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CAPÍTULO V
Propuesta y aplicación del sistema
Diseño del sistema de encofrado
Consideraciones de diseño
Características de los componentes
Funcionamiento y ensamble del sistema
Aplicación de la propues ta
En columnas y vigas
Juego de formaletas necesarias
Costos
Planos de fabricación y aplicación de encofrados
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DISEÑO DEL SISTEMA DE ENCOFRADO
Consideraciones de diseño
Para la elaboración del sistema de encofrados fueron tomados como
base la Norma COVENIN 2244-91 Encofrados. Requisitos de seguridad,
donde describen las exigencias mínimas para el diseño, a fin de garantizar el
correcto funcionamiento y protección de los trabajadores
La elección del material para el encofrado es metálico por las ventajas
que ofrece debido a las siguientes características:
- La versatilidad y durabilidad de los encofrados metálicos
- Rentabilidad al momento de realizar las obras, ya que representan menos
herramientas y equipos en el uso del sistemas y es de rápido montaje
- Número de viviendas a edificar y proyectos futuros en el cual servirán por la
durabilidad que estos presentan.
- El uso de encofrados metálicos da un mejor acabado por lo largo de su vida
útil, por lo contrario, el de madera va disminuyendo calidad de acabado y
genera imperfecciones.
- Un producto sencillo de fácil comprensión para los obreros que lo manipulen,
en donde cada vez que los usen les será más sencillo por ser un procesos
repetitivo.
Para la elaboración de las formaletas metálicas se utiliza una lámina
de hierro con espesor de 3mm, ancho de 1.20m y el largo es de 2.40 con un
peso de 48kg. En los planos se describe sus cortes de tal manera de que no
exista mayor desperdicio, por ello las dimensiones de la formaleta están
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condicionadas al tamaño de lámina previendo los dobleces y perforaciones
que serán necesarios para su anclaje. (Ver planos EM-1 y EM-2)
En tal sentido se proponen dos tipos de formaletas la T-30 y T-25, así
mismo complementos necesarios para a cubrir distancias faltantes tanto en
columnas como en vigas, designados C-30 y C-25.
Estas formaletas metálicas podrán ser utilizadas en cualquier
elemento en concreto que requiera de un encofrado resistente; teniendo
siempre en consideración las dimensiones que se proponen los módulos de
formaletas, junto con los complementos que son de fácil adaptación para así
garantizar la factibilidad de usos en distintos proyectos.
Características de los componentes del sistema
T-30
Formaleta con dimensiones de 2.00*0.30m con pletinas de refuerzo
dispuestas transversalmente cada 40cm para evitar la deformación del
molde, poseen un doblez perpendicular al molde de 5cm por todo el
perímetro a los cuales se les realiza perforaciones rectangulares para las
cuñas y así ensamblar varias piezas.
Los moldes que estarán en contacto directo con el concreto tendrán 2
perforaciones a lo largo del encofrado a la misma altura de los laterales, esto
servirá en caso de que se quiera reducir las distancias o ampliarlas, según
sea el caso, haciendo de este encofrado de fácil adaptación a las
dimensiones de los elementos. (Ver gráf. 28)
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Ancho alto
T-25 0,25 2,00 0,73 17,52
T-30 0,30 2,00 0,84 20,16
C-25 0,25 0,45 0,11 2,70
C-30 0,30 0,45 0,22 5,28
Angulo ¨L¨ 0,10 2,40 0,24 5,76
Peso (Kg)
Características del sistema
PiezaM2
molde + dobles
Dimensión (m)
T-25
Esta cuenta con similares características a los presentados en la T-30
pero con dimensiones de 2.00*0.25m, no cuenta con perforaciones en el
molde.
Debido a los 4 niveles de perforación con que cuenta el encofrado T-
30 existe la posibilidad de conexión por diferentes lados, así con la
combinación de ambas formaletas la T-30 y T-25, pueden llegar a cubrir más
de 12 secciones diferentes en componentes estructurales vigas o columnas,
haciendo así un sistema de encofrados bastante versátil capaz de adaptarse
a las necesidades de varios proyectos. (Ver gráf. 28)
C-30 y C-25
Son complementos que serán usados junto con las formaletas
correspondientes, estos tienen una dimensión de 0.30 * 0.45 para la C-30 y
de 0.25 * 0.45 para la C-25, permitiendo así variar longitudes para encofrar.
(Ver gráf. 29)
.
Tabla 20. Características del sistema. Fuente: elaboración propia
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Componentes de sistema
Gráfico 28. Formaleta de 0.25 y 0.30 * 2.00m. Fuente: elaboración propia
Gráfico 29. Formaleta de 0.20 y 0.30 * 0.45. Fuente: elaboración propia
Grafico 30. Ángulo “L”. Fuente: Gráfico 31. Conexión de formaletas y
complemento. Fuente: elaboración propia
Perforación para conexiones
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Conexiones
Las conexiones para el ensamblaje del sistema son de gran
importancia en el mejoramiento tanto del funcionamiento como del
rendimiento, estos permiten acelerar o disminuir el tiempo de montaje.
En ideas preliminares se tenían con un sistema de pernos por todos
los lados de la formaleta, lo cual garantiza rigidez luego de estar sujeta, pero
éste tiene algunas desventajas primordiales destacando tiempo de duración
en el armado y mantenimiento de piezas, ya que están expuestas al concreto
fresco.
Luego se decidió por una cuña de forma trapezoidal que garantizarán
los moldes en su lugar al momento de vaciado, en este sentido existen tres
formas de conexión entre las formaleta – ángulo, formaleta – formaleta, y
formaleta - complemento
Gráfico 32. Conexiones. Fuente: elaboración propia
Formaleta-formaleta
Formaleta-ángulo
Formaleta-complemento
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Corbatas de refuerzo en columnas
En caso de ser necesario el uso de corbatas para refuerzo en
columnas donde hay mayor presión del concreto, se diseño una corbata que
podrá ser ajustada según sea la modulación de las formaleta por medio de
perforaciones de 1/2“ con separación cada 5cm y en la otra pletina una
abertura lineal que dará el ajuste necesario para lograr la máxima adaptación
y estabilidad del encofrado.
Gráfico 33. Corbata en columna 0.30*0.30. Fuente: elaboración propia
Gráfico 34. Ajuste de corbata. Fuente: elaboración propia
Gráfico 35. Conexión de corbata. Fuente: elaboración propia
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Funcionamiento y ensamble de las formaletas
Este sistema está basado en la modulación de los elementos de
moldes para poder ser usado con diferentes secciones de columna o viga
por medio de conexión con cuñas y ángulos en “L”, además de la posibilidad
de unión lateral entre formaletas por los dobleces que tienen los moldes.
En columnas
Las sección que se puede cubrir va desde 0.25 * 0.25cm hasta el
número máximo que se quiera, teniendo siempre en cuenta el tamaño de las
formaletas, las T-30 van de múltiplos de 10cm; y con las formaletas T-25
ensamblada con la T-30 se obtienen distancias de 45, 55, 85cm entre otras.
Ejemplo de columna de 0.60*0.30 modo de ensamblaje:
En primer lugar se ubican los esquineros en la columna y conecta por
medio de las cuñas con los ángulos “L”
Gráfico 36. Columna 0.30 * 0.30 y conexión de formaleta- ángulo. Fuente: elaboración propia
Conexión
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Luego se va aumentando la sección con la adicción de otro panel T-30
de igual forma ajustando con la cuña.
Los complementos van sujetos en la cara superior de la formaletas este no tiene traviesas de refuerzo debido a que su dimensión es corta y es puesta en la parte superior donde la presión que ejerce el concreto fresco es poca.
Para el cambio de dimensiones se pueden utilizar tanto nuevas formaletas ya sean de 0.30 o de 0.25, como las existentes ya que cuentan con algunas perforaciones internas en el molde que permiten reducciones de 0.10cm.
Grafico 37. Conexión entre formaletas. Fuente: elaboración propia
Conexión
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Gráficos 38.Union Tipo H con formaletas T-30. Fuente: elaboración propia
Gráficos 39.conexion tipo H con formaletas T-30. Fuente: elaboración propia
Gráficos 40. Conexión de formaletas C-30 y C-25. Fuente: elaboración propia
Gráficos 41. Combinación de formaletas T-30 y T-25. Fuente: elaboración propia
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En Vigas
En el encofrado para viga funciona muy bien el uso de las mismas
formaletas T-30, T-25, C-30, C-25 y los ángulos en “L”, dependiendo de la
dimensiones de la viga se hará la selección y el acople de varias, según las
necesidades del proyectos.
Para vigas profundas son necesarias tres formaletas una de fondo y
dos laterales, el refuerzo que le dará estabilidad al momento del vaciado
serán de madera las tornapuntas y las guías, los puntales son metálicos.
Se escoge la madera como complementos para el refuerzo o
arriostramiento de la viga, considerando que el material no sufre desgaste
excesivo por no estar en contacto directo con el concreto; a tal efecto los
moldes metálicos están previstos de orificios y alas de funcionan para hacer
la conexión entre las madera y la formaleta.
Por las perforaciones que tienen los moldes se pueden colocar
codales por la parte superior o alambre internamente; en los lugares donde
las formaletas no cubran el elemento debido a la modulación serán
completados con tableros de madera con la dimensión requerida.
Por otra parte para hacer completamente el encofrado de viga
metálico requiere de otra serie de accesorios y ajustes necesarios para la
adicción de un soporte para los laterales, lo cual la formaleta perdería su
versatilidad para encofrar cualquier otro elemento distinto al de viga, además
del aumento del costo en el sistema que solo podrá ser usado para un
elemento.
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Gráfico 42. Encofrado en viga profunda isometría vista superior. Fuente: elaboración propia
Gráfico 43. Encofrado en viga profunda isometría vista superior. Fuente: elaboración propia
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Para vigas planas se utilizan solo formaletas arriostradas entre sí por
medio de cuñas, en este caso particular se deja un ala de 15cm en las vigas
de carga para recibir el nervio prefabricado y el anime para proceder al
vaciado.
De igual manera a la anterior se utilizan guías de madera con puntales
metálicos.
Gráfico 44. Encofrado en viga plana isometría vista superior. Fuente: elaboración propia
Gráfico 45. Encofrado en viga plana isometría vista inferior. Fuente: elaboración propia
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Para el caso en que las vigas necesiten solo el cierre por un lateral se
le colocara de manera similar al utilizado para la viga profunda, para el caso
particular de viga plana con y losa con nervios prefabricados de igual manera
se preverá el ala para el apoyo de los nervios.
Gráfico 46. Encofrado en viga plana con lateral isometría vista superior. Fuente: elaboración propia
Gráfico 47. Encofrado en viga plana con lateral isometría vista inferior. Fuente: elaboración propia
Gráfico 48. Encofrado en viga plana con lateral isometría vista superior. Fuente: elaboración propia
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columna m2 Cantidad m2 0,30*2,45 2,94 6 17,64
0,25*2,45 2,45 2 4,9
Total 22,54
M2 de columnas 1er Nivel
columna m2 Cantidad m2 0,30*2,90 3,48 6 20,88
0,25*2,90 2,9 2 5,8Total 26,68
Total Vivienda 49,22
M2 de columnas 2do Nivel
APLICACIÓN DE LA PROPUESTA
La propuesta de encofrados metálicos será aplicada al proyecto de
vivienda “Terrazas de la Castellana” descrita en el capítulo anterior. En este
caso se realizaran los cálculos para un solo juego de encofrados aplicado al
sistema estructural a porticado de una vivienda.
Para conocer la cantidad de formaletas necesarias primeramente se
realizan los cómputos de áreas a ser encofradas.
M2 de superficies a ser encofrados columnas
Tabla 21. M2 en columnas nivel 1. Fuente: elaboración propia
Tabla 22. M2 en columnas nivel 2. Fuente: elaboración propia
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NIVEL / EJE A1 - A2 A2 - A3 A3 - A4 A4 - A4´ B1 - B2 C1 - C2 C2 - C3 C3 - C4 TOTAL ml TOTAL m2NIVEL 1 2,28 4,42 2,25 1,3 2,93 3,08 4,42 2,25 22,93 6,879
NIVEL 2 2,28 4,42 2,25 1,3 2,93 3,08 4,42 2,25 22,93 6,879
45,86 13,758
Longitud de vigas de amarre (ancho de 0,30m)
NIVEL / EJE 1B - 1C 2A - 2C 3A - 3C 4A - 4C total mltotal 2A- 4C m2
total 1B- 1C m2
TOTAL m2
NIVEL 1 2,1 6,7 6,7 6,7 20,1 12,06 0,63 12,69
NIVEL 2 2,1 6,7 6,7 6,7 20,1 12,06 0,63 12,69
25,38
Longitud vigas de carga (ancho 0,60m ejes 2, 3 y 4) - (ancho 0,20m eje 1)
NIVELTotal por
NIVEL
NIVEL 1 19,569
NIVEL 2 19,569
TOTAL vigas 39,138
TOTAL VIGAS
M2 de superficies a ser encofradas vigas
Tabla 23. M2 en vigas de amarre. Fuente: elaboración propia
Tabla 24. M2 en vigas de carga. Fuente: elaboración propia
Tabla 25. M2 en vigas. Fuente: elaboración propia
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0,25*0,25 T-25 4 2 8
0,30*0,30 T-30 4 6 24
0,25*0,25 C-25 4 2 8
0,30*0,30 C-30 4 6 24
Formaletas 1er Nivel (Columna h=2,45)
Tipo de Columna formaleta Formaletas*columna Nº de columnas Total formaletas
0,25*0,25 T-25 4 2 8
0,30*0,30 T-30 4 6 24
0,25*0,25 C-25 8 2 16
0,30*0,30 C-30 8 6 48
Formaletas 2do Nivel (Columna h=2,90)
Tipo de Columna formaleta Formaletas*columna Nº de columnas Total formaletas
Formaletas necesarias
Las formaletas necesarias por nivel y tipo de elemento a encofrar para
conocer con precisión el momento tope en la utilización de tipos formaleta.
Piezas necesarias para el encofrado de columnas en el nivel inferior
Tabla 26. Piezas necesarias para el encofrado en columnas en el nivel inferior. Fuente: elaboración propia
Tabla 27. Piezas necesarias para el encofrado en columnas en el nivel superior. Fuente: elaboración propia
Gráfico 49. Aplicación de encofrados columnas. Fuente: elaboración
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0,60 T-30 9 3 27
0,30 T-30 varia 11 12
0,60 C-30 2 3 6
0,30 C-30 varia 11 13
Total T-30 39
Total C-30 19
Formaletas Vigas
formaleta Ancho viga Total formaletas Formaletas*Viga Nº de Vigas
Para los cierres de viga también se emplea la formaleta de manera
vertical y las tornapuntas que proporcionan estabilidad a los laterales son de
madera, el empleo de madera se hace ya que es variable la utilización de los
cierres y el desgaste que este obtiene es mínimo en tal sentido se hace
innecesario el uso de un componente metálico adicional para dicha función.
Tabla 28. Piezas necesarias para el encofrado en Vigas. Fuente: elaboración propia
Gráfico 50. Aplicación de encofrados en vigas. Fuente: elaboración propia
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T-30 39
C-30 48
T-25 8
C-25 16
Angulos "L" 32
Piezas Nº de Piezas
Juego de encofrados por
vivienda
Con el cálculo de formaletas necesarias para realizar el encofrado de
vigas y columnas en los dos niveles se estima el uso máximo en formaletas,
para determinar la cantidad de piezas necesarias que se utilizaran en obra
para agilizar el proceso siendo los mismos moldes de columnas como para
viga.
La cantidad de juegos del sistema dependerá del criterio profesional
de los constructores, no obstante entre mayor sea el número de encofrados
más rápido se culminara esa etapa; de igual manera dependerá de las
necesidades y recursos de los promotores.
Costos
Los costos son aproximados al monto de inversión que se hace en el
sistema tradicional y en el sistema propuesto.
Para el sistema tradicional de encofrados en madera se utilizara la
cantidad total de m2 necesarios a encofrar en el primer nivel, previendo el uso
del mismo material para el nivel superior. A diferencia del metálico que está
basado en el juego de encofrados descrito anteriormente.
Tabla 29. Piezas juego de encofrados. Fuente: elaboración propia
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N° UNIDAD CANTIDAD P.U Bs. TOTAL Bs,
3500,32
E-342.010.122
M2
25,52
19,56
DESCRIPCIÓN DE LA PARTIDA
PRESUPUESTO PARA ENCOFRADO EN MADERA
E-342.010.121
M2
TOTAL
2943,39
6443,71
137,16
150,48
ENCOFRADO DE MADERA TIPO RECTO, ACABADO OBRA LIMPIA EN COLMNAS
1
2 ENCOFRADO DE MADERA TIPO RECTO, ACABADO OBRA LIMPIA EN VIGAS DE CARGA
N° UNIDAD CANTIDAD P.U Bs. TOTAL Bs
40154,54
4
32,00 117,00
TOTAL
PZA
4327,20
48,00PZA 270,45
3 PZA 39,00 406,42Formaleta T-30 2,00*0,30m de lamina en hierro e=3mm y dobles con perforaciones
Complemento C-30 0,40*0,25m de lamina en hierro e=3mm y dobles con
perforaciones
15850,38
2 PZA 16,00 270,45
3744,00
12981,60
Complemento C-25 0,45*0,25m de lamina en hierro e=3mm y dobles con
perforaciones
Angulos ¨L¨ 2,00*0,10m de lamina en hierro e=3mm y dobles con perforaciones
5
PRESUPUESTO SISTEMA DE ENCOFRADO METÁLICO
DESCRIPCIÓN DE LA PARTIDA
1 PZA 8,00 406,42 3251,36Formaleta T-25 2,00*0,25m de lamina en hierro e=3mm y dobles con perforaciones
Tabla 30. Presupuesto encofrado en madera. Fuente: Visor 3.11
Tabla 31. Presupuesto formaletas de hierro. Fuente: Ing. Encargada en Metal-mecánica PEPPE C.A, (comunicación personal, 3 de septiembre, 2010)
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Tradicional Normalizado
Bs. 386.622,72 Bs. 186.476,75
Comparación en costos de los sistemas de encofrados
Como se puede observar el costo del encofrado en madera es mucho
menor que el de metálico pero esto será a futuro mayor beneficio debido a la
cantidad de usos que proporciona el metálico, debido a que la madera puede
ser reutilizada 4 veces y el metálico unas 400 veces o más; en base a estas
estimaciones y la cantidad de viviendas que se proyectaron es factible
debido a que son 119 viviendas a construir.
Como son agrupación de de 4 unidades de viviendas, se estima en el
mejor de los casos que por cada grupo de viviendas continuas el mismo
encofrado tradicional de madera sea usado para 2 viviendas, y el conjunto
tiene 30 grupos con las mismas características de viviendas, según la vida
útil del material tendrá que cambiarse un aproximado de 60 veces a lo largo
de la obra. Por lo contrario con el uso de formaletas metálicas no será
necesario remplazar el material excepto, algunos daños menores que
puedan sufrir las piezas o conectores, sin embargo el buen adiestramiento
del personal de obra en el correcto manejo de los encofrados garantizará el
buen estado de los mismos por mucho tiempo.
Como se muestra la comparación de la tabla anterior, el sistema
normalizado presenta un 51% de ahorro durante la obra. Indicando precio del
material, mano de obra y equipos utilizados.
Tabla 32.comparacion de costos. Fuente: elaboración propia
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Pasos que se deben seguir para la aplicación de sis tema
- Colocación del acero de refuerzo columna o viga
- Aplicación de aceite al molde que tendrá contacto con el concreto
- Colocación de formaletas T-25 ó T-30
- Conexión entre formaletas con ángulos “L”
- Insertar cuñas en perforaciones
- Ubicación de complementos C-25 ó C-30
- Conexión de tableros con complementos por medio de cuñas
- Refuerzos necesarios para la estabilidad del encofrado
- Al retirar el encofrado deberá sacar con cuidado y en dirección
perpendicular al elemento encofrado utilizando un martillo de goma
- Dejar formaletas necesarias en puntos estratégicos de la viga
esperando que alcance su resistencia máxima
- Limpiar el encofrado inmediatamente después de retirarlo.
Planos de construcción y aplicación del sistema de encofrados
modulares
A continuación se presenta los planos del sistema de encofrados con especificaciones técnicas para su elaboración y aprovechamiento de material, de igual manera se presenta la modulación en formaletas logrando las dimensiones que requiera el proyecto con isometrías y gráficos explicativos en conexiones de formaletas, ángulos y complementos.
Para la aplicación del sistema se presentan los planos índice
estructural de piso, describiendo modo de utilización y piezas necesarias, para su ensamblaje, tanto en vigas como en columnas.
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CONCLUSIONES
El sistema de encofrado dentro de una obra juega un papel primordial
al momento del vaciado de concreto, ya que éstos representan la primera
estructura de la edificación, por lo cual es necesario que estos sean
diseñados en base a normas y según requerimientos del proyecto
estructural, capaces de soportar a las acciones que esté sometido.
El encofrado tradicional de madera representa un alto costo en la
construcción, siempre que tenga que ser remplazado varias veces durante el
proceso, en donde su uso no puede ser mayor a tres ó cuatro veces debido a
que el material se daña, y no se obtienen los mismos acabados finales en
concreto obra limpia, no obstante el encofrado normalizado presenta
mayores beneficios en tiempo y usos, pero a diferencia del tradicional este
representa un alto costo de inversión, por consiguiente, un producto bastante
acorde a necesidades actuales de sostenibilidad evitando el abuso en
madera como materia prima.
En tal sentido se desarrollo un sistema de encofrados modulares de
fácil adaptación a los componentes estructurales, con un material metálico
resistente, que garantizará un uso muy superior al tradicional. Estos
encofrados se traducen en ahorros en tiempo de ejecución y costos en los
procesos de obra, es decir obteniendo mayor rendimiento del producto. Con
la utilización de 4 formaletas, (T-30, T-25, C-30, C-25), ángulos y cuñas para
su ensamblaje, en consecuencia, da la posibilidad de flexibilidad en
adaptación a varias dimensiones que requieran el proyecto estructural con la
combinación de las formaletas.
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RECOMENDACIONES
A la propuesta
• Calcular la carga que podrán resistir los encofrados al momento del
vaciado del concreto.
• Aplicar conexiones del sistema metálico con elementos de madera, de
igual manera la fijación del encofrado con la losa de piso manteniendo
la estabilidad.
A futuras trabajos relacionadas con el tema
• Realizar estudios comparativos entre la propuesta realizada y
sistemas con el mismo principio conceptual en el ámbito regional, para
poder tener una relación directa en cuanto a factibilidad de la
producción del encofrado.
A la empresa SSS Arquitectura y Urbanismo C.A
• Adaptar futuros proyectos arquitectónicos a la modulación de las
formaletas para el encofrado de estructuras tipo pórtico.