Presentación:
Hacer un análisis y reporte de cómo es una cimbra para columna, sus partes y para qué sirve cada una de ellas.
Descripción infográfica:
Para poder colar todos aquellos elementos como: dalas de repartición, zapatas de cimentación, contratrabes, castillos, columnas, trabes, losas, etcétera, se emplean moldes. Estos moldes pueden ser de fierro o de madera, principalmente, además de aquellos hechos con materiales muy diversos como fibras comprimidas, asbesto cemento, etcétera. 1. Se usan moldes de fierro cuando se desea un acabado perfecto. Por lo elevado del costo de la cimbra metálica, su uso es restringido, utilizándose sobre todo cuando se tienen elementos modulados, es decir, cuando se tienen columnas o trabes tipo, etcétera, y en cantidad tal que amerite hacer el gasto de formas metálicas. 2. Los moldes de madera son los más usados, por su fácil adaptabilidad y manejo. Todas las formas, sean metálicas, de madera o de cualquier otro material, deberán llenar ciertos requisitos, como los que a continuación se indican para cimbras de madera. Deberá cuidarse que la madera que se emplee sea de primera calidad, exenta de nudos que comprometan la estabilidad de los moldes. En todos los casos, el diseño se ajustará a especificaciones que se anotarán en los planos de detalle. a) Las dimensiones de las formas estarán anotadas claramente en los planos de diseño correspondientes. Dichas formas deben reforzarse para evitar que se deformen. Cuando se construyan de madera deberán tener el mismo grueso evitando irregularidades mayores de 3 mm y aberturas entre tabla y tabla de 5mm como máximo. b) La escuadría de las piezas de madera por usar deberá ser tal, que tenga la resistencia y rigidez necesarias y suficientes para soportar las cargas verticales y los empujes laterales; asimismo, al calcular el espesor de la cimbra, deberán tomarse en cuenta las cargas adicionales propias de las operaciones que se ejecutan al vaciar y compactar el concreto. c) Los moldes deben sujetarse firmemente a fin de evitar deformaciones en la superficie del concreto; asimismo, deben evitarse todas aquellas hendiduras por las cuales pueda escaparse la lechada de cemento, evitando así acabados defectuosos. d) Todos los amarres o soportes que sean utilizados para sujetar firmemente los moldes, deben removerse y sacarse una vez vaciado el concreto, con excepción de los soportes metálicos que pueden dejarse ahogados en él. e) Cuando se usen moldes de madera debe protegerse su superficie con una mano de lubricante (aceite mineral incoloro, diesel, etcétera) para conservar la cimbra y evitar que se adhiera el concreto a ella. Antes de vaciar el concreto a los moldes deben estar perfectamente mojados para evitar que la madera absorba agua del concreto. f) Antes de que se lleve a cabo el colado deben revisarse meticulosamente todos los moldes, puntales, amarres, distribución y colocación de fierro, etcétera, a fin de percatarse que las operaciones propias del colado de concreto se harán en un plan de absoluta seguridad y, asimismo, deberán removerse o modificarse aquellos que se encuentren defectuosos. Antes del colado todo molde deberá barrerse, limpiarse y lavarse perfectamente, dejando además la superficie libre de cualquier material extraño. Cuando la superficie de concreto no vaya a ser aplanada posteriormente y por el contrario, se pretenda dejarla aparente, se cimbrarán con madera labrada aquellas partes que estén en contacto con el concreto, cuidando que el colado se haga con minuciosidad y esmero para que el aspecto final sea uniforme. Se evitarán en todos los casos remiendos y desportilladuras. g) La cimbra podrá quitarse después de veinte días en todos aquellos elementos como losas y trabes, siempre y cuando se apuntalen siete días más. Un día cuando se trate de “cachetes” de cadenas, cinco días después del colado en elementos como columnas, castillos, cachetes de trabes, etcétera y diez días para postes aislados, tomándose las precauciones necesarias con el objeto de no perjudicar el acabado. Una vez descimbrado no deben colocarse cargas sobre el concreto fresco. En losas de concreto para techos y entrepisos, el cimbrado se hará con la madera y en la forma que indican las especificaciones generales de concreto, apoyándose exclusivamente en puntales y puentes, sin deteriorar los muros con perforaciones de ninguna especie (machinales). Los puntales se contraventearán y acuñarán descansando en su base sobre vigas no menores de 1.00 m, como arrastre. En caso de apoyarse en piso de tierra se apisonará previamente. La cimbra se nivelará y mojará hasta saturarse antes de iniciar el colado, habiendo sido clavada con anterioridad, dejando la separación necesaria en caso de usarse madera nueva. Toda la madera será del mismo grueso en cada losa. Cuando el colado de losas de entrepiso se lleve a cabo con cemento de fraguado rápido, podrá descimbrarse después de 7 días, apuntalando tres días más. Tratándose de losas de entrepiso de edificios de varios niveles, en todos los casos las losas de los niveles inmediatos inferiores al que se está colando, deben ser apuntaladas. Normalmente, la madera que se utiliza para cimbrar cualquier elemento estructural, es pino de segunda sin nudos, estufada y entregada labrada de acuerdo con las necesidades y escuadría particulares. En aquellos casos en los que se necesite mejor acabado, el llamado aparente, se usa madera de primera de pino inclusive triplay de 16 mm de espesor. Es necesario hacer la consideración especial para la llamada obra falsa en la cual la madera se armará siguiendo en forma estricta el diseño, dimensiones y demás especificaciones que aparecen en los planos respectivos, tomando muy en cuenta que todos y cada uno de sus elementos deben satisfacer los requisitos siguientes: En todos los casos las superficies horizontales deben quedar a nivel y a hilo, las verticales a plomo y a hilo y aquellas que por el diseño deban conservarse inclinadas, deberán estar a hilo y con la pendiente que marquen los planos respectivos. La flecha máxima permisible de cualquiera de los casos anteriores deberá ser de 1/500. La superficie que deba quedar aparente será cepillada y lijada. En vigas y trabes interiores se considerará una contraflecha igual a 1/400 del claro libre. En las losas la contraflecha medida desde el centro de los apoyos largos al centro del tablero será de 1/400 del lado corto. Cuando se trate de tramos discontinuos, cuando menos en un apoyo y en tableros en esquina el valor anterior 1/400 se aumentará a 1/200. Cuando se trate de voladizos el aumento será de 1/400 a 1/100 tomando en cuenta el punto de empotramiento hasta el extremo libre. Generalmente en obras de poca consideración los andamios se hacen con gente por día, sin embargo es conveniente fijar un precio por este concepto, ya sea por lote o por metro cuadrado. En este último caso cuando se trate de trabajos especiales que se hagan a alturas mayores de 4.00 m, como por ejemplo para pintura y acabados en general de muros laterales de cines, teatros, frontones, gimnasios, etcétera, las operaciones deben sufrir un sobreprecio por metro lineal de altura y por metro cuadrado. Asimismo se consideran cimbras de tipo especial aquellas que se usan para isópticas, graderías, cascarones y losas con cierta curvatura. Para el cálculo de cimbras de madera se han hecho las siguientes consideraciones generales: como las operaciones de armado de fierro y colado del concreto son pasajeras, las cargas que soportan las cimbras son eventuales, y como consecuencia de lo anterior, al calcular los espesores de la madera, podemos considerar esfuerzos mayores de los de costumbre. Todas las piezas de la cimbra están sujetas a esfuerzos de 60 Kg/cm2 a flexión y 10 Kg/cm2 en esfuerzos cortantes, pudiendo aumentarse hasta un 50% tratándose de maderas de primera calidad. Maderas de primera. Son aquellas que presentan nudos firmes no mayores de 2.5 cm, sin torceduras o deformaciones longitudinales y están exentas de rajaduras. Maderas de segunda. Son las que presentan nudos flojos pequeños hasta de 1.5 cm o nudos firmes mayores de 2.5 cm, pero sin exceder de 3/10 el ancho de la pieza, puede tener rajaduras longitudinales menores del ancho de la sección, o grietas que no lleguen a V2 del espesor y con longitudes de 1/6 de la pieza. Maderas de tercera. Son las maderas que rebasan las especificaciones anteriores y sólo deben usarse en construcciones provisionales o secundarias.
En México la madera se emplea principalmente en la fabricación de cimbra para la construcción de estructuras de concreto. Con este fin la madera debe cortarse de acuerdo al tipo de elemento a fabricar. En general, en la construcción se emplean tablas, tablones, polínes, y todo tipo de vigas y duelas, aunque también se emplean otros tipos de productos derivados como el triplay y los aglomerados. La Figura 12.8 muestra varias formas de corte del tronco de madera mientras que la Figura 12.9 muestra un ejemplo clásico de la integración de diversas piezas de madera en la construcción de una cimbra para el colado de una losa de concreto reforzado (nótese la terminología empleada en la construcción).
También en la producción de las piezas de madera empleadas en la construcción, la dureza, la densidad, el contenido de humedad y las imperfecciones de la madera influyen en los costos de producción. Las maderas más densas son más caras porque requieren de un mayor tiempo de cultivo para lograr su plena madurez, también por su densidad consumen más energía en su corte además de que las herramientas requieren de un mantenimiento más costoso. Las maderas verdes son muy difíciles de trabajar y pulir, y como se ha mencionado, con el tiempo se agrietan y sufren una mayor deformación diferida (creep) por su exagerado comportamiento viscoelástico.
La madera aún en su estado seco es susceptible a la temperatura, a pesar de ser considerada por muchos como el material natural más estable que se conoce. El coeficiente de expansión de la madera varía de 0.5 x 10-6 a 2 x 10-6 por °C en el sentido paralelo a las fibras, y de 8 x 10-6 a 19 x 10-6 por °C en el sentido transversal a las fibras. Estos valores son ciertamente muy bajos, pero por lo general no son los que regulan el comportamiento de la madera en lo que se refiere a la estabilidad volumétrica del material. Lo que rige la estabilidad volumétrica de la madera es la variación en su contenido de humedad. Por ésta razón la madera empleada en la construcción se debe almacenar en un lugar seco. La madera al mojarse se hincha y al secarse se contrae, entre mayor sea el número de ciclos de humedecimiento-secado que sufra la madera mayor será el deterioro del material.
La cimbra hecha de madera debe ser diseñada para soportar los esfuerzos generados por las cargas muertas, las cargas vivas y alguna carga accidental de consideración. La madera se carga dé tal manera que los esfuerzos de compresión y tensión actúen en el sentido paralelo a las fibras, ya que es la forma en que resiste mejor los esfuerzos, de otra forma se debe asegurar que el factor de seguridad sea el adecuado. El diseño de la cimbra se hace de acuerdo a la teoría clásica de esfuerzos permisibles, donde se considera que el elemento falla al alcanzar determinados esfuerzos permisibles (los cuales son generalmente un cierto porcentaje de los esfuerzos últimos que resiste el material). Los esfuerzos permisibles para la madera se determinan por medio de pruebas, después de las cuales se establecen los esfuerzos permisibles adoptando un factor de seguridad usualmente de 2.5 o mayor, dependiendo del tipo y calidad de la madera. La norma ASTM D-245 indica los criterios que se pueden seguir para clasificar a la madera para propósitos estructurales considerando la acción de cargas totales de diseño sobre un período largo de servicio. Debe mencionarse sin embargo, que especialmente en los trabajos de cimbrado para el concreto reforzado, el tiempo de servicio se puede reducir considerablemente conforme el constructor se familiariza con el empleo de aditivos acelerantes para el concreto.
En México las madererías que comercializan la madera que se usa en la construcción la clasifican como de primera (1a), segunda (2a) y tercera (3a), esto se hace en forma totalmente empírica, la madera de primera se considera como la mejor por estar libre de defectos. Generalmente los comerciantes de madera desconocen las propiedades mecánicas del material (no poseen datos estadísticos), y mucho menos asocian estas propiedades con algún sistema técnico de clasificación, por lo que el diseñador debe realizar sus propias pruebas y debe establecer sus propios criterios de seguridad adoptando las recomendaciones de algún comité o asociación técnica, o bien acatando los criterios de algún reglamento de construcciones.
La madera con la que se fabrica la mayoría de la cimbra es generalmente de pino, ésta o cualquier otra clase de madera debe tratarse adecuadamente si se desea obtener de ella un mayor número de usos, por lo regular la madera sirve de 2 a 4 usos dependiendo del trato.
Toda madera en contacto con el concreto debe ser aceitada adecuadamente para evitar que el concreto endurecido se pegue a la cimbra. Si la cimbra no se aceita, al descimbrar (quitarla) se deteriora. Muchos constructores acostumbran emplear diesel o aceite quemado para aceitar la cimbra, ésta práctica no es muy buena ya que por un lado el diesel es muy ligero y se requieren varias aplicaciones (cosa que no se hace en la práctica) para lograr un buen resultado, y por otro lado el aceite quemado penetra muy poco en la madera sin lograr una buena impermeabilización. En la actualidad existe una gran variedad de productos especialmente diseñados para proteger a la madera y lograr su impermeabilidad total, primero se recomienda aplicar un sellador, el cual es un repelente disuelto en un solvente que al aplicarse sobre la madera penetra en sus poros sellándolos, posteriormente se aplica una resina especial, de esta manera la madera sólo requerirá de una mano ligera de algún aceite ligero que puede ser inclusive diesel, básicamente el aceite ligero es para resanar algunas zonas deterioradas por el uso y facilitar aún más el descimbrado. Cabe mencionar que las maderas que no han sido cepilladas (pulidas) pueden presentar problemas al descimbrar pues la simple textura (veta) de la madera facilita la adherencia con la pasta de cemento, por esta razón, es importante el uso de buenos productos y buenas técnicas desmoldantes.
Funciones:
La duela en contacto sirve para darle forma al concreto, es decir, sirve de molde.
Los yugos sirven para que no se abra la duela por la presión, abraza al molde.
Los pies derechos sirven para mantener en el mismo lugar a la cimbra.
Las estacas sirven de soporte para los pies derechos, evitan que se desplacen.
Las plomadas sirven para poder controlar la inclinación de la columna, y así poder verificar que se encuentran completamente verticales.
Alzado de una cimbra
Render de cimbra de madera
Partes de una cimbra
En el siguiente link hay un video que muestra varias maquetas de columnas de madera, incluyendo circulares: https://www.youtube.com/watch?v=-cplxzMs4gM
Conclusión:
Luego de investigar más sobre las cimbras de madera para columnas, me quedan muy claras las funciones de cada una de sus partes, también la importancia de poner especial cuidado en esta parte del proceso constructivo, pues si no se hace bien el cimbrado entonces todo se puede venir abajo, ya sea por un descuido en la inclinación de las columnas, o que no resista la cimbra y sea abra.
Referencias bibliográficas:
http://www.arqhys.com/casas/cimbras-demadera.html
http://www.elconstructorcivil.com/2011/02/uso-de-la-madera-en-la-construccion.html
http://www.bibliocad.com/biblioteca/cimbra-de-columna-en-3d_40128
http://www.aguascalientes.gob.mx/transparencia/calidad/sop/Obras/ReportesVarios/imagen.asp?id=5334
