UIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAInstituto de Materiales y Modelos Estructurales

Postgrado de Ingeniería EstructuralCátedra de Concreto Armado Avanzado

ENCOFRADOS

Caracas, julio de 2010

Dante Speciale-Fay

Introducción

Este breve trabajo cumple con la finalidad de reunir información acerca del tema de los encofrados, partiendo del hecho de que la Norma COVENIN 1753 lo cubre muy someramente. En tal sentido se ha reunido un compendio de información básica relevante que se extiende más allá de lo que abarca la Norma COVENIN 1753.

Con este propósito se ha comparado las normas COVENIN 1753-87, COVENIN 1753-1(R) de 2005 y COVENIN 1753:2006 –y sus respectivos comentarios-, establecido sus semejanzas y diferencias en lo que al tema de encofrados se refiere. Adicionalmente se ha incluído información de interés proveniente de las Normas para Andamios y Soportes de Cimbras y Encofrados de 1963 del desaparecido Ministerio de Obras Públicas, Normas para el Cálculo de Edificios (MOP 1955), Norma COVENIN 2116-84, Norma COVENIN 2244-91 (Requisitos de Seguridad para Encofrados), Norma ACI 347-04, el texto Formwork for Concrete de M. K. Hurd editado por la ACI, y el Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino entre otros.

El trabajo gira alrededor de los sistemas “tradicionales” de encofrado –según una clasificación diferente a aquellas que están en las normas, establecida para efectos explicativos de este trabajo. Los sistemas llamados “tradicionales” son aquellos que se basan principalmente en el empleo de la madera, en Venezuela en particular; siendo los que las normas venezolanas suelen tratar. Sin embargo se aborda otros sistemas de encofrado (y materiales) menos empleados –o no empleados- en Venezuela para fines de divulgación.

ENCOFRADOS

El tema de encofrados es abordado en el Capítulo 6 de la Norma COVENIN 1753 en cuanto a requisitos y precauciones a seguir en el diseño de encofrados, apuntalamientos temporales y su remoción, con el fin de evitar daños a personas y cosas durante el desarrollo de las construcciones de obras civiles. La Norma COVENIN 2244 versa en su totalidad sobre este aspecto.

Un encofrado es aquél dispositivo empleado para amoldar y confinar el concreto en estado fluido durante su vaciado, evitando su segregación y el escurrimiento de la lechada, manteniendo todos los parámetros y medidas establecidos en los planos estructurales del proyecto.

La Norma COVENIN 2244 clasifica los encofrados según su material en: De madera Metálicos Aglomerados De fibra de vidrio

Según su función en: Fijos Deslizantes

Por su requerimiento en: Prefabricado industrial tipo tunel Prefabricado a pedido del cliente

Para efectos del presente trabajo, se define como “sistema de encofrado” el conjunto de elementos para el proceso de encofrado, que tienen tecnologías y características comunes entre sí, de forma tal que el personal involucrado ejecuta las mismas prácticas independientemente de la geometría de un elemento o su ubicación.

Los sistemas de encofrado según su funcionalidad se clasifican en:

Tradicionales: con elementos de madera, maderas de ingeniería y similares, que pueden ser cortados o aserrados.

Preformas ensamblables: de acero, aluminio, plástico. Con o sin páneles de aglomerado o contrachapado con protección fenólica. Manoportantes o no.

Encofrado en serie: elementos móviles con geometría fija, para módulos o células iguales o muy similares fabricadas en en serie (tipo tunel y otros parecidos).

Deslizantes horizontales: para túneles, aceras, brocales. Contínuos o por pasos.

Deslizantes verticales: trepantes, autotrepantes. Siempre por pasos.

Encofrados perdidos: ICF, casetones u otros que permanezcan en la obra después de terminada.

Desechables: reutilizables o no, por lo general de material plástico.

Ornamentales: sin funcionalidad estructural, con funcionalidad subordinada a diseños caprichosos, o para soluciones arquitectónicas en serie o por pedido.

Sistemas de Encofrado Tradicionales

Se trata de todos aquellos que son utilizados comúnmente en un lugar, y que emplean materiales que se puedan cortar para dar forma a los moldes para los elementos que se van a construir. En este tipo de sistema es común el uso de maderas aserradas y de ingeniería, como aglomerados, contrachapados, y en algunos casos material plástico y metálico. Sin embargo hay una notable predominancia de un material en particular que es cortado a la medida para luego ensamblar los moldes y piezas de refuerzo.

En algunos países asiáticos el material predominante es el bambú, que se emplea como aglomerado de ingeniería o simplemente aserrado y usado empleando técnicas ancestrales tradicionales y características del sitio.

En América del Norte, Europa y algunos países asiáticos se suele emplear la madera de ingeniería exclusivamente, con refuerzos metálicos, grapas, ganchos y separadores plásticos como sistema tradicional. Cuando se trata de maderas de ingeniería, estas suelen estar protegidas por láminas de material plástico o recubrimiento fenólico para evitar la adherencia al concreto, evitar la absorción de agua de la mezcla, facilitar el desencofrado y mejorar la calidad superficial del producto terminado. Con el fin de garantizar la disponibilidad de productos de madera de ingeniería de calidad para encofrados, se han establecido normas y organismos de certificación de los productos de este tipo.

En Venezuela, así como en América Latina en general, el material más profusamente empleado es por mucho la madera aserrada. Venezuela no es un país que típicamente emplea la madera como material estructural para la construcción, pero sí para encofrados; y un encofrado es una estructura temporal que tiene que soportar cargas. En las Normas para el Cálculo de Edificios de 1955 del desaparecido Ministerio de Obras Públicas –en su Capítulo V-, se establecen lineamientos para el empleo de una variedad de maderas en aplicaciones estructurales. Dicha norma aún se encuentra en vigencia en cuanto a estructuras de madera se refiere; sin embargo, por la antigüedad de la misma, la Norma COVENIN 2002 Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones recomienda el empleo del Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino, y las otras cuatro publicaciones acerca de maderas del la Junta del Acuerdo de Cartagena. Esto debido a que Venezuela participa en los Proyectos Andinos de Desarrollo Tecnológico en el area de Recursos Forestales Tropicales para promover el empleo de maderas de los bosques tropicales en la industria de la construcción.

Considerando esto, se puede emplear las publicaciones del Grupo Andino al calcular estructuras de madera, y por extensión encofrados. Por otro lado, el empleo de encofrados tradicionales de madera es una técnica profusamente usada y harto conocida en Venezuela. Es por esta razón que no se suelen calcular por cargas, sino más bien por cantidad de material necesario para construir. Las piezas de madera empleadas están caracterizadas y disponibles, y pueden ser modificadas, recortadas, alargadas y reparadas por un carpintero en obra.

Las maderas comúnmente empleadas para la fabricación de los materiales para encofrado en Venezuela son:

Ceiba, Bombacopsis quinata (comercializada como saqui-saqui): se trata de una madera blanda, con una buena superficie, que en consecuencia confiere un buen acabado superficial a la obra. Se caracteriza por absorber fácilmente el agua y deformarse a medida que se seca o se moja. Se emplea para todas aquellas superficies de vaciado, es decir, las que están en contacto con el concreto fresco. Por lo tanto, a fin de no absorber el agua de la mezcla, debe mojarse con abundante agua antes de ponerla en contacto con el concreto fresco. Además debe rigidizarse mediante elementos perpendiculares a la fibra de las tablas para evitar su deformación.

Aurora o Aurora Rosada, Erisma uncinatum (comercializada como Moreillo o Mureillo): Se trata de una madera de dureza intermedia, caracterizada por que tiende a rajarse con facilidad y porque es de difícil claveteo, por lo tanto no es recomendable emplearla en forma de tablas sino como piezas de mayor espesor. En tal sentido se la emplea para piezas de soporte.

Mangle rojo, Rizophora mangle: Es una madera de alta densidad y aunque se clasifica como de dureza media, tiene dureza relativamente alta. Se trata de un arbol de tronco relativamente delgado por lo que está disponible con presentaciones comerciales relativamente limitadas. Por sus características se emplea como apuntalamiento y soporte en encofrados y losas. Debido a que se trata de una especie protegida, su empleo está limitado.

Las piezas de madera que se emplean en el encofrado tradicional en Venezuela son:

Tablas: son típicamente de saqui-saqui, con un espesor de 2,5 cm, con variedad de longitudes y anchos estándar.

Cuartones: son de moreillo con cabeza rectangular de 10x5cm y longitudes que pueden alcanzar los 5,2m.

Puntales: son viguetas de mangle, con longitud típica de 2,7m pero puede variar. Tienen como mínimo 7cm de diámetro.

Paneles: son piezas rectangulares, normalmente de tablas de saqui-saqui de 2,5cm de espesor (aunque también están disponibles en metal o aglomerados), relativamente anchas –ya que se emplean para soportar y encofrar superficies amplias como muros y losas. Están rigidizados transversalmente para evitar su deformación, por traviesas de 7 a 10 cm de ancho y 2,5 cm de espesor hechas de saqui-saqui normalmente.

Tableros: son piezas rectangulares alargadas y más angostas que los paneles, normalmente empleados para encofrar columnas. Son de saqui-saqui con 2,5cm de espesor y sus otras medidas van en función de los elementos a encofrar; cuentan con traviesas de saqui-saqui con un ancho entre 7 y 10cm para rigidizar. Cabe destacar que algunos tienen sus traviesas que están 0,5cm por detrás del borde de la tabla, mientras que otros tienen sus traviesas sobresaliendo 2,5cm por cada lado. Esto con el fin de facilitar el ensamblaje y fijación para encofrar las columnas.

Camones: se trata de piezas de madera o aglomerado que sirven para reforzar columnas redondas. Son dos mitades iguales de una pieza cuadrada con un agujero circular en el centro. Su espesor suele ser de 2,5cm y sujeta el grupo de tablas de saqui-saqui (de 2,5cm de espesor) dispuestas a manera de duelas que servirán para el vaciado.

Estas piezas que suelen verse en obra son complementadas por otros elementos de otros materiales como corbatas, perros, cajetones, etc.

Antes de armar los encofrados se debe hacer el replanteo de la obra, es decir, verificar rigurosamente la posición de cada elemento en el lugar, en concordancia con lo indicado en los planos. Una vez hecho esto, se procede al armado de los moldes. Es necesario fijar separadores a la armadura de manera que los moldes se encuentren al menos a 2,5cm de separación de la misma. Es necesario regar con manguera las superficies de saqui-saqui que estarán en contacto con el concreto una o dos horas antes del vaciado. También es necesario curar dichas superficies con gasoil o aceite quemado para evitar cangrejeras durante el desencofrado. Posteriormente se ensamblan los moldes, verificando la alineación de las columnas y la verticalidad de sus caras, así como la posición de todos los demás elementos, y su perpendicularidad en los casos que aplique. Los moldes deben estar limpios, libres de residuos y ser estancos para que la lechada no percole.

El diseño del encofrado debe tomar en cuenta:

La velocidad y método de vaciado Las cargas verticales, horizontales y de impacto Requisitos especiales si se trata de conchas, cúpulas y otros elementos que

requieran cuidado

Cuando se vacían elementos de cierta altura, hay que tomar en cuenta que la presión en la parte inferior del molde tenderá a separar las piezas, por lo que se requiere un mayor

refuerzo en ese lugar. La separación entre traviesas no debe superar los 80cm en ningún caso.

Para asegurar los tableros en el caso de vaciado de columnas, se emplearán cepos de tabla, cada una de las cuales deberá ser de unos 10cm de ancho y 2,5cm de espesor, y deberá sobresalir de los cosatados de los tableros al menos 12cm, apoyados de canto sobre los mismos. Pueden emplearse cuatro tablas –una por tablero o cara de columna-, o hacer cepos de tabla doble en los que dos caras opuestas de la columna llevan dos tablas aprisionando aquellas correspondientes a las caras perpendiculares.

Los cepos pueden hacerse también con cuartones, sin embargo es común emplear corbatas en lugar de cepos. Se trata de elementos de metal compuestos de cuatro pletinas que se enganchan entre sí y quedan trabadas mediante pasadores –o chavetas. Si el elemento a vaciar tiene mucho espesor se pueden emplear adicionalmente codales de cabilla, que atraviesan un tensor –o tubo que atraviesa el elemento vaciado- y se fijan de ambos lados mediante “perros” para garantizar que las caras del encofrado no se separen.

Para elementos de cierta altura –como columnas por ejemplo- el primer refuerzo (cepo o corbata) debe colocarse al menos a 30 cm de la base, los demás refuerzos se colocarán a unos 45 cm de separación entre sí. Si la columna tiene más de 0,24 m2, se usarán distancias de 25cm de la base, y luego 30cm, 35cm y 40cm.

Si se trata de muros, los paneles se apoyan sobre parales verticales de cuartón separados 60cm entre sí, y estos a su vez se apoyan en largueros (o guias) horizontales de cuartón, el primero de los cuales se coloca a 30cm de la base, el segundo separado 40cm del primero, y los demás a 60cm.

Los encofrados deben apoyarse sobre puntales, que pueden ser metálicos (con factor de seguridad de al menos 2,5), de vigueta (de no menos de 7cm de diámetro), o rectangulares (de cuartón). Los puntales deben estar a no más de 1,5 m de distancia entre sí, pero suele haber mayor densidad para garantizar que soporten la carga. Los puntales de madera se pueden ajustar a mayores alturas extendiéndolos con piezas similares a tope y colocando 3 cubrejuntas (tablas) en caso de que sean viguetas o 4 si se trata de cuartones. Los cubrejuntas deben tener una longitud de al menos 7 veces la menor sección transversal del puntal. La unión en ningún caso debe estar en el tercio central del puntal. La cantidad de puntales extendidos a tope nunca debe exceder el 20% del total de puntales y deben estar uniformemente distribuidos.

Los puntales instalados en pisos superiores deben colocarse alineados en vertical sobre puntales inferiores, y si se apoyan en suelo blando deben ponerse tablas y otros elementos para que distribuyan la carga en el suelo. Los puntales deben arriostrarse entre sí por el centro.

Si la altura del elemento a soportar excede la altura de los puntales, se puede emplear soportes tubulares o andamios de tubos estructurales.

El desencofrado debe realizarse tomando en cuenta la resistencia que ha desarrollado el concreto con un factor de seguridad de no menos de 2. Hay que tomar en cuenta las cargas vivas y muertas en el elemento desencofrado ya que aunque puede soportar una carga no contemplada, se puede malograr permanentemente.

A fin de determinar la resistencia del elemento a desencofrarar, se puede emplear ensayos de compresión de cilindros, el factor de madurez, ensayos de resistencia a la penetración y a la extracción. Sin embargo las normas suministran tablas de tiempos mínimos para esta operación, dependiendo del tipo de elemento, luces, etc. Como referencia, se puede desencofrar los costados de vigas, pilares y muros a los dos días de vaciados; 6 días para losas con luz menor a 3m; 12 días para losas con luz menor a 5m o vigas con luz menor a 6m. Para elementos mayores se puede multiplicar su longitud por 2,5 y obtener los días.

Durante el desencofrado, no deben haber personas circulando bajo los elementos o sobre ellos. El retiro de los puntales debe realizarse dejando algunos puntales de seguridad que estén en buen estado, a no más de 3 m entre sí. En el centro de las vigas y losas se debe dejar siempre un puntal de seguridad.

Las columnas se deben desencofrar antes que las losas que sustentan. Las losas se empezarán a desencofrar por los extremos y se terminará en el centro. El desencofrado se realizará sin trepitaciones y tratando de no deteriorar los moldes. No se debe cargar la estructura innecesariamente después del desencofrado y se debe restringir el paso de personas hasta tanto no estén garantizadas las condiciones de seguridad para la estructura y las personas.

Otros Sistemas de Encofrado

Los sistemas de encofrado, en muchas ocasiones son combinados entre sí para lograr los elementos vaciados previstos en el diseño según sea conveniente. Un sistema de encofrado puede ofrecer ventajas para colocar un tipo de elemento, pero tal vez para otros no, por lo que se acude al sistema más pertinente dependiendo del tipo de elemento, disponibilidad y costo.

El sistema de encofrado más utilizado como auxiliar en los demás sistemas es el sistema tradicional, debido a su flexibilidad y facilidad de trabajo.

Preformas ensamblables

Este tipo de sistema de encofrado se caracteriza por no ser tan flexible como el sistema tradicional, en el sentido de que emplea módulos prefabricados que no están hechos para ser cortados. Pueden ser ensamblados según una variedad de geometrías pero están limitados en las características de los elementos a vaciar. Es por eso que al requerir el vaciado de elementos cuyas preformas no están disponibles, sea por sus medidas o por su geometría, se combina con elementos aserrados empleados en el sistema tradicional.

Las preformas más comunes en el mercado son formaletas de varios tipos, cajetones, y otros elementos plásticos o de fibra de vidrio para losas reticulares. Además se emplean paneles planos totalmente metálicos o plásticos, que no pueden o no deben ser perforados. Esta es una limitante al verificar el nivel de vaciado, que en el sistema tradicional se consigue clavando un clavo por la parte externa del molde a la altura deseada, y atravesándolo hasta la parte interior para servir de referencia de nivel.

Se puede tratar de marcos metálicos con tableros reemplazables de madera de ingeniería, manuportantes (manoportables o manoportantes) que pueden ser suficientemente livianos como para ser cargados por una sola persona (la norma limita el peso a cargar a 35 kg), o en todo caso pueden ser piezas de mayor tamaño y peso para ser movidas con grúa.

Encofrado en serie

Este acápite se refiere a piezas o módulos normalmente de gran tamaño y cuyas configuraciones geométricas son muy limitadas. Como su nombre lo indica, son para producir obras en serie, o en todo caso producir muchos elementos iguales o muy similares que constituyen una misma obra.

Entran dentro de esta categoría varios tipos de mesa, grandes moldes no deslizantes empleados de forma repetitiva sin modificar su geometría –o modificándola en poca medida-, y elementos para encofrados tipo tunel. Las obras para que se suelen emplear son usualmente construcciones celulares o conjuntos habitacionales con piezas iguales para las que los moldes no necesitan o no pueden ser desarmados, sino transportados íntegros de un sitio a otro.

Deslizantes horizontales

Se trata de moldes deslizantes, que se mueven a lo largo de la pieza ya construída horizontalmente para vaciarla a medida que el molde avanza. Puede ser de vaciado contínuo o por pasos.

El vaciado contínuo suele ser para elementos de gran longitud pero ancho y alto relativamente pequeños. Aceras, brocales y defensas pueden ser construídos mediante formas deslizantes de vaciado contínuo. Normalmente se trata de equipos para los que su fabricante provee una variedad de formas intercambiables para el vaciado de obras específicas. La mezcla de concreto empleada suele ser relativamente seca y el equipo la extruye a medida que avanza.

El vaciado por pasos suele ser para piezas de tamaño tal que resulta demasiado costoso un equipo contínuo. Se trata de moldes adaptados a un equipo que avanza por pasos –que bien pudiera ser un camión. Se emplea comúnmente para el vaciado de túneles, o en todo caso del vaciado de sus dovelas in situ y su sucesiva colocación.

Deslizantes verticales

Son módulos cuya geometría puede variarse a medida que trepan una obra realizando el vaciado. Los que están disponibles hacen el vaciado por pasos, pudiendo ser autotrepantes –que usan gatos para subir- o elevados mediante grúas. Se emplean normalmente para edificaciones geométricas como tanques, torres, silos, columnas de enfriamiento, grandes chimeneas, pero también pueden emplearse para la fabricación de edificios residenciales o de oficina, en cuyo caso se pueden combinar con módulos de encofrado en serie.

Encofrados perdidos

Los encofrados perdidos son aquellos que permanecen colocados como parte integral de la obra una vez terminada. Hay diversos tipos de formas y formaletas plásticas específicamente para este fin.

El ICF es un tipo de encofrado aislante térmico, hecho normalmente de poliestireno expandido u otras espumas plásticas. Se sujetan los moldes de poliestireno con grapas y otras piezas que normalmente son plásticas, y después de su colocación al rededor de las armaduras, se vacía en ellos la mezcla. Los moldes de poliestireno permanecen en la obra y el acabado es instalado sobre los moldes, obteniéndose una obra eficiente desde el punto de vista energético, y muy conveniente para países fríos. Las normas que aplican a este tipo de construcción son las del International Residential Code y del International Building Code. Ambas remiten a la Norma ACI 318 para aspectos más generales.

Desechables

Como su nombre lo indica, son moldes que pueden ser usados una u algunas veces en una obra antes de ser desechados. Son normalmente de materiales plásticos, espumas, aglomerados y cartón. Vienen en variedad de formas –muchas veces ornamentales- para columnas, acabados de paredes y sofitos, y cornisas. Los acabados que confieren son muy buenos, y los moldes son normalmente muy livianos para transportar.

Ornamentales

Son aquellos que tienen función únicamente decorativa, o cuyo funcionamiento estructural está subordinado a diseños arquitectónicos caprichosos. Normalmente se trata de moldes fabricados a pedido del cliente, y que se emplean en obras con geometrías inusuales que dificultan el cálculo, elevan sustancialmente el costo –o ambos- de la obra. También puede tratarse de soluciones arquitectónicas en serie creadas para ser vistosas pero de relativo bajo costo. El empleo de telas en los moldes es popular pues confieren un buen acabado y son convenientes para crear elementos con topologías no tradicionales o de diseño arquitectónico complejo. Igualmente son muy empleados espumas y otros materiales plásticos, pues facilitan la creación de soluciones ingeniosas y de calidad estética.

Conclusiones

La Norma COVENIN 1753 trata en una parte del Capítulo 6 el tema de encofrados de una forma somera. Por otro lado, la Norma COVENIN 2244 se refiere a los requisitos de seguridad en encofrados, orientada a la protección de personas y obras durante la colocación y remoción de los moldes. Trata igualmente acerca de los requisitos de diseño para garantizar la seguridad. Se refiere principalmente a los “sistemas tradicionales” de encofrado, que emplean profusamente la madera aserrada como material, y que tratándose de una técnica comúnmente manejada, la Norma no ahonda en el cálculo del encofrado per se. Se tiene la Norma MOP 1955 para estructuras en madera –que es antigua, aunque vigente- que puede aplicarse ya que un encofrado del tipo “tradicional” es una estructura provisional de madera; sin embargo, se recomienda el empleo de las publicaciones de la JUNAC que tratan sobre maderas, ya que Venezuela participa en este convenio del Grupo Andino.

Dentro de todo, es necesario ajustarse a las Normas ya que proveen un marco general para garantizar la seguridad de personas y cosas en las obras.

Bibliografía

Hurd, M. K. Formwork for Concrete, 4a edición. ACI, Detroit, 1979.

JUNAC. Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino. Lima, 1984.

Norma ACI 318-05 y sus Comentarios.

Norma ACI 347-04

Norma COVENIN 1753-87 y sus Comentarios.

Norma COVENIN 1753-1(R) de 2005 y sus Comentarios.

Norma COVENIN 1753:2006

Norma COVENIN 2116-84

Norma COVENIN 2244-91

Norma IBC 2009

Norma IRC 2006

Norma MOP 1955

Normas para Andamios y Soportes de Cimbras y Encofrados, MOP 1963.