ES2362514A1 - Elemento de unión entre módulos para construcciones. - Google Patents

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Abstract

Elemento de unión entre módulos para construcciones.
Elemento de unión flexible (1) para construcciones destinado a ser dispuesto entre partes contiguas de dicha construcción para transmitir cargas verticales u horizontales, que comprende al menos un cuerpo (2) hecho de hilo tricotado y prensado de acero que soporta dichas cargas, caracterizándose dicho hilo tricotado y prensado de acero por una curva de deformación-tensión que tiene una zona de menor pendiente A y una zona de mayor pendiente B, utilizándose dicho cuerpo respecto a dicha curva, en la zona de mayor pendiente B, disponiéndose así de un material especialmente adecuado para el apilamiento de módulos prefabricados para la construcción, en especial por sus características de deformación tensión y por su elevado grado de previsibilidad que lo hacen muy práctico para predecir el comportamiento de la estructura.

Description

Elemento de unión entre módulos para construcciones.
La presente invención se refiere a un elemento de unión para la construcción, en especial para transmitir cargas entre módulos, preferentemente prefabricados y de hormigón armado, provisto de un material, el cual, empleado en determinadas condiciones, permite realizar uniones flexibles, fiables, duraderas y de fácil instalación y que contribuyen a realizar, a partir de apilamientos de dichos módulos prefabricados, edificios de gran altura.
Antecedentes de la invención
Son conocidos los elementos prefabricados modulares de hormigón destinados a viviendas.
En general, estos elementos están concebidos para ser dispuestos contiguos y apilados para acabar formando edificios de varias plantas.
Por motivos estructurales y de construcción, es preciso prever uniones verticales y horizontales entre elementos contiguos en las direcciones vertical y horizontal respectivamente.
Una solución habitual es el empleo de elementos de unión rígidos, en general de acero, de modo que se obtienen uniones rígidas entre los elementos contiguos.
Sin embargo, el carácter rígido de estas uniones conduce a estructuras poco flexibles con limitaciones a los esfuerzos sísmicos Estos esfuerzos están relacionados con las dimensiones de los edificios obtenidos por apilamiento de módulos prefabricados.
Una solución a esta limitación es la utilización en estos elementos de unión de algún material con características elásticas que le den al edificio un grado de flexibilidad que le permita absorber las vibraciones y reducir las tensiones máximas originadas por causa de esfuerzos horizontales. Con esta solución se consigue además una nueva característica que es el aislamiento a la trasmisión de vibraciones de carácter acústico.
Un ejemplo de material es el neopreno. Efectivamente, éste presenta unas características elásticas adecuadas desde el punto de vista mecánico.
Sin embargo, esta es una solución que presenta una serie de inconvenientes, a saber:
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su durabilidad es reducida y no puede garantizarse, puesto que se trata de un material orgánico. Esto conlleva la sustitución periódica de los elementos de unión, puesto que con el tiempo se degrada. En el caso de las uniones vistas o de fácil acceso, puede considerarse un problema menor, como en las uniones de superficie laterales, pero cuando se trata de uniones entre módulos apilados, el problema se vuelve mayor porque hay que desapilar los módulos para sustituir el neopreno.
-
Además, desde el punto de vista constructivo presenta inconvenientes como por ejemplo la necesidad de nivelar las uniones. Éstas, debido al esfuerzo máximo admisible del neopreno a compresión, implican superficies considerables de contacto, que deben ser niveladas con gran precisión para evitar zonas de tensiones elevadas. Esta nivelación se suele realizar con mortero, lo cual añade etapas adicionales durante el montaje, implicando a su vez más tiempo y más costes, especialmente críticos en el caso de construcciones con módulos prefabricados, en las cuales esos dos criterios son fundamentales.
-
De lo anterior también se deriva la necesidad de disponer de apoyos de gran superficie, lo cual puede conllevar dificultades en la adaptación de los módulos a estos apoyos, puesto que una gran superficie exterior de estos se ve afectada.
-
Un cuarto inconveniente del neopreno es la falta de conocimiento que se tiene actualmente sobre su comportamiento en la transmisión de vibraciones, desconocimiento que impide optimizar las uniones entre los módulos, y por ende, que impide predecir el comportamiento acústico de un apilamiento a partir de un gran número de elementos con precisión.
Son ejemplos de estos los descritos en el documento EP 1700964 A2.
Por lo tanto, es evidente que en el sector de la construcción, y en especial en el sector específico de la edificación a partir de elementos prefabricados para la construcción, falta un elemento de unión que supere los inconvenientes citados.
Descripción de la invención
Para ello, la presente invención propone un elemento de unión que supera los problemas del estado de la técnica y que presenta otras características y ventajas que se expondrán a continuación.
El elemento de unión flexible para construcciones destinado a ser dispuesto entre partes contiguas de dicha construcción para transmitir cargas verticales u horizontales se caracteriza por el hecho de que comprende al menos un cuerpo hecho de hilo tricotado y prensado de acero, preferentemente inoxidable o galvanizado, que soporta las cargas verticales u horizontales transmitidas entre módulos contiguos, caracterizándose dicho hilo tricotado y prensado de acero por una curva de deformación-tensión que tiene una zona de menor pendiente y una zona de mayor pendiente, utilizándose dicho cuerpo respecto a dicha curva, en la zona de mayor pendiente.
Este material, utilizado actualmente como soporte anti-vibraciones de máquinas pesadas, tiene unas características que lo hacen especialmente adaptado al sector de la construcción, y en especial a los edificios construidos con módulos prefabricados, y aún más en especial a los de hormigón armado. Estas características se exponen a continuación.
Tiene un comportamiento deformación-tensión muy adecuado para el ajuste durante el proceso de apilamiento y para soportar altas cargas, tanto estáticas como dinámicas. Este material se caracteriza por un diagrama tensión-deformación (tensión \sigma en el eje de las ordenadas y deformación \delta en el de las abscisas), tal como se ilustra en la figura 1, en el cual se distinguen claramente dos zonas de comportamiento. Una primera zona A (situada bajo una tensión indicada por VV' y para deformaciones a la izquierda de WW') en que la pendiente es menor y una segunda zona B (situada por encima de una tensión indicada por VV' y para deformaciones a la derecha de WW') donde es mucho mayor. La primera corresponde a un comportamiento muy elástico en el que el material se deforma mucho bajo la acción de las cargas iniciales porque gran parte del volumen del material es aire. En la segunda, el elemento ya está muy compactado y se desplaza poco por aplicación de carga suplementaria. Por lo tanto, durante la fase de montaje, la gran elasticidad permite que se deforme mucho, de modo que el material hace de colchón inicial de adaptación a las irregularidades del hormigón, no siendo necesaria por lo tanto ninguna etapa de nivelado a pequeña escala. Según la invención, el material que compone dicho cuerpo, que realiza la función de transmisión de las tensiones, se hace trabajar, cuando está dispuesto entre dos módulos apilados contiguos, en la zona de mayor pendiente, es decir, en una zona del gráfico deformación-tensión en la cual los grandes esfuerzos implican pequeños desplazamientos. Por lo tanto, este material, en caso de seísmo, o cualquier acción que suponga un aumento considerable de las tensiones, se desplazará poco, con lo cual se garantiza la estabilidad del edificio, en especial debido a que la posición relativa entre módulos unidos no variará.
La mencionada división del gráfico tensión deformación se puede obtener aproximadamente dividiéndolo en dos zonas que se sitúan de parte y otra de la deformación correspondiente a la intersección del eje de las abscisas con la tangente a la curva para tensiones y deformaciones altas.
Por otro lado, debido al uso ampliamente extendido de este material en el sector de las máquinas industriales, se conoce muy bien su comportamiento en cualquier condición de trabajo, en especial su comportamiento en situaciones estáticas y su comportamiento frente a las vibraciones. En el caso de las construcciones con gran número de plantas resultado del apilamiento de módulos, en especial los prefabricados, la simulación del comportamiento estructural es imprescindible para lograr un dimensionado óptimo, sin el cual resulta imposible alcanzar grandes alturas de edificación. Esta simulación y la predicción resultante desde el punto de vista de las cargas dinámicas, en especial las originadas por seísmos, solamente es posible cuando se conoce perfectamente el comportamiento de los materiales contemplados en la simulación, como es el caso del acero tricotado prensado.
Preferentemente, el mencionado cuerpo tiene una forma delimitada por dos cilindros coaxiales y dos planos perpendiculares al eje de dichos cilindros. Esta forma, ya conocida en su aplicación en máquinas, es óptima puesto que permite la expansión radial del material en ambos sentidos, de modo que puede trabajar a compresión con cargas elevadas. Para ello, el cuerpo se puede disponer en una base circular de acero provista de un cerco perimetral para el alojamiento de dicho cuerpo. Esta base se dispone sobre la superficie superior de un módulo y en ella se encaja el cuerpo, de modo que dicho elemento de unión queda centrado en la posición que se determine.
Ventajosamente, el elemento de unión de la invención comprende dos piezas cilíndricas coaxiales de diferente diámetro, definiéndose entre ellas un volumen en el cual están alojados al menos uno, y preferentemente cuatro o seis de dichos cuerpos, estando la pieza más interna destinada a recibir un elemento de posicionamiento encajado por su parte inferior en un primer módulo inferior y la más externa a quedar empotrada en el módulo inmediatamente superior, de modo que dicho cuerpo trasmite los esfuerzos laterales entre dichas piezas y por lo tanto entre dichos primer módulo inferior y dicho segundo módulo inmediatamente superior.
De esta manera, se dispone de un elemento de unión posicionador que puede transmitir esfuerzos horizontales en cualquier dirección. Efectivamente, para que el posicionamiento sea correcto, es preciso que un apéndice de posicionamiento, que suele ser un elemento macizo de forma oblonga empotrado en el elemento inferior, encaje con precisión en una abertura en el elemento inmediatamente superior. Esta precisión implica una unión entre dos elementos superior e inferior que permite trasmitir esfuerzos pero no vibraciones.
Más ventajosamente, el elemento de unión de la invención comprende al menos uno, preferentemente cuatro y aún más preferentemente seis de dichos cuerpos dispuestos entre los mencionados cilindros y por el hecho de que están equi-espaciados angularmente. Con la estructura descrita, estas vibraciones son absorbidas por el material de acero tricotado. En especial, los cuatro o seis cuerpos permiten que siempre haya alguno que absorba dichos esfuerzos o vibraciones y trabajando a compresión.
Preferentemente, las piezas comprenden sendas tapas en uno de sus extremos, comprendiendo estas tapas al menos un orificio, de modo que dichas piezas cilíndricas pueden fijarse mutuamente mediante al menos un tornillo de fijación, lo cual permite fabricar el elemento prefabricado junto con la pieza de mayor diámetro y montar posteriormente el resto del elemento. Asimismo, esta configuración permite, en caso de que se precise sustituir alguno de los cuerpos de acero tricotado, desmontar con facilidad el elemento de unión.
Preferentemente, el elemento de unión de la invención comprende dos placas dobladas provistas cada una de un orificio, cada una destinada a ser fijada a sendos módulos contiguos, estando dichos orificios enfrentados para alojar un tornillo de unión y una pluralidad de arandelas, y se caracteriza por el hecho de que dicho al menos un cuerpo está dispuesto entre al menos dos de dichas arandelas, dispuesto de modo que dicho cuerpo puede transmitir las cargas horizontales entre dichos módulos contiguos.
Ventajosamente, los orificios de dichas placas tienen una holgura de aproximadamente 1 cm cuando dicho tornillo está insertado, de modo que permite un desplazamiento en altura y profundidad que permite absorber los defectos de construcción.
Finalmente, el elemento de unión de la invención comprende dos de dichos cuerpos dispuestos entre dos pares de arandelas, estando al menos uno de ellos entre dichas dos placas y el otro por el otro lado de una de las placas respecto al anterior, de modo que el elemento puede transmitir esfuerzos según la dirección longitudinal de dicho tornillo en los dos sentidos.
Breve descripción de los dibujos
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan tres casos prácticos de realización.
La figura 1 es un diagrama deformación-tensión típico del hilo de acero tricotado y prensado empleado en el elemento de la invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva del cuerpo correspondiente a una primera realización preferida de la invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva del elemento que incorpora el cuerpo de la figura 2.
La figura 4 es una sección en alzado del elemento de la invención según una segunda realización preferida de la invención.
La figura 5 es una sección en planta correspondiente al elemento de la figura 4.
La figura 6 es un despiece en perspectiva del elemento de las figuras 4 y 5.
La figura 7 es una vista en perspectiva de una tercera realización de la invención.
La figura 8 es una vista esquemática frontal de un conjunto de cuatro módulos prefabricados en la que se aprecia la disposición de los elementos de unión de la invención.
La figura 9 es una sección en la que se aprecia la disposición de un elemento de unión según la tercera realización en un módulo superior que recibe un elemento de posicionamiento encajado por su parte inferior en un módulo prefabricado inferior.
Descripción de realizaciones preferidas
A continuación se describirán tres realizaciones preferidas de la invención, correspondientes a:
1: un elemento de unión para transmisión de esfuerzos principalmente verticales y entre dos módulos contiguos en la dirección vertical.
2: un elemento de unión posicionador que puede transmitir esfuerzos según cualquier dirección horizontal entre dos módulos contiguos en la dirección vertical.
3. un elemento de unión para transmisión de esfuerzos laterales (horizontales) entre dos módulos contiguos según la dirección horizontal.
Primera realización preferida
Tal como se puede apreciar en la figura 2, según una primera realización de la invención, el elemento de unión 1 es un cuerpo que tiene una forma delimitada por dos cilindros coaxiales 3 y 4 y dos planos 5 y 6 perpendiculares al eje de dichos cilindros. Con vistas a un posicionamiento óptimo entre módulos contiguos apilados, el elemento de unión según esta primera realización preferida puede comprender una base circular de acero 7 provista de un cerco perimetral 8 para el alojamiento de dicho cuerpo. Su disposición entre dos módulos prefabricados se aprecia en la figura 8, con la referencia 1'.
Segunda realización preferida
Tal como se puede apreciar en las figuras 4, 5 y 6, según una segunda realización preferida de la invención, el elemento de unión 1' comprende dos piezas cilíndricas coaxiales 9 y 10 de diferente diámetro, definiéndose entre ellas un volumen 11 en el cual están alojados cuatro cuerpos 2 equi-espaciados angularmente. En esta realización preferida los cuerpos están en número de cuatro, pero también se puede concebir que sean seis. Estos cuerpos 2 tienen una forma sustancialmente de paralepípedo arqueado según las curvaturas de los cilindros que los confinan por sus caras mayores, tal como se aprecia en el despiece de la figura 6.
Con esta estructura, la pieza más interna 9 está destinada a recibir un elemento de posicionamiento 12, tal como se aprecia en la figura 9 encajado por su parte inferior en un primer módulo inferior 13 y la más externa 10 a quedar empotrada en el módulo inmediatamente superior 14, de modo que los cuatro cuerpos trasmiten los esfuerzos laterales entre las piezas y por lo tanto entre el primer módulo inferior 13 y el segundo módulo inmediatamente superior 14.
En esta segunda realización, las mencionadas piezas comprenden sendas tapas 15 y 16 con al menos un orificio 17 en uno de sus extremos, de modo que dichas piezas cilíndricas pueden fijarse mutuamente mediante uno o varios tornillos de fijación, tal como se aprecia en las figuras 4 y 6.
Tercera realización preferida
Según otra realización, el elemento de unión 1'' de la invención es del tipo que comprende dos placas 18 y 19 dobladas provistas cada una de al menos un orificio, cada una destinada a ser fijada a sendos módulos contiguos 20, 21, estando dichos orificios enfrentados para alojar un tornillo de unión 22 y una pluralidad de arandelas 23, tal como se aprecia en la figura 7. Concretamente, esta realización se caracteriza por el hecho de que dicho al menos un cuerpo 2a o 2b está dispuesto entre al menos dos de dichas arandelas 23, dispuesto de modo que dicho cuerpo puede transmitir las cargas horizontales entre dichos módulos contiguos 20 y 21, tal como se aprecia en la figura 8.
Para poder transmitir esfuerzos según la dirección longitudinal de dicho tornillo en los dos sentidos, el elemento de unión puede comprender dos de dichos cuerpos dispuestos entre dos pares de arandelas, estando al menos uno de ellos 2a situado entre dichas dos placas y el otro 2b por el otro lado de una de las placas respecto al anterior.
De esta manera, el empleo simultáneo, en un edificio formado por elementos prefabricados, de las tres formas de realización preferida de la invención, permite conseguir un comportamiento estructural flexible y previsible con el cálculo de manera que se pueden montar con solidez estructural edificios con muchos pisos.

Claims (10)

1. Elemento de unión flexible (1) para construcciones destinado a ser dispuesto entre partes contiguas de dicha construcción para transmitir cargas verticales u horizontales, caracterizado por el hecho de que comprende al menos un cuerpo (2) hecho de hilo tricotado y prensado de acero que soporta dichas cargas, caracterizándose dicho hilo tricotado y prensado de acero por una curva de deformación-tensión que tiene una zona de menor pendiente A y una zona de mayor pendiente B, utilizándose dicho cuerpo respecto a dicha curva, en la zona de mayor pendiente B.
2. Elemento de unión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha construcción es un edificio y dichas partes contiguas son módulos prefabricados de hormigón armado o metálicos dispuestos contiguos o apilados que forman dicho edificio.
3. Elemento de unión según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo tiene una forma delimitada por dos cilindros coaxiales (3, 4) y dos planos (5, 6) perpendiculares al eje de dichos cilindros.
4. Elemento de unión según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que comprende una base circular (7) de acero provista de un cerco perimetral (8) para el alojamiento de dicho cuerpo, y por el hecho de que dicha base está fijada en la superficie superior de un módulo.
5. Elemento de unión (1') según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que comprende dos piezas cilíndricas (9, 10) coaxiales de diferente diámetro, definiéndose entre ellas un volumen (11) en el cual está alojado al menos uno de dichos cuerpos (2), estando la pieza más interna (9) destinada a recibir un elemento de posicionamiento (12) encajado por su parte inferior en un primer módulo inferior (13) y la más externa (10) a quedar empotrada en el módulo inmediatamente superior (14), de modo que dicho al menos un cuerpo (2) transmite los esfuerzos laterales entre dichas piezas y por lo tanto entre dichos primer módulo inferior (13) y dicho segundo módulo inmediatamente superior (14).
6. Elemento de unión según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que comprende cuatro o seis de dichos cuerpos (2) dispuestos entre los mencionados cilindros y por el hecho de que están equi-espaciados angularmente.
7. Elemento de unión según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que dichas piezas comprenden sendas tapas (15, 16) en uno de sus extremos con al menos un orificio (17), de modo que dichas piezas cilíndricas pueden fijarse mutuamente mediante un tornillo de fijación.
8. Elemento de unión según la reivindicación 2, que comprende dos placas dobladas (18, 19) provistas cada una de al menos un orificio, cada una destinada a ser fijada a sendos módulos contiguos (20, 21), estando dichos orificios enfrentados para alojar un tornillo (22) de unión y una pluralidad de arandelas (23), caracterizado por el hecho de que dicho al menos un cuerpo (2) está dispuesto entre al menos dos de dichas arandelas (23), dispuesto de modo que dicho cuerpo puede transmitir las cargas horizontales entre dichos módulos contiguos (20, 21).
9. Elemento (1'') de unión según la reivindicación anterior, caracterizado por el hecho de que comprende dos de dichos cuerpos (2) dispuestos entre dos pares de arandelas (23), estando al menos uno de ellos (2a) entre dichas dos placas y el otro (2b) por el otro lado de una de las placas respecto al anterior, de modo que el elemento puede transmitir esfuerzos según la dirección longitudinal de dicho tornillo (22) en los dos sentidos.
10. Elemento de unión según la reivindicación anterior, caracterizado por el hecho de que dichos orificios de dichas placas tienen una holgura de aproximadamente 1 cm cuando dicho tornillo está insertado.
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