Ingeniería

Eficiencia de las cimbras

Pensar hacia adelante puede dar como resultado grandes ahorros; eso nos propone este artículo que aborda el intrincado pero apasionante tema de las cimbras.

Frecuentemente, el cimbrado no se encuentra en la primera línea de pensamiento del ingeniero estructural cuando concibe la idea de una estructura de concreto colado en obra. Numerosos retos de diseño durante las fases conceptual y esquemática distraen la atención. Pero es precisamente durante estas primeras fases tempranas de diseño, cuando el pensar en la facilidad de construcción puede cosechar las mejores ganancias. Y
de aquellos problemas de facilidad de construcción sobre los que un ingeniero estructural tiene control, el cimbrado puede ser el de mayor impacto. De hecho, la compatibilidad en los modernos sistemas de cimbras de alta producción con la disposición estructural de un edificio, con frecuencia hace la diferencia entre un proyecto que está a tiempo y de acuerdo al presupuesto, y otro que se "quedó corto".

En los Estados Unidos y en otros mercados con grandes costos de mano de obra, la cimbra puede representar un tercio hasta la mitad del costo total de una estructura de concreto colada en obra y terminada. Por ello, es importante que el cimbrado sea cuidadosamente considerado cuando se esté planeando un marco estructural. La planeación anticipada por el ingeniero estructural y el equipo de construcción mucho antes de excavar el terreno es de importancia crítica si han de usarse sistemas eficientes de cimbrado. Los cambios sutiles y arquitectónicamente "insignificantes" de los detalles en esta etapa, con frecuencia generan mejoras en la facilidad para construir, así como reducciones sustanciales en el costo del cimbrado. Los ingenieros estructurales pueden ayudar a guiar hacia el resultado exitoso de un proyecto de concreto, si se dan cuenta de la relación que hay entre el diseño estructural de un edificio y su sistema de cimbrado.

Cuestiones a contemplar
Por lo general, suelen presentarse obstáculos comunes como:
• No entender la importancia de la compatibilidad entre el cimbrado y el sistema estructural: Es decir, ignorar los sistemas de cimbrado hasta que el contratista de concreto se integra al equipo de proyecto con frecuencia resulta
costoso. Si el diseño estructural de un edificio de gran altura incorpora la colocación inconveniente de columnas, por ejemplo, las cimbras volantes o los sistemas de cimbras que se apoyan en las columnas, pueden no ser eficientes si no se modifican considerablemente.
• Atención insuficiente durante las fases esquemáticas de desarrollo y de diseño: La naturaleza de la “ejecución rápida” de los proyectos en la actualidad suele dificultar las revisiones necesarias cuando se está en la etapa final. Con frecuencia el proceso se mueve tan rápidamente que los ingenieros estructurales no tienen tiempo para coordinar la disposición estructural con los sistemas de cimbrado.

• Falta de coordinación con los equipos de diseño mecánico y eléctrico: Es importante ceñirse a las decisiones tempranas hechas respecto a los sistemas mecánico y eléctrico y su impacto en la estructura. Si se cambia la ubicación de una gran perforación para instalaciones en el último minuto, por ejemplo, se puede afectar la configuración de un muro estructural, dando como resultado multas debido al tiempo y los costos.

• Proyectos públicos contra privados: Con frecuencia es más difícil para los ingenieros estructurales entender bien a los contratistas generales y a los contratistas del concreto en un proceso de adquisición inflexible, ya que el diseño debe estar terminado antes de que se permitan las licitaciones. El ingeniero estructural deberá estar consciente de los retos asociados con los proyectos públicos y entender que no siempre se puede tener una comprensión clara de la construcción.

Empezar temprano
Durante las fases conceptual y esquemática de un proyecto, los ingenieros estructurales deben pensar cómo un sistema estructural de un edificio acomodará sistemas de cimbrado de alta producción. A fin de colaborar efectivamente con las otras disciplinas en estas fases tempranas de diseño, debe primero examinarse alguna concepción equivocada común.
Muchos arquitectos suponen que la facilidad de construcción estructural es una proposición en la que hay que ganar o perder, y que la única manera de lograr una estructura más simple es hacer concesiones en la arquitectura. En la mayoría de los casos, sin embargo, el arquitecto, el ingeniero mecánico, y las otras partes se verán apenas afectados por una estructura diseñada teniendo en mente la facilidad de construcción. Por ejemplo, ligeros cambios en la colocación de columnas pueden significar la diferencia entre una estructura que acomoda un sistema de cimbras volantes y uno que no lo hace. Estos ligeros cambios en la ubicación de la columna, si se coordinan al inicio en el proceso de diseño, pueden ser manejados con un impacto mínimo en la arquitectura.

El error más común al diseñar un marco estructural de un edificio es esperar hasta la fase del documento de la construcción para enfocarse en el cimbrado. Sin embargo, para el momento en que los documentos de la construcción están casi listos, ya poco puede hacerse. Si el diseño es incompatible con las cimbras de alta producción, con frecuencia son necesarios cambios en la disposición. Muy frecuentemente, subno se dispone del tiempo necesario para volver atrás y hacer los cambios de diseño, de modo que el sistema de cimbrado se ve compromet ido por una estructura innecesariamente defectuosa. El resultado inevitable es un tiempo más largo en programa de construcción y mayores costos en el proyecto.

La uniformidad
Los cambios en los tamaños de los miembros de un piso a otro pueden impactar negativamente la velocidad y costo de un sistema de cimbrado. Por ejemplo, los ingenieros estructurales frecuentemente varían los tamaños de las columnas a medida que las cargas se incrementan o disminuyen. Para grandes proyectos, esta delicada variación en el tamaño de columnas lleva a costosas cimbras.
Aunque se optimice el material para el concreto, los altos costos del cimbrado cancelan con creces los ahorros en el concreto. En la mayoría de los casos, una mejor estrategia consiste en trabajar con varios tamaños uniformes de columnas y variar la resistencia del concreto para acomodar cargas variables. Los sistemas de marcos horizontales son víctimas del mismo escenario. Por ejemplo, dependiendo del sistema de cimbrado usado, el diseñador puede escoger diseñar vigas que sean más anchas que las columnas, más angostas que las columnas, o del mismo ancho. Los ingenieros estructurales deben intentar determinar el enfoque del diseño de la viga que sea más apropiado para su proyecto antes de proceder a los documentos de la construcción. A medida que cambian las cargas, los espacios, y los usos del edificio, es fácil caer en el problema de resolver problemas estructurales independientes uno del otro. Esto puede llevar a numerosos sistemas estructurales en donde cada uno requiera sistemas de moldajes diferentes.

La relación con el contratista
Las discusiones tempranas con el contratista general o con el subno contratista de concreto son vitales para determinar el sistema estructural y la compatibilidad del cimbrado. Muchos contratistas generales cuentan con especialistas en el concreto que brinda información sobre subcontratistas adecuados para el proyecto y la disponibilidad de diferentes tipos de equipos de cimbrado, ya que ambas cosas pueden afectar el diseño estructural. Cabe decir que no todos los contratistas generales tienen los recursos para proveer información de construcción; además, algunos pueden tener un entendimiento limitado de los matices de la cimbra. En estos casos, los subcontratistas del concreto pueden ofrecer razones de sus sistemas de cimbrado preferidos. La información obtenida a través de tales reuniones puede ayudar a los ingenieros estructurales a diseñar sistemas que sean compatibles con los recursos disponibles al equipo de construcción.

Comprensión de las habilidades
Hasta hace poco tiempo, las torres de concreto de gran altura casi siempre eran construidas con armaduras de cimbras volantes o con sistemas de cimbrado apoyados en una columna. Algunos contratistas contemporáneos, sin embargo, están descubriendo que las tasas de productividad y los costos son tan competitivos como los modernos sistemas manuales usando componentes previamente concebidos, aun en altos edificios de muchos pisos. Tales cimbras colocadas manualmente permiten mayor flexibilidad en el diseño arquitectónico y estructural, ya que no se requiere la alineación de las columnas para permitir el uso efectivo de estos sistemas. Cada contratista general y subcontratista del concreto está a favor de un sistema de cimbrado y una secuencia particulares. Como ingenieros estructurales, tomar el tiempo necesario para familiarizarse con los sistemas de cimbrado especiales y las preferencias de su constructor ofrecerá información valiosa al diseñar la estructura. c

 

Por: Cary Kopczynski
Fotos: Archivo CyT

Nota: Este texto es una traducción del artículo “Formwork Efficiencies” by Cary Kopczynski, June, 2008, Concrete International, con permiso del American Concrete Institute.

 

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