ES2458233A1

ES2458233A1 - Sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico en madera

Info

Publication number: ES2458233A1
Application number: ES201201087A
Authority: ES
Inventors: Enrique NUERE MATAUCO
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: ES2458233B1

Abstract

Sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico, capaz de realizar estructuras de edificación de múltiples plantas, compuesto por paredes formadas por pilares de madera de modo que transmitan todas las cargas verticales de la estructura sin interposición de elementos horizontales. Las paredes así formadas se arriostran horizontalmente mediante elementos de madera, que unen paredes de pisos contiguos y sirven de apoyo a los forjados, convirtiéndolos en diafragmas horizontales, creando un sistema de rigidez tridimensional óptimo para resistir los sismos.

Description

Sistema de construcción en altura, ligero y antisismico en madera

Objeto de la invención

El objeto del sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico en madera es la creación de un sistema estructural de construcción con elementos modulares de fácil manipulación y eficaz respuesta a los sismos, con la particularidad de que sus pilares transmiten entre sr las cargas verticales del edificio sin interposición de ningún elemento que reduzca la eficacia de la resistencia de la madera en la dirección de sus fibras.

Antecedentes de la invención

La construcción ligera en madera tiene una larga tradición, pero el esquema habitual de transmisión de cargas verticales no se haGe directamente entre los pilares de las distintas plantas, sino interponiendo elementos de madera dispuestos horizontalmente.

La resistencia de la madera en la dirección perpendicular a sus fibras es aproximadamente la quinta parte de la que posee paralelamente a sus fibras, (que es la correspondiente a los pilares). También suele ser habitual interponer los fo~ados con sus vigas entre los pilares de las distintas plantas lo que equivale a introducir rótulas entre pilares, que pe~udican notablemente la rigidez del conjunto ante la acción de un sismo.

Este sistema elimina ambos defectos de los métodos tradicionales de construcción con madera de cara a su comportamiento ante un eventual terremoto.

La madera, desde el punto de vista estructural tiene grandes ventajas, la prinCipal, su ligereza, (es el material, de los usados en construcción, más resistente a igualdad de peso) lo que en caso de sismo es siempre favorable. También tiene una buena respuesta al fuego,

pues a pesar de que sea un material combustible, su reacción es perfectamente previsible y permite evaluar el tiempo durante el cual las estructuras garantizan tanto la evacuación, como la acción contra el fuego de los equipos de extinción, con independencia de que la madera también puede ser ignifugada.

La invención ofrece una solución versátil, adaptable a los muchos condicionantes que plantea la construcción urbana en ciudades, antiguas, con especiales dificultades de acceso a la voluminosa maquinaria de construcción de uso habitual en la actualidad. Aporta la ventaja de la sostenibilidad que supone el uso de la madera, con escaso coste medioambiental. De precio reducido y de fácil ejecución, sin necesidad de una importante industria auxiliar, ya que basta un simple taller de carpintería tradicional para realizar todos los trabajos necesarios.

En un análisis matemático del esquema es·tructural propuesto, se ha podido comprobar que con pilares de madera de diez por doce centímetros de sección, se puede sobrepasar la altura de diez plantas, y para alcanzar más altura bastará con aumentar en consecuencia la sección de los pilares.

Lógicamente, el sistema, mediante las prácticas habituales de la construcción en madera puede adaptarse a las normativas vigentes -en la mayoría de los países

Descripción de la invención

El sistema de construcción en altura, ligere y antisísmico en madera, propone un sistema estructural basado en la creación de paredes resistentes que se disponen paralelamente para formar crujías, en un sistema similar desde el punto de vista constructivo al que se consigue con las fábricas de ladrillo tradidonales.

Para alcanzar la exigible estabilidad global del conjunto así edificado, se dispondrán paredes más o menos perpendiculares, convenientemente atadas a las que formaron las crujías iniciales.

Las cargas verticales de la edificación así realizada se transmiten a través de pilares de madera, distanciados convenientemente, y mantenidos a la distancia adecuada gracias a tableros existentes en el mercado que garatntizan su correcta posición en el conjunto, a la vez que permiten su fácil manipulación.

Es decir, la pieza básica del sistema será un panel, que como mínimo dispondrá de dos pilares de madera, y un tablero unido a ellos por uno de sus lados. En la práctica será conveniente añadir otro tablero por el lado opuesto, (que podrá ser de un derivado de madera, o incluso de cartón yeso) y un pilarillo de madera auxiliar que asegure el extremo de los tableros que no lleva pilar.

Este panel básico se organiza de modo que el tablero, o tableros, se fijan al primer pilar comprobando que sus bordes abracen sólo la mitad de su anchura, de tal forma que el pilar pueda ser unido a un nuevo panel, mientras que el segundo pilar se colocará en el centro de los tableros. La pieza auxiliar del otro extremo del panel se remeterá respecto de los bordes de los tableros, a fin de que estos puedan abrazar y coserse al pilar de un panel contiguo.

El cosido o unión entre pilares y tableros SH hará por cualquiera de los medios disponibles en el mercado, grapas, clavos, tornillos, colas, etc., que garanticen la resistencia exigible por el cálculo.

Una vez formada una pared completa, se unirán todos sus paneles mediante una pieza de madera micro laminada de la longitud total de la pared. Esta pieza se fijará a los paneles tan sólo en su mitad inferior, dejando la mitad superior libre para fijar los paneles de la siguiente planta. En caso de no disponer de madera micro laminada, o que su longitud sea menor que la de la pared, se podrá disponer este atado en piezas de la longitud disponible, pero duplicadas, de forma que sus uniones que!den solapadas a fin de garantizar el trabajo a tracción al que puedan verse sometidas en caso de sismo.

Una importante característica del sistema es que, el borde superior de estas piezas de atado longitudinal, será también el apoyo de las vigas de los forjados. Es importante que las vigas de los fo~ados se unan solidariamente a las maderas de sus apoyos mediante herrajes de los existentes en el mercado, y del mismo modo, a los paneles que forman la pared superior que acompaña a dicho forjado. De este modo se incrementa la rigidez global del conjunto, aspecto fundamental para conseguir una adecuada respuesta en caso de sismo.

La unión de las necesarias paredes transversales a las paralelas se resuelve mediante la incorporación de un pilar auxiliar en el interior del panel (en el caso de que la ubicación de la pared transversal coincida con uno de los pilares existentes en el panel al que se adosa, este pilar auxiliar será innecesario). Además del pilar anterior, se adosa un nuevo pilar por el exterior del panel, y se cose debidamente al colocado en el interior; este nuevo pilar servirá para acoger los tableros del panel de la nueva pared, y será más corto que el del interior del panel, exactamente la medida de la media pieza de atado horizontal.

Además del cosido que se realiza a lo largo de todo el borde del panel de la pared transversal, el encuentro de los elementos horizontales de atado se afianzará entre sí mediante los herrajes comerciales que uaranticen la transmisión de esfuerzos que se puedan producir entre ambas piezas de atado.

Dependiendo de la organización estructural del conjunto, puede darse el caso de que puedan cambiarse aleatoriamente en cada planta las direcciones de los forjados; si esto fuera posible, sería aconsejable dado que permitiría una colaboración bidireccional de los propios fo~ados en la respuesta del conjunto ante los efectos de un sismo, lo que supone una resistencia adicional importante.

En este sistema estructural los pilares pueden ser de madera de cualquier especie de las usadas comercialmente, o madera laminada, micro laminada o incluso contrachapada, de fibras orientadas, etc. Es tan sólo una cuestión a justificar en los cálculos a realizar.

Los tableros pueden ser contrachapados, de fibras orientadas, de partículas, etc, con la única condición de que la unión que se hafla entre ellos y los pilares o a las piezas de atado longitudinal responda a las exigencias dE!l cálculo. Ocasionalmente uno de los tableros, contribuirá a una mejor respuesta ante el fuego.

Los herrajes a utilizar también pueden ser cualesquiera de los existentes en el mercado, o incluso preparados ad hoc, con tal de que satisfagan las necesidades del cálculo.

En cuanto a la respuesta al fuego, se debe~rán cumplir los reglamentos existentes en cada lugar, algo perfectamente factible, por ejemplo con protecciones de paneles de cartón yeso

o cualesquiera otras que satisfagan los mencionados reglamentos, dado que el sistema, tal como está concebido, es totalmente compatible con las soluciones de trasdosado de placas de cartón yeso existentes en el mercado.

Del mismo modo, los aislamientos térmico:; pueden incorporarse sin problema al sistema, dado que en el fondo lo que se plantea no es más que una solución estructural con excelente respuesta al sismo, recomendando aquellos que sean ignífugos, por razones obvias.

El sistema es también apto para la construcción de muros de sótanos, en donde los paneles se utilizarían a modo de encofrado perdido, a rellenar con hormigón. En este caso los paneles en contacto con el terreno estarían aglomerados con cemento.

Por supuesto, en ubicaciones concretas, por ejemplo plantas en contacto con el terreno, lugares excesivamente húmedos, etc., se podrá tratar la madera contra el posible ataque de xilófagos, amenaza que desaparece en ambientes protegidos de la humedad.

Descripción de las figuras.

Figura 1: Perspectiva de la formación de un panel tipo (5), con el que se componen las paredes estructurales del edificio.

Esta compuesto dos pilares (1) unidos entre sí por uno o dos tableros (3) de tal forma que el borde del tablero se hace coincidir con el eje vertical del primer pilar, y su centro con el del segundo pilar. El otro extremo del tablero se fija a una pieza auxiliar (2), separada del borde una distancia igual a la mitad del ancho del pilar de forma que se pueda encajar en el hueco dejado el pilar (1) del borde de un nuevo panel (5).

Figura 2: Detalle de posible manipulación de los paneles (5) para su adaptación a las necesidades de la obra· El ejemplo de la izquierda representa exactamente medio panel (5), mientras que el de la derecha está cortado arbitrariamente, y sólo contiene un pilar (1). Al quedar libre de pilar el extremo del panel (5), se coloca una pieza auxiliar (2) de modo similar al del extremo opuesto.

Figura 3: Detalle de la unión de varios palneles (5) para la formación de una pared, su coronación se ata con elementos de madera, o derivados de ella, horizontales (4) colocados de tal forma que su mitad superior se deja libre para la sujeción de la pared inmediatamente superior.

Figura 4: Detalle de la fijación de las vigas (G) del forjado al borde superior de los elementos horizontales (4) y a los paneles (5) de la pared del piSO correspondiente, mediante herrajes

(7) comerciales. Los tableros (12) para la formación del piso se afianzan solidariamente a las vigas (7) del forjado para aumentar la rigidez. horizontal del conjunto.

Figura 5: Detalle de la unión de dos paredes concurrentes, mediante un pilar auxiliar (8) que se sitúa en el interior del panel (5) y otro pilar auxiliar exterior (9), algo más corto para no interrumpir la continuidad del elemento de atado correspondiente (4).

Figura 6: Detalle de atado de los elementos Horizontales (4) de atado de dos paredes concurrentes, mediante herrajes (13) disE!ñados de modo que resistan los esfuerzos horizontales que se produzcan en dicho enClJentro

Figura 7: Detalle en el que se aprecia que el umbral (10) de cualquier hueco de paso no interrumpe la continuidad de la parte inferior de los paneles (5) .. Para mejorar el comportamiento anlisísmico, el final de cada forjado se remata con una viga

(11): adicional que se fija solidariamente a los paneles (5) de la pared transversal y al tablero

(12): de la formación de piso.

Listado de referencias utilizadas

1.: Pilares de madera encargados de resistir las cargas verticales de la construcción

2.: Pieza de madera auxiliar para rematar latleralmente los paneles utilizados en el sistema.

3.: Tablero derivado de madera de los existentes en el mercado.

4.: Elemento horizontal de atado de la coronación de las paredes, de madera o de sus derivados

5.: Panel compuesto básicamente de dos pilares (1), una pieza auxiliar de remate (2) y dos tableros (3).

6.: Vigas de madera a de sus derivados para formación de los fo~ados de piso

7.: Herrajes comerciales.

8.: Pilar auxiliar colocado en el interior del palnel (5) y solidario con sus tableros (3)

9.: Pilar auxiliar que se coloca en el exterior del panel solidariamente unido al pilar interior (8)

10.: Umbral de un hueco de paso.

11 . Viga de remate lateral del forjado

12.: Tablero para la formación del piso.

13.: Herrajes especiales dimensionados en función del cálculo

Realización preferente de la invención

Las figuras que acompañan esta memoria muestran la realización preferente del sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico.

Para garantizar la necesaria coincidencia de los pilares del conjunto, se opta por fijarlos a distancias determinadas en tableros derivaclos de madera de los existentes en el mercado, los que a su vez facilitarán las diversas uniones a realizar en todo el conjunto, como la fácil manipulación y puesta en obra.

5 Los medios de unión entre los diversos elementos que componen la estructura de la invención son convencionales y sobradamente conocidos en la construcción habitual en madera, como grapas, clavos, tornillos, pegc:lmentos, entre otros que se pueden nombrar.

Es importante remarcar que el sistema de c:onstrucción propuesto es totalmente compatible con los sistemas habituales de instalación de trasdosados de cartón yeso para cumplir las

10 normativas relativas a protección del fuego existentes en cada lugar.

En el caso de construcción de muros de sótano, la dimensión de los pilares se adecuará a aquella que proporcione la separación c:ldecuada entre los tableros que servirán de encofrado al hormigón, cuyo espesor dependerá de los posibles empujes que reciba del terreno.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico, en madera, compuesto por pilares verticales (1), que se agrupan en paneles (5) que se adosan unos a otros para formar paredes resistentes, caracterizado porque~ los pilares (1) de los distintos pisos se apoyan unos en otros sin interposición de elemento alguno entre ellos. Se conforman paneles (5) mediante la unión de los pilares (1) a tableros derivados de madera (3), cuya altura es la misma de los pilares (1) y su anchura la exi:stente en el mercado, o la requerida por la obra.
2.

Sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico en madera según la reivindicación 1, caracterizado porque la unión de las paredes de cada piso se resuelve con elementos horizontales continuos (4), a uno o a ambos lados de la unión. Estos elementos horizontales

(4) de unión, además sirven de apoyo a las vigas (6) de los forjados.
3.

Sistema de construcción en altura, ligero y antisísmico en madera según reivindicación 2, caracterizado porque se realiza la unión entre paredes perpendiculares, o de cualquier ángulo, mediante la incorporación de un pil;ar auxiliar en el interior del panel y un nuevo pilar que se adosa por el exterior del panel, y sle une debidamente al nuevo pilar colocado en el interior del panel, dicho nuevo pilar que se adosa al exterior del panel se une a la pared que acomete a ella. El pilar (9) que se adosa por la parte exterior del panel , tiene la altura adecuada para no interrumpir el paso del elemento horizontal de atado (4) de la primera pared.
4.

Sistema de construcción en altura, ligem y antisísmico en madera según reivindicación 2, caracterizado porque las vigas (6) que constituyen los forjados y que apoyan sobre los elementos horizontales de atado (4) de las: paredes, se unen solidariamente a ellos y a las paredes contra las que apoyan sus extremos, mediante herrajes metálicos adecuados (7).
5.

Sistema de construcción en altura, ligero y antisismico en madera según la reivindicación 2, caracterizado porque los elementos horizontales de atado (4) son de madera micro laminada, madera serrada, contrachapada o cualquier otro derivado de la madera.