Cálculo de encofrado de losa monolítica

Sobre el cálculo del encofrado de losa

Esta calculadora verifica el comportamiento de los elementos de encofrado para una losa de forjado de hormigón vertido in situ. Incluye el tablero (superficie de encofrado), las vigas secundarias, las vigas principales y los puntales. Para cada elemento comprueba la resistencia y la flecha. Para el puntal también evalúa la estabilidad. Además, puede proporcionar una cantidad aproximada de los componentes principales del encofrado para una estancia con las dimensiones indicadas.

Valores de referencia y recomendaciones

Base normativa (Eurocódigos y normas de la UE). La lógica de cálculo sigue los principios europeos habituales para acciones, verificaciones de secciones y comprobaciones de estabilidad. Como referencias de terminología y enfoque de cálculo, son aplicables: EN 1990 «Eurocódigo. Bases de proyecto estructural», EN 1991-1-1 «Eurocódigo 1. Acciones en estructuras. Densidades, peso propio y sobrecargas de uso en edificios», EN 1993-1-1 «Eurocódigo 3. Proyecto de estructuras de acero. Reglas generales y reglas para edificios», EN 1995-1-1 «Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. General. Reglas comunes y reglas para edificios». Para estructuras de apeo temporales y encofrados se utilizan con frecuencia: EN 12812 «Cimbras. Requisitos de prestaciones y proyecto general», EN 1065 «Puntales telescópicos de acero ajustables. Especificación del producto».

Carga superficial de cálculo. Primero se determina la carga por 1 m² de losa como el peso propio del hormigón fresco con margen de seguridad más una asignación para el encofrado y las acciones de ejecución. Valores adoptados: densidad del hormigón 2500 kg/m³, coeficiente de seguridad 1.2, asignación 50 kg/m².

q = 2500 · (t/1000) · 1.2 + 50

Donde q es la carga en kg/m². t es el espesor de la losa en mm. Para las comprobaciones basadas en fuerzas, la conversión utiliza la aceleración de la gravedad g = 9.81 m/s².

Transmisión de la carga desde la losa a los elementos del encofrado. La carga se transmite de forma secuencial del tablero a las vigas secundarias, luego a las vigas principales y después a los puntales. Se utilizan separaciones en mm: C es la separación de vigas secundarias y también la luz del tablero. A es la separación de vigas principales. B es la separación de puntales a lo largo de la viga principal.

qline = q · (s/1000) · 9.81 / 1000

Donde qline es la carga lineal en kN/m. s es el ancho tributario que recoge el elemento. Para una viga secundaria se usa normalmente s = C. Para una viga principal se usa s = A. Para un puntal, la carga se determina mediante el área tributaria A × B.

Modelo de viga para tablero y vigas. El tablero y las vigas se consideran elementos de un solo vano con apoyos articulados bajo carga uniformemente distribuida. Los esfuerzos máximos se determinan mediante expresiones aproximadas con un margen incorporado.

Mmax = qline · L2 / 9.5

Qmax = 1.1 · qline · L

Donde L es la luz del elemento considerado en mm. Para el tablero, L = C. Para una viga secundaria se usa normalmente L = A. Para una viga principal, L = B.

Comprobación de resistencia a flexión. Para la sección elegida se calcula el módulo resistente W en mm³. La tensión de flexión se determina así.

σ = Mmax / W

El sentido de la comprobación es que σ no debe superar la tensión admisible del material σallow en MPa.

Comprobación de cortante y tensión equivalente. Para elementos de acero y para tableros de chapa, también se puede evaluar la tensión de cortante debida al esfuerzo cortante y la tensión equivalente debida a la combinación de flexión y cortante.

τ = Qmax · S / (t · I)

σeq = √(σ2 + 4 · τ2)

Donde I es el segundo momento de área en mm⁴. S es el primer momento de área de la parte relevante en mm³. t es el espesor del alma o de la chapa en mm. El sentido de la comprobación es que τ y σeq no deben superar sus valores admisibles correspondientes.

Propiedades de material adoptadas. En los cálculos se utilizan los siguientes valores de referencia (MPa).

• Madera. La tensión admisible a flexión se define para las clases resistentes C16, C24, C30 y ya incluye factores reductores 0.66 · 0.9 · 0.8 · 0.9: C16 → 6.84, C24 → 10.26, C30 → 12.83. La tensión admisible a cortante se toma como τallow = 3.5. El módulo de elasticidad se toma como E = 10000.
• Acero. La tensión admisible se toma como σallow = (fy/1.05) · 0.9, donde fy es el límite elástico. Los valores adoptados de fy/1.05 son: S235 → 223.81, S275 → 261.90, S355 → 338.10, S420 → 400. Para cortante se usa τallow = σallow · 0.58. Para tensión equivalente se usa el límite σeq,allow = σallow · 0.87. El módulo de elasticidad se toma como E = 206000.

Comprobación de flecha. La flecha se calcula con la fórmula elástica para carga uniformemente distribuida. La expresión incluye una división adicional por 2 como margen incorporado por el comportamiento del sistema y la distribución de carga.

f = (5/384) · qline · L4 / (E · I) / 2

Donde f es la flecha en mm. El criterio de rigidez se toma como f ≤ L/250. La luz L se toma para el elemento específico. Para el tablero es C. Para la viga secundaria es A. Para la viga principal es B.

Carga en un puntal. La fuerza axial en un puntal se determina a partir del área tributaria asignada a un puntal. El área se considera como un rectángulo A × B.

N = q · (A/1000) · (B/1000) · 9.81

Donde N es la fuerza axial en N. La longitud efectiva del puntal se basa en la altura del recinto con deducciones por el espesor del tablero y los cantos de las vigas, para obtener la longitud del elemento comprimido entre apoyos.

Esbeltez del puntal. La esbeltez se determina usando el radio de giro mínimo i de la sección seleccionada en mm.

λ = Leff / i

Donde Leff es la longitud efectiva del puntal en mm. Se utilizan los siguientes límites prácticos: para madera λ ≤ 120, para acero λ ≤ 150. Superar el límite indica un alto riesgo de pandeo y la necesidad de cambiar el sistema o la sección.

Estabilidad del puntal de acero. Para un puntal de acero se usa un coeficiente de estabilidad φ que reduce la capacidad axial admisible al aumentar la esbeltez. Primero se calcula la esbeltez reducida.

λ̄ = λ · √(σallow/206000)

Luego se introduce un límite superior para el coeficiente de estabilidad.

φmax = 7.6 / λ̄2

El valor final de φ se elige como el más conservador en términos de margen. La comprobación de utilización se realiza así.

η = N / (A · σallow · φ)

La condición es η ≤ 1. Aquí A es el área de la sección del puntal en mm².

Pandeo local de elementos delgados (cuando aplique). Para algunos perfiles de acero se evalúa la delgadez del alma y del ala mediante relaciones ancho-espesor considerando el nivel de tensiones. La forma típica de los parámetros utilizados es la siguiente.

yw = (hw/t) · √(σallow/206000)

yf = (bf/tf) · √(σallow/206000)

El sentido de la comprobación es que valores altos indican un mayor riesgo de pandeo local antes de alcanzar las tensiones de cálculo. La solución práctica suele ser aumentar el espesor, cambiar el perfil o reducir luces y separaciones.

Tablero de contrachapado o chapa perfilada. Para contrachapado se usan tensiones admisibles tabuladas para las clases EN 636-1, EN 636-2, EN 636-3 «Plywood. Specifications». Para chapa perfilada se utilizan las propiedades geométricas del perfil seleccionado, en particular W, I y t. Las comprobaciones σ, τ, σeq y f se realizan para la luz C con las fórmulas anteriores.

FAQs

¿Por qué se utilizan el factor 1.2 y la asignación de 50 kg/m² en la carga?

Estos valores aportan un margen práctico para el proceso de hormigonado y para acciones temporales durante los trabajos sobre el encofrado. El factor 1.2 incrementa el peso del hormigón fresco, y la asignación de 50 kg/m² tiene en cuenta el peso propio del encofrado y las cargas típicas de ejecución. Si dispone de datos del fabricante para un sistema de encofrado concreto, utilice sus valores de carga.

¿Cómo se convierte la carga por m² en la carga sobre vigas y puntales?

La carga superficial q se convierte en carga lineal qline multiplicando por la separación tributaria en metros. Para una viga es la separación desde la que esa viga recoge la carga. Para un puntal, la carga se determina mediante el área tributaria A × B asignada a un puntal.

¿Qué suele gobernar más a menudo, la resistencia o la flecha?

Para el tablero y las vigas secundarias con separaciones grandes, con frecuencia la comprobación que gobierna primero es el límite de flecha L/250. Para los puntales, la estabilidad puede gobernar con mayores alturas y mayores separaciones. En la práctica se verifican conjuntamente tensiones de flexión, flechas y estabilidad de puntales.

¿Cómo debo interpretar el resultado del puntal si la resistencia cumple pero la estabilidad no?

Un puntal puede tener resistencia suficiente del material a compresión y aun así perder estabilidad por esbeltez, es decir, pandear como una columna. Por eso se utilizan la esbeltez λ y el coeficiente de estabilidad φ. Si falla la estabilidad, lo habitual es reducir A o B, reducir la longitud efectiva o elegir una sección más rígida.

¿Qué cambios aumentan más rápido el margen de seguridad del diseño del encofrado?

La medida más eficaz suele ser reducir luces y separaciones, es decir, reducir C, y después A y B. Esto reduce momentos flectores, flechas y la carga por puntal. Si no se puede cambiar la geometría, aumente la rigidez del tablero y seleccione vigas y puntales más resistentes.