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Encofrado

Animación que muestra la construcción de un edificio de varias plantas utilizando encofrados manuales de aluminio. Encofrado modular de acero para una cimentación. Se han sobres...

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Animación que muestra la construcción de un edificio de varias plantas utilizando encofrados manuales de aluminio.
Encofrado modular de acero para una cimentación. Se han sobresalido barras de refuerzo de la losa de hormigón para formar la base de las futuras columnas.
Encofrado de madera para una columna de hormigón. Gatos de tornillo metálicos ajustables estabilizan y aploman el encofrado.
Sistema de encofrado de aluminio
Boceto de la vista lateral de un encofrado de madera tradicional utilizado para construir una escalera.
Colocación de un encofrado de pared. Se colocará un encofrado idéntico en el lado opuesto para crear el espacio para verter el hormigón en

El encofrado consiste en moldes en los que se vierte hormigón o materiales similares, ya sea prefabricados o vertidos in situ . En la construcción con hormigón, el andamiaje sirve de soporte a los moldes de encofrado . En aplicaciones especiales, el encofrado puede integrarse de forma permanente en la estructura final, aportando aislamiento o contribuyendo a su refuerzo.

Tipos

Los encofrados pueden estar hechos de madera, metal, plástico o materiales compuestos:

  1. Encofrado tradicional de madera . El encofrado se construye in situ con madera y contrachapado o aglomerado resistente a la humedad . Es fácil de producir, pero requiere mucho tiempo para estructuras grandes, y el revestimiento de contrachapado tiene una vida útil relativamente corta. Todavía se utiliza ampliamente donde los costes de mano de obra son inferiores a los de adquirir encofrados reutilizables. Además, es el tipo de encofrado más flexible, por lo que incluso cuando se utilizan otros sistemas, se puede emplear en secciones complejas.
  2. Sistema de encofrado prefabricado . Este encofrado se construye a partir de módulos prefabricados con una estructura metálica (generalmente de acero o aluminio ) y se recubre en el lado de aplicación ( hormigón ) con un material que posee la estructura superficial deseada (acero, aluminio , madera, etc.). Las dos principales ventajas de los sistemas de encofrado, en comparación con los encofrados de madera tradicionales, son la rapidez de construcción (los sistemas modulares se ensamblan rápidamente mediante pasadores, clips o tornillos) y los menores costos del ciclo de vida (salvo impactos de gran magnitud, la estructura es prácticamente indestructible, mientras que el revestimiento, si es de madera, puede requerir reemplazo después de unos pocos usos, pero si el revestimiento es de acero o aluminio, el encofrado puede alcanzar hasta dos mil usos, dependiendo del cuidado y las aplicaciones). Los sistemas de encofrado metálico ofrecen mayor protección contra la putrefacción y el fuego que los encofrados de madera tradicionales.
  3. Encofrados plásticos reutilizables . Estos sistemas modulares y entrelazados se utilizan para construir estructuras de hormigón muy variadas, pero relativamente sencillas. Los paneles son ligeros y muy robustos. Son especialmente adecuados para proyectos de estructuras similares y planes de vivienda social de bajo coste. Para obtener una mayor protección contra las inclemencias del tiempo, los techos galvanizados ayudan a eliminar el riesgo de corrosión y oxidación. Este tipo de cerramientos modulares pueden tener techos autoportantes para maximizar el espacio apilándolos unos sobre otros. Se pueden montar sobre un techo existente o construir sin suelo y elevarlos sobre cerramientos existentes con una grúa.
  4. Encofrado permanente aislado . Este encofrado se ensambla en obra, generalmente con bloques de hormigón aislante (ICF). Permanece en su lugar una vez fraguado el hormigón y ofrece ventajas en cuanto a rapidez, resistencia, aislamiento térmico y acústico superior , espacio para el tendido de servicios públicos dentro de la capa de EPS y listones de soporte integrados para revestimientos.
  5. Sistemas de encofrado estructural permanente . Este encofrado se ensambla en obra, generalmente a partir de moldes prefabricados de plástico reforzado con fibra . Estos moldes tienen forma de tubos huecos y se utilizan habitualmente para columnas y pilares . El encofrado permanece en su lugar una vez fraguado el hormigón y actúa como refuerzo axial y de cortante , además de contener el hormigón y protegerlo contra los efectos ambientales, como la corrosión y los ciclos de congelación y descongelación .
  6. Encofrado flexible . A diferencia de los moldes rígidos descritos anteriormente, el encofrado flexible es un sistema que utiliza láminas de tela ligeras y de alta resistencia para aprovechar la fluidez del hormigón y crear formas de construcción altamente optimizadas y de gran interés arquitectónico. Mediante el encofrado flexible es posible construir estructuras optimizadas que utilizan significativamente menos hormigón que una sección prismática de resistencia equivalente, [ 1 ] lo que ofrece el potencial de un importante ahorro de energía incorporada en las nuevas estructuras de hormigón.

Encofrado de losa (encofrado de cubierta)

cúpula del Panteón
Boceto esquemático de un encofrado tradicional
Encofrado modular con plataforma para proyecto de vivienda en Chile
Encofrado de acero y madera contrachapada para cimentación de hormigón vertido in situ

Historia

Algunos de los primeros ejemplos de losas de hormigón fueron construidos por ingenieros romanos. Debido a que el hormigón es bastante resistente a las cargas de compresión , pero tiene una resistencia a la tracción o torsión relativamente baja, estas primeras estructuras consistían en arcos , bóvedas y cúpulas resistentes a la compresión . La estructura de hormigón más notable de este período es el Panteón en Roma. Para dar forma a esta estructura, se construyeron andamios y encofrados temporales con la forma futura del edificio. Estas técnicas de construcción no se limitaban al vertido de hormigón, sino que se usaban y se usan ampliamente en la construcción de mampostería . Debido a la complejidad y la limitada capacidad de producción del material de construcción , el auge del hormigón como material de construcción preferido no se produjo hasta la invención del cemento Portland y el hormigón armado .

Encofrado de losa con vigas de madera

Similar al método tradicional, pero las vigas longitudinales y transversales se reemplazan generalmente por vigas de madera prefabricadas y los soportes por puntales metálicos ajustables. Esto hace que este método sea más sistemático y reutilizable.

Encofrado tradicional para losas

Encofrado de madera tradicional en un muelle de Bangkok.

Con el resurgimiento del hormigón en las estructuras de losa, las técnicas de construcción para las estructuras temporales derivaron nuevamente de la mampostería y la carpintería . La técnica tradicional de encofrado de losas consiste en soportes de madera o troncos de árboles jóvenes que sostienen filas de largueros ensamblados aproximadamente a 3 a 6  pies o 1 a 2  metros de distancia, según el espesor de la losa. Entre estos largueros, se colocan viguetas a unos 12 pulgadas (30 cm) de distancia, sobre las cuales se colocan tablas o contrachapado . Los largueros y las viguetas suelen ser de madera de 4 x 4 pulgadas o 4 x 6 pulgadas . El espesor más común del contrachapado imperial es de 3/4 de pulgada y el espesor más común del contrachapado métrico es de 18 mm.    

Encofrado de losa con vigas metálicas

Similar al método tradicional, pero las vigas longitudinales y transversales se reemplazan por sistemas de perfiles de aluminio o vigas de acero, y los soportes se reemplazan por puntales metálicos. Esto también hace que este método sea más sistemático y reutilizable. Las vigas de aluminio se fabrican como unidades telescópicas, lo que les permite cubrir soportes ubicados a diferentes distancias. Las vigas telescópicas de aluminio se pueden usar y reutilizar en la construcción de estructuras de diversos tamaños.

Encofrado modular de aluminio para cubiertas, colocado a mano
Encofrado modular de aluminio para dispositivos portátiles

Encofrado modular para losas

Estos sistemas constan de vigas prefabricadas de madera, acero o aluminio y módulos de encofrado. Los módulos suelen tener un tamaño máximo de 1 a 2 metros (3 a 6 pies). Las vigas y el encofrado se colocan normalmente a mano y se unen mediante pasadores, grapas o tornillos. Las ventajas de un sistema modular son: no requiere grúa para colocar el encofrado, permite una construcción rápida con mano de obra no especializada y los módulos de encofrado se pueden retirar una vez fraguado el hormigón, dejando solo las vigas en su lugar antes de alcanzar la resistencia de diseño.

Sistemas de mesa o de encofrado volador

Estos sistemas consisten en mesas de encofrado para losas que se reutilizan en varios pisos de un edificio sin necesidad de desmontarlas. Las secciones ensambladas se elevan mediante ascensor o se transportan con grúa de un piso a otro. Una vez colocadas, los huecos entre las mesas o entre la mesa y el muro se rellenan con encofrado provisional. Las mesas de encofrado varían en forma y tamaño, así como en su material de construcción, y algunas están soportadas por cerchas integradas. El uso de estos sistemas puede reducir considerablemente el tiempo y la mano de obra necesarios para el montaje y desmontaje del encofrado. Sus ventajas se aprovechan mejor en estructuras sencillas y de gran superficie. También es común que arquitectos e ingenieros diseñen edificios en torno a uno de estos sistemas.

Mesas de encofrado volante con vigas de aluminio y madera. En este sistema, las mesas se apoyan en soportes ajustables fijados a columnas y muros previamente hormigonados.

Estructura

Una mesa se construye prácticamente igual que un encofrado de vigas, pero las distintas partes de este sistema se conectan entre sí de forma que sean transportables. El revestimiento más común es el de madera contrachapada , aunque también se utilizan acero y fibra de vidrio . Las viguetas pueden ser de madera, madera de ingeniería (a menudo en forma de vigas en I ), aluminio o acero. Las zancas a veces son de vigas en I de madera, pero generalmente son de perfiles de acero. Estas se unen (atornilladas, soldadas o atornilladas) para formar una plataforma. Estas plataformas suelen ser rectangulares, pero también pueden tener otras formas.

Apoyo

Todos los sistemas de soporte deben ser regulables en altura para permitir la colocación del encofrado a la altura correcta y su posterior retirada una vez fraguado el hormigón. Normalmente, se utilizan puntales metálicos ajustables, similares o idénticos a los empleados en los encofrados de vigas y losas. Algunos sistemas combinan largueros y soportes en cerchas de acero o aluminio . Otros sistemas emplean torres de apuntalamiento con estructura metálica, a las que se fijan las losas. Otro método común consiste en fijar las losas del encofrado a muros o columnas previamente hormigonadas, eliminando así por completo el uso de puntales verticales. En este método, las zapatas de soporte ajustables se atornillan a través de orificios (a veces orificios de amarre) o se fijan a anclajes prefabricados.

Tamaño

El tamaño de estas mesas puede variar de 70 a 1500 pies cuadrados (6,5 a 140 m² ) . Existen dos enfoques generales en este sistema: 

  1. Manejo con grúa: este método consiste en ensamblar o producir las mesas con una gran área de encofrado que solo puede ser elevada a un nivel superior mediante una grúa. Los anchos típicos pueden ser de 15, 18 o 20  pies, o de 5 a 7  metros, pero su ancho puede limitarse para que sea posible transportarlas ensambladas, sin tener que pagar por una carga sobredimensionada. La longitud puede variar y puede llegar hasta 100  pies (o más) dependiendo de la capacidad de la grúa. Una vez fraguado el hormigón , las plataformas se bajan y se mueven con rodillos o carros hasta el borde del edificio. A partir de ahí, el lado que sobresale de la mesa se eleva con una grúa mientras el resto de la mesa se saca del edificio rodando. Una vez que el centro de gravedad está fuera del edificio, la mesa se fija a otra grúa y se eleva al siguiente nivel o posición.

Esta técnica es bastante común en Estados Unidos y en países del este de Asia. Las ventajas de este método son la reducción del tiempo y el costo de mano de obra por unidad de superficie de losa, así como una técnica de construcción sencilla y sistemática. Las desventajas son la necesidad de grúas de gran capacidad de elevación, el tiempo adicional y costoso de uso de las grúas, el mayor costo de los materiales y la poca flexibilidad.

Mesas de encofrado en uso en una obra con características estructurales más complejas.
  1. Horquilla de grúa o elevador manipulado:

Con este método, las mesas tienen un tamaño y peso limitados. Los anchos típicos oscilan entre 1,8 y 3,0 m (6 y 10 pies ) , y las longitudes típicas entre 3,7 y 6,1 m (12 y 20 pies ) , aunque el tamaño y la forma de las mesas pueden variar. La principal diferencia radica en que las mesas se elevan mediante una horquilla de transporte de grúa o plataformas elevadoras de materiales fijadas al lateral del edificio. Generalmente, se transportan horizontalmente hasta la plataforma elevadora o de la grúa de forma individual, con carros de desplazamiento según su tamaño y construcción. Los ajustes de posicionamiento final se pueden realizar con el carro. Esta técnica es popular en EE. UU., Europa y, en general, en países con altos costes laborales. Las ventajas de este método, en comparación con el encofrado de vigas o el encofrado modular, son una mayor reducción del tiempo y el coste de mano de obra. Las mesas más pequeñas suelen ser más fáciles de adaptar a edificios con geometrías complejas (redondas o no rectangulares) o de construir alrededor de columnas, en comparación con las de mayor tamaño. Las desventajas de este método son los mayores costes de material y el mayor tiempo de grúa (si se elevan con una horquilla de grúa).  

Formas de túnel

Los encofrados túnel son grandes, del tamaño de una habitación, y permiten verter paredes y pisos en una sola colada. Con varios encofrados, se puede verter todo el piso de un edificio en una sola colada. Los encofrados túnel requieren suficiente espacio exterior al edificio para poder deslizar el encofrado completo y elevarlo al siguiente nivel. Se deja una sección de las paredes sin verter para retirar los encofrados. Normalmente, las coladas se realizan con una frecuencia de 4 días. Los encofrados túnel son más adecuados para edificios con celdas iguales o similares, ya que permiten reutilizar los encofrados dentro del piso y de un piso a otro, especialmente en regiones con altos costos laborales. El encofrado túnel ahorra tiempo y dinero. El costo de usar el sistema de encofrado túnel depende de varios factores, como la escala del proyecto, el costo de los materiales, la mano de obra y las condiciones específicas del sitio. Si bien la inversión inicial puede parecer alta, el ahorro y la eficiencia a largo plazo pueden hacer que este método sea más económico para proyectos de gran escala. [ 2 ]

Véase cofre estructural .

Aceite para moldear hormigón

El objetivo principal del aceite para encofrados es reducir la adherencia entre la estructura de cimentación y la mezcla de hormigón vertida en ella. [ 3 ] También reduce la posibilidad de que se produzcan grietas y desconchones debido al secado o a la sobretensión del hormigón. Sin el aceite para encofrados, que reduce la adherencia entre las superficies, resulta prácticamente imposible retirar la estructura sin dañar la cimentación, el muro o el muro de contención. El riesgo también aumenta con el tamaño del nivel. [ 4 ]

encofrado trepador

El encofrado trepador , también conocido como encofrado de salto , es un tipo especial de encofrado para estructuras verticales de hormigón que se eleva a medida que avanza la construcción. Si bien es relativamente complejo y costoso, puede ser una solución eficaz para edificios con formas muy repetitivas (como torres o rascacielos) o que requieren una estructura de pared sin juntas (utilizando encofrado deslizante , un tipo especial de encofrado trepador).

Existen diversos tipos de encofrados trepadores, que se reubican periódicamente o incluso pueden moverse por sí solos (normalmente mediante gatos hidráulicos, necesarios para los encofrados autotrepadores y deslizantes).

Las estructuras trepadoras se utilizan comúnmente en :

encofrado flexible

Existe un creciente interés en la sostenibilidad en el diseño, respaldado por objetivos de reducción de emisiones de dióxido de carbono . La baja energía incorporada del hormigón por volumen se ve contrarrestada por su tasa de consumo, lo que hace que la fabricación de cemento sea responsable de aproximadamente el 5 % de las emisiones globales de CO₂ . [ 6 ]

El hormigón es un fluido que permite crear estructuras de casi cualquier geometría de forma económica, ya que puede verterse en moldes de prácticamente cualquier forma. Sin embargo, esto da como resultado estructuras con un alto consumo de material y una gran huella de carbono. El uso generalizado de moldes ortogonales como encofrado de hormigón ha dado lugar a un amplio repertorio de formas prismáticas para estructuras de hormigón; no obstante, estos sistemas de encofrado rígidos deben soportar presiones considerables y consumir cantidades significativas de material. Además, el elemento resultante requiere más material y tiene un mayor peso propio que uno moldeado con una sección transversal variable.

Se pueden utilizar métodos de optimización simples [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] para diseñar un elemento de sección transversal variable en el que la capacidad de flexión y cortante en cualquier punto a lo largo de la longitud del elemento refleje los requisitos de la envolvente de carga aplicada al mismo.

Al sustituir los moldes convencionales por un sistema flexible compuesto principalmente de láminas de tela de bajo coste, el encofrado flexible aprovecha la fluidez del hormigón para crear formas de edificios altamente optimizadas y de gran interés arquitectónico. Se pueden lograr importantes ahorros de material. [ 10 ] La sección optimizada proporciona la capacidad de estado límite último a la vez que reduce el carbono incorporado , mejorando así el rendimiento del ciclo de vida de toda la estructura.

El control de la sección transversal de la viga de encofrado flexible es clave para lograr un diseño con bajo consumo de materiales. La premisa básica es que una lámina de tejido flexible y permeable se sostiene en un sistema de andamiaje antes de añadir el refuerzo y el hormigón. Al variar la geometría del molde de tejido a lo largo de la viga, se crea la forma óptima. Por lo tanto, el encofrado flexible tiene el potencial de facilitar el cambio en la filosofía de diseño y construcción que se requerirá para avanzar hacia una industria de la construcción menos intensiva en materiales y más sostenible. [ 11 ]

El encofrado textil es un nicho específico en la tecnología del hormigón. Utiliza materiales blandos y flexibles como encofrado contra el hormigón fresco, normalmente con algún tipo de material textil o plástico de alta resistencia. La Sociedad Internacional de Encofrado Textil realiza investigaciones sobre este tipo de encofrado. [ 12 ]

encofrado de chapa de hierro

Un diseño de la fábrica rusa NPO-22 (comercializado como Proster , con el modelo 21 diseñado para servir como encofrado) utiliza láminas de hierro perforadas que, si es necesario, pueden doblarse para formar una curva. El encofrado de láminas con rieles en forma de V mantiene la forma en una dirección (vertical), pero, antes de ser reforzado con vigas de acero, puede doblarse. Varias láminas pueden fijarse entre sí de la misma manera que las vallas hechas de láminas de hierro .

  • Se puede formar un círculo con una sola lámina de encofrado de " 21 ", lo que permite verter columnas cilíndricas.

Uso

Para los encofrados desmontables, una vez que el hormigón se ha vertido y fraguado (o curado ), se retira el encofrado para dejar al descubierto el hormigón acabado. El tiempo entre el vertido y el desencofrado depende de las especificaciones del proyecto, que incluyen el curado requerido y si el encofrado soporta algún peso; normalmente son al menos 24 horas después de finalizado el vertido. Por ejemplo, el Departamento de Transporte de California exige que los encofrados permanezcan en su lugar entre 1 y 7 días después del vertido, [ 13 ] mientras que el Departamento de Transporte del Estado de Washington exige que permanezcan en su lugar durante 3  días con una manta húmeda en el exterior. [ 14 ]

Se retiró el encofrado dejando al descubierto el hormigón fraguado.

Se han producido accidentes espectaculares cuando los encofrados se retiraron demasiado pronto o no estaban diseñados para soportar la carga del hormigón sin fraguar. También se producen desprendimientos de encofrado cuando un encofrado mal diseñado se dobla o se rompe durante el vertido del hormigón (especialmente si se llena con una bomba de hormigón de alta presión ). Las consecuencias pueden variar desde pequeñas fugas, fácilmente reparables durante el vertido, hasta el fallo catastrófico del encofrado, e incluso la muerte.

El hormigón ejerce menos presión sobre los moldes a medida que se endurece. El endurecimiento es un proceso asintótico , lo que significa que la mayor parte de la resistencia final se alcanza en poco tiempo, y el endurecimiento posterior depende del tipo de cemento, los aditivos y las condiciones de vertido, como la temperatura y la humedad ambiental. La resistencia de diseño del hormigón debe alcanzarse a los 28 días. La resistencia a compresión se comprueba con un compresómetro , un ensayo destructivo que se realiza en cubos o cilindros de hormigón.

El hormigón fresco también ejerce presión hidrostática horizontal sobre el encofrado. Por lo tanto, la presión en la parte inferior del encofrado es mayor que en la superior, lo que provoca que la mayoría de los desprendimientos se produzcan en la parte baja del mismo. En la ilustración del encofrado de la columna que se muestra arriba, las abrazaderas de la columna están más juntas en la parte inferior. Nótese que la columna está apuntalada con puntales de acero ajustables y utiliza  pernos pasantes de 20 mm para reforzar aún más el lado largo de la columna.

Algunos modelos de "encofrado permanente" también pueden servir como refuerzo adicional de la estructura.

Véase también

Literatura

  • Matthias Dupke: Einsatzgebiete der Gleitschalung und der Kletter-Umsetz-Schalung: Ein Vergleich der Systeme. 2010, Verlag Diplomarbeiten Agentur, Hamburgo, ISBN 978-3-8386-0295-0.
  • La Sociedad del Hormigón , Encofrados: Una guía para las buenas prácticas

Referencias

  1. ↑ Orr, JJ, Darby, AP, Ibell, TJ, Evernden, MC y Otlet, M., 2011. Estructuras de hormigón con encofrado textil. The Structural Engineer, 89 (8), pp. 20-26.
  2. ↑ "Tunnel Form: High-Quality Systems for Fast & Safe Building" . Consultado el 2 de mayo de 2025 .
  3. ↑ "Lubricantes para encofrados: tipos y usos de agentes desmoldantes para encofrados" . hillandgriffith.com . 13 de febrero de 2020. Consultado el 5 de julio de 2022 .
  4. ↑ "Lubricante para encofrados: características" . birmiss.com . Consultado el 5 de julio de 2022 .
  5. ↑ "Aquí tienes algunas razones por las que deberías empezar a usar encofrados trepadores" . The Balance . Consultado el 9 de marzo de 2018 .
  6. ↑ WRI (2005) Emisiones de dióxido de carbono por fuente 2005. Tablas de datos de Earthtrends: Clima y atmósfera, Disponible en línea
  7. ↑ Orr JJ, Darby AP, Ibell TJ, et al (2011) Estructuras de hormigón con encofrado textil. The Structural Engineer 89(8): 20-26. http://opus.bath.ac.uk/23588/
  8. ↑ Kostova K, Ibell T, Darby AP y Evernden M (2012) Refuerzo compuesto avanzado para elementos estructurales conformados con tela. En Segunda Conferencia Internacional sobre Encofrados Flexibles (Orr JJ, Darby AP, Evernden M e Ibell T. (eds)). Universidad de Bath, Bath, Reino Unido. www.icff2012.co.uk
  9. ↑ Garbett J, Darby AP e Ibell TJ (2010) Diseño optimizado de vigas utilizando hormigón moldeado innovador. Advances in Structural Engineering 13(5): 849-860.
  10. ↑ Orr JJ, Darby AP, Ibell TJ y Evernden M (2012a) Optimización y durabilidad en vigas de doble T de hormigón prefabricado. En la Segunda Conferencia Internacional sobre Encofrados Flexibles (Orr JJ, Darby AP, Evernden M e Ibell T. (eds)). Universidad de Bath, Bath, Reino Unido http://opus.bath.ac.uk/30078/
  11. ↑ Lee, DSH (2010) Estudio de la metodología de construcción y el comportamiento estructural de vigas de hormigón armado de forma eficiente formadas con tela. Tesis doctoral, Universidad de Edimburgo, Edimburgo.
  12. ↑ "Artículos de investigación" . www.fabricforming.org . Consultado el 2 de mayo de 2018 .
  13. ↑ [Sección 90-7] de las Especificaciones Estándar de Caltrans , 2006
  14. ↑ [Sección 6-02.3(11)] de las Especificaciones Estándar del WSDOT , 2006
  • Tiempo de desencofrado según las normas de la India
  • Glosario ilustrado de los términos utilizados en trabajos de construcción temporales. Encofrados, andamios, etc.