ES2300489T3 - Construccion de cielorraso y techo de hormigon indirectamente pretensado con sofito plano. - Google Patents
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Abstract
Construcción de cielorraso y techo de hormigón indirectamente pretensado con sofito plano, como elemento de construcción prefabricado para construir edificios industriales de gran envergadura, caracterizada en que comprende una placa de sofito de hormigón claramente ancha y delgada (1) y una viga superior en forma de "V" invertida de paredes delgadas (2), interconectadas por ligeras barras de tubo de acero distribuidas en el espacio (3), y por la que la placa de sofito se pretensa céntricamente.
Description
Construcción de cielorraso y techo de hormigón
indirectamente pretensado con sofito plano.
La presente invención se refiere a la
construcción de los techos de edificios industriales u otros
edificios similares de hormigón reforzado y pretensado y, en
particular, de algunas partes de acero que llegan a ser partes
integrales de la estructura.
La presente invención trata de una construcción
específica de cielorraso y techo con sofito plano de forma y
concepto originales. Aunque algunas similitudes con armazones o
arcos ligados son obvias, la presente construcción difiere
sustancialmente de éstos en la manera en como soporta la carga. En
primer lugar, estas construcciones están concebidas para resolver
simultáneamente la construcción de cielorraso terminado con sofito
plano y de techo. Asimismo, está pensada para que la ancha placa de
sofito contribuya de manera activa como elemento de soporte en
lugar de permanecer pasivamente en un armazón o en un arco.
En la patente
US-A-3260024 se presenta una
construcción de cielorraso y techo según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Todas las demás intenciones prácticas de la
presente construcción incluyen las ventajas de la revelada en la
HR-P20000906A cuando se comparan con los
cielorrasos y techos habituales.
Las técnicas de pretensado comúnmente utilizadas
que introducen la fuerza compresiva en un miembro estructural de
una sección transversal de geometría seleccionada con tendones
colocados por debajo del centro de gravedad del hormigón no
conseguirían los efectos apropiados cuando se aplican en estas
construcciones debido a la ausencia de tal excentricidad. Una forma
de lograr la deflexión hacia arriba de la placa de hormigón
requeriría bajar los tendones de pretensado por debajo del centro
de gravedad de toda la construcción lo que es inaceptable ya que
arruina la idea del sofito plano. Por tanto, el problema se centra
en encontrar un método de pretensado adecuado que pueda reducir
eficientemente la gran cantidad de deflexiones y eliminar o
controlar la formación de fisuras en el hormigón, lo cual puede
suceder si se transmite tensión a la placa de sofito. La presente
invención proporciona un método más eficaz para las construcciones
pretensadas con sofito plano. Además, la presente construcción
resuelve también el problema de la estabilidad de la viga superior
contra la flexión lateral.
La solicitud HR-P20000906A, bajo
el nombre "Construcción de cielorraso y techo de compuesto
doblemente pretensado con sofito plano para edificios de gran
envergadura", es la construcción conocida más similar. La
solicitud antes mencionada propone un método eficaz para pretensar
dichas construcciones inversas con el centro de gravedad de la
sección transversal situado bajo y revela la siguiente solución: La
placa ancha se pretensa una vez, céntricamente, antes de que se
termine la construcción, introduciéndose compresión en la placa de
sofito con lo que se soluciona el problema de la formación de
fisuras en el hormigón. Entonces, se termina la construcción y se
pretensa una vez más por medio de la cuña de acero introducida en
un detalle especial colocado en la zona central de la viga superior
para lograr una deflexión hacia arriba de la placa al hacer girar
sus extremos. La presente invención se refiere a una construcción
muy similar pero sustancialmente modificada a la revelada en la
HR-P20000906A, con la que se proporciona un
pretensado adicional más. En comparación a la innovación
previamente mencionada, la presente construcción introduce la dura
viga superior con tal diseño de la forma de la sección transversal
que es simultáneamente rígida y de paredes delgadas, concebida para
reducir la longitud efectiva de las barras de tubo de interconexión
cuando se compara con los considerablemente duros tubos de acero.
La sustitución de los duros tubos de acero por las ligeras barras de
tubo impide la transmisión de momentos flectores de la viga
superior a la placa y viceversa. Las barras de tubo de
interconexión están separadas uniformemente sobre la placa de
sofito para mejorar la interconexión y la uniformidad de la
distribución del peso propio de la placa en la viga superior. Por lo
tanto, las conexiones entre las barras y la placa se vuelven menos
rígidas de tal modo que la fuerza de pretensado introducida en la
placa de sofito no produce un doblamiento considerable de las
barras lo que permite la aplicación de una mayor cantidad de
pretensado sin doblar la placa. Sin embargo, si se realiza una
pequeña cantidad de pretensado central en la placa de sofito esto
no influye significativamente en la deflexión de la placa. Si, por
el contrario, se aplica una gran cantidad de fuerza de pretensado
el elevado nivel de compresión influye de manera considerable en las
deflexiones de la placa de sofito. Es un objeto importante de la
presente invención proporcionar una manera más eficiente de
construcciones pretensadas con sofito plano y no pone en duda el
pretensado doble como método muy eficaz.
La presente construcción resuelve más
eficientemente el problema de estabilización de la viga superior
contra la flexión lateral que la solicitud antes mencionada. Las
barras de conexión distribuidas en el espacio y uniformemente sobre
el plano superior de la placa de cielorraso, a ciertas distancias
determinadas, dividen la longitud total efectiva de la viga
superior en una pluralidad de longitudes menores por lo que la
sección transversal de la viga superior es en forma de "V"
invertida lo que acorta las longitudes efectivas de las barras de
interconexión y cambia sus condiciones extremas reduciendo, de este
modo, adicionalmente sus longitudes efectivas de flexión.
Descripción de los dibujos:
La fig. 1 presenta una vista isométrica de la
construcción mostrando sus partes constitutivas.
La fig. 2 es la sección transversal de la
construcción mostrando sus partes constitutivas.
La fig. 3 ilustra en el modelo simplificado el
principio de pretensado (Caso 1).
La fig. 4 ilustra la reducción de la longitud
efectiva de la barra de interconexión (3) y la manera en como se
estabiliza la viga superior (2) contra la flexión lateral.
La construcción pretensada de cielorraso y techo
consiste en un único elemento de soporte prefabricado con barras de
conexión distribuidas en el espacio para construir edificios
industriales de gran envergadura. La construcción comprende la
placa de sofito de hormigón (1) claramente ancha y delgada y la
viga superior de hormigón (2) de sección transversal en forma de
"V" invertida, tal y como se muestra en la fig. 2,
interconectadas por ligeras barras de tubo de acero (3). La delgada
placa de sofito (1) se prefiere que sea visiblemente ancha para que
cubra en una sola vez una gran parte del plano del sitio del
edificio y montar el sofito plano en el interior.
Como resulta obvio en las figuras 2 y 4, ambas
paredes delgadas de la sección transversal de la viga superior (2)
se prolongan acercándose a la placa (1) acortando, de este modo, la
longitud de flexión de las barras de tubo de interconexión (3). Las
barras de tubo de interconexión (3) ancladas a un lado de la viga
superior (2) y con la misma inclinación que las delgadas paredes
inclinadas en su sección transversal están, en el lado opuesto,
ancladas en la ancha placa de sofito (1) estabilizándose, de esta
manera, la viga superior (2) contra la flexión lateral. Las ligeras
barras de tubo de acero (3) distribuidas en el espacio también se
utilizan para mantener la distancia entre la placa de sofito (1) y
la viga superior (2) previniendo la transición de los momentos
flectores en ambas direcciones y reduciendo la conductividad
térmica entre la viga superior (2) y la placa de sofito (1).
Para ilustrar cómo funciona el mecanismo de
construcción se hace la consideración siguiente:
Si la construcción no se pretensa, tanto la
placa de sofito (1) como la viga superior (2) tenderían a doblarse
hacia abajo por lo que la placa de sofito (1), debido a su relación
superior de peso propio por rigidez vertical, se doblaría más
rápidamente que la viga superior (2) lo que movería a las barras de
interconexión (3) a resistir sus movimientos por separado.
Si la construcción se pretensa y no se carga,
los elementos de interconexión (3) se comprimirían, oponiendo
resistencia al acercamiento entre la placa de sofito (1) y la viga
superior (2).
Si la construcción se pretensa y sólo se carga
la viga superior, incrementaría la compresión en las barras de
interconexión (3) porque en ese caso la viga superior (2), debido a
la carga aplicada, se dobla hacia abajo mientras que, al mismo
tiempo, la placa de sofito se dobla ligeramente hacia arriba de tal
modo que los elementos de interconexión (3) aguantan sus mutuos
acercamientos adicionales.
Si la construcción se pretensa y sólo se carga
la placa de sofito (1), disminuye la compresión en las barras de
interconexión porque en ese caso la placa de sofito (1) se dobla
hacia abajo más rápidamente que la viga superior (2) y, en
consecuencia, la distancia entre ellas tiende a aumentar.
En cualquier caso, la viga superior (2) actúa
como un elemento de soporte que soporta casi todo el momento
flector por lo que las barras de tubo (3) se construyen de tal modo
que sean capaces de transmitir sólo una pequeña cantidad de
momentos flectores a la placa de sofito (1) la cual se flexiona muy
fácilmente incluso bajo cantidades muy pequeñas de momentos
flectores.
Las ligeras barras de interconexión, como parte
de la construcción, juegan generalmente un papel de tipo conectores
"pasivos" que no se tensan significativamente en ningún caso
de carga aunque interconectan las dos partes de hormigón masivo de
la construcción, (1) y (2), manteniendo la distancia entre ellas a
medida que tienden a acercarse o separarse bajo diferentes
circunstancias de carga. Además, es posible encontrar tal
combinación de carga y pretensado por la que las fuerzas internas
en algunas barras de interconexión sean muy pequeñas o
prácticamente iguales a cero lo que enfatiza la diferencia entre las
presentes construcciones y los armazones o arcos ligados
anteriormente comparados. Esto se hará más evidente a continuación,
cuando se analice el pretensado.
Hay dos métodos disponibles para pretensar estas
construcciones cuya elección depende de si queremos comprimir más o
menos tanto la placa de sofito (1) como la viga superior (2) o
permitir cierta tensión moderada en el hormigón de la placa de
sofito (1). Si se elige la primera opción, ésta lleva a un caso del
método de pretensado doble, tal como se revela en la
HR-P20000906A, por el que la viga superior (2)
tiene que hacerse en dos partes separadas por la zona central. Si se
escoge la otra opción, la viga superior (2) se hace en una
pieza.
A continuación, con el fin de explicar la
diferencia, el caso con la viga de una pieza está indicado como
Caso 1 y el caso con la viga superior compuesta de dos partes está
indicado como Caso 2. El Caso 2 no es tema objeto de la presente
invención, y sólo se menciona aquí a modo de variante útil para la
comprensión de la misma.
Caso
1
Este caso se ilustra en la fig. 1. Como resulta
obvio en el dibujo, la viga superior (2) se hace en una pieza. Sus
extremos (4) pueden considerarse como consolas cortas (no tiene
importancia si las consideramos como una parte integral de la placa
de sofito o de la viga superior) que están rígidamente conectadas a
la placa de sofito (1) y son capaces de transmitir los momentos
flectores desde la viga superior (2). Primero, la viga superior (2)
se vacía en su propio molde y, posteriormente, se coloca dentro del
molde de la placa de sofito (1). Los alambres de pretensado se
tensan y se anclan al molde de la placa de sofito (1) y ésta se
vierte. Después del endurecimiento del hormigón, la viga superior
(2) y la placa de sofito (1) quedan conectadas por un detalle
especial cercano a los pilares, se liberan los tendones de
pretensado del molde y se introduce la fuerza de pretensado central
dentro del hormigón de la placa de sofito (1). La fuerza de
pretensado acorta la placa de sofito (1) produciendo, por tanto, un
desplazamiento mutuo entre sí de ambos extremos (4) de la viga
superior (2). Los dos extremos de la viga superior (2) están
rígidamente conectados a la placa de sofito (1) sobre las largas
líneas de conexión de tal modo que el momento flector puede
transmitirse a dichos sitios dentro de la placa de sofito (1).
Debido a sus deformaciones y desplazamientos recíprocos, tanto la
viga superior (2) como la placa de sofito (1) aportan algo de la
fuerza de pretensado introducida. Al considerar a los extremos de
soporte (4) de la viga superior (2) como consolas cortas que forman
parte integral de la placa de sofito (1), es obvio que el
acortamiento de la misma (1) empuje entre sí a los extremos de la
viga superior (2) por lo que ésta (2) se dobla hacia arriba
resistiendo, de este modo, sus comunes acortamientos. En reacción,
los extremos de la viga superior (2) con parte de contribución
principal en la fuerza de pretensado, empujan las consolas (4), en
los extremos de la placa de sofito (1), haciendo que éstos giren y
produciendo momentos flectores negativos en la placa de sofito (1)
que la doblan hacia arriba. Las barras de interconexión (3) situadas
entre la placa de sofito (1) y la viga superior (2) están, por
tanto, expuestas a una ligera compresión puesto que oponen
resistencia a sus mutuos acercamientos. La placa de sofito se
pretensa directamente lo que previene la formación de fisuras en el
hormigón producidas por el elevado nivel de tensión pero el efecto
principal es la deflexión hacia arriba de la delgada y fina pero
pesada placa de sofito que se consigue debido a la reacción pasiva
indirecta de la viga superior (2) que actúa en sus dos pilares
semejantes a consolas. Por lo tanto, el efecto de empuje de los
extremos se logra de la misma manera que en, por ejemplo, la
HR-P20000906A antes mencionada. La larga y ligera
placa de sofito (1) se dobla más rápidamente que la viga superior
(2) de tal modo que las diferencias limitadas entre sus deflexiones
producen la compresión en las barras de interconexión (3).
Caso
2
La viga superior (2) se hace en dos partes y se
pretensa por el método de pretensado doble, realizado en dos pasos,
por el que en el primer paso la placa de sofito (1) se pretensa
céntricamente, antes de conectar las dos partes separadas de la
viga superior en la zona central, de tal modo que el primer
pretensado no induce tensiones en las mitades desconectadas de la
viga superior. En el otro paso, en el punto de interrupción de la
viga superior la cuña de acero, introducida en un detalle especial
situado en la zona central, ejerce efecto en ambos lados empujando
y separando los pilares flexionándose, por tanto, la placa de
sofito hacia arriba debido al giro de sus extremos.
En ambos métodos comparados el momento flector
negativo se consigue haciendo girar los extremos de la construcción
para obtener la deflexión hacia arriba. Sin embargo, existe una
diferencia significativa entre el Caso 1 y el Caso 2 que nos
permite pretensar la construcción con menor o mayor fuerza
empleándose, por tanto, más o menos acero pretensado.
En la práctica, en ciertos casos, cada uno de
los métodos considerados puede tener algunas ventajas o
inconvenientes o pueden estar limitados por motivos diferentes.
El Caso 1 generalmente requiere la aplicación de
una cantidad de fuerza de pretensado mayor que en el Caso 2, la
cual es capaz de acortar la placa de sofito (1) y de doblar hacia
arriba la viga superior (2) simultáneamente. Entonces, la placa de
sofito se tensa a un nivel de compresión alto de tal modo que, en
ese caso, se produce un gasto elevado que tiene que compararse con
el gasto producido en el caso de cuando se emplean la cuña y menos
cables. Si por alguna razón no es necesaria una gran cantidad de
pretensado en la placa de sofito (1) es razonable aplicar cierta
fuerza moderada empleándose, por tanto, menos cables. En ese caso,
de todos modos, hay que doblar hacia arriba la placa de sofito (1)
por lo que el Caso 2 sería más económico.
Desde luego, pueden aparecer muchas
combinaciones posibles como, por ejemplo, cambiando la altura o las
diferentes relaciones de las dimensiones, formas y grosor de la
viga superior o el ancho de la placa de sofito o aplicando
materiales de densidades distintas (por ejemplo, hormigón ligero) y
modificando las cantidades de fuerza de pretensado en ambos
elementos (1) y (2) por lo que siempre existe algún óptimo.
Como caso especial, el cual no aparece sin
embargo en las reivindicaciones adjuntas, también es posible
utilizar la combinación de los dos casos anteriormente mencionados
por la que la cuña para el pretensado adicional se coloca en el
detalle de conexión antes de que se lleve a cabo el pretensado de la
placa de sofito de tal forma que la cuña se emplea después del
primer pretensado para la nivelación fina de la deflexión hacia
arriba de la placa de sofito.
Primero, la viga superior (2) se vacía en su
propio molde y, posteriormente, se coloca en el molde de la placa
de sofito (1). Los alambres de pretensado se tensan en el molde de
la placa de sofito (1) y ésta se vierte. Después de que se ha
endurecido el hormigón de la placa de sofito (1), se conectan la
viga superior (2) y la placa de sofito (1) mediante detalles
especiales cercanos a los pilares. A medida que se libera el molde
de la placa de sofito, se introduce fuerza de pretensado central en
el hormigón de la misma (1). Las cantidades aplicadas de compresión
y de tensión deben ser estimadas previamente de forma numérica y
deben ser determinadas por un ingeniero.
Claims (3)
1. Construcción de cielorraso y techo de
hormigón indirectamente pretensado con sofito plano, como elemento
de construcción prefabricado para construir edificios industriales
de gran envergadura, caracterizada en que comprende una
placa de sofito de hormigón claramente ancha y delgada (1) y una
viga superior en forma de "V" invertida de paredes delgadas
(2), interconectadas por ligeras barras de tubo de acero
distribuidas en el espacio (3), y por la que la placa de sofito se
pretensa céntricamente.
2. Construcción de cielorraso y techo de
hormigón indirectamente pretensado según la reivindicación 1,
caracterizada en que la viga superior (2) está estabilizada
contra la flexión lateral por medio de barras de tubo de acero (3),
inclinadas y distribuidas en el espacio, que siguen la pendiente de
la sección transversal en "V" invertida de la viga superior
(2), por lo que las delgadas paredes de la viga superior (2)
acortan la longitud efectiva de las barras (3).
3. Método de pretensado de la construcción de
cielorraso y techo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado en que el control de la deflexión de la placa
de sofito (1) se lleva a cabo mediante pretensado indirecto, por lo
que el pretensado de la placa de sofito (1) produce la reacción
pasiva de la viga superior (2) con respecto al doblamiento de sus
dos extremos (4) de tal modo que la placa de sofito (1) se dobla
hacia arriba al hacer girar sus extremos.
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