cÁlculo del encofrado de elementos estructurales de...

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bol REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL CÁLCULO DEL ENCOFRADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN Trabajo Especial de Grado presentado para optar Al título de Ingeniero Civil Presentado por: RUEDA POVEDA. Maria Carolina C.I. 14.357.314 CAYAMA RINCON, Armando José C.I. 14.863.325 Tutor: Ing. Pablo González C.I. 916.652 Maracaibo, Enero de 2003. DERECHOS RESERVADOS

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bol REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

CÁLCULO DEL ENCOFRADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO EN LA

INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN

Trabajo Especial de Grado presentado para optar

Al título de Ingeniero Civil

Presentado por: RUEDA POVEDA. Maria Carolina

C.I. 14.357.314 CAYAMA RINCON, Armando José

C.I. 14.863.325

Tutor: Ing. Pablo González

C.I. 916.652

Maracaibo, Enero de 2003.

DERECHOS RESERVADOS

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CÁLCULO DEL ENCOFRADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO EN LA

INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN

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III

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

CALCULO DEL ENCOFRADO DE ELEMENTOS

ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION

Trabajo Especial de Grado presentado para optar

Al título de Ingeniero Civil

Presentado por:

RUEDA POVEDA. Maria Carolina C.I. 14.357.314

CAYAMA RINCON, Armando José C.I. 14.863.325

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IV

DEDICATORIA

A Dios todo poderoso que por sobre todas las cosas me ha guiado por

el buen camino ayudándome a superar todos los obstáculos que se me han

presentado en la vida, dándome las fuerzas necesarias para seguir adelante.

A mis Padres Armando Cayama y Niria de Cayama por brindarme todo

el apoyo necesario para convertirme en la persona que hoy soy. Por

enseñarme el valor de las cosas, que la paciencia, la constancia y la

dedicación son factores necesarios para alcanzar las metas trazadas a lo

largo de mi vida.

A mis hermanos, por ayudarme cuando los necesite, compartiendo

conmigo la felicidad de los logros alcanzados. A mis abuelos y demás

familiares quienes se encuentran orgullosos de lo que soy, dándome el

aliento necesario para trazarme nuevas metas.

A mis amigos de siempre porque gracias a su condicional ayuda

hicieron posible la realización de esta importante investigación.

A mis amigas del Altamira, por haberme dado el apoyo necesario para

superar todos los problemas que se me presentaron durante la realización de

mi tesis.

ARMANDO

DERECHOS RESERVADOS

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V

DEDICATORIA

A Dios todo poderoso que por sobre todas las cosas me ha guiado por

el buen camino ayudándome a superar todos los obstáculos que se me han

presentado en la vida, dándome las fuerzas necesarias parea seguir

adelante.

A mis Padres Angel Rueda y Myriam de Rueda por brindarme todo el

apoyo necesario para convertirme en la persona que hoy soy. Por

enseñarme el valor de las cosas, que la paciencia, la constancia y la

dedicación son factores necesarios para alcanzar las metas trazadas a lo

largo de mi vida.

A mis amigos por haberme dado el apoyo necesario para superar

todos los problemas que se me presentaron durante la realización de mi

tesis.

A mis queridos sobrinos, por su grata compañía durante este

importante período de mi vida.

CAROLA

DERECHOS RESERVADOS

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VI

AGRADECIMIENTOS

Es nuestro interés, expresar el más sincero agradecimiento a nuestro

asesor, Ing. Pablo González, por su valiosa orientación y colaboración que

nos brindo a todo lo largo de nuestra carrera.

A Dios por sobre todas las cosas, a nuestros padres por ser nuestra guía

en esta meta trazada.

También queremos agradecer a la ilustre Universidad Rafael Urdaneta y

a todos los miembros del profesorado, los cuales influyeron en nuestra

formación profesional.

A la Profesora Betilia Ramos por su asesoría metodológica. A nuestro

querido amigo Jesús y los corianos, por su desinteresada colaboración y

apoyo para la culminación de esta meta.

A todos desde lo más profundo de nuestros corazones muchas gracias.

ARMANDO Y CAROLA

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VII

RESUMEN Cayama Rincón, Armando José y Rueda Poveda, Maria Carolina. “CALCULO DEL ENCOFRADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION”. Trabajo Especial de Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. Maracaibo, Marzo de 2003.

Desde la llegada del concreto a la industria de la construcción, el encofrado se convirtió en el paso inicial para la construcción de elementos de concreto armado, estos encofrados son los encargados de moldear el hormigón y posteriormente de darle el acabado deseado por el constructor, este acabado esta condicionado por el material que se empleo en la fabricación del encofrado; hoy en día existen muchos tipos de encofrados y estos pueden ser fabricados utilizando distintos tipos de materiales, tales como: Metales, plásticos, fibras de vidrio y maderas principalmente, este ultimo material es el que presenta más variedad, tanto en los tipos de madera como en el costo de las mismas; en diversas ocasiones son utilizados en la elaboración de encofrados una mezcla de materiales a fin de obtener mejores resultados tanto desde el punto de vista económico como el estético. Otra función que deben cumplir los encofrados es la de ser rígidos y estables, la única forma de garantizar estas condiciones sin necesidad de llegar al sobre diseño, es mediante una serie de cálculos que eran impartidos antiguamente a los estudiantes de Ingeniería Civil.

A continuación se presentan una breve reseña de todo lo que es el encofrado y su cálculo, aquí se exponen todos los conceptos referentes a los elementos que componen un encofrado, los distintos materiales con los que estos pueden ser fabricados, las características que poseen dichos materiales y por su puesto el cálculo de este importante conjunto de elementos (encofrado). Para una mayor apreciación del proceso de cálculo, este se presentó de dos formas: Una es la forma teórica, donde se explicó detenidamente todos y cada uno de los pasos a seguir para calcular el encofrado, de los principales elementos estructurales de concreto armado, que existen en la industria de la construcción y finalmente se presentaron unos ejemplos de los encofrados más comunes en la construcción de Obras Civiles. El objetivo principal que busca esta investigación, es el de conocer la existencia y la importancia que tiene este cálculo para la industria de la construcción, debido a que este procedimiento previo a la construcción de cualquier encofrado, es el que garantiza, la estabilidad, la seguridad y la economía de este elemento; Y estos factores son los que rigen la Ingeniería Civil en todo el mundo

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VIII

INTRODUCCIÓN

El encofrado de las estructuras de concreto armado representa una parte

muy importante de la construcción, tanto por los servicios que proporciona

como por su costo. Frecuentemente, es más caro el encofrado que el

concreto, y en algunas estructuras su costo sobrepasa al del concreto y

armaduras correspondientes. Representan una parte sustancial del costo de

la construcción, parece conveniente la realización de este trabajo que trata

los aspectos teóricos y prácticos de la técnica de encofrado de estructuras de

concreto armado.

Creemos que un estudio técnico de los diversos componentes de los

encofrados, ayuda a los arquitectos e ingenieros, en el planteamiento de sus

proyectos. Además, los datos que se proporcionan en las tablas permiten

que los encargados de obra y los carpinteros realicen los encofrados con las

debidas garantías de resistencia y economía.

A causa del uso cada vez más extendido de los productos prefabricados

en la práctica del encofrado, se considera son de utilidad para los estudiantes

de ingeniería, una somera descripción de los más representativos. Sin

embargo, es completamente imposible abarcar todos los productos

disponibles en la actualidad, por lo que la mención de determinados

productos de ciertos fabricantes, y la omisión de otros similares no deberá

interpretarse como señal de una mejor calidad de aquellos citados.

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IX

En general, la información suministrada por los fabricantes como

especificaciones, propiedades, dimensiones y demás datos útiles se da en

forma de tablas para facilitar su utilización.

La economía deberá ser tomada en cuenta cuando se proyecte un

encofrado para una estructura de concreto. En ella influyen multitud de

factores, como costo de los materiales, costo de la mano de obra en la

construcción, colocación y desencofrado, equipo necesario, número de usos

de los materiales según su posible recuperación.

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X

INDICE GENERAL

DEDICATORIA ..............................................................................................IV DEDICATORIA ...............................................................................................V RESUMEN....................................................................................................VII INTRODUCCIÓN.........................................................................................VIII INDICE GENERAL..........................................................................................X INDICE DE TABLAS ....................................................................................XIII INDICE DE FIGURAS................................................................................. XIV CAPÍTULO I EL PROBLEMA ..................................................................... 14

1.1 Planteamiento del Problema .............................................................. 15

1.3 Objetivos de la Investigación.............................................................. 17

1.3.1 Objetivo General ............................................................................. 17

1.3.2 Objetivos Específicos ...................................................................... 17

1.4 Justificación e Importancia de la Investigación.................................... 17

1.5 Delimitación........................................................................................ 19

1.5.1 Delimitación Espacial. ..................................................................... 19

1.5.2 Delimitación Temporal..................................................................... 19

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO................................................................ 20 2.1 Antecedentes. ..................................................................................... 21

2.2 Fundamentación Teórica..................................................................... 22

2.2.1 Elementos Estructurales................................................................... 22

2.2.1.1 Losas............................................................................................. 22

2.2.1.2 Vigas.......................................................................................... 22 2.2.1.3 Columnas................................................................................... 23 2.2.1.4 Muros......................................................................................... 23

2.2.2 Encofrados ....................................................................................... 24

2.2.2.1 Características de los encofrados. ................................................ 24

2.2.2.2 Materiales .................................................................................. 25 2.2.3 Clasificación de los encofrados. ....................................................... 26

2.2.3.1Encofrado de madera. ................................................................ 26 2.2.3.1.1 Tipos de maderas. .................................................................. 26 2.2.3.1.2 Condiciones de uso de la Madera........................................... 29 2.2.3.1.3 Propiedades de la madera...................................................... 29

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XI

2.2.3.2 Encofrados Metálicos................................................................. 30 2.2.3.2 Encofrados de Aleación Ligera de Aluminio. ............................. 30 2.2.3.4 Encofrados de Yeso................................................................... 31 2.2.3.5 Encofrados de plástico reforzado con fibra de vidrio. ................ 32 2.2.3.6 Encofrados Industriales. ............................................................ 33 2.2.4.2 Presión lateral del concreto fresco............................................. 35 2.2.4.2.1 Peso del concreto. ´ ............................................................ 35 2.2.4.2.2 Rata de vaciado. ..................................................................... 36 2.2.4.2.3 Vibración................................................................................. 36 2.2.4.2.4 Temperatura. .......................................................................... 37 2.2.4.2.5 Otras variables........................................................................ 37 2.2.4.3 Cargas laterales......................................................................... 38 2.2.4.4 Expresiones en el análisis de encofrados.................................. 39

2.2.5 Puntales. .......................................................................................... 40

2.2.5.1 Normas. ..................................................................................... 40 2.2.5.1.1 Sección de puntales................................................................ 40 2.2.5.1.2 Colocación de puntales........................................................... 40 2.2.5.1.3 Separación entre puntales. ..................................................... 41 2.2.5.1.4 Apuntalamiento a más de 5 mts. De altura. ............................ 41 2.2.5.1.5 Apuntalamiento en entrepisos. ............................................... 41 2.2.5.1.6 Puntales de seguridad. ........................................................... 41 2.2.5.1.7 Retiro de puntales................................................................... 42 2.2.5.1.8 Retiro de puntales de seguridad. ............................................ 42 2.2.5.1.9 Empalmes de puntales. .......................................................... 43 2.2.5.10 Arriostramiento de puntales. .................................................... 43 2.2.5.2 Puntales Metálicos..................................................................... 44 2.2.5.3 Las muletas. .............................................................................. 45 2.2.5.3.1 Composición. .......................................................................... 45

2.2.6 Tensores. ......................................................................................... 46

2.2.6.1 Tensores de Alambre................................................................. 47 2.2.6.2 Tensores con cabilla. ................................................................. 47 2.2.6.3 Tensores de varilla y conos. ...................................................... 48

2.3 Definición de Términos Básicos. ......................................................... 50

2.4 Sistema de Variables e Indicadores. ................................................... 52

2.5 Definición Operacional de las Variables. ............................................. 52

CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO .................................................. 53 3.1 Tipo de Investigación........................................................................... 54

3.2 Población y Muestra............................................................................ 55

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XII

3.2.1 Población.......................................................................................... 55

3.2.2 Muestra. ........................................................................................... 55

3.3 Técnica de Recolección de Información.............................................. 56

3.4. Metodología de Diseño....................................................................... 57

3.4.1 Valores de la presión lateral para el diseño de encofrados. ............. 57

3.4.1.1 En muros. .................................................................................. 57 3.4.1.2 En columnas. ............................................................................. 58 3.4.2 Diseño de puntales de madera. .................................................... 59 3.4.2.1 Razón de esbeltez. .................................................................... 59 3.4.2.2 Carga permisible........................................................................ 60

3.4.3 Diseño de puntales tubulares de acero. ........................................... 63

3.4.3.1 Razón de esbeltez. .................................................................... 64 3.4.3.2 Carga permisible....................................................................... 65

3.4.4. Diseño de los tensores. ................................................................... 65

3.4.5 Diseño de encofrados....................................................................... 66

3.4.5.1 Simplificaciones básicas. ........................................................... 67 3.4.5.2 Criterios de Diseño. ................................................................... 67 3.4.5.2.1 Esfuerzo permisible. ............................................................... 67 3.4.5.2.2 Deflexión. ................................................................................ 68 3.4.5.2.3 Flexión. ................................................................................... 70 3.4.5.2.4 Esfuerzo Cortante. .................................................................. 72 3.4.5.3 Encofrados para muros:............................................................. 74 3.4.5.4. Encofrado de Losas. ................................................................. 78 3.4.5.5 Encofrados de vigas. ................................................................. 79 3.4.5.6 Encofrado de columnas. ............................................................ 81 3.4.5.7 Refuerzos en columnas: ............................................................ 82 3.4.5.7.1 Constitución. ........................................................................... 82

CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS....................................... 85 4.1 Diseño de un encofrado de muro. ....................................................... 86

4.2 Diseño de un encofrado de columna. ................................................ 104

CONCLUSIONES ....................................................................................... 113 RECOMENDACIONES............................................................................... 114 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................ 115

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XIII

INDICE DE TABLAS

Pág.

1. Propiedades de las maderas ………………………………………….117 2. Coeficiente de trabajo de las maderas………………………………. 118 3. Presión lateral par diseño de encofrados de muros………………….120 4. Presión lateral para diseño de encofrados de columnas……………121 5. Fuerza lateral mínima para el diseño del arriostramiento del encofrado

de losas……………………………………………………………………122 6. Fuerza lateral mínima debido al viento para diseño del arriostramiento

del encofrado de muros………………………………………………….123 7. Vigas bajo diferente estado de carga………………………………….124 8. Puntales de seguridad.…………………………………………………..125 9. Tiempos mínimos para desencofrar. ……………..…………………...125 10. Retiro de puntales de seguridad. ………………………………………125 11. Fuerza admisible en clavos……………………………………………..126 12. Calibres y longitudes nacionales……………………………………….127

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XIV

INDICE DE FIGURAS

Pág. 1. Tablero prefabricado …………………………………………………….129 2. Tablero machihembrado…………………………………………………129 3. Sentido de las fibras……………………………………………………..130 4. Figura 4 Sentido de las fibras…………………………………………...130 5. Sección de los puntales………………………………………………….131 6. Colocación de los puntales……………………………………………...131 7. Separación entre puntales………………………………………………132 8. Apuntalamiento a más de 5 m. altura………………………………...132 9. Apuntalamiento entre pisos……………………………………………..133 10. Puntales de seguridad…………………………………………………...133 11. Empalme de puntales……………………………………………………134 12. Arriostramiento de puntales……………………………………………..134 13. Arriostramiento de puntales……………………………………………..135 14. Puntales metálicos.(telescópicos)………………………………………137 15. Punta con horquilla……………………………………………………….138 16. Abrazadera doble………………………………………………………...138 17. Tubular regulable…………………………………………………………139 18. Muletas…………………………………………………………………….139 19. Clavos introducidos horizontalmente y con una fuerza externa…….140 20. Clavos introducidos horizontalmente y con una fuerza cortante……140 21. Clavos introducidos inclinadamente……………………………………140 22. Tensores de alambre……………………………………………………141 23. Tensores por medio de cabillas………………………………………...141 24. Tensión de varillas y conos……………………………………………..141 25. Listón con tensores y otros……………………………………………...142 26. Pletinas metálicas………………………………………………………..142 27. Traviesas y corbatas en columnas normales…………………………143 28. Fuerzas en el tercio inferior de altura del encofrado…………………143 29. Separaciones para columnas pesadas………………………………..144 30. Separaciones para columnas ligeras………………………………….144 31. Separación de costillas…………………………………………………145 32. Separación entre carreras………………………………………………146 33. Separación entre tensores………………………………………………147 34. Diseño de codales……………………………………………………….148 35. Diseño de los cepos……………………………………………………..149

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CAPÍTULO I

14

CAPÍTULO I EL PROBLEMA

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CAPÍTULO I

15

1.1 Planteamiento del Problema

Durante varios siglos, los principales elementos constitutivos disponibles

en el mundo para la construcción han sido muy pocos. Hay que destacar

también que la producción y utilización de materiales elaborados (en

contraste con los puramente naturales) comenzaran en una época

relativamente temprana; en consecuencia, durante mucho tiempo los

materiales de construcción han sido clasificados de un modo aproximado

como sigue: por un lado, la piedra y la madera, los dos grandes materiales

naturales básicos, que han sido durante siglos la base de la construcción,

empleándose para múltiples aplicaciones; por otro lado, los ingeniosos

productos de arcilla y cemento, los metales, el vidrio y, más recientemente,

los plásticos, han ampliado gradualmente el ámbito del proyecto de

estructuras.

Hoy en día muchas cosas dependen de que la industria de la

construcción sea eficiente. Nunca anteriormente en la historia de la

humanidad ha existido tanta importancia en la provisión de casas, escuelas,

talleres, hospitales y oficinas apropiadas.

La incapacidad para proporcionar viviendas e instalaciones adecuadas

puede traer serias repercusiones en la vida social, económica y política del

país. De hecho, indirectamente constituye una seria amenaza a la paz

mundial, particularmente en las áreas subdesarrolladas del mundo. Como

una medida de la importancia que se le da a la construcción en este país,

puede afirmarse que aquella absorbe por lo general un 60 % del presupuesto

nacional total neto.

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CAPÍTULO I

16

En la industria de la construcción existen tres renglones primordiales,

que representan el mayor porcentaje del presupuesto de cualquier tipo de

obra civil, estos son: el concreto, el refuerzo metálico y el encofrado, este

ultimo en ocasiones llega a ser el mas costoso de todos, por lo que debe

tratarse con sumo cuidado. El desarrollo del encofrado ha estado creciendo

paralelamente con la construcción de obras de concreto armado, por lo que

fabricantes y diseñadores de encofrados han tenido que estar al pendiente

de estos avances. La progresiva admisión del concreto como un medio

arquitectónico, les origina a los constructores de encofrados una serie de

inconvenientes en el desarrollo adecuado de los materiales de revestimiento

y refuerzo.

En la construcción de encofrados, entran prácticamente en partes

iguales el arte y la ciencia: el arte por el gusto de confección de las distintas

partes y la ciencia por que estos moldes deben resistentes y sencillos de

desmontar. Indiscutiblemente, el hecho de que un Obrero sea buen albañil o

un excelente carpintero, no se considera que este capacitado para ejecutar

un trabajo de encofrado dentro de las garantías que exige la técnica del

mismo. La Ingeniería Civil, es la rama de la Ingeniería que esta encargada

del cálculo y construcción de los encofrados, el diseño de los mismos busca

conocer los puntos de falla del material utilizado, a fin de garantizar la

estabilidad y la rigidez de este importante y costoso elemento. En las

facultades de Ingeniería Civil de este país, estos cálculos no son

considerados en el programa de preparación de los futuros profesionales, lo

cual representa un problema desde el punto de vista económico y social, ya

que el fallo de un encofrado puede atentar contra la integridad física del

personal de campo y paralelamente perjudica el presupuesto de ejecución de

la obra, debido a la perdida de material y tiempo, los cuales son cruciales en

cualquier trabajo.

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CAPÍTULO I

17

1.3 Objetivos de la Investigación 1.3.1 Objetivo General

Calcular los encofrados de elementos estructurales de concreto armado

en la industria de la construcción.

1.3.2 Objetivos Específicos

- Definir conceptos básicos para el diseño de encofrados en los

diferentes elementos estructurales.

- Detallar el procedimiento para el cálculo del encofrado de elementos

estructurales.

- Elaborar diseño típico de los encofrados más comunes que se utilizan

en la industria de la construcción.

1.4 Justificación e Importancia de la Investigación El principal objetivo que se busca con esta investigación es el de

conocer los criterios de diseño y cálculo de los encofrados de los distintos

elementos estructurales de concreto armado que se elaboran en la industria

de la construcción. El cálculo de estos elementos de concreto es

imprescindible antes de su construcción, debido a que es este el que

garantiza la estabilidad y la rigidez del elemento, para el caso de los

encofrados también se puede garantizar la estabilidad y la rigidez de los

mismo, mediante una serie de cálculos que actualmente no se manejan

durante la preparación de los futuros ingenieros civiles.

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CAPÍTULO I

18

Los encofrados son los elementos encargados de dar forma al concreto

armado, y de ellos depende el acabado que este va a tener, los encofrados

pueden ser construidos de varios materiales, pero el más común en la

actualidad, es la madera.

Para alcanzar estos objetivos se deben definir y conocer todos los

elementos que forman un encofrado, y paralelamente debemos conocer las

características de los materiales que se van a utilizar en la construcción de

los mismos.

Debido a los altos precios de las maderas y de los distintos materiales

utilizados en la construcción de encofrados, estos llegan a igualar y en

ocasiones a superar los costos del concreto en cualquier tipo de Obra civil,

por lo que desde el punto de vista económico, los encofrados deben ser

diseñados y calculados porque mediante estos procedimientos se evita el

sobre diseño o la falla de los mismos.

Cuando se realiza un buen diseño de un encofrado, se esta

garantizando no solo la economía sino, la seguridad del constructor al

momento del vaciado del concreto. Cuando un encofrado falla este puede

atentar contra la integridad física de las personas que laboran en el sitio, por

lo que es un beneficio desde el punto de vista social.

Esta investigación será de utilidad para los actuales y futuros Ingenieros

Civiles, cuya función es la de diseñar estos importantes elementos, aquí

encontraran todos los procedimientos a seguir para el calculo de los

encofrados, y también se darán a conocer las propiedades de los distintos

materiales que se utilizan en la Construcción de encofrados.

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CAPÍTULO I

19

1.5 Delimitación 1.5.1 Delimitación Espacial.

Los resultados de este trabajo especial de grado tienen aplicabilidad en

todo el territorio venezolano, exclusivamente en el sector de la construcción

tanto inmobiliario, comercial o industrial. Así mismo podrá servir de guía para

cualquier técnico o profesional que tenga la necesidad de realizar trabajo de

encofrado de elementos de concreto armado.

1.5.2 Delimitación Temporal.

El período de desarrollo de este trabajo especial de grado está

comprendido entre Septiembre - Febrero de 2003. DERECHOS RESERVADOS

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CAPÍTULO II

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO

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CAPÍTULO III

21

2.1 Antecedentes. Para el desarrollo de esta investigación se consultaron los siguientes

trabajos que se resumen a continuación:

* Isvet Matos, Alexander Morillo y Mauro Chacón. “ENCOFRADOS EN

LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN”. El cual fue realizado como trabajo

especial de Grado para optar al titulo de Ingeniero Civil, en la Universidad del

Zulia, 1988

* Mark Marcano y Rafael García. "APLICACION Y UTILIZACION DE

LOS ENCOFRADOS DESLIZANTES EN ESTRUSTURAS CILINDRICAS DE

CONCRETO". El cual fue realizado como trabajo especial de Grado para

optar al titulo de Ingeniero Civil, en la Universidad del Zulia, 1990

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CAPÍTULO III

22

2.2 Fundamentación Teórica. 2.2.1 Elementos Estructurales. 2.2.1.1 Losas.

Se denomina losa o placa al elemento estructural con forma plana,

generalmente horizontal, cuyas superficies superiores e inferiores son

paralelas o aproximadamente paralelas entre sí, y con un pequeño espesor

en comparación con sus otras dimensiones. Está apoyada sus cuatro lados o

un número menor de ellos, sobre vigas, viguetas, muros de mampostería o

de concreto reforzado, acero estructural, directamente sobre columnas o

directa sobre el terreno. Presenta una flexión cilíndrica (en un sólo sentido) o

bien una flexión abovedada (en doble sentido), dependiendo éstos estados

de deformación de las cargas actuantes y de la relación entre sus lados y la

forma de apoyarse.

2.2.1.2 Vigas.

Es un elemento estructural sometido predominantemente a solicitaciones

por flexión y eventualmente a otros que no comprometen su capacidad

resistente (cortante, torsión, compresión o tensión de poca magnitud).

La forma de las vigas muchas veces queda condicionada por los

macizados de las losas (cuando éstas son nervadas); de esta manera se

obtienen vigas en forma de “L” invertida o en forma de “T”. A menudo, las

vigas de concreto armado son rectangulares y están caracterizadas por tener

una zona de concreto a compresión rectangular con un refuerzo a tensión

situado simétricamente al plano de aplicación de las cargas.

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CAPÍTULO III

23

Generalmente, las dimensiones de las vigas de concreto armado están

condicionadas principalmente por la luz (longitud) entre apoyos y por la

magnitud y tipo de cargas actuantes. Asimismo, dichas dimensiones pueden

variar condiciones por el control de deflexiones más que por limitaciones de

resistencia.

2.2.1.3 Columnas.

Se denomina columna, todo miembro estructural sometido

predominantemente a fuerzas axiales, especialmente solicitaciones de

compresión y de flexo compresión en que la dimensión longitudinal es por lo

menos tres veces la dimensión mínima de la sección transversal. Las

columnas son utilizadas para transmitir solicitaciones provenientes de losas

y vigas a las fundaciones

2.2.1.4 Muros.

Es un elemento estructural que se utiliza para detener masas de tierra u

otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas

masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan

cuando el ancho de una excavación, corte o terraplén está restringido por

condiciones de propiedad, utilización de la estructura o economía.

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CAPÍTULO III

24

2.2.2 Encofrados

Es un conjunto de moldes que es necesario para obtener la forma

geométrica de los distintos elementos estructurales de una y los cuales

deben ser capaces de soportar las cargas a las cuales serán sometidos y

mantener al concreto en su posición hasta éste pueda auto mantenerse.

Estos pueden ser de madera, metálicos o de otro material rígido. La

disposición y empalme, unión o ensamble de sus piezas, serán tales que

impidan deformaciones o desplazamientos perjudiciales en la obra.

2.2.2.1 Características de los encofrados.

Los encofrados deben estar completamente libres de oxido, virutas,

aserrín, etc., antes de verter el concreto. Para lograr mejor este efecto, se

recomienda el uso de aire comprimido o agua a presión.

Los encofrados de columnas, machones, muros de contención, vigas,

paredes, etc., tendrán en sus extremos inferiores aberturas suficientes para

la limpieza denominada boca de limpieza.

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CAPÍTULO III

25

Las caras inferiores de los encofrados serán uniformes y lisas. Si por

razones arquitectónicas, la superficie de concreto ha de quedar visibles, será

menester un tratamiento adicional de las superficies interiores, por medio de

su recubrimiento con cartones adecuados o por el uso de aceites especiales

para encofrados o cualquier otra técnica, la cual será aplicada antes de la

colocación de los refuerzos y el vaciado del concreto.

Deben garantizar el alineamiento de los elementos y no deben permitir

la pérdida de agua o cemento (mortero), o sea, las juntas deben estar

tratadas de manera que sean estancadas. Esto se obtiene al cepillar, y lijar la

madera, y por último tapar los huecos y grietas que pudiera haber en la

madera.

2.2.2.2 Materiales.

Los materiales más utilizados en la técnica del encofrado son la

madera, la madera contra enchapada, el acero, los plásticos, el yeso,

aleaciones de aluminio, etc., así como también una diversidad de elementos

auxiliares como pernos, tornillos, tensores, clavos, anclajes etc. Comúnmente

se emplean en la construcción de un encofrado dos o más de los materiales

nombrados con anterioridad. Estos deben cumplir con ciertas propiedades.

Entre las más características tenemos:

- Resistencia.

- Rigidez.

-Acabados lisos, cuando se precisen.

-Económicos, teniendo en cuenta su costo inicial y el número de re-

usos.

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CAPÍTULO III

26

2.2.3 Clasificación de los encofrados.

2.2.3.1Encofrado de madera.

Prácticamente todos los trabajos de encofrados, a pesar de la variedad o

materiales exóticos de moldeaje que puedan ser usados, requieren algunas

maderas. Aun cuando las especies y tamaños varían geográficamente, el

suplidor o proveedor local aconsejará que material y tamaño hay en el

almacén o que prontamente será obtenido, y el diseñador o constructor

procederá por ende. Usualmente hay varios tipos que servirán igualmente

para un trabajo dado. Cualquier madera que sea recta y estructuralmente

fuerte y resistente puede ser usada en la construcción de encofrados.

2.2.3.1.1 Tipos de maderas.

En el mercado existen varios tipos de maderas utilizadas en la Industria

de la Construcción, entre otras las más empleadas en la elaboración de

encofrados son:

Ceiba: madera fina y sin repelo, de fibra regularmente abierta, que la

hace ser blanda. Conserva gran cantidad de humedad en su interior, lo que

hace que sea consistente y evita que al percibir la humedad del concreto, se

deforme y pueda usarse varias veces. Viene aserrada en tablas 2.5 cm. De

grueso y de longitudes y anchos variables. Reúne todas las condiciones

requeridas para tableros y todo tipo de formaletas.

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CAPÍTULO III

27

Mijao: madera basta, de fibra blanda y esponjosa, muy repelosa, que

tiende a deformarse fácilmente y producir alabeos. Se recomienda

únicamente en aquellos trabajos toscos y que su empleo sea para una sola

vez. Es de inferior calidad que la Ceiba. Viene aserrada en 3 cm. de grueso,

varios anchos y largos y en escuadrías de 5 x 10 cm. No reúne las

condiciones necesarias. Se utiliza por su bajo costo.

Moreillo: llamada también aurora rosada. Madera semi-dura de fibra

regularmente compacta. Viene aserrada en escuadrías de 5 x 10 cms. Y en

tablas de 3 cms. de espesor. Se utiliza para costillas, carreras, codales y

otros. No se recomienda utilizarla en tablas, ya que se dificulta el clavado y

tiende a rajarse y alabearse fácilmente.

Mangle: viguetas de madera de corazón muy duro, se utiliza para puntales

y viene en largos de 4 a 6 metros por varios diámetros. Se aconseja

utilizarlos de 7 a 10 cms. de diámetro.

Tableros prefabricados: en determinadas regiones hay tableros de madera

prefabricados; están formados por dos secciones de tabla de 1.5 cms. de

espesor cada una. Van ensambladas en sentido contrario a la fibra. Estos

tableros suelen hacerse a la medida generalizada de 1.20 a x 60 cms., pero

también los hay de otras medidas. Este tipo de tableros es de gran utilidad y

economía, por su rápido montaje y aprovechamiento. (Ver Fig. 1) Cuando se

encofran losas con tableros prefabricados, las guías (carreras y/o costillas)

deben ubicarse en función de la longitud de los tableros por emplear, de

manera que la unión se haga en el centro de la guía.

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CAPÍTULO III

28

El machimbreado: son piezas de grueso de tablas que por un canto

llamada hembra o ranura y por el otro canto llevan un nervio llamado macho.

Se utilizan en aquellos encofrados para obra limpia que requieren tableros

especiales, simétricos o de gran tamaño. (Ver Fig. 2) Los largos de las piezas

de machambradas pueden ser varios; los anchos, generalmente van desde 5

hasta 15 cms. aproximadamente. Los largos de las piezas machimbreadas

pueden ser varios; los anchos, generalmente van desde 5 hasta 15 cms.

aproximadamente. Estos tableros permanecen sin alabearse ni rajarse, ya

que al estar compuestos por estrechas piezas, las vetas de la madera

quedan seccionadas y pierden la fuerza que las tiende a doblar, y las juntas

quedan casi imperceptibles y presentan una simetría tal, que en caso de salir

marcadas en las caras del concreto, forman un conjunto muy agradable.

Madera contra enchapada: se utilizan para superficies de encofrados en

contacto directo con el concreto como por ejemplo losas armadas en una

dirección y muros de contención. Entre sus ventajas están la de la colocación

y rápida retirada, variedad de espesores, economía como consecuencia de

sus múltiples usos y superficies lisas.

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CAPÍTULO III

29

2.2.3.1.2 Condiciones de uso de la Madera.

Antes de utilizar cualquier tipo de madera es necesario saber acerca de

las fibras que la componen, estas fibras determinan ciertas características de

las maderas, Por ejemplo: Cuando estas fibras son muy compactas revela

que la madera es dura y cuando se esponja la fibra, esto es indicativo de que

la madera es blanda.

Las fibras también demuestran el sentido del hilo y del través, así como

el largo y el ancho de cada elemento. (Ver Fig. 3 y Fig. 4)

La dirección que tiene la fibra es la que determina el largo que va a tener

la pieza, mientras que el ancho se estima en el sentido perpendicular al de la

fibra, es decir, el través.

2.2.3.1.3 Propiedades de la madera.

Las maderas destinadas para fines constructivos pueden estar o no,

terminadas por sus 4 lados. En la mayoría de los proyectos se especifica que

las caras del concreto que serán expuestas a la vista, deben presentar un

aspecto liso, por lo que el cepillado de la superficie del encofrado que estará

en contacto con el concreto es un contribuyente a la disminución de los

costos por acabado.

Las secciones transversales típicas, características geométricas y

mecánicas de las maderas en tabla 1 y tabla 2.

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CAPÍTULO III

30

2.2.3.2 Encofrados Metálicos.

Los encofrados metálicos conjuntamente con sus distintos accesorios,

permiten al constructor crear múltiples elementos como: Fundaciones, Muros,

Columnas, Vigas, Losas, Paredes, etc. Estos elementos pueden ser tanto

rectangulares como circulares.

En las obras donde existen elementos que se repiten un considerable

número de veces, los tableros metálicos preparados, son prácticamente

insustituibles, en la formación de los encofrados de dichos elementos.

Su gran ventaja no es solo la facilidad y rapidez del encofrado y

desencofrado, ni el acabado liso que presentan los elementos al ser

desencofrados. Su principal ventaja es la duración de los mismos, es decir, el

innumerable numero de veces que estos pueden ser utilizados, si se les da el

cuidado necesario.

2.2.3.2 Encofrados de Aleación Ligera de Aluminio.

Existen aleaciones de aluminio con resistencias mecánicas

equivalentes al acero, pero con el módulo de elasticidad mucho más

pequeño.

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CAPÍTULO III

31

Debido a que la densidad del aluminio es menor que la del acero, es

posible obtener encofrados mas livianos, pero para alcanzar la resistencia a

la tracción y compresión que posee el acero es necesario triplicar el espesor

del aluminio a fin de alcanzar la resistencia a la flexión que tiene el acero.

Debido a que en la actualidad la mezcla de aluminio supera en costo a

la de acero, se justifica su ausencia en los encofrados. El uso de este

material solo se concibe en algunos moldes donde no existen problemas de

flexión, ni riesgos de quemarse.

En encofrados de túneles, donde en ocasiones se utilizan capas en

mezcla ligera a fin de obtener una inercia elevada sin aumentar

excesivamente el peso, el uso de este material para los encofrados se

justifica.

2.2.3.4 Encofrados de Yeso.

En la arquitectura de los edificios se proyectan muchas veces figuras y

dibujos ornamentales a realizar en concreto, para los cuales los encofrados

de madera no resultan apropiados. Estas figuras se construyen, entonces, en

cualquier material que se preste a ello, a tamaño natural, y se moldea sobre

ellas un molde de yeso. Este molde se utiliza seguidamente como encofrado

para la construcción de dichas figuras, uniéndolo debidamente al encofrado

general de la estructura. Al desencofrar se rompen los moldes, quedando

impresa en la superficie del concreto la figura o dibujo deseado.

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CAPÍTULO III

32

2.2.3.5 Encofrados de plástico reforzado con fibra de vidrio. Estos encofrados son comúnmente descritos como encofrados de

plástico y encofrados de fibra de vidrio; cuando en realidad son una

combinación de materiales.

En la actualidad se ha incrementado el uso de estos encofrados

debido a que posee una gran resistencia y son livianos, Estos dan un buen

acabado al concreto y pueden ser utilizados varias veces. Su elaboración

puede ser compleja con poca inversión. El plástico reforzado con fibra de

vidrio es uno de los pocos materiales que pueden ser fácilmente moldeado

de cualquier forma y así obtener un acabado de gran calidad.

Las principales razones que han influido en el desarrollo de este tipo de

encofrado son las siguientes:

- Este material permite una libertad completa de proyecto. Permite al

constructor realizar simultáneamente el encofrado y el acabado de las

superficies. Pueden moldearse dibujos y figuras poco comunes.

- No existe limitación de dimensiones, ya que los diversos elementos

pueden mantenerse en obra, de forma tal que disimulen las juntas.

- Pueden llegar a ser el material más económico entre los disponibles si

se prevé un gran número de usos. Es ligero y fácilmente desmontable y no

presenta problemas de corrosión. Este tipo de encofrados puede presentar

problemas de expansión. Bajo prolongadas exposiciones al calor del sol en

climas cálidos, o calor de hidratación del cemento en miembros pesados, el

encofrado de grandes áreas puede expandirse lo suficiente para crear

desalineamientos o dimensiones erradas. Por esta razón, el diseñador debe

tener cuidado de esta posibilidad y detallar los encofrados para

compensarlos.

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CAPÍTULO III

33

2.2.3.6 Encofrados Industriales.

En algunas obras de gran magnitud elaboradas en concreto armado,

tales como: Silos, Depósitos de Agua de gran altura o edificaciones formadas

por muros de carga y losas, formando uniones monolíticas, etc. La utilización

de los métodos tradicionales de encofrados no son convenientes debido al

tiempo de ejecución y a la mano de obra que necesitan.

Entonces cualquier mecanismo o sistema que reduzca los aspectos

nombrados anteriormente se reflejaran como una disminución en los costos

de la obra. Es en estos casos donde se recurre a los encofrados

industrializado. .El enfoque de este aparte estará dirigido únicamente a las

aplicaciones de encofrados deslizantes y encofrados túnel para edificaciones

2.2.4 Cargas y presiones

Los encofrados para concreto deben soportar todas las cargas

verticales y laterales que serán aplicadas hasta el tiempo en que estas

cargas puedan ser llevadas por la estructura misma. El concreto vaciado, el

movimiento de los de construcción, y la acción del viento producen fuerzas

laterales, las cuales deben ser resistidas por el encofrado para evitar caídas

del molde.

Los diseños de encofrados deben considerar condiciones como el

vaciado asimétrico del concreto, el impacto de la máquina que envía el

concreto, fuera de levantamiento, y cargas concentradas producidas por el

almacenamiento de materiales de trabajo sobre la placa o losa.

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CAPÍTULO III

34

2.2.4.1 Cargas verticales.

Las cargas verticales en los encofrados incluyen el peso del concreto

reforzado, junto con el peso mismo de los moldes, el cual es relacionado

como carga muerta, y el peso de los materiales, obreros y equipos es

relacionado como carga viva. El concreto puede pesar desde 640 hasta

9.600 Kg. /m3, la mayoría de todos los encofrados envuelven concretos

cuyos pesos no son significantes, y en la mayoría de los casos 2.400 Kg. /m3

incluyen el peso del acero de refuerzo, el cual es asumido para el diseño. El

peso de los encofrados varía desde 15 a 20 Kg. /m2 hasta 50 -70 Kg. /m2.

Cuando el peso del encofrado es bajo con respecto al peso del concreto más

las cargas vivas, frecuentemente es obviado.

Las normas sobre el diseño de encofrado recomiendan que estos

deben ser diseñados con una carga viva mínima vertical de 245 Kg. /m2

De proyección horizontal para proporcionar el peso de los obreros,

rampas, cerchas y otros equipos.

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CAPÍTULO III

35

2.2.4.2 Presión lateral del concreto fresco.

Las cargas impuestas por el concreto contra los encofrados de muros o

columnas difieren de la carga o fuerza de gravedad en la formaleta horizontal

de la losa.

El vaciado del concreto fresco manejado temporalmente como un

fluido, produce una presión hidrostática que actúa lateralmente en la

formaleta vertical.

Con ratas muy bajas de vaciado, el concreto ubicado en la parte

inferior del molde comienza a fraguar y la presión lateral se reduce hasta el

momento de completar el vaciado. La presión lateral efectiva, un a presión

hidrostática modificada, ha sido encontrada que ésta influenciada por el

peso, rata de vaciado u otros métodos de la mezcla de concreto, y efecto de

vibraciones u otros métodos de compactación.

2.2.4.2.1 Peso del concreto. ´ El peso del concreto tiene una influencia directa, ya que la presión

hidrostática en cualquier punto en un líquido, es originada por el peso súper

impuesto del líquido. La presión líquida (hidrostática) es la misma en todas

las direcciones a una profundidad dada. Esta actúa en ángulos rectos a

cualquier superficie que encierre el líquido. Si el concreto actúa como un

líquido verdadero, la presión será igual a la densidad de este por la

profundidad al punto al cual la presión fue considerada. Sin embargo, el

concreto fresco es una mezcla de sólidos y agua cuyo componente único se

aproxima al líquido, y solamente por un tiempo limitado.

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CAPÍTULO III

36

2.2.4.2.2 Rata de vaciado.

Cuando el concreto es vaciado, la presión lateral en un punto dado

incremente a medida que la profundad del concreto sobre este punto

aumenta. Finalmente por compactación, fraguado, o por combinación de

ambas, el concreto en este punto tiende a auto soportarse, disminuyendo así

la presión sobre los encofrados. La rata de vaciado tiene efecto primario en la

presión lateral, y la presión máxima lateral es proporcional a la rata de

vaciado, has el límite igual a la presión final del líquido.

2.2.4.2.3 Vibración.

La vibración interna es el método primario de compactación del

concreto. Esto resulta en una presión lateral temporal que es por lo menos 10

– 20, mayor que aquellas que ocurren enana simple sacudida del molde.

Está vibración causa que el concreto permanezca como un fluido hasta la

profundidad compactada. Ya que las vibraciones internas se han convertido

en una práctica común, los encofrados deben ser diseñados para soportar

mayores presiones.

Las vibraciones estrenas también son aceptadas en cierto tipo de

construcciones, produciendo incluso cargas mayores en cierto tipo de molde

que las vibraciones internas normales, requiriéndose diseños de encofrados

especiales. La vibración externa golpea el encofrado contra el concreto,

causando una amplia fluctuación externa debe ser ajustada en el campo para

evitar maltratar el molde y sea lo suficientemente para consolidar el concreto.

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CAPÍTULO III

37

2.2.4.2.4 Temperatura.

Cuando el concreto se vierte en los encofrados se encuentra en un

estado semilíquido o plástico, a medida que pasa el tiempo el concreto

comienza a fraguar, continuando el proceso hasta que éste se transforma en

una masa sólida capaz de conservar su forma sin ejercer presión alguna

sobre el encofrado. Así pues, suponiendo los encofrados llenos y con

suficiente altura de concreto, la presión sobre una superficie cualquiera

aumenta gradualmente hasta un máximo y a continuación disminuirá,

también, hasta anularse.

Como el tiempo necesario para la iniciación y terminación del fraguado

depende de la temperatura, la presión máxima estará directamente

relacionada con ella. Las bajas temperaturas retrasan el proceso de

fraguado, mientras que las altas temperaturas aceleran su comienzo y

terminación. En consecuencia, el vaciado a bajas temperaturas producirá

mayores presiones sobre los encofrados que el vaciado a temperaturas altas.

2.2.4.2.5 Otras variables.

Otras variables medidas en varios momentos, las cuales han

demostrado que tiene efecto en la presión lateral, incluyendo consistencia del

concreto, cantidad y localización del acero de refuerzo, temperatura

ambiental, tamaño máximo del vaciado, sección transversal del encofrado,

suavidad y permeabilidad de los moldes. Sin embargo, con prácticas usuales

de hormigonaje, el efecto producido por estas variables es generalmente

pequeño y usualmente es obviado.

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CAPÍTULO III

38

2.2.4.3 Cargas laterales.

Los encofrados y puntales deben ser arriostrados para resistir una

imprevista carga lateral, tales como viento, tensión de cables, soportes

inclinados, vaciado del concreto y otros impactos, tales como arranques o

apagado de equipos.

En ausencia de información precisa, los valores mínimos de cargas

laterales recomendamos para el diseño del sistema de arriostramiento en

muros y losas son:

- Para muros.

Los arriostramientos para encofrados de muros deben ser diseñados

Para una fuerza horizontal de 150 Kg./m2 lineal, aplicado en el tope o

una fuerza debida al viento de 75 Kg./m2 (el efecto del viento, expresado en

términos de una fuerza aplicada en el tope del muro es H/2 x fuerza de

viento) escogiendo el mayor valor de estos. Donde H es la altura del muro.

- Para losas.

Los arriostramientos para encofrados de losas deben ser diseñados

Para una fuerza horizontal de 150 Kg./m2 lineal, aplicado en el borde de

la losa o el 2% de la carga muerta total en el encofrado, escogiéndose el

mayor valor de éstos.

Los valores representados e en las tabla 5 y tabla 6 proporcionan

cargas laterales mínimas para diferentes condiciones establecidas.

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CAPÍTULO III

39

2.2.4.4 Expresiones en el análisis de encofrados.

En general, un encofrado está compuesto por un revestimiento forro para

retener el concreto y miembros de soportes necesarios para mantener

firmemente el revestimiento en su ligar. El soporte directo para el

revestimiento es proporcionado por unos miembros llamados costillas. Las

costillas son usualmente sostenidas usualmente por miembros atravesados

llamados carreras. Las carreras son sostenidas en su lugar por miembros a

tensión, tales como tensores o tornillos, miembros de compresión, tales como

puntales o codales.

Todos estos elementos básicos de encofrados 8 excepto tensores,

puntales y codales) actúan estructuralmente como vigas. La tabla 7 muestra

las presiones para el cálculo de momento flexor, corte y deflexión para

algunas condiciones de carga y apoyo comúnmente encontradas en

encofrados; estas fórmulas son suficientes para análisis simplificado

propuesto y explicado en este trabajo.

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CAPÍTULO III

40

2.2.5 Puntales.

Son los elementos que sustentan los encofrados y cuya función es la de

serviles de apoyo y recibir as cargas producidas por el propio peso de los

moldes, así como también las producidas por el concreto que posteriormente

ha de vaciarse. Por lo expuesto, puede apreciarse la gran importancia que

tiene para el encofrador, conocer las diferentes tipos de puntales adecuados

para cada caso, como también los sistemas, técnicas y normas que rigen

para su construcción y montaje.

2.2.5.1 Normas.

2.2.5.1.1 Sección de puntales.

Para apuntalar con piezas de madera se deberán usar los puntales

rectos y se usan viguetas, tendrá un diámetro menor de 7 cms.

2.2.5.1.2 Colocación de puntales.

Los puntales no deben colocarse a la medida exacta del suelo a la guía.

La medida se tomará descontado el grueso de las cuñas y la zapata. Los

puntales no deben descansar directamente sobre el terreno, sino sobre

zapatas. Se sujetan en la parte superior por una brida, calvada a la guía en

forma alternada por ambas caras. (Ver Fig. 6)

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CAPÍTULO III

41

2.2.5.1.3 Separación entre puntales.

La seriación máxima entre puntales será de 1.50 mts. Esta distancia

puede variar en función del peso que deben soportar, pero en ningún caso de

sobrepasarse la distancia máxima estipulada. (Ver Fig. 7)

2.2.5.1.4 Apuntalamiento a más de 5 mts. De altura.

En los apuntalamientos a más de 5 mts. de altura sobre el suelo u otra

superficie traficable se usará, tanto para el encofrado como para el

desconfiado, una estructura especial que se construirá, según su uso, como

andamio de trabaja o protección. (Ver Fig. 8)

2.2.5.1.5 Apuntalamiento en entrepisos.

Si a los pocos días de haber efectuado el vaciado de una placa, y no

habiendo alcanzado la resistencia necesario el concreto, se necesitase

efectuar el encofrado de un piso superior, los puntales se colocarán

superpuestos, según sus verticales. (Ver Fig. 9)

2.2.5.1.6 Puntales de seguridad.

Son puntales que se dejarán en su sitio una vez suprimidos los demás.

No podrán tener empalmes y se colocarán superpuestos en los diferentes

pisos. Los puntales de seguridad, permanecerán en su sitio después de

desencofrar, durante un período no menor a 8 días en obras efectuadas con

cemento de tipo normal, o 4 días para cemento de alta resistencia.

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CAPÍTULO III

42

Para losas de más de 3 mt. De luz, se colocará un puntal en el centro

de cada losa, pero la distancia máxima entre los puntales no excederá de 6

mt. Si la distancia fuese mayor, se colocarán puntales intermedios. (Ver Fig.

10)

En toda viga cuya luz no pase de 3 mt. Se colocará un puntal de

seguridad. Para luces mayores a 3 mt. Se usará el número de puntales de

seguridad señalado en la tabla 8.

2.2.5.1.7 Retiro de puntales.

El desapuntalamiento se hará retirando primeramente las cuñas y

preocupará no hacer trepidaciones violentas. Los apoyos aislados, tales

como columnas, paredes, etc., se desencofran antes de retirar los puntales

de placas y vigas.

Los puntales se retirarán dentro del tiempo señalado, pero se dejarán

los de seguridad hasta que el encofrado haya alcanzado su máximo de

resistencia. Si se necesita utilizar un entrepiso inmediato después de retirar

los puntales, se adoptarán las máximas preocupaciones. (Tabla 9)

2.2.5.1.8 Retiro de puntales de seguridad.

La permanencia de los puntales de seguridad después del

desencofrado, no será menor a 8 días para obras hechas con cemento

Pórtland normal, y de 4 días para obras ejecutadas con cemento de alta

resistencia.

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CAPÍTULO III

43

Para una viga o elemento cuya sección transversal es circular se asume

que posee igual resistencia a flexión que una viga cuadrada de idéntica área

de sección transversal tabla 9.

2.2.5.1.9 Empalmes de puntales.

Los empalmes de los puntales se harán en sus extremos superiores.

Si los puntales son de viguetas se colocaran por lo menos tres cubre juntas.

El largo de cada cubre-junta no será menor a 7 veces la dimensión

transversal de las piezas por empalmar. El empalme se realizara con la

superficie del corte completamente horizontal. (Ver Fig. 11) Bajo ninguna

circunstancia se realizaran empalmes en el tercio central de los puntales y

solo se permite un máximo de 20% de puntales empalmados. Estos se

distribuirán regularmente en el conjunto; Y solo se podrá empalmar una vez.

2.2.5.10 Arriostramiento de puntales.

Con la finalidad de garantizar la firmeza y la inmovilidad de los

puntales, estos se arriostraran horizontalmente en dos sentidos y también se

colocaran riostras inclinadas, formando cruces de San Andrés. (Ver Fig. 12 y

13)

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CAPÍTULO III

44

2.2.5.2 Puntales Metálicos.

Estos pueden ser utilizados tanto en apuntalamientos

horizontales como en verticales, Estos están formados por dos tubos, uno

interno y otro externo, este se encuentra roscado en su parte superior y

posee unas ranuras en la parte roscada, para insertar un pasador (ver Fig.

14).

La rosca está cubierta por una tuerca con una manija móvil, que sirve

para hacer presión y poder apretar o aflojar sin dificultad, también lleva un

pasador y en la parte inferior del tubo lleva soldada una platina de 15 x 15

cm. Entonces tenemos que el tubo interior esta compuesto de una platina en

la parte inferior; tiene unos agujeros donde se introduce el pasador, el cual

funciona como tope al apoyarse sobre la tuerca.

Hay otro tipo de puntal, llamado, tipo reforzado, cuya diferencia radica

en que es más robusto, y también lleva en la parte superior del tubo interior

una sopanda con dos codales, dando la apariencia de una muleta. (Ver Fig.

14)

Los puntales telescópicos, se gradúan sacando el pasador, colocando la

tuerca en el centro de la rosca y abriendo el tubo interior hasta arrimarlo lo

mas cerca posible en la parte que vamos a apuntalar, se coloca el pasador

en el agujero más cercano sobre la tuerca, se deja descansar sobre esta y se

hace girar la tuerca hasta que haga tope con la parte superior.

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CAPÍTULO III

45

Existe un puntal que lleva en la parte superior una horquilla. Este puntal

es utilizado para apuntalar las viguetas especiales en forma de “U” que se

usan en los encofrados de losas (Fig. 15)

Para apuntalar losas de gran magnitud, se arriostraran los puntales

utilizando tubos de andamiaje, sujetos por medio de abrazaderas dobles.

(Fig. 16).Otro tipo de puntal es el llamado tubular regulable, (Fig. 17) Esta

constituido de un elemento base, en tubo de acero de 6 cm. De diámetro y

1.6 m. De largo.

Una base regulable fijada al pie del puntal, sirve para la regulación. Un

tubo normal de 48 mm. De diámetro constituye el elemento complementario

para el apuntalamiento.

2.2.5.3 Las muletas.

Son puntales con travesaños en su parte superior y dos crucetas que lo

refuerzan. Son los elementos donde se apoya el encofrado de una viga,

destinados a soportar el peso del concreto. (Fig. 18) Se utilizan en vigas

livianas.

2.2.5.3.1 Composición.

Las muletas están compuestas por:

- Puntal: Es el principal elemento de resistencia y debe colocarse

verticalmente.

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CAPÍTULO III

46

- Travesaño: Debe poseer una longitud apropiada para permitir el apoyo

del encofrado y de los codales que refuerzan la viga.

- Brida: Es la pieza que une al puntal con el travesaño.

- Crucetas: Son los codales que mantienen el travesaño y sirven para

arriostrar y dar rigidez a la muleta.

- Cuñas: sirven como apoyo al puntal e impiden su posible

desplazamiento.

- Platina: Sirve de base a la muleta.

2.2.6 Tensores.

Los tensores se utilizan en los encofrados y en especial en los muros,

para mantener en posición los paramentos, resistiendo el empuje

desarrollado por el concreto. Además, estos elementos también son

utilizados en ciertas ocasiones como separadores.

Las separaciones máximas, admisibles en los tensores, están

condicionadas por su resistencia a la tracción y por la separación máxima

entre las carreras. La carga de trabajo admisible, para cada tipo y dimensión

de tensores, es un dato que suele proporcionar el fabricante.

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CAPÍTULO III

47

2.2.6.1 Tensores de Alambre.

Consiste en pasar varias veces un alambre desde un tablero a otro

tablero opuesto. La tensión se efectúa retorciendo el alambre con un trozo de

cabilla. (Ver Fig. 22)

Los tensores de alambre se colocan en encofrados de sección reducida

y que no vayan en obra limpia; pueden ser de alambre grueso Nº 8 pueden ir

4 vueltas y con el alambre fino, el doble aproximadamente.

Los tensores de alambre pueden tensarse por la parte exterior del

encofrado o bien por el interior, si no hay cabillas que lo impidan se tuercen

hasta que al golpearlos produzcan un sonido metálico limpio.

El alambre queda enterrado en el concreto y las puntas salientes se

cortan después del desencofrado.

2.2.6.2 Tensores con cabilla.

Consiste en unas cabillas que atraviesan los tableros y en los extremos

llevan unas plaquitas con una con unas chavetas que fijan las cabillas. La

tensión se efectúa por medio de un tornillo o una palanquilla. (Ver Fig. 23)

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CAPÍTULO III

48

En el reforzado con tensores tipo perro, se utiliza cabillas de ¼”; La

cabilla se corta 1 metro más larga aproximadamente que la sección del

concreto. Este largo corresponde a los anchos de los listones que forman las

carreras, costillas y refuerzos, más el saliente de un palmo por cada lado

para colocar las cuñas y la llave de tensar.

Este tipo de tensor, es muy resistente y fácil de colocar. Se recomienda

su utilización en aquellos trabajos donde el concreto no va ha estar a la vista.

La cabilla queda enterrada en el concreto y con las puntas salientes; estas se

cortan después del desencofrado.

2.2.6.3 Tensores de varilla y conos.

Este tipo de refuerzo consiste en dos varillas, unidas paralelamente por

los extremos a unos espirales (Ver Fig. 24).

En cada extremo del tensor se coloca un cono que hace el tope con los

tableros, el cono lleva un orificio roscado para permitir el paso de un tornillo

con cabeza hexagonal o de mariposa (el tipo de cabeza de mariposa es

especial para los encofrados metálicos) que rosca en el espiral que va

soldado a las varillas. El tornillo lleva una plaquita que hace de arandela. Se

coloca el tensor, que sirve al mismo tiempo de separador y por fuera de los

tableros se introducen los tornillos y se aprietan, quedando así reforzado el

encofrado

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CAPÍTULO III

49

Al desencofrar, las varillas quedan enterradas y salen los conos junto

con el tornillo. En las caras del concreto quedan los orificios de los conos;

éstos dan a la obra un carácter más ornamental.

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CAPÍTULO III

50

2.3 Definición de Términos Básicos.

Camones: son aquellos elementos que forman los cepos para columnas

circulares u otros encofrados, se componen de dos tablas ensambladas por

medio de traviesas. No son elementos de resistencia.

Carreras: son aquellos elementos formados por listones colocados en

forma vertical u horizontal, utilizados para reforzar las costillas.

Cepo: son los elementos de madera colocados en el encofrado de

columnas y otros elementos similares con la finalidad de reforzarlos.

Corbata: son cepos metálicos con doblez en uno de sus extremos por

donde se introduce una pletina; pasando cada pletina por el doblez de la otra,

formado cepo.

Costillas: son aquellos elementos formados por listones colocados en

forma vertical u horizontal, que permiten que los tableros sean clavados

sobre ellos.

Cuartones: elementos de madera, más robustos que los listones,

aserrados en forma cuadrada y diferentes escuadrías.

Chaveta: pieza metálica, de forma variada, cuya finalidad es la de sujetar

o fijar elementos.

Guías: son aquellos elementos colocados perpendicularmente unos

contra otros y sobre los cuales se apoyan los moldes de losas y vigas de

gran tamaño.

Juntas estancas: se define junta estanca, aquella que no permite la

pérdida de mortero.

Listones: elementos de madera aserrados en forma rectangular y

diferentes escuadrías.

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CAPÍTULO III

51

Madera blanda: es aquella madera cuyo grado de porosidad es mínimo

no permitiendo así la entrada de agua. Desde el punto de vista de su

utilización, la procedente de coníferas.

Madera Fina: se llaman así algunas maderas cuyo empleo no está muy

extendido, pero que en ciertos casos rinden buenos servicios por sus

cualidades especiales.

Mastique: es una pasta que sirve para igualar las superficies de la

madera y para conseguir la estanqueidad de las juntas.

Plomada de arrime: esta formada por un cuerpo cilíndrico metálico con

un orificio que lo atraviesa por el centro de la sección. Un cordel del mismo

calibre del orificio, de una longitud variante, según la necesidad y una

corredera o nuez metálica o de madera también perforada, que desliza

libremente por el cordel.

Revestimiento o Forro: elemento del encofrado en contacto directo con el

concreto, formado por tablas, tableros, tableros prefabricados o paneles

metálicos.

Solera: Elemento de refuerzo utilizado para completar el conjunto de

refuerzos.

Traviesas: son aquellos elementos que impiden que se deformen los

tableros y sirven para el ensamblado de estos. En algunos casos sirven de

apoyo a las vigas.

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CAPÍTULO III

52

2.4 Sistema de Variables e Indicadores.

Variable A El cálculo de Encofrados.

Indicadores

- Resistencia al corte.

- Resistencia a la flexión.

- Resistencia a la Compresión.

Variable B Industria de la construcción civil.

Indicadores

- Muros.

- Columnas.

- Vigas.

- Losas.

2.5 Definición Operacional de las Variables. Los encofrados son estructuras temporales cuya función es, moldear las

estructuras de concreto armado. Estos deben ser calculados para resistir las

presiones que sobre ellos actúan, y las cargas a que están sometidos; y en

consecuencia deben poseer la rigidez y resistencia suficiente con la máxima

economía.

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CAPÍTULO III

53

CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO

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CAPÍTULO III

54

3.1 Tipo de Investigación

De acuerdo al objetivo general, el tipo de investigación, refiriéndose a los

fines que se persiguieron y a su utilidad fuera del ámbito científico se clasifico

de la siguiente forma:

De manera que la investigación descriptiva es aquella cuyo objeto

persigue el estudio detallado y explicito de los principales rasgos de las

variables y la medición con la mayor precisión posible de uno o más atributos

del fenómeno descrito, presentando todos aquellos datos que permitan

establecer su comportamiento natural a que pertenecen, sin omitir un rasgo

relevante ni interferir voluntariamente en el proceso valorativo. Los estudios

descriptivos persiguen verificar los hechos y no las hipótesis partiendo de

unos criterios definidos, evaluando de manera independiente, los conceptos

o variables a los que se refiere. Este tipo de estudio requiere un amplio

conocimiento del área para definir y resolver las interrogantes que se

presentas.

La presente investigación fue de tipo descriptiva ya que se evaluaron

todos los aspectos relacionados con el diseño, cálculo del encofrado de los

elementos estructurales.

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CAPÍTULO III

55

3.2 Población y Muestra 3.2.1 Población.

La población o Universo es el conjunto de elementos o unidades a las

cuales se refiere la investigación y para el cual serán validos las conclusiones

que se obtengan.

La población estudiada fueron los encofrados de elementos

estructurales en la industria de la construcción

3.2.2 Muestra.

La muestra es una parte representativa de la población. La muestra

seleccionada fueron los encofrados, de los cuales se estudiaron los más

comunes en la Industria de la construcción. Para su cálculo se definieron

todos los conceptos de los elementos que lo componen, y se especifico las

características de los distintos materiales que se utilizaron. Como primer

paso se seleccionaban los materiales a utilizar y se aplicaban las formulas

correspondientes para definir las cargas a las cuales serán sometidas todos y

cada uno de los miembros que componen a un encofrado, después de

aplicar las fórmulas especificadas se definieron las dimensiones

correspondientes para la construcción del encofrado y así garantizar su

función.

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CAPÍTULO III

56

3.3 Técnica de Recolección de Información Las técnicas utilizadas para la recolección de información fueron:

- Entrevistas a profesionales de trayectoria.

- Observación documental o bibliográfica: Con una simple guía para

recordar los libros o trabajos que han sido consultados o existentes sobre el

tema.

- El material consultado se baso en: textos, reglamentos y normas,

diccionarios enciclopédicos e Internet.

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CAPÍTULO III

57

3.4. Metodología de Diseño 3.4.1 Valores de la presión lateral para el diseño de encofrados. Una Comisión del American Concrete Institute (ACI), que ha dedicado

un tipo considerable al estudio de normas prácticas para la construcción,

recomienda las siguientes formulas para calcular la presión máxima:

3.4.1.1 En muros.

- Para R ≤ 2 m. /h

Pm = 732 + 720.000R (1)

9T + 160

- Para R > 2 m./h.

Pm = 106.000 + 224.000 (2)

9T + 160 9T + 160

Pm = δconc. x h (3)

Pm = 9.800 Kg. / m2

De los valores obtenidos se escogerá el menor para el diseño.

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CAPÍTULO III

58

3.4.1.2 En columnas. Pm = 732 + 720.000R (4)

9T + 160

Pm = δconc x .h (5)

Pm = 14.650 Kg. / m2

De los valores obtenidos se escogerá el menor para el diseño.

Donde:

Pm max = 14.650 Kg. /m2

R = rata de vaciado m./h.

T = temperatura °C

H = altura a vaciar m.

Δ conc = densidad del concreto Kg. / m3

Las tablas 3 y 4 representan diferentes valores de presiones laterales

obtenidas a partir de las ecuaciones (1) (2) (4) para las distintas ratas de

vaciado y temperatura. Estos valores deben ser comprados con δx Conc.h y

se toma el menor.

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CAPÍTULO III

59

3.4.2 Diseño de puntales de madera. Los puntales de madera, bien sean rectangulares o circulares, son

diseñados como una simple columna. En cualquier diseño de columnas de

todo tipo, la capacidad de carga depende de la razón de esbeltez.

3.4.2.1 Razón de esbeltez.

Es la relación entre el largo no arriostrado de un puntal entre la

dimensión de la sección transversal en la dirección considerada. Si el puntal

no está arriostrado, se deben usar las dimensiones de la cara mas estrecha

para determinar la razón. Esta razón es expresada como h/b, donde h =

largo, sin soporte en centímetros. Y b=dimensión neta en centímetros de la

dirección bajo consideración. Para puntales de madera h/b de ser menor que

50.

Cuando los puntales son reforzados lateralmente en uno o más caras. O

en diferentes puntos en toda su altura, la razón de esbeltez debe

determinarse en cada plano arriostrado, y el mayor valor será el que se use

para obtener las cargas permisibles.

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CAPÍTULO III

60

3.4.2.2 Carga permisible.

La carga máxima permisible para puntales rectangulares de madera esta

condicionada por su esbeltez.

Columnas cortas: Si la relación h/b es menor o igual a 11, la carga

máxima permisible será:

P = Ω x Rmc (6)

Columnas intermedias: Si h/b es mayor que 11 pero menor que K, la

carga máxima permisible será:

P = Ω x Rmc [ 1 – 1/3 x (h/Kxb)4 ] (7)

Columnas Largas: Donde la relación h/b es mayor o igual que K, la carga

máxima permisible es:

P = _∩_ *π2 * Em (8)

36 * (h/b)2

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CAPÍTULO III

61

Donde:

K = π √(Em x Rmc)

2 6

Em: Modulo de elasticidad de la madera.

Rmc: Resistencia a compresión de la madera

Ω: Área de contacto de los elementos considerados

Para columnas circulares se utilizaran las expresiones anteriores,

siempre y cuando tengan la misma área de sección transversal que las

columnas cuadradas, o sea, un puntal de madera redondo puede diseñarse,

por propósitos analíticos, asumiendo que es una columna cuadrada de igual

área de sección transversal.

Un caso particular en el diseño de puntales lo es el puntal inclinado o

codal. La proyección horizontal del codal generalmente queda condicionada

por las limitaciones del espacio físico .Comúnmente estos codales son

colocados de 1.5 a 2 m. De la parte inferior del elemento al cual refuerzan o

arriostran. La utilización de codales como elementos de refuerzo, es decir,

como elementos portantes solicitados por una carga axial se presenta en

aquellos encofrados de poca altura como lo son las vigas de riostra, vigas de

carga, paredes de tanques elevados, etc., y también para soportar las cargas

horizontales que se pudieron presentar en determinado caso.

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CAPÍTULO III

62

En un encofrado de muro los codales desempeñan principalmente

funciones de arriostrado y aplomado, ya que las presiones horizontales son

absorbidas por los tensores. Solo se diseñan los codales encargados de

soportar las cargas horizontales, los cuales son colocados en el tope del

muro.

En situaciones especiales de muros relativamente bajos donde la

utilización de tensores como elementos de refuerzos no se amerita, los

codales deben ser diseñados para resistir la presión lateral del concreto y las

cargas laterales producidas por el viento, maquinarias, etc. En estos casos,

deben diseñarse dos tipos de codales:

1. Un codal superior sometido a cargas laterales.

2. Un codal intermedio solicitado por una fuerza horizontal igual a la

reacción proveniente de las carreras.

Cuando los codales son diseñados para transmitir carga, la conexión

entre este y el encofrado debe hacerse por medio de un buen clavado.

Debido a que en la actualidad no existe información acerca de la carga

admisible que soporta un determinado clavo, nos basaremos en las tablas

publicadas por la ACI para el cálculo del número de clavos.

En la mayoría de los casos el número de clavos obtenidos a partir de

estas tablas es muy excesivo, por esta razón queda a juicio del diseñador o

constructor, quienes basándose en experiencias previas, puedan determinar

el número necesario de clavos.

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CAPÍTULO III

63

La Tabla 11 representa distintas cargas admisibles de corte y extracción

sobre clavos.

El número de clavos va a depender de la forma como es introducido y de

la carga que deben soportar:

a. En el caso de ser introducidos horizontalmente (Ver Fig. 19), el clavo

estará sometido a una fuerza de extracción (Fext) y una fuerza de corte

(Fcor). (Ver Fig. 20).

b. Si son introducidos en forma inclinada (Ver Fig. 21), el clavo estará

sometido únicamente a una fuerza de extracción (N). (Ver Fig. 20)

Para efectos de diseño, la elección de cualquier sistema de clavado

dependerá del proyectista, pero debe recordarse, que a la hora de llevar a

cabo el ensamblado del encofrado la supervisión de estos en la mayoría de

los casos no existe.

3.4.3 Diseño de puntales tubulares de acero.

Las formulas proporcionadas a continuación para columnas de acero

cargadas concéntricamente pueden usarse para el diseño de un puntal

tubular de acero simple o para investigaciones de partes sencillas de la

armazón del andamio de acero tubular.

Para puntales ajustables (Telescópicos), combinación de acero y madera

y otros puntales patentados, las recomendaciones de los fabricantes,

basadas en pruebas de carga, pueden usarse debido a la variedad de

conexiones, ensamblajes y detalles que hacen un análisis teórico preciso y

complicado.

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CAPÍTULO III

64

3.4.3.1 Razón de esbeltez. Como en el caso de puntales de madera, la relación de esbeltez es la

que condiciona el diseño. Para elementos tubulares la relación de esbeltez

es expresada como K*L / r, donde L = Largo sin soporte en cm. r = Radio de

giro, y K = Factor de longitud efectiva (K = 1, cuando se trata de puntales de

acero).

Para puntales de acero, L/r no debe ser mayor que 200.El radio de giro

es calculado fácilmente cuando los diámetros internos y externos de la

sección tubular son conocidos:

r = √(Di2 + De2) (9)

4

A = π/4 * (De2 – Di2) (10)

Donde:

r = Radio de giro (cm)

Di = Diámetro interno (cm)

De = Diámetro externo, (cm)

A = Área de la sección, cm2

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CAPÍTULO III

65

3.4.3.2 Carga permisible.

Para L/r < Cc.

P / A = [1 – (L/r)2 / 2 x Cc2] x Fy (11)

F.S.

F.S. = 5/3 + 3 * (L/r) – (L/r) 3

8 * Cc 8 * Cc3

Cc = √ 2 * π2 * Em = 126

Fy

Para L/r > Cc

P/A = 149.000.000 (12)

(L/r)2

3.4.4. Diseño de los tensores.

La utilización de tensores se hace indispensable cuando los encofrados

están sometidos a grandes presiones laterales producidas por el concreto.

En estos casos el área de cada uno de los tensores requeridos se

obtiene requeridos se obtiene de la siguiente manera:

At = R/t (13)

Donde :

At = Area del tensor (cm2)

R = carga a ser soportada por el tensor (Kg)

t = Esfuerzo permisible del tensor 1.400 Kg/cm2.

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CAPÍTULO III

66

3.4.5 Diseño de encofrados.

Cuando los materiales para el encofrado han sido seleccionados, y la

carga o presión anticipada ha sido estimada, el diseñador de encofrados

toma el problema.

Algunos constructores de encofrados trabajan basados en sus

experiencias previas, alegando que lo que funciono en trabajos anteriores

puede adaptarse a la situación actual. Sin embargo, con la aparición de

nuevos materiales y nuevos sistemas en la construcción de encofrados, y

con la demanda de montajes eficientes, económicos y consistente con

seguridad, es motivo suficiente para realizar un diseño racional; esto es, un

encofrado calculado bajo las bases de la resistencia de materiales y las

cargas estimadas que estos pueden transportar. En largos y cortos proyectos

parecidos, el cuidado en el planeamiento de encofrados puede salvar, tanto

tiempo como dinero.

A pesar de que un aumento en el número de nuevos materiales para

encofrados han sido introducidos, los soportes básicos son proporcionados

en la mayoría de los casos por madera, madera contrachapada y miembros

de acero. La discusión de este aparte va a estar basada en ellos, sin

embargo, los mismos principios generales pueden aplicarse a otros

materiales cuyas propiedades de resistencia son conocidas.

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CAPÍTULO III

67

Para muchos encofrados comunes el diseño está basado en

suposiciones, y formulas simplificadas bastan para explicar los cálculos

necesarios. En algunos casos, para cargas extremadamente pesadas, para

tipos altamente especializados de construcción, un diseño estructural

completo y preciso de encofrados puede ser requerido.

3.4.5.1 Simplificaciones básicas.

Las siguientes simplificaciones son usadas con unas pocas excepciones

en el procedimiento mencionado para el diseño de encofrados:

- Todas las cargas son asumidas como uniformemente distribuidas

- Elementos de resistencia apoyadas sobre tres o más tramos están

relacionados como continuos

- Para elementos continuos sobre dos tramos, las expresiones de diseño

para tramos simplemente soportadas pueden usarse con seguridad siempre

y cuando las deflexiones y momentos flextores gobiernen el tramo.

3.4.5.2 Criterios de Diseño. 3.4.5.2.1 Esfuerzo permisible. Comúnmente se ha pensado que los encofrados son una estructura

temporal debido a que esta permanece en su sitio por poco tiempo, y el

esfuerzo de trabajo o fatiga de trabajo recomendado para estructuras

temporales son frecuentemente más altos que aquellos para construcciones

permanentes.

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CAPÍTULO III

68

El diseñador, en el interés por la economía, desea tomar ventaja de

esos grandes esfuerzos de trabajo hasta donde sea posible; sin embargo,

también es de interés económico el mayor número de re-usos de cada uno

de los elementos del encofrado, y si un panel o miembro va a ser usado

muchas veces no puede ser propiamente relacionado a estructuras

temporales, a pesar de que es cargado temporalmente para el trabajo que

esté a mano. Con esto en mente, se ha hecho las siguientes

recomendaciones.

Donde hayan considerables números de re-usos de los encofrados o

donde el encofrado sea hecho de materiales, tales como acero, aleaciones

de aluminio, es recomendable que este sea diseñado como una estructura

permanente, transportando cargas permanentes. Para encofrados de re-usos

limitados, las fuerzas específicas permisibles o especificaciones para

estructuras temporales o para cargas en estructuras permanentes, pueden

ser usadas.

3.4.5.2.2 Deflexión.

Los encofrados deben diseñarse para que cada una de sus partes no

deflexione más allá de los limites permitidos. De lo contrario líneas

onduladas, pandeos y posibles roturas estropearan la apariencia del

concreto. El límite exacto de deflexión permisible depende del acabado

deseado, así como también de la localización del elemento estructural.

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CAPÍTULO III

69

Algunas tolerancias para el acabado del trabajo deben ser consideradas

en la determinación de la deflexión permisible del encofrado; la deflexión

debe mantenerse dentro de los límites específicos. En la ausencia de

especificaciones de trabajo, un aceptable y frecuente valor usado de

deflexiones permisible para trabajos de encofrados es L/240. El valor

aproximado de máxima deflexión para una viga continua sobre tres o más

tramos es:

Δmax = W x L4 (14)

145 x Ex I

Donde:

Δmax = Deflexión máxima (cm.)

W = Carga uniforme (Kg/ml)

L = Luz del tramo (cm)

Para una viga continua si la deflexión permisible es L/240, sustituyendo

este valor para Δmax y resolver para L se determina el tramo permisible de

un miembro del encofrado.

L/240 = W x L4 ;

145xExI

L = 3√ [(145xExI)*100]

240W

L = 3√(60.42xEI)

W

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CAPÍTULO III

70

L = 3.924 * 3√(E*I)/W (cm) (15)

Similarmente para una viga simplemente apoyada, la deflexión máxima

en cm, es:

Δmax = 5*W*L4

384*E*I

De nuevo asentando Δmax igual a L/240, el tramo o espacio va a ser.

L = 3√ (384*E*I)*100

5*W*240

L = 3√(32*E*I)

W

L = 3.175*3√(E*I/W); (cm) (16)

3.4.5.2.3 Flexión. El momento flexor para una viga simplemente apoyada con carga

uniformemente distribuida es:

Mmax = W*L2/8 (Kg*m)

Y para las vigas continuas cargadas uniformemente:

Mmax = W*L2/10 (Kg*m)

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CAPÍTULO III

71

Donde:

W = Carga uniformemente distribuida, (Kg/ml)

L = Longitud del tramo (cm)

El momento de resistencia del miembro que está siendo diseñado es:

Mr = Rmf * S

Donde:

Mr = Momento resistente (Kg/m)

Rmf = Esfuerzo permisible en la fibra extrema a

Flexión, Kg/cm2

S = Modulo de sección, cm3

W = Carga uniforme, Kg/ml

Igualando el momento resistente al momento máximo y resolviendo para

L se determina el tramo máximo permisible para cada caso:

- Viga simplemente apoyada:

Rmf * S = W*L2 ; L = √(8*Rmf*S)

8 W

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CAPÍTULO III

72

L = √(8xRmfxS) x100

W

L = 28.284 x √(RmfxS); (cm.) (17)

W

- Viga Continua:

RmfxS = W x L2

10

L = √ 10 x Rmf x S

W

L = √ 10 x Rmf x S x 100

W

L = 31,623 √Rmf x S ; cm. (18)

W

Para una viga o elemento cuya sección transversal es circular se asume

que posee igual resistencia a flexión que una viga cuadrada de idéntica área

de sección transversal

3.4.5.2.4 Esfuerzo Cortante. En una viga que se encuentra cargada, existe la inclinación de que una

parte de ésta se mueve verticalmente con respecto a la parte adyacente; esta

tendencia de movimiento en ángulos rectos el eje de la misma es referido

como un esfuerzo cortante vertical.

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CAPÍTULO III

73

Existe otro esfuerzo llamado esfuerzo cortante horizontal, este se basa

en que las fibras tienden a deslizarse pasando una a otra en la dirección

horizontal, paralela a lo largo de la viga.

El esfuerzo cortante horizontal o vertical en cualquier punto de la viga

posee la misma magnitud y actuando en ángulos rectos. Los materiales

uniformes como el acero son capaces de soportar distintos tipos de

deformación, pero un material fibroso como la madera, no resiste hendiduras

o deformaciones entre las fibras (Las cuales son comúnmente paralelas al

eje de la viga), debido a que el esfuerzo cortante horizontal es más serio para

la madera, y ésta ha sido uno de los mejores materiales para la construcción

de encofrados, es posible, cuando se considera esfuerzo cortante en el

diseño de encofrados hablar en términos de esfuerzo cortante horizontal. El

máximo esfuerzo cortante horizontal en una viga rectangular se calcula de la

siguiente manera:

Rms(max) = 3*V

2*b*h

De donde se deduce que:

Vmax = (2/3)*b*h*Rms (19)

Donde:

Vmax = Corte máximo (Kg.)

b = Ancho de la viga (cm.)

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CAPÍTULO III

74

h = Altura de la viga (cm.)

Rms = Esfuerzo cortante (Kg./cm2)

“Rms” no debe exceder la unidad de esfuerzo cortante permitido para las

distintas clases de madera.

3.4.5.3 Encofrados para muros:

Las costillas y el revestimiento son ordinariamente uniformes a lo largo

de toda la altura del muro. Las carreras y el espaciamiento de tensores o

ataduras pueden aumentar cerca del tope del encofrado. Sin embargo, la

distribución de carreras y tensores frecuentemente se mantienen uniformes

en toda la altura para conveniencia de construcción y apariencia uniforme

después del desencofrado. A continuación se muestra los pasos para diseñar

un encofrado para muros.

a) Estimar la presión máxima de diseño, basándose en recomendaciones

anteriores.

b) Establecer el espesor y ancho del revestimiento y determinar el

espaciado entre sus soportes (separación de costillas) de la siguiente

manera:

1. Revisión por flexión:

- Calcular el momento máximo de la sección, en función de L, empleando

los datos de la Tabla 7.

- Determinar el esfuerzo permisible por flexión.

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CAPÍTULO III

75

- Calcular el módulo de sección (Para sección rectangular S = b*h2/6).

- Igualar el momento máximo al esfuerzo permisible y resolver para L.

2. Revisión por deflexión:

- Calcular la deflexión máxima de la sección en función de L,

empleando los datos de la Tabla 7.

- Determina la deflexión permisible.

- Calcular el momento de inercia de la sección.

- Igualar la deflexión máxima a la permisible y

resolver para L.

3. Revisión por corte:

- Calcular la fuerza máxima cortante de la sección, en función de L,

empleando los datos de la Tabla 7.

- Determinar el esfuerzo cortante permisible.

- Reemplazar el valor del cortante máximo en la expresión del esfuerzo

permisible y determinar L.

La separación entre costillas (L1) será la menor entre las longitudes

calculadas con anterioridad.

c) Fijar las dimensiones de las costillas y determinar el espaciado entre

sus soportes (separación de carreras) aplicando el siguiente procedimiento:

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CAPÍTULO III

76

* Calcular la carga sobre las costillas.

- R = 2*Vmax (Vmax a la separación de L1)

- W = R/ancho de tabla.

2. Revisión por flexión:

- Calcular el momento máximo de la sección, en función de L, empleando

los datos de la tabla 7.

- Determinar el esfuerzo permisible por flexión.

- Calcular el módulo de sección.

- Igualar la deflexión máxima a la permisible y resolver para L.

3. Revisión por deflexión.

- Calcular el momento de inercia de la sección.

- Determinar la deflexión permisible.

- Calcular el momento de inercia de la sección.

- Igualar la deflexión máxima a la permisible y determinar el valor de L.

4. Revisión por corte.

- Calcular la fuerza cortante máxima de la sección, en función de L,

empleando los datos de la tabla 7.

- Determinar el esfuerzo cortante permisible.

- Reemplazar el valor del cortante máximo en la expresión del esfuerzo

permisible y resolver para L.

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CAPÍTULO III

77

La separación entre carreras (L2) será la menor entre las longitudes

calculadas con anterioridad.

d) Determinar las dimensiones de las carreras y determinar el espaciado

de sus soportes (separación de codales o tensores). Como sigue:

1. Calcular la carga sobre las carreras.

R = 2*Vmax (Vmax a la separación de L2).

W = R/L1

2. Revisión por flexión

-Calcular el momento máximo de la sección.

- Igualar el momento máximo el esfuerzo permisible y determinar el

valor de L.

3. Revisión por deflexión

- Calcular la deflexión máxima de la sección en función de L, empleando

los datos de la tabla 7.

- Determinar la deflexión permisible.

- Calcular el momento de inercia de la sección.

- Igualar la deflexión máxima a la permisible y determinar el valor de L.

4. Revisión por corte.

- Calcular la fuerza cortante máxima de la sección, en función de L,

empleando los datos de la tabla 7.

- Determinar el esfuerzo cortante permisible.

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CAPÍTULO III

78

- Suplantar el valor del cortante máximo en la expresión del esfuerzo

permisible y determinar L.

La separación entre codales o tensores (L3) será la menor entre las

longitudes calculadas con anterioridad.

e) Diseño de codales y tensores.

En estos casos los codales son tratados como puntales inclinados y

debe determinarse el número de clavos a utilizar en la unión de codal -

carrera.

3.4.5.4. Encofrado de Losas.

En la actualidad no se puede hablar de un solo procedimiento para el

diseño de encofrados de losas, debido a que las restricciones cambian

enormemente de trabajo en trabajo. No obstante, a continuación se muestra

el método más utilizado en el diseño de encofrados.

a) Establecer las cargas combinadas, muertas y vivas, las cuales

definirán el diseño del encofrado.

b) Determinar el espesor del revestimiento y fijar el espaciado de sus

soportes (separación de carreras) compensando las condiciones de flexión,

deflexión y corte.

c) Determinar las dimensiones de las costillas y calcular el espaciado

entre sus soportes (separación de costillas) cumpliendo con los requisitos de

flexión, corte y deflexión.

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CAPÍTULO III

79

d) Determinar las dimensiones de las carreras y determinar el espaciado

entre sus soportes (separación de puntales) siguiendo la misma secuencia

anterior.

e) Con respecto al diseño de los puntales que soportaran el encofrado,

estos están basados en los principios posteriormente.

3.4.5.5 Encofrados de vigas. Los encofrados de vigas al igual que los encofrados de losas, transfieren

cargas verticales, y estos a su vez también soportan presiones laterales

como las que presentan los encofrados de muros. Igualmente, donde las

losas se cruzan con las vigas, una parte de las cargas de las losas es

transferida a través de los laterales de las vigas hacia los puntales.

Es fundamental percatarse como y cuanta carga va a transportarse de la

losa al encofrado de la viga y dependiendo de los rasgos de la construcción

de los moldes, como esa carga será transmitida a los puntales.

Seguidamente se muestra el procedimiento a seguir en el diseño de

encofrados para vigas:

a) Fondo de la viga: Las cargas vivas y muertas se determinan de

manera similar a las calculadas en los encofrados de losas. Si los laterales

de las vigas están soportados directamente en el fondo de ésta, entonces,

cualquier carga adicional transmitida desde la losa a través del lateral de la

viga también debe ser incluida.

Luego que la carga en el fondo de la viga ha sido estimada, el diseño

se realiza de forma similar al reseñado para losas.

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CAPÍTULO III

80

b) Laterales de las vigas: Los lados de las vigas están sometidos a

fuerzas laterales del concreto fresco, y pueden transmitir algunas

cargas provenientes de los encofrados de las losas.

Tomado en cuenta las cargas verticales. El diseñador debe ser precavido

y siempre deberá ubicar un listón de refuerzo debajo de las costillas o

carreras coincidiendo con la posición de los puntales, a fin de asegurar la

transmisión de las cargas hacia los puntales.

A pesar de que las costillas o carreras son clavadas a los lados de las

vigas, la resistencia de las conexiones son obviadas. Sin embargo, se

pueden diseñar estas conexiones para transmitir la carga de la losa al lateral

de la viga, infiriendo que esta sea lo suficientemente fuerte para distribuir

dicha carga a los puntales.

Tomando las cargas laterales en los lados de la viga, los principios

generales en el diseño de muros son aplicables en este caso, pero práctica y

experiencia son importantes en la selección y colocación de cada elemento

del encofrado.

c) Puntales: Los puntales transmiten cargas muertas y vivas

provenientes de las vigas y también de los encofrados de las losas

inmediatas cuyas carreras reposan en los largueros fijados a los laterales de

las vigas

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CAPÍTULO III

81

Una vez determinada la carga total a ser soportada, el diseño de

estos puntales se realizará de acuerdo a lo sugerido.

3.4.5.6 Encofrado de columnas.

El método seleccionado para moldear columnas en un trabajo dado

estará basado en costo, experiencia previa, mano de obra disponible y

materiales, tamaño de la columna, números de posible re-usos y otros

factores que deben ser discutidos bajo el planeamiento y construcción de los

encofrados de columnas.

En caso de usar encofrados patentados, las recomendaciones de

fabricante, basadas en pruebas de carga, deben seguirse en cada uno de los

usos del encofrado. El procedimiento de diseño es el siguiente:

a) Determinar la presión lateral en los encofrados. La presión de diseño,

puede variar linealmente desde un máximo (en la base del encofrado) hasta

un mínimo (en el tope del mismo), o puede mantenerse constante

durante una parte de su altura y luego cambiar linealmente hasta hacerse

cero en el final de la columna. (Forma trapezoidal)

b) Verificar el revestimiento del molde de la columna para deflexión,

flexión y corte. El procedimiento de diseño de columnas es parecido al de

muros, pero la disminución de presión hacia el extremo final se considera al

momento de determinar la separación de los marcos.

El diseño puede reducirse trabajando desde la base de la columna,

asumiendo que la presión es uniforme a lo largo del elemento y con una

intensidad igual a la del cepo inferior. Utilizando esta simplificación, se

determina el espaciamiento requerido por los soportes para el revestimiento.

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CAPÍTULO III

82

Se puede notar que la flexión puede dominar parte de la distancia, y

posteriormente al decrecer las cargas y prolongar los tramos la deflexión

gobierna el diseño.

c) Investigar la resistencia y la deflexión de los cepos y si están

espaciados para cumplir as condiciones de soporte del revestimiento. Esto

significa una revisión por corte, deflexión y flexión.

3.4.5.7 Refuerzos en columnas:

Son platinas de hierro o piezas de madera colocadas en forma de marco

en los encofrados de las columnas y otros semejantes con el fin de

reforzarlos. Regularmente cuando se hace el refuerzo con madera, lo llaman

cepo y cuando este es elaborado en metal, lo llaman corbata.

Los cepos y corbatas son elementos de resistencia que se oponen a

los empujes del concreto y evitan la flexión de los tableros. La firmeza de los

encofrados de columnas esta fuertemente influenciada por una apropiada

selección y repartición de los cepos o las corbatas.

3.4.5.7.1 Constitución.

Los cepos pueden ser de tabla sencilla o doble, de listón con tensores

y otros. (Ver Fig. 25). Las corbatas están formadas por platinas metálicas.

(Ver Fig. 26)

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CAPÍTULO III

83

Los partes que conforman un encofrado deben tener las dimensiones

y las características esenciales para resistir las cargas de trabajo sin sufrir

deformaciones, a continuación se presentan estas características. Los cepos

podrán ser de 10 cm. De ancho y 24 cm. Más que el ancho de los tableros

del encofrado, el grueso puede ser de 2.5 cm. Si es de tabla y de 5 cm. Si es

un listón.*

A las columnas de tipo normal se les deberá colocar traviesas para que

las corbatas queden apoyadas sobre estas.*(Ver Fig. 27).

Los refuerzos (cepos o corbatas), deberán colocarse mas cercanos entre

si, en la parte inferior de la columna, esto debido a que cuando es vaciado el

concreto, éste produce una fuerza que trata de separar los tableros del

encofrado. Esta fuerza se produce en forma creciente desde el tope hasta el

fondo, y es en el tercio inferior de la altura del encofrado donde se manifiesta

con mayor intensidad esta fuerza. (Ver Fig. 28).*

Para columnas pesadas, cuya área es mayor que 0.24 M2 se podrán

utilizar las siguientes separaciones. (Ver Fig. 29).*

Para columnas ligeras, cuya área es menor que 0.24 M2 se podrán

utilizar las siguientes separaciones. (Ver Fig. 30).*

El diámetro de los camones deberá ser mayor que el de la columna;

éste se calculará de la siguiente manera:

D=Dc + 2*Gt (20)

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CAPÍTULO III

84

Donde:

D = Diámetro del camón.

Dc = Diámetro de la columna.

Gt = Grueso de la tabla.

* Normas Covenin 2244-85

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CAPÍTULO IV

CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

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CAPÍTULO IV

86

4.1 Diseño de un encofrado de muro.

- Características.

L = 10 m.

Hm = 2 m.

e = 0,50 m.

- Materiales.

Tablas, listones, cuartones, tensores, clavos.

- Características de los materiales.

R mf = 35 Kg. /cm2

R mc = 35 Kg. /cm2

R ms = 7 Kg. /cm2

E m = 7,1 x 104 Kg. /cm2

Fs = 2100 Kg. /cm2

Es = 2, 1 x 106 Kg. /cm2

- Condiciones de vaciado.

T = 30º C

R = 2,1 m/h

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CAPÍTULO IV

87

- Solución

1. Estimación de la presión máxima diseño

Como R< 2 m/h, de la ecuación (1) se tiene: Pm1 = 732 + 1.060.000 + 224.000 x 2,1

9 x 30 + 160 9 x 30 + 160

Pm1 = 4.291,06 Kg. /m2

O de la tabla 3, la presión lateral para

R = 2,1

T = 30º C e interpolando

Pm1 = 4.291,06 Kg. /m2

- De la ecuación (3)

Pm2 =2.400 Kg. /m3 x 2 m.

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CAPÍTULO IV

88

Pm2= 4.800 Kg. /m2

Pm3 = 9.800 Kg. /m2

La presión máxima será Pm max = 4.292,06 Kg. /m2

2. Fijar el espesor y ancho del forro y determinar el espaciamiento entre

sus soportes separación de costillas) (Ver Fig. 31).

- La condición de apoyo será tres tramos con una carga uniformemente

repartida.

- El análisis se utilizarán las expresiones de tabla 7. - Las tablas a utilizar tendrán un espesor de 23 mm. Y un ancho de 10

cm.

-Revisión por flexión.

M máx. = WL2/ 10

W = 4.292 Kg. /m2 x 10 -4 m2 /cm2 x 10 cm.

W = 4,292 Kg. /cm.

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CAPÍTULO IV

89

Idealización.

Rmf = M max /S (1)

S = b x h2

6

S = 10 x 2,3 2

6

S = 8,817 cm3

4,292 Kg/m2

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CAPÍTULO IV

90

Sustituyen en 1

35 Kg. /cm2 x 8,817 cm3 = 4,292 Kg./cm. x L 2

10

L = 26,81 cm.

Otra forma de calcular esta longitud es aplicando la ecuación (18) L = 31,623 √ Rmf x S; W: Kg./m

W

L = 31,623 √ 35 Kg./cm2 x 8,817 cm3

429,2 Kg./m

L = 26,81 cm.

- Revisión por deflexión.

Δ máx = WL4

195xEI

Δ pem = L

240

I = b x h3

12

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CAPÍTULO IV

91

I = 10 x 2,33

12

I = 10,139 cm4

Igualando Δmáx a Δ pem

L_ = _________4.292 x L4____________

240 195 x 7,1 x104 Kg./cm2 x 10,139 cm4

Resolviendo para L

L = 51,46 cm.

De manera similar al caso anterior, pero ahora aplicando la ecuación (15)

L = 3.924 3√ EI: W; Kg. /m.

W

L = 3.924 3√ 7,1 x104 Kg./cm2 x 10,139 cm4

429,2 Kg/m

L = 46,62 cm.

- Revisión por corte.

V máx = 0,6 WL

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CAPÍTULO IV

92

Rms = 3 Vmáx.

2 b x d

Rms = 7 Kg./cm2

Sustituyendo.

Rms = 3 x 0,6 x 4,292 Kg./cm. x L

2 10 cm. x 2,3 cm.

Rms = 7 Kg. /cm2.

Revisión para L

L = 41,67 cm.

La separación entre costillas será la menor entre las longitudes

calculadas

L1 = 26 cm.

3. Fijar las dimensiones de las costillas y determinar el espaciamiento

entre soportes (separación entre carreras) (Ver figura. 32). Las costillas a

colocar serán listones de 5 x 10 cm. (2" x 4")

Obtención de la carga sobre las costillas (w)

R = 2 V máx.

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CAPÍTULO IV

93

R = 2 x 0,6 WL1

R = 2 x 0,6 x 4,292 Kg./cm. X 26 cm.

R = 133,91 Kg.

W = 133,91 Kg.

10 cm.

W = 13,39 Kg. /cm.

- Revisión por flexión.

S = 102 x 5

6

S = 83,33 cm3

De la ecuación (18) L = 31,623 3√ 35 Kg. /cm2 x 83,33 cm3

1339 Kg./m.

L = 46,67cm.

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CAPÍTULO IV

94

- Revisión por deflexión.

I = 5 x 103

12

I = 416,67 cm4

De la ecuación (15)

L = 3.924 3√ 7,1 x104 Kg. /cm2 x 416,67 cm4

1339 Kg./m.

L = 110,10 cm.

- Revisión por corte:

Rms = 3 x 0,6 x 13,39 Kg./cm. x L.

2 10 cm. x 5 cm.

Rms = 7 Kg./cm2

Resolviendo para L

L = 29,04 cm.

La separación entre carreras será la menor entre las longitudes

calculadas.

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CAPÍTULO IV

95

L2 = 29 cm.

4. Fijar las dimensiones de la carreras y determinar el espaciamiento

entre soportes (separación entre tensores) (ver Fig. 33). Las carreras a

colocar estarán formadas por listones de 5 x 10 cm. (2 “x 4”).

Cálculo de la carga sobre las carreras (W)

R = 2 V máx.

R = 2 x 0,6 WL1

R = 2 x 0,6 x 13,39 Kg./cm. X 29 cm.

R = 465,97 Kg.

W = 465,67 Kg.

26 cm.

W = 17,92 Kg. /cm.

- Revisión por flexión.

S = 102 x 5

6

S= 83,33 cm3

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CAPÍTULO IV

96

L = 31,623 √ 35 Kg. /cm2 x 83,33 cm3

1792 Kg./m

L = 40,34 cm.

- Revisión por deflexión.

I = 5 x 103

12

I = 416,67 cm4

De la ecuación (15)

L = 3.924 3√ 7,1 x104 Kg./cm2 x 416,67 cm4

1792 Kg./m.

L = 99,91 cm.

- Revisión por corte:

Rms = 3 x 0,6 x 17,92 Kg./cm. x L.

2 10 cm. x 5 cm.

Rms = 7 Kg./cm2

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CAPÍTULO IV

97

L = 21,7 cms.

La separación entre tensores será la menor ente las longitudes

calculadas.

L = 21 cms.

5. Diseño de los codales. (Ver Fig. 34)

Las funciones principales de los codales en los encofrados de muros son

las de garantizar la estabilidad del mismo y absorber las cargas laterales que

se pueden presentar.

- Cálculo de la carga lateral ( H*)

Para absorber la carga lateral se colocarán codales a ambos lados del

Muro, apoyados a 2 m. De altura y a 2 m. Separada de la base. De esta

manera su longitud será:

H = √22 + 2 2

H = 2,82

Los codales para muros deben ser diseñados para una carga lateral de

150 Kg./m. aplicada en el tope o 75 Kg. /m2 debido a la fuerza de viento.

Para llevar la carga de viento a una carga aplicada en el tope, se multiplica

por la mitad de la altura del muro.

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CAPÍTULO IV

98

De estos valores se escogerá el mayor.

H * = 150 Kg. /m.

Ó

H* = 75 Kg. /m2 x 2 m/ 2

H* = 75 Kg. /m.

H* diseño = 150 Kg. /m x 1 m.

H* diseño = 150 Kg.

- Fuerza axial sobre el codal

Faxial = H * Cos β

Faxial = 150 Kg. x cos 45º

- Carga admisible sobre el codal

El codal a utilizar tendrá una sección de 5 x 10 cm. (2” x 4”)

Relación esbeltez.

H = 282 cm.

b 5 cm.

H = 56,4 cm.

b

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CAPÍTULO IV

99

Para puntales de madera, la relación de h /b no debe ser mayor que 50,

por lo tanto, en este caso, el codal debe ser arriostrado perpendicular a su

mayor inercia.

Teóricamente la posición del arriostramiento será:

H < 50 x b

H < 50 x 5

H < 2,50 m. A partir de loa base o del tope del codal

Se colocará el arriostramiento a la mitad del codal, entonces:

H = 282 cm.

2

H = 141 cm.

H = 141 cm. = 28,2 < 50

b 5 cm.

Ahora:

H > 11

b

K = π √ __Em _

2 6 Rmc

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CAPÍTULO IV

100

K = π √ 7,1 x 104 Kg. /cm2

2 6 x 35 Kg. /cm2

K = 28,88 < h

b

P = Ώ x Rmc [1 - 1 x (h/K.b)4]

3

P = (5 cm. x 10 cm.) 35 Kg. /cm.2 [1 - 1 x (141 cm./28,88 x 5 cm.)4]

3

P = 1219,69 Kg. /cm.

P > faxial

*Tabla 11 (ACI)

Cálculo del número de clavos

Suponiendo que los clavos sean No. 10-1/4 x 2-1/2 * e introducidos

horizontalmente, se tiene:

N = 150 x Sen 45º

N = 106,06 Kg.

Fext = 106,06 Kg. x Cos (90º - 45º)

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CAPÍTULO IV

101

Fext = 74,95 Kg.

F corte 0 106,06 x Sen (90º - 45º)

Fcorte = 74,95 Kg.

Por extracción:

Pulgadas de penetración = Fext/ Fexclavo

Fext = fuerza admisible a la extracción. Kg./clavo/pulg.

Obtenida de la tabla 11. Pulg. De penetración = 74,95

19 Kg./pulg.

Pulg. de penetración = 4,0 pulg.

No. Clavos = ____4_____

long. clavo

No. Clavos = ____4_____ = 1,6 ≈ 2 clavos

2.5 pulg.

- Por corte:

No. De calvos = Fcorte

Fvclavo

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CAPÍTULO IV

102

Fvclavo: fuerza admisible al corte. Kg. /clavo obtenida de la tabla 11

No. De clavos = 74,95 Kg. / 23

No. De clavos = 3,25 ≈ 4 clavos

El número de clavos a colocar será el mayor ente extracción y corte. A

medida que aumenta el calibre del clavo éste es de menor diámetro. Si nos

basamos en la tabla 12, podemos observar que en nuestro país se producen

clavos de distinto calibre, esto quiere decir, que en algunos casos el número

de clavos calculado puede ser reducido.

- Número de tensores

No. Tensores/ Carrera = ____longitud del muro __

Separación entre tensores + 1

No. Tensores/ Carrera = ____100 cm.______

21 cm. + 1

No. Tensores/ Carrera = 49 tensores/carrera

No. Tensores totales = 2 x no. Tensores /carrera x No. Carreras

No. Tensores totales = 200 cm. x 49 x 2

29 cm. + 1

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CAPÍTULO IV

103

No. Tensores totales = 774 tensores

- Diseño de tensores

R = 2 Vmáx

R = 451,58 Kg.

Área del tensor (AT) = ______R__________

2100 Kg./cm2

Área del tensor (AT) = 451,58

2100 Kg./cm2

Área del tensor (AT) = 0,21 cm2

Diámetro del tensor (dt) = √ 4 At

π

Diámetro del tensor (dt) = √ 4 0,21

π

dt = 0,51 cm.

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CAPÍTULO IV

104

4.2 Diseño de un encofrado de columna.

Características.

H = 3 m.

Sección = 30 x 30 cm.

Materiales.

Tablas, listones, clavos.

Características de los materiales.

Rmf = 35 kg /cm2

Rmc = 35 kg /cm2

Rms = 7 Kg. /cm2

E m = 7,1 x 104 Kg. /cm2

Condicione de vaciado

T = 30º C

R = 9 m/h

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CAPÍTULO IV

105

Solución

1. Cálculo de la presión máxima de diseño:

- De la ecuación (4) se tiene: Pm1 = 732 + 720000

9 x 30 + 160

Pm1 = 15801 Kg. / m

- De la ecuación (5) se tiene:

Pm2 =2,400 Kg. /m3 x 3 m.

Pm2= 7200 Kg. /m2

Pm3 = 14.640 Kg. /m2 (presión límite)

Pm diseño = 7.200 Kg. /m2

2. Diseño del forro y separación de los cepos.

Ancho de la tabla = 30 cm.

Espesor = 2.3 cm.

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CAPÍTULO IV

106

- Carga W sobre el forro

W = 7.200 x 30 cm. X 10-4 m2/cm2

W = 21,6 Kg. /cm.

- Diagrama de presiones.

Observación:

En el caso de haber sido menor la presión Pm1 el diagrama de

presiones tendrá la forma de un trapecio.

3 m.

Pm = 7.200 kg. /m2

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CAPÍTULO IV

107

Teóricamente, desde la base de la columna la presión varía linealmente

desde un máximo en ésta hasta cero en el tope. Para el cálculo de la

separación de los cepos se dividirá la altura de la columna entres (3) tercios y

se calcularán dichas separaciones en base a una presión que tendrá una

intensidad iguala la del cepo inmediato inferior. Desde el punto de vista

académico, los pasos anteriormente descritos serán los que se aplican en el

desarrollo del presente ejemplo, pero en la práctica lo que se hace es

calcular una sola separación a partir de la presión máxima del diseño.

- Diseño por flexión :

S = b x h2

6

S = 30 x 2,3 2

6

S = 26,45 cm3

W = 2160 Kg. / m.

L = 31,623 √ Rmf x S; W: Kg./m

W

L = 31,623 √ 35 Kg./cm2 x 26,45 cm3

2160 Kg./m

L = 20,7 cm.

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CAPÍTULO IV

108

- Revisión por deflexión:

I = b x h3

12

I = 30 x 2,33

12

I = 30,42 cm4

L = 3,924 3√ Em x I ; W: Kg./m

W

L = 3,924 3√ 71, x 10-4 Kg./cm2 x 30,42 cm3

2160 Kg./m

L = 39,23 cm.

- Revisión por corte:

V máx = 0,6 WL

Rms = 3 Vmáx.

2 b x d

Rms = 7 Kg./cm2

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CAPÍTULO IV

109

Sustituyendo.

7 Kg. /cm. = 3 x 0,6 x 21,60 Kg./cm. x L

30 cm. x 2,3 cm.

L = 20,74 cm.

La separación entre cepos será la menor entre las calculadas.

L = 20 cm.

En tercio inferior de la columna se colocarán cepos a una separación de

20 cm.

- Cálculo de la presión a 1,00 m. por encima de la base.

Pm (h = 1,00 m.) = 2.400 Kg. /m3 x (3,00 – 1,00) m.

Pm = 4.800 Kg. / m2.

Entonces:

W = 4800 Kg./m2 x 30 cm. X 10-4 m2/cm2

W = 14,4 Kg. /cm.

W = 1.440 Kg. / m.

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CAPÍTULO IV

110

- Revisión por flexión:

L = 31,623 √ 35 Kg./cm2 x 26,45 cm3

1440 Kg./m

L = 25,35 cm.

- Revisión por deflexión:

L = 3,924 3√ 71, x 10-4 Kg./cm2 x 30,42 cm3

1440 Kg./m

L = 44,91 cm.

- Revisión por corte:

Rms =7 Kg. /cm. = 3 x 0,6 x 21,60 Kg. /cm. x L

30 cm. x 2,3 cm.

L = 37,26 cm.

En el tercio central de la columna se colocarán cepos a una separación

de 25 cm.

- Cálculo de la separación de 2,00 m. de la base.

Pm = 2.400 Kg. /m3 x (3,00 – 2,00) m.

Pm = 2.400 Kg. / m2

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CAPÍTULO IV

111

Donde:

W = 2.400 Kg./m2 x 30 cm. X 10-4 m2/cm2

W = 7,2 Kg. /cm.

W = 720 Kg. / m.

- Revisión por flexión:

L = 31,623 √ 35 Kg./cm2 x 26,45 cm3

720 Kg./m

L = 35,85 cm.

- Revisión por deflexión:

L = 3,924 3√ 71, x 10-4 Kg./cm2 x 30,42 cm3

720 Kg./m

L = 56,59 cm.

- Revisión por corte.

Rms =7 Kg. /cm2. = 3 x 0,6 x 7,2 Kg. /cm. x L

2 30 cm. x 2,3 cm.

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CAPÍTULO IV

112

L = 74,53 cm.

En el tercio superior de la columna se coloca cepos a una separación 35

cm.

3. Diseño de los cepos.

- Carga de los cepos.

Se considerarán, para el análisis, los cepos simplemente apoyados. La

unión de los últimos de los listones para formar el cepo se hará por medio de

clavos.

R = 2Vmáx.

R = 2 x 0,6 x 21,60 Kg. /cm. X 20 cm.

R = 518,40 Kg.

W = __R___

30 cm.

W = _518,40 Kg._

30 cm.

W = 17,28 Kg. /cm.

(Ver Fig. 35)

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CAPÍTULO IV

CONCLUSIONES

Después de haber estudiado y analizado toda la información

presentada acerca de los encofrados, se llegó a las siguientes conclusiones.

Los encofrados deben ser calculados para garantizar su resistencia,

rigidez y su estabilidad. Sin necesidad de llegar al sobre diseño de los

mismos.

El cálculo de encofrados, establece que es necesario considerar con

precisión el procedimiento para considerar la distancia.

Para el procedimiento de calculo de los encofrados deben ser tomados

en cuentas distintos factores como: Efecto del viento, Presión lateral del

concreto, Peso propio del concreto, Temperatura ambiental, Rata de vaciado,

Vibración.

Siguiendo correctamente el procedimiento de cálculo de los encofrados,

se determina exacta y confiablemente la distancias que debe haber entre los

distintos elementos que componen un encofrado.

El tipo de material que se emplee para diseñar un encofrado es

determinante en su diseño, debido a que cada material posee distintas

características. Un encofrado esta compuesto por varios elementos

indispensables en su construcción y estos deben cumplir ciertas condiciones

de resistencia, rigidez, entre otras.

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CAPÍTULO IV

114

RECOMENDACIONES

-Se recomienda la utilización de este trabajo por las condiciones de

poseer un lenguaje práctico y entendible para cualquier profesional o técnico

que este relacionado con el ambiente de la construcción

- Este trabajo puede ser utilizado en el momento de realizar un diseño

rápido y practico de un encofrado para un elemento estructural.

- La utilización de este trabajo aporta beneficios en la producción, en

cuanto al rendimiento.

- Se recomienda el uso de este procedimiento de cálculo, para diseñar

encofrados metálicos debido a que el procedimiento es el mismo con

la única variante que se utilizan los coeficientes de trabajo del metal y

no los de la madera.

- Es necesario antes de realizar el diseño de los encofrados, verificar el

tipo de madera que se puede encontrar en el sitio de trabajo, debido a

que el material a utilizar es determinante en el diseño de encofrados.

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CAPÍTULO IV

115

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- R. L. Peurifoy "ENCOFRADOS PARA ESTRUSTURAS DE

HORMIGON" Mc Graw-Hill,1980.

- R, Peurifoy , “ Contruction Planning, equipments, and methods”.

McGraw-Hill, 1970.

- MATOS, Isvet, MORILLO Alexander, CAHCON, Mauro “Encofrados en

la industria de la construcción”. Universidad del Zulia, 1988.

- HERNANDEZ, R; Fernández, C y BAPTISTA, P “. Metodología de la

investigación”. Mc Grawhill ,1988.

- NORMAS COVENIN 2244 – 85 Normas Venezolanas.

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116

TABLAS

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117

Tabla No. 1

*Dimensiones diferentes pueden conseguirse bajo pedido especial

X X

Y Y

DIM. (Pulg.)

DIM. (cm.)

DIM. AREAS NETAS (cm.)

AREASNETAS(CM2)

Ixx (cm4)

W (cm3)

Iyy (cm4)

W (cm3)

1 x 4

2,5 x10

2,3 x 10

23

191,66

38,23

0,13

8,82

1 x 6

2,5 x15

2,3 x 15

34,5

646,87

86,25

15,20

13,22

1 x 8

2,5 x20

2,3 x 20

46

1.533,3

3

153,33

0,28

17,63

1 x 10

2,5 x25

2,3 x 25

57.5

2.924,7

9

239,58

25,34

22,04

1 x 12

2,5 x30

2,3 x 30

69

5.175,0

0

345

30,42

26,45

2 x 4

5 x 10

5 x 10

50

416,16

83,33

104,16

41,67

2 x 6

5 x 15

5 x 15

75

1.406,2

5

187,50

156,25

62,50

2 x 8

5 x 20

5 x 20 100

3.33,33

333,33

208,33

83,33

2 x 10

5 x 25

5 x 25

125

6.510,4

1

520,83

260,42

104,16

2 x 12

5 x 30

5 x 25

150

11.250

750,00

312,50

125,00

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118

Tabla No. 2

NOMBRE COMUN DE LA MADERA

NOMBRE CIENTIFICO DE LA MADERA

FLEXION

COMPRESION

ESFUE

RZO CORTA

NTE COEFICIEN-

TE DE TRABAJO

R mf

Kg./cm2

MODULO DE

ELASTICI-

DAD

Em Kg./cm2

PARALELO A LAS FIBRAS

R mc Kg./cm2

PERPENDI-

CULAR A LAS

FIBRAS R mc

Kg./cm2

PARALELO A LAS

FIBRASR m

Kg./cm2

FACTOR DE SEGURIDAD

15

FACTOR DE SEGURIDAD

8

FACTOR DE

SEGURIDAD 2.5

FACTOR DE

SEGURIDAD

7 MADERAS MUY DURAS

Araguaney Tecoma-Chrisantha

110

19900

110

100

13

Bálsamo Myroxilum. Toluiferum

120

18800

120

60

15

Canalete Cordia Spondioides

110

16600

110

90

13

Cartán Centrolubim Orinocensi

90

13200

90

90

11

Curari Tecota-Serratifolia

120

20600

120

60

15

Gateado Astronium Graveolena

100

178000

100

50

12

Granadillo (ébano)

Libidibia Granadillo

100

89000

100

50

12

Mora Chloropho-ra tinctoria

100

148000

100

40

12

Pilón Andina inermes

100

176000

100

50

12

Roble Ctalpa longisiliquia

120

201000

120

60

15

Vera Burmesia roborea

120

161000

120

60

15

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119

MADERAS DURAS Carteto Sickingia

eritroxylon

80

118000

80

35

13 Orozul Calatula.

Venezolana

80

168000

80

35

11

Pardillo Cordia alliodora

70

117000

70

30

10

Pitchpine 75 145000 75 30 11 Angelino Homalium

pedicellatum

70

126000

70

30

12

Caoba Swietenia. Candollei

50

92000

50

25

9

Jabillo Hura crepitina

40

71000

40

20

6

MADERAS SEMI-DURAS Apamate Tecota-

Pentaphilla

55

114000

55

27

10 Hueso de

do

Enterolo-bium

55

9100

55

27

12

Samán 45 82000 45 22 9 MADERAS BLANDAS Balso 15 38000 15 7 3 Cedro 35 71000 35 17 7 Mijaguo 35 36000 35 17 6

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120

Tabla no. 3

Presión Lateral para diseño de encofrado de muros Presión lateral Kg./m2 , para las temperaturas indicadas Rata de

vaciado R m/h

35 º C 30 º C 25 º C 20 º C 15 º C

0,30 1187 1234 1293 1367 1464 0,60 1641 1737 1854 2003 2196 0,90 2096 2239 2415 2638 2929 1,20 2551 2741 2976 3273 3661 1,50 3006 3244 3537 3908 4393 1,80 3460 3746 4098 4544 5125 2,10 3954 4291 4707 5233 5920 2,40 4095 4447 4882 5431 6148 2,70 4237 4604 5056 5628 6375 3,00 4378 4760 5231 5826 6603

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121

Tabla No.4

Presión Lateral para diseño de encofrado de columnas Presión lateral Kg./m2 , para las temperaturas indicadas Rata de

vaciado R m/h

35 º C 30 º C 25 º C 20 º C 15 º C

0,30 1187 1234 1293 1367 1464 0,60 1641 1737 1854 2003 2196 0,90 2096 2239 2415 2638 2929 1,20 2551 2741 2976 3273 3661 1,50 3006 3244 3537 3908 4393 1,80 3460 3746 4098 4544 5125 2,10 3915 4248 4659 5179 5857 2,40 4370 4751 5220 5814 6590 2,70 4825 5263 5581 6450 7322 3,00 5279 5755 6342 7085 8054 3,30 5734 6258 5903 7720 8786 3,60 6189 6760 7464 8356 9518 3,90 6644 7262 8026 8991 10251 4,20 7098 7765 8587 9626 10983 4,50 7553 8267 9148 10261 11715 4,80 8008 8769 9709 10897 12447 5,10 8463 9272 10270 11532 13179 5,40 8917 9774 10931 12167 13912 5,70 9372 10276 11392 12803 14644 6,00 3227 10778 11953 13438

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122

d = ancho de la losa en dirección de la fuerza, m. Espesor

de losa cm.

Carga Muerta Kg. /m2

6 12 18 24 30

10 320 150 150 150 155 195 15 440 150 150 160 215 270 20 565 150 150 205 275 345 25 685 150 170 250 335 420 30 805 150 200 295 395 495

Tabla no.5

Fuerza lateral H* Kg./m., aplicada a lo largo del borde

de la losa en cualquier dirección

dH*

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123

FUERZA DEL VIENTO Kg./m2 Altura del

muro, h, m. 75 100 125 150 1,20 45 60 75 90 1,80 68 90 113 135 2,40 90 120 150 180 3,00 113 150 188 225 3,60 135 180 225 270 4,20 158 210 263 315 5,40 203 270 338 405 6,00 226 300 376 450

Tabla No. 6

Fuerza lateral H+, Kg. /m, Aplicada en el tope del molde, actuando en

cualquier dirección HmH*

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124

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125

Tabla no.8

TIEMPOS MINIMOS PARAR DESENCOFRAR CLASE DE CEMENTO

COSTADOS DE VIAGAS, PILARES Y

MUROS

LOSA CON LARGO = 3

MTS.

LOSAS CON L

>3MTS. Y L< 5 MTS.

VIGAS CON L= 6 MTS.

LOSAS CON L > 5 MTS.

VIGAS CON L> 6 MTS.

CEMENTO PORTLAND

2 días 6 días 12 días 2.50 días x L

CEMENTO DE ALTA

RESITENCIA

1 día

2 días

6 días

1.10 días x L

Tabla No. 9

RETIRO DE SEGURIDAD CEMENTO PORTALND - 8 DÍAS

CEMENTO DE ALTA RESISTENCIA 4 –DÍAS

Tabla No. 10

PUNTALES DE SEGURIDAD LUZ DE VIGA mts. NO. DE PUNTALES DE SEGURIDAD

3 - 6 2 6 - 8 3

8 - 10 4

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126

CALIBRE 11-1/2

10-1/4

9 9 8 6 5 4 3 2

LONGITUD DEL CLAVO PELG.

2”

2-1/2”

3”

3-

1/4”

3-

1/2”

4”

4-

1/2”

5”

5-

1/2”

6”

KILOGRAMO POR PULGADA DE

PENTRACIÓN

16

19

21

21

23

27

29

32

34

37

KILOGRAMO POR CLAVO

19

23

28

28

32

41

46

52

59

66

Tabla No. 11

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127

CALIBRE

LONGITUD DEL CLAVO (Pulg.)

12 2-1 ½” 11 2-1 ½” 10 2-1 ½” 10 3” 9 3” 9 3-1 ½” 8 4” 6 4” 5 5” 4 6”

Tabla No. 12

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128

FIGURAS

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129

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130

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145

L L L

10 cm.

Separación de costillas

Costillas

Forro

Fibra en dirección perpendicular a la costilla

2,3

Fig. 31

DERECHOS RESERVADOS

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146

L L L

Fig. 32

Forro

Separación de costillas 5 x 10

Separación de carreras

Carreras

L

L

DERECHOS RESERVADOS

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Costillas 5x10cm.@ 26

Forro de 2.3 cm.

Carreras 5x10cm.@ 29

Tensores

Fig. 33

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FIG. 34

Faxial

H* = 150

a

b β=45º a = b = 2

Codal DERECHOS RESERVADOS

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Fig. 35

L

L

R DERECHOS RESERVADOS