ES2266249T3 - Panel de construccion de madera autoportante. - Google Patents

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Abstract

Panel de construcción de madera autoportante, utilizable tato para realizar unas paredes como unos suelos, techos o cubiertas, que comprende una sucesión de planchas (2a, 2b), de sección rectangular, ensambladas entre sí formando una estructura en V, caracterizado porque: u las planchas (2a, 2b) están montadas sobre dos cremalleras paralelas (3) con crestas y están fijadas por medio de tornillos (4) sobre las crestas de dichas cremalleras que constituyen unos elementos rígidos perpendiculares al plano de las planchas (2a, 2b); u el ensamblaje de dos planchas (2a, 2b) consecutivas se realiza por atornillado entre el canto (6) de la plancha (2a) contra el final del plano (5) de la plancha consecutiva (2b); y u las dos cremalleras (3) perpendiculares al plano de las planchas forman una plantilla que permite asegurar su posicionado, preferentemente a 90º una con respecto a la otra.

Description

Panel de construcción de madera autoportante.
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo de la construcción, y más especialmente al de los edificios.
La invención se refiere más particularmente a un nuevo tipo de paneles o de placas prefabricados, utilizables como materiales de cubierta o de revestimientos en fachadas, por ejemplo para edificios industriales.
Técnicas anteriores
En el campo de la construcción, se ha propuesto desde hace largo tiempo realizar unos paneles prefabricados utilizables como materiales de cubierta o de revestimiento de fachadas.
Entre estas soluciones, se ha propuesto realizar, como se desprende de la figura A, una gama de paneles llamados "bacs" autoportantes que pueden tener unas longitudes comprendidas entre 1 y 8 metros y que se obtienen a partir de chapas delgadas perfiladas para dar rigidez aumentando la altura estática.
Haciendo referencia a esta figura A, que ilustra el perfil de dichos bacs, cualquiera que sea el material utilizado, la prestación estructural, o la capacidad de carga, es directamente función de la altura de esta nervadura. En esta forma de realización, es posible tener una luz de 6 metros con una hoja de acero que tiene un espesor de sólo algunas décimas de milímetro, pero con una nervadura o un perfil cuya altura (H) es de 7 centímetros.
Dichos bacs de metal perfilado se han desarrollado ampliamente, pero adolecen sin embargo de algunos inconvenientes.
En primer lugar, su precio es relativamente elevado a causa de las pinturas necesarias para protegerlos. Su resistencia al fuego es también muy baja y no pueden servir como elementos de estabilización de edificios. Además, este tipo de paneles genera una acústica muy mala, tanto aérea (ecos), como sólida (repiqueteo de la lluvia), así como un mal aislamiento térmico al calor y al frío.
Se ha propuesto asimismo realizar unos paneles de madera que permiten resolver estos problemas de acústica y de aislamiento térmico.
Entre las soluciones más antiguas, se pueden citar las que constituyen el objeto de la patente francesa FR-A-648 575, y más recientemente, en la patente europea EP-A-0 203 868.
De manera general, en el primero de estos documentos, cuya figura B anexa es una reproducción de una forma de realización que describe, se refiere a unos paneles, utilizables más particularmente para realizar un techo, pero que aparentemente también pueden servir de paredes verticales, y que están constituidos por una sucesión de planchas en V. Estas planchas son mecanizadas en el canto para dar un plano de apoyo vertical, y un plano de apoyo horizontal. A fin de que dicho sistema funcione como elemento de viga, la unión esta reforzada por diferentes soluciones, a saber:
\bullet
o bien por un fleje en toda la longitud;
\bullet
o bien por una pieza de madera en forma de traviesa triangular en toda la longitud;
\bullet
o bien por unas piezas de madera con dientes alternados que forman un dentado longitudinal y que ofrecen unas superficies de clavado sobre las planchas en V, bloqueando los dientes los esfuerzos de cizalladura.
Estos elementos de unión son continuos y por consiguiente, dicha solución presenta un coste elevado. Además como, el mecanizado del canto de las planchas no es previsible en el caso de planchas de pequeño espesor, por ejemplo comprendido entre 20 y 30 milímetros, pudiendo dicho mecanizado fragilizar dichas planchas, incluso romperlas.
Una solución comparable constituye el objeto de la solicitud europea citada, cuyos elementos constitutivos son ensamblados por encolado. Según este documento, el conjunto está constituido por un panel de superficie plano, realizado por unas planchas o material equivalente, panel que está reforzado para obtener más rigidez por una caja estructural de forma en V, realizada por pegado sobre dicho panel plano.
Este sistema permite obtener una superficie de suelos acabados, autoportantes, con una estructura visible en el volumen inferior que alterna unas V y unos planos. Este tipo de elemento de construcción es interesante como estructura primaria, para unas luces de 8 a 15 metros, y pude servir de elemento secundario de cubierta, pero es de un coste mucho más elevado en su concepto, especialmente para edificios industriales.
Se conoce también según el documento CH-290.522 una sucesión de planchas de sección rectangular ensambladas formado una estructura en V. Las planchas son sostenida a intervalos regulares por una serie de placas triangulares sobre la cara superior y sobre la cara inferior de la estructura en V.
Descripción sumaria de la invención
Se ha descubierto, y es lo que constituye el objeto de la presente invención, un nuevo tipo de paneles de construcción de madera autoportantes, utilizables tanto para realizar unas paredes como unos suelos, techos o cubiertas, y que comprenden, de manera similar a las enseñanzas del documento CH-290.522 unas sucesión de planchas de sección rectangular ensambladas entre sí formando una estructura en V, caracterizándose dicho panel porque:
\bullet
las planchas están montadas sobre dos cremalleras paralelas y están fijadas por medio de tornillos sobre las crestas de dichas cremalleras que constituyen unos elementos rígidos perpendiculares al plano de las planchas;
\bullet
el ensamblaje de dos planchas consecutivas se realiza por atornillado entre el canto de una plancha contra el final del plano de la plancha consecutiva; y
\bullet
las dos cremalleras perpendiculares al plano de las planchas forman una plantilla que permite asegurar su posicionado preferentemente a 90º una con respecto a la siguiente.
Se podría prever sin embargo asociar las planchas haciendo variar este ángulo entre 80º y 100º según las características mecánicas deseadas. Así, con la misma dimensión de planchas, un ángulo más pequeño aumenta la prestación por el aumento de la altura estática del panel, un ángulo mayor la reduce, pero economiza material.
Como planchas que entran en la realización de un panel de acuerdo con la invención, se utilizarán para las planchas ensambladas en V unas planchas realizadas en madera maciza, madera recompuesta, o madera laminada, de sección rectangular que puede tener un espesor comprendido entre 20 y 30 milímetros, realizándose el ensamblaje por atornillado con unos tornillos de pequeño diámetro (3,5 a 4,5 milímetros).
Las cremalleras estarán por su parte recortadas para presentar unos alojamientos en unas planchas de resinosos que tienen un espesor del orden de 40 milímetros.
La cremallera puede ser obtenida cortando una plancha maciza, pero puede ser realizada también en un panel de tipo MDF (Médium Density Fiber) o en un panel de microláminas o también en cualquier otro material natural o sintético que permita el atornillado de las planchas. El número de cremalleras es calculado en función de las cargas a absorber y de la inercia del panel, inercia dada por su altura (h) y el tipo de planchas, y más particularmente de su sección (espesor y anchura).
Para el caso más general, las dos cremalleras pueden estar separadas por una distancia comprendida entre 3 y 8 metros, quedando entendido que con unas planchas finas, es decir cuyo espesor es inferior a 27 milímetros, el número de cremalleras será más importante mientras que con las planchas más gruesas será posible obtener una separación más importante.
Por otra parte, las cremalleras están preferentemente realizadas en un material mas denso que las planchas, de manera que los tornillos de fijación de dichas planchas no pueden arrancarse bajo la acción de la succión de la techumbre por el viento.
Las cremalleras que soportan las planchas sirven por tanto de nervaduras perpendiculares a dichas planchas, proporcionando a los paneles la prestación en las dos direcciones, longitudinal y transversal. La cremallera permite la fijación por atornillado a la estructura primaria, o bien sobre un firme de panel de techumbre, o bien sobre un poste de panel de fachada. El número de tornillos de unión de las planchas es calculado en función de los esfuerzos de cizalladura del panel, que debe absorber los esfuerzos horizontales debidos al viento.
En consecuencia, el panel de acuerdo con la invención sólo tiene dos elementos estructurales, a saber, las planchas finas ensambladas en V y la cremallera. Es el espesor del panel (h = altura estática del panel) que da su característica mecánica.
Es la cremallera la que permite la transmisión de los esfuerzos entre el panel y el sistema portante primario, y la que permite por tanto el funcionamiento en modo placa del panel.
En consecuencia, la cremallera desempeña una función esencial de distribución para repartir los esfuerzos a la estructura portante y mejora las prestaciones de la construcción global.
Breve descripción de los dibujos
La invención y las ventajas que la misma presenta se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente, ilustrada por los esquemas anexos, en los que:
\bullet las figuras A y B ilustran, como se ha indicado anteriormente, el estado de la técnica anterior;
\bullet la figura 1 es una vista general esquemática en perspectiva de un panel realizado de acuerdo con la invención, siendo la figura 1 una vista ampliada de la zona enmarcada de dicha figura;
\bullet las figuras 2 y 3 ilustran dos variantes de realización de un panel de acuerdo con la invención;
\bullet las figuras 4 y 5 son unas vistas en perspectiva esquemática que muestran las utilización de dichos paneles para realizar la cubierta y las fachadas de una construcción;
\bullet la figura 6 ilustra, en vista por el extremo, un panel de acuerdo con la invención, asociado a un complejo de aislamiento de estanqueidad;
\bullet la figura 7 es una vista por el extremo de un panel de acuerdo con la invención integrado en un muro de fachada; y
\bullet la figura 8 es un panel de acuerdo con la invención reforzado por hormigón en la parte superior en la zona de compresión.
Forma de realizar la invención
La figura 1 ilustra la estructura general de un panel realizado de acuerdo con la invención.
De manera general, dicho panel designado por la referencia (1) se compone de planchas (2a, 2b), que tienen una sección rectangular, a saber en el caso presente un espesor de 27 milímetros y una anchura de 200 milímetros.
Estas planchas (2a, 2b) son montadas sobre dos cremalleras designadas por la misma referencia (3), de madera previamente recortadas en unas planchas de resinosos que tienen un espesor de aproximadamente 40 milímetros.
Estas dimensiones son indicativas y permiten realizar un panel autoportante para una carga de nieve de 60 80 Kg/m^{2} y para una luz libre en el sentido de la longitud de 6 metros, estando dichas cremalleras separadas una de la otra por una distancia del orden de 3 a 8 metros.
Las planchas son brutas de aserrado y secadas con la higroscopía final que tendrán en el edificio. Este secado previo es importante puesto que permite evitar las variaciones dimensionales tales como la contracción, que harían aparecer grietas de discontinuidad a nivel de las juntas.
Las planchas son ensambladas entre sí por medio de tornillos designados por la misma la referencia (4), de los que solamente algunos están representados en la figura 1 y esto, teniendo cuidado, tal como se desprende de la figura 1 y de la figura 1a, de realizar el atornillado de tal manera que el extremo (5) del plano de la plancha (2b) se apoye contra el canto (6) de la plancha siguiente. Eventualmente, una junta pude estar intercalada a nivel de la zona de apoyo. La densidad de tornillo (4) es calculada en función de los esfuerzos de cizalladura a absorber.
De acuerdo con la invención, las planchas (2a, 2b) son atornilladas sobre las crestas (7) de las cremalleras (3) por medio de tornillos (8). Estas cremalleras (3), que tienen un espesor de aproximadamente 40 milímetros, están realizadas preferentemente en un material más denso que las planchas (2a, 2b) por ejemplo de madera dura, microlaminado o material MDF, de manera que los tornillos de fijación (8) no puedan arrancarse bajo la acción de la succión de la techumbre por el viento.
Si en el ejemplo ilustrado en la figura 1, las planchas (2a, 2b) forman un ángulo de 90º entre ellas, podría preverse un ángulo ligeramente inferior o ligeramente superior que puede variar entre 80º y 100º según las características mecánicas deseadas.
La rigidez o prestación mecánica de la estructura de acuerdo con la invención viene dada por la altura (h) del ensamblaje de planchas (2a, 2b). Tomando unas planchas más anchas o teniendo un ángulo más pequeño, inferior a 90º, la prestación del panel aumenta aumentando la altura estática (h).
Sin embargo, el ángulo de 90º es más practico, en particular para realizar el montaje de las planchas unas contra las otras.
La cremallera (3) permite la fijación por atornillado del panel según la invención a la estructura primaria, o bien sobre un firme de panel de techumbre, o bien sobre un poste derecho de panel de fachada, como se desprende de las figuras 4 y 5.
El número de tornillos de unión de las planchas es calculado en función de los esfuerzos de cizalladura del panel, que debe absorber los esfuerzos horizontales debidos al viento.
El panel, en su forma de realización más simple sólo tiene dos elementos estructurales, a saber la plancha fina (2a, 2b) y la cremallera (3).
Es la cremallera (3) la que permite la transmisión y la repartición de los esfuerzos entre el panel y el sistema portante primario y permite por tanto el funcionamiento en modo placa de dicho panel dado que no existe ningún punto de concentración de los esfuerzos.
Las figuras 4 y 5, ilustran la utilización de este tipo de panel en una estructura primaria en forma de enrejado de madera que permite realizar tanto la cubierta como el elemento de fachada, estando el panel entonces montado entre los postes.
Un panel de este tipo puede ser utilizado o bien tal cual, o bien eventualmente recibir una capa de recubrimiento, de tipo chapa u otro, con estanqueidad. En dicho caso, es necesario tener un espesor de madera de varios centímetros para la fijación de esta cubierta. En este caso, para aumentar el espesor de material de separación, se asocia al panel, como desprende de la figura 1, un listón cuadrado (9), que se aloja bajo la cresta del panel y que permite "atornillar con tirafondos" unos tornillos de gran longitud que pueden alcanzar de 8 a 10 centímetros.
Un listón (9) de este tipo puede por ejemplo ser posicionado cada 3 ó 4 crestas, en función de las exigencias y de las distancias mínimas de fijación de la capa de acabado en cubierta.
Como elemento de fachada, el panal de acuerdo con la invención puede permanecer bruto, es decir con las crestas vueltas hacia el exterior. En este caso, el alero de la techumbre debe ser suficientemente prolongado para proteger las planchas del agua de lluvia directa.
Como techumbre, el panel puede asimismo ser utilizado tal cual. En este caso, las crestas negativas estarán colocadas en el sentido de la pendiente para permitir los flujos de agua. En este caso de aplicación, las diferentes planchas (2a, 2b) están estanqueizadas a nivel de las crestas inferiores (10) y superiores (11), de manera que no haya fuga o paso de agua a través del complejo de techumbre (ver figura 3).
De manera general, dicho panel puede por tanto ser utilizado tanto como techumbre como fachada, así como en forma de losa.
Utilización como techumbre
Como techumbre, el panel puede montarse entre dos armaduras de estructuras portantes en el sentido longitudinal (ver figuras 4 y 5). Las dos cremalleras (3) de los extremos de los paneles (1) se bloquean entonces contra las armaduras y estabilizan éstas para los esfuerzos horizontales. Eventualmente, las cremalleras podrían colocarse sobre las armaduras.
En todos los casos, las mismas transmiten y reparten las cargas sin punto de concentración.
En el caso de su utilización como techumbre, dicho panel puede servir de estructura secundaria, de techo y de subcubierta. Como cubierta, un panel OSB (Oriented Strand Board) de 8 a 13 milímetros puede ser colocado para recibir una cubierta estanca, de tipo elastómero o equivalente, por ejemplo resina poliuretano.
En esta concepción de paneles de techumbre, el panel según la invención tiene una buena acústica y una estética de tipo techo de madera. La calidad de acabado puede ser mejorada cepillando las planchas.
Este panel puede eventualmente ser aislado de forma que proporcione un complejo con una característica de aislamiento térmico eficaz contra el calor y contra el frío. En este caso, un panel de aislante semirígido es colocado sobre las ondas superiores antes de recibir una cubierta estanca. Eventualmente, el aislante podría ser inyectado si el panel de acuerdo con la invención está asociado a un panel de recubrimiento formando por tanto una caja. El aislante es entonces una espuma sintética expansiva o cualquier otro material tal como corcho, lana de roca, lana de vidrio o papel reciclado. Eventualmente, el aislante puede estar constituido por virutas de madera mezclada con serrín.
Cuando se coloca en el sentido de la pendiente, el panel es por tanto soportado por las cremalleras (3), que se apoyan sobre las armaduras. Una cubierta de chapa o de tipo elastómero estanco como anteriormente, puede ser colocada como capa de acabado externo. Pero el panel puede por sí mismo realizar la función de cubierta. Para ello, los fondos de ondas están cerrados por unas juntas de estanqueidad y los vértices de las ondas por un saliente por ejemplo de plástico que recubre la zona atornillada (ver figura 3),
Cuando los paneles son utilizados tal cual, las planchas pueden ser curadas en autoclave con sales metálicas de tipo cobre-cromo boro o cromo-boro arsenato, para una mejor durabilidad de la madera.
Las juntas entre dos paneles, dispuestas longitudinalmente o en el sentido de la pendiente, son realizadas por atornillado de la última plancha al nivel superior, como se desprende de la figura 1.
En ciertos casos, una cala de absorción puede ser utilizada para compensar una variación dimensional o una diferencia con respecto al último panel colocado.
Utilización como fachada
Los paneles de acuerdo con la invención pueden ser colocados como fachada, en el exterior de los postes de armadura, con la cremallera (3) entre los postes o sobre los postes. Este panel puede por tanto asegurar la estabilización de la fachada con respecto a los esfuerzos horizontales (viento). El número de tornillos es entonces dimensionado para absorber los esfuerzos horizontales por cizalladura.
Como anteriormente, los paneles pueden permanecer brutos y servir de paredes o estar asociados a unos materiales aislantes (20), así como a un panel interno o externo (21) tal como se ha ilustrado en las figuras 6 y 7.
Dichos paneles pueden ser colocados tanto horizontalmente (figura 6) como verticalmente (figura 7). En el primer caso, conviene reducir la llegada de agua de lluvia por unos aleros que protegen dichos paneles. En el segundo caso, pueden ser expuestos parcialmente a la lluvia, con la condición de aplicar bien los cordones de estanqueidad en el fondo de las nervaduras.
Por otra parte, para mejorar la arquitectura de los paneles, algunos pueden integrar unas planchas de material traslúcido de tipo plexiglas o plástico alveolado permitiendo así dejar pasar la luz e iluminar naturalmente el volumen interior del edificio.
Con unos paneles colocados horizontalmente, se tendrán entonces unas líneas de luz horizontales, y con paneles colocados verticalmente, unas líneas de luz verticales.
Se puede también actuar con una mezcla de paneles verticales y horizontales para acentuar el efecto de las fachadas.
Utilización como losa
El panel de acuerdo con la invención puede soportar unas cargas importantes si las planchas con más anchas. En este caso, estas planchas están por ejemplo realizadas a partir de estructuras laminadas-encoladas o de microláminas que permiten alcanzar unas dimensiones muy importantes, tal como se ha representado en la figura 2.
La capacidad portante del panel permite utilizarlo como losas de habitación, de edificios industriales o comerciales, incluso también como tablero de puente.
Es posible reforzar la eficacia del panel de acuerdo con la invención asociándolo a una capa de hormigón (30) en la zona de compresión tal como se ha ilustrado en la figura 8. Además, una capa de relleno (31), a base de arena, papel u otro material equivalente, puede ser dispuesta en el ángulo formado entre las planchas (2a, 2b) debajo de la capa de hormigón (30).
Para mejorar la eficacia de los dos materiales ligados entre sí y que componen su sección final, pueden ser añadidos unos vástagos metálicos (32) para trabajar a cizalladura y bloquear el desplazamiento relativo del hormigón con respecto a la madera.

Claims (6)

1. Panel de construcción de madera autoportante, utilizable tato para realizar unas paredes como unos suelos, techos o cubiertas, que comprende una sucesión de planchas (2a, 2b), de sección rectangular, ensambladas entre sí formando una estructura en V, caracterizado porque:
\bullet
las planchas (2a, 2b) están montadas sobre dos cremalleras paralelas (3) con crestas y están fijadas por medio de tornillos (4) sobre las crestas de dichas cremalleras que constituyen unos elementos rígidos perpendiculares al plano de las planchas (2a, 2b);
\bullet
el ensamblaje de dos planchas (2a, 2b) consecutivas se realiza por atornillado entre el canto (6) de la plancha (2a) contra el final del plano (5) de la plancha consecutiva (2b); y
\bullet
las dos cremalleras (3) perpendiculares al plano de las planchas forman una plantilla que permite asegurar su posicionado, preferentemente a 90º una con respecto a la otra.
2. Panel de construcción según la reivindicación 1, caracterizado porque las planchas (2a, 2b) están realizadas en madera maciza, madera recompuesta, laminado y encolado.
3. Panel de construcción según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque algunas de las planchas (2a, 2b) que lo componen son de material traslucido, de tipo plexiglas o plástico alveolado.
4. Panel según una de la reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las planchas (2a, 2b) forman entre sí un ángulo comprendiente entre 80º y100º.
5. Panel de construcción según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está asociado a una capa de aislamiento (20) o a un panel externo o interno (21).
6. Panel según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está asociado a una capa de hormigón (39) dispuesta en una zona de compresión, estando dispuesta una capa de relleno (31) a base de arena, papel u otro material equivalente en el ángulo formado entre las planchas (2a, 2b) debajo de la capa de hormigón (30).
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