los puntales, tomando en cuenta la carga, la resistencia de los largueros, y la capacidad segura de los puntales.

Generalmente el diseño más económico de cimbras resulta cuando las viguetas son espaciadas para el claro

máximo seguro del forro. Igualmente, viguetas razonablemente grandes, que permiten claros largos, requiriendo

así menos largueros. serán económicas en el costo de material y en el costo de mano de obra para erigir y retirar las cimbras.

El uso de largueros razonablemente grandes permitirá espaciar mas los puntales, sujetándose a la capacidad

segura de los puntales, requiriendo así menos puntales y reduciendo el costo de mano de obra de colocarlos y re­

moverlos.

3.6.1 Dimensión, longitud, y espaciamiento de viguetas

La selección del tamaño. longitud, y espaciamiento de las viguetas involucra alguna de las siguientes condiciones:

1. Dada la carga total sobre el forro, el espaciamiento de las viguetas, y la dimensión y grado de las mismas, determinar el claro máximo para las viguetas.

2. Dada la carga total sobre el forro, la dimensión y grado de las viguetas, determinar el espaciamiento máximo de las viguetas.

3. Dada la carga total sobre el forro, y la dimensión y su claro, determinar el tamaño mínimo de las viguetas requeridas.

Para propósitos prácticos, el claro seleccionado es redondeado al valor entero inferior siguiente o valor modular.

3.6.2 Largueros y puntales

El claro de viguetas seleccionado debe basarse en el espaciamiento de los largueros. Podemos seguir el mismo

procedimiento que se usa para analizar viguetas. De nuevo, un entero o valor modular es seleccionado para espa­

ciamiento de largueros.

Awad S. Hanna 61

' 1mcyc

Capitulo 3

Después de calcular el espaciamiento de largueros, el claro del larguero es revisado contra la capacidad del

puntal. La carga en cada puntal es igual al espaciamiento de puntales multiplicado por la carga por unidad de lon­gitud del larguero. El espaciamiento máximo de puntales será el menor de estos dos valores (con base en carga

sobre \'iguetas o espaciamiento de puntales).

Al calcular la carga de diseño de largueros, no consideramos el efecto de las viguetas en los largueros. En su

lugar. como una buena aproximación, calculamos la carga transmitida directamente desde el forro a los largue­

ros. Por lo tanto. es necesario revisar el aplastamiento en el punto en que las viguetas descansan sobre los largue­ros. finalmente. los puntales son diseñados como columnas (miembros en compresión). Al revisar la capacidad de los diferentes elementos de la cimbra, usamos las mismas ecuaciones que se usarán en el análisis del diseño de

cimbra para muro. Estas ecuaciones se muestran en las Tablas 3.15 y 3.16.

Tabla 3.15 Ecuaciones de diseño para diferentes condiciones de apoyo

Tipo

Momento de flexión ( Pulg.- lb.)

Cortante (lb)

Deflexión ( pulg.)

Explicación: 1 = longitud del claro (pulg.) w = carga uniforme por pie (lb/pie) E = módulo de elasticidad (psi) 1 = momento de inercia (pulg:')

Un claro

}vf = wt1 96

wl V=-

24

~ = 5w/.J 4608EI

Dos claros

M= w/'1 -96

V= 5wl -96

ñ= wl.J

2 220EI

Tres claros

w/'1 M=-

120

V= wl 20

w/4 L1=---

1740E/

Fuente: Reproducido de la edición 1998 de Construction Methods and Management by S. W. Nunnally, con el permiso del editor, Prentice Hall. Tabla 12-3, págs. 340-34 J.

E.JEMPLO

Diseñar una cimbra para soportar una la losa plana de piso de 8 pulg. de espesor y concreto de densidad con­

Yencional. El forro será de triplay que tiene las siguientes características:

• Tipo: APA 8-8 clase 1 plyform con grupo de especie de capa de cara = 2

• Condiciones. secas

• Espesor 1 118 pulg.

SOLUCION

Cargas de diseño:

• Carga muerta = peso del concreto + peso del cimbrado.

= 8/12 pulg. de concreto x 150 + 5.0 (supuesto)

62 Sistemas de Cimbras

Disc11o de cimbra para losas

Tabla 3.16 Ecuaciones* para momento de flexión, cortante, y flexión ..

Condidón 1.k disd'lo

Fh:xión

Madera

Triplay

Cortante

Mad\.!ra

!'ripia~

Ddkxión

Si u=-'-180

Si I

!'!!.=--2-Hl

Si I

.~ = ----360

NotacMn:

Un claro

1 = 9.s(F;.s)·'~ w

I = 9.8( F.~Sr

I = 16 F,. A + 2d lV

1=24F.,lb!Q+2d ll'

I = 5.51( E/6.)·l• w

I = 1.n(Et)·'' ll'

I = 1.57( El)', 11'

I = 1.37( El)-" U'

l = longitud de claro, centro a centro de soportes (pulg.) F,, = esfuerzo unitario pennisible en flexión (lb/pulg2

)

F,,Ks =capacidad de la sección de triplay en doblado (lb x pulg./pie)

Condiciones de apoyo

Dos claros

I = 4.0d( F~b r

/=9.8(F;r

I = 9.8( F,,~S r

I = 128F,.A + 2d w

I = 19.2 F,.lbl Q + 2d w

I = ti86( E~~ r

I= 23{ ~:r

/=2l~E/r w

/ = 1.83( E/r w

F.. = esfuerzo unitario pennisible en compresión paralela a la fibra (lb/pulg2)

F.. = esfuerzo unitario pennisible en compresión perpendicular a la fibra (lb/pulg2)

F,lb!Q = capacidad de la sección de triplay en cortante rodante (lb/pie) (,. = esfuerzo unitario pennisible en cortante horizontal (lb/pulg2

)

fe = csfuer¿o unitario real en compresión paralela a la fibra (lb/pulg2)

(,.l. = esfuerzo unitario real en compresión pereendicular a la fibra (lb/pulg2)

1, = esfuerzo unitario real en tensión (lb/pulg·) A = área de sección (pulg~J * * E = módulo de elasticidad (lb/pulg2

)

I = momento de inercia (pulg")' P =fuerza aplicada (compresión o tensión) (lb) S = módulo de sección (pulg3

) ** A = detlexión (pulg) b = ancho del miembro (pulg) d = peralte del miembro (pulg) w =carga uniforme por pie de claro (lb/pie) ± Reimpreso con permiso de Prentice Hall

** Para un miembro rectangular: A= bel, S = bd:/6, I = bdJ /12

Awad S !huma

Tres o más claros

I = 4.46d( F;b) •, lV

I = 10.95( ~tn l1

I = 10.95( F.:Sr

I =· 13.3 F,.A + 2d lV

I = 20 F.lb I Q + 2d lV

I = ti46( E/11 r w

I = 213( E/r ll'

I = 1.94( E/r ll'

I = 1.69( E/r ll'

/

-~, 1mcyc

., 1mcyc

64

= 105 lb/pie2

• Carga viga = 75 lb/pie2 (de acuerdo con ACI 347).

• Carga vertical total = 75 + 105 = 180 lb/pie2

Forro:

• Espesor = 1- 1/8 pulg. paneles lijados

• De las Tablas 3.12 a 3.14, obtenemos las siguientes propiedades:

Nivel de esfuerzo S-2

A = 3.854 pulg.2

(KS) = 0.820 pulg.3/pie

1 = 0.548 pulg.4

lb/Q = 9.833 pulg.2/pie

Fb = 1200 lb/pie2

Fv = 1401b/pie2

E = 1.2 x 106 lb/pie2

• Considerar una tira de 1 pie. soporta una carga de 180 x 1 = 180 lb/pie.

De la Tabla 3.15, usando 3 ó más claros:

Flexión: 120 F,, (KS)

w,, =-----/~

= 180 = 120 X 1200 X 0.82 ¡2

1

obtener

/ 1 =25.612 pulg.

Cortante:

w =20F lb/Q .\ ,. /'1

= J 80 = 20 X 140 X 9.833 ~ f, = 153.736 pulg /2 -

Deflexión:

wl: ~=--

1740E/

/J <-

360

Capítulo 3

Sistemas de Cimbras

o 1mcyc

Disei'lo de cimbra para losa

1 180 x r _._l = 3 ~ /

3 = 26.055 pulg

360 1743 X 1.2 X 106 X 0.548

Rige la flexión. Claro permisible = 25.612 pulg. lo que es redondeado a 24 pulg. (2 pies). Por lo que el espaciamiento de viguetas . = 2 pies.

Viguetas:

De las Tablas 3.6 a 3.8, podemos obtener los siguientes valores para Redwood (estructural-selecta):

• F0 = 1350 lb/pulg2

• Fv = 80 lb/pulg2

• FcJ. = 650 lb/pulg2

• E = 1.4 x 106 lb/pulg2

• Factor de temperatura C, = 1.0

• Factor de duración de carga Cd = 1.25

• Factor de esfuerzo cortante CH = 2.0 (sin empalme)

Elegir Redwood de 2 x 6 que tiene las características siguientes:

• A = 8.25 pulg2

• S = 7.563 pulg3

• 1 = 20.8 pulg4

• d = 5.5 pulg

• Cr= 1.20

Carga/pie de vigueta 180 X 2 = 360 lb/pie

flexión:

F,: = Fh (C I )(C, )(C" )

= 1350 X J.3 X 1.0 X J.25 = 2193.75 lb/ pie

De la Tabla 3.16

I= 10.95 ( F;: S )"

1

= -10.95f219

3.75

X 7·563

) 2

= 74.337 pulg = 6.195 pie l 360

Cortante

Awad S. Hanna

1

'· 65

~' 1mcyc

66

F;.' = F;. (CH )(C, )(Cn ) = 80 x 2 x 1.0 x 1.25 = 200 lb/pulg2

I= 13.f': A)+Í x d

200 X 8.25 = J 3.5 X + 2 X 5.5 = 72875 pulg . . 360

Deflexión:

E'= 1.4 x 1 O" lb/pulg2

I Ll<-

360

/=1.6, ~t

= 1.69 l.4 X I O X

20·8 = 73.089 pulo (

6 J 113

360 b

Rige el cortante. Claro de viguetas = 72.875 pulg. _ 6 pies (OK)

Largueros:

Carga en un larguero = 180 x 6 = 1,080 lb/pie

Usar 2 x 8 (dos largueros)

• b = 1.5 pulg.

• d = 7.25 pulg

• 1 = 47.63 pulg4

• A = 10.87 pulg2

• S = 13.14 pulg:;

• E = 1.4 X 106 lb/pulg:2

• Cr = 1.2

Flexión:

F,: = 1350 x 1.2 x LO x 1.25 = 2025 psi

1=10.95 x J'2º25-~~;~;¡-·x 2 = 76.865 pulg.

Cortante:

/ = 13.3 X ( F,': A ) + 2 x d

_ 13.3 x 200 x (10.87 x 2 ~2/argueros) 2 75 1 _ 68045 1

- + x . pu g. - . pu g. 1080

Capitulo 3

Sistemas del '1111bras

i;I 1mcyc

Disd'lo di: cimbra para losas

Nótese que no multiplicamos el segundo término por 2 debido a que de acuerdo con las especificaciones NDS,

el rnrtante es revisado a d/2 desde la cara del soporte.

(~< _l ) 360

Deflexión:

I = 1.69 X (1.4 X 106

X 47.63 X 2)·'3

= 84.157 pulg. 1082

Rige el cortante. Claro máximo < 68.045 pulg. (5.67 pies). Tomar el espaciamiento de largueros = 5.5 pies.

Revisar el Aplastamiento (vigueta sobre larguero):

La fuerza transmitida desde la vigueta al larguero es igual a la carga de la vigueta/ pie multiplicada por el claro de la vigueta. fuerza = 6 x 360 = 2160 lb.

El área a través de la cual esta fuerza es transmitida = 1.5 x 3 = 4.5 pulg.2

El esfuerzo de aplastamiento = 2160/4.5 = 480 lb/pulg.2

De la Tabla 6.a, obtenemos las siguientes propiedades:

• Fc.L = 650 lb/pulg2

• Factor de área de contacto = 1.25 (b = 1.5 pulg.)

• Factor de temperatura = 1.0

F'c.!. = Fe- (Cb)(Ct) 650 x 1.25 = 812.5 lb/pulg2, puesto que 480 < 812.5 ~no hay aplastamiento.

Resistencia del puntal:

Espaciamiento requerido de puntales = (claro de larguero)

Resistencia de puntal = claro de larguero x carga de larguero

= 5.5 X 1080 = 5940 Jb

De manera que usamos puntales cuya resistencia es mayor de 6000 lb.

:\\\mi S. l limna 67

() 1mcyc

4 Sistemas de cimbra horizontal: sistemas instalados con grúa

4.1 Sistema de cimbra voladora 71

4.2 5istemas de apuntalamiento montados en columnas 77

4.3 Sistema de cimbra túnel 81

Awad S. Hanna 69

':Íll ,:_.

1mcyc Sistemas de cimbra horizontal

Los sistemas de cimbra instalados con grúa son construidos y ensamblados generalmente como una unidad

grande que puede ser movida horizontal o verticalmente de piso a piso por medio de grúas. Como resultado, se

reqllieren servicios adecuados de grúa para operar estos sistemas. Este capítulo presenta los siguientes sistemas

de cimbra instalados con grúa: cimbras voladoras, sistema de apuntalamiento montado en columnas, y cimbras

túnel. Estos sistemas se caracterizan por su alto costo inicial y su rápido ciclo de piso.

4.1 Sistema de cimbra voladora

La cimbra voladora es un sistema de cimbrado relativamente nuevo que fue desarrollado para reducir los costos de mano

de obra asociados con la instalación y desmantelamiento del cimbrado. El nombre "cimbra voladora" se utiliza debido a

que las cimbras son elevadas de piso a piso por medio de grúa. Los sistemas de cimbra volante se utilizan mejor para edi­

ficios muy altos y de muchos pisos como hoteles y edificios de departamentos, en donde se necesitan muchos re-usos.

4.1.1 Componentes de la cimbra voladora

La cimbra voladora existe en diferentes formas que se acomodan a las necesidades particulares de un proyecto.

Los siguientes componentes se encuentran en la mayoría de las cimbras voladoras existentes en Norteamérica y

Europa. La Figura 4.1 muestra un modelo de los componentes de un sistema de armadura volante.

Figura 4. 1 Componentes de una cimbra voladora.

Awad S. Hanna 71

------------------------------------

Capitulo 4

Paneles para forro

Las cimbras volantes generalmente consisten en grandes paneles que se hacen normalmente de tri play. El tri play

con dimensiones estándar de 4 x 8 pies (1.22 x 2.44 m) permite menos juntas y produce una alta calidad de con­

creto. El espesor del triplay que se utiliza es función del diseño. La Figura 4.2 muestra un sistema de cimbra vola­

dora con un panel de forro en la parte superior.

Figura 4.2 Cimbra voladora con un panel de forro en la parte superior.

Viguetas de aluminio "clavables"

Los paneles del forro son soportados por viguetas de aluminio "tipo clavable" (Figura 2.6). Cada vigueta es una

viga estándar "Y" con un patín superior ancho que permite la inserción de una pieza clavable de madera para

proveer una superficie más ancha de clavado para los paneles de forro. Otros tipos de viguetas existentes son diseñados simétricamente con patines superiores e inferiores anchos que reciben tiras clavables en cada lado de la vigueta. Elementos clavables de aluminio también se muestran en la parte superior del sistema de cimbra vola­dora de la Figura 4.1.

Armaduras de aluminio

Los paneles de forro y las viguetas son soportados por armaduras de aluminio. Las armaduras de aluminio y las viguetas siempre se utilizan debido a su peso ligero. Sin embargo, armaduras y viguetas de acero se utilizan para claros mayores y para cargas más pesadas. Las armaduras de aluminio son unidas en pares a nivel de piso para darles estabilidad lateral en la dirección perpendicular a las armaduras (Figura 4.3).

Patas de extensión telescópicas

Las patas de extensión telescópicas de ajuste vertical son una parte integral de las armaduras; se usan para

sostener a las armaduras de aluminio y para transferir la carga verticalmente al terreno o a pisos inferiores que ya han sido colados. Las patas de extensión telescópicas se fabrican de secciones de acero hueco circulares o cuad-

72 Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimbra horizontal

Figura 4.3 Armaduras de aluminio unidas en pares.

·.1 1mcyc

radas contra venteadas por riostras de acero tubular (Figura 4.4 ). Estas patas pueden ajustarse hacia arriba y hacia

abajo para alcanzar el nivel exacto de la cimbra. Las patas de extensión generalmente se apoyan en tablones de

madera que distribuyen las cargas a un área mayor y también evitan que las patas de extensión se resbalen, espe­cialmente en la temporada de invierno.

Para el descimbrado, después que el concreto ha ganado suficiente resistencia, el sistema puede ser despegado

de la losa bajando los gatos. Las cimbras montadas en armaduras son entonces movidas por grúa desde una posi­

ción de colado a la siguiente.

Figura 4.4 Patas de extensión telescópicas.

Awad S. Harma 73

<I 1mcyc

4.1.2 Ciclo de la cimbra voladora

Capítulo 4

La cimbra voladora es ensamblada ya sea en la obra, o pre-ensamblada en·un terreno, y entregado en la obra. El ciclo ae cimbra voladora puede comenzar desde el primer nivel, si existen losas de piso. El ciclo de cimbra voladora es descrito a continuación. Sin embargo, algunos detalles técnicos menores son diferentes de un contratista a otro. La

Figura 4.5 muestra los cuatro pasos del ciclo de cimbra voladora.

Volando a una nueva posición

Las mesas voladoras son colocadas por grúa en una posición nueva en la crujia entre cuatro o más columnas adya­centes o muros (paso 1, Figura 4.5). La mesa volante es entonces descendida y colocada en soportes provisióna­

les (paso 2, Figura 4.5). Las patas ajustables son después extendidas para colocar las mesas en los niveles

deseados (paso 3, Figura 4.5). Se colocan rellenos en las columnas para tapar el espacio entre columnas y mesas voladoras. También, acero de refuerzo, componentes eléctricos y mecánicos, y otros servicios son instalados.

Entonces el concreto es colado para las losas y partes de las columnas.

Triplay

de cimbra

Cables de equilibrio

Figura 4.5 Ciclo de la cimbra voladora.

74

0 [ Losa de concreto

7. Cimbra aterriza sobre apoyos horizontales

6. Vuelo al siguiente nivel

5. Rodado de cimbra fuera de edificio. Cimbra de cubierta

4. Después de que el concreto ha sido curado, descenso a rodillos

3. Instalada a nivel. Gatos instalados. Concreto colado

2. En su lugar sobre apoyos móviles

l. Volando al siguiente nivel

Sistt:mas de Cimbras

Sistemas de cimhra horizontal

Descenso y descimbrado

I 1mcyc

Después que el concreto obtiene resistencia suficiente, comienza el proceso de desprendido de las mesas volado­

ras. El desprendido de la cimbra voladora es realizado descendiep.do las armaduras de aluminio y la cubierta (paso 4. Figura 4.5). El descenso de las armaduras de aluminio puede llevarse a cabo por medio de varios gatos

hidráulicos. Los gatos hidráulicos son colocados y acomodados bajo la cuerda inferior de las armaduras de alu­

minio para sostener la mesa en su lugar mientras las patas de extensión son encogidas. Los gatos hidráulicos son usados entonces para descender la mesa voladora sobre sus rodillos.

Rodado

Las mesas voladoras descendidas son colocadas en rodillos que van sobre la losa directamente bajo la armadura.

Algunos rodillos tienen patines con forma de cilindro para facilitar el acomodo de la cuerda inferior de la ar­

madura. Otros rodillos se hacen en forma de silla que se ajusta a la cuerda inferior de la armadura.

La mesas voladora es entonces inclinada y rolada cuidadosamente por cuatro trabajadore? (paso 5, Figura 4 .5).

Volando a una nueva posición

La mesa es transportada por la grúa, que es sujetada a cuatro puntos de izaje predetermina. Para evitar cualquier

balanceo de la mesa voladora, un cable de seguridad es normalmente sujetado entre la cuerda inferior de la ar­

madura de aluminio y la columna del concreto. La mesa es entonces elevada a su nueva posición y el ciclo se repite (pasos 6 y 7. Figura 4.5). Debe hacerse notar que ocasionalmente sólo las armaduras son llevadas de piso a piso y la mesa es ensamblada en cada piso o en varios pisos. Esto es debido a las limitaciones del sitio o debido a

que las dimensi~~1es de crujía y ubicación son diferentes de piso a piso. La Figura 4.6 muestra armaduras trans­portadas por grúa sin las hojas de forro.

Figura 4.6 Armaduras de aluminio siendo transportadas al nivel siguiente.

Awad S. 1-lanna 75

' 1mcyc

Capítulo 4

El tiempo total del ciclo para las secuencias descritas es de aproximadamente 20 a 30 minutos, dependiendo de las condiciones de trabajo.

4.1.3 Uso y beneficios de la cimbra voladora

La cimbra voladora ha probado ser un sistema eficiente para realizar un ciclo más corto de construcción de fabricado inicial, erección, descimbrado, y re-erección. Otros beneficios visibles de la cimbra voladora son los siguientes:

l. El montaje del cimbrado volante normalmente es efectuado en el terreno, lo que da mayor productividad. El desprendimiento del cimbrado volante como una unidad imegral reduce los costos de descimbrado en aproximadamente el 50 por ciento del sistema de descimbrado a mano. El sistema de descimbrado a mano se lleva a cabo retirando pequeñas partes, lo que resulta en costos mayores de mano de obra.

2. Las cargas son transmitidas por patas de extensión telescópicas ubicadas bajo las armaduras de aluminio, dando así suficiente espacio de trabajo bajo la cimbra para permitir la realización de otras actividades de construcción. En el sistema tradicional de cimbrado, varias filas de puntales son necesarias para dar soporte a la losa. Estos puntales obstruyen completamente durante varios días cualquier actividad de construcción bajo las losas recientemente coladas.

J. Los costos de la cimbra voladora son menores que los de sistemas de cimbrado convencional horizontal cuando se dispone de 1 O ó más re-usos. El alto costo inicial de ensamblado es compensado por el alto número de re-usos.

4. Las armaduras y las viguetas de aluminio ligeras penniten que grúas de construcción de capacidad media transporten las mesas voladoras. Igualmente, las viguetas de aluminio ligeras, pueden ser colocadas en armaduras de aluminio por un solo trabajador.

5. Se puede lograr un ciclo de piso más corto con el uso del sistema de cimbra voladora. Un ciclo de construcción de cinco d_ías puede lograrse para un edificio mediano de l 00,000 pie2 (9290 m2

). La reducción del ciclo de piso puede reducir el tiempo to­tal de construcción, logrando substanciales ahorros en los costos indirectos y financieros.

6. Una mesa voladora de gran tamaño resulta en un número menor de juntas de cimbra, lo que produce un concreto liso de alta calidad.

7. La erección y descimbrado de la cimbra volante como una gran unidad reduce la frecuencia del trabajo de izamiento para la grúa: esto permite a la grúa dedicar tiempo a otros trabajos de construcción.

8. Moldes o casetones de fibra de vidrio o de acero usados para cimbrar losas reticulares pueden colocarse en las mesas voladoras y formar una pa11e integral de ellas. Estas pueden ser erigidas y desprendidas como una sola unidad.

4.1.4 Limitaciones de la cimbra voladora

1. En condiciones climáticas con vientos, los paneles grandes de cimbra voladora son difíciles de manejar. En condiciones de si­tios remotos, la posibilidad de vientos fuertes puede ser un factor de importancia para hacer más lenta la operación de izaje.

2. La cimbra voladora no debe usarse para losa plana con capiteles o abacos alrededor de columnas. Las técnicas tradicionales de cimbrado deben utilizarse en este caso.

3. El edificio debe tener una fachada abierta o libre a través de la cual puedan pasarse las mesas voladoras. Sin embargo métodos innovadores de construcción han desarrollado mesas volantes colapsables que pueden pasar a través de aberturas restringidas en la fachada del edificio.

4.1:5 Factores modulares y de diseño para seleccionar cimbra voladora

Hay muchos factores que influyen en la selección del sistema de cimbra voladora para un edificio de concreto.

Algunos de estos factores están relacionados con la economía, las condiciones del sitio, así como consideracio­

nes arquitectónicas y estructurales. La siguiente sección se enfocará a algunas de las consideraciones dimen-

76 Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimbra horizontal ' 1mcyc

sionales para seleccionar la cimbra voladora. Los arquitectos y los ingenieros de diseño deben estar al tanto de

estas consideraciones para poder reducir los costos de la construcción.

1. Existen mesas voladoras modulares estándar para ser compradas o rentadas por los contratistas. Las mesas voladoras varían en ancho de 15 a 30 pies (4.6 a 9.1 m), siendo el ancho más económico 22 pies (6.7 m). Las armaduras de aluminio estándar varían en altura de 4 a 6 pies ( 1.22 a 1.83 m). La altura total con las patas de extensión puede alcanzar 20 pies (6.1 O m). Como resul­tado, la cimbra voladora está limitada a alturas de piso de 20 pies (6.1 O m) como máximo. Debe también hacerse notar que las mesas voladoras pequeñas no son económicas.

Las mesas voladoras grandes pueden alcanzar una longitud de hasta 120 pies (36.6 m) y un ancho de hasta 50 pies ( 15.2 m). Para grandes claros, se pueden atornillar dos mesas voladoras. Para una dimensión ancha de crujía, se necesitan tres armaduras de aluminio para sostener mesas más anchas. Sin embargo, dos armaduras son suficientes para mesas de hasta 30 pies (9.1 m). Las mesas voladoras más largas de 120 pies (36.6 m) son difíciles de manejar con grúas de capacidad media.

2. La dimensión y ubicación de la columna perpendicular a la mesa volante (o sea el ancho de la crujía) debe ser la misma de piso a piso, para evitar el cambio de dimensión del cimbrado agregando paneles de relleno. Debe notarse que un sistema de cimbra voladora no es una alternativa económica si los paneles de relleno entre mesas voladoras exceden el 20 por ciento del área total cimbrada. El costo de mano de obra y el tiempo dedicado a agregar paneles de relleno abatirá los ahorros realizados al usar una cimbra voladora.

3. Las dimensiones de las trabes y su ubicación deben ser las mismas de piso a piso en una trama modular de construcción. Igual­mente, el espesor de trabes de borde debe ser el mínimo y deben evitarse las trabes que crucen.

4.2 Sistemas de apuntalamiento montado en columnas

El sistema de apuntalamiento montado en columnas es el término que se usa para paneles de cimbra soportados

por un sistema de gato ajustable que sube y baja, adosado a los muros de carga o columnas ya colados. En con­

traste con los sistemas tradicionales, esta cimbra para losas es sostenido por varios niveles de puntales y re­

apuntalamientos o por el terreno.

En edificios de concreto de muchos pisos, el método convencional de construcción es el de armar la cimbra y

colocar el concreto para las columnas, descimbrar las columnas de concreto después de 12 a 24 horas. La erección

de la cimbra y la colocación del concreto para losas sigue después que las cimbras de columnas han sido retiradas.

Aunque las columnas recientemente coladas tienen suficiente resistencia para sostener las cargas de losa, tienen un

papel limitado en sostener a las losas de concreto recientemente coladas. La losa de concreto recientemente colada

es soportada generalmente por varios niveles de puntales y re-puntales. Esos niveles de puntales retrasan u obstru­

yen el progreso de cualesquiera otras actividades de construcción bajo esas losas de concreto. Como resultado, los

sistemas de apuntalamiento montado en columnas fueron desarrollados, para emplear a las columnas de concreto

en sostener al cimbrado de las losas de concreto y así eliminar cualquier necesidad de apuntalar y re-apuntalamiento

finalmente puede retrasar el programa total de construcción.

4.2.1 Componentes de los sistemas de apuntalamiento montado en columnas

El sistema consiste en dos co!_11ponentes principales, un panel de cubierta y un sistema de gato montado en muro o

columna. El panel de cubierta consiste en un forro de tri play sostenido por un sistema de viguetas de madera, y un

larguero de alma abierta tipo clavable que permite la inserción de una sección de madera de 2 x 4 pulg. (50.8 x

1O1.6 mm) en el alma abierta. Un sistema de armadura sostiene tanto a las viguetas como· a·los largueros. Para

claros menores. una sección de acero puede usarse en lugar del sistema de armadura. El sistema de armadura es sostenido por vigas pesadas 1 de acero que corren en todos los lados del panel de cubierta. La viga 1 se apoya en

A wad S. Hanna 77

' 1mcyc

Relleno de tri play

H

Relleno de tripla\'

HH

Cubierta de tri play

Larguero

Viguetas clavables

Gato de ménsula

Relleno de tri¡)la\' H.

·' ..

Capitulo 4

Figura 4.7 Componentes de sistemas de apuntalamiento montado en columna. (Cortesía de Formwork Exchange Ltd.')

los gatos montados en columna. sujetados con pernos en las columnas de concreto o en los muros de carga. La

Figura 4. 7 muestra un corte vertical del sistema de apuntalamiento montado en columna.

El segundo componente del sistema de apuntalamiento montado en columna es el sistema de gato de ménsula.

La función del sistema de gato es la de soportar el panel de cubierta. El peso del concreto recientemente colocado

y la carga muerta del panel de cubierta son transferidos desde la cubierta a través del sistema de gato a la columna

de concreto o muro; de manera que no se requieren puntales para sostener al panel de cubierta. El sistema de gato

de abrazadera tiene tres características principales:

1. Un rodillo doble de acero en la parte superior del gato de ménsula en donde descansan las vigas 1 de cubierta, permitiendo al panel de cubierta del cimbrado deslizarse hacia adentro y afuera con mínimo esfuerzo. La unidad de rodillo de acero puede ser ajustada y extendida horizontalmente hasta aproximadamente 1 O pulg. (254 mm) usando un tornill_p de ajuste.

2. Un tornillo ajustable para sujetar el gato de ménsula y consecuentemente, el panel de cubierta verticalmente. El máximo desplazamiento del tornillo es 36 pulg. ( 914.4 mm) y el desplazamiento estándar del tornillo es 18 pulg. (457.2 mm). Hay dos propósitos para el ajuste vertical del sistema de gato (a) ajustar el panel de cubierta en su posición vertical exacta sin necesidad de remover el sistema de ménsula, y (b) descender el panel de cubierta separándola de la losa durante el descimbrado.

3. Una placa de acero en contacto con la columna de concreto o muro, y es sujetada a la columna o al muro por medio de dos o cuatro pernos de 1 pulg. (25.4 mm).

La Figura 4.8 muestra los componentes principales del sistema de gato de abrazadera: Debe tomarse en cuenta

que el gato de abrazadera pesa aproximadamente de 40 a 50 libras ( 18 a 23 kg) y puede ser manejado por un traba­

jador durante su instalación y retiro.

4.2.2 Ciclo-del sistema de apuntalamiento montado en columna

Los sistemas de apuntalamiento montado en columna son ensamblados ya sea en el lugar de la obra o pre­

ensarnblados en un patio de maniobras local o regional y entregado al lugar de la obra. Los paneles de cubierta

son volados de piso a piso por una grúa de manera similar al sistema de armadura volante. Generalmente, el ciclo

del sistema de apuntalamiento montado en columna comienza en la planta baja, sea que exista o no losa de piso.

El ciclo del sistema de apuntalamiento montado en columna, es descrito a continuación. Sin embargo, algunos detalles técnicos menores son diferentes de un fabricante a otro.

78 Sisti;:mas de Cimbras

Sistemas dt: cimbra horizontal

J

Q) o ....... "'O c._ Q) "'O E e

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Figura 4.8 Componentes del sistema de gato de abrazadera. (Cortesía de Formwork Exchange Ltd.)

,, 1mcyc

1. Ensamble del panel de cubierta. El panel de cubierta puede ser ensamblado en el terreno del sitio de la obra o pre-ensamblado en la fábrica. El ensamble del panel de cubierta en el sitio de la obra comienza atornillando las armaduras al patin de la viga l. La primera armadura es primero atornillada con pernos a un extremo de la viga 1, después el centro de la armadura y finalmente la arma,dura en el otro extremo de la viga l. Otras armaduras son después colocadas y atornilladas a intervalos regulares. En se­guida viguetas de madera son colocadas y sujetadas a las armaduras.

El ensamble del panel de cubierta en la fábrica es realizado sujetando las armaduras solamente a una viga 1 por medio de un perno, de manera que las armaduras perpendiculares puedan ser dobladas para su embarque. En el sitio de la obra, las armadu­ras son desdobladas y colocadas perpendicularmente a la viga 1, y la otra viga 1 es colocada y sujetada a las armaduras. Los tornillos restantes son entonces ajustados y apretados.

2. Posicionamiento del panel de cubierta. El posicionamiento comienza marcando la altura del panel de cubierta en la cara de la columna o el muro. El panel de cubierta es entonces levantado por grúa y colocado en el sistema de gato de ménsula. El panel de cubierta es descendido y ajustado a la altura previamente marcada y después apoyada en el sisterna de gato de ménsula. Los ganchos de la grúa y cables de seguridad son entonces retirados. Después de que la cubierta es apoyada en el sistema de gato, comienza la instalación de rellenos. Los rellenos son necesarios para llenar los huecos cerca de las columnas de concreto. Igualmente, en casos en que las dimensiones de la columna de concreto son reducidas-en elevaciones superiores, se necesitan

Awad S. Hanna 79

' 1mcyc Capítulo 4

rellenos más grandes para compensar este cambio en dimensiones de columna. En caso de que las columnas de concreto no estén alineadas, una placa base es insertada entre el sistema de gato de ménsula y la columna o muro de concreto.

' Descimbrado del panel de cubierta. Después que el concreto ha sido colado y ha obtenido suficiente resistencia para sostener su propin peso y cualesquiera cargas adicionales, los paneles de cubierta son despegados de la losa. El proceso de descimbrado comi1.·111a por descender los gatos aproximadamente 6 pulg. ( 152.4 mm) usando los tornillos ajustables. El panel de cubierta L'lHnpkro es así rolado con el uso de un polipasto hasta que la ubicación del primer par de ganchos de grúa esté fuera de la línea del edilicio (expuestos). Los aditamentos y cables de la grúa son así enganchados y el pane.1 de cubierta continúa secándose hasta ql:1.· aparece el segundo par de ganchos de grúa. Los aditamentos y cables de la grúa son enganchados al segundo par de ganchos y el panel de cubierta es así llevado por la grúa al siguiente piso.

E)1 cstruc~uras horizontales, los paneles de cubierta pueden ser rolados de una posición a la otra sobre los ro­

dillos en la parte superior del sistema de gato de ménsula.

4.2.3 Ventajas, uso, y limitaciones de los sistemas de apuntalamiento montado en columna. 1. Sistemas Independientes de la Altura. El sistema puede cimbrar losas a grandes alturas ( 15 pies ( 4.57 m) y más. Los sistemas tra­

dicionales de cimbra están limitados a alturas de piso entre 1 O y 12 pies (3 .05 y 3 .66 m). Edificios con alturas de piso mayores de 12 pies (3.66 m) requieren varios empalmes para los puntales; esto ~etrasa la erección de la cimbra. Además. los trabajadores de construcción están en riesgo ya que están cimbrando losas a gran altura. Los sistemas de apuntalamiento montado en columnas pueden colocarse a mayor altura sin necesidad de postes verticales. El hecho de que el sistema sea independiente de la altura es de imp011ancia especial en los primeros pisos, en donde la altura del piso puede alcanzar 25 a 30 pies (7.6 a 9.1 m).

Debido a que el sistema no requiere apuntalamiento o re-apuntalamiento, otras actividades de construcción pueden continuar simultú11eame11te con la construcción de losas de concreto. En la construcción convencional, los puntales que sostienen la primera losa son generalmente sostenidos por arrastres que descansan en el terreno. Frecuentemente, las condiciones del tl.'m:no son inclinadas. ásperas. y/o irregulares, causando la concentración de cargas en los arrastres que podrían causar una t~tlla. También en las estaciones de otoño y primavera, las temperaturas del día y de la noche varían sustancialmente. Las tem­peraturas de la noche causan condiciones de congelamiento del terreno, mientras que las altas temperaturas del día, además del exceso de agua de las actividades de construcción, hacen al terreno congelado lodoso, originando un asentamiento importante de los arrastres. Esto puede causar un problema serio de seguridad. Debe tenerse en cuenta que los arrastres y lo las losas de piso no son requeridos cuando se utilizan los sistemas de apuntalamiento montado en columna.

' El costo del sistema es competitivo con los sistemas tradicionales si se pueden realizar 8 a 1 O re-usos. El sistema requiere una menor cantidad de personal. La Tabla 4.1 muestra las necesidades de mano de obra para sistemas tradicionales y sistemas de apuntalamiento montado en columnas. El sistema además. puede ser ensamblado en la obra a nivel del terreno, esto incre· menta la productividad de la mano de obra. Debe notarse que. en una obra de dimensión promedio, un grupo de cuatro trabaja­dures puede descimbrar, volar. y recolocar en aproximadamente 20 minutos.

Tabla 4.1 Necesidades de mano de obra para sistemas r.le cimbra tradicional y el sistema de apuntalamiento montado en columnas.

Cimbrado tradicional

1 sobrestante 4 carpinteros para losas + 2 carpinteros

para apuntalamiento trabajador

Puede necesitarse un operador de grúa

Apuntalamiento montado en columna

1 sobrestante 3 carpinteros

4 trabajadores 1 operador de grúa

4. El siste1m: req11iere gran inversión de capital (costo inicial). Sin embargo, si se pueden realizar suficientes re-usos. el costo fi-nal por pie cuadrado o metro cuadrado de área de contacto es competitivo con los sistemas de cimbra tradicional

Xíl Sistemas tk Cimbras

'

:.1 1mcyc

Sis11:111as di: 1:11nbra horizontal

5. El sistema requiere servicio adecuado de grúa en términos de capacidad suficiente de traslado a radios máximo y mínimo, espa­cio adecuado alrededor del edificio que se está construyendo, y la no existencia de líneas de energía o cualesquiera otras obstrucciones que podrían limitar el movimiento de la grúa y el balanceo del cable. Las dimensiones estándar del pánel de cu­bierta son 20 pies (6.1 m) de ancho por 40 pies (12.2 m) de largo y pesa aproximadamente de 10 a 25 lb/pie2 (48.8 y 122.1 kgim\ El peso total del panel promedio es entre 10,000 y 12,000 lb (4540 y 5440 kg), lo que se encuentra dentro de la capaci­dad de la mayoría de las grúas de construcción. Paneles mayores pueden alcanzar 30 pies (9.1 m) de ancho, 75 pies (22.9 m) de largo. y 25 lb/pie2 ( 122.1 kg m::!) en peso, por lo que requieren grúas especiales para su manejo.

6. El panel de cubierta tiene un número indefinido de re-usos si el forro de triplay es de alta calidad, y el panel es manejado con cuidado.

7. Las conexiones eléctricas y de plomería pueden instalarse en el terreno sobre los paneles de cubierta. Esto da por resultado me­joría en la productividad debido a que no hay necesidad de usar andamios o de realizar trabajo en grandes alturas.

4.2.4 Factores modular y de diseño que influyen en la selección de los sistemas de apuntalamiento montado en columna

Un criterio importante cuando se usa un sistema de cimbra modular, es la maximización del número de re-usos.

Como resultado. la modificación de los paneles de cubierta debe conservarse en el mínimo. Las modificaciones a

los paneles de cubierta son causados por cambios en el diseño del edificio de piso a piso. Las siguientes son algu­

nas limitaciones modulares que deben tomarse en cuenta para lograr un beneficio máximo del sistema de apunta­

lamiento montado en columna.

1. El tamafio óptimo de una cubierta para sistemas de apuntalamiento montado en columna es 16 a 20 pies ( 4.9 a 6.1 m) de ancho Y. 30 a 40 pies (9.1 a 12.2 m) de longitud. Las dimensiones máximas no deben exceder 30 pies (9.1 m) en ancho y 70 pies (21.3 m) en longitud. Si la longitud de la crujía es mayor de 70 pies (21.3 m), se pueden atornillar dos paneles de cubierta.

1

3.

Las dimensiones de la crujía no deben variar de piso a piso, de manera a evitar modificación de las cimbras. En edificios de gran altura en donde los cambios en las dimensiones de la crujía son inevitables. los anchos de la crujía deben permanecer constan­tes en por lo menos 6 a 8 pisos.

Las columnas y/o muros deben estar alineados para evitar el agregado de insertos de relleno. La adición de insertos de relleno reduce la capacidad de soporte y aumenta el tiempo de instalación y retiro del sistema de gato de abrazadera.

4. Las trabes peraltadas y vigas transversales entre columnas intermedias deben evitarse. Las trabes deben ser de 14 pulg. (355.6 mm) de peralte para uso económico de este sistema. Trabes de mayor peralte requieren apuntalamiento extra lo que incrementa el costo del sistema y retarda el avance de mover cimbras de piso a piso. También, en el caso de losas planas, los capiteles al­rededor de la columna deben evitarse.

4.3 Sistema de cimbra túnel

El uso de cimbras túnel en Norteamérica es un proceso relativamente nuevo, pero ya se ha visto en varias ciu­

dades en Europa en los últimos años. La creciente popularidad de las cimbras túnel puede atribuirse a la alta pro­

ductividad que resulta de construir edificios que tienen cuartos de concreto repetidos usando cimbras túnel. Con

muros y losas colados monolíticamente, las cimbras separadas vertical y horizontal no son necesarias.

Un sistema de cimbra túnel es un método ideal para construir edificios con elementos repetidos o habitacio­

nes. Las cimbras de túnel pueden aplicarse tanto a edificios altos como bajos que requieren un diseño repetido de

cuartos. La cimbra túnel ha sido usada en los Estados Unidos para construir hoteles de turismo, condominios, de­

partamentos. casas de retir~. edificios de oficinas. hospitales, casas de campo, y reclusorios. Una vez usadas en

un proyecto en particular. pueden ser re-usadas para una recuperación continµa de la inversión.

.\\\ad S l l:11111a 81

i'I 1mcyc

Capillllo4

4.3.1 Descripción del sistema

Las cimbras de túnel básicamente son de dos formas diferentes: túnel completo y medio túnel. Los sistemas de túnel completo son cimbras todo de acero, y usados para cuartos que son de forma relativamente cuadrada. El me­dio túnel es un sistema de cimbra en forma de L todo en acero que es instalado por grúa, después otra cimbra de medio túnel se coloca separadamente adyacente a la mitad previa (Figura 4.9).Las dos mitades se conectan para formar una cimbra de túnel de forma de U invertida. El sistema de medio túnel permite mayor flexibilidad en di­mensiones de cuarto por la simple adición o reemplazo de paneles centrales de relleno. Los medios túneles son más simples, más ligeros, y más rápidos de utilizar que los túneles completos.

El sistema de cimbrado de túnel consiste en:

1. Panel de cubierta. El forro grueso de acero usado para cimbrar el techo y piso de cada módulo

2. Panel de muro. También hecho de forro grueso de acero, usado para cimbrar los muros entre dos módulos adyacentes.

Block precolado de concreto Cimbra túnel

Figura 4.9 Sistema de cimbra túnel. (Cortesía de Symons Corp.)

3. Separadores. Paneles más rígidos de cubierta y de muro para minimizar ladeflexión debida a la presión lateral del concreto.

4. Ensamble de puntales diagonales. Usadas para proporcionar soporte adicional para la losa de piso y conservar muros y pisos perpendiculares.

5. Tensor con cuña. El tensor de muro entre cimbras de dos túneles adyacentes conserva las cimbras en su lugar mientras el con­creto está siendo colado.

6. Ensamble del gato de ruedas. Permite a los trabajadores mover las cimbras de túnel en distancias cortas, y también permite que las grúas saquen una cimbra colapsada después que el concreto se ha curado.

4.3.2 Ciclo típico de trabajo

Las cimbras de túnel permiten una erección rápida de un esqueleto de edificio. Cada día puede cimbrarse un

nuevo cuarto por túnel para cada cimbra disponible de túnel. Los siguientes pasos demuestran la secuencia de ac­tividades que cubren el ciclo de vida comenzando desde el nivel de terreno.

82 Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimbra horizontal

Losa y muro de inicio

La construcción usualmente comienza con el colado de la losa de piso en la configuración deseada del cuarto. En la losa de piso se incluye un muro de iniciación de aproximadamente 3 a 6 pulg. (76.2 a 152.4 mm) de alto, pro­porcionando precisión dimensional cuando se fija el ancho de las cimbras (Figura 4.1 O).

Primer ciclo

Una vez que la losa y el muro de inició han obtenido suficiente resistencia, la colocación del acero de refuerzo y las cimbras túnel pueden proceder.

Figura 4.1 O Losa y muro de inicio.

Colocación del acero de refuerzo

Muro de inicio

~ Losa de inicio

El acero de refuerzo puede ser colocado antes o después de que se coloquen las cimbras túnel. Cuando se coloca an­tes de las cimbras, el acero de refuerzo para los muros es erigido primero, seguido de la colocación de la cimbra de túnel, y finalmente el refuerzo de losa. El segundo método utiliza secciones pre-ensambladas de acero de refuerzo para los muros y losas. Una vez que las cimbras están colocadas, las secciones pre-ensambladas son descendidas a su lugar. Huecos para puertas e instalaciones mecánicas y equipo eléctrico, pueden ser instalados en este momento.

Colocación de la cimbra

La colocación de las cimbras túnel sobre la losa se hace por medio de grúa. Una vez encima de la losa, las cimbras son roladas hasta su lugar y sujetadas fuertemente contra el muro de inició. Gatos hidráulicos adosados a la cimbra se utilizan para levantar las cimbras a su altura requerida, generalmente 2 a 4 pulg. (50.8a1O1.6 mm) por encima de la losa. Una vez que éstas están en su lugar, un bloque de concreto precolado-es colocado entre las partes superiores de las cimbras de muro para proporcionar el espesor adecuado del muro, establecer el espesor de la losa y sostener las cimbras para el siguiente muro de inició. Tensores de cimbras son adosados en este momento junto con los hue-

' cosen la losa para conexiones de plomería, duetos de aire acond~cionado, y otros servicios del edificio (Figura4.1 O)

A\\ad S. Harma 83

,:, 1mcyc

Colado del concreto

Capítulo 4

Cuando las cimbras y tensores están en su lugar, y han sido inspeccionadas y aprobadas, el concreto puede ser vaci­

ado y vibrado. Los cuartos pueden ser cubiertos con lonas, permitiendo a los calefactores acelerar el proceso de cu­rado. Cuando se utiliza concreto de alta resistencia temprana, el proceso de curado generalmente toma una noche.

Descimbrado

Una vez que el concreto ha obtenido suficiente resistencia, las lonas y calefactores son retirados, permitiendo la

realización del descimbrado. Los gatos hidrá4licos que se usaron inicialmente para levantar las cimbras a su altura

correcta son invertidos, jalando las cimbras por abajo de la losa de concreto. Igualmente adosada a las cimbras de

túnel hay un sistema de puntales diagonales que permite el desprendimiento fácil de las cimbras de los muros y cu­

bierta con un simple movimiento (ver la Figura 4.11 ). Las cimbras pueden ahora ser roladas y separadas de los mu­

ros y transportadas por grúa para ser limpiadas y aceitadas en prepan~ción para la siguiente ubicación.

Figura 4.11 Elevación de la cimbra túnel.

Segundo ciclo

Cimbra túnel ~de cuarto transportada

por grúa a la siguiente ubicación

Cuando se ha completado el primer ciclo, las cimbras son transportadas por grúa de nuevo y llevadas ya sea al siguiente nivel o a un cuarto adyacente al que se ha completado.

Un ciclo típico de dos días se muestra en la Figura 4.12. En el primer día, dos cuartos han sido colados mien­

tras que el tercer cuarto ha terminado en una junta de construcción. Si el tercer cuarto es del mismo tamaño y di­

mensiones, una cimbra de túnel de espera es generalmente utilizada. En el segundo día, el colado es comenzado

en la junta de construcción en el tercer cuarto. El cuarto también es colado, mientras que el quinto cuarto se en­

cuentra en donde se ubica ahora la junta de construcción.

Cuando se ha completado un piso, el ciclo es repetido para el siguiente nivel comenzando arriba del primer cuarto a

ser colado. Este tipo de ciclo utiliza una tercera cimbra de túnel que está siempre esperando para recibir el colado.

Otro tipo de ciclo de cimbra usa un muro túnel de "muro final" después del segundo cuarto. Este sistema tam­bién proporciona la ubicación para la junta de construcción, pero es utilizado cuando un corredor o un cuarto de

84 Sistemas de Cimbras

Sistemas di: cimbra horizontal

Día 2

2

Figura 4.12 Ciclo típico de dos días.

espernn<lo

,, 1mcyc

diferentes dimensiones ha de ser cimbrado a continuación. Como se ve en la Figura 4.13, un muro final ha sido

usado para terminar el colado del primer día y proporciona una junta de construcción en la ubicación necesaria.

En un proyecto típico de cimbra túnel se pueden requerir de 1Oa20 trabajadores para completar el ciclo de tra­

bajo. El tamaño del proyecto generalmente determina el número de trabajadores. Generalmente se pueden comple­

tar cinco a seis cuartos cada día, empleando 1 O a 20 trabajadores, con cinco a seis cimbras de túnel y una grúa.

4.3.3 Ventajas de la cimbra túnel

Día 2

2

Figura 4.13 Ciclo típico de dos días con un muro final.

Aunque es relativamente nuevo, el sistema de cimbra túnel está aumentando su popularidad debido a sus grandes

ventajas.

Awad S. Hanna 85

,, 1mcyc

Capítulo 4

Costo

El costo inicial de uh sistema de cimbra puede ser frustrante cuando uno controla el costo del proceso del cim­brado. El costo inicial para_comprar un conjunto de cinco o seis cimbras túnel es de aproximadamente del medio millón a un millón de dólares. Aunque esto puede ser mucho mayor que el costo de cimbras convencionales, la construcción de cimbra todo de acero permite que el número de re-usos sea de 500 a 1000. Esto permite al contra­tista re-usar las cimbras en proyectos similares, reduciendo así los costos por cada uso-de las cimbras. Una vez que las cimbras comienzan a desgastarse y deteriorarse, la rehabilitación de los moldes puede lograrse a un costo aproximadamente de $100,000. Esto incrementa la vida y número de re-usos de las· cimbras.

Tiempo de construcción

El sistema de cimbra túnel utiliza un método acelerado de curado del concreto. Generalmente, calefactores de control automático son colocados dentro de la cimbra de túnel para acelerar el proceso de curado del concreto. Después de 14 horas, el concreto alcanza una resistencia de compresión suficiente para que pueda ser retirada la cimbra. Otros factores atribuidos a la disminución del tiempo de construcción incluyen:

• El uso de placas de forro de metal proporciona un acabado liso, eliminando así el apuntalamiento y el acabado de los muros y lo­sas de concreto.

• Los pisos y muros son colados monolíticamente, reduciendo por lo tanto el tiempo y costo así como la necesidad de dos sistemas de cimbra separados.

• Ciclo rápido de aprendizaje: Una vez que los trabajadores se familiarizan con el ciclo, el tiempo para cada ciclo será reducido.

Mano de obra

Un importante beneficio del sistema de cimbra túnel es que un supervisor experimentado puede convertir rápida­mente la mano de obra relativamente inexperta en operadores experimentados de túnel. Esto permite emplear a trabajadores menos costosos para otras actividades de construcción lo que reduce grandemente el costo sin sacri­ficar la calidad. Esto puede ser especialmente benéfico en regiones de mano de obra de alto costo. También, como el transporte de cimbra es operado por grúa, los requisitos de personal son minimizados.

Puesto que las cimbras túnel son prefabricadas, la necesidad de ensamblar y desensamblar las cimbras entre colados es eliminada. El desprendimiento de las cimbras se realiza por gatos hidráulicos, reduciendo así el número de trabajadores necesarios para esta tarea. Los ciclos repetitivos permiten a los trabajadores famili­arizarse con el sistema después de 3 ó 4 ciclos, incrementando así la productividad al avanzar la obra.

Flexibilidad

86

El sistema de cimbra túnel tiene muchas características que lo hacen flexible en el sitio de construcción.

• Las cimbras pueden ser diseñadas para diferentes dimensiones de cuartos. Para usar cimbra estándar de túnel, el muro debe ser por lo menos 7 .5 pies (2.29 m) de alto y no debe ser más alto de 1 O pies (3.04 m).

• Las cimbras pre-ensambladas no requieren área de preparación.

• Las cimbras todo de acero con menos juntas y tensores, proporcionan un excelente acabado de concreto con poca detlexión.

• ·Las cimbras túnel pueden ser re-usadas de 500 a 1000 veces.

Sistemas de Cimbras

Sistemas tk cimbra horizontal

<I 1mcyc

• Las ventanas y puertas pueden ser fácilmente movidas de piso a piso. Sin embargo, para lograr productividad máxima, las di­mensiones de aberturas y su ubicación deben ser las mismas de piso a piso.

Calidad

Debido a que las cimbras túnel son pre-ensambladas en planta, se elimina la incertidumbre que a menudo acom­

paña al equipo fabricado en la obra. En el lugar de fabricación generalmente se aplica un programa de control d~ calidad para protegerse de imperfecciones o defectos en la mano de obra y en los materiales. También, debido a

que la cimbra túnel es hecha de acero, la calidad de la superficie del concreto resultante es superior y puede no ne­

cesitar un acabado adicional.

Seguridad

Las cimbras túnel tienen varias de características de seguridad.

• Puesto que son pre-ensambladas en formas industrializada, el sistema puede tener una resistencia predecible y aseguramiento de calidad.

• Las cimbras no son desmanteladas entre colados, y por lo tanto permanecen iguales a como se usaron primeramente.

• Se proveen barandales de protección en los bordes de las losas.

• La supervisión de las operaciones de grúa proporcionan seguridad en el área inferior.

• Los trabajadores que colocan o desprenden las cimbras por debajo están seguros debido al sistema de cimbra túnel rígido y todo de acero.

4.3.4 Consideración modular para la cimbra túnel

Antes de que comience el ciclo de trabajo, el diseñador de la cimbra debe seleccionar el tamaño apropiado y el tipo de la cimbra de túnel. Las dimensiones totales de cualquier cimbra túnel pueden ser modificadas agregando simplemente secciones ajustables (rellenos). Para incrementar la altura, se agregan secciones ajustables a la sec­

ción inferior de los muros, permitiendo que la altura varíe de 7.5 a 1 O pies (2.29 a 3.04 m). El claro de la cimbra de

túnel también puede variar agregando una sección ajustable en el centro de la cubierta y permitiendo al claro

variar de 13 a 24 pies (3.96 a 7.32 m). En cuanto a la longitud, la dimensión estándar es 8 pies (2.44 m), pero los

túneles pueden ser acoplados para lograr longitudes variables.

La mayor parte de la reducción en los costos de construcción y en la dúración pueden atribuirse a la estandari­zación de los módulos de construcción. El diseño comienza seleccionando un tamaño de crujía que ser4 repetido

una y otra vez. Debido a que el diseño determinará si el método de cimbra túnel puede utilizarse, el proceso de construcción debe ser analizado cuidadosamente, organizado, y coordinado de principio a fin. Esto asegurará

que la construcción pueda proceder con un mínimo de mano de obra, y en la más corta duración.

La consistencia y la simplicidad son los caminos más fáciles con los que un diseñador puede reducir substan­cialmente los costos de construcción. El mantener dimensiones constantes para los diferentes elementos estruc­turales unifica el proyecto y permite que los sistemas de cimbra túnel sean adaptados. El arreglo repetido de cuartos asegura que los trabajadores incrementen la productividad co.n base en su aprendizaje.

Awad S. l lanna 87

' 1mcyc

4.3.5 Limitaciones

Capituhi-1

El uso de cimbra túúel está limitado por requisitos específicos de diseño. Durante la fase del diseño de un

proyecto. el tipo de cimbra ~debe ser determinado. Sin una temprana consideración y planeación de un disei1o

estándar repetido. los beneficios económicos de la cimbra túnel no pueden lograrse. Hay también limitaciones

adicionales que deben ser consideradas.

• Alto costo inicial de preparación

• Requiere tiempo largo de grúa

• Requiere alto grado de supervisión de ingeniería

• Toma a los trabajadores un par de ciclos para familiarizarse con el sistema

• Se utiliza principalmente en edificios con cuartos repetitivos

• Cuartos grandes y diferentes formas pueden ser difíciles

• El sitio debe ser accesible ya que las cimbras son grandes

• Para que los costos iniciales sean redituables, debe haber por lo menos 100 cuartos

• Se puede usar solamente en cuartos con construcción de losa plana.

88 Sistemas de Cimbras

5 Criterios de selección para un sistema

de cimbra horizontal

5.1 Factores que influyen en la selección de cimbra horizontal 91

5 .2 Eligiendo el sistema adecuado de cimbra usando tablas 97

.-\"ad \ l lanna

' 1mcyc

Criterios d<.: sclci.:1.:ión para cimbra horizontal ' 1mcyc

Este capítulo proporciona un resumen de los factores que influyen en la selección adecuada de un sistema de

cimbra horizontal. Este capítulo también presenta un análisis tabular comparativo del uso y limitaciones de cada

uno de los sistemas de cimbra descritos en los Capítulos 3 y 4. Un ejemplo de problema de selección de cimbra

también se presenta para explicar cómo pueden usarse estas tablas para seleccionar correctamente el sistema óp-

-timo de cimbra para la obra. \

5.1 Factores que influyen en la selección de cimbra horizontal

El seleccionar el sistema de cimbra para losas de concreto reforzado coladas en sitio es una decisión crítica que

puede afectar los costos. la seguridad, la calidad, y la rapidez de la construcción. Muchos factores put:den ser

considerados para la selección adecuada del sistema de cimbra. Entre estos se encuentran:

1. · Factores relacionados con el diseño arquitectónico y estructural del edificio, que incluyen el tipo de losa, la forma del cdi licio y su tamaño.

3.

4.

Factores relacionados con las especificaciones del proyecto y el programa de trabajo que incluye el ritmo de la construcción.

Factores relacionados con las condiciones locales, que incluyen las prácticas locales. las condiciones del clima, y las caracterís ticas del sitio.

Factores relacionados con las organizaciones de apoyo, que incluyen el capital disponible, el equipo de izado. el apoyo casa­oficina, y Ja disponibilidad de facilidades de campo local o regional.

Un diagrama de todos los factores que influyen en la selección de los sistemas de cimbra se presenta en _l_a

Figura 5.1. Las secciones siguientes definen brevemente la terminología y explican cómo estos factores in1luyen ·

en la selección del sistema de cimbra horizontal.

5.1.1 Diseño del edificio: tipo de losa

El costo de la construcción de losas a menudo es más de la mitad del costo de los sistemas de marcos estruc­

turales. con excepción de edificios extremadamente altos. Por lo tanto, la selección del sistema de cimbra de una

losa merece considerable atención para minimizar los costos.

La selección de un sistema de cimbra debe hacerse con base en el sistema de piso seleccionado que satisfaga

las condiciones estructurales de carga. Las losas de piso en edificios de concreto se clasifican en dos tipos bási­

cos. de acuerdo con la distribución de la carga aplicada en la losa:

""ªd S. llanna '· 91

' 1mcyc

Diseño del edificio

Condiciones locales

anizaciones de apoyo

Sistema resistente a cargas laterales (altura del edificio)

Forma del edificio

Acabados del

Prácticas en el área

Condiciones del clima

Caracte1ísticas del sitio

Apoyo de oficina central

Instalaciones decampo

Placa lana de dos sentidos

Losa lana de dos sentidos

Sistema de marco rígido

Muros de c011anh:

Muro de c011ante y marco

Marcos en tubo

Tubo-en-tubo

lrre ular

Uniforme

Concreto colado con acabado común

Acabado de concreto expuesto

Acabado arquitectónico de concreto

Ciclo de liso

Ritmo de colocación

Secuencia de construcción

Calidad de mano de obra

Costo ele mano ele obra

Clima caliente

Clima frio

Sin instalaciones

Instalaciones locales de campo

Instalaciones re •ionales de campo

Capitulo:'

Figura 5.1 Factores que influyen en la selección de un sistema de cimbra.

1. Losa en dos sentidos, en la que la relación de rectangularidad (longitud/ancho de la losa) es entre 1 y 2, y la carga de la losa es transferida a las trabes de apoyo en dos direcciones. La construcción en dos sentidos incluye la placa plana, la losa plana, la losa reticular, y las losas en dos direcciones apoyadas en capiteles.

2. Losa en un sentido, en la que la relación de rectangularidad (longitud/ancho de losa) es mayor de 2, y la carga de la losa es transferida a las trabes de apoyo en una dirección. La construcción en un sentido incluye generalmente losas sólidas sobre trabes o muros, losas nervadas de un sentido apoyadas sobre trabes o muros de carga.

Sistemas de Cimbras

Criterios de sdccción para cimbra horizontal

Figura 5.2 Losas de dos sentidos.

Placa plana en dos direcciones

A. Placa plana

B. Losa plana

C. Losa reticular

D. Losa de dos sentidos apoyada en trabes

' 1mcyc

Un sistema de piso estructural de placa plana consiste en una losa de concreto de espesor constante en toda su super­ficie. sin trabes o capiteles en las columnas (ver la Figura 5.2a). Tales losas pueden estar en voladizo en el exterior del edificio para permitir el uso de balcones.

Las columnas de apoyo para placas planas generalmente están igualmente espaciadas para facilitar el diseño y

la construcción de tales losas. Este sistema es económico para claros de hasta 23 pies (7.0 m) con refuerzo moderado. Las placas planas pueden construirse en tiempo mínimo debido a que utilizan la cimbra más simple posible. Las placas planas han sido usadas exitosamente en edificios de muchos pisos para moteles. hoteles. hos­pitales y edificios de departamentos.

Losa plana de dos sen ti dos

Un sistema estructural de losa plana consiste en una losa de concreto de espesor con·stante con capiteles refuerzo en las ubicaciones de columnas (ver la Figura 5.2b ). En años pasados. los capiteles de columna se utilizaban junto con abacos, pero debido al mayor costo del cimbrado, los capiteles de columna son menos favorecidos en la prác­tica actual de construcción. Las losas planas se utilizan para resistir cargas más pesadas y con claros más largos que las placas planas. En general, el sistema es más adecuado para paneles .éuadrados o casi cuadrados.

t\ wad S. Hanna 93

' 1mcyc

Losa reticular

Capítulo:'

1 .a construcción de una losa reticular se muestra en la Figura 5.2c. Consiste en filas de nervaduras de concreto en úngulo recto con paneles sólidos en las columnas. Las losas reticulares pueden usarse para claros de hasta 50 pies ( l 5.2m). y se utilizan para obtener un plafón atractivo.

Losa en dos sentidos apoyada en trabes

Este sistema consiste en una losa sólida diseñada para extenderse en dos direcciones, ya sea hacia las trabes de cmic.reto o hacia muros (ver la Fig. 5.2d). La ventaja principal del sistema es la de ahorrar acero de refuerzo y sec­ción de la losa como resultado de ser capaz de aprovechar la acción en dos sentidos. El cimbrado para el sistema en dos direcciones es complicado y generalmente sobrepasa las ventajas de costo asociadas con el ahorro de acero de refuerzo y espesor de la losa.

Losa en un sentido, trabe, y vigueta

Este sistema consiste en una losa sólida. que se apoya en trabes de concreto que están espaciadas uniformemente. l .as trabes. a su vez. se apoyan en viguetas en ángulos rectos a la trabe para transferir las cargas a las columnas (ver la Figura 5 .3a ). Este sistema proporciona generalmente la oportunidad de cubrir claros más largos que el sistema de dos sentidos~ diseñando trabes y viguetas más peraltadas.

Losa de un sentido apoyada en trabes o en muros de carga

htc sistema es una modificación de la losa, del inciso anterior. Elimina las trabes secundarias (Ver la Fig. 5.3b ). U acero de refuerzo es relativamente simple, y la existencia de huecos no es en general una preocupación crítica.

Losa en un sentido con nervaduras

Las losas nervadas de un sentido son una combinación monolítica de viguetas uniformemente espaciadas o ner­,·aduras. y una losa delgada colada en la obra para formár una unidad integral. Cuando las viguetas son paralelas, se le denomina construcción de viguetas de un sentido. (Ver la Figura 5.3c). Las viguetas son agradables en el as­peL·to arquitectónico y para los sistemas de apoyo mecánico.

5.1.2 Forma del edificio

Edificios especiales. tales como edificios industriales y plantas de energía, tienen generalmente numerosos req­uisitos eléctricos y mecánicos que no se adaptan a ningún sistema sofisticado de cimbra. Como resultado, el cim­brado debe construirse utilizando el método tradicional de cimbra.

Algunos de los factores que capacitan al contratista para decidir si usa un sistema de cimbrado sofisticado o un método tradicional de cimbra son:

l. Variación de la ubicación de columnas y muros

Variación del peralte de la trabe y su localización

3. Variación de la altura de entrepiso

4. Existencia de obstrucciones ?huecos para ventanas y puertas

Sistt:mas tk Cimbrits J

Criti:rios di: si:li:cciún para cimbra horizontal

A. Losa de un sentido, trabe y vigueta

B. Losa de un sentido, apoyada en trabes o en muros

C. Losa de un sentido nervada

Figura 5.3 Losas de un sentido.

5. Numerosos requisitos del sistema de aire acondicionado

5.1.3 Especificaciones de la obra

Rapidez de la construcción

' 1mcyc

La ventaja más importante de usar un sistema de cimbra es la rapidez en la construcción. La rapidez de la con­

strucción influye en los costos porque determina el tiempo en que el edificio estará disponible para su uso y tam­

bién disminuye los costos financieros. El factor más importante que determina la velocidad de la construcción es

el tiempo de ciclo por piso. En años recientes, se ha logrado colar dos pisos por semana en edificios de gran altura,

especialmente en áreas metropolitanas. Este ciclo rápido de piso solo puede lograrse usando técnicas sofisticadas de cimbra tales como cimbra volante y cimbra túnel, con las que se puede cimbrar un piso cada dos días.

A\\'ad S. Hanna 95

' 1mcyc

l'apitulo5

5.1.4 Condiciones locales

La naturaleza de la obra. incluyendo las condiciones locales. es uno de los factores principales en la selección de cimbra. Algunos de los fact9res que deben tomarse en cuenta se exponen a continuación.

Mano de obra local

En zonas geográficas en donde la mano de obra es costosa y no calificada. el uso de "sistemas" de cimbra. puede reducir substancialmente los costos. En áreas en donde la mano de obra es económica y calificada. un sistema de cimbra convencional es una alternativa económica aún si las características del edificio son compatibles con un sistema sofisticado de cimbra. Como resultado, algunas zonas geográficas utilizan sistemas pre-ensamblados de cimbra debido a la falta de mano de obra calificada y económica.

Características del sitio

El sitio de la obra por si mismo puede influir en la selección de un sistema adecuado de cimbra. debido a las limi­taciones del sitio y a la accesibilidad para las operaciones de construcción. La factibilidad de utilizar cimbras vol­antes por ejemplo, es influida por las características del sitio, que incluyen:

l.

...,

3.

Accesibilidad al sitio.

Disponibilidad de una área para fabricación

Restricciones del área circundante tal co.mo límites de propiedad. edificios adyace.ntes. líneas de energía y calles muy tran sitadas. En sitios suburbanos abiertos y sin restricciones. todos los sistemas de cimbra son prácticos y deben evaluarse algu nas otras consideraciones para determinar el sistema más eficiente y más efectivo económicamente. En sitios de centros ur banos restringidos, el único sistema posible puede ser el de cimbras agrupadas que pueden sertrasladados de piso a piso.

5.1.5 Organización de apoyo

La mayoría de los sistemas de cimbra con colocación con grúa (como el de cimbra volante. sistema de apunta­lamiento montado en columnas. y el de túnel). requieren una alta inversión inicial e intensivo uso de grúa. Los principales requerimientos de recursos que deben ser evaluados cuidadosamente para decidir sobre un sistem.a de cimbra se analizan a continuación.

Capital disponible (costos)

El costo de la cimbra para concreto es influido por tres factores:

l. Costo inicial o costo de fabricación. que incluye el costo de transporte. materiales. ensamble y erección.

Re-uso potencial. lo que disminuye el costo total final por pie cuadrado (o por metro cuadrado) del área de contacto. Los da tos de la tabla 5.1 indican que la economía máxima puede lograrse maximizando el número de re-usos.

3. Costo de descimbrado. que también incluye el costo de limpieza y reparación. Esta partida tiende a permanecer constante para cada re-uso hasta cierto punto, en el cual el costo total de reparación y limpieza comienza a incrementar rápidamente.

Al decidir utilizar un sistema específico de cimbrado. el costo inicial debe evaluarse versus el capital disponi­ble asignado al costo de cimbra. Algunos sistemas de cimbra tienden a tener un alto costo iniciaL pero a través del re-uso repetido. resultan económicos. Por ejemplo, las cimbras voladora tienen un alto costo inicial, pero el re­uso promedio potencial (generalmente de más de 100), reduce el costo final por pie cuadrado (o por metro

Sish:mas di! Cimbras

( ·n11.:n11:-. tk st:k((1t.111 para rimbra hnrizontal

Tabla 5.1 Efecto del re-uso en el costo de cimbra de concreto basado en un uso igual a 1.00

Costo por pie Costo por metro Número de usos cuadrado de área cuadrado de área

de contacto de contacto

lJno 1.00 10.76 Dos 0.62 6.67 Tres 0.5 5.38 Cuatro 0.44 4.74 Cinco 0.4 4.31 Seis 0.37 3.98 Siete 036 3.88 l>d10 0.35 3.77 Nue\'C 0.33 3.55 Dil'Z 0.32 3.44

,, 1mcyc

cuadrado) de área de contacto de esta alternativa. En el caso de sistemas de cimbra rentados, el período de tiempo

en el que la cimbra está en uso tiene un gran efecto en el costo de la cimbra.

Equipo de izamiento (grúas)

Algunos sistemas de cimbra requieren técnicas especiales de manejo, que pueden incluir un buen servicio de

grúas. El sistema de armadura volante es un buen ejemplo del efecto de la grúa en el sistema elegido. El tamaño

de los módulos puede limitarse por la capacidad de carga de la grúa y sus rangos de levantamiento máximo y

mínimo.

Instalaciones de espacio para maniobras

La factibilidad de usar cimbras prefabricadas tales como la cimbra voladora es afectada grandemente por la dis­

ponibilidad de un patio local o central (regional) de maniobras. Cuando se dispone de un patio local o central, los

elementos estándar de cimbra pueden ser manufacturados y ensamblados en condiciones eficientes de trabajo.

Sin embargo. el costo del transporte de las secciones de la cimbra al sitio pueden influir en la economía del

sistema seleccionado.

5.2 Elección del sistema adecuado de cimbra utilizando tablas La Tabla 5.2 muestra la relación entre los factores que influyen en la selección de los sistemas de cimbra y los dis­

tintos sistemas de cimbra disponibles para colado de concreto horizontal y vertical. El usuario debe primero

hacer una lista de todos los principales componentes conocidos de su proyecto y después compararlos con las

características indicadas en la tabla bajo cada sistema de cimbra. El mejor sistema de cimbra puede entonces ser

identificado cuando las características del proyecto concuerdan con la mayoría de las características de un sistema en particular. El siguiente ejemplo muestra cómo puede usarse la Tabla ~ .. 2 para identificar el mejor

sistema de cimbra para colado de concreto horizontal.

:\\\ad S.! huma

;{;I 1mcyc

Capítulo5

Tabla 5.2 Factores que influyen en la selección de sistemas de cimbra horizontal.

·~ Sistema convencional Sistema convencional Sistema de armadura Sistema de Cimbra tímcl de madera de metal voladora apuntalamiento

montado en columna a

~ Todos los sistemas de losa Dos sentidos: placa plana y losa plana Losa de un sentido apoyada ,g u

Tipo de losa Más adecuados para losa de dos sentidos Un sentido: losa apoyada en trabes o muros y en muros

"d apoyada en trabes o losa de un sentido, trabe, losa nervada (estándar o nervadura-salteada) Espesor menor ele 12 pulg o c. vigueta (30cm)

f.:;

.. Compatibilidad Compatible con todos los sistema resistentes a Generalmente no adecuado para marco en Muro de carg:1 "g i con el sistema de carga lateral tubo enmarcado y tubo-en-tubo debido a la

~ : apoyo de carga corta distancia entre columnas que caracteriza -~ .! lateral a los sistemas de tubo ci::

Puede manejar variaciones en tamaño y Las trabes deben ser del mismo tamaño y Las trabes deben ser del Horizontal ubicación de trabe ubicación o dentro del 20'Y,, de diferencia de mismo tamaño y ubicación

uniformidad/ Puede manejar variaciones en forma, tamaño y piso a piso Los balcones en vol:1dizo irregularidad ubicación de voladizo El voladizo debe ser del mismo tmn:1ño y deben ser del mismo

o Evitar trabes cruzadas ubicación o dentro del 20% de diferencia ele t:unafio y ubicación "ü piso :1 piso «.:: ~ u ü Puede manejar variaciones de tamaño y Columna/muro deben ser del mismo rnmaño "d Vertical ubicación de columna/muro y ubicación o dentro del 20% de diferencia de Los muros deben ser del o •C uniformidad/ Puede manejar variaciones en altura de piso a piso mismo tamaño y ubicación, ~

¡:¡ regularidad entrepiso dentro de un piso o de piso a piso Puede manejar variación limitada (20%) en la y altura de piso a piso altura del entrepiso

o "ü Pisos altos «.:: No adecuado para Más adecuado para Limitado por el ~ [mayores de 14 Sistema Sistema de :1ltura limitada u

pies (4.25 m)) pisos altos pisos altos peralte de la independiente de la [entre 7.5 y 10 pies ü (alum. ligero. armadura [hasta 20 altura (2.28 a 3 m)) "'O .. El sistema puede manejar variaciones en tamaño e Aberturas o de claro y ubicación Puede manejar vmiación limitmla (20%) en t:11n:1ño y ubicación ele abcrtur:is u. Las pendientes y El sistema debe ser

Pendientes y combas se pueden diseñado para Las pendientes y combas deben ser idéntic:1s de piso a piso combas acomodar a costo acomodar pendientes y

adicional combas "' ~ e Puede acomodar No puede acomodar ... HVAC El HVAC debe ser mínimo e idéntico de piso a piso ü HVAC extensivo HVAC extensivo ~

:E Limitacione Usado para edificios Usado para edilficios Usado para edificios de gran tamaño [más de 200,000 piel (18,500 m1))

s de de tamaño pequeño de tamaño medio dimensión [menos de 100,000 [entre 100,000 y

pie2 (9,250 m2)) 200,000 piel (9,250 y 8,500 m2))

5.2.1 Proyecto de ejemplo

Un edificio de concreto de 14 pisos hade ser ubicado en laAvenidaPennsylvaniaNo. 1601, Washington, D.C.

El tamaño del edificio es de aproximadamente 22.500 pie2 (2090 m2) por piso. Las losas de piso son losas pla­

nas de 8 pulg (203.2 mm) con capiteles en cada columna. Los tamaños de columna y las ubicaciones varían de­

bido a la existencia de una entrante con altura de tres pisos, libre de columnas. Los peraltes de piso varían de 14.5

pulg. (368.3 mm) en los tres primeros pisos, a 10.5 pulg. (266. 7 mm) para los restantes once pisos. No hay bal­

cones en voladizo, y la losa de piso no estará colada antes del inicio de las operaciones de cimbrado. El edificio

estará ubicado en un área restringida del centro urbano.

98 Sistemas de Cimbras

Crih.:rios de sekcción para cimbra horizontal

Tabla 5.2 Continuación

-\wad S. Hanna

l~ia de cimbrn Sistema convencional de madera

Sistema convencional de metal

Sistema de mmadura voladora

Sistema de apuntalamiento

montado en columna

Cimbra túnel

!Factor de infl~ ce .5 o " .,

-e

"' 5

8 t.;:

·~ Q.

W'.l

o >. o g. .,

-::;

., º :~ ¡:; ~' 6

·o *8

Ciclo de piso (ní1111ero de pisos/día)

Píso típico cada 5 días de trabajo Un ciclo más rápído puede realizarse a costo adicional (número creciente de pisos a ser apuntalados y re-apuntalados)

Un piso cada 3 - 4 días Un píso cada 1 - ? días

~ 8

Ritmo d.: colocación Ucnernlmente. no es un factor principal en tral.rnjo horizontal de concreto, ritmo promedio entre 25-30 ciclos/horas

"' -e N .,

-e ·a. (}_

Secuencia d.: construcción

Prácticas de In zona

..\n::1 disponible

para almac.:naj.: v pr.:par ación

Colado de columnas. después trabes y losas La los:1 de cimentnción no es necesario que esté colocada pero el costo puede reducirse si la losa de cimentación esta colocada

El trnbi1.io es mejor en iíreas de mano de obra de alta calidi1d y bajo costo, menos costos si c;:p ..t:c-nnna .. la. n ... -.,,.

Requiere área minima de almacenaje y preparación

El trabajo es mejor en áreas de mano de obra de alta calidad y bajo costo

Área peq1!e1ia de . preparacron necesaria si el sistema es a base de paneles

Colado de columnas, ~~sp~~~s J~abes y losas cimentación debe estar colocada para que la <;imbra.se use en el onmer mso

Colado de columnas,

E;sr~~s J~ª~;~Ji:~¿i3&1 no es necesario que esté colocada

Colado de losas y muros simultáneamente, muro inicial de 3 pulg (7.5cm) es necesario

Generalmente, trabajo en áreas de alto costo. y baja calidad de mano de obra

El sitio debe tener úrea adecund:1 de almacennje y de preparación

El sistema es pre­ensamblado Se requiere área mínima de almacenaje

~ 1--~~~~-t-~~~~~~~~-'-~~~~~~~~-+-~~~~~~~~~~~~~~~~-+-~~~~~~~~~

"'

~ ~

~

Acc.:so .n!

Slllll

Costo inicial de 1>n:1>arnciones

Re-uso potencial

Generalmente no es un factor para sistemas nnnndos a mano

El costo promedio varín de $1 a $3 por pie cuadrado de área de contncto

Hasta 15 re-usos Hasta 20 re-usos

·:s. Costo de Alto costo de descimbrado (aproximadamente un ~ descimbrado tercio del costo de preparaciones)

.¡ -~ ... -e o .g-6-

lJ.J

r.

Producti,·idad 12 pie2 por área de promedio de contacto mano de obra

Disponibilidad Puede ser am1ado a de grira y mano tiempo l\-lenos costos si se d.: grira dispone de grúa

Tránsito Generalmente no es adyacente en un factor el edilicio y otras obstrncciones

18 pie2 por área de contacto

Puede ser armado a mano La grúa es necesaria si se hace con paneles

Generalmente no es un factor Puede ser un factor si el sistema es con paneles

Capacidad adecuada de Generalmente no es un factor carga de la grúa

..\d1111111s1rac1011 Se requieren precauciones nonnales de seguridad de segundad

El sitio de la obra debe ser accesible a v.randes unidades de cimbra ·ruede no ser un factor si las cimbras son ensamblndas en la obra

El costo promedio varía de $1 O a $15 por pie cuadrado de área de contacto

Mínimo deben estar disponibles de 12-15 re-usos

Mínimo deben estar disponibles de 15-20 re-usos

Bajo costo de descimbrado (aproxinrndamente la mitad de los sistemas montados 11 mano)

36 pie2 por área de contacto

45 pie2 por área de contacto

El sitio de la obra debe ser accesible para v.randes cimbras de acero pre-ensambladas

El costo promedio varía de $20 a $50 por pie cuadrado de área de contacto

Mínimo deben estar disponibles de 50 re­usos

Bajo costo de descimbrado

50 pie2 por área de contacto

Debe haber disponible equipo adecuado de izamiento

Un factor impo11ante. debe haber espacio abie1to por lo menos 1.5 veces la longitud de un panel grande desde la fachada del edilicio

La grúa debe tener capacidad de carga adecuada de transpo11ación en radios mínimo y máximo

Seguridad especial en cuanto a la operación de la grúa

1--~~~~--+-~~~~~~~~~-.-~~~~~~~-+-~~~~~~~~~~~~~~~~ ........ ~~~~~~~~~

8 Experienci:1 Supervisión minima Requiere personal " en solución de ingenie1ia calificado Jl ~~ 1~·oblemas Requiere ~ supervisión SUJlervisión

-e moderada

Requiere alta supt:r\"isión del ingeniero Requiere alto grado de supervisión del ingeniero

~1--~~~~-+~~~~~~~~~-1-~d~e~i1~•2~e~n~ie~l"Í~a~~__,1--~~~~~~~~~~~~~~~~+-~~~~~~~--1 Q. ~ lnst¡1laciones

de ;1poyo Se requiere terreno de maniobras mínimo

Requiere te1Teno local si se hace con paneles

Requiere suliciente h:rreno de maniobras local o regional

El sistema debe esiar disponible cerca del úrea No se rc:quiere terreno

-tj 1mcyc

99

,., 1mcyc

\

Capítulo5

Edificios existentes y el tránsito limitan el movimiento del equipo en todos los lados del edificio. La zona

cuenta con una mano.de obra altamente calificada y altos costos de mano de obra por hora.

5.2.2 Análisis comparativo tabular del uso de cimbra

El hecho de que una cimbra de túnel sea usada para solo losas en un sentido apoyadas en muros. hace a este

sistema (cimbra de túnel) una selección inapropiada. Por lo tanto debe ser eliminada. igualmente. el número po­

tencial de re-usos ( 14 ), no puede justificar el uso de cimbras de túnel que requieren al menos cincuenta re-usos.

Los sistemas de armadura volante y de apuntalamiento montado en columna también son eliminados debido a

que el sitio es de características restringidas en el centro de Washington D.C. (Avenida Pennsylvania). El

movimiento de grúa está limitado aunque hay disponible servicio adecuado de grúa. Igualmente, el espacia­

miento irregular de columnas sugiere fuertemente la eliminación de estos sistemas. Como resultado. la selección

se orienta a los sistemas convencionales de madera o de aluminio. Una revisión de la Tabla 5.2 revela que un

sistema convencional de aluminio es una selección más apropiada que la del sistema convencional de madera por

las siguientes razones:

1. El tamaño del edificio es 315,000 pie2 (29,300 m2), lo que es más apropiado para el sistema de aluminio (ver en forma del

edificio "limitaciones de dimensión").

2. La altura de piso en los tres primeros pisos es de 14.5 pies ( 4.42 m) (ver en altura de pisos).

3. La zona se caracteriza por tener mano de obra calificada y cara (ver prácticas de la zona)

Debe notarse que puede usarse el sistema convencional de madera, pero el sistema convencional de aluminio

es más apropiado.

100 Sistemas de Cimbras

6 Sistemas de cimbra vertical: sistemas dependientes de grúa

6. 1 Introducción a sistemas de cimbra vertical 103

6.2 Sistemas convencionales de cimbra para muro/columnas 103

6.3 Sistemas de cimbra agrupada 107

6.4 Cimbra trepadora 109

:\\\ad S.l lanna

<1 1mcyc

101

Sistemas de cimbra vertical

6.1 Introducción a sistemas de cimbra vertical

-~~' 1mcyc

El desarrollo de la cimbra ha sido paralelo al incremento de la construcción de concreto a lo largo del siglo veinte.

Al avanzar el uso del concreto en los años y habiéndosele asignado tareas estructurales de mayor importancia, los

fabricantes de cimbras han tenido que seguir ese paso. Los diseñadores de cimbras y los constructores se perca­

tan cada vez más de la necesidad de seguir adelante con los avances tecnológicos en otros campos de materiales, con el fin de desarrollar innovaciones creativas que se requieren para mantener calidad y economía frente a los nuevos retos del cimbrado.

La cimbra fue en un tiempo armada en el lugar, usada una vez, y posteriormente desechada. La tendencia ac­tual sin embargo. es hacia una prefabricación creciente, ensamblado en grandes unidades, erección por medios mecánicos, y el re-uso continuo de las cimbras. Estos desarrollos mantienen la mecanización creciente de la pro­ducción en otros campos.

Los sistemas de cimbra vertical son aquellos usados para cimbrar los elementos verticales de apoyo de la es­

tructura: columnas, muros de núcleo y muros de cortante. Las funciones de los sistemas verticales de apoyo son

las de transferir las cargas del piso a la cimentación y de resistir el viento lateral y las cargas por sismos. En conse­

cuencia. la construcción de elementos estructurales verticales precede al trabajo plano horizontal. Los sistemas clásicos de cimbra vertical utilizados en la construcción incluyen la cimbra convencional, las cimbras agrupadas, las cimbras trepadoras. las cimbras deslizantes, y las cimbras auto-elevables.

Los sistemas de cimbra para trabajo vertical de concreto pueden ser clasificados en dos categorías principales: sistemas dependientes de grúa, y sistemas independientes de grúa. La cimbra agrupada y la cimbra trepadora

están clasificadas como sistemas dependientes de grúa. Por otra parte, la cimbra deslizante y la cimbra auto­

elevable son clasificados como sistemas independientes de grúa en los que los paneles de cimbra se mueven ver­

ticalmente por medio de otros mecanismos verticales de transporte. Este capítulo se enfoca principalmente a los sistemas de cimbrado dependientes de grúa y sus aplicaciones y limitaciones.

El sistema de muro convencional es el único sistema colocado a mano. Los otros cuatro sistemas de cimbra se

elaboran con paneles modulares prefabricados antes de ser transportados por grúa o por cualquier otro sistema vertical de transporte.

6.2 Sistemas convencionales de cimbra para muros/columnas Este sistema de cimbra todo en madera consiste en forros hechos de triplay o de tablas que retiene al concreto hasta que se endurece o alcanza resistencia adecuada. Este sistema también es conocido como sistema de madera hecho en obra. El forro es apoyado en postes verticales de madera. Los postes SOQ._sostenidos por travesaños hori-

A\\ad S.Hanna 103

' 1mcyc Capitulo 6

zontales que también alinean las cimbras. Se utilizan travesaños horizontales sencillos o dobles para sostener a los postes (Figura 6.1-).-Sin embargo, se prefieren los travesaños dobles para evitar el taladrar a través de trave­saños sencillos, lo que reduce su capacidad de transferencia de carga. Se perforan tensores a través de los trave­saños (travesaño simple) os-e insertan entre ellos (doble travesaño), para resistir la presión lateral del concreto

plástico (fresco). Un sistema de apoyos inclinados se utiliza para resistir las cargas de construcción y de viento a

que el cimbrado está sujeto.

Figura 6.1 Sistemas convencionales todo en madera para cimbra de muro.

6.2.1 Componentes del sistema y secuencia de construcción

Los componentes del sistema convencional de muro son similares a los componentes del sistema convencional de madera para losas, pero tienen nombres diferentes. Las madrinas se convierten en puntale~ y los largueros se

vuelven travesaños. Igualmente, los dos sistemas son similares en que se construyen en el sitio y son retirados pieza por pieza.

104

La secuencia de erección para un sistema convencional todo en madera es como sigue:

1. La erección de la cimbra de muro comienza sujetando el primer lado de triplay al desplante de madera para el concreto (za pata) por medio de anclas o clavos endurecidos. El triplay es erigido con su dirección más larga paralela a la longitud del muro.

2. Entonces los postes son erigidos y sostenidos temporalmente [por contraventeo de madera (generalmente de 1 x 6 pulg.

(25.4 x 152.4 mm)]. El acero de refuerzo, cajas para huecos, y otros sistemas eléctricos o mecánicos se instalan antes

Sistemas de Cimbras

1

Sistemas tk cimbra vertical

de que se monte el segundo lado del muro. Entonces el triplay es clavado a los postes y el otro lado del muro (triplay) es enton­ces erigido.

3. Se perforan los agujeros para los tensores en ambos lados del muro en ubicaciones adecuadas.

4. Se colocan los travesaños y se sujetan al exterior de los postes por medio de clavos. En sistemas de doble travesaño, cada travesaño debe ser ubicado arriba y abajo de la ubicación del tensor.

5. Se instalan los contravientos para resistir las cargas horizontales resultantes de fuerzas del viento y vibración del concreto.

6. Para facilitar la colocación del concreto y el acabado, se montan andamios y se sujetan a la parte superior del muro.

6.2.2 Cimbra para columnas

La cimbra convencional para columnas se hace de un forro de tablas clavadas para formar lados rígidos. Típica­

mente. la cimbra para columnas de concreto tiene cuatro lados. Los lados de la cimbra de columna se sostienen

juntos por medio de yugos o abrazadoras (ver Figura 6.2). Otra función de estos yugos es la de evitar el pandeo del forro resultante de la presión lateral horizontal cuando es colocado el concreto fresco.

La presión lateral del concreto es mayor cerca de la base de la cimbra. Como resultado, los yugos se colocan a intervalos menores cerca de la base que cerca de la parte superior de la cimbra. Los lados de la cimbra de la co-

1 umna también son sujetados por abrazaderas o ángulos de acero. Con el fin de evitar que se rompan las esquinas o los bordes, es práctica común agregar una tira triangular a la cimbra a lo largo de los bordes de las columnas. Esta práctica también facilita el retirado de las cimbras de la columna.

Las columnas pueden tener varias formas: redonda, rectangular, en forma de L, o de varias otras formas ir­

regulares de sección. Las formas irregulares se cimbran frecuentemente adosando insertos especiales dentro de cimbras cuadradas o rectangulares.

6.2.3 Erección de cimbras para columna

La erección comienza marcando una plantilla en la losa de piso o zapata para ubicar exactamente la base de la co­

lumna. La secuencia de la erección es de algún modo similar a la de las cimbras de muro, sin embargo, los méto­

dos varían dependiendo del equipo disponible de izamiento y de si las jaulas de refuerzo y las cimbras se

construyen en la obra o no.

6.2.4 Tensores

La función de los tensores es la de resistir a las fuerzas de tensión que resultan de la presión del concreto fresco y

de sostener los dos lados de la cimbra de muro (forro) en el espesor correcto. Espaciadores de madera o de metal

pueden usarse también para conservar el espesor constante del muro. Los tensores pueden cortarse o desatorni­

llarse y permanecer como parte integral del muro de concreto. Otros tipos de tensores pueden retirarse para re­utilizarse. lo que dejaría agujeros visibles. Los agujeros pueden dejarse visibles o rellenarse con mortero o con ta­pones ya elaborados. La Figura 6.3 muestra varios tipos de tensores usados en el cimbrado de columnas y muros de concreto. La capacidad de carga de los tensores varía de 1,000 a 70,000 lb ( 450 a 31, 75_0 kg).

Awad S.l lanna 105

<"I 1mcyc

Forro de tablas

Cuña

Capítulo 6

Figura 6.2 Cimbra para columnas

6.2.5 Prácticas de construcción

l. Una buena práctica es minimizar el corte de material de cimbrado para acomodarlo al tamaño del muro. El triplay, los postes, y los travesaños pueden extenderse más allá del tamaño del muro y detener el colado del concreto en el tamaño apropiado. Por ejemplo, los planos pueden indicar un muro de 11 pies (3.35 m) de alto. El triplay y los postes pueden exten derse a 12 pies (3.66 m) de alto y el concreto puede detenerse cuando llegue a los 11 pies (3.35 m) de alto.

2. En postes largos o travesaños en donde se necesita más de una pieza, las viguetas entre diferentes piezas deben ser repartidas para evitar la crt!ación de un plano de debilidad.

3. Cuando se coloca concreto para columnas altas, es recomendable tener huecos o ventanas a media altura o en otros interva los para facilitar la colocación y el vibrado del concreto.

106 Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimbra vertical

Figura 6.3 Tensores de cimbra de muro.

6.2.6 Economía de la cimbra convencional de muro

,{, 1mcyc

Los sistemas de cimbra convencional de muros son económicos cuando se espera un número limitado de re-usos y

la configuración del muro o columna no son repetitivos. El número esperado de re-usos para cimbras convencion­

ales construidas en la obra es de tres o cuatro veces, dependiendo de la calidad de la madera, el herraje de conexión,

y el manejo de la madera durante la erección y el descimbrado.

Las limitaciones en el uso de los sistemas convencionales de madera para muros de concreto son similares a las

de las cimbras convencionales para losas, como los altos costos de mano de obra y el desperdicio de materiales ..

6.3 Sistemas de cimbra agrupada

Las cimbras agrupadas son grandes unidades de cimbra de muro que se elaboran con paneles unidos con herraje

especial y contraventeados con marcos de soporte o con marcos especiales de acero o de aluminio. Las cimbras

agrupadas pueden elaborarse en el sitio de la obra, rentarse, o comprarse a fabricantes de cimbras. Las ventajas de

las cimbras fabricadas sobre las hechas en la obra es que son más precisas en dimensiones y pueden ser re-usadas

un mayor número de veces.

6.3.1 Tamaños y materiales

Los tamaños de cimbras agrupadas varían sustancialmente desde pequeñas unidades que se operan manual­

mente, a unidades mucho mayores que se manejan y elevan por medio de grúas. Las cimbras agrupadas menores

son generalmente de 2 x 8 pies (0.61x2.44 m), y 4 x 8 pies (l.22 x 2.44 m), y pesan entre 50 y 100 lb (23 y 45 kg.).

Las cimbras agrupadas mayores están limitadas por la capacidad de traslado de la grúa y pueden alcanzar hasta

30 x 50 pies (9.1 x 15.2 m). Algunas publicaciones se refieren a las unidades más pequeñas de cimbras agrupadas

como "cimbras modulares", y a las unidades más grandes como "cimbras agrupadas".

1\\\ad S.l lanna 107 '·

' 1mcyc Capítulo 6

Las cimbras agrupadas pueden hacerse de aluminio (todo de aluminio), con cara de triplay y marco de alu­minio, cara de triplay y marco de acero, y todo de acero. Las cimbras todo de aluminio consisten en forro de alu­

minio sostenido por un marco de aluminio con rigidizadores intermedios. El forro de aluminio puede ser simple o tener la forma de un patrón de ladrillo para tener un acabado arquitectónico. El forro de aluminio no es popular

debido a su costo relativamente alto y a la tendencia del concreto a reaccionar químicamente con el aluminio. Un

módulo común para cimbra agrupada todo de aluminio es en paneles de 3 x 8 pies (O. 91 x 2.44 m).

Una alternativa popular y ampliamente usada para las cimbras agrupadas todo de aluminio, es la de marco de aluminio con tri play. Este sistema es más ligero y menos costoso que la cimbra agrupada todo de aluminio. El tri­play es sujetado al marco de aluminio por medio de remaches de aluminio.

Otro método para sujetar el triplay a las vigas de aluminio es el de usar viguetas tipo clavable en el ensamble

de la cimbra agrupada. El tripay es sujetado a la viga tipo clavable con clavos normales. Un módulo común para

este sistema es en paneles de 2 x 8 pies (0.61 x 2.44 m). La Figura 6.4 muestra una cimbra agrupada con marco de aluminio y cara de tri play.

El tercer tipo de cimbras agrupadas consiste en una cara de triplay soportada por travesaños de acero. Los

travesaños son hechos generalmente de canales dobles para permitir a los tensores ser insertados entre los ca­

nales y para reducir la flexión de la cimbra agrupada. La ventaja de este sistema sobre los otros sistemas mencio­

nados anteriormente es su capacidad de soportar mayores cargas a mayores distancias entre travesaños. Un módulo común para este sistema es en paneles de 4 x 8 pies ( 1.22 x 2.44 m).

La cimbra agrupada todo de acero se hace con forro de acero y postes y travesaños de acero. Este sistema se

usa para sostener concreto fresco en colados altos, gruesos y múltiples niveles. Este sistema tiene un número

ilimitado de re-usos siempre que se mantengan prácticas de buen almacenamiento. Un módulo común para este sistema es en paneles de 2 x 8 pies (0.61 x 2.44 m) debido a su gran peso.

Figura 6.4 Cimbra agrupada con marco de aluminio.

108 Sistemas de Cimbras

;81 1mcyc

Sistemas de cimhra vertical

6.3.2 Ensamble de cimbras agrupadas

Las ciml?ras agrupadas se ensamblan en el suelo, se levantan para colocarlas en su lugar, y se descimbran como una unidad. El ensamble de cimbras agrupadas comienza colocando los travesaños sobre bloques de madera en un terreno plano y nivelado. Para un ensamble más rápido y eficiente, se puede usar una mesa de ensamble en lugar de ensamblar las cimbras en el suelo. Ya así se nivelan los travesaños, se alinean y se aseguran en su posi­ción correcta. Las vigas tipo clavable se colocan después, en forma perpendicular a los travesaños. Las vigas tipo

clavable se sujetan a los travesaños por medio de clips. Dos piezas con extremo de madera se colocan después y se sujetan a los travesaños. Después el tri play se coloca y se sujeta con tornillos. Los agujeros para tensores pue­

den hacerse en el suelo. sin embargo, una buena práctica es perforar los agujeros e insertar los tensores cuando las cimbras agrupadas son erigidas, para asegurar que los agujeros en ambos lados del triplay coinciden.

6.3.3 Economía y ventajas de la cimbra agrupada

l.

3.

La productividad de cimbras agrupadas es mayor que la de cimbras tradicionales porque son ensambladas en el suelo y des cimbradas como una sola unidad.

Las cimbras agrupadas producen un concreto liso de alta calidad con pocas juntas. Igualmente, se pueden adosar recu brimientos al triplay para obtener un concreto arquitectónico.

Las cimbras agrupadas tienen un mayor valor de re-uso que los sistemas de cimbrado tradicional todo en madera. Así mismo, el triplay puede ser sustituido sin necesidad de sustituir el marco de soporte.

6.3.4 Limitaciones de la cimbra agrupada

1. La mayor limitación del cimbrado agrupado es que antes de mover vertical u horizontalmente las cimbras agrupadas a la siguiente posición del colado, tienen que ser bajadas al suelo para limpieza y aceitado. Este procedimiento incrementa sus tancialmente el tiempo del ciclo entre dos colados.

1 Las cimbras agrupadas no son adecuadas para muros pequeños o muros interrumpidos por pilastras o contrafuertes.

3. Debido a su gran tamaño, la seguridad es una preocupación de importancia cuando se trasladan cimbras agrupadas.

6.4 Cimbra trepadora

Los sistemas de cimbra trepadora se utilizan cuando no hay piso disponible para apoyar el cimbrado de muros, o

cuando el muro y la columna se crecen sin apoyarse en un piso. La cimbra trepadora consisten en un panel enmar­

cado, adosado a dos o más marcos de soporte. Pueden ser de un piso de altura, apoyadas en insertos colocados en

el colado inferior, o también pueden usarse dos unidades, cada una de un piso de altura que saltan alternativa­

mente una sobre otra (Figura 6.5).

6.4.1 Componentes de la cimbra trepadora

La cimbra trepadora consiste en dos partes: un panel superior enmarcado con su sistema de soporte y plataforma

de trabajo, y una estructura de soporte que se adosa al muro de concreto bajo el muro-que se está colocando. La

función del panel superior enmarcado es la de sostener al concreto recientemente colad_o. La.estructura de apoyo es sujetada a un muro rígido de concreto. Su función es la de sostener al panel de la cimbra enmarcada superior. Los componentes de la cimbra trepadora se muestran en la Figura 6.6.

Awad S.Hanna 109

' 1mcyc

Figura 6.5 Cimbra trepadora

Capítulo 6

l

La parte superior consiste en tres elementos principales: ( 1) panel enmarcado de cimbra, (2) contra venteo de

soporte. y (3) plataformas de trabajo. El panel enmarcado de cimbra consiste en una cara de tri play sostenida por

dos o más marcos de soporte El panel enmarcado de cimbra y los marcos de soporte son sostenidos por un contra­

venteo ajustable de tubo. El contraventeo se utiliza para el plomado y el descimbrado del marco de panel de cim­

bra. Las vigas del marco de soporte y el contraventeo de tubo descansan y son conectados a una viga horizontal

que se ancla a la parte superior del muro de concreto bajo el muro que se está colando. Los marcos de soporte. el

contra venteo, y la viga horizontal están formando un sistema de armadura que sostiene al concreto recientemente

colado. Otra función de la viga horizontal es la de sostener el pasillo bajo la plataforma inferior de trabajo.

Después de que el concreto obtiene resistencia suficiente para sostener su propio peso, el panel enmarcado de

cimbra es retirado del muro de concreto para permitir la colocación de ménsulas de apoyo para la siguiente posi­

ción de colado y para terminar el parchado del concreto. El panel enmarcado de cimbra es retirado ya sea in­

clinándolo o moviéndolo horizontalmente por medio de rodillos hacia afuera del muro de concreto.

Hay dos plataformas de trabajo en el panel enmarcado superior. La plataforma superior de trabajo se utiliza

para colocar y vibrar el concreto y para sujetar la ménsula de apoyo (zapata trepadora). La plataforma inferior de

110 Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimbra vertical

tvlurn de concreto

Ropisa do atorriz.1jo \ (zapnta de salto) \ \

Panel enmarcado de cimbra

Fig. 6.6 Componentes de la cimbra trepadora (Cortesía de SYMONS Corp.)

Contrnventeo ajustable

Platafonna inforior de trabajo

Platafonna de asillo

\\) 1mcyc

trabajo tiene dos funciones ( 1) permitir a los trabajadores de la construcción retirar los tensores de cimbra y per­nos de anclaje, y (2) limpiar y re-aceitar los paneles de cimbra.

La estructura de apoyo

La estructura de apoyo básicamente es un mecanismo de soporte para el panel enmarcado de cimbra y sus pla­

taformas de trabajo. La parte inferior de la estructura de apoyo se utiliza como pasillo para trabajos de reparación

de concreto. Se puede utilizar una escalera y extenderla entre el pasillo y la viga horizontal para trabajos de reparación en toda la altura del muro.

6.4.2 Ciclo típico de trabajo-primer colado

La Figura 6. 7 muestra un primer colado típico a nivel, usando el sistema de cimbra trepadora en la misma forma

que un cimbrado agrupado. La cimbra para el primer colado está formada por el panel enmarcado de cimbra con

su marco de soporte y el diagonal de compresión. En este caso, las diagonales del muro pueden ser anclados di­rectamente al piso o losa para alineamiento de la cimbra. Hay que tener en cuenta que una losa de piso o cimenta­ción deben existir para comenzar la colocación de las cimbras trepadoras desde el nivel del suelo.

Awad S.Hanna 111

., 1mcyc

Fig. 6.7 Primer colado con cimbra trepadora (Cortesía de Patent Scaffolding Co.)

Segundo colado

Capitulo 6

Después de colocar el concreto en el primer colado, los tensores son liberados y la cimbra es levantada a la siguiente posición de colado. El segundo colado comienza colocando la zapata trepadora en el muro en la primera elevación de "salto". El panel enmarcado de cimbra es sujetado a las cuerdas de la grúa y levantado a su posición arriba de las zapatas trepadoras. La estructura inferior de soporte es entonces adosada sin el pasillo inferior colgante (Fig. 6.8).

Tercer colado: ensamble del pasillo

Se agrega un pasillo para acabado a la cimbra trepadora. La cimbra trepadora está así completa para todos los co­lados subsecuentes. El propósito del ensamble del pasillo es el de proporcionar al trabajador acceso a las zapatas trepadoras, anclas de viento, y parchado y acabado del muro. Se recomienda que cuando este pasillo sea usado, deberá adosarse después del colado en la primera posición trepadora, pero antes de levantar la cimbra a la tercera posición (Figura 6. 9).

Descimbrado

El descimbrado comienza retirando todos los tensores de cimbra y los pernos de anclaje-posicionamiento. El panel de cimbra con sus marcos de soporte es entonces desprendido del muro inclinándolo o rodándolo (Fig. 6.10). La in­clinación se logra liberando la diagonal de muro, mientras que el rodado se realiza por medio de rodilos. Debe no­tarse que la diagonal de compresión se utiliza tanto para un ajuste preciso (plomado), de los elementos de la cimbra, como para la remoción de la cimbra. El descimbrado permite la accesibilidad a los insertos desde el nivel superior de la plataforma. Las zapatas trapdoras se colocan entonces y se sujetan para el siguiente colado.

Muros adicionales, o limpieza de la cimbra, aceitado, y reparación pueden llevarse a cabo desde el pasillo y la plata­forma inferior de trabajo.

112 Sislt:mas de Cimbras

Sistemas de.:: cimbra vertical

Fig. 6.8 Cimbra trepadora - Segundo colado (Cortesía de Patent Scaffolding Co.)

l.111~1 ,(.:!!rila

Fig. 6.1 O Descimbrado de cimbra trepadora (Cortesía de Patent Scaf­folding Co.)

Awad S.Hanna

{) 1mcyc

Fig. 6.9 Cimbra trepadora - Tercer colado. (Cortesía de Patent Scaffolding Co.)

l .incu J..: g.rúa

Fig. 6.11 Cimbra volante trepadora (Cortesía de Patent Scaffold­ing Co.)

113

:() 1mcyc

Capítulo 6

Volado

El ensamble total de la ·cimbra trepado se levanta después por medio de grúa a su posición, arriba de las zapatas

tre~adoras recientemente co_Iocados (Fig. 6.11 ). Los cables de la grúa se sujetan a los puntos de izaje de la cimbra agrupada en la parte superior del panel de cimbra. El grupo está así listo para colocarse para el siguiente colado.

Recolocación

Después de que la grúa es liberada, se sujetan anclas de viento a cada ubicación de tensores o a los insertos de la zapata trepadora, y el grupo es limpiado y aceitado en preparación para el siguiente colado. El panel de cimbra es entonces movido hacia adelante, hasta que entra en contacto con la parte superior del colado previo. El grupo es plomado utilizando la diagonal de muro, otro grupo es colocado en posición en el lado opuesto del muro, y se in~

stalan los tensores (Fig. 6.12).

Deberá notarse que hay dos escenarios diferentes para cimbrar y colar muros de concreto. Primero, el colado

de la losa sigue inmediatamente a cada muro, y por lo tanto proporciona los medios de soporte para el grupo en el

lado izquierdo como se indica. Segundo, no hay piso disponible para sostener la cimbra, o los muros y columnas

crecen lejos del piso. En este caso, se pueden usar dos conjuntos o equipos que saltan uno sobre el otro en una

forma alternada.

Fig. 6.12 Recolocando·cimbras trepadoras (Cortesía de Patent Scaffolding Co.)

114 Sistemas dt: Cimbras

{) 1mcyc

Sistemas de <.:imbra vertical

6.4.3 Ventajas de la cimbra trepadora - Reducción significativa en tiempo de grúa

La cimbra trepasdora puede reducir el costoso tiempo de grúa a menos de la mitad de lo que se requiere para un cimbrado agrupado convencional usado para construcción de muros. Esto se logra simplemente eliminando tiempo de grúa normalmente requerido para sostener grupos convencionales durante la remoción final de ten­sores, mantenimiento de cimbra, y colocación inicial en el siguiente colado.

Debe notarse que todas las operaciones de cimbrado tales como descimbrado y recolocación son independi­entes de la grúa; la grúa es necesaria solamente para levantar la cimbra trepadora hacia arriba.

Como se indica anteriormente, cuando las cimbras son descimbradas por rodado o inclinación, se necesita un claro de 30 pulg. (762 mm) entre la cara de la cimbra y el muro. Esto proporciona suficiente espacio para realizar

tal trabajo como el descimbrado y la limpieza, colocación del refuerzo, y otro tipo de mantenimiento del muro en preparación para el siguiente colado. Una plataforma de trabajo de 30 pulg. (762 mm) de ancho también permite la remoción de la zapata trpadora y el parchado, el resanado, y aún las operaciones de postensado si se requieren.

Uso de recubrimientos de cimbra

Si las especificaciones indican concreto arquitectónico, la cimbra trepadora alto permiten el uso de recubrimien..: tos de cimbra con numerosos patrones que ofrecen una variedad de acabados arquitectónicos.

Igualmente, si las especificaciones indican huecos, una caja es adosada al triplay para crear el hueco.

Flexibilidad

Los panales de cimbra y las plataformas de trabajo son ajustables para lograr cualquier ángulo inclinado que se requiera, sea hacia adelante o hacia atrás. También se pueden acomodar muros con pendientes inclinando los paneles de cimbra utilizando la diagonal de compresión.

Calidad

Un acabado de concreto estéticamente agradable es siempre de importancia primordial en la construcción de con­

creto arquitectónico, tal como en muros y columnas. La cimbra trepadora puede complementarse con un amplio

rango de recubrimientos de cimbra que proporcionan diferentes tipos de material y muchos acabados arquitectóni.:

cos distintos. Dependiendo del acabado deseado, estos recubrimientos de cimbra pueden utilizarse para producir texturas difíciles, maximizar los re-usos, facilitar el descimbrado, usarse económicamente una sola vez, etc. etc.

Igualmente, debido a que una cimbra trepadora es un sistema industrializado, proporciona resistencias pre­decibles. minimizando así la incertidumbre que a menudo rodea al equipo elaborado en la obra.

Durabilidad

Cuando se anclan adecuadamente, las aplicaciones típicas de cimbras trepadoras están diseñadas para resistir las

condiciones de viento de hasta 90 mi ( 145 km) por hora, y sostener cargas de plataforma de hasta 50 lb/pie2

(244.13 kg/m2). Mientras que la plataforma no sea utilizada para almacenamiento de varilla qe refuerzo y otros

materiales de construcción, esta alta capacidad de carga tiene la ventaja de resistir la instalación del refuerzo y otras actividades generales directamente desde la plataforma.

Awad S.Hanna 115

\,

Capitulo6

Seguridad

Las plataformas de trabajo con protección de 5 a 6 pies ( 1.52 a 183 m) de ancho proporcionan un área muy segura de trabajo para el personal de construcción. Igualmente, no es necesario para los miembros del personal estar en la cimbra durante la operación de la grúa para ayudar al procedimiento de levantado.

Productividad

El sistema de la cimbra trtepadora es muy productivo y permite a los contratistas completar un ciclo de piso cada 2 a 4 días, dependiendo del tamaño del piso y de la altura del muro. Igualmente, debido a que las cimbras

trepadoras son contraventeadas por el exterior, no se necesita contraventeo interior, eliminando así la interferen­cia con el apuntalamiento interior.

6.4.4 Limitaciones de la cimbra trepadora

Accesibilidad

El sitio de la obra debe ser suficientemente accesisble, ya que las cimbras pueden ser de hasta 16 pies ( 4.88 m) de

alto y de 44 pies (13.41 m) de largo.

Aberturas/insertos

Las cimbras trepado se acomodan mejor a diseños de edificios en que se presentan regularmente las aberturas de

piso a piso. La existencia de aberturas, huecos, e insertos hace más lenta la operación de la cimbra trepadora.

Espacios libres

Se requiere espacio libre entre las cimbras y un edificio adyacente, con el fin de avanzar de un piso al siguiente.

116 Sistemas de Cimbras

7 Diseño de cimbra para muros

7.1 Componentes de la cimbra para muros 119

7.2 Cargas de diseño 11 9

7.3 Método de análisis 121

7.4 Cálculo de esfuerzos 122

7.5 Determinación de claro máximo permisible 122

7.6 Diseño de contraventeo lateral 123

Awad S.Hanna

)~" 1mcyc.

117

Dist:iio de cimbra para muros

0:1 1mcyc

Este capítulo presenta un método de diseño de cimbras todo de madera para muro de concreto. Este procedi­miento ha sido formulado para proporcionar un diseño de cimbra de muro seguro en todos sus componentes. La metodología del diseño se basa en cargas recomendadas por el ACI-347-1994, y en los valores de esfuerzos re­comendados por el NDS-1991 y la AP A 1997.

7.1 Componentes de la cimbra para muros

Una cimbra para muro generalmente se hace de forros, postes, travesaños, tensores, y contraventeo lateral como

se indica en la Figura 6.1. El concreto fresco provoca una presión lateral en el forro, lo que es resistido por los postes. Los postes se comportan estructuralmente como una viga continua con muchos claros apoyada en trave­saños. Los travesaños a su vez. se supone que actúan como una viga continua que se apoya en tensores. Los ten­sores finalmente transmiten la presión lateral del concreto al terreno.

7.2 Cargas de diseño

Las presiones ejercidas sobre las cimbras de muros durante la construcción necesitan ser evaluadas cuida­dosamente en el diseño de un sistema de cimbra. Las cargas impuestas por el concreto fluido en los muros y co­

lumnas son diferentes de las cargas de gravedad producidas sobre las cimbras de losa. El concreto f~esco presenta propiedades fluidas temporales hasta que el concreto se rigidiza suficientemente para sostenerse a sí mismo.

7.2.1 Presión lateral del concreto en cimbras para muros

La cimbra debe diseñarse para resistir las presiones laterales ejercidas por el concreto recientemente colocado en

las cimbras. Si el concreto es colocado rápidamente en cimbras de muros o columnas, la presión puede ser equivalente a la presión total del líquido. Esto requiere que el ritmo de colocación exceda al tiempo inicial de fra­

guado de la mezcla de concreto. Una vibración excesiva y profunda puede licuar el fraguado inicial del concreto

dentro de la cobertura efectiva de las vibraciones. Aditivos retardadores o el clima frío pueden también retrasar el fraguado inicial y dar por resultado una presión lateral mayor a la prevista. La fórmula para la presión en el muro

establecida por el Instituto Americano del Concreto (ACI-347) toma en consideración la temperatura de la

mezcla y el ritmo de colocación del concreto. El ritmo de colocación del concreto se expresa en pies por hora de

altura de llenado de concreto en las cimbras. La Tabla 7.1 muestra los valores de la presión para muros de con­creto de diferentes temperaturas y ritmo de llenado.

L. Para columnas y muros con un ritmo de colocación menor de 7 pies/h (2.1 m/h); _

Awad S.Hanna 119

<I 1mcyc

Capitulo 7

Tabla 7.1 Valores de presión para muros de concreto: relación entre el ritmo de llenado de las cimbras de muro, presión máxima, y tem-peratura (ACI). ·

120

Presión máxima del concreto, lb/pie2

Ritmo de Temperatura ºF llenado de las cimbras, 40 50 60 70 80 90 100 pie/hora 1 375 330 300 279 262 250 240 2 600 510 450 409 375 350 330 3 825 690 600 536 487 450 420 4 1050 870 750 664 600 550 510 5 1275 1050 900 793 712 650 600 6 1500 1230 1050 921 825 750 690 7 1725 1410 1200 1050 933 850 780 8 1793• 1466 1246 1090 972 877 808 9 1865 1522 1293 1130 1007 912 836 10 1935 1578 1340 1170 1042 943 864 15 2185•i• 1858 1573 1370 1217 1099 1004 20 26351" 2138t 1806 1570 1392 1254 1144

·¡· Estos valores están limitados a 2000 lb/pie2

_ 150 9000R p- +--

T

con un máximo de 3000 psf ( 1.47 kgf/cm2) para columnas, 2000 psf (0.98 kgf/cm2

) para muros, y un mínimo de 600 psf (0.29 kgf/cm2

), pero no mayor de 150h (0.24h51)

en donde,

p presión lateral (lb/pie2)

R ritmo de colocación, pie/h

T temperatura del concreto en la cimbra en ºF

h altura de la cimbra, o la distancia entre juntas de construcción en pies

ó:

P1vt = 0.073 + 8.oR· .. , (equivalentes métricos) r.. + 17.8

en donde,

PM presión lateral, kgf/cm2

R51 ritmo del colocación, m/h

Te temperatura del concreto en las cimbras, en ºC

h5, altura del concreto fresco arriba del punto considerado, en m

2. Para muros con un ritmo de colocación de 7 a 1 O pies/h (2 a 3 m/h):

p = 150 + 43,400 + 2800R T T

Sistemas dl! Cimbras

Disdili de cimbra para muros

ó:

O 11.78 2.49R I • 1 . .

p/11 =O. 73 + + ·' (equ1va entes metncos) T,.. + 17.8 T,.. + 17.8

;-_I 1mcyc

con un máximo de 2000 psf (0.98 kgf/cm2), un mínimo de 600 psf (0.29 kgf/cm2

), pero no mayor de 150h (0.24h51 )

3. Para un ritmo de colocación> de 1 O pies/h:

p= 150h

ó:

P:11 = 0.24h51 (equivalentes métricos)

Las tres fórmulas anteriores pueden aplicarse solamente si el concreto satisface las condiciones siguientes:

• No contiene aditivos

• Tiene un revenimiento de 4 pulg. ( 100 mm) ó menos,

• Utiliza vibrador interno normal a una profundidad de 4 pies ( 1.22 m) ó menos

Si el concreto es bombeado desde la base de la cimbra, la cimbra debe ser diseñada para resistir la presión hi­

drostática lateral del· concreto fresco más una tolerancia mínima de 25 por ciento para tomar en cuenta una

sobrepresión de la bomba. Debe tenerse cuidado cuando se usa vibrador externo o concreto hecho con compensa­

ción de contracción o con cementos expansivos, ya que se espera que ocurra una presión mayor a la presión hi­

drostática. Es buena práctica reducir los esfuerzos permisibles a la mitad de su valor original cuando se utilizan vibradores externos.

7.2.2 Cargas Horizontales

Los contraventeos laterales deben ser diseñados para resistir todas las cargas horizontales posibles, tales como fuerzas sísmicas, viento, tensión de cables, soportes inclinados, amontonamiento del concreto, etc.

Los contraventeos laterales de la cimbra de muro deben ser diseñados para cumplir con los requisitos mínimos

de cargas por viento del ANSI A58. l, ó del código de construcción local, cualquiera que sea más estricto. Para

muros expuestos, la carga mínima de diseño por viento debe ser no menor de 15 lb/pie2• Los contra vientos para

cimbras de muros deben ser diseñados para una carga horizontal de por lo menos 100 lb por pie lineal del muro, aplicada en la parte superior.

7.3 Metodo de análisis Paso 1: El procedimiento para aplicar las ecuaciones de las Tablas 3.15 y 3.16 en el diseño del forro es el de considerar una

franja de un pie de ancho (considerar el pie inferior del forro donde la presión lateral del concreto es máxima). Determi nar el claro máximo permisible con base en los valores permisibles de esfuerzo de flexión, el esfuerzo cortante, y la de flexión. El valor mas bajo determinará el espaciamiento máximo de los postes.

Paso 2: Con base en el espaciamiento de postes seleccionado, el poste mismo es analizado para determinar su espaciamiento máximo permisible. Los postes están sujetos a presión uniforme resultante del concreto fresco. Esta presión es resistida

Awad S.Hmma 121

' 1mcyc Capítulo 7

primero por el forro que a su vez transfiere las cargas a los postes. El claro seleccionado de poste será el espaciamiento de los travesañ.os.

Paso 3: Con base en el espaciamiento seleccionado de postes, el espaciamiento máximo de travesaños (distancia entre soportes horizontales o tensores) puede ser determinado utilizando el mismo procedimiento. Para simplicidad y economía del diseño, este valor de claro máximo es generalmente redondeado al siguiente entero inferior o valor modular cuando se selecciona el espaciamiento.

7.4 Cálculo de esfuerzos

Después de que se han calculado las cargas de diseño apropiadas, los forros, postes, y travesaños son analizados a su

vez, considerando cada elemento como una viga uniformemente cargada con una de las tres condiciones de apoyo

(claro simple, dos claros, o tres o más claros) para determinar los esfuerzos desarrollados en cada elemento. Los

soportes verticales y los contravientos laterales deben revisarse en cuanto a esfuerzos de compresión y tensión. Con

la excepción del forro, los esfuerzos de compresión deben ser revisados en los apoyos para asegurarse contra el pan­

deo. Usando los métodos de mecánica de ingeniería, los valores máximos del momento flexionante, cortante, y de­

tlexión desarrollados en una viga cargada uniformemente de sección uniforme, se muestra en las tablas 3 .15 a 3 .17.

Los esfuerzos máximos de las fibras en flexión, cortante, y compresión, resultantes de una carga específica,

pueden ser determinados a partir de las ecuaciones siguientes:

Flexión:

Cortante: l5V .f: = ~ para elementos rectangulares de madera

V

lb/Q

Compresión: o p

f..J. =A"

Tensión:

En donde /,,, f;., f..l. , f~., y f, son como se definió anteriormente en las tablas NDS y,

A área de la sección en pulg2

M momento máximo en lb/pulg.

P carga concentrada, en lb.

S módulo de sección en pulg3

U fuerza cortante máxima, en lb

lb/Q constante de corte, en pulg2/pie

7.5 Determinación de claro máximo permisible

El claro máximo correspondiente a flexión, cortante, y deflexión puede obtenerse directamente usando las ecua­

ciones de la Tabla 3.16. Como se menciona previamente el valor máximo permisible de diseño para el claro será el más pequeño redondeado al entero inferior o valor modular.

122 Sistemas de Cimbras

Diserlo de cimbra para muros

7.6 Diseño de contraventeo lateral

,, 1mcyc

Para cimbras de muro, el contraventeo lateral se proporciona en forma de puntales rígidos inclinados. Los contra­

venteos son requeridos generalmente para resistir las cargas de viento y otras cargas horizontales. Puesto que la

carga por viento puede aplicarse en cualquier dirección, los contraventeos deben colocarse en ambos lados de las

cimbras. Cuando se usan puntales rígidos, pueden colocarse en un lado de la cimbra si están diseñados para resistir

tanto la tensión como la compresión. La Figura 7.1 muestra un ejemplo visual de contraventeo lateral de cimbra.

Figura 7 .1 Contra venteo lateral de cimbra.

Cargas de diseño

La carga de diseño para contraventeo lateral puede calcularse usando las siguientes ecuaciones:

P' = Hhl h' /'

en donde:

P' = carga de puntal por pie de la cimbra, lb/pie

H = carga lateral en la parte superior de la cimbra, lb/pie

h = altura de la cimbra, en pies

h' = altura de la parte superior del puntal, en pi·es

= longitud de puntal, en pies

I' = distancia horizontal desde la base del puntal a la cimbra, en pies

Procedimiento de diseño

1. Comenzar el diseño seleccionando un cierto tamaño de puntal que satisfaga

I - ~50 d

en donde des la dimensión menor de la sección transversal del puntal seleccionado

2. Calcular el esfuerzo crítico de pandeo de Euler para columna FcE como sigue:

Awad S.Hanna 123

{;') 1mcyc

Capítulo 7

F.= Kc:EE' d: (!,. / d)2.

en donde K c1:·= 0.3 para madera graduada visualmente (usado también en diseño de cimbra)

3. Calcular el esfuerzo de compresión limitante en columna con relación de esbeltez cero de F,· de la ecuación:

en donde C0 , CM, Ci. CF, son tablas definidas (ver Tablas 3.4a,b, 3.7, y 3.8)

4. Calcular el factor de estabilidad de columna Cp con la fórmula:

5. El esfuerzo de compresión permisible F'c en el puntal es dado por

F'c = F,~ (Cp)

6. Si F,'. < Fc:J:, esto significa que la sección elegida no es suficiente para resistir el pandeo. Así, debe incrementarse el tamaño de la sección transversal y repetir los pasos 1 a 6 hasta obtener F,.¡; < F,'.

7. La carga máxima que puede ser resistida por el puntal es el producto de F'c y el área real (nó la nominal) de la sección trans versal del puntal seleccionado.

8. El espaciamiento máximo de puntales en pies que puede soportar un puntal se obtiene dividiendo la carga máxima entre la carga por puntal por pie.

Debe notarse que el puntal generalmente soporta fuerzas de compresión o de tensión dependiendo la dirección

de la carga horizontal aplicada a la cimbra. Esas dos fuerzas son iguales en magnitud pero difieren en signo. El

diseñar puntales como elementos de compresión generalmente garantiza que son seguros también en tensión

porque tomamos en consideración una precaución adicional contra el pandeo asociado con la compresión.

EJEMPLO 1

Diseñar una cimbra para un muro de concreto de 15 pies de alto, que será colado a un ritmo de 4 pies/h, vibrado in­

ternamente. La temperatura prevista del concreto al colarse es 68 ºF. El forro será de madera de 1 pulg. de espesor

(nominal), y se usarán tensores de 3000 lb. La madera de armazón se especifica como grado de construcción Douglas Fir No. 2

Solución:

Carga de diseño

Presión lateral: P = 150 + (9000R)/T

p = 150 + (9000 X 4)/68

= 679.41 psf = 680.0 lb/pie2

Suponer junta de construcción cada 5 pies:

150 X h = 150 X 5 = 750 lb/pie2

124 Sistemas de Cimbras

Disd\o de eimbra para muros

680 < 3000 y 680 < 150 X h (OK)

El valor de diseño para presión lateral es 680 lb/pie2

Criterios de diseño

Se necesita encontrar el claro máximo práctico que el elemento de diseño puede resistir.

Espaciamiento de postes

Considerar l tira de 12 pulg.

Carga/ft' = 680 lb/pie2

De las tablas de diseño podemos obtener:

• F11 = 875 lb/pulg:?

• Factor de uso en plano Cru = 1.2

• Factor de tamaño Cr = 1.2

• Fv = 95 psi (aquí no tenemos división)

• Factor de Temperatura = C, = 1.0

• Factor de duración de carga = CD = 1.25

(Duración de la carga = 7 días para la mayoría de cimbras a menos que se indique de otro modo).

Flexión

Esfuerzo permisible = 0: = Fb(Cru)(Ct)(Co)

F,: 875 X 1.2 X 1.0 X 0.9 X 1.25 = l 181.25 lb/pie2

claro permisible

= 10.95(~ s r 14.824 pulg.

Cortante

l0.95 (118125 X l.055J)í 680

Esfuerzo permisible = F,.' = Fv(CH)(C1)(CD)

F,.' = 95 X 2.0 X 1.0 X 1.25 = 237.5 lb/pulg2

I = 13.3 (F.~ A ) + 2 X d lV

De las tablas podemos obtener:

Awad S.Hanna

{í 1mcyc

125

I 1mcyc

• d = 0.75 pulg.

• A = 8.438 pulg.2

1=133 x 2375 x 8.438 +2 x0.75 = 40.7 pulg. 680

Deflexión

/=1.69( ~r

De las tablas podemos obtener:

• 1 = 0.396 pulg4

• E = 1,600,000 lb/pulg2

E' = E (C,) = 1.6 x 106 x 1.0 = 1.6 x 106 lb/pulg2

I = 1.69 ( 1.6 x 10<> x 0.396)1, = 16.507 pulg. 680

Por lo tanto el forro será soportados por postes, con un espaciamiento de 12 pulg. ( 1 pie).

Espaciamiento de travesaños

Carga/pie = w x (espaciamiento de poste x 1 pie de claro de travesaño)

= 680.0 X 1.0 X 1.0 = 680.0 lb/pie

Intentar con una pieza de ( 2 x 4 ) Douglas Fir:

De las tablas podemos obtener:

• 1 = 5.358 pulg°'

• S = 3.063 pulg:;

• d = 3.5 pulg.

• A = 5.25 pulg2

Flexión

126

Factor de tamaño C / = 1.5

F¡'. = esfuerzo permisible = Fb(postes) (C1)(Co)(C ¡)

F'¡'. = 675 X 1.Q X 1.25 X 1.5 = 1266.0 lb/pie2

Capitulo 7

Sistemas de Cimbras

Diseiio dt: cimbra para muros

/ = 10.95 ( 1266

.Ü X 3

·063 J}í = 26.150 pulg.

680

Cortante

~'. = Fv(C11)(C1)(Co)

F,'. 95.0 x 2.0 x 1.0 x 1.25 = 237.5 lb/pie2

l 1,, " ~'.A 2d .) . .) -- + w

I - } " " 23 7.5 X 525

2 " 5 31 "87 1 - -'.-' X + X -'. = . -' pu g. 680

Deflexión

Como anteriormente, E' = 1.6 x 106 lb/pie2

1 = 1.69 ( 1.6 X lQc' X 5359 J 1/3 = 39.336 pulg. 680

Rige la flexión; claro= 26.150 pulg. (tomar 2 pies). El espaciamiento final de postes es 2 pies.

Travesaños dobles

Intentar con dos piezas ( 2 x 4) Douglas Fir (las propiedades son las mismas que el anterior)

Cargalf' = 680 x (espaciamiento de poste) x 1 pie de travesaños = 1360 lb/pie

Flexión

F,; = esfuerzo permisible = Fb(postes) (C,)(Co)(Cr)

F,: = 875.0 X 1.0 X 1.25 X 1.5 = 164.0 psi

I = 10.95( 1640.0x1x3.063) = 29.762 pulg. 1360

Cortante

F,'. = Fv(CH)(C1)(Co)

F,' = 95.0 x 2.0 x 1.0 x 1.25 = 237.5 lb/pulg2

/ = 13.3 ( F~ A J + 2 x d

Awad S.Hanna

·' 1mcyc

127

' 1mcyc

/ =1"'"'(2375

x525

) 2 "'5=31"'87 1 .J • .J + X .J. ..) pu g. 680

Deflexión

Como anteriormente, E' = 1.6 x 106 lb/pulg2•

/ = 1.69 1.6 X 10 X 5359 = 39.336 pulg. ( 6 )113

680

Capítulo 7

Rige la flexión; el claro = 29. 762 pulg. (tomar 2.5 pies). Prácticamente redondeamos algunas veces este espa­ciamiento hasta 2.5 pies ya que 29.762 está muy cercano a 30.

Los travesaños serán soportados por contraventeos laterales, con un espaciamiento de 2 pies.

Espaciamiento de tensores

• Se usarán tensores de 3000 lb

• Fuerza/tensor = (presión lateral del concreto) x (espaciamiento de travesaños) x (espaciamiento de tensores), lo que no deberá ser mayor de 3000 lb.

• 3000 = 680 x 2 x espaciamiento del tensor ~espaciamiento de tensor ~ 2.206 pies.

Tomar el espaciamiento de amarres = 2 pies.

Esfuerzo de compresión

128

1. Postes en travesaños:

Area en compresión = b1ravesaiio X bposte X 2.0 (multiplicamos por 2 debido al doble travesaño) Carga transmitida por compresión = intensidad de presión x espaciamiento de postes x espaciamiento de travesaños 680.0 X 1.0 X 2.0 = 1360.0 lb

De las tablas podemos obtener:

• Factor de área de compresión = C8 = 1.25

• Factor de temperatura = C1 = 1.0

• Fd = 625.0 psi

F,':. = F,:. (Cs)(C,)

F,'. = 625 x 1.25 x 1.0 = 781.25 lb/pulg2

El valor calculado del esfuerzo de compresión es:

1360.0 Fd. tcalculado) = = 302.22 < 781.25 (seguro)

(1.5)2 X 2

Sistemas de Cimbras

¿) 1mcyc

Discflo de cimbra para muros

2. Placa del tensor

Carga del tensor = (intensidad de presión) x (espaciamiento de tensores) x (espaciamiento de travesaños) = 680 x 2 x 2 = 2720.0 lb

El esfuerzo permisible en compresión es 781.25 lb/pulg2

El área de compresión indicada en la figura= (ancho del travesaño) x (ancho requerido de la placa de tensor) x 2 (ya que tenemos dos travesaños)

B. el ancho requerido de la placa de tensor puede obtenerse como sigue:

2 X 1.5 X B = 2720.o 781.25

B ;;:: 1.161 pulg., tomamos B = 1.5 pulg.

Carga del puntal

Probar con 4 x 4 pulg.

H = 100 lb/pie

h = 15 pies

h' = 10 pies

l' = 1 O pies

= 14.14pies

P' H X h X l 100 X 150 X IOfi.

2121.30 lb = = h' X/' 10 X 10

l 14.14 X 12 48.48 < 50.0 (OK) -- =

d 3.45

F' en riostra 03E' 03 X 1.6 X 106

204.228 lb/pulg2 = d:º (11 d) 2

( 48.48)2

F,_~ = Fe x (todos los factores excepto Cp)

( = Fc(CD)(CM)(Cc)(Ci:)

F,_* = 1300.0 X 1.25 X 1.0 X 1.0 X 1.5 = 2437.5 lb/pulg2

Cp factor de estabilidad de columna

Awad S.Hanna 129

{j 1mcyc

1 + 204228 24375

2* 0.8 [

1 + 204228 ]2

24375 2* 0.8

204228

24375 = 0.0823 0.8

F; = ~~ (Cp) = 2437.5 x 0.0823 = 200.629 lb/pulg2 (inseguro)

Intentar una pieza de 5 x 5pulg. Siguiendo el mismo procedimiento, tenemos:

I - = 37.7067 FcE = 337.6014 lb/pulg2

d

Cp = 0.03784 ~ F,~ = 922.2754 lb/pulg2

P permisible es 922.2754 x ( 4.5)2 = 18676.07 lb.

y el espaciamiento entre puntales= 18676.07/2121.30 = 8.8041 pies.

Tornar espaciamiento = 8 pies

EJEMPLO 2

Repetir el Ejemplo 1 con forro que tiene las características siguientes:

El triplay es Tipo: APA B-B PL YFORM CLASE 1 con grupo de especie de cara= 1.

• Condición seca

• Espesor: 7 /8 pulg.

Solución:

De las Tablas 3.11 y 3.12 de las propiedades geométricas obtenemos:

• KS = 0.515 pulg.

• 1 = 0.278 pulg4

• lb/Q = 8.05 pulg2

De la Tabla 3.14 de propiedades mecánicas, podemos obtener los valores de diseño siguientes:

• Fb = 1650.0 lb/pulg2

• Fv = 190.-0 lb/pulg2

•E = 1.8 x l06 lb/pulg2

130

Capitulo 7

Sistemas de Cimbras

D1scii11 de cimbra para muros

La presión del concreto es 680.0 lb/pulg2 (ver el Ejemplo 1)

Espaciamiento de postes

Flexión

W¡, = 680 = 120 X F1i X KS /~

120 X 1650.0 X 0.515 680 = ------

/12

/ 1 12.246 pulg.

Cortante

lb/Q Ws = 20 X F\' X --

1-:_

680.0 = 20.0 X 190.0 X 8.05

11

l. = 44.985 pulg.

Deflexión

Debida solamente a flexión

I Li~-

360

wl¿ ~= .•

1743 El

680 X ft 360 1743 X 1.8 X 1 O'' X 0278

1, = 15.273 pulg.

' 1mcyc

Rige la flexión. Espaciamiento de postes = 12.246 pulg. redondeado hacia abajo a 12 pulg = 1 pie. El resto del

disefio es igual a lo anterior.

.\\\ad S l lanna 131

8 Sistemas de cimbra vertical: sistemas

independientes de grúa

8 .1 Cimbra deslizante 13 5

8.2 Sistema de cimbra auto-elevable 142

Awml S. Harma

() 1mcyc

133

Sistemas de cimbra vertical

t1 1mcyc

Como se menciona en el Capítulo 5, el cimbrado vertical puede clasificarse en dos categorías principales: siste­

mas dependientes de grúa, y sistemas independientes de grúa. La cimbra deslizante y la cimbra auto-elevable son

clasificados como sistemas independientes de grúa en los que los paneles de cimbra se mueven verticalmente por otros mecanismos de transporte vertical.

8.1 Cimbra deslizante

8.1.1 Historia

La historia de la cimbra deslizante puede remontarse hasta la década de 1920 y aún antes. A finales de los 20s,

muchas estructuras de concreto fueron coladas usando un sistema de cimbra que se movía durante la colocación del concreto. En ese tiempo, las cimbras eran levantadas por gatos mecánicos de tornillo y yugos de madera construi­

dos en obra. Los trabajadores jalaban cuerdas que levantaban las cimbras. Las primeras aplicaciones de la cimbra

deslizante se limitaban a bunkers de almacenaje y silos con un espesor constante en toda la altura del muro.

Desde finales de los 50s, la construcción con cimbra deslizante ha recorrido un largo camino; la locomoción

es realizada por gatos que suben sobre barras lisas de acero o tubos anclados en la base de la estructura, y el

sistema ha sido empleado exitosa y económicamente en situaciones en que se requiere discontinuidad de sección. Como resultado, la lista de aplicaciones recientes se ha extendido hasta incluir núcleos de torres, pilas de puentes,

torres de enfriamiento de plantas de energía, fustes de chimeneas, y patas de plataformas petroleras.

8.1.2 Prácticas de construcción

La mayoría de los contratistas que usan cimbras deslizantes no son propietarios del equipo de cimbra deslizante.

Un contratista general que encuentra factible el uso de cimbras deslizantes tiene tres opciones:

1. Diseñar, construir, y operar el conjunto de la cimbra deslizante. Esto requiere la ayuda de consultores expertos que ayudarán en cada paso del proyecto.

2. Subcontratar el trabajo con un subcontratista especializado en cimbra deslizante.

3. Comprar o rentar el sistema de cimbra totalmente diseñado y fabricado, listo para erigirse en el sitio y a ser operado por el propio personal del contratista. El costo de rentar equipo de cimbra deslizante se basa en pies lineales (o metros) de desli zado. la capacidad, y la calidad del equipo. Los gatos y las barras de gatos se utilizan en forma rentada, pero normalmente las cimbras no están disponibles en renta.

Awad S. Hanna 135

;:1 1mcyc

8.1.3 Operación de la cimbra deslizante

Capítulo 8

La construcción de cimbra deslizante es un proceso de extrusión en el que la cimbra, de 3.5 a 6 pies (1.07 a 1.83

m) de alto, es el molde y est~ siendo elevada constantemente. El concreto fresco es colocado o bombeado dentro

de las cimbras. Después de dos o tres horas, el concreto alcanza el fraguado inicial y pierde su plasticidad y comienza a sostener al nuevo concreto fresco colocado sobre él. El ritmo de movimiento de las cimbras es contro­lado y corresponde con el fraguado inicial del concreto de manera que las cimbras dejan al concreto después de que está suficientemente fuerte para conservar su forma, al mismo tiempo que sostiene su propio peso. Las cim­bras se mueven hacia arriba por medio de gatos que trepan sobre barras lisas de acero empotradas en el concreto

endurecido y ancladas a la base de cimentación del concreto. Estos gatos pueden ser hidráulicos, eléctricos, o

neumáticos y operan a velocidades de hasta 24 pulg./h (609.6 mm/h).

La Figura 8.1 muestra un sistema de cimbra deslizante sostenido por barras para gatos. Los yugos son marcos

que se utilizan para resistir las cargas laterales y transferir las cargas verticales a las barras del gato. Los trabaja­dores vibran continuamente el concreto para evitar cualquier formación de huecos. Una plataforma superior de trabajo es adosada a la cimbra interior y se desliza hacia arriba con ella para proporcionar un lugar en que los tra­

bajadores puedan colocar el concreto y fabricar el refuerzo de acero. Una plataforma inferior de trabajo es sus­

pendida de la dmbra exterior para permitir a los trabajadores aplicar un compuesto de curado y reparar cualquier

formación de huecos que pueda aparecer.

Platafonna e:-..1erior de ménsula

Ménsula de acero Travesaños de

cimbra Cimbra----?.~-+1--1

Figura 8.1 Sistema de cimbra deslizante. (Cortesía de Gleibau Salzburg)

136

Andamio colgante interior

Sistemas de Cimbras

Sistemas de cimbra vertical

fl 1mcyc

La instalación de la cimbra deslizante comienza por la colocación de las barras del gato en la cimentación. Una

malla de viguetas de acero se construye y es sostenida por estas barras de gato. Desde esta malla de viguetas de acero,

son colocados y soportados el sistema de forros y cubiertas. Este proceso de instalación toma de 3 a 5 semanas.

8.1.4 Componentes de la cimbra deslizante

La mayoría de las operaciones de cimbra deslizante incluyen los componentes siguientes:

Gatos

Las cimbras se mueven hacia arriba por medio de gatos. Los gatos de cimbra deslizante tienen una variedad de

capacidades: 3 toneladas (2.7 Mg), 6 toneladas (5.4 Mg), 15 toneladas (13.6 Mg), 20 toneladas (18.1Mg),y22

toneladas (20.0 Mg). Los gatos se colocan de manera que reciban aproximadamente la misma carga, de manera que no se desplomen las cimbras. El número de gatos que se utilizan es controlado por sus capacidades de carga.

Puede haber menos gatos de mayor capacidad, o más gatos de menor capacidad. Los gatos de menor capacidad tienen la ventaja de distribuir la carga sobre más soportes, reduciendo así los requisitos de resistencia para las

cimbras y los yugos. Por otra parte, el menor intervalo entre gatos hace más difícil colocar la varilla de refuerzo,

los insertos, y las aberturas. Dependiendo del tamaño del gato y la carga de cubierta, los intervalos entre gatos

varían entre 4 pies ( 1.2 m) y 9 pies (2. 7 m). Si se usan gatos de alta capacidad y yugos especialmente diseñados, el intervalo entre gatos puede incrementarse sustancialmente.

Los gatos tienen incorporado individualmente un dispositivo de auto-nivelado. En la mayoría de los casos,

conservar los gatos a nivel dentro de Yi pulg. (12.7 mm) es satisfactorio. Los gatos son neumáticos, eléctricos, o

hid ... áulicos. Los gatos hidráulicos son relativamente ligeros y compactos, fáciles de instalar, y muy confiables en

casi todas las condiciones. Los gatos neumáticos operan muy parecido a los gatos hidráulicos con excepción de

que usan aire en lugar de aceite. Son considerablemente más grandes en diámetro y tienen una tendencia a fun­

cionar mal en clima frío. Los gatos eléctricos también tienen la ventaja de ser auto-nivelables automáticamente, ya que son activados por un sistema de nivel de agua que corre a través de todos los gatos con el nivel de agua con­

trolado desde un punto de control. Cada gato tiene su propio motor eléctrico que opera un brazo eléctrico adosado al sistema de pinza. Los gatos eléctricos son mayores que los hidráulicos y requieren conexiones eléctricas y de agua así como depósitos individuales de aceite.

Barras de gato

Las barras de gato que se usan en las operaciones de cimbra deslizante son generalmente tubos de% pulg. ( 19.05

mm), barras sólidas de 1 'l4 pulg. (31.75 mm), o tubo de 2 Yi pulg. (63.50 mm), dependiendo de la capacidad de diseño. Estas barras son comúnmente de 1Oa20 pies (3.05 a 6. lm) de largo con sus extremos roscados para reci .. bir una junta que conecta una barra de gato o tubo con el siguiente. Las barras de gato pueden dejarse en las cim­

bras y utilizarse como refuerzo. Las barras son colocadas dentro de las cimbras y. se evita que se pandeen mediante el mismo concreto que ya se ha endurecido. Puesto que las barras de gato dependen del concreto para su estabilidad, es necesario soportar las barras contra el pandeo cuando están fuera del concreto, como cuando las

barras pasan a través de una abertura de puerta o ventana. Como resultado, y siempre que sea posible, las barras de gato deben colocarse evitando cualesquiera aberturas repetidas de muro. -

Awad S. Hanna 137

<í 1mcyc

Capitulo 8

Forros

Las cimbras deslizantes- consisten en un forro (cimbra) interior y exterior, de 3.5 a 6 pies (1.07 a 1.83 m) de alto,

usando madera de 1 pulg. (25.4 mm) de espesor. Las cimbras_pueden ser fabricadas de madera o de acero. El forro no

se fija al piso; sino que es suspendido ya sea por varios dispositivos de levantamiento apoyados en barras metálicas, o

de otros miembros que descansan en la cimentación o en el concreto endurecido, por medio de yugos metálicos o de

madera (marcos). Una vez que la cimbra ha sido llenada con concreto fresco y ha comenzado el endurecimiento, la cimbra es levantada graduallmente por los dispositivos de levantamiento de los que está suspendida.

Yugos

Los yugos son hechos generalmente de acero o de madera. La función de los yugos es la de transferir todas las

cargas de cubiertas y de andamios a los gatos y a las barras de gato.

Plataforma de la cimbra (Cubierta de trabajo)

Una cubierta de trabajo (plataforma de la cimbra) es adosada a la cimbra y se deliza hacia arriba junto con ella

para proporcionar un lugar desde el que los trabajadores puedan colocar concreto y armar el refuerzo de acero.

Otras funciones de la cubierta de trabajo incluye"n:

1. Colocación y vibración del concreto

2. Colocación de varilla de refuerzo horizontal y vertical

3. Colocación de ranuras y anclas de dovela para losa (si se tienen) para conexión con el núcleo

Andamio de acabado

Un andamio colgante inferior es suspendido de la cimbra exterior para permitir a los trabajadores aplicar un com­

puesto de curado y reparar cualesquiera huecos que puedan aparecer. El andamio de acabado también puede

usarse para el desprendimiento de las cimbras para aberturas, ranuras, y dovelas.

8.1.5 Métodos y técnicas en la operación de la cimbra deslizante - Método de colocación

El concreto es comúnmente elevado por medio de grúas, plumas montadas en plataformas, o bombeado. Tolvas

receptoras en la plataforma toman el concreto, de donde es distribuido a las distintas ubicaciones en las cimbras

por medio de carretillas inanuales. Los patrones de tránsito deben ser planeados para permitir un acceso fácil del

concreto y para el almacenaje de varilla de refuerzo, insertos, y aberturas. El concreto es generalmente colocado

en capas de 2 a 12 pulg. (50.8 a 304.8 mm), siendo las capas de 12 pulg. (304.8 mm) las más deseables. El ritmo

lento de colocación de capas de 2 ó 3 pulg. (50.8 a 76.2 mm)'se utiliza cuando hay un retraso en el proceso y el

concreto no puede tener juntas frías (silos, depósitos, y torres de enfriamiento).

Vibración

La vibración del concreto es muy importante para la calidad del mismo. Se utilizan generalmente·vibradores de

una pulg. (25.4 mm) de diámetro a menos que el muro que se esté colando sea muy grueso, en cuyo caso pueden

usarse vibradores grandes de hasta 3 pulg. (76.2 mm) de diametro. La vibración del concreto debe penetrar solo la

capa superior. La vibración profunda del concreto podría causar una caída del concreto por abajo de la cimbra:

138 Sistemas dt: Cimbras

Sistt:mas de cimbra vt:rtical

;:I 1mcyc

Debe tenerse cuidado en vibrar cada sección del concreto. Los huecos de panal en el concreto son el resultado de

un esfuerzo fallido de vibración ..

Temperatura y mezclado del concreto

La temperatura del ambiente, la velocidad de levantamiento de la cimbra deslizante, y las condiciones en las cu­

ales el concreto ha de ser colocado, se encuentran entre varios factores que deben tomarse en cuenta cuando se se­

leccione el tipo y proporción del cemento en la mezcla del concreto. El cemento Portland normal Tipo 1 es

recomendado en casi todas las instancias. El cemento modificado Tipo II se utiliza para trabajo bajo tierra y en

colados de concreto masivo. El cemento Tipo 111 de alta resistencia inicial debe usarse solamente en temperaturas

extremadamente frías. La resistencia de diseño para mezcla de concreto de cimbra deslizante debe ser entre 3000

y 4500 1 b/pulg2 (2.11 a 3 .16 kg/mm2). El contenido de cemento debe ser entre 6 y 7 1 /2 sacos por yarda cúbica (7.8

y 9.8 sacos por metro cúbico) de concreto en verano y entre 7 y 8 sacos por yarda cúbica (9.2 y 10.5 sacos por

metro cúbico) en construcciones durante el invierno. Abajo de estas proporciones, se favorecería rayado, huecos

de panal. y juntas frías debido a la rigidez de la mezcla. Un alto contenido de cemento puede generar calor exce­

sivo. haciendo al concreto difícil de colocar, atrapando aire, e incrementando el esfuerzo por temperatura en el

concreto que esta fraguado. Para una buena colocación del concreto se recomienda que el revenimiento de la

mezcla sea de aproximadamente 4 pulg. ( 1O1.6 mm). La temperatura es probablemente el factor más importante

en una buena colocación de concreto y el menos enfatizado.

Otros factores que contribuyen a la calidad del concreto incluyen buena selección de la graduación del tamaño

del agregado y el uso de retardantes o acelerantes para controlar el ritmo del fraguado del concreto.

Velocidad de la operación

La velocidad promedio a la que será manejada la cimbra deslizante debe decidirse con base en ·la mezcla de con­

creto. en las mismas cimbras, en las capacidades de almacenaje, y en el equipo para elevar a los trabajadores y los

materiales. Esta consideración incluirá a menudo decisiones en cuanto al uso de aditivos para el concreto, calefac­

ción. uso de hielo. sellado de las cimbras, confinamientos, etc. etc.

El concreto es generalmente bombeado a las cimbras a un ritmo de 18 a 20 yd3 /h ( 16.4 a 18.3 m3 /h). Las cim­

bras normalmente se elevan a un ritmo de 9 a 12 pulg/h (228 a 305 mm/h) y pueden alcanzar un ritmo de 20

pulg./h (508 mm/h). A este ritmo se está colando aproximadamente un piso por día.

Aditivos

Los aditivos pueden agregarse al concreto para acelerar o retardar el proceso de hidratación del concreto. Estos de­

ben utilizarse solamente cuando así lo indican las especificaciones o por solicitud o aprobación del responsai !e o su

representante de campo. Se debe tener precisión en el agregado de aditivos porque si no se controlan cuida­

dosamente. los efectos laterales pueden ser signi~cativos al aumentar las dosis. Los ad.itivos no deben utilizarse en

lugar de controles de temperatura. El calentamiento o enfriamiento de los materiales es efectivo y no involucra nin­

guno de los riesgos asociados con control químico. Sustituir hielo por agua en la mezcla es el mejor método para en­

friar el concreto y es altamente recomendable. El calentamiento del concreto se hace generalmente colocando tubos

de vapor cerca de las cimbras o colocando calefactores eléctricos o de gas cerca de las cimbras.

Awad S. Hanna 139

' 1mcyc Capitulo 8

No se recomienda usar ceniza volante en la mezcla de concreto debido a su tendencia de adherirse a las cimbras.

Curado/Acabado

El curado y el acabado son ideales después de que el concreto se aleja de la parte inferior de las cimbras. Normal­

mente, se aplica un acabado con llana y cepillo, pero otros medios de aplicar los acabados se están usando rápida­

mente. Rrincipalmente un acabado de tipo de rociado. El curado del concreto se hacía rociando al concreto

mecánicamente con agua, pero este proceso deja marcas, áreas sin mojar, y crea condiciones excesivas de agua

en la base de la estructura. El uso de membranas de curado o la aplicación de compuestos asperiados por un traba­

jador, es actualmente una forma más popular de curar el concreto.

Varillas de refuerzo

La colocación de varillas de refuerzo en la construcción con cimbras deslizantes es una tarea difícil y debe ser

planeada muy cuidadosamente. La necesidad de una planeación cuidadosa de la colocación de varilla de refuerzo

se debe la que las vigas de los yugos del gato se mueven hacia arriba, y el acero horizontal de refuerzo es estacion­

ario; la varilla de refuerzo horizontal debe ensartarse a través de los yugos, y el tiempo entre colados del concreto

es corto. Como resultado, el refuerzo debe estar en la obra con buena anticipación al colado, ya que un retrazo en

la varilla de refuerzo y en consecuencia detener la cimbra deslizante podrían ser muy costosos.

Cimbrado de aberturas, proyecciones y remetimientos

Aberturas. pasos de puertas, y duetos se cimbran retirando secciones enteras del forro. De la misma manera.

ranuras. placas de anclaje, e insertos roscados tienen que colocarse en las cimbras mientras el concreto está si­

endo colado. La colocación vertical de estos elementos es medida por el uso de barras marcadoras. Estas barras

están separadas de las barras de gato y de las varillas de refuerzo, pero son colocadas en el concreto al inicio del

deslizado. Se utilizan para marcar el avance vertical de la ob.ra e indicar cuándo colocar algún tipo de insertos o

cajas huecas. La colocación horizontal de estas cajas huecas e insertos se indican en el forro interior de las mis..,

mas cimbras. Se utilizan cintas de diferentes colores para indicar el centro de los diferentes tipos de cajas huecas e

insertos. Estas cajas huecas e insertos son amarrado~ a la varilla de refuerzo con alambre No. 9 para evitar su

movimiento dentro de las cimbras. Cuando las cajas huecas han de colocarse donde se encuentran barras de gato,

las barras deben ser sujetadas adecuadamente contra pandeo. Las cajas huecas repetidas son un factor importante

de diseño en la colocación de las barras de gatos.

Reducción del espesor del muro

En estructuras altas, es necesario reducir el espesor del muro periódicamente para disminuir el peso de la estructura y

para aho1Tar en el volumen de concreto. Cuando quiera que se necesite una reducción en el espesor del muro, se coloca

un tablero en el interior de las cimbras reduciendo así el espesor del muro. Cuando la reducción es solamente en un

lado del muro. los gatos no estarán en el centro de las cimbras y la tracción sobre los yugos debe ser equilibrada.

Nivelado

Uno de los mayores problemas con la construcción de cimbra deslizante es el conservar las cimbras a plomo y a

nivel. La forma básica y a menudo olvidada de evitar el mal alineamiento es un contraventeo adecuado. Todas las

140 Sistemas de Cimbras

Sistemas dt: cimbra vertical

\:' 1mcyc

cimbras. plataformas. y equipo de gatos debe ser sujetado seguramente a la malla de izamiento. Igualmente. la

colocación de gatos es importante para asegurar que las cimbras sean elevadas de una manera uniforme.

Un sistema de provisión de agua con un depósito centralizado y tubos de extremo abierto en varios yugos en el

sistema. y con grandes plomadas suspendidas por alambre de piano. se usan comúnmente para revisar si el edifi­

cio está a plomo y a nivel. Más recientemente, se están utilizando lásers verticales colocados en dos o tres esqui­

nas del edificio. Asimismo. se utilizan tránsitos o teodolitos para revisar el alineamiento. Si el edificio se sale de

plomo suficientemente como para requerir realineamiento, éste se logra elevando con gatos un lado de las cim­

bras hasta ponerlo a plomo.

Tolerancias

Las tolerancias deben ser las máximas que permitan los requisitos de diseño y de estética. Las tolerancias muy es­

trictas son costosas y deben especificarse solamente cuando sea necesario. Las tolerancias especificadas pueden ser

normalmente no menores a las siguientes:

• Variación de plomo en cualquier dirección:

1 pulg. (25.4 mm) en cualesquiera 50 pies ( 15.2 m)

2 a 3 pulg. (50 .. 8 a 76.2 mm) en la altura total del edificio

• Variación de nivel:

1 pulg. (25.4 mm)

• Variación en espesor de muro

-Y4 pulg. (-6.35 mm)

+ Y2 pulg. (+ 12.70 mm)

• Relación de superficies críticas una con otra:

1 pulg. (25.4 mm)

• Colocación vertical de cajas huecas, insertos, y placas:

2 pulg. (50.8 mm)

• Colocación horizontal de cajas huecas, insertos, y placas:

Y!._J)ulg. (12.7 mm)

Descenso de la cimbra deslizante

El procedimiento para descender la cimbra deslizante una vez que se termina el colado toma de 2 a 4 semanas.

Las cimbras son usualmente atornilladas directamente a los muros, y después las cubiertas y el forro son retirados

y descendidos con grúa.

8.1.6 Consideraciones económicas en el uso de cimbra deslizante

Hay muchos factores que deben considerarse cuando se decide usar cimbras deslizantes. El ·edificio tiene que ser

diseñado para cimbras deslizantes, o para un sistema de cimbrado similar. como cimbra de salto. El núcleo debe

ser repetitivo en todos los pisos y simple en el diseño. La cimbra deslizante no es económica para edificios de me-

Awad S. Hanna 14!

' 1mcyc

'\

Capítulo 8

nos de 250 a 300 pies (76.2 a 91.4 m) de altura de núcleo, porque el alto costo fijo inicial de instalación y descenso no es comparable con el bajo costo de cimbrado para alturas relativamente pequeñas.

El costo de cimbra deslizante en el concreto es muy sensible a la sección transversal del edificio, altura, acero

p01 yarda o metro de concreto, empotramientos, cantidad de concreto por pie o metro de altura, políticas de mano

de obra. clima. etc. etc. Obviamente, el costo del cimbrado permanecerá igual independientemente de si la es­

tructura deslizada es de 50 ó de 500 pies ( 15.2 ó 152.4 m) de alto o si los muros son de 6 o de 26 pulg. ( 152.4 o

660.4 mm) de espesor.

Las aberturas en el muro no sólo son costosas para cimbrar, sino que retrasan el deslizado. incrementando así

proporcionalmente el costo por volumen del concreto. Igualmente. una cuadrilla básica de aproximadamente 1 O

trabajadores es requerido ya sea para 1Oó20 yardas cúbicas (7.6 ó 15.3 m3) de concreto colocados por hora. De­

masiado acero, además del alto costo de colocarlo, crea un ritmo reducido de deslizado y por lo tanto. un mayor

costo del concreto.

Si el clima es frío, el concreto fraguará más lentamente, el ritmo de deslizamiento disminuirá, y €1 costo por

yarda cúbica o metro cúbico de concreto también se incrementará. U na decisión con respecto a la economía de usar cimbra deslizante en una estructura debe basarse no sólo en el costo por yarda o metro cúbico de concreto.

sino también en el ahorro de costos que puede obtenerse al disminuir el tiempo de construcción.

Hay muchos errores costosos que pueden retrasar el proceso·~~ deslizado, haciendo al sistema no económico.

El defecto de agujeros en forma de panal ocurre frecuentemente. Esto se debe en general a mala vibración del

concreto. La errónea colocación de insertos y placas, o si los muros están muy desplomados, puede llevar a regre­

sar y destruir secciones de muro, o al rediseño del acero. Uno de los errores más costosos que pueden suceder es cuando el concreto fragua y se pega en las cimbras, haciendo imposible mover las cimbras. Esto ocurre cuando la

mezcla de concreto no es la adecuada, o cuando el ritmo de izamiento de las cimbras es disminuido por alguna

razón. Si esto sucede, la obra total es detenida y el concreto fraguado es retirado de las cimbras. Muchas veces

todo el forro tiene que ser sustituido. Cuando esto ocurre en una obra, generalmente se retrasa el programa de tra­

bajos de 4 a 6 semanas. haciendo al cimbrado deslizante una aventura desventajosa.

Igualmente, la naturaleza misma del cimbrado deslizante requiere personal y un superintendente más experi­

mentados, ya que el proceso es más difícil de controlar. Debido al diseño complejo del núcleo de la cimbra desli­

zante. los cambios en diseño no son fácilmente perdonables. Una vez que se comienza el deslizado, si·se requiere un cambio en el diseño, aún si el cambio es en la parte superior del edificio, el proceso de deslizado tiene que ser

detenido con el fin de tener tiempo para el re-diseño.

8.2 Sistema de cimbra auto-elevable

8.2.1 Cimbra auto-elevable

En la última década. las cimbras auto-elevables se han vuelto más populares en la construcción que involucra cim­

bra vertical repetitiva. Su popularidad puede atribuirse al hecho de que se elevan por si mismas. sin ayuda de grúa. en secuencia con las operaciones de colado. Este sistema independiente de grúa es muy eficiente en sitios conges­

tionados. Por lo tanto. los costos de grúa y el tiempo de construcción se reducen. Además, el acabado del concreto resultante del uso de cimbras auto-elevables es de mayor calidad que el producido por las cimbras deslizantes.

!42 Sist<:mas de Cimbras

1 1 1

Sistemas de cimbra vertical

,, 1mcyc

Las cimbras auto-elevables no se han limitado a la construcción de muros exteriores de edificios. También se

han usado para construir columnas de edificios. fachadas de presas. contenedores de reactores nucleares, torres

de enfriamiento. pilares de puentes y núcleos de elevadores. Por medio de recubrimientos especiales adosados a

la cimbra. un amplio rango de diferentes acabados o texturas arquitectónicas pueden obtenerse.

8.2.2 Componentes de la cimbra auto-elcvable

Los componentes de la cimbra auto-elevable pucd 1~n adaptarse, para cumplir con las diferentes cargas y geome­

tría de las diferentes estructuras. Independienkmente del sistema, existen similitudes básicas.

Las torres de elevación

Las torres de elevación o marcos son usualmente de dos o tres pisos de altura, en las que los soportes inferiores de la

torre son anclados al colado previo de concreto. Adosados a la torre de elevación se hallan gatos hidráulicos que trasla­

dan el sistema de cimbra al siguiente nivel. levantando todas las cimbras y áreas de plataformas. (Ver la Figura 8.2) ..

Cimbras

Los paneles de cimbra. llamados a menudo paneles agrupados de cimbra. se hacen con marcos de aluminio y

grandes hojas de triplay para obtener un acabado liso. Los paneles de cimbra se anclan al concreto inferior pre­

viamente colado. Para un acabado arquitectór:ico. pueden usarse recubrimientos para cimbra. Debe notarse que

la ventaja de usar cimbras auto-elevables sobre las cimbras deslizantes es su capacidad de producir concreto ar­

quitectónico usando recubrimientos.

Gatos

Los gatos de elevación son generalmente jalados hacia arriba ya sea por energía hidráulica, neumática o eléctrica.

Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo de las condiciones del sitio. cargas de diseño, y la preferen­

cia del diseñador. El diseñador debe ubicar los gatos elevadores en puntos adecuados en la retícula de manera que

las cargas sean distribuidas adecuadamente en el sistema. Los gatos son capaces de soportar cargas pesadas; como

resultado. se necesitan relativamente pocos. Igualmente, cada gato es auto-contenido, permitiendo un control indi­

vidual de cada elevación y también reduciendo la cantidad de mangueras hidráulicas o cables eléctricos necesarios.

Gatos de descimbrado

Los sistemas de cimbras auto-elevables tienen diferentes métodos de retirar las cimbras. El sistema indicado en

la Figura 8.2 usa un sistema de rodillo en el que la cimbra es montada en un carro que permite que sea despren­

dida. separada y después trasladada al nivel siguiente. Otro tipo de cimbra auto-elev~ble utiliza gatos de descim­

brado para retirar las cimbras del concreto terminado y también para alejar el elevador de la cimbra del concreto,

permitiéndole moverse a la siguiente ubicación de anclaje por medio de los gatos de elevación. Los gatos de des­

cimbrado son entonces puestos en reversa, llevando tanto a la cimbra como al elevador de cimbra a la ubicación

de anclaje. (Ver la Figura 8.2).

Awad S Hanna 143

' 1mcyc

Uatos di! l!kvación --~

Figura 8.2 Componentes de la cimbra auto-elevable. (Cortesía de Patent Scaffolding Co.)

Plataforma de trabajo

Capitulo 8

Las plataformas de trabajo se ubican en todos los sistemas auto-elevables. Permiten a los trabajadores un espacio

confortable y eficiente para armar el acero y colocar el concreto, y para atornillar y desatornillar cimbras en dif­

erentes alturas. La instalación de barandas de protección y topes de pie proporcionan mayor seguridad en grandes

alturas. lo que puede contribuir a la productividad del trabajador. Todas las plataformas viajan con las .cimbras.

eliminando así la necesidad de desmantelar y re-ensamblar la plataforma para cada ciclo de trabajo. (Ver una ilustración de plataforma en la Figura 8.2).

Ménsulas de apoyo

Las ménsulas de apoyo son adosadas a la parte baja de la cimbra interior y a la parte baja del gato de elevación.

Después son ancladas a la estructura del concreto reforzado (ver Figura 8.2). Cuando se eleva ya sea la cimbra o

Sistemas de Cimbras

ti 1mcyc

Sistemas de cimbra vertical

la torre de elevación, las ménsulas de soporte son desprendidas de la estructura, permitiendo su traslado al sigui­

ente nivel para ser anclado.

8.2.3 Ciclo típico de trabajo

Antes de que comience el ciclo de trabajo, el diseñador de la cimbra debe determinar las necesidades específicas

de la estructura. de manera que el diseño, los planos de trabajo, y otros requisitos convencionales del ~iseño de la cimbra sean completados. A la entrega del sistema de cimbra, un grupo de trabajadores de seis a diez puede

comenzar el ciclo típico de trabajo.

Mu ro de inicio

Las cimbras auto-elevables pueden colocarse inicialmente sobre la losa de cimentación, pero el proceso funciona

mejor cuando se ha colado inicialmente un muro de inicio que toma la forma del muro. El muro de inicio debe set de 6 pies ( 1.83 m) dé alto y tener todo el anclaje necesario en su lugar, listo para sostener las cimbras y gatos para

el siguiente nivel de colado.

Segundo colado

Antes de comenzar el segundo colado, las anclas necesarias deben estar en su lugar y el primer colado debe tener suficiente resistencia. Las grúas de torre se usan para ensamblar y colocar el sistema de cimbra en el muro de inicio.

Colocación de la cimbra y del gato

La cimbra interior y los gatos de elevación son sujetados a las anclas cuando el primer colado ha obtenido resis­

tencia suficiente. Una vez que la cimbra interior está en su lugar. la cimbra exterior es enrollada en el sistema de

trole. permitiendo la limpieza y aceitado de las cimbras, la instalación de plantillas de textura, el refuerzo de

acero. los empotramientos, y las cajas huecas. Las cimbras exteriores son entonces rodadas a su posición, permi-:

tiendo la instalación de amarres cónicos.

Colocación del concreto

Una vez que las cimbras y tensores han sido inspeccionados y aceitados, las cimbras están listas para recibir el

concreto. Se debe alcanzar una resistencia mínima del concreto, usualmente comprobable por medio de cilindros

para pruebas de resistencia, antes de que las cimbras puedan ser elevadas.

Descimbrado

Una vez que el concreto en el segundo colado ha alcanzado resistencia suficiente, los tensores y otros elementos

empotrados son retirados. Las cimbras exteriores son así rodadas en las poleas montadas. Las cimbras interiores

que son adosadas a la viga de la parrilla superior, permiten un pequeño movimiento y son liberadas en ese momento.

Los anclajes de soporte de la cimbra en la parte inferior también son liberados en este momento, dejando al

sistema apoyado en los gatos y los anclajes de soporte del gato.

Awad S. Hanna 145

' 1mcyc

Figura 8.3 Ciclo típico de trabajo.

Tercer colado

+

Capitulo 8

.. •:. ' .

El sistema está listo para ser elevado al siguiente nivel una vez que el sistema es apoyado en el gato y las anclas de

soporte del gato. Un ciclo típico de trabajo puede verse en la Figura 8.3.

Levantamiento de la cimbra

Por medio de una consola central, la cimbra entera es elevada por los gatos hidráulicos a la siguiente elevación.

Se utilizan controles individuales de gato para realizar la graduación fina, nivelar la plataforma entera, y ajustar

el plomo del núcleo. El limpiado y aceitado de la cimbra interior se lleva a cabo en este momento.

Colocación de la cimbra

Los anclajes de apoyo de la cimbra son sujetados a las anclas instaladas en el concreto cerca de la parte superior del colado anterior. Con las cimbras exteriores separadas, puede procederse a la instalación de la varilla de re­

fuerzo, los empotramientos, y las cajas huecas. Una vez completado esto, las cimbras exteriores son empujadas a

su posición, y los tensores son instalados quedando todo listo para el siguiente colado. A menudo, el gato hidráu­

lico permanece extendido y adosado al segundo colado inferior durante el colado del concr~to.

Colocación del gato

Una vez que el concreto ha sido colado, El anclaje de soporte del gato es desprendido de las anclas del primer co­lado. y el gato es retraído. Después de retraerlo, el gato es re-sujetado a las anclas del colado superior.

Descimbrado

Una vez que el concreto ha obtenido resistencia suficiente, el proceso de descimbrado se lleva a cabo de nuevo.

146 Sistemas de Cimbras

Sistemas d1.: cimbra vt:rtical

Descenso de la cimbra

"' 1mcyc

El ciclo de trabajo se repite hasta que se alcanza la altura deseada. Cuando la cimbra llega a la parte superior del

edificio es generalmente desensamblada en unidades y descendida con grúa torre, comenzando con el andamio

de trabajo y las cimbras exteriores separadas. Los insertos de anclaje sostienen las cimbras interiores y los gatos, mientras que las ~vigas superiores y las plataformas son desensambladas y descendidas. Finalmente, las cimbras

interiores y los gatos son desprendidos y descendidos.

8.2.4 Ventajas

Costos

El costo de cualquier sistema de cimbra es importante para controlar el costo del proyecto. El costo inicial de com­

prar o rentar un sistema de cimbra y el número de re-usos puede determinar el sistema a utilizar. Los costos iniciales

para las cimbras auto-elevables están generalmente dentro del rango de $1 a $2 millones por equipo. Un equipo de

cimbras es capaz de colar un piso entero cada dos o tres días. De este costo inicial, tres cuartas partes del mismo son

para la compra de las cimbr?S, mientras que la cuarta parte restante se utiliza para rentar el equipo de elevado. Para

hacer la compra y renta de estas cimbras factible, el proyecto debe tener un mínimo de 20 pisos. Generalmente un

equipo de cim~ras puede re-usarse en un mínimo de 55 pisos con poca rehabilitación de las cimbras. El equipo de izamiento por otra parte puede usarse para tres o cuatro obras con solo el simple reemplazo de tornillos y tuercas an­

tes de cada nuevo trabajo. Por lo tanto, con el número de re-usos tanto en las cimbras como en el equipo de izamiento, las cimbras auto-elevables pueden usarse de obra en obra con ahorros incrementados.

Tiempo de construcción

La velocidad de la construcción ha obtenido una importancia creciente en la reducción del costo total de un

proyecto de construcción. El método rápido y eficiente de descimbrado, elevado, y colocación de cimbra con

cimbras auto-elevables ha incrementado el ritmo de construcción de núcleos de servicio y de elevadores. Las

técnicas tradicionales de cimbrado toman de cuatro a cinco días para completar 30,000 pie2 (2800 m2) de piso,

pero con cimbras auto-elevables sólo dos o tres días son necesarios para completar la misma superficie de piso. El

descimbrado y elevación de las cimbras de un piso al siguiente toma generalmente de 20 a 30 minutos. Este efi­

ciente método de cimbrado tiene como resultado una reducción del costo directo y esto es debido a las reduccio­nes en el tiempo de construcción.

Mano de obra

La mano de obra necesaria para el descimbrado, elevado, y colocación de las cimbras es reducida grandemente

en comparación con los sistemas tradicionales de cimbra. Generalmente se necesitan de 1 O a 12 trabajadores en

comparación con 20 ó más en cimbra convencional o cimbra trepadora. Las cuadrillas de trabajo se dividen en

grupos de dos a tres trabajadores, a quienes se les asigna una tarea particular. Los trabajadores generalmente tra­

bajan en el sentido del reloj alrededor del edificio con un grupo trabajando adelante de.los otros. Las cimbras auto-elevables son prefabricadas y permanecen conectadas hasta que la parte superior del edificio es alcanzada.

Esto reduce las necesidades de ensamblar y desensamblar las cimbras desp~és de cada colado.

:\\\ad S. l lanna 147

Capitulo 8

Con el uso de gatos hidráulicos integrados para levantar el sistema de cimbra, las necesidades de tiempo de

grúa y operadores de la grúa son reducidas grandemente. las operaciones de la grúa sólo son necesarias para colo­

car inicialmente el sistema de cimbra y para desensamblar el sistema una vez que la cimbra se ha completado.

Esto permite el uso de la grúa en otra parte del sitio de la obra, incrementando así la productividad en otra parte puesto que la grúa raramente es necesaria con las cimbras auto-elevables.

Versatilidad

El sistema de cimbra auto-elevable tiene muchas características que lo hacen versátil en la industria de la construcción.

• Las cimbras pueden ser diseñadas para casi cualquier planta, forma y tamaño de estructura.

• Las cimbras pueden ser fácilmente ajustadas durante la construcción para acomodar cambios en el espesor del muro.

• La aplicación de recubrimientos de textura proporciona numerosos acabados arquitectónicos.

• Las cimbras pueden ser re-utilizadas aproximadamente 50 veces ó más.

• El sistema de cimbra es pre-ensamblado, por lo tanto no es necesaria un área de habilitado.

Calidad

La calidad de las cimbras auto-elevables puede.atribuirse al hecho de que son pre-ensambladas con un sistema

industrializado. Esto elimina la incertidumbre que a menudo acompaña al uso de equipo fabricado en la obra. Los ajustes de fábrica permiten a la cimbra ser ensamblada antes de que se le necesite, permitiendo la implementación

de programas adecuados de control de calidad.

Seguridad

La seguridad en el sitio de la construcción juega un papel importante en la productividad del proyecto. Debe ini­

ciarse con la planeación y administración de un proyecto, continuando con el equipo y los trabajadores. Las cim­bras auto-elevables tienen un número de características de seguridad.

• Las cimbras auto-elevables son pre-ensambladas en forma industrializada, lo que proporciona resistencias predecibles y ase­guramiento de calidad en el sistema.

• Las plataformas de trabajo en el sistema de cimbra incluyen barandas de protección y topes de pie, mejorando la seguridad y la productividad en grandes alturas.

• Un factor de seguridad de 3 se utiliza generalmente cuado se dis~ñan los gatos hidráulicos.

• El no desmantelar cimbras entre colados resulta en menos accidentes al descimbrar.

• La elevación de las cimbras es controlada completamente por los trabajadores en la cimbra, en lugar de por los operadores de grúa e inspectores de grúa a distancia. Por lo tanto, las cimbras auto-elevables pueden detenerse casi inmediatamente en caso de emergencia.

8.2.5 Limitaciones

Con el progreso de la tecnología en el campo de la construcción, las limitaciones de un sistema o técnica son re­ducidas a menudo. El resultado es una

1eficiencia incrementada en costo y tiempo, versatilidad, calidad, y seguri-

148 Sistemas <.k Cimbras

<I 1mcyc

dad. Cada sistema de cimbra, incluyendo las cimbras auto-elevables tienen sus limitaciones y rango de

utilización.

• Miembros experimentados del personal de manufactura para operar las cimbras son necesarios durante varias semanas para servicio en la obra y para capacitar a los trabajadores, lo que puede introducir costos adicionales.

• El sitio de la obra debe ser muy accesible puesto que las cimbras son pre-ensambladas y pueden ser de gran tamaño.

• Una forma precisa de muro debe construirse como muro de inicio, usando cimbra convencional de muro.

• El costo inicial del sistema de cimbra auto-elevable es mucho mayor que el de otros sistemas de cimbra.

• El sistema de cimbra es usado económicamente sólo para estructuras de 20 pisos de alto o mayores.

• Los cambios en el tamaño del muro, y/o de localización durante la construcción son costosos y afectan el programa de obra.

:\wad S. 1-lanna 149

9 Criterios de selección para sistemas de

cimbra vertical

9 .1 Factores que influyen en la selección de un sistema de cimbra vertical 153

9 .2 Elección del sistema adecuado de cimbra utilizando tablas comparativas 159

Awad S. Hanna

;' 1mcyc.

151

Criterios de selección

{í 1mcyc

U na gran parte del costo de la estructura es el costo de cimbra para columnas y muros. Generalmente, la selec­ción de un sistema de cimbra se hace por un miembro experto de la organización del contratista, o por un consul­

tor de una compañía de cimbras. La decisión se basa fuertemente en la experiencia de ese individuo. Este capítulo

presenta los criterios para seleccionar un sistema de cimbrado vertical para edificios. El capítulo termina presen­tando, una tabla para ayudar al contratista a seleccionar el sistema apropiado de cimbrado vertical para muros y

columnas.

9.1 Factores que influyen en la selección de un sistema de cimbra vertical

Las estructuras de soporte vertical tales como los núcleos de edificios de mucha altura, torres, o silos, son común­

mente una actividad crítica que controla él ritmo de avance del proyecto.En consecuencia, cuando se selecciona

un sistema de cimbra para un núcleo, el tiempo es un factor crítico. Las duraciones que deben tomarse en cuenta

son:. el movimiento de la cimbra d~ piso a piso, el e~samble original, el tiempo para colocar varilla de refuerzo e

insertos ~entro de la cimbra, el tiempo de descimbrado, el tiempo de cerrado, y el desensamble final.

Otros factores a considerar en la selección de la cimbra son la cantidad de mano de obra requerida para retirar,

instalar, colar, y controlar el sistema; la cantidad de precisión necesaria en cuanto a tolerancias de plomado y de

esquinas, facilidad de izado, y la intención del diseñador al desarrollar el sistema estructural. Otros métodos sus­

tituyen la mano de obra con valioso tiempo de grúa. La decisión entre mano de obra o tiempo de grúa necesita un

análisis financiero cuidadoso. Como se explicó en el capítulo 8, los sistemas independientes de grúa han sido de­sarrollados para no requerir tiempo de grúa y utilizan mano de obra considerablemente menor que otros sistemas. Sin embargo, estos siste.t:nas son generalmente patentados y requieren una inversión importante.

Los requisitos de precisión hacen a algunos sistemas mejores que otros. En torres muy grandes. los núcleos

deben permanecer muy a plomo debido a los requisitos de tolerancia de los elevadores. El cimbrado debe tener un

método para permanecer a plomo y nivel.· Si la cimbra es movida pieza por pieza, cada pieza debe ser revisada

para que esté.a plomo.y a nivel, lo que lleva a una gran cantidad de ingeniería de campo. La mayoría de los siste­mas se vuelven cada vez más difíciles para conservar el plomo y nivel, ya que la colocación y el desmontado aflo­

jan las esquinas y la cimbra se deteriora en general. Igualmente, las cargas de viento a grandes alturas tienden a

deformar el sistema.

El arquitecto generalmente no diseña un edificio con un sistema de cimbra en particular en mente. En algunos casos, tales como la cimbra deslizante, el diseño debe reflejar el método de cimbra. Sin embargo, generalmente

se supone que el edificio va a ser cimbrado en forma convencional.

Awad S. Hanna 153

' 1mcyc Capítulo 9

Muchos otros factores que afectan la selección de sistemas de cimbra vertical para edificios son similares a aquellos factores que afectan la selección de sistemas de cimbra horizontal. Sin embargo, hay algunos factores

que son particularmente importantes en la selección de sistemas de cimbra vertical. Entre ellos se encuentran:

1. Factores relacionados con el diseño arquitectónico y estructural del edificio, incluyendo los sistemas resistentes a cargas la­terales, forma del edificio, y tamaño,

2. Factores relacionados con las especificaciones de la obra, incluyendo la apariencia del concreto y la velocidad de la con strucción.

3. Factores relacionados con las condiciones locales, incluyendo las prácticas locales, las condiciones del clima, y las carac­terísticas del sitio.

4. Factores relacionados con las organizaciones de apoyo, incluyendo capital disponible, equipo de izado, apoyo obra-oficina, y disponibilidad de terrenos o almacén local o regional.

Una perspectiva de todos los factores que afectan a la selección de sistemas de cimbra vertical se muestra en la Figura 5.1, incluyendo los factores que son críticos para la selección de los sistemas de cimbra tanto horizontal

como vertical. Las siguientes secciones se enfocan a aquellos factores que están relacionados únicamente a la se­

lección de sistemas de cimbra vertical.

9.1.1 Diseño del edificio: sistemas que soportan las cargas laterales

Los edificios son clasificados como altos cuando su altura está entre dos y tres veces su ancho. Por ej_emplo, un

edificio con una dimensión mínima de 50 pies ( 15.2 m) en planta, y una altura de 100 pies (30.5 m) o más, es con­siderado como un edificio alto.

Una de las mayores características del diseño de edificios altos es la necesidad de resistir las fuerzas laterales

debidas a vientos, sismos, y otras fuerzas horizontales. Como resultado, deben proveerse elementos estructurales

especiales para resistir las fuerzas laterales y evitar o minimizar el desplazamiento lateral del edificio. En las

siguientes secciones, y en la Figura 9 .1 y Tabla 9 .1, se presenta una breve descripción de los sistemas para resistir cargas laterales, junto con sus correspondientes limitaciones de altura.

Estructura Tipo 1 (Sistema de marco rígido)

Los sistemas de marco rígido consisten en rectángulos de columnas verticales y trabes horizontales conectadas

en el mismo plano. Debe notarse que un muro de carga es un caso especial de un sistema de marco rígido.

Estructura Tipo 11 (Muros de cortante)

La formación de muro de cortante es una trabe delgada y esbelta verticalmente en voladizo para resistir fuerzas

laterales. Puede tomar la forma de un rectángulo o de un núcleo en forma de caja, que puede usarse para concen­trar los sistemas de transporte vertical y distribución de energía (como escaleras, elevadores, sanitarios, duetos mecánicos).

Estructura Tipo 111 (Sistemas de marcos con muros)

Este sistema consiste en una combinación de marcos que utilizan vigas y columnas con muros de cortante para re­

sistir las cargas laterales.

154 Sistt:mas de Cimbras

Criterios de st:kcción

EEf 11 B Sistema de marco rígido (a)

Muros cortantes (b)

Muro de cortante combinado con marcos ( c)

1 • 1 1 1 ••• 1

1 1 1

• • • 1 1 •

• • 1 •• 1 • 1 •

Marco de tubo estructural (d)

• 1 1 1 1 1 1 1 1 §

1 1 1 1 1 1 1 ••

• • : ... l _ __.I :

Tubo-en-tubo (e)

Figura 9.1 Sistema estructural resistente a cargas laterales.

Estructura Tipo IV (Marco de tubo)

' 1mcyc

Este tubo es un sistema estructural en el que el perímetro del edificio, que consiste en soportes verticales cercana­

mente espaciados, conectados por vigas o elementos de contraventeo, actúa como un tubo gigante vertical inter­

namente rigidizado.

Estructura tipo V (Sistemas de tubo-en-tubo)

Este sistema es una combinación del muro de cortante y marcos (estructura tipo III), que actúa como un tubo inte­

rior y la estructura de tubo (tipo IV) actúa como un tubo exterior estructura del piso liga a los tubos interior y exte­

rior para permitirles actuar como una unidad para resistir cargas laterales.

Awad S. Hanna 155

11 1mcyc

Tabla 9.1 Sistemas estructurales y altura de edificio.

Sistema estructural

Marco rígido Muro cortante Muros de cortante y marcos Marco en tubo estructural Tubo en tubo

Altura óptima

Hasta 20 pisos Hasta 35 pisos Hasta 50 pisos Hasta 55 pisos Hasta 65 pisos

Capitulo 9

La Tabla 9.1 indica la altura óptima de cada sistema de soporte lateral. Debe hacerse notar que la Tabla 9.1 sirve solamente como una guía burda para determinar el sistema de soporte lateral adecuado para cada altura de edificio. El juicio, la experiencia, y la preferencia personal del diseñador, son factores importantes para elegir el

sistema adecuado de soporte lateral.

9.1.2 Diseño del edificio: forma del edificio

El arreglo estructural de un edificio puede ser uniforme "modular" o irregular. El diseño uniforme "modular" se caracteriza por el espaciamiento regular entre columnas y muros, alturas iguales de pisos, y espaciamiento regu­lar de voladizos y aberturas. El diseño irregular se caracteriza.por posiciones irregulares de los diferentes ele­mentos estructurales y líneas quebradas o curvas irregulares en las plantas arquitectónicas.

9.1.3 Especificaciones de la obra

Los documentos del contrato siempre incluyen información acerca de la calidad del acabado del concreto y del tiempo necesario para terminar el proyecto. Una descripción de cómo puede afectar esta información la selección

del sistema de cimbra se presenta a continuación.

Acabado del concreto

La calidad de la superficie y la apariencia son siempre nombradas como el acabado del concreto. Las superficies de concreto pueden ser clasificadas como acabado áspero (acabado común), liso expuesto, recubierto (con un material de recubrimiento especial o pintado), o texturizado (con textura superficial arquitectónica y trata­

miento).

El acabado común del concreto muestra generalmente alguna irregularidad en las superficies y puede conte­

ner algunos defectos en la superficie del concreto. Un acabado-común de concreto se encuentra generalmente en

edificios de concreto en donde la apariencia no es importante, tales como almacenes o silos.

El acabado expuesto de concreto se caracteriza por superficies lisas y uniformes de concret9,. y po~iciones regulares de.tensores de la cimbra. Las superficies expuestas de co~creto se encuentran generalmente en colum­

nas y en muros de carga.

El concreto arquitectónico se prefiere en elementos verticales de concreto (columnas y muros). Como resul­tado, el acabado del concreto debe ser considerado como uno de los factores principales en la selección de un sistema de cimbra. El concreto arquitectónico requiere una selección cuidadosa del sistema de cimbra que in-

156 Sistemas de Cimbras

o 1mcyc

Critt:rios dt: sclt:cción

cluye recubrimientos de cimbra más rígidos, juntas más ajustadas, acabados más lisos, y más cuidado en la insta­lación de chaflanes y alineamientos.

Rapidez de la construcción

La ventaja más importante de usar un sistema sofisticado de cimbra ~s la rapidez de la construcción.La rapidez de la construcción afecta los costos porque determina el tiempo en que el edificio estará disponible para su uso y también reduce los cargos financieros. Los factores más importantes que determinan la rapidez de la construc­ción son:

Ciclo de piso. El ciclo de piso más rápido es siempre deseable para contratistas y propietarios. Para los contra­tistas, un ciclo más rápido de piso le permite terminar dentro del programa o antes, lo que reduce los costos indi­rectos. Para el propietario, el ciclo más rápido de piso reduce sus costos financieros de corto plazo y le permite la utilización temprana de la construcción.

El uso de sistemas de cimbra vertical eficiente tales como la cimbra deslizante y la cimbra auto-elevable, per­miten al contratista completar el colado de un piso cada dos o tres días. Igualmente, los sistemas de cimbra verti­cal controlan el ritmo de avance para el trabajo de concreto horizontal.

Ritmo de colado. La velocidad a la que el concreto es colocado en cimbra vertical tiene la mayor influencia en la presión lateral que se impone sobre la cimbra. La presión lateral es incrementada por el aumento del ritmo de colado, hasta un límite igual a la presión hidrostática total. Ritmos más altos de colocación influyen en la dimen­sión, material, y patrón de tensores del sistema seleccionado.

Secuencia de construcción. Los edificios altos generalmente tienen un núcleo interior para resistir las cargas laterales. Una alternativa es construir completamente el núcleo interior con el fin de crear un área "cerrada" para que comiencen otros frentes. Esta alternativa ha probado ser más rápida que construir y terminar piso por piso. Esto puede ser logrado utilizando cimbras deslizantes o cimbras auto-elevables.

9.1.4 Condiciones locales

La naturaleza de la obra, !ncluyendo las condiciones locales, es uno de los factores primarios en la selección de cimbra. Algunos de los factores que deben considerarse se explican a continuación.

Prácticas locales

Las prácticas locales tienen un importante impacto en el sistema seleccionado de cimbra. Esta influencia es evi­dente en las operaciones de-cimbra deslizante que son de mano de obra intensiva y generalmente sujeta a pagos de incentivos. Las investigaciones indican que las cimbras deslizantes son las que más prevalecen en el noreste, sureste, y en Hawai.

Condiciones del clima

Los sistemas de cimbra vertical son sensibles a las condiciones del clima. Generalmente,_en sistemas verticales de cimbra, el concreto recientemente colado es soportado por el muro ya colado debajo de él. La se9ción inferior del muro debe ganar suficiente resistencia para sostener al concreto nuevo e~cima de él, El ritmo de ganancia de

Awad S. Hanna 157

' 1mcyc Capítulo 9

resistencia para el muro inferior es afectado por la temperatura ambiente, contenido de humedad, y ciclos de con­

gelamiento y descongelamiento.

Otro factor que afecta la economía del sistema seleccionado es el efecto de detener el cimbrado y el colado del

concreto debido a condiciones extremas de temperatura. Por ejemplo, en cimbra deslizante, el trabajo es general­

mente continuo las 24 horas. con un requisito mínimo de personal de 50 a 75 trabajadores para un muro de cortante

de mediana ditr.ensión. Si la cimbra deslizante se detiene debido a mal tiempo, el contratista debe pagar a los traba­

jadores por presentarse. más el costo de grúas inactivas y sus operadores. Como resultado. si se esperan condiciones

sevetas del clima. algunos sistemas verticales de cimbra, como el de cimbras deslizantes. deben ser evitados.

Características del sitio

Los sitios de construcción son clasificados generalmente en sitios restringidos en el área urbana, y sitios abiertos,

suburbanos o de condiciones no restringidas. La cimbra agrupada y trepadora requieren buen servicio de grúa.

Como resultado, es difícil usar estos sistemas de cimbra en sitios de condiciones restringidas. Por otra parte. las

cimbras deslizante y auto-elevable son sistemas independientes de grúa y pueden ser usados en lugares con con­

diciones restringidas.

9.1.5 Organización de apoyo

Como se indicó previamente en el Capítulo 5, la mayor parte de los sistemas de cimbra agrupado (como cimbra

de salto. cimbra deslizante, y cimbrado auto-elevable ), requieren una inversión inicial alta y uso intensivo de

grúí:~. Sin embargo. el re-uso altamente repetitivo puede hacer a estos sistemas económicamente competitivos. La

dis¡1onibilidad de capital de inversión es una necesidad para utilizar estos sistemas.

Equipo de izamiento (grúas)

Un factor importante que influye en la selección del sistema de cimbra es la disponibilidad de tiempo de grúa. El

tiempo de grúa es definido como el tiempo en el que la grúa está comprometida en elevar y descender materiales y

herramientas de construcción. En condiciones congestionadas del sitio en donde es difícil la instalación de más

de una grúa. el tiempo limitado disponible de grúa para la erección de cimbra y cumplir la fecha de terminación

del proyecto se convierte en un factor de importancia que puede llevar al diseñador de cimbra a elegir sistemas in­

dependientes de grúa. tales como las alternativas de cimbra auto-elevable o la cimbra deslizante (que no

requieren tiempo de grúa).

Experiencia personal

Cuando se decide usar una técnica de cimbra especial, el contratista tiene que evaluar su propia experiencia, que

incluye experiencia en solución de problemas, y manejo de seguridad. Por ejemplo, en sistemas de cimbra verti­

cal tales como la cimbra deslizante y las cimbras auto-elevables, los expertos tienen que encarar problemas espe­

ciales tales como fugas en el equipo hidráulico, el nivelado de los gatos de elevación, conservar las cimbras a

plomo dentro de las tolerancias especificadas, y colocación de insertos y aberturas aun bajo el rápido ritmo de colocación.

El manejo de seguridad es otra área de experiencia personal que debe disponerse para realizar una técnica de

cimbra específica. Por ejemplo, la disponibilidad de experiencia en protección contra incendio es necesaria en

158 Sistemas de Cimbras

Criterios de selección ' 1mcyc

cimbra deslizante para evitar un incendio a cientos de pies de altura, resultado del aceite flamable usado en los

gatos hidráulicos. La disponibilidad de tal experiencia puede ser un factor que determine si una técnica especial

de cimbra es o no usada.

9.2 Elección del sistema adecuado de cimbra usando tablas comparativas

La Tabla 9.2 se presenta para ayudar al diseñador de cimbra/seleccionador, a elegir el sistema adecuado de cim­

bra vertical. Estas tablas muestran la relación entre los factores que influyen en la selección de sistemas de cim­

bra y los distintos sistemas de cimbra existentes para trabajo vertical de concreto. El usuario debe primero hacer

una lista de todos los principales componentes conocidos del proyecto y después compararlos con las caracterís­

ticas indicadas en la tabla para cada sistema de cimbra. El mejor sistema de cimbrado puede así ser identificado

cuando las características del proyecto coinciden con la mayoría de las características de un sistema en particu­

lar. Estas tablas también pueden usarse por arquitectos para hacer algunos ajustes menores en sus diseños para

acomodar el uso de un sistema eficiente de cimbra.

9.2.1 Ejemplo de proyecto

El Centro Tabor es un edificio multi-usos de 1.3 millones de pie2 ( 120,000 m\ [20000 pies2

( 1860 m2) por piso],

en el centro de Denver. Consiste en dos torres gemelas de 32 y 40 pisos. La estructura de la torre está compuesta

de tres elementos: el muro exterior, el núcleo central, y el área de cubierta interior que liga a estos dos (tubo-en­

tubo ). El núcleo es de acero estructural con un diafragma de concreto o muros diafragma hasta el piso 12 para re-- ,•

sistir parte de la carga lateral. El área de cubierta también es de acero estructural con una lamina de metal y rel-

leno de concreto. El muro exterior consiste en columnas espaciadas cercanamente (sistema de tubo). Un estudio

mostró que el tiempo de grúa no es adecuado para el izamiento de cimbra y se utilizará solamente para el manejo

de material y la colocación de concreto. Se requiere concreto arquitectónico para los muros exteriores.

Sistema de selección por medio de tablas

La Tabla 9 .2 se utilizó para seleccionar el sistema de cimbra para el "muro" exterior. La selección fue una cimbra

auto-elevable por las siguientes razones:

1. La cimbra auto-elevable es adecuada para edificios mayores de 25 pisos.

2. Puede cumplir con los requisitos de concreto arquitectónico.

3. La cimbra auto-elevable es un sistema independiente de grúa adecuado para condiciones restringidas del sitio.

Este caso de estudio fue extraído de un artículo titulado "Producción y calidad de la construcción en el concreto

arquitectónico". Todo el artículo fue dedicado al problema de seleccionar el sistema de cimbra. El autor es un

experto en seleccionar sistemas de cimbra y atribuyó su selección a las mismas razones indicadas anteriormente.

En su artículo. explicó que el rentar o comprar otra grúa era imposible debido a las condiciones del sitio en "el centro de Denver". Tampoco era factible económicamente.

Awad S. Harma 159

<) 1mcyc

Tabla 9.2 Factores que influyen en la selección de sistemas de cimbra vertical.

·:::s::: Cimbra convencional Cimbras agrupadas• Cimbra de salto columna/muro sistema de cargas

a compartidas

Sistema de apoy<i Muy adecuado para Muros de cortante. Muros de cortante. "' lateral marcos y muros de Muros de carga. Muros Marcos y muros de u ] retención de retención cortante estructurados ]'!

"' o >. Altura del Hasta 120 pies Hasta 350 pies Hasta 350 pies 8. < edificio

o ·¡:; 1: :.s u Tamaño y El sistema puede tener variación de dimensión y El sistema puede ü "O ubicación de ubicación de columnas/muros tener variación o columna/muro moderada de ~ o o ·¡:; dimensión y

1: ubicación de :.s u columnas/muros "ii "O a: r:: e Aberturas/ El sistema puede tener Puede acomodar Las aberturas/insertos & insertos aberturas/insertos de variación en dimensión deben ocurrir

diferente dimensión y y ubicación de regularmente de piso a ubicación aberturas a costo piso

adicional

Acabado de Acabado de conacto Produce acabado liso aparente de conaeto. concreto .. común" Patrón y número de amarres debe ser diseñado,

Recubrimientos de cimbra pueden usarse para

E producir concreto arquitectónico .D .g o ·¡:; u

"O 2 "' u ;;; Secuencia de Losas y muros son Losas y muros son El sistema se usa g e ·¡:; 8 construcción colocados colocados cuando no existe losa a: u concurrentemente concurrentemente, de piso u "O

1: :f Muro's pueden ser ·2 "O colocados antes que la o. ·¡.

ül ~ losa de piso

Tiempo del ciclo 1 piso /semana , 1 piso cada 3-4 días 1 piso cada 2-3 días

Prácticas de la zona Más eficiente en áreas Mejor trabajo en El sistema es fiícil de de mano de obra de alta mano de obra de alto aprender y adaptar, calidad, y bajo costo costo, baja calidad Laasrvade

aprendizaje es muy ~~ ... 4

Clima Un factor importante, muros deben tener IEn general no es un suficiente resistencia antes de descimbrarse lo !factor importante que es influido grandcmcnte por las

i1 condiciones del clima, Vientos fuertes limitan g el movimiento de grúa

i 8 Generalmente no es un Puede ser un factor El sitio debe ser :g Acceso al sitio "5! factor para cimbras importante si el accesible, las cimbras 8 :~ sud tas sistema es pre- pueden ser hasta de 16

¡; ensamblado en un pies de alto y 44 pies "O terreno de ancho ::! u

•t; 1i Dimensiones

No es un factor Puede ser un factor No es un factor

t; del sito importante si las importante, las cimbras a: :e cimbras tienen que son pre-ensambladas y u ser construidas en el descargadas sitio directamente

Capítulo 9

Cimbra deslizante Cimbra·auto-de\·able

Muros de cortante Muros de cortante. Sistemas de tubo. Tubo en tubo

400 píes promedio. Por lo menos 300 pies. Mínimo registrado No máximo = 60 pies. Máximo rel!Ístrado = 600 píes

Los muros deben El sistema puede tener la misma utilizar ubicación, Puede razonablemente un acomodar variación diseño modular de dimensión de muros

Debe ser lo mínimo, El sistema puede Demasiadas tener variación aberturas/insertos moderada en hacen imprádico a dimensión de este sistema abertura v ubicación

El sistema produce Acabado liso de acabado de conaeto concreto. áspero, Sin amarres Pueden usarse

recubrimiento de cimbra

Generalmente los Los muros son muros son colocados addante dd piso. enteramente o por lo Se usa otro método menos varios pisos para los primeros 2-3 (niveles) antes que el pisos piso

1 piso cada día. 1 piso cada 2-3 días Ritmo de colocación = 8-20 pulg./hr.

El sistema puede ser El sistema requiere aprendido en 2-3 supervisión de alta semanas calidad

Clima caliente o frío En clima frio las afectan el ritmo de cimbras deben fraguado del concreto protegerse y d que disminuye el concreto debe ritmo de colocación calentarse

El sistema debe tener Se requiere un acceso un acceso limitado para mínimo al sitio para entrega de material colocación de conaeto

y entrega de varilla de refuerzo

No es un factor importante, el sistema puede usarse en sitios restringidos y pequeños

160 Sistemas de Cimbras

Criterios de sch:cción

Tabla 9.2 Continuación.

:s:: Cimbra convencional Cimbras agrupadas• Cimbra de salto Cimbra deslizante Cimbra auto-clevable colúmna/muro sistema de unión de

cargas a

Descimbrado Descimbrado a mano. La grúa es usada p•a Las cimbras cstm Las cimbras son Las cimbras son Alto costo de descimbrar el sistema. equipadas con retiradas al final del equipadas con descimbrado Alto costo de mecanismo para proyecto. Costo mecanismo de

descimbrado descimbrado. Costo mlnimo de dcscimbrad<1 descimbrado.

~ mínimo de Costo mínimo de descimbrado. descimbrado

8 Entre 40 y SO. Re-usos Entre SO y 100 Por lo menos 30 re-

Re-uso Menos de 10 podriascr Entre IS y 30 (entre 200 y 400 usos deben poderse horizontalmente o pies de alto) hacer verticalmente verticalmente

Ubicación de Generalmente no es un Un factor importante, el sistema debe tener un Espacio libre mínimo No un factor edificio factor espacio libre para moverse de piso a piso debe existir para importante, el sistema adyacente y movimiento de grúa puede usarse en áreas obstrucción restringidas urbanas

Tiempo de grúa No es un factor, el Sistema dependiente de El sistema La grúa es usada Sistema o sistema puede ser grúa, es necesario sustancialmente solmnente para independiente

o ] instalado a mano suficiente tiempo de reduce el tiempo de entrega de materiales de grúa 8: u grúa grúa Tiempo y colocación de IG .,,

promedio de izado de concreto u 8. .,, grúa•20min e ·;

-o &[ ·g ·e: Sistema de Sistema instalado a Sistema instalado por La grúa es usada sólo Locomoción es El sistema es izado IG

g operación mano, la grúa grúa La grúa sirve para levantar provista por gatos de por elevadores incrementa la dos funciones: cimbras. La grúa no ascenso eléctricos, hidráulicos, electricos eficiencia del sistema izamiento y sostái de es usada para neumáticos o o neumáticos y reduce costos cimbras desmantelar cimbras hidráulicos sobre

barras lisas de acero

11 Seguridad No se requieren Cuidado especial Medidas de Para sistemas hidráulicos, precauciones .,,

·e :s medidas especiales para el manejo de Seguridad. especiales de seguridad deben tomarse para ! de seguridad grandes unidades Platafonna protegida evitar incendio varios cientos de pies sobre el u agrupadas por grúa Nadie debe estar en terreno .,, o la cimbra durante la 'ü' i operación de grúa ~

. Terreno • No es un factor Un factor importante, El sistema es rentado Entrega continua de El sistema es ... proveedor o importante, pero el el sistema debe tener o comprado materiales es pre-ensamblado. ~ reparaciones sistema es más área de reparaciones , necesaria. área de preparaciones .. eficiente si una o proveedor cercano Debe asegurarse no es un factor. ... ~ instalación de campo colocación de El proveedor local

existe concreto no debe estar disponible ~ interrumpida

Awad S. Harma 161

o 1mcyc

Referencias Cimbras horizontales

W. R. Anthony, Forming Economical Concrete Buildings - Proceedings ofthe Third International Conference, SP-107, American Concrete lnstitute, 1988, pp. 1-28

Constructional Review (North Sydney), Vol. 56, No. 2, May 1983, pp. 17-27

V. H. Perry and S. K. Malhotra, International Journal for Housing Scienceand ItsApplications, Vol. 9, No. 2, 1985, pp. 131-140.

Stephen Timpson and James M. Henry, Forming Economical Concrete Buildings - Proceedings of the Second Interna­tional Conference, SP-90, American Concrete Institute, 1986, pp. 201-218

Antonio Tramontin, L'lndustria Italiana del Cemento (Rome), Vol. 55, No. 585, January 1985, pp. 20-31.

Cimbras convencionales

J. Bullock, Forming Economical Concrete Buildings - Proceedings ofthe Third International Conference, SP-107, American Concrete lnstitute, 1988, pp. 121-136

Concrete Construction, Vol. 30, No. 2, February 1985, pp. 197-200.

Concrete Products, Vol. 87, No. 7, July 1984, pp. 41, 45.

Engineering News- Record, Vol. 210, No. 10, January 27, 1982, pp. 24-25.

Engineering News-Record, Vol. 219, No. 10, September 3, 1987, p. 13.

Mark Finte! and S. K. Ghosh, Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 5, No. 2, February 1983, pp. 21-34.

Denis A. Jensen, Concrete Construction, Vol. 26, No. 11, November 1981, pp. 883-887.

James E. McDonald, Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 10, No. 6, June 1988, pp. 31-37.

J. Schlaich and W. Sobek, Concrete International: Design and Construction, Vol. 8, No. 1, January 1986, pp. 41-45.

Cimbras para apuntalamiento

Xi la Liu, Wai-Fah Chen, and Mark D. Bowman, Journal ofStructural Engineering-ASCE, Vol. 111, No. 5, May 1985, pp. 1o19-1036.

Pericles C. Stivaros and Grant T. Halvorsen, Concrete lnternational, Vol. 14, No. 8, August 1992, pp. 27-32

Awad S. Hanna 163

o '\

1mcyc

Cimbras voladoras Kim Basham and JeffGroom, Concrete Construction, Vol. 33, No. 3, March 1988, pp. 299, 301.

Bill Blaha, Concrete Products, Vol. 88, No. 1, January 1985, pp. 34-35.

Concrete Construction, Vol. 29, No. 11, November 1984, pp. 949-953.

EngineeringNews-Record, Vol. 208, No. 10, March 11, 1982, pp. 30-31.

Engineering News-Record, Vol. 210, No. 10, January 27, 1982, pp. 24-25.

Craig G. Huntington and Y. C. Yang, Civil Engineering - ACE, Vol. 53, No. 7, July 1983, pp. 39-41.

Cimbras túnel Bill Blaha, Concrete Products, Vol. 86, No. 9, September 1983, pp. 21-25.

Housley Carr, Engineering news-Record, Vol. 216, No. 22, May 29, 1986, pp. 37-38

Civil Engineering-ASCE, Vol. 53,No. 11, November 1983, pp. 60-63.

Constructor, Vol. 67, No. 8, august 1985, pp. 23-25.

Engineering News-Record, Vol. 215, No. 24, December 12, 1985, pp. 25-27.

Engineering News-Record, Vol. 205, No. 18, October 29, 1981, p. 16.

R. Harrell. Nondestructive Testing, SP-112, American Concrete lnstitute, 1988, pp. 153-164.

Referencias

D. Sabineand E. Skelton, Proceedings, lnstitution ofCivil Engineers(London), Part 1, Vol. 78, December 1985, pp. 1261-1279.

Anne Smith, Concrete Construction, vol. 36, No. 8, August 1991, pp. 592-593.

Lorraine Smith, Engineering news-Record, Vol. 216, No. 14, April 3, 1986, p. 36EC.

Cimbras verticales W. R. Anthony, Forming Economical Concrete Buildings - P:-oceedings ofthe Third lnternational Conference, SP-107,

American Concrete Institute, 1988, pp. 1-28.

Phillip J. Arnold, Concrete Products, Vol. 89. No. 7, July 19.86, pp. 15-18, 42.

Concrete Construction, Vol. 27, No. 2, February 1982, pp. 173-180

M.S. Fletcher. Concrete (London), Vol. 16, No. 5, May 1982, pp. 41-44.

N. J. Gardner, Proceedings, Institution of Civil Engineers (London), Part 1, Vol. 80, February 1986, pp. 145-159.

N. J. Gardner, ACI Journal, Proceedings Vol. 82, No. 5, September-October 1985, pp. 744-753.

N. J. Gardner, Concrete International: Design and Construction, Vol. 6, No. 1 O, October 1984, pp. 50-55.

Awad S. Hanna and Victor E. Sanvido, Concrete Interrnational: Design and Construction, Vol. 12, No. 4, April 1990. pp. 26-32.

T. A. Harrison, Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 5, No. 12, December 1983, pp. 23-28.

164 Sistcnms de Cimbras

o 1mcyc

Reti!rcncias

Bruce A. Lambe11on. Concrete lnternational: Design and Construction Vol 11~ No. 12 December 1989, p.p 58-67

Paul H. Sommers, Concrete Construction, Vol. 29, No. 4, April 1984, pp. 392-394.

Cimbras agrupadas Constructioneer, Vol. 41, No. 23. December 7, 1987, pp. 22-23

Jerome H. Ford, Concrete Construction, vol. 27, No. 1, January 1982, pp. 51-57.

Donald Schaap. Concrete lnternational: Des~gn and Construction, Vol. 11, No. 2, February 1989, pp. 37-41.

Charles Steele, Concrete (Chicago), Vol. 46, No. 12, April 1983, pp. 18-21.

Cimbras trepadoras

ACI Committee, 313, ACI Structural Journal, Vol. 88_, No. 1, January-February 1991, pp. 113-114.

Constructional Review (North Sydney), Vol. 56, No. 4, November 1983, pp. 24-29.

Cimbras deslizantes

ACI Committee 311, Special Publication No. 2, 7th Ed., American Concrete lnstitute, Detroit 1981, 400 pp.

ACI Committee 313, ACI Structural Journal, Vol. 88, No. 1, January-February 1991, pp. 113-114

ACI Committee 347. ACI Structural Journal, Vol. 85, No. 5, September-October 1988, pp. 530-562.

John A. Bickley. Shondeep Sarkar, and Marcel Langloils, Concrete lnternational, Vol. 14, No. 8, August 1992, pp. 51-55.

Jan Burnett. Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 11, No. 4, April 1989, pp. 17-25.

Bill Blaha, Concrete Products, Vol. 88, No 3, March 1985, pp. 26-28.

Carl V. C~rper, Construction _Equipment, Vol. 71, No. 2, February 15, 1985, pp. 100-102

Concrete Construction, Vol. 27, No. 7, July 1982, pp. 571-573.

Concrete Construction, Vol. 27, No. 2, February 1_982, pp. 173-180.

Concrete Construction, Vol. 27, No. 1, January 1982, pp. 64-67.

Concrete Construction, Vol. 29, No. 11, November 1984, pp. 949.-953.

Concrete Construction, Vol. 31, No. 8, August 1986, pp. 699-708.

Concrete Products, Vol. 86, No. 11, November 1983, p. 32.

Concrete Products, Vol. 86, No. 11, "!'Jovember 1983, p. 43.

Concrete Products, Vol. 89, No. 4, April 1986, p. 5.

Concrete Quarterly (London), No. 129 April-July 1981p.p14-19

Concrete Quarterly (London), No. 140, January-March 1984, pp. 10-11.

Awad S. Hanna 165

fj 1mcyc

Referencias

Constructioneer, Vol. 37, No. 24, December 19, 1983, pp. 16-17.

Constructioneer, Vol. 38, No. 7, April 2, 1984, pp. 38-39.

Lee Dennegar, Concrete International: Design and Construction, Vol. 5, No. 8, August 1983, pp. 30-33.

Dale Diulus, Civil Engineering - ASCE, Vol. 56, No. 6, June 1986, pp. 65-67.

Engineering News-Record, Vol. 207, No. 17, October 22, 1981, pp. 21-22.

Engioeering News-Record, Vol. 208, No. 18, May 6, 1982, pp. 32-33.

Engineering News-Record, Vol. 209, No. 18, October 1982, pp. 28-33.

Engineering News-Record, Vol. 209, No. 6, February 11, 1982, pp. 26-27.

Engineering News-Record, Vol. 213, No. 12, September 20, 1984, pp. 61-63.

Engineering News-Record, Vol. 219, No. 25, December 17, 1987, pp. 92-93.

C. Hsieh and Jerome R. King, Proceedings, ASCE, Vol. 108, CO 1, March 1982, pp. 63-73.

Ralph Ironman, Concrete Products, Vol. 87, No. 11, November 1984, p. 24.

Hal Iyengar, Civil Engineering - ASCE, Vol. 55, No. 3, march 1985, pp. 46-49.

Denis A. Jensen, Concrete Construction, Vol. 26, No. 11, November 1981, pp. 883-887.

Maage, Lewis H. Tuthill International Symposium on Concrete and Concrete Construction, SP-104, American Concrete lnstitute, 1987, pp. 185-204.

Malcolm R. H. Dunstan, Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 5, No. 3, March 1983, pp. 19-31.

Thomas O. Mineo and Catheleen M. Cassidy, Concrete International: Design and Construction, Vol. 5, No. 12, December 1983, pp. 44-47.

Yoichior Murakami and Tatsuo Sato, Concrete lntemational: Design and Construction, Vol. 5, No. 9, September 1983, pp. 42-50.

Christopher Olson, Building Design and Construction, Vol. 24, No. 12, December 1983, pp. 44-47.

Charles J. Pankow, Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 9, No. l O, October 1987, pp. 23-27.

Doug Priutt, Concrete Construction, Vol. 32, No. 4, April 1987, pp. 345-349.

William G. Reinhardt, Engineering News-Record, vol. 217, no. 23, December 4, 1986, pp. 22-24

Christopher E. Reseigh, Concrete Products, Vol. 88, No. 12, December 1985, pp. 26-29, 47

Ernst Roeck, Concrete lnternational: Design and Construction, Vol. 4, No. 6, June 1982, pp. 33-37.

Steve Steinberg, Building Design and Construction, Vol. 23, No l O, October 1982, pp. 43-45.

Stephen Timpson and James M. Henry, Forming Economical Concrete Buildings - Proceedings of the Second lnterna­tional Conference, SP-90, American Concrete Institute, 1986, pp. 201-218-

William Zuk, The Military Engineer(607 Prince St., Alexandria, VA22314), Vol. 73, No. 474,July-August 1981, pp. 254-258.

166 Sistemas de Cimbras

Apéndice Ecuaciones para momento flexionante, cortante y deflexión (métricas)

Awad S. Harma

o amcyc

167

l

Ecuaciones para momento tlexionantc. cortante y detlexión (métricas)

Condiciones de diseiio

Flexión

Madera

Tri play

Cortante

Madera

Tri play

Detlexión

Si .1 = -1-

180

S. A I 1 u=-

240

Si .1 = -1-

360

Compresión

Tensión

Notación:

Un claro

;~

I = 36.5 d( F,,b) · 1000 w

/ = 89.9 ( F;Sr 1000 w

, = 2.83( F,,~sr

1 = 1.34 F..A + 2d 1000 w

1=2.00F,lb/Q +2d w

/ = 526 ( Ehl r 1000 w

i= 75.J ( E/r 1000 w

I = 68.5 ( E/r 1000 w

I = 59.8 ( E/r 1000 w

f,. ó f,.J. =~ p

/,=-;¡

l = longitud de claro, centro a centro de soportes (mm) F,, =esfuerzo unitario pennisible en flexión (kPa) F,,KS = capacidad de la sección de triplay en flexión (Nmm/m)

Condiciones de apoyo

Dos claros

/ = 36.5 d(F,br 1000 w

I = 89.9 ( F;Sr 1000 w

, = 2.83( F.,~sr

I = LO? F..A + 2d 1000 w

I = l.60F,Ibl Q + 2d w

I = 655 (El ll r 1000 w

/ = _l_<l_I_( Elr 1000 w

I= 91.7 (E/r 1000 w

I= 79.9(E/r 1000 w

Fe = esfuerzo unitario pennisible en compresión paralela a la fibra (kPa) Fe. = esfuerzo unitario pennisible en compresión perpendicular a la fibra (kPa) F,lb/Q = capacidad de la sección de triplay en cortante rodante (N/m) j",. = esfuerzo unitario pennisible en cortante horizontal (kPa) fc = esfuerzo unitario real en compresión paralela a la fibra (kPa) j"..l. = esfuerzo unitario real en compresión perpendicular a la fibra (kPa) f, =esfuerzo unitario real en tensión (kPa) A =área de sección (mm1J•

E = módulo de elasticidad (kPa) I =momento de inercia (mmJJ• El =capacidad de rigidez del triplay (kPamm"'/m) P =fuerza aplicada (compresión o tensión) (N) S = módulo de sección (mml)* .6. = detlexión (mm) b = ancho del miembro (mm) d = peralte del miembro (mm) w =carga uniforme por pie de claro (kPa/m) * Para un miembro rectangular: A= bd, S = bd2/6, I = bd3/l2

Awad S. Hanna

Tres o más claros

/ = 40.7 d( F,br 1000 lf

_ JOO ( 1-~S )'' 1---1000\ w

(FKSr I = 3.16 _h_

w

I = _!:!_!_ F,.A + 2d 1000 w

l = l.67F,Ibl Q + 2d w

I = 617 ( Elll r 1000 w

I= 93.0(EI)' 1000 w

_ 84.7 ( E/r 1-- -1000 w

_ 73.8 ( E/r 1-- -1000 w

' 1mcyc

169

Indice ACI

fórmula. 120

recomendaciones de carga, 60,61,64,65, 119

reporte del Coniité, 33

Aluminio cimbras de, 26,28

material, 16

Cimbra de acero. 14, 17, 82, 85, 86-87

Cimbra deslizante

ba~-ras de gato, 13 7

consideración económica en, 141-142

forros, 138

gatos. 137

historia. 135

método y técnicas en, 13 8-141

operación de, 136

plataforma de cimbra, 138

yugos. 138

Cimbra horizontal clasificación, 21 factores de, 91-100

por análisis comparativo tabular, 100

por tablas de comparación 97-99

selección. 91-100

Awad S. Hanna

Cimbra para muros

carga de diseño, 119

componentes, 119

convencional, 103-105

Cimbra trepadora, 109

descripción, 109- H 5

limitaciones, 116

ventajas, 115-116

Cimbra voladora

descripción, 71-76

limitaciones, 76

ventajas, 76

Cimbras para columnas, 105

cimbras rectangulares, 105

cimbras ·cuadradas, 105

forros, 105

yugos de madera y pernos, 105

Cimbras para concreto arquitectónico, 160

Cimentación

cimbras para, 23-24

Compactación . 8

presión sobre la cimbra. 119-120

~' 1mcyc

171

' 1mcyc

Concreto

colocación, 8

peso deL 60

Contraventeo lateral. 123

diseño, 123-131

Cubiertas para losas de concreto, 21-22

cargas, 60,61

diseño, 61

fuerza lateral mínima, 61

Diseño

de cimbra de losa (ver losas de piso)

Diseño de cimbra, esfuerzos permisibles

de la madera, 40-48

del plyform. 5

del tri play, 59

miembros de compresión, 61 -62

ecuaciones para calcular esfuerzos de plyform y triplay

esfuerzo cortante. 54

esfuerzo de flexión, 54

flexión. 56-58

ecuación para calcular esfuerzos y flexión de la madera. 54-60

Diseño de cimbras para muros de concreto, 124

ejemplos. 124

tensores de cimbra para muros, 128-

Economía en cimbras, 4, 25

Factor de

l .. ., ,_

área de contacto, 52

duración de la carga, 51

tamaño. 47

tt:rnperatura. 51

servicio mojado, 50

Fallas de la cimbra, 5 (ver también Seguridad)

causa de, 5,80, 109

Losas de piso

ábacos o capiteles, 76,81,82,91, 92. 97

carga de diseño, 60

cimbras para, 21-22

diseño, 54, 60

ejemplo, 62-67

viguetas, 21 -22

espaciamiento, 61-62

forros, 21

largueros, 22

losa plana, 93

secuencia para, 61-62

Madera para cimbra

dimensiones de, 36

eje neutral, 35

Indice

humedad contenido (ver factor de servicio mojado)

módulo de sección , 35

momento de inercia, 33

simbología para secciones, 33-36

tiempo de carga (ver factor de duración de carga)

Materiales de cimbra, esfuerzos permisibles, 52

propiedades físicas de

madera, 13-14

plyform, 14

tri play, 14, 52-59

Propiedades de los materiales para cimbra, 33

madera aserrada, 3 6

Presión del concreto en cimbras

de columnas, 119-120

de muros, 120-121

Sistemas de Cimbras

1

1

Indice

Plyform. 14

esfuerzos permisibles. 55

Remoción de cimbras, 9 descenso de cimbra deslizante, 141

Seguridad. 4. 5.33.75, 78-81, 87, 91, 116, 122, 158, (ver también Falla de la cimbra)

Sistema de apuntalamiento montado en columnas, 77

descripción de. 77.80

ventajas y limitación. 80.81

Sistema de cimbra auto-elevable, 142

descripción. 142-146

Limitaciones, 149

ventajas, 148

Sistema de cimbra túnel, 81-82

descripción. 81-86

limitaciones. 88

ventajas, 85-87

Sistema de cimbra vertical

factores que influyen, 153-159

introducción. 103

por tablas de comparación, 159-161

selección. 149-159

Sistema de cimbra en bloque, 107

descripción. 106-109

limitaciones, 109

Awad S. Hanna

ventajas, 109

Sistemas de cimbra, 3-4

,, 1mcyc

sistema de apuntalamiento montado en columna, 77

sistema convencional de aluminio, 25

cimbra agrupada, 107

cimbra trepadora, 109-11 O

cimbra voladora, 71

domo, 29

losa nervada, 29

madera, 21

metal, 25

muro/columnas, 103-104

Tensores para cimbras, 83,105,111,114,156

Trabes

cimbras para,7,23,25

curado del concreto, 8,9

esfuerzo de flexión, 13 .14

Tri play

esfuerzos permisibles (ver Cimbra diseño)

propiedades físicas (ver Cimbra diseño)

Zapatas

cimbras para (ver Cimentación)

173

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