ES2284638T3 - Modulo elemental para la constitucion de un interruptor de puente termico entre un muro y una losa de hormigon y estructura de edificio en el que se incluye. - Google Patents
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Abstract
Módulo elemental (21) destinado a formar un interruptor de puente térmico (1) entre un muro (2) y una losa de hormigón (3) sensiblemente horizontal, que incluye: - por lo menos una vigueta (11) destinada a formar un órgano de unión de la losa (3) con el muro (2), y que presenta una capacidad reducida para conducir el calor, y - un elemento (22) longitudinal de material aislante destinado a interponerse entre la losa (3) y el muro (2), atravesado de lado a lado por al menos un canal (23) de recepción de la vigueta (11), caracterizado porque la vigueta es de material compuesto y su sección presenta la forma de una "T".
Description
Módulo elemental para la constitución de un
interruptor de puente térmico entre un muro y una losa de hormigón
y estructura de edificio en el que se incluye.
La invención se refiere a los edificios que
incluyen por lo menos un interruptor de puente térmico entre un
muro y una losa de hormigón sensiblemente horizontal.
De manera general, un muro puede separar un
ambiente cálido y un ambiente más frío, por ejemplo el interior
del exterior de un edificio.
En la mayoría de los casos, se pretende realizar
un aislamiento entre estos dos ambientes, especialmente para
limitar las pérdidas hacia el exterior del calor de un conjunto con
calefacción, o para mantener el interior de un conjunto a una
temperatura fresca o templada mientras hace calor en el exterior,
y/o para mejorar el confort térmico de una construcción destinada a
alojar personas.
Un muro puede tener asimismo como función
soportar losas de hormigón sensiblemente horizontales unidas al
mismo y que, por ejemplo, pueden entrar en la construcción de un
pavimento. Dichas losas pueden reposar en el suelo. A menudo, se
extienden a cierta altura por encima del suelo, por ejemplo a la
altura de un piso inferior. Por lo tanto, la unión entre el muro y
la losa está destinada a asegurar el soporte de la losa por el lado
del muro y su anclaje en el muro.
Cuando dicha unión está asegurada por el
hormigón del muro y/o de la losa, así como por los herrajes
contenidos en uno y/u otro, se crea un puente térmico que favorece
la conducción del calor entre el extremo de la losa en contacto con
el muro y el propio muro. Dicha unión forma más concretamente un
puente térmico cuando las paredes del muro del lado de la losa
están recubiertas de un material aislante.
Con objeto de limitar los intercambios de calor
entre el muro y la losa, se conoce la realización de interruptores
de puente térmico localizados en la unión del muro con la losa
mediante la interposición de un grosor de aislante entre la pared
interior del muro y el extremo de la losa. La unión mecánica de la
losa con la pared se realiza por medio de un herraje sumergido al
mismo tiempo en el hormigón del muro y en el de la losa y que
atraviesa el grosor de aislante.
Dicho herraje presenta una conductividad térmica
elevada. Cada armazón que lo constituye y que atraviesa el grosor
de aislante a partir de la losa y en dirección al muro, o a la
inversa, constituye en sí un puente térmico elemental. La cantidad
de herraje que asegura le unión mecánica es capaz de conducir un
flujo de calor no despreciable.
Desde un punto de vista térmico, dicha
disposición, aunque constituye una mejora con relación a las
estructuras descritas anteriormente con relación a las estructuras
que se han descrito anteriormente, las cuales están desprovistas de
cualquier dispositivo de ruptura de puente térmico, merece ser
mejorada aún más.
Por medio
DE-A-195 43 78, se conoce un grosor
de aislante alojado en un muro en la intersección de dos losas
horizontales.
Por medio
DE-A-198 14 452, se conocen unas
láminas verticales utilizadas para fijar una losa horizontal a un
muro.
Por lo tanto, la invención tiene por objeto
incrementar las prestaciones térmicas de dicho interruptor de
puente térmico, conservando al mismo tiempo las cualidades mecánicas
requeridas para la unión entre el muro y la losa, la cual puede
extenderse en algunos casos sensiblemente horizontal por encima de
un vacío.
A tal efecto, la invención propone un módulo
elemental conforme a la reivindicación 1 o 3.
Otras características de la invención aparecerán
en las reivindicaciones dependientes.
La invención tiene asimismo por objeto una
estructura de edificio conforme a la reivindicación 14.
Según otras características de dicha estructura
de edificio:
- -
- el pie y las alas de la T que definen sensiblemente la sección de la vigueta están orientados según direcciones respectivamente sensiblemente vertical y sensiblemente horizontal;
- -
- el pie de la T que define sensiblemente la sección de la vigueta está vuelto sensiblemente hacia arriba, y las alas de la T están por debajo de dicho pie.
Las viguetas permiten mejorar las prestaciones
térmicas del interruptor de puente térmico.
En primer lugar, el empleo de viguetas permite
el uso de materiales, especialmente compuestos, cuya conductividad
térmica es muy inferior a la del hierro.
Además, el uso de viguetas permite reducir la
cantidad de material que entra en la constitución de la unión
mecánica y, por lo tanto, la propagación del calor y la degradación
de las prestaciones térmicas del interruptor de puente térmico.
En primer lugar, una vigueta presenta, con una
cantidad de material equivalente, cualidades mecánicas de unión y
de soporte de la losa superiores a las que se obtienen mediante los
herrajes.
En segundo lugar, las viguetas están destinadas
a ser dispuestas regularmente según la longitud de la unión,
dejando un espacio sensiblemente constante entre cada una de ellas.
El número de viguetas utilizadas por unidad de longitud de la unión
está bien controlado.
Finalmente, la forma de las viguetas puede
optimizarse de manera a reducir su sección transversal que forma
asimismo la sección de paso del calor y que, por consiguiente, se
desea lo más pequeña posible, conservando al mismo tiempo las
cualidades mecánicas requeridas para asegurar la unión entre la losa
y el muro. Por este medio, las viguetas permiten mejorar asimismo
las prestaciones térmicas del interruptor de puente térmico.
Otras ventajas, características y detalles de la
invención aparecerán en la siguiente descripción con referencia a
los dibujos adjuntos, proporcionados a título de ejemplo no
limitativos y en los cuales:
- la Fig. 1 muestra una vista en perspectiva, en
parte arrancada, de un tramo de un interruptor de puente térmico
según la invención, entre una losa de hormigón y un muro de
hormigón;
- la Fig. 2 muestra un corte según el plano II
de la figura 1;
- la Fig. 3 muestra una vista en perspectiva a
mayor escala de un tramo de una vigueta cortada transversalmente,
destinada a entrar en la construcción del interruptor de puente
térmico ilustrado en la figura 1;
- la Fig. 4 muestra una vista en perspectiva de
un módulo elemental destinado a entrar en la construcción del
interruptor de puente térmico ilustrado en la figura 1.
La figura 1 ilustra un interruptor de puente
térmico 1 situado en la unión entre un muro 2 de hormigón y una
losa 3 de hormigón, y que se extiende sensiblemente horizontal.
Incluye un grosor de aislante 4 interpuesto en la unión del muro 2
y la losa 3, entre una pared 5 del muro 2 y un extremo 6 de la losa
3. El grosor 4 de aislante se extiende según la longitud de la
unión del muro 2 y la losa 3, y llena el tramo del espacio
delimitado por el extremo 6 de la losa 3 y la pared 5 del muro 2,
las cuales se extienden a una distancia entre sí sensiblemente
constante.
A título de ejemplo ventajoso, la pared 5 del
muro 2, situada del lado de la losa 3, está recubierta de un
aislante 2A.
El grosor 4 de aislante está limitado hacia
arriba y hacia abajo respectivamente por dos caras 9 y 10 que se
extienden en la prolongación de las caras respectivamente superior e
inferior de la losa 3.
El material que constituye el grosor 4 de
aislante está ignifugado. Puede tratarse de polistireno, lana de
vidrio o roca.
La losa 3 se extiende sensiblemente horizontal
por encima del vacío, por ejemplo por encima del suelo de un piso
inferior. Unas viguetas 11 aseguran el anclaje de la losa 3 en el
muro 2, así como el soporte de la losa 3 por el lado del muro.
Están repartidas con regularidad según la longitud de la unión del
muro 2 y de la losa 3. Se extienden en un plano sensiblemente
paralelo al plano de la losa 3 y están dirigidas sensiblemente
perpendiculares a la pared 5 del muro 2. Las viguetas 11 se
extienden en un tramo del espacio limitado por las superficies
superior e inferior de la losa 3.
Como se observa en la figura 2, cada vigueta 11
presenta, en un primer extremo, un primer tramo 12 sumergido en el
hormigón del muro 2. En el lado opuesto de su primer extremo, la
vigueta 11 presenta un segundo tramo 13 sumergido en el hormigón de
la losa 3. Un tercer tramo 14 de la vigueta 11, intermedio entre el
primer tramo 12 y el segundo tramo 13, atraviesa el grosor 4 de
aislante de lado a lado.
La figura 3 ilustra un tramo de vigueta 11
cortado transversalmente, en perspectiva y a mayor escala. Esta
vigueta 11 está realizada de un material compuesto 8 formado por una
matriz de polímero 8a armada mediante una red cruzada de fibras de
vidrio 8b y tratada para resistir al fuego. La vigueta 11 incluye un
revestimiento 9 que protege las fibras de vidrio contra el ataque
alcalino del hormigón en fase de maduración. El revestimiento 9
está constituido por una resina que, en presencia de agua, no se
hidroliza.
En otro ejemplo de realización (no ilustrado),
la vigueta 11 está realizada en un hormigón de altas prestaciones
armado con fibras de polietileno.
Dichos materiales compuestos presentan una
conductividad térmica, del orden de 0,6 W.K^{-1}.m^{-1},
netamente inferior a la del acero, la cual se sitúa alrededor de 53
W.K^{-1}.m^{-1}. Conviene recordar aquí que la conductividad
térmica de un aislante como la lana de vidrio o roca es del orden de
0,04 W.K^{-1}.m^{-1}. Por lo tanto, el empleo de estos
materiales compuestos para la realización de un interruptor de
puente térmico es especialmente ventajoso.
La vigueta 11 presenta la forma general de un
perfil. En el caso de que el material constituyente de la vigueta
sea un polímero armado con una red de fibras de vidrio, el perfil
puede ser ventajosamente pultrudado.
El flujo de calor entre la losa 3 y el muro 2 se
propaga en una dirección sensiblemente paralela a la dirección
general de la vigueta 11. Por consiguiente, cuanto menor es la
sección de la vigueta 11, menor es la sección de paso del flujo
térmico, y menor es la cantidad de calor que transita entre el muro
2 y la losa 3 a través de la vigueta 11. Por lo tanto, las
prestaciones térmicas de la vigueta 11 están ligadas esencialmente a
la superficie, no a la forma de su sección. Por el contrario, su
resistencia mecánica a las diversas solicitaciones a las que está
sometida una vez colocada depende mucho de la forma de su
sección.
Se ha observado que una vigueta 11 cuya sección
presenta la forma general de una I o una T que incluye un
ensanchamiento situado en el extremo libre de su pie aprovecha dicha
particularidad. En efecto, la sección de dicha vigueta 11 está
optimizada de manera a presentar una superficie mínima,
proporcionando al mismo tiempo a dicha vigueta 11 características
mecánicas óptimas de resistencia a las solicitaciones particulares a
las que está destinada a someterse.
Una vez colocada la vigueta, el plano sagital de
la I o el de la T está orientado sensiblemente vertical. Con la
vigueta en I, la colada del hormigón se vuelve más difícil y
favorece la generación de defectos ligados a esta operación. La
sección en T es preferible, en la medida en que favorece la colada
del hormigón alrededor de la vigueta 11.
La vigueta 11 ilustrada en la figura 3 presenta
dicha sección en T. En dicha vista, la T está vuelta, como es el
caso cuando la vigueta 11 está en su posición definitiva.
El pie 15 de la T incluye un ensanchamiento 16
en su extremo libre.
El perfil incluye 3 agujeros 17 que se extienden
según su longitud, dos de los cuales están situados en los extremos
respectivos de las alas 18 de dicha T, encontrándose el último
alojado en el interior del ensanchamiento 16 del extremo libre del
pie de la T.
En su posición definitiva en el interior del
interruptor de puente térmico 1, la vigueta 11 está orientada de
manera que su plano sagital o la dirección del pie 15 de la T esté
sensiblemente vertical, como se observa en la figura 1. Las alas 18
de la T se extienden en un plano sensiblemente horizontal. El
extremo libre del pie 15 de la T está dirigido hacia arriba,
mientras que sus alas 18 se encuentran por debajo.
La vigueta 11 transmite al muro 2 el peso de la
losa 3. Las alas 18 de la T definen una superficie sumergida en el
hormigón sensiblemente perpendicular a la dirección del peso de la
losa, que forma una superficie de apoyo de la vigueta 11 sobre el
hormigón del muro 2, permitiendo el reparto de la tensión ligada al
peso de la losa 3. Por lo tanto, el muro 2 está sometido
esencialmente a un esfuerzo de compresión.
Dado que el peso de la losa 3 se aplica a cierta
distancia del lugar de empotramiento de la vigueta 11 en el muro 2,
un momento asociado al peso de la losa 3 se ejerce a nivel de dicho
empotramiento. También aquí, las superficies superior e inferior
delimitadas por las alas 18 de la T favorecen el reparto, a nivel
del empotramiento, de las tensiones ligadas a dicho momento.
El tramo intermedio 14 de la vigueta 11 está
sometido, por una parte, a un esfuerzo cortante relativo a la
transmisión del peso de la losa 3 y, por otra, a un momento de
flexión resultante del alejamiento del punto de aplicación de dicho
peso de la losa 3. La superficie de la sección recta de la vigueta
11 le permite soportar el esfuerzo cortante. En lo que se refiere
al momento de flexión, interviene el momento de inercia de la
vigueta 11, que se desea máximo. La forma de la vigueta 11 es,
desde este punto de vista, muy interesante debido a la presencia de
material en cada extremo 15 de la T, es decir las alas 18 de la T
por una parte, y el ensanchamiento 16 situado en el extremo libre
del pie 15 de la T por otra.
A nivel del empotramiento de la vigueta 11 en el
interior de la losa 3, se observan sensiblemente los mismos
fenómenos mecánicos que los descritos anteriormente, que intervienen
a nivel del empotramiento de la vigueta 11 en el muro 2. El tramo
13 de vigueta 11 sumergido en el hormigón de la losa 3 soporta el
peso de dicha losa 3. De nuevo, la superficie definida por las alas
18 de la T se hace cargo de lo esencial del peso de la losa 3, de
manera repartida, sin embargo, en este caso, es básicamente la
superficie delimitada por las alas 18 que está vuelta hacia arriba
la que está solicitada.
La losa 3 también puede estar sometida a
solicitaciones que tienden a separarla del muro y provocar el
arrancamiento de la vigueta 11. Ventajosamente, se han previsto
unos medios adicionales de solidarización de la vigueta con la
losa, por ejemplo en forma de garfios o medios de unión a un herraje
que arma el hormigón de la losa 3 en el que está sumergido.
En las figuras 1 y 2, dichos medios de unión
consisten en hierros alojados en los agujeros 17 y que se extienden
a partir de la vigueta 11, en la losa 3, hacia un herraje 20
sumergido en la misma y al que están unidos.
Si la vigueta 11 no está destinada a recibir
dichos hierros 19, puede estar desprovista de dichos agujeros
17.
Un módulo elemental 21 ilustrado en la figura 4
está destinado a entrar en la construcción de un interruptor de
puente térmico 1, como se ha descrito anteriormente. Incluye un
elemento 22 de material aislante destinado a entrar en la
constitución del grosor de aislante 4.
El elemento 22 de material aislante presenta la
forma general de un paralelepípedo que se extiende preferiblemente
siguiendo una dirección perpendicular a la de la vigueta 11 que lo
atraviesa de lado a lado.
El elemento 22 incluye un canal 23 que recibe la
vigueta 11 y cuya forma es complementaria de la de dicha vigueta
11. El elemento 22 está realizado, por ejemplo, de lana de vidrio o
roca. También puede estar formado de polistireno protegido mediante
placas ignifugadas.
En caso de que la pared 5 del muro 2 incluya
curvas, será preferible un material aislante que presente cierta
flexibilidad, incluso cierta elasticidad, debido a su capacidad para
adaptarse a las formas de la pared 5.
El módulo elemental 21 incluye ventajosamente
tres hierros 19, introducidos en los agujeros 17, que se extienden
siguiendo la longitud de la vigueta 11. Sobresalen en cierta
longitud del extremo de la vigueta 11, que está destinada a
sumergirse en el hormigón de la losa 3. Ventajosamente, la longitud
de penetración de los hierros 19 en el interior de los agujeros 17
de la vigueta 11 es justo la suficiente para permitir la correcta
solidarización mutua de los hierros 19 y la vigueta 11, ya que
favorecen además la propagación del calor en dirección o a partir
del muro 2.
El módulo elemental 21 se presenta bien en forma
de un conjunto listo para su ensamblaje, bien en forma ya
ensamblada, como se observa en la figura 4.
Dichos módulos elementales 21 están destinados a
ser yuxtapuestos siguiendo la longitud de la unión del muro 2 con
la losa 3 para formar un interruptor de puente térmico 1, como se ha
descrito anteriormente.
Dicho módulo elemental listo para emplear puede
implantarse con rapidez en una obra. Ahora bien, de manera general,
se desea reducir en la medida de lo posible los tiempos de las
operaciones efectuadas directamente en la obra. En efecto, cuanto
más largas sean dichas operaciones, más costosas serán en mano de
obra y tenderá a alargarse la duración de la obra y complicar su
organización.
El polímero armado con una red de fibras de
vidrio es un compromiso muy satisfactorio entre su escasa
conductividad térmica por una parte, y su comportamiento mecánico
por otra, manteniendo al mismo tiempo un coste de bajo nivel.
Aunque la disposición que se acaba de describir
se considere aplicable a un muro de hormigón, también puede
aplicarse a cualquier tipo de muro, por ejemplo, un muro de piedra,
mampuesto, ladrillo u otro.
Por supuesto, la invención no se limita a las
losas que separan dos pisos consecutivos de un edificio. Por
ejemplo, puede aplicarse a la fabricación de balcones o
galerías.
Claims (16)
1. Módulo elemental (21) destinado a formar un
interruptor de puente térmico (1) entre un muro (2) y una losa de
hormigón (3) sensiblemente horizontal, que incluye:
- por lo menos una vigueta (11) destinada a
formar un órgano de unión de la losa (3) con el muro (2), y que
presenta una capacidad reducida para conducir el calor, y
- un elemento (22) longitudinal de material
aislante destinado a interponerse entre la losa (3) y el muro (2),
atravesado de lado a lado por al menos un canal (23) de recepción
de la vigueta (11),
caracterizado porque la vigueta es de
material compuesto y su sección presenta la forma de una
"T".
2. Módulo elemental (21), según la
reivindicación 1, caracterizado porque la sección de la
vigueta (11) presenta un ensanchamiento (16) situado sensiblemente
en el extremo libre del pie (15) de la T.
3. Módulo elemental (21) destinado a formar un
interruptor de puente térmico (1) entre un muro (2) y una losa de
hormigón (3) sensiblemente horizontal, que incluye:
- por lo menos una vigueta (11) destinada a
formar un órgano de unión de la losa (3) con el muro (2) y que
presenta una capacidad reducida para conducir el calor, y
- un elemento (22) longitudinal de material
aislante destinado a interponerse entre la losa (3) y el muro (2),
atravesado de lado a lado por al menos un canal (23) de recepción
de la vigueta (11),
caracterizado porque la vigueta es de
material compuesto y su sección presenta la forma de una
"I".
4. Módulo elemental (21), según la
reivindicación 3, caracterizado porque la vigueta (11)
presenta una sección "en forma de raíl de ferrocarril".
5. Módulo elemental (21), según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la
vigueta (11) está realizada en un hormigón de altas prestaciones
armado con fibras de polietileno.
6. Módulo elemental (21), según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque la
vigueta (11) está realizada en forma de perfil en polímero armado
con una red de fibras de vidrio y tratado para resistir al
fuego.
7. Módulo elemental (21), según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un
tramo (13) de la vigueta (11) situado en un extremo de la vigueta
(11) y destinado a sumergirse en la losa (3) incluye medios
adicionales (19) de solidarización a la losa (3).
8. Módulo elemental (21), según la
reivindicación 7, caracterizado porque los medios de
solidarización adicionales (19) incluyen garfios.
9. Módulo elemental (21), según la
reivindicación 7, caracterizado porque los medios de
solidarización adicionales incluyen medios de unión (19) a un
herraje (20) en la losa (3).
10. Módulo elemental (21), según la
reivindicación 9, caracterizado porque el perfil de la
vigueta (11) delimita agujeros (17) que se extienden según su
longitud y están destinados, cada uno, a recibir solidariamente un
hierro (19) que forma un medio de unión al herraje (20) de la losa
(3).
11. Módulo elemental (21), según una de las
reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la vigueta (11)
está realizada en forma de un perfil.
12. Módulo elemental (21), según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la
vigueta (11) incluye un recubrimiento (9) capaz de resistir la
hidrólisis.
13. Módulo elemental (21), según la
reivindicación 12, caracterizado porque el recubrimiento (9)
está realizado con una resina.
14. Estructura de edificio que incluye:
- por lo menos un muro (2)
- por lo menos una losa de hormigón (3)
sensiblemente horizontal, y
- por lo menos un interruptor de puente térmico
(1) que incluye un grosor de aislante (4) interpuesto en la unión
del muro (2) y la losa (3) entre una pared (5) del muro (2) y un
extremo (6) correspondiente de la losa (3),
caracterizada porque el interruptor de
puente térmico (1) incluye una pluralidad de módulos elementales
(21), según una de las reivindicaciones 1 a 13, repartidos con
regularidad a lo largo de la unión, incluyendo cada una de las
viguetas (11) de dichos módulos elementales (21), en un primer
extremo, un primer tramo (12) rígidamente fijado al muro (2), en un
segundo extremo, un segundo tramo (13) sumergido en el hormigón de
la losa (3) y un tercer tramo (14) intermedio entre el primer tramo
(12) y el segundo tramo (13) y que atraviesa el grosor de aislante
(4), asegurando la pluralidad de viguetas (11) el soporte de la losa
(3) por el lado del muro (2) y su anclaje en el muro (2).
15. Estructura de edificio, según la
reivindicación 14, que incluye un módulo elemental (21), según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada
porque el pie (15) y las alas (18) de la T que define sensiblemente
la sección de la vigueta (11) están orientados según direcciones
respectivamente sensiblemente vertical y sensiblemente
horizontal.
16. Estructura de edificio según la
reivindicación 15, caracterizada porque el pie (15) de la T
que define sensiblemente la sección de la vigueta (11) está vuelto
sensiblemente hacia arriba, y porque las alas (18) de la T están
por debajo de dicho pie (15).
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