ES2225672T3 - Procedimiento de fabricacion de una viga de madera reforzada y viga asi obtenida. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de una viga de madera reforzada y viga asi obtenida.Info
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Abstract
Un procedimiento de fabricación de una viga de madera reforzada, que comprende las siguientes etapas secuenciales: - fresado longitudinal de una viga acabada o sin cepillar, o de al menos un tablero (1) diseñado para formar un componente de una viga (10) lamelar, obteniéndose, de este modo, al menos una ranura o hendidura (3, 4) longitudinales fresadas, que se extienden por toda la longitud de la viga o tablero (1), - disponer una barra (7) de metal o una barra de otro material adecuado, que tenga un tamaño menor que la profundidad de su correspondiente hendidura o ranura (3, 4), - llenar al menos una parte extrema de cada ranura (7) fresada con un material (6) de taponado adecuado, el cual encierra al menos una parte extrema de la mencionada barra (7), - verter un material (8) de pegado en el interior de cada ranura o hendidura (3, 4) fresada, de tal forma que la mencionada barra (7) esté embutida en el mencionado material (8) de pegado, y - retirar el mencionado material de taponado de lamencionada al menos una parte extrema de la mencionada barra (7) una vez que el mencionado material (8) de pegado ha fraguado, liberando, de este modo, la mencionada al menos una parte extrema de la mencionada barra (7).
Description
Procedimiento de fabricación de una viga de
madera reforzada y viga así obtenida.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de una viga de madera reforzada, y a la
viga de madera reforzada obtenida por implantación de un
procedimiento como este.
Ya se han sugerido vigas reforzadas con diversos
materiales, tales como láminas, fibras, barras de acero o láminas
de plástico y similares, las cuales, aunque proporcionan algunas
mejoras en las características de la viga, no han resultado ser
completamente satisfactorias bien desde el punto de vista de su
fabricación industrial, bien de su respuesta real en la obra.
El documento
US-A-4 615 163 describe una viga de
madera formada con una o más ranuras de una profundidad
predeterminada que se extienden longitudinalmente, diseñada cada
una de ellas para recibir en su interior una correspondiente
varilla de refuerzo no metálica fijada mediante adhesivo dentro de
la ranura, aumentando, de este modo, el límite de resistencia
mecánica de la viga de madera.
El documento
US-A-5 050 366 describe una viga
estructural laminada de madera que incluye una varilla de metal con
un extremo aterrajado, un manguito roscado sobre la varilla de
metal y pegado conjuntamente con la varilla de metal como un todo
en el interior de una ranura de recepción, y una extensión fuera de
la viga en enganche con el manguito.
El objetivo principal de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de fabricación de una viga lamelar
reforzada que se pueda fabricar a escala industrial mediante
procesos estándares de producción, y que constituya una viga de
madera reforzada de altas prestaciones tanto en lo referente a su
rigidez como a su resistencia mecánica.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de fabricación de vigas reforzadas
bien del tipo lamelar o de tipo duramen.
Un objetivo adicional de la presente invención es
que el mencionado procedimiento también se puede aplicar a vigas de
duramen ya instaladas, de tal forma que la rehabilitación o
renovación de vigas viejas se puede realizar en edificios
viejos.
El último objetivo, aunque sólo por su posición,
de la presente invención es proporcionar un procedimiento de
fabricación de vigas de madera reforzadas de una forma relativamente
fácil y rápida siendo, por lo tanto, también competitivo desde el
punto de vista económico.
Estos y otros objetivos, que aparecerán mejor más
adelante, se alcanzan mediante un procedimiento de fabricación de
vigas de madera reforzadas de acuerdo con la presente invención,
que comprende las siguientes etapas secuenciales:
- fresado longitudinal de una viga acabada o sin
cepillar, o al menos de un tablero diseñado para ser usado en la
fabricación de una viga lamelar, obteniéndose, por lo tanto, al
menos una ranura o hendidura longitudinal fresada, que se extiende
por toda la longitud de la viga o tablero,
- disponer una barra (7) de metal o una barra de
otro material adecuado, que tenga un tamaño menor que la
profundidad de su correspondiente hendidura o ranura (3, 4),
- llenar al menos una parte extrema de cada
ranura fresada con un material de taponado adecuado, el cual
encierra al menos una parte extrema de la mencionada barra (7),
- verter un material de pegado en el interior de
cada ranura o hendidura, de tal modo que la mencionada barra (7)
esté embutida en el material de pegado y que tenga al menos una
parte extrema de la misma encerrada por el mencionado material de
taponado, y
- retirar el mencionado material de taponado de
la mencionada al menos una parte extrema de la mencionada barra una
vez que el mencionado material de pegado haya fraguado, liberando,
de este modo, la mencionada al menos una parte extrema de la
mencionada barra.
Ventajosamente, una vez que ha secado el material
de pegado vertido, se realiza el aplanado para retirar todo
material de pegado en exceso, y la superficie aplanada se cubre con
un tablero de revestimiento.
A partir de este punto, la invención se
describirá con más detalle en relación con algunas realizaciones de
la misma, dadas meramente a modo de ejemplos no limitativos,
haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los
cuales:
la figura 1 muestra una vista en perspectiva de
dos secciones extremo de un tablero para una viga lamelar con
ranuras fresadas formadas en su interior que se extienden por toda
la longitud intermedia del tablero, pero que terminan justo delante
de los dos extremos del tablero, delimitando, por lo tanto, un paso
que recibe una de las hendiduras una barra de metal en un espaciador
espiral embutido en un material de pegado;
las figuras 2 y 3 muestran cada una una sección
transversal en dirección longitudinal a lo largo de una línea,
respectivamente, II-II y III-III de
la figura 1, en una hendidura fresada, respectivamente, libre y
reforzada.
la figura 4 es una vista parcial en perspectiva
de un tablero componente de una viga lamelar sobre uno de cuyos
lados se han fresado un par de ranuras o hendiduras longitudinales,
estando rellena una hendidura con un material de pegado y recibiendo
una barra de refuerzo de metal;
la figura 5 muestra una sección longitudinal del
tablero de la figura 1, en una ranura fresada que contiene una
barra de refuerzo y un material de pegado;
la figura 6 es una vista en sección longitudinal
que muestra una variante de la figura 4, donde la barra de refuerzo
de metal se inserta en un cierto número de casquillos
espaciadores;
la figura 7 muestra la mitad de un casquillo
espaciador en perspectiva y la otra mitad en sección transversal, a
escala ampliada respecto de la figura 6;
la figura 8 muestra otra realización de la
invención en la cual los extremos de las barras de refuerzo
sobresalen de su tablero de recepción a través de pasadores de
extensión aterrajados;
la figura 9 es una vista con piezas en sección
transversal que muestra un acoplamiento mediante roscado entre una
barra de metal y un pasador de extensión;
la figura 10 muestra una vista diagramática en
perspectiva de una viga lamelar con dos tableros lamelares
opuestos, de acuerdo con la presente invención;
la figura 11 muestra un tablero lamelar curvado,
reforzado de acuerdo con el procedimiento de la presente invención,
para obtener vigas que no son rectas; y
la figura 12 es un diagrama que compara valores
estimados y reales del coeficiente E de elasticidad de vigas
lamelares no reforzadas y de vigas reforzadas de forma diversa de
acuerdo con la presente invención, donde los coeficientes de
elasticidad, efectivos, teóricos y reales de vigas 12 x 23 cm
lamelares de madera sin refuerzos, reforzadas con barras 1+1
\diameter 14, 2+2 \diameter 14, 3+3 \diameter 14, 2
\diameter 14 + 2 \diameter 20 redondas y barras CFRP 2+2
\diameter 7,5 redondas, respectivamente, se indican en ordenadas,
mientras la sección transversal de los diversos tipos de vigas se
muestran en la parte superior.
En las diversas figuras de los dibujos se han
usado los mismos números de referencia para los mismos componentes
o para componentes similares.
Haciendo referencia primero a las figuras 1 a 7,
es de destacar que un tablero 1 diseñado para ser usado como un
componente de una viga lamelar es realmente más largo que la viga
lamelar final a fabricar, y tiene un grosor que va, por ejemplo,
desde 35 hasta 42 mm. El tablero 1, en general, no se fabricará de
una sola pieza sino que, como se conoce en este campo de la técnica,
comprenderá juntas en cola de milano con uno o más tableros.
Se usa un cepillo para aplanar una superficie 2
del tablero, realizándose el aplanado en toda su longitud para
obtener un grosor de, por ejemplo, 33 ó 40 mm. A continuación se
fresan dos hendiduras o ranuras 3 y 4 paralelas. Con este fin, el
tablero 1 se dispone en una fresadora con cortador cilíndrico que
tenga un grosor igual al de la ranura a ser fresada, mientras su
profundidad se determina ajustando la fresadora tomando como
referencia la superficie 2 previamente aplanada. La fresadora se
dispone, por supuesto, de tal forma que el eje de cada ranura
fresada esté situado a una distancia dada (por ejemplo, 30 mm) desde
el borde. La anchura y la profundidad del fresado son parámetros
importantes en relación con otros factores, como se describirá en lo
que sigue.
Las ranuras 3 y 4 fresadas delimitan un paso y
afectan a una parte sustancial de la longitud del tablero 1,
mientras dejan una parte 5 "libre" sin fresar en los extremos,
como se ilustra en las figuras 1 a 3. En este caso, las ranuras o
hendiduras 3 y 4 fresadas estarán completamente ocultas de la vista,
aunque las ranuras 3 y 4 fresadas se extienden por toda la longitud
del tablero, como se muestra en las figuras 4 y 5, los extremos de
ranura pueden ser taponados por medio de tapones 6 de silicona, como
se describirá adicionalmente en lo que sigue.
Las ranuras 3 y 4 fresadas se preparan, a
continuación, preferiblemente se limpian con chorros de aire
comprimido y, si se precisa, con tapones de silicona en los extremos
6, y, a continuación, una barra 7, por ejemplo fabricada en acero
(tal como Fe B 44k), aluminio o fibra tal como fibra de carbono,
fibra de vidrio o similar, se coloca en cada una de las ranuras o
hendiduras 3 y 4 fresadas. Se precisa algún cuidado durante la
deposición de las barras 7, ya que se deben depositar rectas a lo
largo de toda su longitud sin jorobas a ambos lados, para evitar
contacto con las paredes laterales de las ranura fresada, ni
jorobas verticales que puedan ocasionar reboses en la siguiente
etapa de pegado. Además, las dimensiones de las barras (tamaño o
diámetro) deben ser más pequeñas que la profundidad y anchura de
las ranuras o hendiduras 3 y 4 fresadas.
La inserción de las barras en el interior de las
ranuras 3 y 4 fresadas se realiza preferiblemente depositándolas
primero en la mitad de la longitud de las ranuras fresadas y, a
continuación, continuando gradualmente hacia los extremos de ranura
para una mejor distribución del material de pegado, mientras se deja
una separación entre el extremo de la barra y el extremo del tablero
1, cuya longitud se corresponde con la de una zona 5 libre o tapón 6
de silicona, a fin de dejar una sección trabajable en los extremos
del tablero 1, es decir, de la viga acabada.
Ventajosamente, para que la barra esté mejor
situada en la madera, se pueden usar espaciadores adecuados, tales
como una o más espirales 9 (figura 1) enrolladas alrededor de la
barra, o casquillos 9a espaciadores (figura 6) dispuestos a una
distancia entre sí a lo largo de cada barra 7.
Preferiblemente, se vierte una capa de material
de pegado (adhesivo) dentro de las ranuras 3 y 4 fresadas antes de
depositar las barras 7, ocupando el material de pegado un
porcentaje predeterminado del volumen neto de las ranuras del
volumen de la barra. El material de pegado se vierte directamente
desde su contenedor, o mediante inyección usando una pistola o
jeringa adecuada.
El material de pegado adoptado es un adhesivo
estructural adecuado, por ejemplo, tal como un pegamento de resina
de epoxi de dos componentes, u otro material de pegado
adecuado.
De este modo, se realiza preferiblemente una
operación de acabado la cual comprende poner en la parte superior
el material de pegado a fin de obtener una superficie superior
uniforme por lo cual el material de pegado tiene una superficie
superior ligeramente más baja que la superficie externa del tablero
1. La pequeña diferencia de nivel entre la superficie del tablero y
la del material de pegado se puede eliminar una vez que el material
de pegado ha fraguado o, en cualquier caso, cuando ha alcanzado una
consistencia como para ser mecanizado. A continuación, se realiza
un corte de acabado mediante cepillo para retirar aproximadamente 1
mm del material de superficie superior para obtener una superficie
plana superior del tablero 1, mientras ser retira al mismo tiempo
cualquier suciedad que se reúne, casi inevitablemente, durante el
trabajo.
Si fuera preciso, también se puede realizar una
operación de aplanado sobre la superficie del reverso del tablero
1, antes de volver el tablero (lamelar) al proceso de producción de
la viga lamelar.
En cualquier caso, el tablero 1 debería estar
posicionado en la parte externa de una viga lamelar como un tablero
o tablón de extremo, o, en cualquier caso, cercano a una superficie
externa, por ejemplo, como un componente lamelar segundo o tercero.
Preferiblemente, la viga lamelar final incluirá dos tableros 1
reforzados: uno situado en su cara que está diseñada para actuar,
durante el uso, como superficie superior y el otro en la superficie
inferior de la misma. Respecto del proceso de pegado de los
tableros o de los componentes laminares, uno puede continuar de un
modo convencional en relación con los tableros o con los
componentes laminares no reforzados sin problemas.
Si se deben proporcionar tapones 6, éstos estarán
a la vista en la cabeza o en ambos extremos de la viga lamelar.
Esto, sin embargo, no es un problema ya que la silicona se puede
mecanizar como si fuera una pieza de madera.
Las figuras 6 a 10 muestran una realización
específica en la cual las barras 7 se extienden más allá del tablero
1 y, por ello, de los extremos de una viga 10 lamelar final.
A primera vista, la solución más sencilla sería
usar barras 7 que fueran más largas que su tablero correspondiente
(componente lamelar) 1. Sin embargo, una solución como esta no se
puede adoptar por un cierto número de razones. En primer lugar, la
presencia de los extremos de las barras 7 de metal harían imposible
encarar la viga 10, por ejemplo, para dimensionarla en línea con la
producción de superficies planas de extremo. De hecho, es de
destacar que la longitud del tablero 1 es, en la práctica,
ligeramente mayor que su longitud nominal y, por otro lado, que los
tableros o componentes 1 lamelares no son perfectamente iguales
entre sí. En segundo lugar, no sería posible fresar con herramientas
estándar la parte extrema de una viga 10 acabada, lo cual es
preciso, en cambio, tanto por razones estructurales como
estéticas.
Por ello es necesario proporcionar una holgura
adecuada en cada extremo sin barra con el fin de ser capaz de
realizar económicamente las operaciones mencionadas en lo que
antecede. Por otro lado, en algunos casos las barras 7 se deben
extender significativamente más allá de la longitud de la viga 10,
es decir, más allá de las secciones extremo, para hacer que sea
posible efectuar una conexión correcta por medio de pernos,
contraplacas o similar, a una junta diseñada para alcanzar este
propósito.
Con este fin, la presente invención aspira a
proporcionar el uso de barras 7 que tiene secciones 7a aterrajadas
al menos en sus extremos a fin de ser capaces de engancharse por
roscado con un manguito 12 aterrajado correspondiente, el cual se
puede aplicar a la barra retirando los tapones 6 de silicona, cuando
la viga 10 lamelar está acabada.
Por supuesto, el grosor del manguito 12
aterrajado debe tener un diámetro no mayor que la anchura de las
ranuras 3 y 4 fresadas, salvo que se proporcione un asiento adecuado
de recepción para el manguito 12, que tenga una anchura mayor que
la de su correspondiente ranura fresada.
Se puede insertar un tramo aterrajado de una
barra o pasador 7b, tramo que sobresale fuera del tablero 1 y que
constituye una extensión sólida para la barra 7 interna, dentro del
manguito 12 aterrajado. Por otro lado, el hecho de que los
pasadores 7b aterrajados sean retirables se traduce en una alta
versatilidad de aplicación.
La figura 11 muestra un tablero 15 reforzado de
acuerdo con la presente invención, que tiene un perfil
genéricamente curvado.
A partir de los valores del coeficiente E de
elasticidad realizados en pruebas de flexión, se han obtenido
valores que junto con los valores estimados del coeficiente E de
elasticidad de 11.000 N/mm^{2} de acuerdo con las previsiones
estándar, se muestran en la figura 12, donde se muestran el aumento
remarcable en el coeficiente de elasticidad de una viga lamelar
diversamente reforzada de acuerdo con la presente invención,
comparada con un viga convencional (sin reforzar).
El procedimiento de refuerzo de viga descrito en
lo que antecede también se puede realizar sobre una viga que ya esté
colocada en un edificio, por ejemplo, para trabajos de
restauración, para fresar una o más ranuras 3, 4 longitudinales a
lo largo de una viga e insertando barras de refuerzo 7 que están
embutidas en un material de pegado, y, si así se desea,
proporcionando revestimiento con tiras de madera o tablero de
enmascaramiento.
La invención descrita en lo que antecede es
susceptible de numerosas modificaciones y variaciones dentro del
alcance como se define en las reivindicaciones.
Claims (13)
1. Un procedimiento de fabricación de una viga de
madera reforzada, que comprende las siguientes etapas
secuenciales:
- fresado longitudinal de una viga acabada o sin
cepillar, o de al menos un tablero (1) diseñado para formar un
componente de una viga (10) lamelar, obteniéndose, de este modo, al
menos una ranura o hendidura (3, 4) longitudinales fresadas, que se
extienden por toda la longitud de la viga o tablero (1),
- disponer una barra (7) de metal o una barra de
otro material adecuado, que tenga un tamaño menor que la
profundidad de su correspondiente hendidura o ranura (3, 4),
- llenar al menos una parte extrema de cada
ranura (7) fresada con un material (6) de taponado adecuado, el
cual encierra al menos una parte extrema de la mencionada barra
(7),
- verter un material (8) de pegado en el interior
de cada ranura o hendidura (3, 4) fresada, de tal forma que la
mencionada barra (7) esté embutida en el mencionado material (8) de
pegado, y
- retirar el mencionado material de taponado de
la mencionada al menos una parte extrema de la mencionada barra (7)
una vez que el mencionado material (8) de pegado ha fraguado,
liberando, de este modo, la mencionada al menos una parte extrema
de la mencionada barra (7).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque tras el vertido y el secado o fraguado
del material de pegado, la superficie o cara fresada de la viga o
tablero (1) se aplana o nivela.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque la mencionada superficie o cara
fresada está cubierta por un tablero de revestimiento.
4. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque antes de
verter el mencionado material de pegado la ranura o cada una de las
ranuras (3, 4) fresadas se limpia con un chorro de aire
comprimido.
5. Un procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la mencionada deposición de cada barra
(7) en una ranura (3, 4) fresada correspondiente se realiza usando
barras (7) que tienen una longitud más corta que la viga o tablero
(1), dejando, por lo tanto, una zona libre entre el extremo de la
barra (7) y el extremo del tablero (1) que, sustancialmente, se
corresponde con la longitud de las mencionadas zonas (5) libres o de
los mencionados tapones (6).
6. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque hay
espaciadores situados entre la barra (7) y la madera.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque los mencionados espaciadores comprenden
al menos una espiral (9) enrollada alrededor de cada barra (7).
8. Un procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque los mencionados espaciadores comprenden
un cierto número de casquillos (9a) espaciadores espaciados entre sí
a lo largo de la longitud de cada barra (7).
9. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
mencionado material (8) de pegado comprende un adhesivo estructural
adecuado, tal como un pegamento de resina de epoxi de dos
componentes.
10. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
una operación de aplanado una vez que el mencionado material de
pegado ha fraguado, eliminando, por lo tanto, cualesquiera
diferencias de nivel entre el tablero (1) o viga y la superficie
superior del mencionado material (8) de pegado.
11. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la barra
o cada barra (7) está dotada de una extensión (7b) que sobresale
fuera de la viga o tablero (1).
12. Una viga lamelar cuando se obtiene según la
reivindicación 11, en la cual la extensión o cada extensión (7b)
comprende al menos un extremo (7a) aterrajado para cada barra (7),
un manguito (12) aterrajado internamente, roscable sobre la
mencionada parte aterrajada de una barra (7) correspondiente, y un
pasador (7b) roscable sobre el mencionado manguito aterrajado y que
sobresale de la mencionada viga o tablero (1).
13. Una viga lamelar según la reivindicación 12,
caracterizada porque comprende tableros o tiras (1)
curvados.
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