COMPARACIÓN ENTRE FORMALETAS DE SISTEMA INDUSTRIALIZADO
RESPECTO A SISTEMA CONVENCIONAL DESDE EL PUNTO DE VISTA
ESTRUCTURAL – CASO DE ESTUDIO
Presentado por:
SERGIO MAURICIO TORRES CHAPARRO
Código. 20141579004.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL
INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ
2018
COMPARACIÓN ENTRE FORMALETAS DE SISTEMA INDUSTRIALIZADO
RESPECTO A SISTEMA CONVENCIONAL DESDE EL PUNTO DE VISTA
ESTRUCTURAL – CASO DE ESTUDIO
Presentado por:
SERGIO MAURICIO TORRES CHAPARRO
Código. 20141579004.
Director de trabajo de grado:
PAULO MARCELO LÓPEZ PALOMINO
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL
INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ
2018
3
Nota de aceptación: ____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
Firma del director.
____________________________
Firma del jurado.
.
5
AGRADECIMIENTOS
A mis maestros de carrera académica y laboral, quienes han aportado su conocimiento
y experiencia en pro de ver en mí una mejor persona.
Al ingeniero Paulo Marcelo López, quien supo guiar el camino para que los resultados
de este trabajo fueran los obtenidos.
Al ingeniero José Vicente Jiménez por su constante apoyo y esfuerzo para que este
trabajo se ejecutara.
Al laboratorio Concrelab en cabeza de su Gerente Comercial y sus ingenieros de
Patología y Concretos, quienes de manera desinteresada aportaron tiempo, recursos,
conocimiento y experiencia en la ejecución de los laboratorios y presentación de los
informes que se generaron para este trabajo de grado.
6
CONTENIDO
Pág.
GLOSARIO ................................................................................................................... 13
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 18
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .................................................................. 20
3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 21
4. OBJETIVOS ........................................................................................................ 22
4.1. Objetivo general .................................................................................................. 22
4.2. Objetivos específicos ........................................................................................... 22
5. ALCANCE. .......................................................................................................... 23
6. ANTECEDENTES .............................................................................................. 24
6.1. Desarrollo histórico ............................................................................................ 24
6.2. Materiales en los encofrados .............................................................................. 25
6.3. Antecedentes de laboratorio (pruebas de carga en formaletas) ..................... 26
6.4. Modelaciones estructurales de formaletas – software ..................................... 27
7. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 29
7
7.1. Diseño estructural ............................................................................................... 29
7.2. Estructuras de Concreto .................................................................................... 29
7.3. Definición de sistema estructural ...................................................................... 30
7.4. Clasificación de los sistemas estructurales ....................................................... 30
7.4.1. Sistema de muros de carga .......................................................................... 31
7.4.2. Sistema combinado ...................................................................................... 31
7.4.3. Sistema de pórtico ........................................................................................ 32
7.4.4. Sistema dual .................................................................................................. 32
7.5. Elementos estructurales ..................................................................................... 33
7.5.1. Columna ........................................................................................................ 33
7.5.2. Losa ............................................................................................................... 35
7.5.3. Vigas .............................................................................................................. 39
7.5.4. Zapatas .......................................................................................................... 40
7.5.5. Muros de carga ............................................................................................. 41
7.6. Tecnología del Concreto (especificaciones para concreto vaciado en sitio) .. 43
7.6.1. Especificaciones de concreto para sistema convencional ......................... 43
7.6.2. Especificaciones de concreto para sistema industrializado ...................... 45
7.7. Formaletas empleadas ........................................................................................ 49
7.7.1. Especificaciones de formaleta para sistemas industrializados ................ 49
8
8. NORMATIVIDAD APLICADA A FORMALETAS ....................................... 53
8.1. Título C, Concreto Estructural. ........................................................................ 53
8.1.1. Diseño de cimbras y encofrados .................................................................. 53
8.1.2. Descimbrado, puntales y reapuntalamiento .............................................. 54
8.2. Título I, Supervisión Técnica ............................................................................. 55
8.2.1. Controles exigidos a supervisión técnica .................................................... 56
8.3. Prueba de carga .................................................................................................. 58
8.3.1. Procedimiento de prueba de carga ............................................................. 60
8.3.2. Criterios de carga ......................................................................................... 61
9. METODOLOGÍA DEL TRABAJO .................................................................. 62
9.1. Revisión Bibliográfica ........................................................................................ 62
9.2. Laboratorio escogido para pruebas .................................................................. 62
9.3. Consecución del registro fotográfico ................................................................. 62
9.5. Determinación de las dimensiones de módulos de formaleta para las pruebas
.......................................................................................................................................... 63
9.6. Determinación de las magnitudes de carga aplicadas a las formaletas ......... 65
9.7. Prueba de carga aplicada a formaleta de sistema industrializado y
convencional .................................................................................................................... 66
9.7.1. Descripción del montaje en laboratorio ..................................................... 66
9
9.7.2. Prueba de carga aplicada a formaleta de sistema industrializado .......... 68
9.7.3. Prueba de carga aplicada a formaleta de sistema convencional – madera
...................................................................................................................................... 69
10. RESULTADOS .................................................................................................... 72
11. ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................... 77
12. CONCLUSIONES ............................................................................................... 79
13. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 82
14. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 83
15. ANEXOS .................................................................................................................. 86
10
LISTA DE IMÁGENES
Imagen 1. Estructura convencional – Pórtico. .......................................................................... 33
Imagen 2. Amarre de acero en columnas. .............................................................................. 34
Imagen 3. Columnas, posterior al vaciado y desencofrado. ..................................................... 35
Imagen 4. Amarre de acero y conformación de una losa. ........................................................ 38
Imagen 5. Vaciado de concreto en una losa. ............................................................................ 39
Imagen 6. Amarre de acero de vigas y zapatas. ....................................................................... 40
Imagen 7. Vaciado de concreto en vigas y zapatas. ................................................................. 41
Imagen 8. Amarre de acero para muros de carga. .................................................................... 42
Imagen 9. Vaciado de concreto en muros de carga. ................................................................. 43
Imagen 10. Curva de evolución de concreto normal a 28 días. ................................................ 44
Imagen 11. Curva de evolución de concreto acelerado a 3 días. .............................................. 46
Imagen 12. Curva de evolución de concreto acelerado a 5 días. .............................................. 48
Imagen 13. Curva de evolución de concreto acelerado a 7 días. .............................................. 48
Imagen 14. Formaleta estándar de aluminio para muros. ......................................................... 49
Imagen 15. Formaleta para muros en proyecto de construcción. ............................................. 50
Imagen 16. Formaleta para placas en proyecto de construcción. . ............................................ 51
Imagen 17. Formaleta para placas en proyecto de construcción. ............................................. 52
Imagen 18. Diagrama para decisión de prueba de carga. Fuente: imcyc.com .......................... 60
Imagen 19. Modulación 1 aluminio – vista en planta. ............................................................. 63
Imagen 20. Modulación 2 aluminio. ........................................................................................ 64
Imagen 21. Modulación 1 madera. ........................................................................................... 64
11
Imagen 22. Montaje para formaleta de aluminio. .................................................................... 68
Imagen 23. Montaje para formaleta de aluminio. .................................................................... 69
Imagen 24. Montaje para formaleta de madera. ....................................................................... 70
Imagen 25. Montaje a formaleta de madera. ............................................................................ 70
Imagen 26. Bosquejo formaleta estándar aluminio. Fuente: Catálogo Forsa ............................ 71
Imagen 27. Representación gráfica de los desplazamientos modulación 1. ............................ 73
Imagen 28. Representación gráfica de los desplazamientos modulación 2. ............................ 74
Imagen 29. Representación gráfica de los desplazamientos modulación 3. ............................ 75
Imagen 30. Deflexiones obtenidas en las tres pruebas de carga. . ............................................ 76
12
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Grado de supervisión técnica independiente requerida. Fuente: NSR 10. .................. 56
Tabla 2. Controles del supervisor técnico durante la ejecución de la obra. .............................. 58
Tabla 3. Peso teórico modulación 1 aluminio. ......................................................................... 65
Tabla 4. Peso teórico modulación 2 aluminio. ......................................................................... 65
Tabla 5. Peso teórico modulación 1 madera. ........................................................................... 66
Tabla 6. Características del concreto f´c 21 Mpa. .................................................................... 71
Tabla 7. Resumen de resultados de prueba de carga aluminio modulación 1. ......................... 72
Tabla 8. Resumen de resultados de prueba de carga aluminio modulación 2. ........................ 73
Tabla 9. Resumen de resultados de prueba de carga modulación 3. ........................................ 74
Tabla 10. Resultados obtenidos en pruebas de carga. .............................................................. 75
Tabla 11. Resumen general de resultados. ............................................................................... 77
13
GLOSARIO
Para tener un acercamiento al tema que se desarrolla en este trabajo de grado, se
presentan términos que se verán durante el desarrollo del mismo.
CARGA MUERTA: Es la carga vertical debida a los efectos gravitacionales de la
masa, o peso, de todos los elementos permanentes ya sean estructurales o no estructurales
(NSR 10).
CARGA GRAVITACIONAL O PESO: Es el efecto vertical de la aceleración debida a
la gravedad sobre la masa M, de la edificación. M debe ser igual a la masa de la estructura
más la masa de los elementos tales como muros divisorios y particiones, equipos
permanentes, tanques y sus contenidos (NSR 10).
CARGA VIVA: Es la carga debida al uso de la estructura, sin incluir la carga muerta,
fuerza de viento o sismo (NSR 10).
CERCHA: Es un conjunto de elementos estructurales unidos entre sí, los cuales resisten
primordialmente fuerzas axiales (NSR 10).
COLUMNA: Es el elemento estructural diseñado para resistir fuerzas axiales que
provienen de las cargas mayoradas de todos los entrepisos o cubierta, y el momento
máximo debido a las cargas mayoradas en un solo vano adyacente del entrepiso o cubierta
(ACI 2005)
CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE: Es el tipo de construcción que cumple
con ser una edificación diseñada siguiendo requisitos del reglamento, debe ser capaz de
resistir, además de las fuerzas que le impone su uso, temblores de poca intensidad sin daño,
14
temblores moderados sin daño estructural, pero posiblemente con algún daño a los
elementos no estructurales y un temblor fuerte con daños a elementos estructurales y no
estructurales pero sin colapso , a través de un diseño y una construcción que cumplan los
requisitos de la Ley 400 de 1997 (NSR 10).
CONSTRUCTOR: Es el profesional, ingeniero civil, arquitecto o constructor en
arquitectura e ingeniería, bajo cuya responsabilidad se adelante la construcción de la
edificación (NSR 10).
DIAFRAGMA: Conjunto de elementos estructurales, tal como una losa de entrepiso,
que transmite las fuerzas inerciales horizontales a los elementos verticales del sistema de
resistencia sísmica. El término diafragma incluye conjuntos arriostrados horizontales (NSR
10).
DIAGONAL: Es un elemento estructural que hace parte de un pórtico con diagonales.
La diagonal puede ser concéntrica, en pórticos con diagonales de concreto reforzado o de
acero estructural, o excéntrica en pórticos de acero estructural (NSR 10).
DISEÑADOR ESTRUCTURAL: Es el ingeniero civil, facultado para este fin, bajo
cuya responsabilidad se realiza el diseño y los planos estructurales de la edificación, y
quien los firma o rotula (NSR 10).
DUCTILIDAD: Capacidad que tiene un material estructural para resistir, sin fallar,
deformaciones que lleven al material estructural más allá del límite elástico, o límite donde
las deformaciones son linealmente proporcionales al esfuerzo o fuerza aplicada (NSR 10).
EDIFICACIÓN: Es una construcción cuyo uso primordial es la habitación u ocupación
por seres humanos (NSR 10).
15
ELEMENTO O MIEMBRO ESTRUCTURAL: Componente del sistema estructural
de la edificación. En las estructuras metálicas los dos términos no son sinónimos pues un
miembro está compuesto por elementos (NSR 10).
ELEMENTO DE BORDE: Es un elemento que se coloca en los bordes de las
aberturas, en el perímetro de los muros de cortante o en el perímetro de los diafragmas.
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES: Elementos o componentes de la edificación
que no hacen parte de la estructura o su cimentación (NSR 10).
ESTRUCTURA: Es un ensamblaje de elementos, diseñado para soportar las cargas
gravitacionales y resistir las cargas horizontales. Las estructuras pueden ser catalogadas
como estructuras de edificaciones o estructuras diferentes a las de las edificaciones (NSR
10).
GRUPO DE USO: Clasificación de las edificaciones según su importancia para la
atención y recuperación de las personas que habitan en una región que puede ser afectada
por un sismo, o cualquier tipo de desastre (NSR 10).
MURO DE CARGA: Es un muro estructural, continuo hasta la cimentación, que
soporta principalmente cargas verticales (NSR 10).
MURO ESTRUCTURAL: Es un muro, de carga o no, que se diseña para resistir
fuerzas horizontales, de sismo o de viento, paralelas al plano del muro.
PÓRTICO: Es un conjunto de vigas, columnas y, en algunos casos, diagonales, todos
ellos interconectados entre sí por medio de conexiones o nudos que pueden ser, o no,
capaces de transmitir momentos flectores de un elemento a otro. Dependiendo de sus
características puede denominarse pórtico arriostrado, pórtico-cercha de acero resistente a
momentos, pórtico con diagonales, pórtico con diagonales concéntricas, pórtico con
16
diagonales excéntricas, pórtico de acero con diagonales restringidas a pandeo, pórtico
espacial, pórtico losa-columna, pórtico no arriostrado, pórtico no resistente a momentos,
pórtico para cargas verticales, pórtico plano, pórtico resistente a momentos, pórtico
resistente a momentos sin capacidad de disipación de energía, pórtico resistente a
momentos con capacidad especial de disipación de energía, pórtico resistente a momentos
con capacidad moderada de disipación de energía (NSR 10).
RESISTENCIA: Es la capacidad útil de una estructura, o de sus miembros, para resistir
cargas, dentro de los límites de deformación establecidos en el reglamento (NSR 10).
REVISOR DE DISEÑOS: Es el ingeniero civil, diferente del diseñador e
independiente laboralmente de él, que tiene la responsabilidad de revisar los diseños
estructurales y estudios geotécnicos, o el arquitecto, ingeniero civil o mecánico, que revisa
los diseños de elementos no estructurales; dentro del trámite de expedición de una licencia
de construcción, para constatar que la edificación propuesta cumple con los requisitos
exigidos por la Ley 400 de 1997 y el reglamento (NSR 10).
SOLICITACIONES: Son las fuerzas u otras acciones que afectan la estructura, dentro
de las cuales se cuentan: los efectos gravitacionales sobre su propia masa, o peso propio, las
cargas generadas por los elementos no estructurales, por sus ocupantes y sus posesiones, los
efectos ambientales tales como el viento o el sismo, los asentamientos diferenciales, y los
cambios dimensionales causados por variaciones en la temperatura o efectos reológicos de
los materiales. En general corresponden a todo lo que puede afectar la estructura (NSR 10).
SUPERVISIÓN TÉCNICA: Es la verificación de que la construcción de la estructura
de la edificación se delante de acuerdo con los diseños, planos y especificaciones realizadas
por el diseñador estructural. Así mismo, que los elementos no estructurales se construyan
17
siguiendo los diseños, planos y especificaciones realizadas por el diseñador de elementos
no estructurales, de acuerdo al grado de desempeño requerido (NSR 10).
SUPERVISOR TÉCNICO: Es el profesional, ingeniero civil, arquitecto o constructor
en arquitectura e ingeniería, bajo cuya responsabilidad se realiza la supervisión técnica. El
alcance de la supervisión técnica está definido en el título I del reglamento NSR 10. La
supervisión técnica puede ser realizada por el mismo profesional que realiza la interventoría
(NSR 10).
PRUEBA DE CARGA: Es la prueba realizada a una estructura, en el caso de que los
efectos de una deficiencia en la resistencia no sean bien entendidas o no sea posible
establecer las dimensiones y propiedades del material a través de mediciones (ACI 2005).
1. INTRODUCCIÓN
Entre las tecnologías que se han mejorado en la construcción de edificaciones, y en las que se
ha venido trabajando en las últimas décadas; se pueden numerar diferentes aspectos a nivel de
diseño, construcción, planeación, control, análisis de presupuestos y supervisión, en los que se ha
innovado y que en la medida en que el tiempo avanza se aplican con mayor rigurosidad en las
obras civiles.
Por su parte en las áreas técnicas de diseño, construcción y supervisión técnica de edificios, se
evalúan constantemente alternativas que faciliten el control técnico y la ejecución de los
proyectos, buscando que se logren altos estándares de calidad, bajo prácticas que sean óptimas
desde el punto de vista de los métodos constructivos y aspectos económicos. Enfocando la
temática en las construcciones verticales, y analizando el proceso constructivo de la estructura de
los edificios, se puede considerar que los avances que se han tenido en cuanto a los métodos de
ejecución en esta actividad, han hecho que la construcción de los edificios sea más práctica y se
pueda ejecutar en tiempos menores a los que se requerían en otras épocas; una de las
modificaciones que se han tenido en los modelos de diseño y de construcción para las estructuras,
es la opción de implementar diferentes sistemas estructurales, para múltiples técnicas
constructivas.
Partiendo de lo anterior, es importante elaborar el análisis comparativo entre la eficiencia que
desde el punto de vista estructural tiene la formaleta empleada en sistemas industrializados con
respecto a la que se emplea tradicionalmente en el sistema de estructura convencional.
19
En este trabajo se muestra un análisis que desde el laboratorio se puede hacer, para determinar
las características que de acuerdo a su material, forma y rigidez, que tiene cada tipo de formaleta
ante la solicitud de cargas provenientes de una losa de concreto.
El análisis de la investigación, tiene lugar en un laboratorio de materiales, se definen algunos
parámetros a tener en cuenta con el objetivo de medir deflexiones en elementos de concreto, estas
mediciones se hicieron para formaletas de madera así como en módulos de formaleta hecha de
aleación de aluminio.
20
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Las tecnologías que se han desarrollado para el concreto hidráulico, donde se pueden obtener
altas resistencias en edades tempranas, plantea la necesidad de ejecutar las obras aprovechando
las ventajas de este material. Se deben establecer cuáles son las ventajas en tiempos de ejecución
y desde el punto de vista estructural, que se tienen con el uso de formaletas de sistema
industrializado, respecto a las empleadas en sistemas convencionales a la construcción de
edificios.
21
3. JUSTIFICACIÓN
Actualmente las investigaciones que se desarrollan en la ingeniería estructural, se enfocan en
determinar mejoras respecto a la durabilidad del concreto hidráulico. Los sistemas estructurales
tienen en cuenta las propiedades de los materiales, pero se minimiza la importancia de los
encofrados, y no se define si existe alguna ventaja entre los tipos de formaleta que puedan
utilizarse en la construcción de elementos en concreto armado. En algunos casos los diseñadores
estructurales proponen modulaciones y sugieren características para la formaleta a utilizar, sin
embargo en la mayoría de situaciones, se opta por trabajar con las alternativas de construcción
que se definen “in situ” es decir en la obra.
Bajo la premisa descrita, es de total importancia realizar la comparación, que desde el punto
de vista estructural, pueda hacerse entre las formaletas empleadas en ambos sistemas.
22
4. OBJETIVOS
4.1. Objetivo general
• Establecer las ventajas de la formaleta empleada en los sistemas industrializados para la
construcción de edificaciones con respecto a las utilizadas en el sistema convencional,
comparándolas desde la eficiencia estructural.
4.2. Objetivos específicos
• Realizar los montajes en laboratorio para elaborar pruebas de carga en módulos de
formaleta de aluminio y madera.
• Determinar los desplazamientos que se generan, al simular carga de una losa de concreto
en formaleta de aluminio biapoyada.
• Determinar los desplazamientos que se generan, al simular carga de una losa de concreto
en formaleta de madera biapoyada.
• Revisar la bibliografía enfocada en las propiedades estructurales de la formaleta y las
normas técnicas que las rigen.
23
5. ALCANCE.
El trabajo de grado, se desarrollará mediante el montaje de tres pruebas de carga, aplicadas a
formaletas de aluminio (dos pruebas) y una para la formaleta de madera. Las condiciones de
carga son la simulación del peso que produce el concreto sobre la formaleta, modelándose con
una carga distribuida, la cual iniciará en determinado peso y se irá incrementando a medida que el
tiempo avance a una velocidad constante. Las pruebas de carga son realizadas bajo condiciones
estáticas y en ningún momento se simulan las sobrecargas que se tienen en la etapa de
construcción.
Debido al costo económico que requiere realizar cada prueba de carga y a que la universidad
no cuenta con un laboratorio apto para desarrollar estos ensayos, se realiza el experimento con
solamente tres modulaciones de formaleta.
24
6. ANTECEDENTES
6.1. Desarrollo histórico
Para (Ripollés, 2010) el contexto de los encofrados para la construcción se remonta a épocas
antiguas, donde las grandes culturas de las diferentes edades en la historia de la evolución
humana construían sus sitios de vivienda, trabajo, entretenimiento, estudio y reclusión a base de
estructuras poco convencionales, pero que a su vez contaban con moldes que servían para obtener
formas regulares o llamativas según fuera el caso.
En la época de los egipcios, para el año 3150 A de C, se utilizaban moldes en yeso totalmente
sólido, el cual servía para lograr acabados superficiales en las construcciones (Ripollés, 2010).
Los Griegos por su parte, para la época del 1200 A de C, utilizaron encofrados o moldes,
especialmente para formar objetos que utilizaban en su diario vivir, tal es el caso de vasijas,
adornos entre otros, la aplicación que se dio de los encofrados para la construcción fue mínima en
esta época de la historia.
De acuerdo con (Ribollés, 2010) el imperio Romano, en el año 27 A de C, inició con lo que
hasta los tiempos actuales se conoce como estructuras de hormigón en masa, en donde, por
medio de encofrados, se construían estructuras como arcos, bóvedas y cúpulas, esto debido a que
el hormigón no podía asumir esfuerzos de torsión y tracción, entre las estructuras más
importantes que se hayan construido con hormigón en masa se encuentra la cúpula del panteón de
Roma, construida entre los años 118 y 125 D de C. Como es conocido, los romanos llevaban
entre otras cosas su cultura a los lugares que conquistaban, de esta forma fue conocido en otros
lugares la técnica del encofrado para desarrollar las construcciones.
25
De acuerdo con (Botero, 2006) una breve mirada histórica sobre los encofrados, nos muestra
que, entendidos como moldes, su existencia es reciente, pues solo aparecen con el hormigón
armado hacia finales del siglo 19. Sin embargo, con anterioridad a este evento tecnológico,
existían formas primitivas de encofrado, pues de hecho el hormigón es mucho más antiguo y las
pocas aplicaciones que tuvo en otras culturas como la romana, obligaba a los constructores a
utilizar algún tipo de molde para la ejecución de los trabajos con hormigón.
6.2. Materiales en los encofrados
Desde que se inició a utilizar los encofrados para ejecutar obras de construcción, se tuvo como
primer material, y en la mayoría de casos, la madera; si bien la parte estética no era la más
beneficiada, no existían muchas más opciones así que se optó por utilizar buenas técnicas de
mano de obra y en muchos casos se obtuvieron resultados muy buenos para la arquitectura y
estructuralmente (Ribollés, 2010), poco tiempo pasó para que en el siglo XX fuese
implementada la formaleta metálica y de aleaciones de aluminio en la industria de la
construcción.
En un principio se destacaron las cualidades que esta clase de equipos tenían frente a las
características arquitectónicas que requieren los proyectos, sin embargo con el paso del tiempo se
descubrieron propiedades que podían mejorar los procesos y la calidad en cuanto a la durabilidad
del concreto, ya que la cantidad de poros que se tenían con las formaletas de madera se
disminuían casi al punto de ser imperceptibles con el metal como material de encofrado
(Ribollés, 2010).
Por otro lado, si bien desde la óptica de la calidad y los rendimientos de los procesos
constructivos, se veía muy atractivo el realizar proyectos con formaletas metálicas, el análisis
26
económico no favorecía su implementación, debido a que el costo de producción de la formaleta
se elevaba considerablemente.
Según (Botero, 2006), el conocimiento sobre encofrados ha sido el campo menos frecuentado
por los tratadistas de la edificación, y la búsqueda de fuentes bibliográficas sobre la materia
arroja un resultado desalentador, pues el texto más reciente que se encuentra tiene edad superior a
2 años, periodo durante el cual la técnica de encofrar ha variado en el medio nacional y se ha
producido un avance hacia los encofrados racionalizados, también se observa cómo estos textos
conciben la mayor parte de su espacio a la madera, mientras la tendencia actual apunta en otro
sentido.
6.3. Antecedentes de laboratorio (pruebas de carga en formaletas)
En el texto (XXI Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, pág 1450), se cuenta con un
artículo de investigación sobre diseño de encofrado de aluminio para vivienda unifamiliar, en el
proceso de diseño se realizó un análisis de la interacción química entre el aluminio y el concreto,
con el fin de garantizar la durabilidad para la vivienda. La siguiente etapa en este diseño fue la
evaluación numérica de las capacidades resistentes de encofrados para muros y para forjados,
posteriormente se realizaron pruebas de carga en laboratorio de ambos elementos y para finalizar
se realizó una prueba de carga a escala real del vertido de concreto sobre un muro encofrado a
dos cargas, midiendo desplazamientos y deformaciones, encontrando que tras la aplicación de las
cargas, se rompió la unión entre las dos formaletas, permitiendo concluir que para las condiciones
geométricas de este ensayo de laboratorio, los paneles de aluminio se mantuvieron en el campo
elástico para cumplir las solicitudes.
En 1970, en España se presentó el libro técnica y práctica del tratamiento térmico de los
metales férreos. En el año 2000 se creó el libro Línea de Profundización en Estructuras y
27
Construcción, en el cual se registran aspectos para el diseño de formaletas. En Colombia, para el
año 2007 se realizó un trabajo de grado sobre el “diseño y pruebas de formaletas de acero para
paredes y columnas a partir del vaciado de concreto en la construcción de obras civiles”, esta
investigación se desarrolló en la Universidad Tecnológica de Pereira y estuvo a cargo de Alberto
García y Ricardo Martínez.
Por otra parte, es importante establecer este documento como un punto de partida para indagar
en cuanto a las propiedades estructurales que pueden tener los equipos que se utilizan para la
construcción de edificios.
6.4. Modelaciones estructurales de formaletas – software
En el año 2007, se realizó un trabajo para la facultad de ingeniería de la Universidad
Tecnológica de Pereira, el documento final consistió en crear el diseño de una formaleta para
muros bajo una condición dada. El documento relaciona características del concreto, propiedades
estructurales del acero y posteriormente se registra información con respecto a los encofrados
metálicos y a los parámetros de funcionamiento que estos deben tener en las construcciones
civiles, se establecen métodos matemáticos y de análisis estructural que se emplean a lo largo del
documento, para finalizar con el diseño definitivo de la formaleta que se requiere
Por medio de software aplicado CosmosWorks y SolidWorks, se realizó la modelación de la
formaleta de muros, teniendo en cuenta las cargas de presión que se genera en el vaciado de
concreto, además de las restricciones que tiene la formaleta al tener que estar arriostrada contra la
superficie y no poder moverse. Se diseñaron los refuerzos principales, transversales, los
accesorios o conexiones de la formaleta, así como el sistema de apuntalamiento que mantendría
la formaleta en posición vertical en el momento del vaciado.
28
Una vez se finalizó el diseño, se procedió con la fabricación de la formaleta de acuerdo a los
diseños. Finalmente se realizaron pruebas reales a la formaleta, realizando vaciado de concreto y
verificando la construcción de los muros.
El trabajo de grado al que se hace referencia se llamó Diseño y Prueba de Formaletas de Acero
para Paredes y Columnas a Partir del Vaciado de Concreto en la Construcción de Obras Civiles,
elaborado por Alberto García y Ricardo Martínez en el año 2007.
29
7. MARCO TEÓRICO
7.1. Diseño estructural
Para (González y Robles, 2014) “Una estructura puede concebirse como un sistema, es decir
un conjunto de partes o componentes que se combinan de forma ordenada para cumplir con una
función dada”, con el objetivo de soportar cargas que se apliquen a edificios, puentes o cualquier
construcción que deba resistir esfuerzos; garantizando de esta forma la seguridad de las personas
que habiten o utilicen los espacios que se construyen.
El diseñador estructural debe contemplar variables de resistencia, arquitectura y costos, que
implique el sistema a utilizar y las dimensiones en los elementos que se diseñan.
Una vez el diseñador tiene finalizado el proyecto estructural, debe comunicarlo a quien
construirá la edificación. Esta información se debe registrar en planos y especificaciones que
servirán para el desarrollo del proyecto.
7.2. Estructuras de Concreto
El concreto como material de construcción tiene características propias que lo hacen diferente
a los demás materiales, de acuerdo con (González y Robles, 2014), “el concreto se fabrica en
estado plástico, lo que obliga a utilizar moldes que lo sostengan mientras adquiere resistencia
suficiente para que la estructura sea autosoportante”, describiéndolo como un material moldeable,
característica que da opciones a quien lo diseña, de establecer la mejor geometría posible desde el
punto de vista de arquitectura.
El comportamiento estructural que debe tener el concreto, debe ser óptimo para la resistencia
de cargas, en todos los casos se busca que ante las acciones o solicitudes que se realicen a las
30
estructuras, el concreto reaccione sin que se causen deformaciones plásticas, que puedan afectar
la estructura.
7.3. Definición de sistema estructural
El reglamento colombiano de construcción sismo resistente (NSR 10), no define el concepto
de sistema estructural. De acuerdo con (Segura, 2011), a partir de los grados de regularidad o
irregularidad de la configuración de la edificación tanto como en planta como en altura, su grado
de redundancia o de ausencia de ella, su altura, las características del suelo de soporte y el nivel
de amenaza sísmica se define el sistema estructural de resistencia sísmica.
Un sistema estructural, es un modelo físico, el cual por medio de una sumatoria de
restricciones a los movimientos, genera condición de estabilidad, seguridad y confort para las
personas que habitan un recinto, posee características independientes dependiendo de los
materiales, la zona geográfica en donde se encuentre la edificación y el uso que esta tenga.
Debe ser capaz de asumir todas las solicitudes que las cargas de la naturaleza o su peso propio
le hagan, funcionando de manera óptima y según sea el caso, garantizando la vida de las
personas, así como permitir el evacúo de los recintos por parte de quienes lo habitan, esto en caso
de algún fenómeno físico natural que ocurra.
Se contempla el ensamble de diversos elementos estructurales, los cuales al trabajar juntos,
pueden cumplir con las características técnicas que requiere el sistema.
7.4. Clasificación de los sistemas estructurales
De acuerdo con (NSR 10), en cuanto a la resistencia sísmica que los sistemas generan, en
Colombia se aceptan cuatro sistemas estructurales, los cuales a su vez se subdividen,
31
dependiendo en este caso de la cantidad de elementos verticales estructurales con los que cuente,
estos sistemas son:
-Sistema de muros de carga
-Sistema combinado
-Sistema de pórtico
-Sistema dual
A continuación se muestra la descripción y definición que de acuerdo a (NSR 10) existe para
cada sistema estructural.
7.4.1. Sistema de muros de carga: es un sistema estructural que no dispone de un pórtico
esencialmente completo y en el cual las cargas verticales son resistidas por los muros de
carga y las fuerzas horizontales son resistidas por muros estructurales o pórticos con
diagonales.
7.4.2. Sistema combinado: a). Las cargas verticales son resistidas por un pórtico no
resistente a momentos, esencialmente completo, y las fuerzas horizontales son resistidas
por muros estructurales o pórticos con diagonales.
b). Las cargas verticales y horizontales son resistidas por un pórtico resistente a
momentos, esencialmente completo, combinado con muros estructurales o pórticos con
diagonales y que no cumple los requisitos de un sistema dual.
32
7.4.3. Sistema de pórtico: es un sistema estructural compuesto por un pórtico espacial,
resistente a momentos, esencialmente completo, sin diagonales, que resiste todas las
cargas verticales y fuerzas horizontales.
7.4.4. Sistema dual: es un sistema estructural que tiene un pórtico espacial resistente a
momentos y sin diagonales, combinado con muros estructurales o pórticos con
diagonales. Para que el sistema estructural se pueda clasificar como sistema dual se deben
cumplir los siguientes requisitos:
a). El pórtico espacial resistente a momentos, sin diagonales, esencialmente completo, debe ser
capaz de soportar las cargas verticales, en la imagen 1 se observa el ejemplo de pórtico.
b). Las fuerzas horizontales son resistidas por la combinación de muros estructurales o
pórticos con diagonales, con el pórtico resistente a momentos, el cual puede ser un pórtico de
capacidad especial de disipación de energía, cuando se trata de concreto reforzado o acero
estructural, un pórtico con capacidad mínima de disipación de energía de acero estructural. El
pórtico resistente a momentos, actuando independientemente, debe diseñarse para que sea capaz
de resistir como mínimo el 25% del cortante sísmico en lavase.
c). Los dos sistemas deben diseñarse de tal manera que en conjunto sean capaces de resistir la
totalidad del cortante sísmico en la base, en proporción a sus rigideces relativas, considerando la
interacción del sistema dual en todos los niveles de la edificación, pero en ningún caso la
responsabilidad de los muros estructurales, o de los pórticos con diagonales, puede ser menor del
75% del cortante sísmico en la base.
33
En Colombia, de acuerdo a (NSR 10), toda edificación, o cualquier parte de ella, debe quedar
clasificada dentro de los cuatro sistemas estructurales de resistencia sísmica descritos.
Imagen 1. Estructura convencional – Pórtico. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.5. Elementos estructurales
Los elementos estructurales, son los componentes del sistema estructural de la edificación,
esto de acuerdo con (NSR 10), algunos de estos elementos son columnas, vigas, losas de concreto
armado, zapatas y muros de carga, a continuación se mencionan y describen estos elementos, en
los cuales su construcción se realiza empleando encofrados.
7.5.1. Columna
Para las columnas, se pueden analizar el procedimiento constructivo en cuanto a la formaleta
y la clasificación que se puede dar de acuerdo a la altura.
7.5.1.1. Instalación de formaletas en el armado de columnas
De acuerdo con (360 Grados en concreto, 2015), las formaletas que van a conformar el
encofrado de la columna, deben limpiarse y engrasarse como preparación de la fundida
34
de concreto. Antes de colocar las formaletas de cada columna, se debe revisar que el armado,
traslapos y distribución de estribos se hayan realizado de acuerdo a los planos estructurales.
Posteriormente se procede a la colocación de los tableros con la base en la cimbra que se ha
trazado sobre la placa, alineándolos lo mejor posible según la sección de la columna. Para darle
soporte inicial a las formaletas se clavan los tableros con puntillas hasta que éste se soporte solo;
en este momento se colocan los pines o pasadores que son los encargados de ajustar la formaleta
y mantener la sección constante evitando abombamientos y desalineamientos. Las columnas
pueden construirse con formaleta de madera o de aluminio.
De acuerdo con (Mc Cormac, 2011), las columnas de concreto pueden clasificarse en las tres
siguientes categorías:
7.5.1.2.1. Pedestales o bloques cortos a compresión: Si la altura de un miembro vertical a
compresión es menor que tres veces su dimensión lateral más pequeña, puede considerarse como
un pedestal.
Imagen 2. Amarre de acero en columnas. Fuente: Sergio Mauricio Torres
35
7.5.1.2.2. Columnas cortas de concreto reforzado: Si una columna de concreto reforzado
falla debido a la falla inicial del material, se clasifica como columna corta. La carga que puede
soportar está regida por las dimensiones de su sección transversal y por la resistencia de los
materiales de que está construida. Se considera que una columna corta es un miembro más bien
robusto con poca flexibilidad.
7.5.1.2.3. Columnas largas o esbeltas de concreto reforzado. A medida que las columnas se
hacen más esbeltas, las deformaciones por flexión también aumentarán, así como los momentos
secundarios resultantes. Si estos momentos son de tal magnitud que reducen significativamente la
capacidad de carga axial de la columna, esta se denomina larga o esbelta.
Para comprender el aspecto constructivo de las columnas se relacionan las imágenes 2 y 3.
Imagen 3. Columnas, posterior al vaciado y desencofrado. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.5.2. Losa
Para las losas de concreto armado, se pueden analizar el procedimiento constructivo en cuanto
a la formaleta y la definición técnica de los autores.
36
7.5.2.1. Instalación de formaletas en el armado de columnas
De acuerdo con (Sánchez, 2012), el encofrado es la estructura temporal que sirve para darle al
concreto la forma definitiva. Su función principal es ofrecer la posibilidad de que el acero de
refuerzo sea colocado en el sitio correcto, darle al concreto la forma y servirle de apoyo hasta que
endurezca, está constituido por el molde y los puntales, que pueden ser metálicos o de madera.
Existen una gran cantidad de tipos de encofrado, de distintos materiales y de distintas formas,
cada uno es utilizado para un fin específico. El material más usado es la madera pero también los
hay metálicos y de plástico. Los tableros de madera: presentan la ventaja de que pueden ser
cortados para darles la forma deseada, sin embargo esto genera desperdicios de material que en
ocasiones no se puede reutilizar. Para alargar la vida útil del encofrado y que se pueda reutilizar
en distintas obras se le debe dar un cuidado especial como se indica:
• Se deben limpiar retirando el concreto adherido inmediatamente después del desencofrado,
con agua a presión y cepillo de cerdas plásticas blandas.
• Se deben retirar todos los dispositivos flojos, las varillas de amarre, clavos, tornillos,
residuos de lechada o polvo.
• Una vez usados se deben limpiar y retirar clavos, tornillos, pasadores, abrazaderas, alambres,
etc.
• Se debe controlar el uso excesivo de martillo metálico durante el vaciado y el desencofrado
pues el golpearlos con esta herramienta los deteriora.
• No deben almacenarse a la intemperie al sol y al agua, porque se tuercen y se deteriora su
superficie.
37
• No debe abusarse del uso de clavos y tornillos pues se debilita la madera.
• Se deben pintar periódicamente con pinturas resistentes al agua para evitar cambios
volumétricos por absorción de agua.
• No deben someterse a cargas y esfuerzos excesivos, ni emplearse para usos diferentes a los
previstos, para evitar su deterioro y deformación.
Los encofrados metálicos presentan un desgaste mínimo con un manejo adecuado. Al igual
que los de madera deben ser tratados de manera especial:
• Se deben limpiar bien luego de usarlos, e impregnarlos con un producto desmoldante
comercial: aceite, petróleo o gasoil con parafina al 50%, dependiendo del acabado que se quiera
lograr.
• Se debe evitar la oxidación protegiéndolos periódicamente con pintura anticorrosiva, sobre
todo si van permanecer a la intemperie.
• Debe protegerse de los rayos del sol y de la lluvia.
• Se debe almacenar en sitios cubiertos y secos, debidamente codificados, colocado
verticalmente o ligeramente inclinado cuando se recuesten sobre un muro y levantados del piso
sobre zancos o tacos.
• Las piezas o componentes defectuosos se deben reparar o reemplazar debida y
oportunamente.
38
Imagen 4. Amarre de acero y conformación de una losa. Fuente: Sergio Mauricio Torres
De acuerdo con (Mc Cormac, 2011), las losas de concreto reforzado son grandes placas planas
soportadas por vigas, muros o columnas de concreto reforzado, por muros de mampostería, por
vigas o columnas de acero estructural, o por el suelo. Si están soportadas sólo en dos lados
opuestos, se denominan losas en una dirección porque la flexión es en sólo una dirección, es
decir, perpendicular a los bordes de soporte. Si la losa está soportada por vigas en sus cuatro
bordes, se denomina losa en dos direcciones porque la flexión se da en ambas direcciones. En
realidad, si una losa rectangular está soportada en los cuatro bordes, pero el lado largo es dos o
más veces mayor que el lado corto, la losa se comportará, para todo fin práctico, como una losa
en una dirección, con la flexión desarrollándose primordialmente en la dirección corta.
Para comprender el aspecto constructivo de las losas se relacionan las imágenes 4 y 5.
39
Imagen 5. Vaciado de concreto en una losa. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.5.3. Vigas
De acuerdo con (Yu Hsieh, 1995), una viga se define como un elemento estructural sometido
predominantemente a momentos flectores. Existen vigas simples, las cuales son soportadas en sus
dos extremos, vigas en voladizo, las cuales se soportan solamente en uno de sus extremos por
medio de un apoyo de tercera generación, y vigas compuestas, las cuales se unen mediante
articulaciones internas o apoyos internos.
El procedimiento para la formaleta inicia una vez se realiza la revisión de que el acero
requerido en el diseño estructural se encuentra acorde con el que se encuentra amarrado, además
se debe realizar el replanteo del elemento a vaciar. Una vez se realizan estos procesos, se inicia la
instalación de los testeros inferior y laterales de las vigas, los cuales deben cumplir con las
medidas requeridas en el diseño, garantizando los recubrimientos y el buen posicionamiento del
refuerzo, esta formaleta, ya sea de madera o de aluminio, debe cumplir características de
40
linealidad y verticalidad. Para la construcción de vigas, se puede emplear formaleta de madera así
como formaleta metálica o de aluminio.
Imagen 6. Amarre de acero de vigas y zapatas. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.5.4. Zapatas
De acuerdo con (Mc Cormac, 2011), las zapatas son miembros estructurales que se usan para
soportar columnas, muros y transmitir sus cargas al suelo subyacente. El concreto reforzado es un
material muy adecuado para las zapatas y se usa así en edificios de concreto reforzado, de acero
estructural, en puentes, torres y otras estructuras. La presión permisible en un suelo debajo de una
zapata es normalmente de unas cuantas toneladas por pie cuadrado. Los esfuerzos de compresión
en los muros y las columnas de una estructura ordinaria pueden llegar a ser de cientos de
toneladas por pie cuadrado. Por consiguiente, es necesario repartir estas cargas sobre la suficiente
área de suelo como para que éste soporte las cargas en forma segura.
41
Habitualmente, para las zapatas ya sean corridas o aisladas, se utiliza como encofrado el
mismo terreno natural, el cual se debe excavar de manera que se garanticen los recubrimientos
del acero de refuerzo además del buen posicionamiento de este.
Para comprender el aspecto constructivo de las vigas y zapatas se relacionan las imágenes 6 y
7.
Imagen 7. Vaciado de concreto en vigas y zapatas. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.5.5. Muros de carga
De acuerdo con (Mc Cormac, 2011), la mayoría de los muros de concreto en edificios consta
de muros de carga que soportan no sólo cargas verticales, sino también algunos momentos
laterales. Como resultado de la considerable rigidez en su plano, desempeñan un papel importante
en la resistencia a las fuerzas de viento y de los sismos.
42
Imagen 8. Amarre de acero para muros de carga. Fuente: Sergio Mauricio Torres
El proceso de instalación de formaleta, se da una vez se verifica la localización del muro y el
acero de refuerzo, garantizando que este se encuentre de acuerdo a los diseños estructurales. Para
la formaleta se debe aplicar el líquido desmoldante, el cual servirá posteriormente para que el
proceso de desencofrado no afecte la integridad del muro, posterior se instalan los paneles
principales y se unen por medio de pines o pasadores, el siguiente paso consiste en verificar la
verticalidad de la formaleta, así como verificar la linealidad, y por último, tras verificar que el
acero de refuerzo cuenta con los separadores para el recubrimiento lateral, se procede con el
vaciado de concreto. Habitualmente para la construcción de muros de carga se utiliza formaleta
metálica o de aluminio, debido a la calidad en el acabado que esta da así como los usos que puede
llevar a tener el material en su vida útil.
Para comprender el aspecto constructivo de los muros de carga se relacionan las imágenes 8 y
9.
43
Imagen 9. Vaciado de concreto en muros de carga. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.6. Tecnología del Concreto (especificaciones para concreto vaciado en sitio)
A continuación se hará una explicación, acerca del tipo de concreto que se utiliza comúnmente
en Bogotá para sistemas convencionales e industrializados, desde el punto de vista de la
resistencia que el material adquiere en diferentes edades.
7.6.1. Especificaciones de concreto para sistema convencional
La característica básica del sistema estructural convencional en cuanto al concreto, define que
en la mayoría de casos, el material que se utiliza para realizar los vaciados, es concreto normal a
28 días, cuya resistencia irá evolucionando presentando resultados a 7 días, 14 días y su
resistencia de diseño se logrará recién el concreto cumpla 28 días de vaciado, de acuerdo con esta
característica, los proveedores de concreto en Colombia, emiten para el material que
comercializan, curvas de evolución de resistencia, las cuales indican los porcentajes que a
diferentes edades se manejarán y serán los esperados para las muestras que se evalúen, en la
imagen 10 se presenta una curva de evolución probable para el concreto que se utiliza en Bogotá.
44
Imagen 10. Curva de evolución de concreto normal a 28 días. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.6.1.1. Precauciones: De acuerdo con la ficha técnica (Cemex, 2017), se tienen las siguientes
precauciones para este tipo de concreto.
• El momento de descimbrar los elementos debe estar de acuerdo con el criterio del calculista.
• Se debe mantener la superficie húmeda en las primeras horas para evitar retracción plástica, ya
que todo proceso de curado especialmente en las primeras edades, trae como consecuencia mayor
hidratación del cemento y mejora la calidad de la obra.
• Se deben cumplir estrictamente todas las instrucciones referentes al manejo, protección, curado
y control del concreto.
• El curado de las muestras debe iniciarse antes de que transcurran 30 minutos después de
retirados los moldes (NTC 550). Éstas deben permanecer completamente sumergidas y se deben
ensayar de acuerdo con lo contenido en la norma NTC 673.
45
• El concreto que haya empezado con el proceso de fraguado no debe vibrarse, mezclarse, ni
utilizarse en caso de demoras en obra.
• El criterio de aceptación y rechazo del producto en la obra es el asentamiento, por lo tanto, se
debe medir para cada viaje de acuerdo con lo contenido en la norma NTC 396, dentro de los 15
minutos siguientes de la llegada del carro a la obra.
• No se debe adicionar agua, cemento o aditivos al concreto en la obra, ya que esto alterará su
diseño.
7.6.2. Especificaciones de concreto para sistema industrializado
Dada la característica que tiene el sistema industrializado, en donde se busca tener
rendimientos altos y producción en masa bajo ciclos repetitivos, el concreto que en este sistema
se emplea debe variar con respecto al que se utiliza en el sistema convencional, para este caso es
de carácter obligatorio el uso de concretos acelerados; ya que, si bien el costo aumenta por cada
metro cúbico que se utilice, el rendimiento en la actividad hace que este costo económico valga la
pena de ser invertido. Para mostrar las resistencias, a diferentes edades en este tipo de concreto se
presentan las imágenes 11, 12 y 13, esto de acuerdo a lo que se maneja en Bogotá.
46
Imagen 11. Curva de evolución de concreto acelerado a 3 días. Fuente: Sergio Mauricio Torres
7.6.2.1. Precauciones: De acuerdo con la ficha técnica (Cemex, 2017), se tienen las siguientes
precauciones para este tipo de concreto.
• Se debe asegurar la adecuada incorporación de aditivo acelerante en la mixer por parte del
agente de servicio antes de ser utilizado. Para cumplimiento de la especificación, el aditivo
acelerante debe ser incorporado máximo a los 15 minutos siguientes de la llegada de la
mezcladora a la obra.
• Requiere excelente curado inicia.
• Su compactación se realiza con vibradores de inmersión.
• Para mejor calidad del acabado superficial se debe aplicar martillo de caucho en la formaleta de
abajo hacia arriba.
47
• Altas temperaturas, largas distancias de acarreo y demoras en el sitio de obra pueden resultar en
una reducción de la manejabilidad.
• Las resistencias iniciales pueden variar dependiendo de las condiciones ambientales y de los
cuidados en los procedimientos de laboratorio aplicados.
• El momento para descimbrar los elementos debe estar de acuerdo con el criterio del calculista.
• El criterio de aceptación y rechazo del producto en la obra es el asentamiento, por lo tanto, se
debe medir para cada viaje de acuerdo con lo contenido en la norma NTC 396, dentro de los 15
minutos siguientes de la llegada del carro a la obra. El asentamiento debe medirse antes y después
de ser aplicado el aditivo acelerante.
• El curado de las muestras debe iniciarse antes de que transcurran 30 minutos después de
retirados los moldes (NTC 550). Éstas deben permanecer completamente sumergidas y se deben
ensayar de acuerdo con lo contenido en la norma NTC 673.
• Se deben cumplir estrictamente todas las normas referentes a manejo, protección, curado y
control del concreto en obra.
• No se debe adicionar agua, cemento u otro aditivo en obra ya que alterará las propiedades.
48
Imagen 12. Curva de evolución de concreto acelerado a 5 días. Fuente: Sergio Mauricio Torres
Imagen 13. Curva de evolución de concreto acelerado a 7 días. Fuente: Sergio Mauricio Torres
49
7.7. Formaletas empleadas
En la investigación realizada, se encontró que las formaletas metálicas o de aluminio son las
que se están utilizando en la mayoría de las obras de construcción, sobre todo en los proyectos de
vivienda.
7.7.1. Especificaciones de formaleta para sistemas industrializados
De acuerdo con (360 Grados en concreto, 2013), las formaletas para sistemas
industrializados pueden ser de diversos materiales: acero, aluminio e incluso plástico.
Dependiendo de esto podrán utilizarse hasta en 1.500 ciclos con un adecuado almacenamiento y
mantenimiento, así como la técnica utilizada para el desencofrado. Esto genera competitividad en
costos, y lo convierte un sistema eficiente y de alto rendimiento en las construcciones. Se
fabrican mediante procesos y equipos industriales con altos estándares de calidad.
En las imágenes 14 y 15 se observan paneles de formaleta para muros en obra de construcción.
Imagen 14. Formaleta estándar de aluminio para muros. Fuente: Sergio Mauricio Torres
Existen dos sistemas de formaleta para la construcción con sistemas
industrializados: manoportable y túnel. En ambos sistemas, los paneles unidos forman una
50
estructura temporal autoportante, capaz de soportar presiones sin que se generen deformaciones
considerables.
Imagen 15. Formaleta para muros en proyecto de construcción. Fuente: Sergio Mauricio Torres
El sistema manoportable está concebido y diseñado para incrementar la producción en
la construcción de vivienda en serie. Sus principales características son:
• Están conformados por paneles de diferentes materiales. Son marcos de acero con bastidores de,
acero, aluminio y ahora los de base de plástico, que unidos entre sí encofran la totalidad de
cualquier proyecto, formando un molde que reproduce cualquier tipo de vivienda en cada vaciado
que se realice.
• El tamaño de sus piezas permite manejarlos de forma manual, sin ayuda de grúa, permitiendo
ahorros en la inversión de equipos de producción.
• Pueden operar en cualquier topografía, sin importar curvas o desniveles.
51
• Pueden producir el 100% de una vivienda cada 24 horas, con un grupo reducido de operarios que
se capacitan rápidamente durante las primeras semanas de construcción.
Imagen 16. Formaleta para placas en proyecto de construcción. Fuente: Sergio Mauricio Torres.
El sistema de apuntalamiento que requiere este tipo de formaleta, depende básicamente del uso
de puntales, que por medio de formaleta de losa puntal, permite que en ningún momento el
elemento estructural se deje sin soporte, garantizando de esta forma la no aparición de pandeos o
deflexiones en las luces de la placa. Para el desapuntalamiento del elemento placa, se debe
garantizar que por medio de los ensayos a cilindros, el concreto que se vació cuente mínimo con
la resistencia de diseño.
53
8. NORMATIVIDAD APLICADA A FORMALETAS
Las edificaciones que se pretendan construir bajo sistemas convencionales o industrializados,
deben cumplir con lo expuesto en los títulos del reglamento colombiano de construcción sismo
resistente.
8.1. Título C, Concreto Estructural.
8.1.1. Diseño de cimbras y encofrados
De acuerdo a C.6.1.1 correspondiente a (NSR 10), el objeto de las cimbras y encofrados es
obtener una estructura que cumpla con la forma, los niveles y las dimensiones de los elementos
según lo indicado en los planos de diseño y en las especificaciones.
De acuerdo con C.6.1.2 correspondiente a (NSR 10), las cimbras y encofrados deben ser
esencialmente y suficientemente herméticos para impedir la fuga de mortero.
En C.6.1.3 correspondiente a (NSR 10), se dice que las cimbras y encofrados deben estar
adecuadamente arriostrados o amarrados entre sí, de tal manera que conserven su posición y
forma.
De acuerdo con 6.1.4 correspondiente a (NSR 10), Las cimbras y encofrados y sus apoyos
deben diseñarse de tal manera que no dañen la estructura previamente construida.
En C.6.1.5 de la (NSR 10), se dice que el diseño de las cimbras y encofrados deben tener en
cuenta los siguientes factores:
Velocidad y método de colocación del concreto.
Cargas de construcción, incluyendo cargas verticales, horizontales y de impacto.
54
Requisitos especiales de las cimbras y encofrados para la construcción de cáscaras, losas
plegadas, domos, concreto arquitectónico u otros tipos de elementos similares.
De acuerdo con C.6.1.6 de (NSR 10), Las cimbras y encofrados para elementos de concreto
preesforzado deben estar diseñadas y construidas de tal manera que permitan desplazamientos del
elemento sin causar daños durante la aplicación de la fuerza de preesforzado.
La construcción debe cumplir con lo descrito en el título C del reglamento, en donde se habla
del concreto estructural, acogiéndose a los requisitos en cuanto a diseño, supervisión técnica,
ensayos a los materiales pétreos y al concreto, además de cumplir con las especificaciones dadas
para el acero de refuerzo, garantizando cuantías mínimas, longitudes de desarrollo y empalmes
entre otros requerimientos.
8.1.2. Descimbrado, puntales y reapuntalamiento
Descimbrado, de acuerdo con C.6.2.1 de (NSR 10), la cimbra debe retirarse de tal manera que
no se afecte negativamente la seguridad o funcionamiento de la estructura. El concreto expuesto
por el descimbrado debe tener suficiente resistencia para no ser dañado por las operaciones de
descimbrado.
Retiro de puntales y reapuntalamiento, de acuerdo con C.6.2.2 de (NSR 10), con anterioridad
al inicio de la construcción, el constructor debe definir un procedimiento y una programación
para la remoción de los apuntalamientos y para la instalación de los reapuntalamientos, y para
calcular las cargas transferidas a la estructura durante el proceso. No se pueden soportar en la
estructura sin cimbra cargas de construcción que excedan la suma de las cargas muertas más
vivas utilizadas en el diseño, a menos que por medio de una análisis estructural se demuestre que
existe resistencia suficiente para sostener estas cargas adicionales.
55
De acuerdo con C.6.2.2.3 de (NSR 10), las cimbras para elementos de concreto preesforzado
no deben ser removidas hasta que se haya aplicado suficiente preesfuerzo para permitir que el
elemento soporte su propio peso y las cargas de construcción previstas.
8.2. Título I, Supervisión Técnica
En caso de ser un proyecto de construcción cuya área construida supere los 2000 m^2, se
tendrá que contar con supervisión técnica estructural, y de esta manera cumplir con el título I del
reglamento, teniendo en cuenta además, el decreto 945 del 2017, el cual entró en vigencia desde
el 1 de junio de 2017, y que cobija los proyectos cuya licencia de construcción haya sido radicada
a partir de esta fecha, en dicho decreto se establece entre otras cosas, que el supervisor técnico
independiente tendrá responsabilidad de revisar los planos, memorias y estudios correspondientes
al proyecto estructural antes de que se radique la solicitud de licencia de construcción, otro
parámetro que establece el decreto 945 de 2017 es el tipo de supervisión técnica independiente
que requerirá cada proyecto dependiendo del material del que se componga su sistema
estructural, el área construida y el grupo de uso al cual pertenezca, en la tabla 1 se explica la
forma en que se supervisarán los proyectos de construcción.
56
Tabla 1. Grado de supervisión técnica independiente requerida. Fuente: NSR 10.
8.2.1. Controles exigidos a supervisión técnica
De acuerdo con I.2.4 de (NSR 10), el supervisor técnico independiente debe realizar dentro del
alcance de sus trabajos, los siguientes controles.
Control de planos, el control de planos consistirá, como mínimo, en constatar la existencia de
todas las indicaciones necesarias para poder realizar la construcción de una forma adecuada, con
los planos del proyecto.
Control de especificaciones, la construcción de la estructura debe llevarse a cabo cumpliendo
como mínimo, las especificaciones técnicas contenidas dentro del reglamento para cada uno de
los materiales cubiertos por él y las emanadas de la Comisión Asesora Permanente del Régimen
de Construcciones Sismo Resistentes, además de las particulares contenidas en los planos y
57
especificaciones producidas por los diseñadores, las cuales en ningún caso podrán ser contrarias
a los dispuesto en el reglamento.
Control de materiales, el supervisor técnico exigirá que la construcción de la estructura se
realice utilizando materiales que cumplan con los requisitos generales y las normas técnicas de
calidad establecidas por el reglamento para cada uno de los materiales estructurales o los tipos de
elemento estructural.
Ensayos de control de calidad, el supervisor técnico dentro del programa de control de calidad
le aprobará al constructor la frecuencia de toma de muestras y el número de ensayos que debe
realizarse en un laboratorio o laboratorios previamente aprobados por él. El supervisor debe
realizar una interpretación de los resultados de los ensayos realizados, definiendo explícitamente
la conformidad de los materiales con las normas técnicas exigidas. Como mínimo deben
realizarse los ensayos que fija el reglamento y las normas técnicas complementarias mencionadas
en él.
De acuerdo con I.2.4.6 de (NSR 10), control de ejecución, el supervisor técnico deberá
inspeccionar y vigilar todo lo relacionado con la ejecución de obra incluyendo como mínimo:
Replanteo
Dimensiones geométricas
Condiciones de la cimentación y su concordancia con lo indicado en un estudio geotécnico
Colocación de formaletas y obras falsas, y su bondad desde el punto de vista de seguridad y
capacidad de soportar las cargas que se les impone
Colocación de los aceros de refuerzo y preesfuerzo.
58
Mezclado transporte y colocación de concreto
Alzado de los muros de mampostería, sus refuerzos, morteros de pega e inyección.
Elementos prefabricados
Estructuras metálicas incluyendo sus soldaduras, pernos, anclajes
En general todo lo que conduzca a establecer que la obra se ha ejecutado de acuerdo con los
planos y especificaciones
En la tabla 2 se numeran otros controles, que de acuerdo a (NSR 10), debe realizar la
supervisión técnica independiente según el grado de supervisión.
Tabla 2. Controles del supervisor técnico durante la ejecución de la obra.
8.3. Prueba de carga
De acuerdo con (NSR 10), en su título C, capítulo C 20, se propone la evaluación de la
resistencia en estructuras existentes mediante pruebas de carga. En edificaciones existentes, de
acuerdo a (NSR 10), en el caso que los efectos de una deficiencia en la resistencia no sean bien
entendidos o no sea posible establecer las dimensiones y propiedades del material a través de
59
mediciones, se requiere una prueba de carga en el caso que la estructura se vaya a mantener en
servicio (C-351).
Las pruebas de carga, si bien se aplican generalmente a estructuras de las que se tiene en duda
su funcionamiento estructural, buscan en la mayoría de los casos los mismos resultados, los
cuales son medir las reacciones físicas que tienen los elementos al ser cargados, estas pruebas se
emplean para puentes, edificaciones o elementos estructurales que funcionen como un sistema.
De acuerdo con (ACI, 2005), en el capítulo 20.1, evaluación de la resistencia de estructuras
existentes, si existe duda de que una parte o toda la estructura satisface los requisitos de seguridad
del reglamento, se deberá conducir una evaluación de la resistencia como lo requiera el ingeniero
diseñador o el funcionario público. Estas evaluaciones se realizarán en los siguientes casos:
a. Los materiales de una edificación se consideran de una calidad deficiente.
b. Existe evidencia de una construcción defectuosa
c. Una edificación que ha sufrido deterioro
d. Un edificio que será usado para una nueva función
e. Una edificación o una zona del mismo que no satisfaga los requerimientos del reglamento.
De acuerdo con (ACI, 2005), en 20.2, determinación de las dimensiones requeridas y las
propiedades del material,
a. Seleccionar las dimensiones de los elementos en secciones críticas
b. Ubicar el refuerzo (varilla, malla de alambre soldada, cables) mediante inspecciones y
mediciones en el lugar y confirmando en planos.
c. La resistencia del concreto se puede obtener de cilindros o núcleos donde la
resistencia del concreto esté en duda, esto de acuerdo a ASTM C 42M y ACI 214.4R
60
d. La resistencia del refuerzo o de los cables se obtendrá de pruebas a la tensión de
muestras representativas del material.
La decisión para realizar la prueba de carga dependerá del diagrama de flujo que se
muestra en la imagen 18.
Imagen 18. Diagrama para decisión de prueba de carga. Fuente: imcyc.com
8.3.1. Procedimiento de prueba de carga
En caso de realizarse la prueba de carga, se debe hacer bajo el siguiente procedimiento
según indica (ACI, 2005).
a. El número y la distribución de claros cargados en la estructura se debe seleccionar a
fin de maximizar la deflexión, los esfuerzos y la rotación en las secciones críticas de
los elementos estructurales
b. Intensidad de carga total de prueba, incluyendo la carga muerta existente en el lugar ≥
0,85(1,4𝐷 + 1,7𝐿) o 0,85(1,2𝐷 + 1,6𝐿)
61
Donde D son las cargas muertas o fuerzas y momentos internos y L es las cargas vivas
o fuerzas y momentos externos.
c. La prueba de carga se deberá realizar en la estructura después de 56 días de edad.
8.3.2. Criterios de carga
a. En el primer incremento de carga las mediciones de respuesta tales como la deflexión, la
rotación, la deformación, el deslizamiento o los anchos de grieta se deben obtener en
tiempo menor a una hora.
b. La prueba de carga se aplicará en no menos de cuatro incrementos iguales.
c. Si se tiene una prueba uniforme, el arqueo debe evitarse.
d. Realizar las mediciones de respuesta después de la aplicación de cada incremento de
carga y después de que la carta total haya sido aplicada en por lo menos 24 horas.
e. Retirar inmediatamente la totalidad de la carga después de haber obtenido las mediciones
de respuesta.
f. Realizar una serie de mediciones finales 24 horas después de haber retirado la carga de
prueba.
62
9. METODOLOGÍA DEL TRABAJO
En el presente capítulo se mostrará al lector los procedimientos que fueron tenidos en cuenta
para la elaboración de este trabajo. Se toma como principio fundamental la parte experimental y
llevando la información obtenida a proporciones que pueden ser consideradas como reales.
9.1. Revisión Bibliográfica
Durante la investigación se hizo constante revisión literaria, buscando la información más
reciente y a su vez los antecedentes históricos que ha tenido el tema en cuestión, esto con el fin
de retroalimentar constantemente los procesos llevados a cabo. Se consultaron normas nacionales
e internacionales que sirvieran como referencia para realizar los respectivos análisis en
laboratorio.
9.2. Laboratorio escogido para pruebas
Uno de los laboratorios que a nivel nacional realiza pruebas de carga es Concrelab, por este
motivo, además de que propuso aportar de manera gratuita a la investigación, se eligió como
laboratorio para realizar las pruebas.
En conjunto con el personal del laboratorio, en cabeza de los ingenieros de patología y
concretos, se realizaron los montajes respectivos para las pruebas de carga.
9.3. Consecución del registro fotográfico
Durante el año 2017 se hizo seguimiento a dos proyectos de construcción en su etapa de
estructura, se recopiló la información suficiente y se cuenta con amplio registro fotográfico en el
que se pueden observar los procesos constructivos.
9.4. Elección de las piezas de formaleta
63
Para la formaleta de sistema industrializado, cuyo material base es el aluminio, se utilizó parte
del equipo que se tuvo en uno de los proyectos de construcción a los que se hizo seguimiento, el
constructor suministró la formaleta por unos días para aplicar los ensayos en el laboratorio.
Para la formaleta de madera, utilizada en sistema convencional, fue tomada del otro proyecto
de construcción al que se hizo seguimiento; estas piezas también fueron suministradas por el
constructor de este proyecto para realizar el análisis en laboratorio.
9.5. Determinación de las dimensiones de módulos de formaleta para las pruebas
Se plantearon tres modulaciones de formaleta diferentes, se describen a continuación:
Aluminio: Modulación 1, 1.14 m X 0.60 m, se definió asimétrica para medir hacia cuál apoyo
tenía la mayor deflexión. La altura de la sección transversal es de 5 cm.
Imagen 19. Modulación 1 aluminio – vista en planta. Fuente Sergio Mauricio Torres
Aluminio: Modulación 2, 0.90 m x 0.40 m; se definió con tres piezas para verificar las
diferencias en los desplazamientos con respecto a la modulación de dos piezas.
SECCIÓN TRANSVERSAL 5 CM ALTURA SECCIÓN TRANSVERSAL 5 CM ALTURA
MODULACIÓN 1 - ALUMINIO
60
cm
54 cm60 cm
64
Imagen 20. Modulación 2 aluminio. Fuente Sergio Mauricio Torres
Madera: Modulación 1, 1.40 m X 1.40 m; se definió que fuera cuadrada para verificar la
distribución de esfuerzos midiendo los desplazamientos en el centro.
Imagen 21. Modulación 1 madera. Fuente Sergio Mauricio Torres
SECCIÓN TRANSVERSAL
5 CM ALTURA
SECCIÓN TRANSVERSAL
5 CM ALTURA
SECCIÓN TRANSVERSAL
5 CM ALTURA
MODULACIÓN 2 - ALUMINIO
30 cm 30 cm 30 cm
40
cm
SECCIÓN TRANSVERSAL 5 CM
ALTURA
SECCIÓN TRANSVERSAL 5 CM
ALTURA
MODULACIÓN 2 - ALUMINIO
14
0cm
70 cm 70 cm
65
9.6. Determinación de las magnitudes de carga aplicadas a las formaletas
Para ambos casos de formaleta, tanto en aluminio como para la de madera, se buscó simular la
carga que se genera, construyendo una losa maciza de concreto de 10 cm de espesor.
Modulación 1 aluminio:
Tabla 3. Peso teórico modulación 1 aluminio. Fuente Sergio Mauricio Torres
Modulación 2 aluminio:
Tabla 4. Peso teórico modulación 2 aluminio. Fuente Sergio Mauricio Torres
Modulación 1 madera:
X (m) Y(m) Área (m2) Espesor (m) Volumen (m3) Peso (kg)
0,6 0,54 0,324 0,1 0,0324 71,28
0,6 0,6 0,36 0,1 0,036 79,2
TOTAL 150,48 KG
X (m) Y(m) Área (m2) Espesor (m)Volumen
(m3)Peso (kg)
0,3 0,4 0,12 0,1 0,012 26,4
0,3 0,4 0,12 0,1 0,012 26,4
0,3 0,4 0,12 0,1 0,012 26,4
TOTAL 79,2 KG
66
Tabla 5. Peso teórico modulación 1 madera. Fuente Sergio Mauricio Torres
9.7. Prueba de carga aplicada a formaleta de sistema industrializado y convencional
Se realizan las pruebas de carga de acuerdo al procedimiento y las características que se
describen a continuación.
9.7.1. Descripción del montaje en laboratorio
a. Se seleccionan las piezas de formaleta, las cuales van a ser puestas a prueba en el
ensayo, esta formaleta cumple la característica de tener mínimo una dimensión igual
entre piezas, para la modulación 1 las dimensión en común es la de 60 cm, en la
modulación 2 las dimensiones en común son 40 cm y 30 cm, para la modulación tres
las dimensiones en común son 140 cm y 70 cm.
b. Se calcula la magnitud de las cargas para cada modulación, además de definir cuáles
serán los incrementos que se aplicarán.
c. Se unen las piezas de formaleta por medio de pasadores y pines para aluminio y de
puntilla de 3” para la formaleta de madera, de esta forma quedan conformadas las tres
modulaciones a las que se hará la prueba de carga.
d. De acuerdo a la dimensión final de cada modulación, se procede a localizar la
ubicación de los apoyos, además de la ubicación que tendrán los deformímetros que se
van a utilizar para medir las deflexiones.
X (m) Y(m) Área (m2) Espesor (m) Volumen (m3) Peso (kg)
0,7 1,4 0,98 0,1 0,098 215,6
0,7 1,4 0,98 0,1 0,098 215,6
TOTAL 431,2 KG
67
e. Una vez se tienen los apoyos, verificando que se encuentren paralelos y nivelados a la
misma altura, se procede a colocar cada modulación de formaleta encima de los
apoyos, chequeando nuevamente que su ubicación sea simétrica dentro del sistema.
f. En este punto se hace la primera lectura a los deformímetros, teniendo este dato como
el “cero” del ensayo.
g. Se procede a colocar la primera carga y pasada una hora a registrar la deformación que
se han generado, así mismo se realiza el procedimiento para los siguientes tres
incrementos.
h. Pasadas 24 horas se registra la última deflexión en la etapa de carga, y en ese momento
se inicia el descargue de la formaleta.
i. El descargue se realiza de forma similar al cargue, retirando cada hora la carga
correspondiente a un incremento. De la misma manera que en el cargue también se
mide la deformación que se tiene en el proceso de recuperación.
j. Una vez se retira la última carga, se deja el montaje instalado y 24 horas después se
realiza la medición de la deflexión final que se produjo en la formaleta tras aplicar la
carga.
Para el ensayo que se realizará, se asume que las cargas se reciben de manera distribuida y
uniforme en lo largo y ancho de la formaleta, esto debido a que en la planeación de los
incrementos de carga, se definió que este peso se cargaría a la formaleta de manera simétrica.
De acuerdo con el procedimiento descrito, el cual se realizó para las tres modulaciones de
formaleta, se observa que en el cargue, descargue y posterior recuperación de la formaleta, se
cumple con lo establecido por el ACI para pruebas de carga, estableciendo que esta prueba se
68
realiza generalmente para edificaciones existentes y los experimentos que se tienen en formaletas
han sido limitados.
9.7.2. Prueba de carga aplicada a formaleta de sistema industrializado
El procedimiento consiste en someter las formaletas a incrementos de carga hasta llegar a la
carga máxima esperada y evaluar la deflexión en el punto medio a través de un deformímetro.
Para el ensayo se dispuso de vigas de concreto como apoyo, medidores de deformación, la
formaleta de lámina de aluminio y pesas de 15 kg para simular la carga. El montaje se detalla en
la imagen 22.
Imagen 22. Montaje para formaleta de aluminio. Fuente Sergio Mauricio Torres
La descripción de la formaleta utilizada es: lámina de aluminio aleación 5052 – H38, unida a
través de pasadores metálicos de 75 mm de longitud y diámetro 16 mm, los pasadores se
aseguran con cuñas de 10 cm de longitud del mismo material.
Carga aplicada
Deformímetro
Formaleta
Apoyos
69
La explicación, procedimiento, evaluación de cargas, registro fotográfico y resultados de
desplazamientos obtenidos se encuentran en el anexo 1 de este trabajo de grado, cuyo nombre es
Prueba de Carga en Formaleta de Aluminio.
Imagen 23. Montaje para formaleta de aluminio. Fuente Sergio Mauricio Torres
9.7.3. Prueba de carga aplicada a formaleta de sistema convencional – madera
El procedimiento consiste, en someter las formaletas a incrementos de carga hasta llegar a la
carga máxima esperada y evaluar la deflexión por medio de deformímetro. Para el ensayo se
dispuso de vigas de concreto como apoyo, medidores de deformación, la formaleta de madera y
bultos de cemento de 50 kg para simular la carga.
La descripción de la formaleta utilizada es en madera, con apariencia desgastada en todo su
cuerpo principal, tendiendo puntillas y fisuras en sus apoyos principales permitiendo la unión
entre las maderas. (Imagen 24, montaje para formaleta de madera).
Carga aplicada
Deformímetro
Formaleta
Apoyos
70
Imagen 24. Montaje para formaleta de madera. Fuente Sergio Mauricio Torres
La explicación, procedimiento, evaluación de cargas, registro fotográfico y resultados de
desplazamientos obtenidos se encuentran en el anexo 2 de este documento, cuyo nombre es
Prueba de Carga en Formaleta de Madera.
Imagen 25. Montaje a formaleta de madera. Fuente Sergio Mauricio Torres
Deformímetro
Formaleta
Apoyos
Formaleta
Carga aplicada
Apoyos
71
En la tabla 6 se describe la especificación del concreto que se simuló para las formaletas
de aluminio y de madera.
Tabla 6. Características del concreto f´c 21 Mpa. Fuente: Sergio Mauricio Torres
En la imagen 26 se observa un bosquejo general de un módulo de formaleta de aluminio, en
este se muestran sus conexiones y se da nombre a cada parte del módulo.
Imagen 26. Bosquejo formaleta estándar aluminio. Fuente: Catálogo Forsa
Densidad
Cont aire
Asentamiento
%
cm
CONCRETO 21 MPa - CONCRETO DE SISTEMA INDUSTRIALIZADO
PLACA CATÁLOGO DE SOLUCIONES CEMEX
2200
2
17,78
kg/m3
72
10. RESULTADOS
A continuación se presentan los datos que arrojó el ensayo de prueba de carga para las
modulaciones de formaleta. En las imágenes 26, 27 y 28 se generaron las gráficas de acuerdo
a los ejes cartesianos.
10.1. Resultados de laboratorio
Modulación 1: En la tabla 7 se observan los datos experimentales que se obtuvieron tras las
pruebas de carga para la modulación 1 de la formaleta de aluminio.
Tabla 7. Resumen de resultados de prueba de carga aluminio modulación 1. Fuente: Sergio Mauricio Torres
En la imagen 27 se observa gráficamente el comportamiento que tuvo la modulación 1 de
aluminio ante la solicitud de las cargas.
MODULACIÓN ESTADO CARGA (Kg) CARGA ACUM (Kg) DEFLEXIÓN (mm)
CARGUE 0 0 -0,11
60 60 -0,23
60 120 -0,33
60 180 -0,45
60 240 -0,58
DESCARGUE 0 240 -0,6
60 180 -0,47
60 120 -0,35
60 60 -0,26
60 0 -0,12
RECUPERACIÓN 0 0 -0,11
MODULACIÓN
1 ALUMINIO
73
Imagen 27. Representación gráfica de los desplazamientos modulación 1. Fuente: Sergio Mauricio Torres
Modulación 2: En la tabla 8 se observan los datos experimentales que se obtuvieron tras las
pruebas de carga para la modulación 2 de la formaleta de aluminio.
Tabla 8. Resumen de resultados de prueba de carga aluminio modulación 2. Fuente: Sergio Mauricio Torres
En la imagen 28 se observa gráficamente el comportamiento que tuvo la formaleta de aluminio
ante la solicitud de las cargas.
-0,7
-0,6
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
-10 40 90 140 190 240
Des
pla
zam
ien
to e
n M
ilím
etro
s
Carga en Kilogramos
MODULACIÓN 1 DEFLEXIÓN VS CARGA ACUMULADA
MODULACIÓN ESTADO CARGA (Kg) CARGA ACUM (Kg) DEFLEXIÓN (mm)
CARGUE 0 0 -0,23
30 30 -0,29
30 60 -0,37
30 90 -0,44
30 120 -0,52
DESCARGUE 0 120 -0,55
30 90 -0,46
30 60 -0,38
30 30 -0,3
30 0 -0,24
RECUPERACIÓN 0 0 -0,23
MODULACIÓN
2 ALUMINIO
74
Imagen 28. Representación gráfica de los desplazamientos modulación 2. Fuente: Sergio Mauricio Torres
Modulación 3: En la tabla 9 se observan los datos experimentales que se obtuvieron tras las
pruebas de carga para la formaleta de madera.
Tabla 9. Resumen de resultados de prueba de carga modulación 3. Fuente: Sergio Mauricio Torres
En la imagen 29 se observa gráficamente el comportamiento que tuvo la formaleta de aluminio
ante la solicitud de las cargas.
-0,6
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0 20 40 60 80 100 120
Des
pla
zam
ien
to e
n M
ilím
etro
s
Carga en Kilogramos
MODULACIÓN 2 DEFLEXIÓN VS CARGA ACUMULADA
MODULACIÓN ESTADO CARGA (Kg) CARGA ACUM (Kg) DEFLEXIÓN (mm)
CARGUE 0 0 0
100 100 -0,41
100 200 -2,17
100 300 -2,21
100 400 -4,42
100 500 -5,2
DESCARGUE 0 500 -5,55
100 400 -5,25
100 300 -3,92
100 200 -3,37
100 100 -1,65
100 0 -1,05
RECUPERACIÓN 0 0 -0,32
MODULACIÓN
1 MADERA
75
Imagen 29. Representación gráfica de los desplazamientos modulación 3. Fuente: Sergio Mauricio Torres
De acuerdo al resumen anterior y a los gráficos que se generaron, se presenta la tabla 10, con
el resultado de deflexiones máximas ante la carga que se aplicó para cada modulación de
formaleta.
Tabla 10. Resultados obtenidos en pruebas de carga. Fuente: Sergio Mauricio Torres
Con respecto a la tabla 10, se genera el gráfico que ilustra las diferencias en las deflexiones
obtenidas para las tres modulaciones de formaleta, se presenta a continuación la imagen 30.
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 100 200 300 400 500
Des
pla
zam
ien
to e
n M
ilím
etro
s
Carga en Kilogramos
MODULACIÓN 3 DEFLEXIÓN VS CARGA ACUMULADA
MATERIAL MODULACIÓN PESO APLICADO (Kg) ESFUERZO (Kg/m2) DEFLEXIÓN MÁX (mm)
ALUMINIO 1 240 350,9 -0,49
ALUMINIO 2 120 333,3 -0,32
MADERA 3 500 255,1 -5,55
76
Imagen 30. Deflexiones obtenidas en las tres pruebas de carga. Fuente Sergio Mauricio Torres.
-6
-4
-2
0
2
0 1 2 3 4
Def
lexi
ón
máx
en
Miím
etro
s
Número de modulación
DEFLEXIONES OBTENIDAS
77
11. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Para hacer el análisis se relaciona a continuación la tabla 11.
Tabla 11. Resumen general de resultados. Fuente: Sergio Mauricio Torres
• De acuerdo a los resultados generados en las pruebas de laboratorio, la deflexión
máxima en formaleta de aluminio corresponde al 8.83 % de la deflexión
máxima que se generó en la formaleta de madera.
• Aunque el esfuerzo aplicado en la modulación 3 fue el 72.7 % del aplicado en la
modulación 1, la deflexión registrada en la modulación 3 fue 11.32 veces
mayor a la de la formaleta 1.
• El comportamiento que se presentó en las modulaciones 1 y 2, las cuales fueron
de aluminio, es coherente, debido a que el esfuerzo aplicado en la modulación 1
fue 1.05 veces el aplicado en la modulación 2, asimismo la deflexión que se
generó en la modulación 1 fue 1.53 veces la registrada en la modulación 2.
• De acuerdo a lo registrado en las tablas 7, 8 y 9, ninguna de las modulaciones
analizadas retornó a su posición inicial, evidenciándose así en la etapa de
recuperación.
MODULACIÓN MATERIAL ÁREA (m2) PESO APLICADO (Kg) ESFUERZO (Kg/m2) DEFLEXIÓN MÁX (mm)
1 ALUMINIO 0,684 240 350,9 -0,49
2 ALUMINIO 0,36 120 333,3 -0,32
3 MADERA 1,96 500 255,1 -5,55
78
• El módulo de madera, cuya área fue 2.86 veces el área de la modulación 1 y
5.44 veces el área de la modulación 2, registró la mayor deflexión, siendo esta
de 5.55 mm.
79
12. CONCLUSIONES
De acuerdo a las pruebas de laboratorio que se realizaron y al análisis de resultados que se
hizo, se concluye que tras aplicar carga similar a la de una losa de concreto, las uniones de los
módulos de formaleta se deformaron elásticamente, este comportamiento debe tenerse en cuenta
en el momento de aumentar las cargas a las formaletas, ya que en el caso de no contar con un
apuntalamiento suficiente, es posible que la formaleta falle.
La eficiencia estructural del sistema que se utiliza para unir las piezas de formaleta de
aluminio (pines y pasadores), es mayor a la eficiencia que se tiene en el sistema utilizado en las
formaletas de madera (puntillas), esto queda demostrado en las deflexiones máximas que se
generaron para cada caso, donde la madera se deformó casi en un 1132 % con respecto a la
magnitud de deformación en la formaleta de aluminio.
Debido a que la deflexión máxima en las formaletas de aluminio fue el 8.83 % de la
presentada en formaleta de madera, se determina que en cuanto a las deflexiones generadas, es
una ventaja el uso de formaletas de aluminio o de sistemas industrializados con respecto a la
formaleta de madera.
Teniendo en cuenta que el esfuerzo aplicado a la formaleta de madera fue el 72.7 % del
esfuerzo al que se llevó la formaleta de aluminio y observando que la deflexión producida fue
11.32 veces mayor a esta, se determina que en cuanto a los esfuerzos resistidos es superior el
80
desempeño presentado por las formaletas de aluminio, siendo esto una ventaja con respecto a la
formaleta de madera.
Debido a que las pruebas se hacen a módulos de formaleta conformados por dos o tres piezas,
con apoyos simples en sus extremos, las condiciones que se manejan con respecto a los
apuntalamientos reales en la construcción para losas o vigas son desfavorables, debido a que no
se tienen apoyos de segundo ni de tercer género, de esta forma se debe analizar que los datos aquí
presentados, solamente reflejan valores estimativos de desplazamientos ante las condiciones que
se dan en el ensayo.
En aspectos económicos, el uso de formaletas en madera representa ventajas con respecto a las
formaletas metálicas o de aluminio. El costo estimado para 1 m2 de formaleta de madera
incluyendo los soportes y accesorios es de $ 92.000, mientras el costo de la compra de 1 m2 de
formaleta de aluminio se maneja en Bogotá desde los $ 380.000. Esta información es extraída de
un proyecto que se construyó durante los años 2016 y 2017 en Bogotá.
La durabilidad de la formaleta de madera es limitada a un máximo de 30 procesos de vaciado
sin que esta pierda su forma y calidad, para posteriores vaciados se tendrán que generar
mantenimientos y en algunos casos cambios de componentes o soportes. Por su parte las
formaletas de aluminio pueden llegar a 400 usos sin que exista la necesidad de realizar
mantenimiento, simbolizando una ventaja sobre la formaleta de madera.
81
En cuanto a rendimiento en obra las características de ser mano portable y liviana (20 kg/m2)
para el traslado, representa una ventaja el uso de formaleta de aluminio con respecto a la
formaleta de madera, ya que las dimensiones de las camillas de madera y el peso (25 kg/m2),
hacen que su traslado sea menos eficiente.
A nivel normativo actualmente no existen suficientes parámetros para medir la capacidad de
soporte que debe tener la formaleta que se emplea en los proyectos de construcción.
82
13. RECOMENDACIONES
Se recomienda a la Universidad Distrital, contar con laboratorios dotados para aplicar
diferentes pruebas a materiales o elementos estructurales, ya que para el desarrollo de este trabajo
fue necesaria la colaboración de un laboratorio externo en donde se facilitó el espacio y los
equipos para realizar las pruebas de carga.
Modificando las pruebas que se realizaron, se podrían realizar los ensayos colocando
apuntalamiento total en la unión de las piezas y medir las deformaciones bajo esta condición.
Para próximas investigaciones, se propone realizar el análisis de eficiencia estructural en
formaletas por medio de software aplicado.
Desde la eficiencia estructural, de acuerdo al análisis y conclusiones que se presentan, se
recomienda el uso de formaleta de aluminio sobre la formaleta de madera.
A nivel normativo en Colombia, se podrían incluir especificaciones en cuanto a capacidad de
soporte que deben tener las formaletas que se emplean en los proyectos de construcción.
83
14. BIBLIOGRAFÍA
Jaramillo B, Gustavo. (2016). Estructuras aplicadas a la construcción (Edición Primera ed).
Colombia: Mundo del Libro Editores.
Muñoz M, Harold A. (2015). Construcción, Interventoría y Supervisión Técnica de las
Especificaciones de Concreto Estructural (Edición Primera ed). Colombia: Asocreto.
González C, Óscar, Robles F, Francisco. (2014). Aspectos Fundamentales del Concreto
Reforzado (Edición Cuarta ed). México: Limusa.
Ferdinand R, Beer, Russell, Jhonston, John Dewolf. (2013). Mecánica de Materiales (Edición
Sexta ed). Estados Unidos de América: McGraw-Hill.
Hernández C, Nieves L. (2012). Sistemas Constructivos Industrializados en Concreto Para
Producción de Vivienda (Edición Primera ed). Colombia: Universidad Colegio Mayor de
Cundinamarca.
Santamaría, Andrés (2011). Construcción de Vivienda con Sistema Industrializados de Muros
en Concreto (Edición Primera ed). Colombia: Asocreto.
Perles, Pedro. (2011). Hormigón Armado tomos I y II (Edición Primera ed). Colombia:
Ediciones de la U – Editorial Nobuko S.A.
Mc Cormac, Jack, Brown, Rusell H. (2011). Diseño de Concreto Reforzado (Edición Octava
ed). México: Alfaomega.
Yu Hsieh, Yuan. (1995). Teoría Elemental de las Estructuras (Edición Cuarta ed). Estados
Unidos: Prentice Hall.
84
Segura Franco, Jorge Ignacio. (2011). Estructuras de Concreto (Edición Séptima ed).
Colombia: Ayala Ávila y Cía Ltda.
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. (2010). Reglamento Colombiano
de Construcción Sismo Resistente. NSR-10. Segunda actualización, Bogotá, Colombia:
Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. AIS.
Ripollés, Oscar Cid. (2010). La Evolución de los Encofrados. Recuperado de
https://issuu.com/a-type/docs/historia_encofrado
Ochoa Rojas, Francisco Eduardo. (2017). Avances en Formaletas Para Edificios de Mediana
Altura. Recuperado de http://www.asocretovirtual.com/boletin/vivienda/vivienda-05-
2017/Tecnologia.pdf
Silva, Omar Javier. (2015). Construcción de Columnas en Concreto. Recuperado de
http://blog.360gradosenconcreto.com/construccion-de-columnas-de-concreto/
Sánchez, Néstor Luis. (2012). Proceso Constructivo de Losa de Concreto Armado.
Recuperado de https://civilgeeks.com/2012/11/26/proceso-constructivo-de-losa-de-concreto-
armado/
Silva, Omar Javier. (2013). Formaletas Para la Construcción con Sistemas Industrializados.
Recuperado de http://blog.360gradosenconcreto.com/formaletas-para-la-construccion-con-
sistemas-industrializados/
NTC 396. Ingeniería Civil y Arquitectura. Método de Ensayo para Determinar el
Asentamiento del Concreto, Colombia, Bogotá, 15 de enero de 1992.
85
NTC 550. Concretos. Elaboración y Curado de Especímenes de Concreto en Obra, Colombia,
Bogotá, 21 de junio del 2000.
NTC 673. Concretos. Ensayo de Resistencia a la Compresión de Especímenes Cilíndricos de
Concreto, Colombia, Bogotá, 17 de febrero de 2010.
ACI 318 S-05. Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural, Estados Unidos de
América, 2005.
Orts, D Bru, De los Santos, F.J. Baeza, Navarro, Menargues, Chorro, Ivorra. (2016). XXI
Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, (Edición Primera ed). España, Universitas Miguel
Hernández.
Forsa. (2018). Catálogo Técnico. Recuperado de https://www.forsa.com.co/wp-
content/themes/forsa/img/catalogos/Catalogo%20FORSA%20ALUM.pdf