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Análisis Básico de Cimbras

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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 obstante y debido a que cada obra en si es diferente usted siempre deberá considerar piezas de madera que deberá cortar y clavar para ajustar su cimbra a las medidas del proyecto. Pero esto en todo caso son metros cuadrados marginales que la prorratearse en el concepto total no representan un cargo oneroso.

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Algo cierto es que la madera es cada vez un recurso más caro. Usted debe hacer cuentas si le conviene una cimbra común construida bajo el buen criterio del maestro carpintero y que a duras penas rinda seis usos o una cimbra cuidadosamente diseñada, quizá un 20% más cara al utilizar elementos como triplay, conservadores para madera y tornillería pero cuyo uso será mucho más prolongado.

¿Cimbra Metálica o de Madera?. Invertir en herramienta y equipo es una decisión difícil para todas las empresa, ya sen chicas o grandes. Adquirir una cimbra metálica es un desembolso fuerte aunque a la larga se compense. Una opción inteligente muchas veces es la renta de la cimbra. Existen compañías realmente serias y profesionales que le podrán resolver el problema de forma económica. Aunque claro, esta no es opción aconsejada para obras pequeñas. Pero si usted desea tener su propia cimbra y que esta sea una inversión y no un gasto, invierta tiempo en un diseño que incorpore tanto elementos de madera como tarimas y entramados de polines. Pero en vez de clavos de cuatro pulgadas utilice tornillos y tuercas, sin olvidar las rondanas respectivas. Usted puede utilizar espárragos de 3/8 o mejor aún de media pulgada y las respectivas tuercas y rondanas. Estos diámetros le permiten sujeciones firmes y por su tamaño no son elementos que se pierdan con facilidad. Se colocan con un berbiquí de carpintero aunque actualmente es más común con un taladro de mano y una broca larga. Puede colocarse solo un tornillo en cada unión pero debe cuidarse que formen elementos de geometría triangular para impedir que un tornillo que se afloje forme una rotula sobre la que pueda girar toda una sección de estructura desestabilizando sus obra.

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Tarimas. Desde antaño y quizás desde los tiempos de los romanos, se conoce que una de las formas más eficaces de conservar la cimbra, modularla y ganar velocidad en el armado es presentarla en forma de tarimas. Estas tarimas son charolas de una medida convencional donde la superficie de contacto es montada en un marco debidamente reforzado para darle una gran duración. Las tarimas típicas se componen de marcos de un metro por cincuenta centímetros de madera de dos por cuatro pulgadas donde la superficie de contacto esta construida por duelas de media pulgada de espesor. Este tipo de cimbra se le llama común y arroja superficies listadas que reflejan las duelas en un terminado áspero pero que es útil solo si lleva encima un recubrimiento como es el caso de un plafond de yeso. Actualmente la madera es ya tan cara que cambiar estas tarimas de cimbra común por cimbra aparente de madera terciada (triplay) ya no es demasiado caro. Además el uso de tarimas de duela no es muy prolongado pues por su superficie rustica en cada ocasión una parte de la madera queda en el concreto, de ahí que tradicionalmente solo consideremos seis usos para este tipo de elementos. En contraste la cimbra de triplay tratada con resina comercial Polyform aunque resulte un poco más cara, (20%) tendrá una duración mucho mayor. Nuestra recomendación es utilice tarimas de un metro por cincuenta por su demostrada versatilidad para todo tipo de dimensiones de construcción y por su tamaño también son fáciles de manipular por una sola persona. Utilice madera terciada de 16mm (cimbraplay) para su superficie de contacto y barrotes de dos por cuatro pulgadas para su marco de soporte.

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Diseñe sus marcos con orificios para tuercas y tornillos para que una vez ensamblados y unidos queden perfectamente alineados y nivelados sin ninguna hendidura por la que escape el concreto y así ofrecer un colado de calidad. Por otro lado si sus superficie de contacto se compone de elementos homogéneos será más fácil soportarla por la estructura de polines y también más fácil construir el resto de la superficie de ajuste entre tarimas y el resto del proyecto.

Recuerde que un factor importante es evitar al máximo los errores, no todo el personal de obra tiene la misma experiencia y o capacitación, de hecho la gente se hace “echando a perder”, así que usted debe ofrecer en sus proyectos la menor cantidad posibilidades de error. Nuestros siguientes modelos y propuestas de cimbra partirán de este modelo de tarima. Pero si usted prefiere las tarimas tradicionales de duela podrá sustituirlas sin problema para sus consideraciones presupuestarías.

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Alineación y Nivelación. Dependiendo del tamaño de su proyecto no escatime en utilizar los servicios de un topógrafo o incluso si usted esta capacitado utilice instrumentos como nivel de tripie y transito mecánico óptico, aunque solo se trate de una casa habitación. De sobra esta decir que si sus cimientos no están bien trazados el resto del proyecto estará fuera de alineación y tendrá problemas tanto al ajustar las cimbras como al colocar elementos prefabricados como vigueta y bovedilla por no citar una serie más de problemas que van de lo estético a lo funcional. Antes iniciar sus excavaciones e incluso el trazo, defina y ubique un banco de nivel y utilizando un transito trace con precisión los linderos de su proyecto colocando marcas sólidas que no se destruyan durante el desarrollo de la obra. No dude en construir mojones con una varilla y concreto o trazar señales bien definidas en construcciones cercanas. Si la obra es grande tenga siempre a la mano una cuadrilla de topógrafos que otorguen los niveles y alineen las cimbras. En obras pequeñas usted deberá señalar niveles y deberá verificar la alineación de sus cimbras antes de realizar cada colado. No es necesario que adquiera este equipo de por si costoso, usted puede alquilarlo incluso por día, con algún proveedor de la guía telefónica.

Una forma practica de alinear las cimbras de cimentación en obras pequeñas es utilizar varillas de media pulgada firmemente clavadas al terreno pero que previamente han sido alineadas por instrumentos. Esta varillas sirven como excelente soporte a las serchas de las zapatas aisladas o corridas y como referencia para centrar la cimbra de la contratrabe.

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Cimbra en Cimentación. Se puede decir que la primera cimbra que usted necesitara será la de la cimentación. De alguna forma las zapatas corridas de concreto conforman la cimentación típica de cualquier proyecto pequeño o mediano.

Este será nuestro primer ejemplo en los criterios para el diseño y la cubicación de cimbras elementales. Nuestra primera consideración es que utilizaremos preferentemente los barrotes de dos por cuatro pulgadas a duelas. Las duelas miden una pulgada por cuatro y son la mitad de costosas de los barrotes. Elegir entre barrotes y duelas significa un costo adicional a su cimbra, pero mientras las duelas probablemente no sobrevivirán a seis usos los barrotes pueden tener una vida más prolongada incluso más allá de la duración de la obra si se les cuida debidamente. En otras palabras, los barrotes significan que en su próxima obra podrá utilizarlos ahorrándose parte del costo de la cimbra. Todo a condición de cuidarlos e impedir que se les corte descuidadamente.

De nuevo queremos recalcar que el trazo, alineación y nivelación en esta etapa es sumamente importante. No importa que el proyecto sea muy pequeño deben usarse aparatos para dar una alineación y nivelación precisa o de otra manera la suma de las imprecisiones arrojaran una obra con constantes imperfecciones en niveles de piso o alineación de acabados.

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Cimbra en Cerchas Es usual que una zapata en forma de “T” invertida se cuele en dos etapas. Primeramente la zapata y en un segundo colado la contratrabe. Su cimbrado es tan sencillo como dos barrotes de 10 cms de altura (4 pulgadas) colocados como cimbra de frontera o cercha. Es aconsejable que esta cercha como en el caso de la cimbra de guarnición se fije mediante varillas de media pulgada firmemente clavadas al terreno y como hemos dicho alineadas mediante aparatos. Una vez que se cuenta con el acero armado sobre una base de concreto pobre se puede colocar las serchas de la zapata. Esta cimbra si bien no es complicada debe estar perfectamente alineada. La forma más sencilla es dar una dirección con un transito de tripie ubicado en una de las cabeceras del eje constructivo y con esta dirección marcar los centros. A partir del centro se pueden colocar con precisión las varillas que servirán de soporte a los barrotes de las cerchas.

Varillas de ½ pulgada clavadas al terreno

Acero de refuerzo.

Concreto en zapata.

Barrotes de 2x4 como cercha.

Plantilla de concreto pobre.

Desde el punto de vista de costos tenemos solo dos metros de barrote por cada metro lineal de zapata. Pero como nuestra consideración de costos es cimbra por metro cuadrado guardaremos este costo para añadirlo durante la cubicación de la cimbra en la contratrabe que es donde en realidad se utilizara más madera.

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Cimbra en Contratrabe Las contratrabes de cimentación serán tan formidables como grande sea el proyecto. Una casa regular de dos pisos tendrá zapatas de sesenta centímetros de ancho y sobre ellas montada una contratrabe de sesenta centímetros de altura por quince o veinte centímetros de espesor, más o menos y según la especificación de proyecto. Recuerde que el trabajo de la contratrabe es proporcionar un reparto uniforme de las cargas sobre la zapata para evitar que un carga cortante la fracture. Dependiendo del proyecto usted tendrá diferentes dimensiones para su cimentación y como constructor podrá optar por varias alternativas. El problema principal es económico. Usualmente su primera alternativa es utilizar duelas de madera de una pulgada de espesor por cuatro de ancho como superficie de contacto. Usted puede montar estas duelas sobre barrotes para construir la superficie de contacto y apuntalar estos paneles con polines hasta integrar las caras del molde de la contratrabe mas o menos como se muestra en las siguientes ilustraciones. Es la opción más económica. El único problema es que las duelas son poco resistentes al descimbrado. Debido a que su superficie no es completamente lisa tienden a adherirse con fuerza al concreto por lo que la labor de descimbrado es una operación de fuerza bruta que deja pedazos de madera y muchas veces rompe las duelas. Irremediablemente después de cada descimbrado deberá hacer cambios de duelas rotas. La alternativa de utilizar tarimas de triplay puede sonar extravagante sobre todo si nuestro cliente insiste en pagar cimbra común y no cimbra aparente. Pero si nosotros utilizamos una cimbra de paneles de triplay con marcos de barrotes unida por tornillos podemos tener la certeza de que nuestra cimbra se utilizara en esa obra y muchas otras obras más en tanto la “cimbra común” solo será una pila de leña en la bodega de la constructora sin ningún valor como equipo.

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Veamos la siguientes ilustración. La propuesta es resolver la cimbra de la contratrabe de la misma forma que podría tratarse una cimbra de guarnición. Tomando las tarimas reseñadas paginas atrás las armamos juntas y colocamos largueros de madera de 2 por 4 pulgadas como marco y travesaños del mismo material de forma vertical. Estos travesaños son muy importantes pues ellos soportaran todo el peso vertical de la cimbra apoyado sobre la zapata colada anteriormente.

Barrotes de 2x4 como largueros. Tarimas de un metro por cincuenta.

Barrotes de 2x4 como travesaños.

Pernos (espárragos) de 3/8 con tuerca y rondana.

Para unir el conjunto podemos usar pernos roscados de 3/8 de diámetro con tuercas y rondanas a ambos extremos. No debe olvidar considerar separadores para que en conjunto con los pernos proporcionen un molde de abertura precisa para que nuestro elemento tenga el grosor de proyecto.

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Calculo de la madera. Partiendo de los siguientes diagramas hagamos el calculo de cuanta madera se necesita para colar un tramo de dos metros lineales de contratrabe.

Vista en Planta.

Vista en corte.

Es muy importante que usted ubique que este concepto lo cobra por metro cuadrado. Si la contratrabe mide ochenta centímetros de altura en realidad solo se cobra 0.80 m2 de cimbra por cada metro lineal de contratrabe y por cada cara. Para cimbrar cada metro lineal por una cara se emplean dos tarimas, y según el diagrama cuatro tramos de barrote de un metro cada uno aunque en realidad los largueros se continúan por todo lo largo del tramo. Pero para efectos de cobro solo consideramos un metro. Material para 0.80 metros cuadrados de cimbra: 2 tarimas de un metro por cincuenta. 4 ml de barrotes o sea igual 1.6 piezas de barrote de 2.40 mts.

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Por una simple regla de tres en este caso podemos obtener la cantidad de materiales por metro cuadrado de contratrabe. Consideración por metro cuadrado: 2.40 piezas de tarimas. 2 piezas de barrotes de 2 por 4 pulgadas. Esta es la cantidad de material por metro cuadrado, pero dado que esta cimbra a base de tarimas podrá darle otro uso tanto colando la misma trabe como otros elementos de la obra o de otras obras, habrá que prorratear estos usos. Tradicionalmente se estiman seis usos, por lo que se puede dividir el costo de cada tarima y cada barrote entre seis. Pero si usted se tomo la molestia de diseñar su cimbra sin importar lo grande o pequeño de su obra y su proceso de cimbrado y descimbrado ha sido cuidadoso esta cantidad de usos puede ser muchas veces mayor, con lo cual tendrá mayor utilidad o podrá presentar propuestas más competitivas. Después de estas consideraciones, el precio unitario podría ser algo parecido al análisis siguiente. Por supuesto que habrá que actualizar los costos de materiales y mano de obra pero las cantidades pueden ser las que aparecen en el análisis. CONCEPTO

U

CANTIDAD

P.U.

IMPORTE

Material: Tarima de 1m por 0.50 Barrotes de 2 por 4 pulgadas. Tornilleria Deslmoldante

pza pza pza lto

0.33 0.33 0.01 0.20

$ $ $ $

80.00 $ 30.00 $ 5.00 $ 8.00 $

26.40 9.90 0.05 1.60

Mano de Obra: Cuadrilla de carpinteria

jor

0.05

$ 450.00 $ SUMA $

22.50 60.45

Las tarimas pueden ser las propuestas de cimbraplay o tarimas tradicionales. Los tornillos pueden cambiarse por cinchos de alambre recocido.

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Cimbra Común en Columnas. Ahora vamos a ver el criterio para realizar la cimbra de una columna de sección típica de 40 por 60 centímetros, utilizando barrotes y polines como puntales. De nuevo debemos comentar que se debe ser cuidadoso con la alineación, nivelación y verticalidad del cimbrado pues esta será la del elemento de concreto ya colado.

De nuevo recomendamos el uso de instrumentos de topografía aunque sean tan sencillos como un transito y un nivel de burbuja siempre y cuando estén montados sobre un tripie. El costo de este tipo de operaciones deberá considerarse dentro de los indirectos de la obra. Otro comentario es que aunque preferimos utilizar pesados barrotes, usted en el siguiente análisis puede sustituirlos en su costo por duelas que es el material indicado aunque como ya hemos comentado su grado de duración es mucho menor.

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Vamos a suponer que nuestra columna mide 40 centímetros de ancho, por 60 centímetros de largo y dos metros cuarenta de altura.

Yugos de 2x4.

Puntales de 4x4.

Cimbra de contacto de barrotes de 2x4.

Una columna de 40 por 60 centímetros tiene un perímetro de 2 metros o se la suma de la longitud de sus cuatro caras. Como cada barrote mide 10 centímetros de ancho (4”) se requieren 20 barrotes en toda su longitud de 2.40 metros que es precisamente el alto de la columna. Por lo tanto podemos decir que para superficie de contacto necesitamos 20 barrotes. Ahora que si usted prefiere hacer una consideración tradicional sustituya estos barrotes por duelas de una pulgada de espesor. Para unir estos barrotes (o duelas) utilice jugos a cada cincuenta centímetros como puede verse en la ilustración. Los jugos se proponen de madera de 2x4 pulgadas o sea barrotes y cada yugo se forma de cuatro trozos de barrote de 80 centímetros o sea con suficiente longitud para rebasar la cara de la columna y empalmar con la pieza de la cara en ángulo de tal forma que al unir las cuatro partes por sus extremos forman una unión muy sólida.

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Por nuestra parte nosotros proponemos que estos extremos se unan con tuercas y tornillos, mejor que clavos que luego de varias operaciones terminan desgarrando la madera.

Yugos de 2x4.

Tornillería

Barrotes o Duelas, atornillados o clavados a los yugos.

Hasta este momento solo hemos considerado el cajón del molde, sin embargo aún necesitamos considerar los elementos que mantendrán firmemente su verticalidad aún durante el violento trajín del colado. Nosotros vamos a considerar cuatro puntales formados por polines de 4por 4 pulgadas (10 por 10 centímetros) en piezas enteras de 2.40 metros de longitud. Pero en realidad usted deberá considerar las condiciones de su proyecto para ver cuanta madera dedicará a este refuerzo en el espacio disponible en su obra.

Como siempre presentaremos nuestro análisis considerándose solo seis usos aunque como hemos dicho la diferencia será utilizar barrotes con lo que el uso puede extenderse en este caso a más de veinte usos sobre todo si se trata la superficie de contacto de los barrotes con un cepillado y se sellan los poros con algún agente resinoso como los que ya mencionamos anteriormente..

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El calculo de cubicación de nuestra columna será más o menos así: La columna de 0.4 por 0.6 por 2.40 = 4.80 metros cuadrados Y para cimbrar esta cantidad se utilizaron: 4 polines. 20 barrotes (o duelas, según su criterio), para contacto. Y para yugos, 0.80 por cuatro piezas por 6 yugos. Esto es igual a 19.2 metros o sea 8 barrotes. Todo este material se dividirá primero entre los 4.80 metros cuadrados para sacar el material por metro y a continuación entre el número de usos. Normalmente se aplican seis usos pero como ya comentamos con algunas precauciones la vida de la cimbra puede prolongarse muchas veces más. A continuación podemos resumir las operaciones en nuestro precio unitario de la siguiente forma. El P.U. debe ser actualizado.

U

CANTIDAD

Material: Polines de 4x4 Barrotes de 2 por 4 pulgadas. Tornillería Deslmoldante

CONCEPTO

P.U.

IMPORTE

pza pza pza lto

0.14 0.97 0.01 0.20

$ $ $ $

40.00 $ 30.00 $ 5.00 $ 8.00 $

5.52 29.10 0.05 1.60

Mano de Obra: Cuadrilla de carpintería

jor

0.05

$ 450.00 $ SUMA $

22.50 58.77

En el concepto mano de obra puede incluirse el descimbrado o considerarse aparte según el criterio del contratante. Normalmente va incluido en el cimbrado el descimbrado.

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Cimbra en Muros de Contención. Los muros de contención son estructuras masivas, pesadas por si mismas y las cuales deben cimbrarse muy cuidadosamente pues la carga del concreto en estado liquido sobre la parte inferior de la cimbra se cifra en el orden de toneladas. Como este es un empuje que transmite todo el peso del concreto en estado fresco deben tomarse precauciones extraordinarias sobre todo por que estas estructuras están armadas con parrillas muy cerradas de acero de refuerzo que deben vibrarse enérgicamente. Todo esto aumenta la carga dinámica sobre la parte inferior de la cimbra. Si no es suficientemente robusta la cimbra se abre por debajo y escapara el concreto.

A continuación vamos a proponer una cimbra robusta que a probado su utilidad en muros de hasta cuatro metros de alto y cincuenta centímetros de espesor. Aunque para nuestra cubicación solo vamos a proponer un muro de dos metros de alto por veinte centímetros de espesor.

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Aquí tenemos un diagrama del perfil de una cimbra para muro de contención. Note que estaremos usando las tarimas propuestas páginas atrás y utilizaremos más piezas de polines que de barrotes, sobre todo por que este diseño no exige realizar muchos cortes y prácticamente se utilizan piezas enteras.

Perfil del Terreno. Tarimas. Muro de contención.

Pernos

Polines de 4x4

Anclas

Estamos proponiendo que para mantener firmemente plantados los refuerzos al terreno se utilicen anclas a base de varillas corrugadas de un diámetro de media pulgada y un metro de longitud clavadas firmemente al terreno. Finalmente para evitar que la cimbra se abra por la parte inferior proponemos el uso de pernos roscados de media pulgada. Estos pernos habitualmente se pierden en el colado, pero si utilizamos como separadores tubo galvanizado del mismo diámetro interior como separadores podemos introducir estos pernos dentro de los tubos y recuperarlos posteriormente.

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A continuación podemos ver una perspectiva del sistema propuesto. Note los arrastres de barrotes de 2 por 4 pulgadas clavados a losa puntales reforzando el sistema de anclajes.

Terreno

Muro de concreto armado

El tramo propuesto mide 2.40 metros de longitud, por dos metros de altura por dos caras. Por lo tanto al cubicar nuestro material consideraremos una superficie total de 9.6 m², o sea 2.4x2mx2caras. Para generar esta superficie estamos utilizando según nuestro diagrama: 20 tarimas de 1x0.50 18 polines enteros para soportar las tarimas. 6 polines enteros más en apuntalamiento 6 polines más en pedacearía para apuntalamiento 12 barrotes enteros en arrastres y contra-contención del terreno. 6 barrotes cortados en trabajo de yugos. Tornillería, y anclajes.

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De nueva cuenta dividiremos todo este material entre los metros cuadrados o sea 9.6m² y a continuación entre el número de usos acostumbrado. Esta última operación es importante, pues si usted ha logrado seguir nuestros consejos en vez de dividir entre 6 usos podrá estar haciendo la división entre treinta usos de una forma muy conservadora, o hasta cincuenta usos. U

CANTIDAD

Material: Tarimas de 1por 0.50 Polines de 4x4 Barrotes de 2 por 4 pulgadas. Tornillería Deslmoldante

CONCEPTO

P.U.

pza pza pza pza lto

0.34 0.52 0.31 0.10 0.20

$ $ $ $ $

$ $ $ $ $

27.20 20.80 9.30 0.50 1.60

Mano de Obra: Cuadrilla de carpintería

jor

0.05

$ 450.00 $ SUMA $

22.50 54.70

80.00 40.00 30.00 5.00 8.00

IMPORTE

Tome en cuenta que esto es solo un ejemplo sobre el criterio de diseño y cubicación, para establecer un comparativo de costos. Los precios deben ser actualizados, pues están tomados con base a costos de la Ciudad de México a principios del año 2004. Los rendimientos y costos de mano de obra deben asimismo ser analizados. No se están incluyendo indirectos.

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Cimbra en Trabes. Es frecuente tener que resolver claros de dimensiones regulares o incluso extraordinarias con elementos de concreto armado que además tendrán que soportar diversas cargas como losas o muros. Independientemente de las especificaciones de proyecto, desde el punto de vista del analista de costos se debe tener una idea clara de cómo será la cimbra necesaria o más precisamente la cimbra a cotizar. Con el objeto de dar una idea más precisa a nuestros lectores por nuestra parte proponemos que cotice esta cimbra bastante recurrente.

Cajón

Yugos

Pies derechos

Contravientos

Vamos a considerar ahora una trabe de veinte por cincuenta centímetros de sección y para facilitar nuestro cálculo diremos que tiene una longitud de 2.40 metros y corre a una altura típica de dos metros treinta centímetros a lecho bajo.

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También estamos suponiendo que esta confinada entre elementos de la estructura como muros o columnas que impiden su desplazamiento lateral. Esta es una consideración importante, pues si usted tiene duda sobre los elementos vecinos necesitara agregar cortantes a sus pies derechos para evitar que una carga lateral durante el colado colapse su cimbra. Esto no es muy complicado bastara agregar barrotes enteros en la forma en que aparece la línea punteada y considerarlos durante el calculo de costos.

De igual manera si considera que su elemento es muy pesado, esto es para dimensiones mayores de veinte por cincuenta centímetros de peralte que en los momentos de colado puede alcanzar los 500 kilos por metro lineal entre el material y la carga viva puede considerar aumentar la sección de su puntal de madera. Para esto no necesita comprar madera más gruesa, puede colocar dos o cuatro polines lado a lado unidos mediante fleje metálico.

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Para efectos de costo diremos que nuestra cimbra esta formada por un cajón de barrotes de 2 por 4 pulgadas con jugos de igual material a cada 0.50 metros en una disposición muy semejante al cajón de la columna. En esta ocasión y de una manera más tradicional consideraremos para nuestro costo que estamos empleando duelas y no barrotes para formar el cajón. El conjunto esta sostenido por “pies derechos” de polín de 4 por 4 pulgadas y contravientos de madera de 2 por 4 pulgadas. Realmente aconsejamos que utilice tornillería como tuercas y pernos, pero para este análisis un poco más tradicional consideraremos clavos.

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Según nuestra cubicación el elemento cimbrado mide veinte centímetros de ancho por cincuenta de alto en ambas caras laterales por lo que la cimbra tiene un desarrollo de 1.20 m por los 2.40 metros de longitud o sea 2.88 m². Para generar estos metros cuadrados de cimbra hemos utilizado. 14 barrotes para formar el cajón (o duelas si prefiere). 12 barrotes para yugos y contravientos. 6 polines para pies derechos y crucetas. Clavos y desmoldante. Como hemos hecho anteriormente dividiremos este material entre los metros cuadrados y luego entre el número de usos, seis para un análisis tradicional. U

CANTIDAD

Material: Duelas de 1 x 4 pulgadas Polines de 4x4 Barrotes de 2 por 4 pulgadas. Clavos Deslmoldante

CONCEPTO

P.U.

pza pza pza kgs lto

0.81 0.34 0.69 0.10 0.20

$ $ $ $ $

$ $ $ $ $

16.20 13.60 20.70 1.50 1.60

Mano de Obra: Cuadrilla de carpinteria

jor

0.10

$ 450.00 $ SUMA $

45.00 82.40

20.00 40.00 30.00 15.00 8.00

IMPORTE

En el material ya estamos considerando desperdicios.

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Cimbra en Losas. Aunque cada vez, se utilizan alternativas ventajosas de construcción de entrepisos y techados a base de elementos ligeros prefabricados, finalmente es raro que exista una obra donde no nos veamos obligados a colar una losa. Y aún aunque no sea así, siempre debemos de tener una idea clara de cuanto cuesta cimbrar tradicionalmente una losa, para poder comparar cuanta es nuestra ganancia en tiempo y dinero al emplear un proceso alternativo.

Nuestro modelo es lo más tradicional que se puede pensar. Como puede ver en la ilustración se trata de una cama de tarimas soportadas por madrinas en ambos sentidos y apoyadas en “pies derechos” los cuales a su vez están “contraventeados” por barrotes y dotados de arrastres para evitar que cualquier pie derecho pierda su verticalidad y colapse la cimbra.

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Nuestro análisis de costos tomara una sección de tres por tres metros o sea 9 metros cuadrados de losa y como usted puede ver a continuación el soporte corre a cargo de polines de 4 por 4 pulgadas, tanto en la función de travesaños como de pies derechos.

Vamos a considerar que contravientos y arrastres se suministren en madera de 2 por 4 pulgadas o sea barrotes. A este tenor nuestra lista de materiales para una losa de 3 por 3 metros seria la siguiente. 18 tarimas de 1 por 0.50 16 polines como “pies derechos” 12 polines para travesaños 12 barrotes para arrastres y contravientos. De nueva cuenta dividiremos todo este material entre los 9 m² de la superficie del colado y a continuación entre los sesis usos tradicionales.

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Nuestro análisis unitario podría presentar unas cantidades como las siguientes. CONCEPTO

U

CANTIDAD

P.U.

Material: Tarimas de 1 por 0.50 metros Polines de 4x4 Barrotes de 2 por 4 pulgadas. Clavos Deslmoldante

pza pza pza kgs lto

0.34 0.51 0.22 0.10 0.20

$ $ $ $ $

$ $ $ $ $

6.80 20.40 6.60 1.50 1.60

Mano de Obra: Cuadrilla de carpintería

jor

0.05

$ 450.00 $ SUMA $

22.50 52.60

20.00 40.00 30.00 15.00 8.00

IMPORTE

Note que en la anterior tabla deberá actualizar costos de materiales y manos de obra y posiblemente el rendimiento de la cuadrilla de carpintero y ayudante que en el análisis anterior aparece como veinte metros cuadrados de cimbra por jornal. Es necesario agregar al análisis el cargo por descimbrado.

Conclusiones. El uso cada vez mayor de elementos prefabricados va relegando el uso de la cimbra de madera, a esto contribuye el costo de la misma madera y la escasez de mano de obra especializada y competente. En contraste la cimbra metálica y la cimbra de aluminio operan con mayor ventaja de resistencia, rapidez de ejecución y resultados. Sin embargo siempre es necesario conocer cual seria el costo de nuestra alternativa tradicional para tener un parámetro comparativo contra lo que nos ofrecen las alternativas modernas pues pudiera estarse dando el caso que la alternativa no sea tan beneficiosa como pudiéramos creer. La madera es un material extraordinario y en manos competentes se pueden obtener estructuras ligeras y altamente resistentes, incluso a las condiciones de obra. No es exagerado decir que con los debidos cuidados una cimbra de madera puede ser igualmente resistente y duradera que una de aluminio o de acero y aún competir en términos de costo beneficio.

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