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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE
ENCOFRADOS
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas - Abril 2014
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
ENCOFRADOS: FUNCIONES Y
REQUISITOS
El encofrado es una estructura, conformada por
moldes temporales o eventualmente
permanentes, para contener al concreto,
mientras se encuentra en su estado plástico o
fresco.
Permiten obtener formas y medidas especificadas
en los planos de obra.
Deben ser considerados como estructuras,
sujetos a cargas y acciones que alcanzan
magnitudes significativas
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
SISTEMAS DE ENCOFRADOS:
REQUERIMIENTOS
SISTEMA DE ENCOFRADOS
SEGURIDAD
CALIDAD
ECONOMÍA
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
SISTEMAS DE ENCOFRADOS:FACTORES
DE RENTABILIDAD
Diseño
Selección de los materiales
Planificación de la reutilización
Mantenimiento
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
TIPOS DE SISTEMAS PARA
ENCOFRADOS
ENCOFRADO MODULAR
prefabricados de metal o de plástico.
Permite que el trabajo sea más rápido y con mayor precisión, además de la seguridad.
Es indicado para obras modulares
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
ENCOFRADO DESLIZANTE
Se utiliza para las construcciones en
estructuras verticales u horizontales, que
tienen una sección constante o muy
similar.
TIPOS DE SISTEMAS PARA
ENCOFRADOS
SISTEMA TRADICIONAL se construye en obra, con de piezas de madera o paneles de tryplay.
Se usa principalmente para medianas y pequeñas obras, en las cuales resulta más barato que alquilar encofrados modulares.
Son bastantes flexibles, por lo que se pueden producir una gran variedad de formas.
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
ENCOFRADOS PARA COLUMNAS
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
ENCOFRADO TÍPICOS: VIGAS
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
ENCOFRADOS TÍPICOS: MUROS
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PIE TABLA
El Pie-Tablar es la unidad
de medida de volumen
utilizada en los Estados
Unidos y Canadá para
medir la madera aserrada.
MEDIDAS
El volumen de un Pie-Tablar
correspondería a una tabla
de 1 pie de ancho por 1 pie
de largo y 1 pulgada de
espesor.
Filosofía de diseño
Esfuerzos aplicados < Esfuerzos admisibles
Deformaciones producidas < Deformaciones admisibles
Esfuerzos admisibles = Esfuerzo de falla/factor de
seguridad
DISEÑO DE ENCOFRADOS TRADICIONALES
CON MADERA
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
CARGAS QUE ACTUAN EN LOS ENCOFRADOS
CARGAS MUERTAS O PESOS PROPIOS
Peso del concreto
Peso de los encofrados
Peso de los ladrillos en losas aligeradas
Presión del concreto fresco en elementos verticales
(columnas y muros)
CARGAS VIVAS O SOBRECARGAS
Cargas de construcción: personal, equipos,
concentradas, impacto, etc.
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
Los encofrados se diseñan para resistir cargas
verticales y horizontales hasta que el concreto pueda
asumirlas
CARGAS VERTICALES
Peso propio del concreto = 2,400 kg/cm2
Peso propio del encofrado = 15 /75 kg/m2 eventualmente
puede despreciarse debido a su pequeña magnitud en relación
a las estimaciones mayores de la carga viva.
Carga viva: 700 kg/m2 para entablados (posibilidad de cargas
concentradas)
Resto de encofrados 250 kg/cm2 -300 kg/cm2
DISEÑO DE ENCOFRADOS
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PESO PROPIO DE LOSAS ALIGERADAS
CONVENCIONALES
ESPESOR (m) PESO kg/m²
0.17 280
0.20 300
0.25 350
0.30 420
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
DISEÑO ENCOFRADOS TRADICIONALES
CON MADERA
“Debe considerarse que la madera, no es un material
isotrópico porque no tiene la misma resistencia en
todas sus direcciones, en tal sentido es necesario
distinguir entre la compresión paralela y perpendicular
a la dirección de sus fibras”
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
ESFUERZOS ADMISIBLES
Descripción “Tornillo”
Kg/cm²
“Pino
Oregón”
Kg/cm²
“Triplay Nacional”
Kg/cm²
Flexión 70 85
Compresión Paralela 70 85 90
Compresión
Perpendicular
20 28 12
Cortante Longitudinal 10 14 4
Módulo de Elasticidad 85,000 105,000 84,500
Ref. Diseño de Estructuras de Concreto Armado – Harmsen, Teodoro, Edit. PUCP
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
DISEÑO ENCOFRADOS DE VIGAS Y LOSAS:
ANÁLISIS POR FLEXIÓN
El esfuerzo máximo en flexión esta dado por la expresión:
fm = Mc/I
El momento flector es M = wl²/10 (viga continua, con apoyos equidistantes y carga linealmente distribuida)
La fórmula resultante de las dos expresiones es:
Donde: l = espaciamiento entre apoyos
h = peralte de la viga
b = ancho de la viga
fm = esfuerzo admisible
w = carga linealmente distribuida en la viga
l = 1.29 (h) √ (bfm/w)
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
DEFLEXIONES
El encofrado no debe presentar deflexiones
excesivas por que puede afectar a la sección de
concreto diseñada
Las deflexiones, en el encofrado, pueden limitarse a
l/360 o 1/8”, la que resulte menor; sin embargo las
deflexiones límites deben ser fijados en las
especificaciones según el tipo de trabajo
La deflexión generada por la carga puede ser
calculada por la siguiente expresión;
∂ = (1/145) wl⁴/EI
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
DISEÑO ENCOFRADOS DE VIGAS Y LOSAS:
ANÁLISIS POR ESFUERZO CORTANTE
La fuerza cortante máxima para vigas continuas cargas
uniformemente es de V = 0.6 wl ( V= 0.5wl para vigas
simplemente apoyadas)
La tendencia de las fibras a desplazarse en el plano
horizontal y paralelo al eje neutro la denominamos
cortante horizontal y su expresión es Vh = (3/2)V
Considerando que el cortante crítico se presenta a una
distancia “h” del apoyo se puede expresar el esfuerzo
cortante producido de la forma siguiente:
fv = 0.9w(l-2h)/bh
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
RESISTENCIA DE PIES DERECHOS Y
PUNTALES
Los “pies derechos” son piezas esbeltas, es decir, las secciones de los pies derechos son pequeñas en relación a su longitud.
La eventual falla de los mismos se produce por pandeo, más que por compresión o aplastamiento.
La capacidad de carga de piezas esbeltas depende mayormente de la relación entre las dimensiones de la sección y de su longitud.
Es substancialmente menor cuanto mayor sea su esbeltez.
.
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
CAPACIDAD RESISTENTE DE LOS PUNTALES
O “PIE DERECHOS”
Los puntales cuya esbeltez no pasa de 10 se
clasifican como “columnas cortas”, en tal caso la
falla se produce por aplastamiento Pm = fc*A
Si la esbeltez es mayor que 10 y menor que k =
0.642√ E/fc, se clasifican como “columnas
intermedias” Pm = fc*A ( 1 – (1/3)(ג/k)⁴)
Si la esbeltez es mayor que k y menor que 50 se
clasifican como “columnas largas”
Pm = 0.274*E*A /² ג
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PRESIÓN DEL CONCRETO FRESCO
Desde su colocación hasta su endurecimiento, el
concreto ejerce considerable presión sobre los
tableros de los encofrados de muros y
columnas.
Si el concreto fresco fuera un líquido perfecto y
permaneciera en este estado durante el vaciado,
la presión en un punto cualquiera del encofrado
sería = (altura)*(densidad)
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PRESIÓN DEL CONCRETO FRESCO
AB representa el tablero del encofrado de un muro.
Cuando el concreto fresco llega a una altura H1 la presión es P1 e igual a 2400 H1, y seguirá aumentando hasta alcanzar un valor máximo Pm a la altura Hc.
Esta presión ya no se incrementará, permaneciendo invariable hasta la altura Hc.
Al llegar el vaciado a la altura Hc la presión comienza a disminuir linealmente hasta tener valor cero en el borde superior del encofrado.
El valor de la presión máxima depende de diversos factores, principalmente de la velocidad de llenado y de la temperatura del concreto.
Presión máxima
A
B
H1
P1
Hc
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PRESIÓN DEL CONCRETO FRESCO
La presión será mayor cuanto más rápidamente se
realiza el vaciado. La velocidad de llenado está
relacionada con la longitud y el espesor del muro y,
desde luego, con el equipo utilizado para el vaciado.
Si la colocación se realiza con equipo de bombeo la
presión máxima alcanzará significativos valores, que
pueden ocasionar la deformación o el colapso de los
encofrados si éstos no son reforzados
apropiadamente.
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PRESIÓN DEL CONCRETO FRESCO
El otro factor determinante de la magnitud de la
presión es la temperatura del concreto.
A bajas temperaturas ambientales el concreto
endurece lentamente desarrollándose presiones
muy grandes; por ejemplo, a temperaturas entre 5°C
y 10°C la presión es aproximadamente una y media
vez mayor que la que corresponde a una
temperatura ambiental de 21°C.
En cambio, si la temperatura durante el vaciado es
de 30°C, la presión máxima será de más o menos
80% de la producida a 21°C.
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
PRESIÓN DEL CONCRETO FRESCO
Refiriéndose a la velocidad de llenado, cuando ésta
es controlada − que no exceda, por ejemplo, 0.60m
de altura por hora − la presión máxima es
aproximadamente la mitad de la presión que cabe
esperarse si la progresión del vaciado es de 2
m/hora.
En los casos en que se prevea vaciados de
concreto a temperaturas bajas la velocidad de
llenado debe reducirse y, por supuesto,
reforzarse debidamente los encofrados.
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas
DISEÑO DE ENCOFRADOS PARA
ELEMENTOS VERTICALES
Presión del concreto fresco sobre los encofrados
Columnas: P = 732 + (720,000*V)/(9T+160)
Muros:
V < 2 m/hr - P = 732 + (720,000*V)/(9T+160)
V > 2 m/hr - P = 732 + (1’060,000 + 24,000*V)/(9T+160)
Donde: P = Presión máxima en kg/m²
V = Velocidad de llenado en m/hr
T = temperatura del concreto fresco en ºC
Valores límites de la presión máxima:
Columnas: 2,400H ó 14,650 kg/m²
Muros: 2,400H ó 9,765 kg/cm²
Ing. Manuel A. Villalobos Vargas