ES2311309B1 - Semi-viga jacena de hormigon para apoyo de forjados mixtos. - Google Patents

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Abstract

Semi-viga jácena de hormigón para apoyo de forjados mixtos.
El objeto de la presente invención es hacer posible, de una forma sencilla, la utilización de forjados mixtos de hormigón y acero, a base de chapa grecada colaborante, con vigas jácenas de hormigón armado.
Se trata de unas semi-vigas formadas por una estructura reticular de redondos de acero, de forma prismática, conformada por el ensamble de una serie de elementos modulares, que cubren las variaciones dimensionales, flanqueada por sendos tubos de acero estructural en toda su longitud. Una lámina de metal nervado estirado se extiende entre ambos, fijado a los redondos de la armadura transversal inferior. Esta es la base sobre la que se extiende una lámina de mortero en forma de u, que será el futuro encofrado para constituir la viga jácena de hormigón armado.
Las semi-vigas tienen las armaduras requeridas por los esfuerzos que las soliciten, la particularidad de los tubos de acero a ambos lados, presentan una superficie en la que se pueden apoyar y atornillar las chapas grecadas de acero. Colocando estas, en sus ejes, se extienden las chapas, se anclan a los tubos y se hormigona el conjunto.

Description

Semi-viga jácena de hormigón para apoyo de forjados mixtos.
Sector de la técnica
Se encuentra dentro del sector de la construcción, más concretamente en el de estructuras de hormigón como una gama de vigas semi prefabricadas.
Estado de la técnica
Desde hace tiempo se viene empleando la chapa grecada, de espesores reducidos (entre 0,5 y 1.5 mm.), como armadura de tracción de un forjado mixto formado por dicha chapa grecada, que hace de encofrado, y una losa de hormigón, conectada a ella, de espesores relativamente reducidos (entre 6 y 12 cm. aproximadamente), provista de un mallazo, en su cara superior, eventualmente reforzado con alguna armadura supletoria en las zonas de apoyo.
Este tipo de forjados viene asociado a una estructura metálica, en cuyas vigas se apoya y ancla la chapa grecada, generalmente mediante remaches, tornillos autoroscantes, o con conectores que se sueldan a su través, si la franja de hormigón que incide sobre ella se integra en su sección para considerarla como viga mixta. No es corriente su uso apoyando la chapa sobre viguetas de hormigón armado o pretensado: la capacidad portante de la chapa, con las cargas normales en edificios, puede llegar en función del canto de la greca y su espesor, hasta unos 3 metros, si está biapoyada, y a más de 4 si su apoyo es continuo. Las viguetas normales están previstas para ser colocadas a separaciones menores de 1 metro, que es lo que suelen tener las bovedillas y casetones comerciales, por tanto son elementos incompatibles. El empleo con vigas de hormigón armado o pretensado de mayor sección, que aprovechen la máxima capacidad portante de las chapas grecadas, es posible aunque no nos consta que se haya realizado, sobre todo con unos cantos reducidos compatibles con los espesores normales de los forjados de edificación. Menos aun que se haya hecho con una normalización y una sistemática que cubra todas las luces y esfuerzos que de ordinario se presentan en los edificios no singulares.
El empleo de vigas de hormigón, prefabricadas en doble te o rectangulares construidas in situ, en las que se apoye la chapa grecada del forjado, requiere que esta se ancle a la viga, en el caso de la prefabricada, mediante clavos de acero; en el caso de viga in situ, apoyándola en el costero de encofrado lateral -que tiene que estar preparado para esta función- y debe rebasarlo hasta introducirse en la masa de hormigón la longitud que se determine. El hormigonado de la capa de compresión del forjado confiere, en ambos casos, un monolitismo total: en el caso de viga prefabricada, dotándola de una armadura de conexión con la losa del forjado; en el caso de viga hormigonada in situ, por no existir discontinuidad entre esta y la losa del forjado.
En la actualidad, las estructuras de edificios se suelen resolver con vigas del mismo espesor del forjado con lo que se consigue un techo completamente plano. En el pasado, se resolvían las estructuras con vigas rectangulares de canto superior al del forjado, esto obligaba a realizar la distribución de interiores de forma que los tabiques camuflaran el descuelgue de las vigas por debajo del techo.
El empleo de vigas prefabricadas, de hormigón en doble te, está descartado porque descolgarían por debajo del techo en todo su canto, esto nos retrotraería a la solución superada de vigas de canto superior al del forjado. Sin embargo el empleo de vigas, hormigónadas in situ, es posible apoyando la chapa grecada sobre el costero de encofrado e introduciéndola en la masa de hormigón una entrega predeterminada. Con esta disposición podemos dar capacidad portante a la viga aumentando su anchura y ajustando el canto al usual en forjados. El procedimiento expuesto permite alcanzar la meta propuesta de compatibilizar el forjado mixto, con estructuras de hormigón armado, utilizando sistemas constructivos usuales: encofrado de las bandas que ocuparán las jácenas; colocación de los costeros de encofrado, sobre los que apoyará la chapa grecada, replanteados con precisión en planta y alzado; colocación de la armadura de la viga, más colocación de chapas, mallazos, hormigonado..., etc.. Las tres primeras actividades de encofrado, colocación de costeros y armadura de viga, ensombrecen parte de los valores de simplicidad y rapidez de montaje de los forjados de este tipo, en su empleo original con viguetas metálicas. El apoyo simple de la chapa grecada sobre el costero de encofrado, no reúne la garantía suficiente de estabilidad para usar su capacidad portante como plataforma visitable, para la puesta en obra del hormigón y armaduras, por tanto habría que apuntalar los vanos cubiertos por ella o encofrar toda la superficie, como salvaguarda para el caso de que perdiera el apoyo por no tener coacción. Esta posible utilización de la chapa grecada con vigas jácenas de hormigón armado, no es usual.
Descripción de la invención
Tratamos de aunar las ventajas de los forjados mixtos, construidos con chapas grecadas colaborantes, de fácil montaje, rápidos y ligeros; con el monolitismo, elevada inercia y resistencia al fuego del hormigón armado. La consecución de esta meta requiere conseguir unas vigas jácenas, de canto no mayor del que tendría un forjado homologo resuelto con el sistema convencional de viguetas y bovedillas, que permita el apoyo y anclaje -por atornillado, remaches u otros- de las chapas grecadas y que permita la puesta en obra conjunta del hormigón de forjados y vigas.
La presente invención consiste en prefabricar en taller una semi-viga que incorpore el grueso de las actividades; armadura, encofrado, que permita el apoyo y anclaje de la chapa grecada y tenga cierta capacidad portante para resistir el peso propio del hormigón fresco y el de los operarios que lo extienden y compactan, con un mínimo el apuntalamiento. Se ha diseñado una pieza consistente en una armadura de forma prismática, similar a las usuales en las vigas planas al uso, constituida por una serie de redondos longitudinales, en cara superior e inferior, dimensionados para los esfuerzos de flexión, y una armadura transversal para los esfuerzos cortantes y para rigidizar el conjunto, formando un a modo de jaula. Longitudinalmente, en cada costero, se disponen sendos largueros, de tubo de acero cuadrado, fijado a la armadura mediante puntos de soldadura, que son el futuro apoyo y anclaje de la chapa grecada del forjado. Entre los dos tubos, una lámina o piel contornea y cierra la parte inferior de la pieza, con un doble cometido: hacer de encofrado perdido que posibilite el hormigonado conjunto de viga jácena y forjado, y constituir una suela que aumente la rigidez de la pieza de forma que permita su manipulación y montaje, con las longitudes usuales en vigas de edificación, sin grandes deformaciones. Esta lámina es un mortero cementoso, con posibilidad de estar armado con fibras, vertido sobre una superficie constituida por una chapa perforada de metal estirado (Nervometal o similar) sujeto a la armadura longitudinal inferior.
Las semi-vigas prefabricadas se colocan sobre los ejes de pilares, formando una sucesión de contornos, generalmente rectangulares, que tienen como vértices dichos pilares. La capacidad portante de las chapas grecadas comerciales no superan los tres metros, cuando se colocan biapoyadas, por tanto, cuando la luz a cubrir es superior, es necesario parcializarla disponiendo una o varias vigas intermedias (brochales), apoyadas en las vigas normales a ellas, para conseguir luces idóneas para las chapas.
Descripción de los dibujos Fig-1.- Semi-viga jácena prefabricada, antes de 2ª fase hormigonado
1.-
Elementos reticulares de armadura principal.
2.-
Armadura transversal superior.
3.-
Armadura transversal inferior.
4.-
Tubos estructurales soldados a la armadura transversal inferior.
5.-
Chapa de metal estirado cogida a la armadura transversal inferior.
6.-
Lámina de mortero de cemento eventualmente reforzado con fibras.
7.-
Chapa grecada colaborante del forjado contiguo.
8.-
Remache de anclaje de chapa de forjado al tubo estructural.
9.-
Obturador de poliestireno para cerrar la greca.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-2.- Semi-viga jácena hormigonada
10.-
Espesor de la capa de hormigón sobre la chapa grecada colaborante.
11.-
Canto total de la jácena hormigonada.
M.-
Valor a asignar para modulación de las diversas dimensiones.
12.-
Ancho de la base inferior de la pieza igual a n*M.
13.-
Ancho de la base superior de la armadura igual a (n-2)*M.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-3.- Elemento reticular de armadura longitudinal
D1.-
Diámetro a asignar a la armadura longitudinal superior.
D2.-
Diámetro a asignar a la armadura longitudinal inferior.
D3.-
Diámetro a asignar a la armadura central en zigzag.
R.-
Valor a asignar para modulación del zigzag de la armadura central.
\hat{U}.-
Angulo de armadura central con la horizontal.
2.-
Armadura transversal superior.
3.-
Armadura transversal inferior.
H1.-
Altura o canto del elemento reticular.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-4.- Sección parcial por A-A (Fig-3)
H1.-
Altura o canto de elemento reticular.
H2.-
Altura o canto de la armadura de la viga jácena.
M.-
Valor a asignar para modulación de las diversas dimensiones.
D1,D2,D3.-
Diámetros de las armaduras longitudinales e intermedia.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-5.- Armadura transversal superior
13.-
Ancho de la base superior de la armadura.
M.-
Valor a asignar para modulación de las diversas dimensiones.
\hat{V}.-
Angulo de la armadura transversal superior con la longitudinal.
D4.-
Diámetros de las armaduras transversales superior e inferior.
PS.-
Puntos de soldadura en los cruces de armaduras.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-6.- Armadura transversal inferior
12.-
Ancho de la base inferior de la pieza.
S.-
Separación a asignar a la armadura transversal.
3.-
Armadura transversal inferior.
4.-
Tubos estructurales soldados a la armadura transversal inferior.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-7.- Sección parcial simplificada por B-B (Fig-6)
PS.-
Puntos de soldadura.
D4.-
Diámetro de la armadura transversal
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-8.- Lámina inferior
3.-
Armadura transversal inferior.
4.-
Tubos estructurales soldados a la armadura transversal inferior.
5.-
Chapa de metal estirado cogida a la armadura transversal inferior.
6.-
Lámina de mortero de cemento.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-9.- Sección parcial por C-C (Fig-8)
3.-
Armadura transversal inferior.
5.-
Chapa de metal estirado cogida a la armadura transversal inferior.
\vskip1.000000\baselineskip
Fig-10.- Esquema de planta de forjado
14.-
Forjados de chapa grecada colaborante.
15.-
Vigas jácenas apoyadas en los pilares.
16.-
Vigas jácenas apoyadas en otras vigas (embrochaladas).
17.-
Vigas jácenas apoyadas en pilares de fachada.
\vskip1.000000\baselineskip
Descripción de una forma de realización
La semi-viga jácena que proponemos, similar a la de la Fig-1 (sin la chapa colaborante -7-), tendrá diversas dimensiones -longitud, anchura y canto-, según sea la separación entre pilares y las sobrecargas de uso. Proponemos una construcción modular, a partir de unos componentes básicos, de forma que según el número de ellos, resultaran las dimensiones finales de la semi-viga, acordes con los esfuerzos a resistir.
La modulación propuesta empieza por la armadura longitudinal, que se genera por unos elementos reticulares, constituidos por dos redondos longitudinales (ver Fig-3) D1 y D2, de diámetros iguales o distintos, separados una distancia H1, enlazados por un redondo de pequeño diámetro D3, haciendo zigzag, según una modulación R y un ángulo predeterminado \hat{U}, a los que va soldado. Estos elementos se adosan transversalmente (Fig-4), según una modulación M, punteando con soldadura los contactos. Se dispone un redondo superior horizontal, que se extiende a todo lo largo de la longitud (con una disposición según Fig-5), sujeto a la armadura longitudinal superior por puntos de soldadura PS; el ancho superior de la semi-viga (13), el diámetro D4 y el ángulo V lo definen dimensionalmente. Transversalmente por la parte inferior (Fig-6), a una distancia predeterminada S, se sueldan parejas de redondos adosados terminados en gancho por uno de sus extremos. Estos ganchos se elaboran con su terminal ampliamente prolongada, se colocan uno a cada lado (Fig-7) y se aprovecha esta prolongación para realizar un eficaz anclaje a la armadura longitudinal inferior. También para situar sobre ellos dos tubos rectangulares (4), de acero estructural, de lado mayor suficiente para permitir un buen apoyo y anclaje de la chapa colaborante del forjado. Anclada a la armadura transversal inferior (Fig-8) se dispone una lámina de metal estirado ("Nervometal" -5- ver Fig-9), seguidamente, bien por proyección o por colado, se extiende una capa de mortero de arena y cemento, eventualmente reforzado con fibras metálicas, textiles, plásticas, etc, de espesor no menor de 20 mm., y se construye una lámina, que cierra el fondo y hará de encofrado perdido.
El conjunto de las actividades expuestas, ordenadamente realizadas nos conducen a la obtención de unas semi-vigas planas, prefabricadas en taller, de anchos y cantos en función de la luz y las cargas. Estas se colocan, con ayuda de plataformas auxiliares, según los ejes de los pilares, en dirección paralela a la fachada y su transversal (ver Fig-10). Resultan vigas continuas, con apoyos rígidos en los pilares, a lo largo de la dirección más cargada. Se montan con sus extremos totalmente juntos, para lo que se recorta la lámina del fondo según el perímetro del pilar y se disponen unas armaduras adicionales superior e inferior para dar continuidad. Las semi-vigas transversales, además de las situadas en los ejes de los pilares, tenemos las intermedias, o brochales, que parcializan la luz y la hacen compatible con la capacidad portante de las chapas grecadas. Ambas entroncan con las anteriores de la siguiente forma: se ajusta su longitud de forma que entesten con los laterales de las jácenas que las van a soportar, se escarifica el contacto de forma que se pueda disponer una armadura de enlace, tanto superior como inferior, cruzadas con las de la jácena receptora.
Tras las actividades anteriores, se colocan las chapas grecadas colaborantes, apoyadas en los tubos laterales de las semi-vigas, debidamente ancladas, se coloca la armadura superior del forjado y se hormigona todo el conjunto (ver Fig-2).

Claims (3)

1. Semi-viga jácena prefabricada en la que se puede apoyar y anclar la chapa grecada colaborante de uno o dos forjados contiguos con ella (-7- Fig-1); formada por el ensamblaje de una serie de armaduras modulares, longitudinales y transversales (-1-, -2-, -3- Fig-1), que forman una jaula prismática, de longitud predeterminada, caracterizada por tener a cada lado, en toda su longitud, sendos tubos cuadrados de acero, soldados a la armadura transversal inferior (-4- Fig-1), para apoyar y anclar en ello las chapas grecadas colaborantes (-8- Fig-1).
2. Semi-viga jácena prefabricada según reivindicación 1, caracterizada por añadirle, en su parte inferior, una lámina de metal estirado extendido entre los dos tubos cuadrados longitudinales (-5- Fig-1).
3. Semi-viga jácena prefabricada según reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por disponer, sobre la lámina de metal estirado, una lámina de mortero, simple o armado con fibras de diversa naturaleza (-6- Fig-1).
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