BR112018014361B1 - Estrutura de construção modular - Google Patents

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BR112018014361B1
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Luca Pofi
Federico Lestini
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Emmeallaenne S.r.l.
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Abstract

Uma estrutura de construção modular (100), do tipo que se obtém montando-se uma pluralidade de armações de módulo (10) para se obter uma armação complexa (1), e compreendendo paredes e assoalhos implementados por painéis de revestimento adequados, em que as armações de módulo (10) tem um formato substancialmente em paralelepípedo, permitindo uma montagem fácil de módulos equipados com acabamentos, deixando um espaço livre que pode ser explorado para conectar instalações técnicas e semelhantes e compreendendo uma pluralidade de nós de conexão (5) que unem armações de módulo (10) adjacentes sobre um mesmo plano, do lado inferior ou do lado superior nos ângulos dados, ou provendo a conexão de armações de módulo (10) a uma base plana ou a uma estrutura de telhado, sendo cada nó (5) uma estrutura semelhante a uma caixa tendo um núcleo interno (6) que tem um formato de um paralelepípedo reto oco, formado por seis paredes que estão voltadas entre si duas a duas, tendo cada parede uma abertura (7), de modo que as aberturas (7) formam canais respectivos abertos por eixos ortogonais e compreendendo o nó (5) em cada abertura (7) uma placa de suporte (9) correspondente, sendo as placas paralelas ou ortogonais entre si duas a duas; cada placa de suporte (9), que se estende além do plano (...).

Description

DESCRIÇÃO
[001]A presente invenção se refere a uma estrutura de construção modular do tipo que se obtém montando-se uma pluralidade de armações de módulo para se obter uma armação complexa e compreendendo paredes e assoalhos implementados por painéis de revestimento adequados.
[002]Mais especificamente, na presente invenção as armações de módulo mencionados acima têm um formato substancialmente semelhante a paralelepípedos, sendo adequadas para serem transportadas como contêineres habituais com tamanhos padrão sem necessitar do emprego de dispositivos de transporte especiais, sendo completadas com painéis e acessórios pré-montados. As armações de módulo são identificadas por vigas longitudinais, verticais e transversais que se unem em ângulos respectivos.
[003]A patente francesa No. FR 2.675.527 A se refere a uma habitação prefabricada que pode ser transportado, em que uma série de ambientes, obtidos por paredes equipadas com aberturas pré-formadas, pode ser montada explorando-se o plano hexagonal dos diversos elementos arquiteturais: a montagem se produz conectando-se entre si por cavilhas as paredes individuais que podem ser fabricadas de madeira.
[004]A patente britânica No. GB 2.447.289 A se refere a um sistema para a montagem entre si de módulos de alojamento constituídos substancialmente por contêineres. O sistema é constituído por elementos conectores a serem fixados aos contêineres respectivos e através de bujões que interconectam os elementos conectores: estes últimos, quando montados, mantêm os contêineres a uma distância pré-fixada entre si e apresentam aberturas; eles podem ser equipados com vigas simples com formato em T ou em duplo T que ligam os elementos conectores montados segundo dois eixos.
[005]A patente britânica No. GB 2.451.092 A se refere a uma estrutura unitária de módulos pré-fabricados que têm substancialmente o formato de um contêiner, semelhante a um paralelepípedo; nas suas bordas longas respectivas, cada módulo tem vigas com um formato especial que se acopla a vigas correspondentes de módulos adjacentes, e estas vigas incorporam sistemas para a fixação rápida do tipo mecânico, por velcro, por exemplo, mas também incorporam trilhos de deslizamento para permitir que os módulos deslizem um sobre o outro para acoplar rapidamente estes sistemas de fixação.
[006]A patente norte-americana No. US 8.701.371 B descreve um método para a implementação de construções em camadas múltiplas usando-se elementos prefabricados, que provêm moldagens concretas que seguem o posicionamento de uma estrutura constituída por paredes de suporte e vigas e subsequentemente o posicionamento de revestimento.
[007]A patente norte-americana No. US 9.115.504 B2 descreve um método para a montagem de módulos de alojamento tendo formatos semelhantes a contêineres para a obtenção de arquiteturas complexas com uma montagem mecânica especial entre os módulos.
[008]O pedido de patente norte-americana No. US 2015/152.634 A descreve um outro método para a montagem de módulos de alojamentos para a obtenção de uma construção complexa, em que módulos individuais têm uma base constituída por uma série de vigas em forma de C constituindo um elemento de espaçamento com o módulo subjacente ou com a fundação de base.
[009]O pedido de patente norte-americana No. US 2004/103.596 A, por outro lado, descreve um outro sistema modular em que o assoalho de cada módulo compreende uma armação retangular e uma pluralidade de vigas transversais.
[0010]Outros exemplos de estrutura modular complexa são descritos nos pedidos de patentes norte-americanas No. US 2009/307.994 A, No. US 2011/011.018 A, No. US 2011/047.889 A, No. US 2013/305.629 e novos pedidos de patentes internacionais No. WO 2014/176.710 A1 e No. 2015/115.990.
[0011]O pedido de patente japonesa JP H09 328.818 A descreve uma estrutura modular de construções construídas por meio de armações modulares com painéis de revestimento para paredes e assoalhos, tendo as armações modulares um formato semelhante ao de um paralelepípedo com vigas transversais, longitudinais e verticais conectadas aos ângulos respectivos, sendo estes últimos formados por um nó.
[0012]Outros exemplos de estruturas são descritos nos pedidos de patentes japonesas No. JP 2009 209.551 A e No. JP 2009 228.369 A, na patente sul-coreana No. KR 101 363 739 B1 e no pedido de patente européia N. EP 0.389.214 A2.
[0013]No entanto, os exemplos das estruturas modulares mencionadas acima podem exigir, de acordo com os casos, a montagem a ele de uma armação complexa subsequentemente todas as outras porções da construção têm que ser acrescentadas: paredes, escadas, plantas de pavimentos e assim por diante, preenchendo a armação anteriormente construída com uma obra que exige um uso maciço de mão de obra especializada e de tempo, ou a montagem de módulos pré-construídos, cujas funções divergem das exigidas em uma obra de construção habitual, tornando estas estruturas adequadas somente para usos de tipo provisório.
[0014]Além disso, no segundo caso mencionado, os módulos pré-construídos têm tamanhos que tornam difícil o seu transporte, o que por sua vez exige o emprego de meios especiais associados com dificuldades correspondentes, exceto quando as necessidades a serem satisfeitas com a montagem final da construção são muito reduzidos e elas podem ser solucionadas por uma simples sobreposição de estruturas semelhantes a caixas uma sobre a outra.
[0015]O problema técnico que dá origem à presente invenção consiste em prover uma estrutura de construção modular que permite que se supere o inconveniente mencionado com referência à técnica anterior.
[0016]A idéia da solução consiste em se tomar os melhores aspectos dos dois tipos descritos acima de construções montadas, unindo-os em uma única solução com módulos a serem facilmente transportados como incidindo dentro das dimensões dos contêineres padrão, que podem ser carregados sobre meios de transporte normais.
[0017]Tal problema é solucionado por uma estrutura de construção conforme descrita acima caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de nós de conexão que ligam armações de módulo adjacentes sobre um mesmo plano do lado inferior ou do lado superior, nos ângulos citados, ou que provê a conexão das armações de módulo a um fundamento plano ou a uma estrutura de telhado, tendo cada nó uma estrutura semelhante a uma caixa com um núcleo interno com o formato semelhante a um paralelepípedo reto oco, formado por seis pareces voltadas uma à outra duas a duas, tendo cada parede uma abertura, de modo que as aberturas formem canais respectivos abertos de acordo com eixos ortogonais e, compreendendo o nó, em cada abertura, uma placa de suporte correspondente, sendo as placas paralelas ou ortogonais uma à outra duas a duas; cada placa de suporte que se estende além do plano definido por uma ou mais placas de suporte adjacentes, define um apoio respectivo.
[0018]A principal vantagem da estrutura de construção de acordo com a presente invenção consiste no fato de que permite uma montagem fácil de módulos equipados com acabamentos, de modo a deixar um espaço livre que pode ser explorado para a colocação de instalações técnicas e semelhantes.
[0019]A presente invenção será descrita a seguir de acordo com uma modalidade exemplar preferida dela, dada a título de exemplo e não para fins limitantes com referência aos desenhos apensos em que: - a Figura 1 mostra uma vista axonométrica de uma armação complexa resultando da montagem de diversas armações de módulo da estrutura de acordo com a presente invenção, em que as dimensões mencionadas representam valores simplesmente indicativos e não limitantes; - a Figura 2 mostra uma vista axonométrica de um nó de montagem para a conexão das armações de módulo; - a Figura 2A mostra a vista anterior em seção; - a Figura 3, 4, 5 e 6 mostram vistas axonométricas em seção parcial ilustrando detalhadamente diferentes formatos de montagem em um nó da armação complexa na estrutura de acordo com a presente invenção; e - as Figuras 7 e 8 mostram vistas de construções complexas que podem ser obtidas com a estrutura de acordo com a presente invenção.
[0020]Por referência às figuras, uma armação complexa de uma estrutura de construção modular é indicada com 1; ela é constituída por um número determinado de armações de módulo que têm um formato substancialmente semelhante a um paralelepípedo e são identificadas pelas vigas longitudinais 2, pelas vigas verticais 3 e pelas vigas transversais 4.
[0021]Por paralelepípedo, pressupõe-se em geral um paralelepípedo reto com faces retangulares.
[0022]Na versão descrita, cada armação de módulo, indicada com 10, tem dimensões que permitem que incida dentro do formado de um contêiner que pode ser transportado por um caminho habitual, no caso carregado sobre a plataforma de um veículo articulado, sem necessitar de um transporte especial para ser deslocado do local de montagem para o local de produção. Um módulo de construção 50 corresponderá, portanto, a cada armação de módulo, compreendendo o módulo de construção os revestimentos relacionados, os pavimentos (teto, assoalho), a estrutura interna, os serviços elétricos e de água e assim por diante e poderia ser útil se montar uma construção complexa 100 (Figuras 7 e 8) tendo diferentes dimensões.
[0023]Cada armação de módulo 10 tem, portanto, ângulos em que as vigas longitudinal, vertical e transversal se unem. Nestes ângulos, a armação complexa 1 compreende uma pluralidade de nós de conexão 5 que unem armações de módulo 10 adjacentes lateralmente no mesmo plano horizontal ou vertical, no lado superior ou lado inferior em planos sucessivos, ou provendo a conexão das armações de módulo 10 a um fundamento plano convenientemente disposto, ou a uma estrutura de telhado não representada.
[0024]No caso de armações de módulo 10 adjacentes, elas poderiam estar voltadas a uma parede longitudinal, vertical, superior ou inferior; por outro lado, no caso de arranjos em planos sucessivos elas terão em comum uma borda com duas vigas do mesmo tipo voltadas uma sobre a outra.
[0025]Portanto, os formatos de cada nó 5 se alteram dependendo da posição do nó, especialmente cada nó 5 deveria ser capaz de prover a conexão mútua de um número de armações de módulo variando de uma a oito e da sua com o fundamento.
[0026]No entanto cada nó tem características comuns a todos os formatos que o identificam e que serão descritas detalhadamente abaixo.
[0027]Mais especificamente, o nó 5 tem uma estrutura semelhante a caixa com um núcleo interno 6 com um formato semelhante a um paralelepípedo reto oco, formado por seis paredes voltadas umas às outras duas a duas. Cada parede tem uma abertura circular 7, delimitada por um anel 8.
[0028]É preferível que o núcleo 6 tenha um formato cúbico. As aberturas 7 nas suas faces formam canais respectivos abertos de acordo com os eixos ortogonais X, Y e Z. Tais canais são abertos e a porção de núcleo interno proporciona um espaço para a passagem através de um canal ou de um canal para o outro.
[0029]O núcleo poderia ser fabricado de um material conveniente, de aço, por exemplo, de preferência em uma única peça e com espessuras adequadas, para ter a resistência a qualquer tensão projetada.
[0030]Em cada abertura 7, o núcleo 6 compreende uma placa de suporte 9 correspondente, para um total de seis placas de suporte, paralelas ou ortogonais entre si duas a duas; mais especialmente, as placas 9 das aberturas 7 uma em frente da outra são paralelas entre si, e as placas 9 das aberturas 7 nas placas adjacentes são ortogonais entre si.
[0031]As placas de suporte poderiam também ser fabricadas de material adequado, no caso formando uma única peça com o núcleo 6, ou por meio da soldagem de peças.
[0032]Cada placa de suporte 9, se ela se estender além do plano definido por uma placa adjacente 9, define com ela um apoio angular ou lateral para um ângulo de armação de módulo 10.
[0033]Com referência à Figura 2, em cada ângulo do núcleo 6, as placas 9 se estendem além das duas placas adjacentes e vice-versa, e, em cada um destes ângulos, portanto, o nó 5 tem um apoio angular 11 formado por três placas de suporte 9 formando um espaço angular com as três paredes de apoio.
[0034]Com referência à Figura 4, em uma borda do núcleo 6 duas placas de suporte 9 se estendem uma além da outra e vice-versa, formando um apoio lateral 12 formado por duas extremidades de placa posicionadas em forma de L.
[0035]Deve ser observado que, em cada apoio deste modo formado, as placas de suporte 9 compreendem uma pluralidade de furos atravessantes 13 capazes de engatar com as cavilhas 14 respectivas para a fixação às armações de módulo 10.
[0036]No caso de uma placa de suporte 9 não ser atravessada por nenhuma das placas adjacentes, ela forma um plano de apoio 15 que pode ser conectado a um fundamento ou a um telhado (Figura 6).
[0037]O formato dos nós 5 permite, portanto, não somente que se conectem armações de módulo 10 adjacentes, mas permite também se afastar os mesmos um do outro. Isso determina dois efeitos substancialmente combinados: 1. os tamanhos totais da armação complexa obtidos montando-se as armações de módulo serão maiores do que a soma dos tamanhos das armações de módulo individuais; e 2. a distância entre cada armação de módulo e a outra permitiria, juntamente com a presença dos canais mencionados acima em cada nó 5, que se disponha facilmente através dela instalações elétricas, tubulação de água (água de rede, águas servidas, de aquecimento, de refrigeração), instalações de ar condicionado, tubulação de serviço, instalações de alarme e assim por diante.
[0038]O primeiro destes efeitos permite que se faça com que cada módulo 50 pré-montado seja capaz de ser transportado de um modo simples, como ocorre com um contêiner comum, obtendo-se deste modo uma construção cujas dimensões totais, caso contrário, não seriam compatíveis com sistemas de transporte normais.
[0039]Neste sentido, os apoios angulares já descritos serão úteis para receber os ângulos de cada armação de módulo 10. Cada ângulo incluirá um elemento de conexão 16 do tipo semelhante a uma caixa, formado por duas ou três paredes conectadas entre si, que estarão em contato com o apoio respectivo. Os elementos de conexão 16 serão úteis para ligar entre eles as vigas 2, 3, 4 da armação de módulo 10.
[0040]Vantajosamente, estas vigas têm uma seção transversal em L com um ângulo interno voltado na direção do espaço interno da armação de módulo 10. Deste modo elas serão úteis para receber as bordas dos painéis 17 que formarão os assoalhos ou as divisórias no interior do edifício montado ou elementos de conexão entre painéis adjacentes.
[0041]As vigas em forma de L, assim como os elementos de conexão 16, poderiam ser fabricadas de material adequado, uma chapa de aço dobrada ou forjada, ou ser obtidas por soldagem.
[0042]A estrutura descrita acima obtida pela montagem dos nós 5 com as armações de módulo 10 permite ainda mais que se obtenha uma resistência adequada a movimentos de terremotos, de acordo com as regras existentes.
[0043]Cada armação de módulo 10 poderia incluir elementos para reforçar a sua estrutura. Mais especialmente, a seção das vigas 2, 3, 4 poderia ser do tipo semelhante a uma caixa; as vigas poderiam ser conectadas por escoras verticais dispostas nas faces verticais, ou conjuntos de cintas angulares ou vigas diagonais adicionais, ou até mesmo correntes transversais em qualquer face.
[0044]Deve ser observado que cada módulo 50, embora seja formado por uma armação que se repete de módulo a módulo, poderia assumir formatos muito diferentes. Mais especialmente, ele poderia incluir revestimentos que poderiam ser adaptados à área climática de interesse, ou divisórias internas, ou até mesmo janelas com dimensões mais amplas ou paredes com janelas pré-montadas, ou finalmente espaços vazios para a criação de ambientes peculiares que se estenderiam por diversos módulos.
[0045]Vantajosamente as dimensões longitudinais da armação de módulo poderiam ser iguais à soma de um número finito N de dimensões transversais de N-1 nós; tipicamente a dimensão longitudinal poderia ser igual à de duas armações de módulo dispostas transversalmente acrescida de um nó intermediário.
[0046]Isto permite que se montem diferentes armações de módulo alterando-se a sua orientação dentro da mesma armação complexa, obtendo-se assim uma liberdade ainda maior na montagem dos diferentes módulos.
[0047]Além disso, eles poderiam ser arranjados para se obter terraços, ou espaços internos amplos envolvidos por módulos e assim por diante, usando-se os módulos como se eles fossem tijolos para criar qualquer formato.
[0048]Na superfície externa da armação complexa 1, os apoios pré-arranjados pelos nós 5 poderiam receber elementos respectivos semelhantes a bujões 18 para fechar a abertura 7 voltada para fora, e elementos de armação 19 que se estendem de um nó ao outro e que serão úteis para sustentar um painel de revestimento 20.
[0049]Deste modo, na mesma parede externa, cada armação deste modo obtida proveria um revestimento diferentes, para serem obtidas diferentes composições.
[0050]Deve ser observado que os elementos semelhantes a bujões mencionados acima e os elementos de armação têm a função, juntamente com os painéis 20, de fechar as superfícies externas do edifício, mas também servindo para implementar uma vedação impedindo que o ar penetre nos espaços intermediários entre as armações de módulo 10, atuando como isolante térmico e acústico e também com a finalidade de proteção contra incêndio.
[0051]Tal vedação pode ser implementada graças a cintas e gaxetas autoexpansivas dispostas nas bordas dos elementos semelhantes a bujões e dos elementos de armação.
[0052]Os componentes descritos acima serão tratados para ter características de proteção contra incêndio, anti- intumescentes e para serem protegidos contra corrosão.
[0053]Os versados na técnica poderiam introduzir nos elementos descritos acima, para satisfazer necessidades adicionais e contingentes, diversas modificações e variantes adicionais, todas, no entanto, incidindo dentro do âmbito de proteção da presente invenção, conforme definida pelas reivindicações apensas.

Claims (13)

1. Estrutura de construção modular (100), do tipo obtido montando-se uma pluralidade de armações de módulo (10) para se obter uma armação complexa (1) e compreendendo paredes e assoalhos implementados por painéis de revestimento adequados, em que as armações de módulo (10) têm um formato de um paralelepípedo e são identificados por vigas longitudinais (2), verticais (3) e transversais (4) que se unem em ângulos respectivos, compreendendo uma pluralidade de nós de conexão (5) que unem armações de módulo (10) adjacentes sobre referidos ângulos, ou provendo a conexão de armações de módulo (10) a um fundamento plano ou a uma estrutura de telhado, CARACTERIZADA pelo fato de que cada nó (5) tem uma estrutura semelhante a uma caixa com um núcleo interno (6) que tem um formato como o de um paralelepípedo reto oco, formado por seis paredes que estão voltadas uma à outra duas a duas, em que cada parede tem uma abertura (7), de modo que as aberturas (7) formam canais respectivos abertos em eixos ortogonais, e em que, em cada abertura (7) o nó (5) compreende uma placa de suporte (9) correspondente, sendo as placas paralelas ou ortogonais entre si duas a duas; definindo cada placa de suporte (9), que se estende além do plano definido por uma ou mais placas de suporte adjacentes (9), um apoio respectivo (11,12).
2. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as armações de módulo (10) têm o formato de um paralelepípedo reto com faces retangulares, com tamanhos que permitem que eles incidam no formato padrão de um contêiner que possa ser transportado por um caminho habitual.
3. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o núcleo interno (6) tem o formato semelhante a um paralelepípedo reto com um formato cúbico.
4. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a abertura (7) é circular.
5. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o núcleo interno (6) é construído em uma única peça.
6. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que, em um ângulo do núcleo (6), as placas de suporte (9) se estendem além das duas placas adjacentes e vice-versa, e elas formam um apoio angular (11) formado por três placas de suporte (9) que formam um espaço angular tendo três paredes de apoio.
7. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que em uma borda do núcleo (6) um par de placas de suporte (9) se estende uma além da outra e vice-versa, formando um apoio (12) formado por duas extremidades de placa posicionadas em L.
8. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que, em cada apoio, as placas de suporte (9) compreendem uma pluralidade de furos atravessantes (13) capazes de serem engatadas por cavilhas respectivas (14) para a fixação às armações de módulo (10).
9. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que uma placa de suporte (9) não atravessada por nenhuma das placas de suporte adjacentes (9) forma um plano de apoio (15) que pode ser conectado a uma estrutura de base ou de telhado.
10. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as vigas (2, 3, 4) que compõem uma armação de módulo (10) têm uma seção em L, estando o ângulo interno voltado na direção do espaço interno da armação de módulo (10).
11. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 7 e 10, CARACTERIZADA pelo fato de que os apoios (11, 12) compreendem um elemento de conexão respectivo (16) do tipo de caixa, formado por duas ou três paredes conectadas entre eles, e que entra em contato com o apoio respectivo (11, 12).
12. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as dimensões longitudinais de uma armação de módulo (10) são iguais à soma de um número finito N de dimensões transversais da armação de módulo (10) acrescida das dimensões transversais de N-1 nós (5), sendo especialmente a dimensão longitudinal única igual à de duas armações de módulo (10) dispostos transversalmente acrescida de um nó intermediário (5).
13. Estrutura de construção modular (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que na superfície externa e na dos elementos de armação da armação complexa (1), os apoios (11, 12) pré-arranjados pelos nós (5) recebem elementos respectivos do tipo de rolhas (18) para fechar a abertura (7) voltada para fora, estendendo-se os elementos da armação das armações (19) de um nó (5) para um outro, e sendo estes elementos úteis para sustentar o painel de revestimento (20).
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