Analisis Basico de Cimbras PDF

Preview

Summary

Download Analisis Basico de Cimbras PDF

Description

Análisis Básico de Cimbras

1

CAPITULO 1

Análisis Básico de Cimbras. El objetivo de este primera parte es dar una idea clara sobre los costos de la cimbra tradicional, como parámetro comparativo contra alternativas como la renta, uso o compra de otras alternativas de cimbrado. Tambien deseamos hacer notar que en materia de diseño de cimbras aún hay mucho que hacer.

Este es un tema que por si mismo requiere de varios volúmenes, no obstante y para el beneficio de nuestros amigos que apenas inician en esta profesión esbozaremos los principios básicos del diseño y cotización de cimbras tomando como material fundamental la madera. De cualquier forma es necesario aclarar que en estos momentos hay grandes avances en la implementación de cimbras metálicas las cuales poseen mayores cualidades y facilidad de empleo, sin embargo la única razón por la que no se emplea es por su elevado costo de inversión inicial. En otras palabras, utilizar madera es más barato que invertir en la compra de una cimbra metálica. Aunque a la larga la cimbra de madera se perderá y la metálica podrá seguir siendo usada. Pero también debemos de comentar que existen muchas empresas dedicadas a la renta de cimbra que además ofrecen la asesoria para lograr el mejor sistema de cimbrado. Por nuestra parte iniciaremos nuestro estudio dando una breve descripción de la madera.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

2

Estructuras de Madera. Aún en la edad de los materiales compuestos y los composites, la madera sigue siendo un material muy interesante y con propiedades especificas que le dan ventajas en ciertas áreas sobre el acero e incluso sobre el concreto. Fue el primer material de construcción que utilizo la humanidad y por ser un recurso renovable por reforestación nos atrevemos a decir que seguirá por siempre. Muy lamentablemente en México la madera se ha relegado estructuralmente a obras efímeras como las cimbras o a elementos decorativos como paneles y muebles. En tiempos prehispánicos se convirtió en refuerzo estructural de columnas y muros y la base de todos los techos planos. Incluso es posible ver en los edificios coloniales más antiguos en la zona lacustre de la Ciudad de México, que entramados de vigas de madera a manera de balsas estabilizaron el suelo para el desplante de muros “tambor” de argamasa y tezontle. Actualmente en la zona arqueológica del centro de la Ciudad de México se pueden ver vigas y postes de madera embebidos en chapopote que sirvieron como pilotes de fricción. Un ejemplo actual de la eficacia de la madera como material estructural y posibilidades de duración es la Montaña Rusa del parque de juegos mecánicos de Chapultepec. Aquí podemos ver que la madera aún con 40 años de edad es una estructura en perfecto funcionamiento que con el mantenimiento adecuado puede soportar la intemperie y las cargas mecánicas del funcionamiento del juego. Como dato curioso podemos mencionar que los seres vivos más altos son, con mucha ventaja, las secuoyas 'redwood'. Son de la familia de las secuoyas y pueden elevarse hasta una altura superior a la de un edificio de 36 pisos. Muchos miden más de 80 metros de altura, el equivalente a un edificio de 25 plantas, tienen más de 400 años y pueden tener hasta 5 metros de ancho en su base. Quizá en México no hay árboles tan grandes ni tan antiguos, pero con las posibilidades forestales de México seria una buena idea el uso más frecuente de la madera como elemento estructural de construcción. Y a este respecto comentemos un poco sus ventajas respecto a otros materiales.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

3

1. Es fácil de trabajar con herramientas sencillas, con lo que puede tomar una gran diversidad de secciones y formas. 2. Con el debido mantenimiento es muy durable, incluso superior al acero que fácilmente se corroe. Y en el aspecto durabilidad solo es superada por los materiales pétreos como el concreto. 3. Su resistencia especifica es superior a la del acero y a la del concreto. En otras palabras, un viga de madera podrá soportar más cargas y esfuerzos que sus equivalentes del mismo peso en concreto o en acero. 4. Si bien el concreto armado en términos de durabilidad es superior a la madera hay que anotar que su peso es mucho mayor, según el tipo de madera hasta cinco veces más pesado por lo que requiere de grandes cimentaciones para soportar las estructuras de concreto en comparación de las necesarias para soportar una estructura de madera. 5. Su resistencia bajo incendio es mejor a la del acero el cual pierde sus capacidad al sobrepasar los 500° centígrados y solo es superada por el concreto. Los elementos de madera componentes de estructuras pueden poseer un alto grado de resistencia al fuego. Por ejemplo, una columna de 12 x 12 pulgadas y de 10 pies de altura construida con madera roja europea (Pinus sylvestris) y calculada para soportar una carga de 90 toneladas tendría una resistencia al fuego de aproximadamente 45 minutos. Una columna de acero no protegida, proyectada para soportar la misma carga, fallaría a los 15 minutos. La columna de madera cedería al quemarse y carbonizarse y la de acero por reblandecimiento debido a su exposición a altas temperaturas. El resultado de ambas podría ser mejorado recubriéndolas de un material aislante, como es la vermiculita Como desventajas podemos mencionar las siguientes. 1. Es difícil establecer sus propiedades especificas para poder diseñar grandes estructuras dentro de limites confiables. Se requiere de una gran experiencia y conocimiento para seleccionar los elementos y otorgarles las propiedades adecuadas para construir con seguridad. 2. Su grado de humedad afecta su resistencia. 3. Requiere de un cuidadoso y puntual mantenimiento o puede ser atacada por agentes naturales. 4. Su deformación es mayor a la de sus alternativas en acero o concreto y bajo cargas de larga duración produce deformaciones permanentes.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

4

Propiedades de la Madera. Por su tamaño y localización geográfica México posee una gran variedad de tipos de madera, desde confieras a maderas tropicales preciosas. Para este texto elemental las dividiremos en dos grandes grupos: 1. Las maderas preciosas o de ebanistería como la caoba, el roble, el encino, el nogal y otras de esta especie usadas en la industria mueblera. Estas tienen mayores cualidades y son más agradables a la vista, pero también son más caras. 2. Las de construcción como el pino ocote y el oyamel son más comunes y menos estimadas. Se han empleado durante mucho tiempo en la industria de la construcción, principalmente como cimbra y será sobre estas maderas sobre las que haremos nuestros comentarios. Otra consideración importante es la calidad y naturaleza de la madera. Antes de intentar diseñar algún elemento de madera, incluso una humilde cimbra, hay que comprender que se trata de un material fibroso, cuyas propiedades mecánicas van a depender de varios factores

Calidad de la Madera. El primer factor es la calidad. Las maderas se clasifican en tres categorías por su calidad. Esta calidad depende de la apariencia limpia y agradable con vetas longitudinales y sin rastros de nudos. Los nudos son las partes cercanas a la corteza donde nacen las ramas. Estos nudos no son deseables pues rompen la continuidad de la veta y su resistencia a la compresión. Las categorías se describen como sigue: PRIMERA

Es una madera libre de nudos o daños, de vetas claramente longitudinales. Las piezas pertenecen al centro del tronco del árbol.

SEGUNDA

Presenta algunos nudos o imperfecciones en las orillas, su veta puede ser sesgada, estas piezas de madera pertenecen a las partes cercanas al borde del tronco

TERCERA

Es madera con imperfecciones, nudos e incluso fragmentos de corteza, sus propiedades estructurales son dudosas.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

5

El Hilo o Veta de la Madera. Este es otro factor muy importante. El hilo, grano o veta de la madera determina sus resistencia estructural. Observe usted un Polín, notara que el hilo corre en sentido longitudinal. La fibra de la madera en este sentido presenta su mejor capacidad de soporte bajo compresión.

En nuestra ilustración el hilo o grano de la madera corre a lo largo y es en este sentido en el que la madera tendrá su mejor resistencia. Note también que una tabla de madera al rajarse lo hará siguiendo su veta, hilo o fibra. Esta primera propiedad la otorga el aserradero al “desglosar” un árbol recién talado en piezas de dimensiones comerciales ya conocidas y establecidas en pulgadas desde hace mucho tiempo pues la maquinaria de aserradero era (o aún lo es) de importación y maneja escalas en sistema ingles. De aquí surge la primera definición que maneja el analista de P.U. y es conocida como PIE TABLÓN. Un PIE TABLÓN es un cubo ideal de madera que mide un pie por un pie por una pulgada o sea 144 pulgadas cúbicas. Si bien esta es una unidad de aserradero, actualmente esta en desuso y la madera en la maderería se comercializa en piezas como duelas, polines y tablones. También note que si la madera presenta las vetas en ángulo perderá resistencia

La madera de la ilustración anterior presenta la veta o el hilo en ángulo y por lo tanto tendrá menos resistencia a la compresión. De donde podemos inferir que entre mayor sea el ángulo de la veta menor será la resistencia.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

6

En realidad la madera como todo material debe considerarse para los efectos de el sometimientos a cargas y esfuerzos en tres direcciones perpendiculares X,Y,Z, pero como en realidad las propiedades perpendiculares al hilo o veta de la madera difieren tan poco, para los efectos prácticos del diseño será suficiente considerar las cargas y esfuerzos en el sentido longitudinal de la veta. Si usted planea en verdad realizar una estructura de madera deberá someter cada lote a un análisis que incluyan pruebas de resistencia a la compresión, flexión por impacto, tenacidad, dureza, resistencia al esfuerzo cortante, desgarramiento y tensión. Una madera de pino de primera probada al hilo debe tener un valor de resistencia a la compresión de 60 kilogramos por centímetro cuadrado y 80 kilogramos a la flexión y 65 Kg. a la tensión con un modulo de elasticidad de 85,000.

Humedad y Secado. Ahora la madera tendrá diferentes propiedades según su grado de humedad. Normalmente la madera como todo ser orgánico esta húmedo y este contenido de agua varia desde su tiempo de haber sido talada y aserrada hasta su manejo y exposición a la intemperie. Una primera consideración a este respecto es que la madera entre más húmeda menos resistencia a la compresión posee. También la madera húmeda puede deformarse o torcerse volviéndose inútil para cualquier propósito estructural incluyendo la cimbra. Una madera secada o estufada adquiere mayores cualidades mecánicas, siempre y cuando este proceso de secado se haga cuidadosamente y hasta cierto punto. Secar una madera es un proceso largo y delicado pues un exceso puede conducir a deformaciones o agrietamientos.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

7

Como comprar madera. Aunque realmente se necesita ser un conocedor para escoger la madera indicada para una estructura, usted podrá tener la certeza de hacer una buena elección si la madera se presenta cortada a la veta, libre de imperfecciones y aceptablemente seca sin haberse tornado leñosa. Un consejo práctico es que verifique personalmente la compra de cada pieza y rechace aquellas que muestren torceduras o nudos. Tratándose de una cimbra, sin pedirle que compre madera de primera si debe estar consiente de que la calidad de su colado dependerá de la calidad del material con la que este fabricando el molde. Los nudos le restan resistencia a la madera, recuerde que usted descargara sobre esta estructura provisional dos toneladas y media de peso por cada metro cúbico de concreto vaciado y esta operación se ejecuta con personal y equipo en movimiento constante, probablemente durante su uso la estructura en si misma nunca recibirá tanto impacto como en ese momento.

Rectitud. Además de los nudos es importante que su madera sea recta. Su cimbra es un molde y usted no quiere colados defectuosos. Elija con cuidado su madera y trate que cada polín y cada barrote sean reglas que al ponerse una junta a la otra mantengan muy poca luz entre ellos. El asunto no es solo de estética o de darle más trabajo al carpintero. Realmente todas las piezas de madera fueron cortadas de manera recta en un aserradero por maquinaria, el hecho de un polín o un barrote estén torcidos significa que su apilado fue descuidado, estuvieron a la intemperie y sus resistencia puede ser cuestionable. Además si las piezas no “cierran” perfectamente una junto a la otra se ocasionaran rebabas y un colado con rebabas es muy difícil de desmoldar o descimbrar por lo que la madera termina dañada. Otro factor importante en el presupuesto de su cimbra son las sustancias con las cuales conservara la madera. Ciertamente la madera no es barata, y será mejor tomar todas las consideraciones para su preservación. Considere aplicar alguna capa de resina desmoldante que le de una superficie pulida.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

8

Cimbrados Básicos. En realidad una cimbra es un molde que nos permitirá obtener nuestro elemento de concreto. De sobra esta decir que si nuestra cimbra no esta correctamente ejecutada el elemento quedara imperfecto de manera permanente. Ahora la primera consideración para fabricar nuestra cimbra es que el concreto en estado liquido tiene un peso de dos toneladas y media por metro cúbico. Así que nuestra cimbra debe ser capaz de soportar este peso, más la carga viva que se producirá durante el proceso de colado e incluso la carga que significa el vibrado de la mezcla. Debido a todos estos factores, la cimbra se convierte en un verdadero bosque de puntales para soportar este peso. Pero además para considerar las cargas dinámicas debe añadírsele una serie de arrastres y tirantes. Desde el punto de vista de los costos no podemos permitir que se utilice madera de más en una cimbra, pues esto aumentara nuestro costo e incluso puede sacarnos del rango de la licitación, o sea del costo permitido. Pero por otra parte una consideración deficiente puede ser catastrófica, en dos sentidos: El primero es que realmente se utilice más madera lo cual incidirá en una perdida para nuestra compañía. La segunda es que la cimbra no sea lo suficientemente resistente y colapse. Lo cual ha llegado a suceder. Por nuestra parte y sin la intención de ofrecer un tratado sobre cimbras le ofreceremos los diseños tradicionales para los elementos más típicos y su cubicación respectiva. La idea es que pueda usted ver las soluciones que han funcionado tradicionalmente en la construcción y que por otro lado tenga un parámetro del costo de la cimbra en madera para que haga comparaciones contra la conveniencia de adquirir o rentar cimbra metálica.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

9

Cuidados con la Cimbra. Antes de abocarnos al diseño de las cimbras es importante tener muy en cuenta que una cimbra bien cuidada es un patrimonio para un constructor. Aunque es típico decir que una cimbra solo tenga seis usos, una cimbra bien diseñada, bien montada (y sobre todo cuidadosamente desmontada) puede tener un uso muy prolongado y muchas obras. Para esto como acabamos de notar, su diseño debe permitir que tanto el montaje, pero más importante aún, el desmontaje se pueda realizar sin dañar los elementos de madera que la componen. Realmente la cimbra no se daña al montarse. Si exceptuamos cortes para cimbrados especiales o piezas de ajuste, una tarima por ejemplo puede usarse una y otra vez sin modificaciones. El problema de perdida de cimbra se da durante el desmontaje. Una “cimbra común” (por ejemplo) construida mediante duelas tiene una superficie áspera y dotada de uniones por donde la lechada de cemento se cuela formando “rebabas”. Cuando el concreto fragua, la lechada que penetro en hendiduras y porosidades de la madera ahora endurecida forma un poderoso agarre sobre la superficie de madera que solo se podrá remover mediante el uso de la fuerza bruta. En el proceso la cimbra deja pedazos de madera adheridas al concreto y las tarimas terminan severamente dañadas. En contraste una cimbra de superficie lisa, sin grietas o aberturas en las uniones de las tarimas o paneles arrojaran superficies más agradables y donde la cimbra se podrá desmontar sin perdidas. Por lo tanto podemos decir que el primer factor para obtener colados de buena calidad y cimbras de larga duración es que la superficie de contacto sea lo más lisa posible. Y la unión entre tarimas lo mas cerrado que se pueda lograr para impedir la formación de escurrimientos. Por supuesto es aconsejado el uso de un desmoldante para cimbra que sea mejor que el consabido aceite quemado o diesel. Comercialmente existen muchos productos, pero detengámonos en nuestra cimbra. Los elementos de esta cimbra que pretendemos preservar deben estar tratados contra la intemperie, pues durante el proceso de colado estarán sometidos a una gran cantidad de humedad, uno de los peores enemigos de la madera.

Editorial Viadas, S.A. de C.V. Todos los derechos reservados. Prohibida su reproducción total o parcial.

Análisis Básico de Cimbras

10

Por lo tanto es practico tratar nuestra madera, tanto tarimas, como barrotes y polines con algún producto que cierre los poros de la madera impidiendo el paso a la humedad, pero también a otro enemigo mortal; los insectos. Un producto eficaz y no demasiado caro es el pentaclorofenol. Es un producto que debe manejarse con cuidado pues es potencialmente venenoso. El tratamiento es sencillo. Se construye una tina que se llena con pentaclorofenol y se sumergen ahí uno a uno los elementos de nuestra cimbra. El secado es casi inmediato y la madera toma la apariencia de madera barnizada. Ahora si usted quiere obtener aún más ventaja de sus tarimas de triplay o cimbraplay puede tratar la superficie con una mezcla de pedacearía de poliestireno como el material de vasos y empaques también llamado unicel, el cual se diluye en thiner o aguarrás. El resultado es un polímero de propiedades semejantes de alguna manera lejana al Polyform, aunque de ninguna manera es este poderosos producto. Sin embargo este menjurje ha demostrado prolongar la vida de la madera sometida constantemente a la intemperie y los maltratos como puede ser la cimbra. El segundo factor a considerar es evitar al máximo el uso de clavos durante el montaje. La introducción y remoción de clavos de gran tamaño es el principal motivo por el que una cimbra es destrozada. Clavos o Tornillos Si el diseñador de cimbras logra cambiar lo más posible el uso de clavos por tornillos y tuercas protegidas por rondanas lograra prolongar el uso de su madera de cimbrado. Realmente si usted cuida sus paneles o tarimas de triplay y logra que todo el armazón o estructura de soporte de su cimbra se monte usando tornillos y tuercas podrá darle un uso muy prolongado a la madera incluso más halla de cincuenta o más puestas. No obstant...