CAPÍTULO V Propuesta y aplicación del sistema

75 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 propuesta En columnas y vigas Juego de formaletas necesarias Costos Planos de fabricación y aplicación de encofrados

76 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

77 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)

78 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) Características del sistema Pieza Dimensión (m) M2 molde + dobles Ancho alto Peso (Kg) 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. Tabla 20. Características del sistema. Fuente: elaboración propia

79 Componentes de sistema Gráfico 29. Formaleta de 0.20 y 0.30 * 0.45. Fuente: elaboración propia Gráfico 28. Formaleta de 0.25 y 0.30 * 2.00m. Fuente: elaboración propia Perforación para conexiones Grafico 30. Ángulo L. Fuente: Gráfico 31. Conexión de formaletas y complemento. Fuente: elaboración propia

80 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 Formaleta-formaleta Formaleta-ángulo Formaleta-complemento Gráfico 32. Conexiones. Fuente: elaboración propia

81 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 34. Ajuste de corbata. Fuente: elaboración propia Gráfico 33. Corbata en columna 0.30*0.30. Fuente: elaboración propia Gráfico 35. Conexión de corbata. Fuente: elaboración propia

82 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 Conexión Gráfico 36. Columna 0.30 * 0.30 y conexión de formaletaángulo. Fuente: elaboración propia

83 Luego se va aumentando la sección con la adicción de otro panel T-30 de igual forma ajustando con la cuña. Conexión Grafico 37. Conexión entre formaletas. Fuente: elaboración propia 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.

84 Gráficos 39.conexion tipo H con formaletas T-30. Fuente: elaboración propia Gráficos 38.Union 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

85 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.

86 Gráfico 42. Encofrado en viga profunda isometría vista superior. Fuente: elaboración propia Gráfico 43. Encofrado en viga profunda isometría vista superior. Fuente: elaboración propia

87 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

88 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

89 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. M 2 de superficies a ser encofrados columnas M2 de columnas 1er Nivel 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 Tabla 21. M 2 en columnas nivel 1. Fuente: elaboración propia M2 de columnas 2do Nivel columna m2 Cantidad m2 0,30*2,90 3,48 6 20,88 0,25*2,90 2,9 2 5,8 Total 26,68 Total Vivienda 49,22 Tabla 22. M 2 en columnas nivel 2. Fuente: elaboración propia

90 M 2 de superficies a ser encofradas vigas Longitud de vigas de amarre (ancho de 0,30m) NIVEL / EJE A1 - A2 A2 - A3 A3 - A4 A4 - A4 B1 - B2 C1 - C2 C2 - C3 C3 - C4 TOTAL ml TOTAL m2 NIVEL 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 Tabla 23. M 2 en vigas de amarre. Fuente: elaboración propia Longitud vigas de carga (ancho 0,60m ejes 2, 3 y 4) - (ancho 0,20m eje 1) NIVEL / EJE 1B - 1C 2A - 2C 3A - 3C 4A - 4C total ml total 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 Tabla 24. M 2 en vigas de carga. Fuente: elaboración propia TOTAL VIGAS NIVEL Total por NIVEL NIVEL 1 19,569 NIVEL 2 19,569 TOTAL vigas 39,138 Tabla 25. M 2 en vigas. Fuente: elaboración propia

91 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 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 4 2 8 0,30*0,30 C-30 4 6 24 Tabla 26. Piezas necesarias para el encofrado en columnas en el nivel inferior. Fuente: elaboración propia Gráfico 49. Aplicación de encofrados columnas. Fuente: elaboración Formaletas 2do Nivel (Columna h=2,90) 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 Tabla 27. Piezas necesarias para el encofrado en columnas en el nivel superior. Fuente: elaboración propia

92 Formaletas Vigas Ancho viga formaleta Formaletas*Viga Nº de Vigas Total formaletas 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 Tabla 28. Piezas necesarias para el encofrado en Vigas. Fuente: elaboración propia Gráfico 50. Aplicación de encofrados en vigas. Fuente: elaboración propia 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.

93 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. Juego de encofrados por vivienda Piezas Nº de Piezas T-30 39 C-30 48 T-25 8 C-25 16 Angulos "L" 32 Tabla 29. Piezas juego de encofrados. Fuente: elaboración propia 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 m 2 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.

94 PRESUPUESTO PARA ENCOFRADO EN MADERA N DESCRIPCIÓN DE LA PARTIDA E-342.010.121 UNIDAD CANTIDAD P.U Bs. TOTAL Bs, 1 ENCOFRADO DE MADERA TIPO RECTO, ACABADO OBRA LIMPIA EN M2 25,52 137,16 3500,32 COLMNAS E-342.010.122 2 ENCOFRADO DE MADERA TIPO RECTO, ACABADO OBRA LIMPIA EN M2 19,56 150,48 2943,39 VIGAS DE CARGA Tabla 30. Presupuesto encofrado en madera. Fuente: Visor 3.11 TOTAL 6443,71 PRESUPUESTO SISTEMA DE ENCOFRADO METÁLICO N DESCRIPCIÓN DE LA PARTIDA UNIDAD CANTIDAD P.U Bs. TOTAL Bs Formaleta T-25 2,00*0,25m de lamina en 1 PZA 8,00 406,42 3251,36 hierro e=3mm y dobles con perforaciones Complemento C-25 0,45*0,25m de 2 lamina en hierro e=3mm y dobles con PZA 16,00 270,45 perforaciones 4327,20 Formaleta T-30 2,00*0,30m de lamina en 3 PZA 39,00 406,42 hierro e=3mm y dobles con perforaciones 15850,38 4 Complemento C-30 0,40*0,25m de lamina en hierro e=3mm y dobles con perforaciones PZA 48,00 270,45 12981,60 5 Angulos L 2,00*0,10m de lamina en hierro e=3mm y dobles con perforaciones PZA 32,00 117,00 3744,00 Tabla 31. Presupuesto formaletas de hierro. Fuente: Ing. Encargada en Metal-mecánica PEPPE C.A, (comunicación personal, 3 de septiembre, 2010) TOTAL 40154,54

95 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. Comparación en costos de los sistemas de encofrados Tradicional Normalizado Bs. 386.622,72 Bs. 186.476,75 Tabla 32.comparacion de costos. Fuente: elaboración propia 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.

96 Pasos que se deben seguir para la aplicación de sistema - 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.

120 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.

121 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.