MX2013000403A - Losas prefabricadas de boveda de cañon corrido combinadas con viguetas de acero "t" en construccion compuesta. - Google Patents

Abstract

Esta invención hace referencia a losas prefabricadas de bóveda de cañón, se forman con dos elementos fabricados en planta, éstas son dovelas de concreto y viguetas de acero T invertidas con conectores de construcción compuesta; en su patín se apoyan las dovelas (ver figura 1 a 7); para cubrir claros mayores se coloca un dispositivo para aumentar el peralte. El desafío técnico y estético de la invención es la creación de losas con la apariencia del sistema original, ser competitivo en costos, rapidez y resistencia con los sistemas existentes similares. El método de construcción es el tradicional de las losas prefabricadas constituido por: obra falsa, montaje del prefabricado, refuerzo con mallas y varillas, vaciado del concreto que rellena los riñones de las dovelas y forman la capa de compresión y descimbrado.

Description

LOSAS PREFABRICADAS DE BÓVEDA DE CAÑÓN CORRIDO COMBINADAS CON VIGUETAS DE ACERO "T" EN CONSTRUCCIÓN COMPUESTA.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención pertenece al campo técnico de la construcción de pisos y azoteas con losas unidireccionales de bóvedas de cañón corrido prefabricadas, éstas se pueden utilizar en casa habitación de todo tipo, edificios de oficinas, departamentos, centros comerciales, etc.

De acuerdo al título de la invención, el objetivo de esta invención es el de modernizar y mejorar el sistema utilizado en la construcción de pisos y azoteas de viguetas metálicas y bóveda de ladrillo de cañón corrido, el cual es un sistema costoso y de construcción artesanal y por lo tanto de lenta ejecución; la modernización del sistema tiene dos objetivos, el primero es lograr un sistema de losas prefabricadas con las medidas, proporciones y apariencia similares al sistema original de vigueta metálica y bóveda de ladrillo de cañón corrido, y cumplir con la geometría que es la flecha y la cuerda, el segundo objetivo es el crear una metodología de losas prefabricado que tenga un costo menor final con cualquiera de los sistemas similares existentes de bóvedas construidas en el lugar (tradicionales) o prefabricadas de concreto reforzado o pretensado y con aspecto agradable.

ESTADO DE LA TÉCNICA El hierro apareció en forma industrial en 1780 y realizó el cambio de los pisos de madera a bóvedas de cañón corrido apoyadas en vigas y viguetas de hierro fundido, que se utilizó en la construcción de comercios y viviendas; en Latinoamérica, se utiliza en la segunda mitad del siglo XIX, las vigas de madera se empezaron a sustituir por vigas de hierro fundido o colado y posteriormente por viguetas de acero estructural o rieles desechados por su deterioro como vías de ferrocarril; este sistema de pisos y cubiertas se formaban con viguetas de acero o rieles que es el elemento estructural resistente, y con bóvedas de cañón formadas con: a) Dos hiladas de tabique rojo de media tabla b) Lámina ondulada de zinc con forma de dovela.

En los dos tipos de bóveda de cañón los ríñones se rellenaban con pedacería de tabique y mortero de cal-arena, las viguetas de acero soportaban las cargas a flexión y cortante sin hacerlo en construcción compuesta; este sistema cayó en desuso por su alto costo con respecto a los sistemas de concreto reforzado, se dejaron de fabricar las dovelas de lámina metálica; actualmente el sistema de bóveda de cañón con viguetas metálicas se utiliza en la restauración de edificios antiguos como fábricas comercios o construcción de residencias lujosas, con bóvedas de cañón enladrilladas.

El sistema de pisos de viguetas metálicas y bóvedas de cañón (de ladrillo o lámina acanalada) se desarrolla durante la revolución industrial (1834-1919); su desarrollo se debió a la sustitución de los pisos de madera, que eran susceptibles a incendiarse, por bóveda de cañón apoyadas en viguetas de hierro que a su vez se apoyaban en vigas y columnas de hierro forjado. En 1834 en la construcción de la fábrica Orrel Stokport, Manchester, (obra de William Fairbuin) se utilizó por primera vez la mejora de la sección estructural de las viguetas al fabricarlas con doble patín (inferior-superior), esto permitió alcanzar claros de 7.25 m; este tipo de construcción se utilizó para levantar edificios fabriles en la década de 1840. Este sistema constructivo mejoró su comportamiento estructural, al evolucionar la fabricación de hierro forjado hasta la obtención del acero. El sistema de pisos de viguetas de acero y bóvedas de cañón corrido fue sustituido por la tecnología del concreto reforzado (1919 - 1932). El empleo del sistema de piso de bóveda de vigueta de acero cayó en desuso por su alto costo en comparación con las losas de concreto y también por su construcción artesanal; esto motivó, a pesar de las notables propiedades estructurales de la sección, que no se hayan realizado estudios para actualizar este sistema de piso de acuerdo a la técnica actual de construcción compuesta por lo que ha quedado obsoleto y en el olvido.

Los sistemas de construcción actuales de las bóvedas de cañón corrido para pisos y azoteas hasta donde tenemos conocimiento son dos y estos son: » Bóvedas de ladrillo de cañón corrido construidas en obra; éstas tienen dos variedades por el tipo de material estructural de las viguetas el cual puede de acero o de concreto reforzado.

» Bóvedas de cañón prefabricadas, tienen también dos variedades por el tipo de dovela, éstas pueden ser dovelas de concreto o construidas con moldes removibles de fibra de vidrio y viguetas de concreto pretensado.

Ventajas y desventajas de estos sistemas » Las bóvedas de cañón construidos con dos capas de ladrillo media tabla en sus dos variedades presentan la desventaja que su elaboración es artesanal y por lo tanto lenta y costosa en su mano de obra.

• La variedad de bóveda enladrillada con vigas de concreto es la más económica pero no tiene el aspecto del sistema original.

• La variedad de bóveda enladrillada con viguetas de acero es la más costosa, pero es la única que tiene el aspecto del sistema original, los altos costos de esta variedad se deben a: a) El alto costo de las viguetas de acero, que es el elemento estructural resistente del sistema, b) la mano de obra del tabicado de las bóvedas de cañón corrido es artesanal.

» Los sistemas prefabricados de bóvedas de cañón en sus dos variedades tienen costos adecuados, pero su apariencia no es similar a la del sistema de bóvedas de cañón original; el sistema de bóvedas de cañón realizado con dovelas de concreto es más sencillo de construir que el sistema de moldes de fibra de vidrio removibles su aspecto no es agradable.

El desafío técnico y estético de la presente invención es crear un sistema de bóveda de cañón, que tenga la apariencia del sistema original y sea competitivo en costos con los sistemas constructivos actuales similares.

Para realizar la invención de bóvedas de cañón prefabricada se realizaron dos tipos de investigaciones, éstas son: a. Geometría del sistema b. Tecnología de la construcción mixta. a) Geometría del sistema: La geometría original se fue perdiendo con el tiempo, en la actualidad las pocas que se construyen no las respetan; para encontrar las geometrías originales fue necesario realizar investigaciones en bibliografía española impresa a mediados del siglo XX. b) Tecnología de la construcción mixta: Para que este sistema de bóvedas de cañón prefabricadas sea competitivo con los sistemas existentes en el mercado y las de construcción tradicional, es necesario que su funcionamiento sea adecuado y eficiente, esto hace obligatorio dominar la tecnología de la construcción mixta; esta es una técnica constructiva relativamente reciente, en el que se debe tener amplios conocimientos de las estructuras metálicas y de concreto; el objetivo de la presente patente es tener costos menores del 50% de las bóvedas de cañón tradicionales y ser competitivos con los sistemas prefabricados existentes. Los métodos de cálculo de las estructuras mixta son tediosos y con poca difusión. La tecnología de este sistema constructivo la tienen pocos especialistas en la materia.

Reflexión El sistema de viguetas de hierro o acero y bóveda de cañón corrido tiene 177 años de uso, y 80 años de no utilizarlo en forma masiva, envejeció y no se han realizado hasta donde sabemos planes para modernizarlo; por lo que consideramos que el sistema a patentar es novedad, su actualización debe ser competitiva en precio con los sistemas de losas existentes de concreto colado en obra o prefabricados y tener la apariencia agradable y similar al sistema original.

La presente invención es para la construcción de losas para casas habitación de todo tipo, restauración de monumentos históricos y edificios modernos con todo tipo de claros donde se necesiten los pisos tradicionales de vigueta metálica y bóveda de cañón.

ESPECIFICACIÓN DE LA INVENCIÓN El desarrollo de la presente invención se basa en la técnica de la construcción compuesta (acero-concreto) consiste en mejorar el sistema original de los pisos y azoteas de bóvedas de cañón enladrilladas con viguetas de acero IE estándar (actualmente IR) o rieles.

La solución de la presente invención es sustituir el enladrillado de las bóvedas por dovelas de concreto (de dominio público) y las viguetas de acero IE o IR o rieles por secciones de acero T invertidas formadas por ángulos o perfiles de acero TR rectangulares (novedad de la patente).

La presente invención es crear un sistema de bóveda de cañón corrido que tenga la apariencia del sistema original en cuanto a su geometría, tenga mayor resistencia y rigidez para cubrir claros mayores con cargas de servicio útiles, ser de construcción rápida y también estético; este sistema se forma con dos piezas prefabricadas a montar en obra y cuatro actividades a realizar en obra; las piezas prefabricadas son: 1. Dovela de concreto normal o ligero, con la geometría adecuada. 2. Viguetas de acero de sección T y con conectores de cortante.

Las cuatro actividades en obra son de dominio público, similares a las realizadas en la construcción del sistema de vigueta y bovedilla (de dominio público), éstas se describirán posteriormente.

Particularidades de los prefabricados de la patente Dovelas Las bóvedas de cañón se forman con dovelas que son de dominio público, las más económicas y de construcción rápida son de concreto simple normal o ligero; la geometría de las dovelas tiene que cumplir con dos condicionantes, éstas son: 1. Estética, para la apariencia del sistema original, las dimensiones de la dovela que la definen son: la longitud de la cuerda y la flecha. 2. Montaje, para facilitar las maniobras de montaje las dovelas deberán cumplir con las condicionantes de piso y de resistencia, las dimensiones que definen estas características son el ancho y el espesor de ésta.

Otra condicionante que se tiene en las dovelas es el diseño de extremos que utiliza como apoyo en el patín de las viguetas de acero.

Viguetas de acero sección T Es el elemento resistente del sistema de losas unidireccionales de la patente; es una sección de acero T invertida con conectores de cortante razante de acuerdo a la técnica actual, éstos son necesarios para que la técnica de la construcción compuesta pueda utilizarse. Si se tienen claros mayores es necesario aumentar el peralte de la sección estructural, esto se logra con calzas de concreto simple contenido con ángulos de acero colocados sobre la cara superior del patín del perfil T (ver figura 8), éstas calzas permiten usar un mismo tipo de dovela lo que facilita su industrialización, ésta es otra novedad de la invención.

Las secciones estructurales de acero se pueden realizar de la siguiente manera: 1. Dos ángulos soldados espalda con espalda forman la sección T (ver figura 4). 2. Dos ángulos espalda con espalda con una pequeña separación que se unen con separadores metálicos, el hueco entre los ángulos se rellena de concreto, se forma la sección T (ver figura 5). 3. Dos placas soldadas forman la sección T (ver figura 6). 4. Con perfiles TR se forman las secciones T (ver figuras 1 , 3, 7 y 8). 5. Para cubrir daros mayores se debe aumentar el peralte de la sección estructural (ver figuras 1 , 6 y 7); esto se logra con pequeñas calzas de concreto simple contenido por ángulos de acero en la parte superior de la sección T invertida (ver figura 8).

Como se puede ver en las figuras 1 , 3, 4 a 8, todas las secciones metálicas propuestas tienen conectores de cortante en la parte superior del alma de acuerdo a la técnica actual; la novedad principal de la invención es la sección T invertida, la otra novedad de la invención es la calza y tacón (figura 8 parte 4) con la que se forma la sección T invertida con mayor peralte (reforzada).

Para obtener como producto final la losa unidireccional de cañón corrido de la patente, se necesita realizar cuatro actividades en obra (de dominio público) para su construcción, éstas son: · Obra falsa • Montaje de los prefabricados.

• Refuerzo adicional de mallas y varillas • Vaciado del concreto en rincones y capa de compresión.

Estas actividades son similares a la construcción del sistema de vigueta y bovedilla. El sistema de losas propuesto ya terminada, para ser competitivo debe cumplir con los siguientes cuatro condicionantes: • Estados límites de falla y de servicio: no rebajados de acuerdo al reglamento de construcción local vigente.

• De fácil fabricación los elementos prefabricados.

· De construcción rápida y fácil el sistema final de las losas.

• De economía: el sistema estructural final debe ser de costos bajos.

Ventajas técnicas que presenta la invención descrita: Con respecto al sistema original de bóveda de cañón enladrillada con vigueta de acero I, la invención descrita tiene las siguientes ventajas: > Ser totalmente prefabricada con apariencia similar.

Utilizar perfiles de acero más ligeros.

Poder utilizarse en claros mayores. > Ser más económica.

Con respecto a los sistemas de bóveda de cañón actuales, realizados con dovelas de concreto o con cimbra removibles y viguetas de concreto pretensado, la invención descrita tiene las siguientes ventajas: > Viguetas más ligeras y de costo final más bajo. > De construcción más rápida por tener menos piezas por tablero de losas, por lo tanto con menos mano de obra. > De costo menor de acuerdo a los dos puntos anteriores.

Estético, por tener la apariencia del sistema original, los sistemas prefabricados existentes no tienen aspecto agradable.

Consideramos que el sistema para la construcción de losas descrito en la invención es novedad, por las ventajas que presenta sobre los sistemas de losas similares existentes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La notación IR y TR es la utilizada por IMCA (Instituto Mexicano de las Construcciones e Acero).

Figura 1: muestra en isométrico las partes del sistema tipo de la invención descrita, éstas son: • Parte 1 : sección estructural de acero que forma la T • Parte 2: Conectores de cortante razante.

· Parte 3: Dovela de concreto simple.

• Parte 4: Mallas y varillas de refuerzo adicional.

• Parte 5: Concreto vaciado en obra.

• Parte 6: Apuntalamiento temporal del sistema (obra falsa) antes del montaje total de prefabricados.

NOTA: La nomenclatura y numeración de la figura 1 se utilizará en las demás figuras.

Figura 2: muestra en planta los prefabricados ya colocados se tienen las siguientes partes: · Parte 1 : Vigueta sin conectores para simplificar la figura, parte 2 dovelas, parte 6 obra falsa.

Figura 3: muestra en alzado todas las partes que conforman todo el sistema descrito en la patente, se tienen las siguientes partes de la parte 1 a la parte 6.

Figura 4: perfil T invertido formado con dos ángulos soldados espalda con espalda (parte 1 ) con conectores (parte 2) y dovelas (parte 3).

Figura 5: perfil T invertido formado por dos ángulos separados espalda con espalda (parte 1 ), con conectores (parte 2), soldados con separadores (parte 1 ) adicional, la separación se rellena con concreto simple.

Figura 6: perfil T invertido formado con dos placas (parte 1 ), con conectores (parte 2) y dovelas (parte 3).

Figura 7: perfil T invertido formada con perfiles comerciales TR, éstos se forman con mitades de IR (parte 1 ), con conectores (parte 2) y dovelas (parte 3).

Figura 8: perfil T invertido con aumento del peralte formado con perfiles TE (mitades de IR) (parte 1 ), con conectores (parte 2) y dovelas (parte 3), para aumentar el peralte se utilizan calzas de concreto contenidas por ángulos de acero (parte 1 b) adicional.

Las maneras anteriores de crear perfiles T son indicativos pero no limitativos, el límite es la formación de perfiles T.

MEJOR MÉTODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Las actividades para realizar la invención son de dos tipos, éstos son: a) Fabricación de los dos elementos prefabricados, la cual se realiza en planta. b) Actividades realizadas en obra o procedimiento constructivo: Al tenerse en obra los prefabricados se procede a realizar la construcción de la losa descrita en la invención; este procedimiento constructivo es de seis pasos, éstos son:

Claims (2)

1. Obra falsa primera fase: Apuntalamiento perimetral de los tableros, para tener espacios abiertos (ver figuras 1 , 2 y 3 parte 6). 2. Montaje de las viguetas de acero T (ver figuras 1 , 2 y 3 parte 1) y de una dovela (parte 3) en cada extremo de las viguetas, éstas son el escantillón de montaje. 3. Terminación obra falsa fase 2: Apuntalamiento zona central del tablero con puntales y madrinas (ver figuras 1, 2 y 3 parte 6) y montaje del resto de las dovelas (parte 3). 4. Colocación del refuerzo formado por mallas electrosoldadas y varillas de continuidad en los apoyos (ver figuras 1 y 3 parte 4). 5. Vaciado del concreto: relleno de los ríñones de las dovelas y formación de la capa de compresión /(diafragma rígido) (ver figuras 1 y 3 parte 5). 6. Descimbrado: desalojo de la cimbra, obra falsa, esta actividad es la terminación de la invención descrita. REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente mi invención considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Un sistema de losas de bóvedas de cañón corrido, que se conforma de viguetas de acero y dovelas y que se caracteriza por las viguetas de acero de sección T invertida con conectores de cortante razante, funcionando en construcción compuesta de acuerdo a la técnica actual (ver fitua 4 a 7), combinados con dovelas de concreto o cualquier otro material, o sistema de cimbras removibles (ver figuras 1 , 2 y 3). Las características técnicas que hacen distinto este sistema a los conocidos son dos: la sección T invertida de las viguetas y el de trabajar en construcción compuesta; con estas dos cualidades, se tienen viguetas más ligeras, más económicas, de montaje más rápido, más rígidas y cubren claros mayores, por lo que se tiene un comportamiento estructural más eficiente.

2. Un dispositivo para aumentar el peralte de las losas de la reivindicación 1 , que se conforma con ángulos de acero y concreto simple y que se caracteriza por la colocación de calzas o tacones de concreto simple contenido por ángulos de acero colocados en la parte superior del patín de la vigueta T invertida (ver figura 8 parte 1 b), este dispositivo aumenta la rigidez de la losa lo que permite cubrir claros mayores y usar un solo tipo de dovela simplificando su industrialización. RESUMEN DE LA INVENCIÓ Esta invención hace referencia a losas prefabricadas de bóveda de cañón, se forman con dos elementos fabricados en planta, éstas son dovelas de concreto y viguetas de acero T invertidas con conectores de construcción compuesta; en su patín se apoyan las dovelas (ver figura 1 a 7); para cubrir claros mayores se coloca un dispositivo para aumentar el peralte. El desafío técnico y estético de la invención es la creación de losas con la apariencia del sistema original, ser competitivo en costos, rapidez y resistencia con los sistemas existentes similares. El método de construcción es el tradicional de las losas prefabricadas constituido por: obra falsa, montaje del prefabricado, refuerzo con mallas y varillas, vaciado del concreto que rellena los ríñones de las dovelas y forman la capa de compresión y descimbrado.