MXPA04008991A - Armazon estructural para edificio. - Google Patents

Abstract

Se describe una columna, una viga y un armazon estructural de edificio de abrazamiento transversal, y la metodologia. La columna caracteriza un montaje de multiples componentes en forma de hierro angulado, alargados, mantenidos separados por espaciadores que establecen huecos de cara lateral entre las patas que se confrontan, espaciadas, para recibir los extremos insertados, modificados de las almas centrales en las vigas, y los extremos de las abrazaderas transversales. Las regiones de la junta apilada verticalmente, extremo a extremo, entre dos columnas, toman la forma de empales unidos por friccion, compactos, creados a traves y con los extremos insertados de las almas centrales de las vigas. Las columnas en un armazon pueden responder a varias cargas con una cierta cantidad de manejo de carga individual y benefica, promovida y proporcionada por los multiples componentes en forma de hierro angulado, y con movimientos longitudinales que disipan energia, resistidos friccionalmente, reversibles, modestos, uno con relacion al otro. Tal carga es tambien resistida por el movimiento relativo friccional, reversible en los empalmes entre las vigas y las columnas. Son proporcionadas conexiones por friccion similares entre las vigas conectadas cruzadamente.

Description

ARMAZON ESTRUCTURAL PARA EDIFICIO ANTECEDENTES Y BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Esta invención pertenece a un armazón estructural para edificio, y más particularmente a las estructuras de columna, vigas, abrazaderas cruzadas y estructuras de interconexión únicas empleables en tal estructura. Una modalidad preferida de la invención, y una manera para practicarla, así como varias modificaciones ilustradas, se ilustran y se describen en la presente. De acuerdo a la invención, se propone, entre otras cosas, una nueva estructura de columna alargada la cual es formada a partir de un montaje de componentes múltiples, alargados, similares al hierro en ángulo, que son unificados mediante empernado de éstos entre sí a través de espaciadores interpuestos los cuales ayudan a definir la configuración final de la columna. En- una modalidad de columna preferida de la invención, se emplean cuatro de tales componentes en forma de hierro angulado, con cada uno de éstos que toman la forma, en general, de una sección de hierro angulado, de ángulo recto, alargada de una construcción de otro modo convencional, y como espaciadores en forma de cruz (uno o más) interpuestos y que mantienen estos componentes separados. Estos cuatro componentes alargados están acomodados de una manera tal que sus patas radian esencialmente de una manera en forma de estrella desde el eje longitudinal de la columna ensamblada. Cada pata en cada componente similar a un hierro angulado enfrenta de manera confrontada otra pata en un componente adyacente tal . Los componentes similares a hierro angulado y el espaciador, o espaciadores, son conectados por tuerca y perno para crear una interfaz friccional entre estos elementos. Dependiendo de la tensión o tirantes empleada en tales conexiones, el nivel de acoplamiento por fricción puede ser ajustado. La combinación ensamblada de los componentes en forma de hierro angulado y los espaciadores forma un montaje de columna de forma en general de cruz (sección de cruz transversal) . Cada montaje de columna es también denominado en la presente como una estructura de columna, y como una columna. Dado este tipo de montaje de columna, - será aparente que existen espacios o huecos proporcionados en las regiones entre las patas de confrontación en una columna ensamblada. En un armazón estructural para edificio, y todavía con referencia a una forma preferida de la invención, estos huecos son empleados para recibir regiones extremas modificadas e insertadas (o extensiones) de las almas centrales en las vigas en forma de I alargadas. Estos mismos huecos también reciben los extremos de abrazaderas transversales las cuales, en una modalidad preferida, toman cada una la forma de un material de barra metálica plana. Las vigas en forma de I modificadas resultan de la eliminación de pequeñas porciones de sus pestañas superior e inferior, para crear las extensiones de alma central. Los orificios para perno, o aberturas, que se proporcionan apropiadamente en las pestañas en los componentes en forma de hierro angulado en una columna, y así como las extensiones de alma central extremas en una viga, son empleadas con los montajes de tuerca y perno para completar un montaje anclado entre una columna y una viga. En tal montaje de columna/viga, la columna y la viga se acoplan directamente una con la otra a través de una interfaz friccional en donde el nivel de. acoplamiento friccional es ajustable por tuerca y perno. Con respecto a tal interconexión de columna/viga, la abertura de la parte más baja proporcionada en la proyección extrema del alma de la viga en forma de I, toma la forma de un gancho de fondo abierto el cual, durante el montaje preliminar rápido de un armazón estructural, se extiende hacia la región abierta o ahuecada entre las pestañas en una columna. Bajo la influencia de la gravedad, el gancho expuesto y de cara hacia abajo atrapa y se asienta sobre un montaje de tuerca y perno preliminarmente introducido, en donde el cuerpo del perno se extiende a través y abarca el espacio entre un par de pestañas para actuar como un retén sobre el cual pueda sentarse este gancho y llegarse a ajustar por gravedad. Tal asentamiento introduce rápidamente estabilización preliminar en un armazón que es ensamblado, y también actúa para indizar las posiciones relativas adecuadas de las columnas y las vigas. Las modificaciones de esta forma preferida de la invención son reconocidas, y son posibles en ciertas aplicaciones. Por ejemplo, las columnas pueden ser formadas con tres en vez de cuatro componentes alargados . Con respecto a una columna que tiene solo tres de tales componentes, los ángulos incluidos entre las patas en estos elementos, que progresan circularmente alrededor del eje longitudinal de la columna, pueden ser de 120 ° - 120 ° -120 ° , 135°-135°-90° , ó 180°-90°-90° . Las ilustraciones de estos arreglos, los cuales no son exhaustivos, se ilustran en la presente . Otra área de modificación más involucra la configuración y estructura de una abrazadera transversal . Tal configuración podría, por ejemplo, tomar la forma de un hierro angulado a un ángulo recto, de un elemento tubular, o de un montaje soldado de una placa plana y un hierro en ángulo. Las ilustraciones de estas configuraciones, mientras que no son exhaustivas, son también proporcionadas en la presente. Mientras que diferentes longitudes de columnas ensambladas en componentes pueden ser elaboradas de acuerdo con la invención, tales longitudes que son principalmente un asunto de elección del diseñador, dos longitudes de columna diferentes son especialmente mostradas y discutidas en la presente. La principal de estas longitudes caracteriza una columna que tiene una longitud que es básicamente la dimensión de altura de dos plantas o pisos típicos en un edificio de muchas plantas. La otra longitud caracteriza una columna que tiene una longitud de aproximadamente una altura de planta. Las columnas individuales son apiladas extremo por extremo para crear pilas de columnas verticales alargadas que definen una altura de estructura de edificio completa. De acuerdo a una característica interesante de la invención, donde dos columnas apiladas limitan extremo a extremo, este tope existe esencialmente en el sitio de una de las alturas de piso pretendidas en el edificio final. En este sitio, y de acuerdo a una característica especial de la presente invención, es creado un empalme estructural directo entre tales columna apiladas, de contacto extremo, siendo establecido tal empalme a través de la extensión de extremo conectada de tuerca y perno del alma central en una viga. De este modo, las conexiones estructurales entre vigas y columnas actúan, de acuerdo a la invención, como empalmes o juntas conectivas entre columnas apiladas adyacentes. La cantidad de tensión introducida en los montajes de tuerca y perno relacionados por empalme, controla el nivel de acoplamiento friccional presente allí entre la viga y la columna. Otra característica interesante de la invención involucra una manera única para introducir abrazamiento transversal en el plano vertical en diversos rectángulos verticales de espacio que son abarcados por un par de vigas verticalmente espaciadas, y por un par de columnas horizontalmente espaciadas. Mientras que pueden ser utilizados diferentes componentes específicos para actuar como la estructura de abrazamiento transversal, una forma que es particularmente útil, y la cual es ilustrada en la presente, es aquella del material de barra plana de acero, convencional que cruza, y de este modo abraza, tal espacio. Los extremos opuestos de tal material en barra son empernados en su sitio en los huecos entre las pestañas de conf ontación de los componentes similares a hierro en ángulo en las columnas. Como será aparente a partir de la descripción detallada siguiente, tomada junto con los dibujos anexos, las fuerzas que son ejercidas y transmitidas entre las columnas y las vigas en una estructura de edificio formada de acuerdo con la presente invención yacen en los planos verticales que pasan a través de los ejes longitudinales centrales de las columnas y las vigas. En consecuencia, el manejo de carga es, como es más deseado, directamente esencial y centralmente entre los componentes conectados adyacentes. Las fuerzas transmitidas a través de los elementos de abrazamiento transversal también esencialmente yacen en estos mismos planos. Las conexiones de interconexión friccional, de tuerca y perno, propuestas por la invención para las regiones de interconexión entre los componentes de columna alargados y los espaciadores, y entre las vigas y las columnas, permiten movimientos deslizantes relativos entre estos elementos bajo ciertas circunstancias de manejo de cargas. Tales movimientos aumentan las capacidades de manejo de cargas de un armazón estructural de edificio, y proporcionan una cierta cantidad útil de disipación de energía en la forma de calor no dañino. La descripción detallada de la invención dada ahora claramente evocará estas ofertas y ventajas especiales de las diversas facetas de la presente invención. Un arreglo adicional propuesto por la presente invención involucra una conexión de viga transversal entre las regiones intermedias de las vigas horizontales lateralmente adyacentes. Las ménsulas con orificio de lado a lado, empernadas hacia y a través de las almas centrales de las vigas adyacentes, y que tienen algunas de las mismas características de las regiones extremas de pestaña en las columnas donde pueden ser realizados los empalmes, permiten la instalación de vigas transversales alargadas que se extienden de viga a viga en sitios que son intermediarios a un par de columnas.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un dibujo en figura de varas o palillos, esquemático que ilustra porciones de un armazón estructural de edificio que ha sido construido de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una vista fragmentaria, de extremo superior, de una columna que es construida de acuerdo con la presente invención, y la cual es empleada en el armazón estructural de edificio de la Figura 1. La Figura 3 es una vista axial superior de la misma columna fragmentariamente dibujada en la Figura 2. Las Figuras 4, 5A y 5B inclusive, ilustran de maneras aisladas, la estructura ensamblada de un espaciador de columna que es empleado en la columna de las Figuras 2 y 3, y de los componentes individuales que constituyen este espaciador. La Figura 6 es una Figura isométrica fragmentaria de una viga en forma de I específicamente configurada, la cual es empleada de acuerdo a la invención. La Figura 7 es una vista isométrica fragmentaria de una viga de canal específicamente configurada, que puede ser también empleada de acuerdo a la invención. La Figura 8 es un dibujo fragmentario que ilustra interconexiones que existen entre las columnas apiladas y las vigas en el armazón estructural de la Figura 1, y entre columnas y abrazamiento transversal diagonal . La Figura 9 es un detalle fragmentario que ilustra un paso preliminar en el montaje y unión por empalme de una viga y un par de columnas apiladas. La Figura 10 es una vista a escala más grande que ilustra, isométricamente, casi la misma cosa que se describe en la Figura 9. La Figura 11 es una vista que ilustra una conexión de empalme completada entre dos vigas y un par de columnas apiladas. La Figura 12 es una vista tomada en general a lo largo de la línea 12-12 en la Figura 11. La Figura 13 presenta una vista que es muy similar a aquella presentada en la Figura 9, excepto que aquí lo que se muestra es la interconexión entre, una viga y una columna en un sitio verticalmente intermedio a los extremos de la columna. La Figura 14 es una vista que muestra una estructura de placa base que es empleada en los extremos inferiores de las pilas de columna presentes en el armazón estructural de edificio de la Figura 1. La Figura 15 es una vista esquemática fragmentaria, algo similar a la vista presentada en la Figura 2, que ilustra una característica de la invención que involucra la capacidad de los componentes en forma de hierro en ángulo en una columna, para desplazarse independiente y longitudinalmente una con relación a la otra, y también con relación a un espaciador (no mostrado) en esta columna. Las Figuras 16 y 17 son vistas que comparan cómo la columna rectangular convencional en forma de tubo, y una columna en forma de cruz construida de acuerdo con la presente invención, acomodan de manera diferente los accesorios o acoplamientos a éstos de la estructura de pared interna en un edificio. Las Figuras 18 y 19 son algo similares a la Figura 3 , excepto que aquí lo que se muestran son dos diferentes formas modificadas de una columna en sección transversal en forma de estrella, ensamblada, construida de acuerdo con la presente invención. La Figura 20 ilustra fragmentariamente un extremo de una conexión de viga transversal . Las Figuras 21 y 22 ilustran dos diferentes versiones en sección transversal de las formas modificadas de las columnas construidas de acuerdo con la invención. Las Figuras 23-25, inclusive, ilustran formas modificadas de las abrazaderas transversales.

DESCRIPCION DETALLADA DE Y MEJOR MANERA PARA PRACTICAR LA INVENCION Regresando ahora a los dibujos, y con referencia primeramente a todas las Figuras 1-5B, inclusive, indicadas en general en 21 en la Figura 1 existe una porción fragmentaria de un armazón estructural de edificio de varias plantas que ha sido construido de acuerdo con la presente invención. En el armazón estructural 21, se muestran cuatro pilas de columnas 22, 24, 26, 28, cada una de las cuales está constituida de una pluralidad de columnas alargadas unidas por empalme, extremo a extremo que están construidas de acuerdo con la presente invención. La frase "pila de columnas" es empleada en la presente para referirse a tales columnas múltiples, conectadas en los extremos, y la palabra "columna" se emplea en la presente para designar un montaje de columna simple que ha sido construido de acuerdo con la presente invención. Con el fin de ilustrar una versatilidad característica que es proporcionada por la invención, se muestran en estas pilas de columnas dos diferentes tipos de columnas -de planta doble y de una sola planta. Tres columnas en pila 22 se muestran en 30, 32, 34. Como será explicado completamente en breve, el extremo superior 32a de la columna 32 está unido al extremo inferior de la columna 30, y el extremo inferior 32b de la columna 32 está unido al extremo superior de la columna 34. Las columnas 30 (mostradas solo fragmentariamente) y 32 son columnas de dos plantas (ver longitud L) , y la columna 34 es una columna de una sola planta en la presente (ver longitud 1) . Una columna más es específicamente marcada en 35 en la Figura 1. Esta columna es esencialmente la misma en construcción que la columna 32. Extendiéndose entre y unidas a las columnas en varias pilas de columnas dibujadas en la Figura 1 están múltiples vigas horizontales, tales como las tres vigas mostradas en 36, 38, 40. Las distancias entre las adyacentes de estas tres vigas son las mismas, y tienen el espaciamiento de la altura de una planta en el armazón estructural 21. La viga 36 tiene su extremo cercano en la Figura 1 conectado por empalme (todavía para ser explicado) a la pila 22 de columnas en la región del unidor extremo a extremo entre las columnas 30, 32. La viga 38 tiene su extremo cercano en la Figura 1 conectado vertical y centralmente entre los extremos opuestos (superior e inferior) de la columna 32. La viga 40 tiene su extremo cercano en la Figura 1 conectado a la región de la unión extremo a extremo entre las columnas 32, 34. Como será explicado pronto, las maneras en las cuales los extremos recién mencionados de las vigas 36, 40 son conectados a las columnas en la pila de columnas 22, es algo diferente de la manera en la cual el extremo cercano de la viga 38 en la Figura 1 está conectado centralmente entre los extremos superior e inferior de la columna 32. Presentados en la Figura 1, como se puede observar, están múltiples líneas discontinuas negras grandes. Estas líneas discontinuas representan los sitios de los espaciadores, o las estructuras espadadoras,., que forman partes en las diversas columnas que son empleadas en el armazón estructural 21. Por ejemplo, mostradas en 42, 44 en la Figura 1 están dos líneas discontinuas negras (espaciadores) que forman parte de la columna 32. Estas dos líneas discontinuas indican la presencia de espaciadores dentro de la columna 32 en los sitios en la estructura 21 que están casi a la mitad entre los pisos.

De este modo, la línea discontinua 42 representa un espaciador que está presente en la columna 32 en general vertical y centralmente entre las vigas 36, 38. La línea discontinua 44, y el espaciador que ésta representa en la columna 32, reside en general vertical y centralmente entre las vigas 38, 40. Una línea discontinua negra 45 representa un espaciador que está presente en una columna 34 de una sola planta, en general vertical y centralmente entre los extremos superior e inferior de la columna 34. Las líneas discontinuas circulares, claras o abiertas en la Figura 1 representan las conexiones extremo a extremo entre las columnas verticalmente adyacentes en las respectivas pilas de columnas. Las figuras 2 y 3 ilustran algo más específicamente la estructura de la columna 32, y de este modo también, las estructuras de muchas otras de las diversas columnas empleadas en las pilas de columnas descritas en la Figura 1. La columna 32 en la presente es formada con cuatro, componentes en forma de hierro angulado, alargados 46, 48, 50, 52. Estos componentes en forma de hierro en ángulo sustancialmente paralelos uno al otro, y también paralelos al eje longitudinal central 32c de la columna 32. Cada uno de los componentes 46, 48, 50, 52 tiene una sección transversal angular recta formada por las patas que se intersectan angularmente , tales como las patas 46a, 46b en el componente 46. Estas patas se encuentran en una esquina lineal alargada, tal como la esquina 46c. La esquina 46c yace estrechamente adyacente, y sustancialmente paralela al eje 32c. Como se puede observar, la columna 32 tiene una configuración en sección transversal en forma en general de cruz, formada de una manera tal que las patas en los componentes en forma de hierro en ángulo radian esencialmente de manera lateral hacia afuera (en forma de estrella) desde el eje 32c. Cada pata en cada componente similar a un hierro en ángulo está espaciada de, confrontada con, y en general paralela a una pata en un componente similar a un hierro en ángulo, adyacente. Como se observa en la Figura 2, la región extrema superior 32a en la columna 32 es proporcionada con orificios de lado a lado, alineados, tales orificios 54 de lado a lado son proporcionados en la pestaña 46b. Como se explicará pronto, estos orificios de lado a lado., son empleados para el acoplamiento de las vigas, tal como la viga 36, y para la junta de empalme a la parte inferior de una viga superior, tal como la viga 30. Proporcionados en sitios de las líneas negras punteadas, 42, 44 anteriormente mencionadas, en la Figura 1, están los espaciadores de dos componentes, en forma de cruz, tal como el espaciador 42 que es diversamente mostrado en las Figuras 3-5B inclusive. El espaciador 42 es formado a partir de dos componentes configurados similarmente, uno de los cuales es mostrado aislado en 42a en la Figura 5A, y el otro de los cuales es mostrado aislado en 42b en la Figura 5B . Estos componentes espaciadores están centralmente amuescados, de modo que éstos pueden ajustarse entre sí como se muestra en la Figura 4, y las extensiones hacia afuera de los componentes 42a, 42b son proporcionados con orificios de lado a lado, tales como los orificios 56 mostrados en el componente 42b. El espaciador 42 es colocado en general longitudinal y centralmente entre las vigas 36, 38 y entre las patas que se confrontan de los componentes de columna 46, 48, 50, 52. Este es empernado allí en el sitio a través de unos montajes de tuerca y perno apropiados, tales como el montaje mostrado en 58 en la Figura 3, y a través de orificios de lado a lado de acomodo, adecuados (no mostrados) proporcionados en las patas en los componentes 46, 48, 50, 52. El espaciador 44 es similarmente colocado en la columna 32 vertical y centralmente entre las vigas 38, 40. Cuando están en su sitio, los espaciadores separan los componentes en forma de hierro en ángulo en la columna con lo que puede ser considerado como las líneas centrales de estos espaciadores alineados con el eje de columna 32c previamente mencionado. Preferentemente, el espesor de cada uno de los componentes 42a, 42b es aproximadamente igual al espesor de las porciones de alma central de las vigas que son empleadas en el armazón estructural de edificio de la Figura 1. En cada columna, los componentes en forma de hierro en ángulo, el espaciador, o espaciadores que mantienen éstos separados, y los montajes de tuerca y perno (y los orificios de lado a lado relacionados) que unen todos entre sí, son acotados con sus tolerancias de una manera tal que esté presente en la región asociada con cada espaciador una interfaz de fricción. Esta interfaz puede permitir una cierta cantidad pequeña de movimiento longitudinal relativo (a lo largo de los ejes longitudinales de las columnas) entre estos elementos. La cantidad de tensión introducida en los montajes de tuerca y perno dicta el nivel de acoplamiento friccional, el cual es de este modo seleccionable y ajustble. La significancia de esta característica de la invención será más completamente discutida en breve. Una columna ensamblada, como la columna 32, toma de este modo la forma de un montaje de cuatro componentes en forma de hierro angulado, de ángulo recto, colocados como se describe y se ilustra con relación uno al otro, y mantenidos juntos a través de montajes de tuerca y perno que abrazan los componentes en forma de hierro en ángulo sobre los espaciadores, tales como los espaciadores 42, 44. Una consecuencia de esta construcción es que existen aberturas o huecos lateralmente de cara hacia afuera a lo largo de la longitud de la columna 32, definida, en parte, por los espaciamientos que existen entre las patas que se confrontan en los componentes similares a hierro angulado. Estos huecos son empleados en la presente para recibir, como se describirá más adelante, las porciones extremas en extensión de las almas centrales en las vigas, tales como las vigas 36, 38, 40. Desviándonos solo un momento a la Figura 15, aquí, los componentes en forma de hierro angulado 46, 48, 50, 52 son representados fragmentariamente como elementos espaciados. En la Figura 15, las líneas discontinuas 60 y las flechas discontinuas 52, muestran el componente 48 en forma de hierro angulado, ligeramente desplazado hacia arriba desde su posición de perfil sólido con relación a los otros tres componentes en forma de hierro angulado 46, 50, 52. Similarmente , las líneas discontinuas con doble sombreado 64, y la flecha 66 discontinua con doble sombreado, ilustra el desplazamiento hacia arriba del componente 50 en forma de hierro angulado, con relación a los componentes 46, 48, 52. Estas posiciones movidas para los componentes 48, 50 están altamente exageradas en la Figura 15. Esto ha sido realizado para señalar claramente una característica de la invención (mencionada al principio) que es que las tolerancias que están integradas en las regiones de sujeción entre estos componente en forma de hierro angulado y los espaciadores es tal que, bajo condiciones de carga severa que producen flexión de la columna 32, los componentes en forma de hierro angulado en ésta pueden efectivamente desplazarse ligeramente uno con relación al otro para actuar algo así como elementos independientes. Tal desplazamiento también crea acción de frenado de disipación de energía, friccional, en las regiones donde estos elementos hacen contacto uno con el otro. Esta capacidad de una columna construida de acuerdo con la presente invención ofrece una columna que puede actuar como un disipador de energía calorífica para absorber las cargas de choque a un armazón o estructura de edificio . Regresando ahora a las Figuras 6, 7, 18 y 19, y comenzando con la Figura 6, se muestra -.aquí fragmentariamente en 36 una región extrema de la viga 36 previamente mencionada. La viga 36 incluye un alma central 36a, y pestañas superior e inferior 36b, 36c, respectivamente. Como se puede observar, las porciones cortas de las regiones extremas de las pestañas 36b, 36c, han sido removidas para crear y exponer lo que es denominado en la presente como una extensión 36d en y desde el alma central 36a. Proporcionados en la extensión 36d están tres orificios 36e de lado a lado, verticalmente espaciados, y un gancho 36f en forma de orificio de lado a lado, de cara hacia abajo. Cómo esta forma modificada de una viga en forma de I de otro modo convencional funciona en el ajuste de la presente invención, será descrito brevemente. La Figura 7 ilustra en 68 una construcción de viga alternativa contemplada para el uso en y con respecto a la presente invención. La viga 68 ha sido formada a partir de un miembro de canal de otro modo convencional que tiene un alma central 68a, y pestañas superior e inferior 68b, 68c, respectivamente. Las porciones extremas de las pestañas superior e inferior han sido removidas como se muestra para crear y exponer una extensión 68d desde el alma central 68a. La extensión 68d, como la extensión de viga 36d previamente mencionada en la Figura 6, incluye tres orificios 68e de lado a lado, y un gancho 68f similar a un orificio de lado a lado. Se volverá muy aparente en breve, sin discusión directa adicional, cómo puede ser utilizada la viga acanalada 68 alternativamente con la estructura 36 de viga en forma de I. Las Figuras 18 y 19 ilustran formas modificadas de la construcción de columna en sección transversal en forma de estrella, contemplada por la presente invención. En la Figura 18, se muestra una columna 70 que tiene un tipo de configuración de tres lados formada por componentes 72, 74, 76 en forma de hierro angulado. Los componentes 72,. 74, 76 incluyen patas alargadas, que se intersectan angularmente , apareadas, tales como las patas 72a, 72b, las cuales se encuentran en una esquina lineal alargada, tal como la esquina 72c que está sustancialmente paralela y está ligeramente espaciada del eje longitudinal 70a de la columna 70. En la configuración particular mostrada en la Figura 18, el ángulo incluido en cada uno de los tres componentes en forma de hierro angulado entre las patas apareadas en éste es de aproximadamente 120 grados. Las estructuras espaciadoras adecuadas, como aquella mostrada en 78, actúan entre los componentes 72, 74, 76 en la columna 70, con mucho de la misma manera que un espaciador, como el espaciador 42, actúa entre los componentes de columna, tales como los componentes 46,. 48, 50, 52 previamente discutidos. La junta entre las estructuras espaciadoras y los componentes en forma de hierro angulado es también similar a aquella previamente descrita con respecto a la columna 32. En la Figura 19, se muestra en general en 80 otra estructura de columna más que tiene un tipo de configuración de tres vías algo así como aquella dibujada para la columna 70 en la Figura 18. Con el fin de simplificar en la presente, el mismo grupo de números de referencia empleados para los diversos componentes descritos en la Figura 18 para la columna 70, son también empleados en sitios similares y para componentes similares en la columna 80 en la Figura 19. La diferencia principal entre la columna 80 y la columna 70 es que, en la columna 80, las patas que se intersectan angularmente en dos de los componentes en forma de hierro angulado, poseen un ángulo incluido de aproximadamente 135 grados, y el tercer componente en forma de hierro angulado tiene patas que posen un ángulo incluido de aproximadamente 90 grados. Desplazando la atención ahora a las Figuras 8-12, inclusive, la Figura 8 ilustra, con mucho mayor detalle, aquella región dentro de la estructura 21 del edificio que incluye las columnas 30, 32 y las vigas 36, 38. En esta figura, las columnas y vigas mostradas son completamente ensambladas una con respecto a la otra, con la región extrema 36d en la viga 36 que genera un empalme extremo a extremo entre los extremos adyacentes de las columnas 30, 32 y con la región extrema en la viga 38 unida a través de los montajes de tuerca y perno a una región en la columna 32 que está en general longitudinal y centralmente entre sus extremos opuestos. Se debe notar que la columna 32 tiene una longitud que abarca esencialmente la dimensión de las dos plantas en el armazón estructural 21. Como se puede observar en general en la Figura 8, un patrón de tuerca y perno que involucra cuatro montajes de tuerca y perno, se emplea en la región de la junta entre las columnas, 30, 32 y la viga 36. En la región de la junta entre la columna 32, y la viga 38, donde no ocurre el empalme entre las columnas, el extremo de la viga 36 está acoplado a las patas en los componentes 46, 48 de columna utilizando también un patrón de cuatro tuercas y pernos de los montajes de tuerca y perno. De este modo, la región extrema acoplada en la viga 36 incluye tres orificios de lado a lado y un gancho de cara hacia abajo. Similarmente, la región extrema en la viga 38 incluye tres orificios de lado a lado y también un gancho de cara hacia abajo. También descrita en la Figura 8 está la estructura de abrazadera transversal que incluye un par de abrazaderas transversales 82, 84 configuradas con material de barra. Estas dos abrazaderas transversales abarcan el área rectangular que está unida con las vigas 36, 38 y por las columnas 32, 35. Los extremos de las abrazaderas transversales se extienden a través y. entre los espacios/huecos proporcionados entre las patas en los componentes en forma de hierro angulado, y están adecuadamente anclados allí por montajes de tuerca y perno en general localizados en las regiones en la Figura 8 mostradas en 86, 88. Las abrazaderas transversales 82, 84 esencialmente yacen en un plano común compartido con los ejes longitudinales de la viga 36, 38, así como con el eje longitudinal de la columna 32. La Figura 9 ilustra las condiciones de diversos componentes justo antes de la interconexión de la viga 36 con las columnas 30, 32. En las líneas sólidas en la Figura 9 el extremo superior de la columna 32 es preparado preliminarmente con la presencia de un montaje 90 de tuerca y perno en donde el cuerpo del perno se extiende a través de los más inferiores de los orificios de lado a lado proporcionados en los componentes 46, 48 en forma de hierro angulado. La columna 30 no ocupa todavía su posición de perfil sólido en la Figura 9, sino más bien puede ser equilibrada y espaciada con dirección hacia arriba en la posición de perfil de línea discontinua sombreada descrita en la Figura 9. El extremo de la viga 36 que incluye la extensión 36d de alma central, se hace avanzar hacia el hueco entre los componentes 46, 48 en forma de hierro angulado, y se introduce en la posición apropiada como se ilustra por la flecha curvada 92. Esto involucra la inserción de la extensión 36d entre los componentes 46, 48 y enganchando, empleando gravedad, el gancho 36f sobre el cuerpo del perno en el montaje 90 de tuerca y perno.

La viga 36 es entonces orientada de modo que su eje longitudinal está sustancialmente ortogonal con respecto al eje longitudinal de la columna 32, y la columna 30 se hace descender hacia y dentro de su posición de perfil sólido en la Figura 9. Cuando esto ha tenido lugar, la alineación apropiada ocurre entre los orificios de lado a lado proporcionados en la extensión 36d de viga, en el extremo superior de la columna 32, y en el extremo inferior de la columna 30, para permitir así la inserción y el apriete de los montajes de tuerca y perno con respecto a los otros orificios de lado a lado ilustrados. Esto da como resultado un montaje completado entre las columnas 30, 32 y la viga 36 en una condición donde la extensión 36d de alma en la viga 36 crea un empalme entre los extremos adyacentes de las columnas 30, 32. Esta condición es claramente mostrada en las Figuras 11 y 12. La Figura 10 es también de auxilio en la ilustración de esta condición, con esta figura que describe las condiciones de los componentes justo antes de descender la columna superior 30 hacia abajo sobre el extremo superior de la columna 32. Los diversos montajes de tuerca y perno empleados así para crear una interconexión de empalme entre la viga 36 y las columnas 30, 32, son apropiadamente apretados para establecer el nivel deseado de interacoplamiento friccional que existe directamente entre las superficies de la viga 36 y las columnas 30, 32 que se confrontan. La Figura 13 ilustra de cierta manera el mismo proceso de interconexión que tiene lugar entre la viga 38 y la región intermedia vertical de la columna 32. Completando ahora una descripción de las cosas mostradas en las diversas figuras de los dibujos, la Figura 14 describe en 94 una estructura de placa base que es empleada en el armazón estructural 21 adyacente a las bases de las diferentes pilas de columnas, tal como la pila 22 de columnas. Estas estructuras de placa base efectivamente atan las pilas a los cimientos (no específicamente mostrados) . La estructura 94 de placa base incluye una placa 96 en general horizontal, sobre la superficie superior de la cual se suelda una estructura transversal 98. Esta estructura transversal es esencialmente una réplica de una estructura espadadora como aquella descrita para el espaciador 42. La estructura transversal recibe el extremo inferior de la columna más baja en la pila 22, con las patas espaciadas que se confrontan de esa columna, en su extremo inferior, que reciben la estructura transversal. Los montajes apropiados de tuerca y perno (no mostrados) anclan las cosas en su sitio en esta estructura de placa base .

Las Figuras 16 y 17 ilustran muy esquemáticamente otra faceta más de la presente invención. Específicamente, lo que se muestra de una manera comparativa en estas dos figuras es la diferencia que existe con respecto a las paredes {que tienen un espesor W) llevadas conjuntamente a una esquina dentro de un edificio bajo circunstancias con una columna convencional tubular en forma de tubo (Figura 16) empleada, y con una columna en forma de cruz (Figura 17) proporcionada de acuerdo con la presente invención. En la Figura 16, se describe una columna 100 de sección transversal o cuadrada, rectangular, hueca, convencional, junto con cuatro estructuras de pared internas 102, 104, 106, 108. Lo que se percibirá aquí es que, si las estructuras de pared que tienen en general los mismos espesores de pared descritos en la Figura 17 son empleadas, las esquinas de la columna 100 se proyectan y son expuestas. Con el fin de no tener estas esquinas que se proyectan, los espesores de pared tendrían que ser más grandes, y espesores de pared más grandes se traduce en menor espacio de piso utilizable en un edificio acabado. Como se puede observar en la Figura 17, donde el perfil perimétrico transversal en sección transversal de la columna 32 es ilustrado, estas mismas estructuras de pared 102, 104, 106, 108 se reúnen de una manera donde las esquinas no son rotas por la proyección de cualquier parte de la columna 32. En la Figura 20, se ilustra fragmentariamente una conexión de viga transversal (un extremo únicamente) entre un par de vigas ortogonalmente relacionadas 110, 112, las cuales pueden formar una parte del armazón estructural descrito en 21 en la Figura 1. Muy específicamente, una región central longitudinal en la viga 110 tiene acoplados (mediante empernado) a los lados opuestos de su alma central 110a, dos pares de ménsulas de ángulo recto, tales como las ménsulas 114, 116 que contienen el par. Las ménsulas 114, 116 incluyen patas de confrontación paralelas 114a, 116a, espaciadas, respectivamente, las cuales están espaciadas (en la ilustración que se describe ahora) esencialmente con el mismo espaciamiento proporcionado para las patas en los componentes 46, 48, 50, 52 en forma de hierro angulado previamente discutidos. Un patrón de cuatro orificios de lado a lado, incluyendo orificios tales como los dos mostrados en 118, se proporcionan las patas 114a, 116a. Un montaje 120 de tuerca y perno es ajustado dentro de los orificios de lado a lado opuestos, de la parte más baja, con el cuerpo del perno que abarca el espacio entre las patas 114a, 116a. El extremo de viga 112 fragmentariamente visible pero todavía no acoplado, es preparado con una extensión de alma central 112a de orificio de lado a lado, que se acopla, en donde el orificio de lado a lado de la parte más baja es efectivamente un gancho 112b que es como el gancho 36f previamente mencionado. El acoplamiento completo de las vigas 110, 112 es logrado de una manera similar a la que se describe anteriormente para el acoplamiento de columna-viga . La Figura 21 ilustra la sección transversal de una columna modificada 130 la cual, para los componentes alargados, incluye una placa plana 132, y dos elementos 134, ¦ 136 en forma de hierro angulado, a un ángulo recto.

Una estructura espaciadora asociada con estos elementos se muestra en 138. La Figura 22 ilustra en 140 otra columna en sección transversal modificada que incluye un miembro de canal 142, y dos componentes 144, 146 en forma de hierro angulado, en ángulo recto. Un espaciador para estos componentes se muestra en 148. La Figura 23 muestra una construcción 150 en forma de abrazadera transversal modificada la cual está constituida de la combinación soldada de una placa plana 152 y un hierro angulado 154. La Figura 24 muestra en 156 otra forma modificada de una abrazadera transversal, la cual aquí toma la forma de un hierro de ángulo recto convencional.

La Figura 25 muestra en 158 otra forma de abrazadera transversal modificada, la cual tiene una configuración tubular, rectilínea. Las características especiales de la presente invención son de este modo completamente ilustradas y descritas. Los componentes de columna y viga de la presente invención, que pueden ser fácilmente creados utilizando secciones transversales estructurales estándares, permiten el montaje y la construcción en el sitio, extremadamente fácil, intuitiva y fielmente precisas. Los interconectadores de tuerca y perno, los cuales son esencialmente todos los que son requeridos completamente para ensamblar una estructura de edificio a partir de estos componentes, establecen todas las conexiones y juntas necesarias sin soldadura. Las regiones de la junta entre las columnas y las vigas son promovidas donde las porciones extremas de las vigas crean empalmes de manejo de carga entre las columnas adyacentes, verticalmente apiladas. Existen conexiones similares de viga a viga. Columnas ensambladas de varios elementos, en diversas configuraciones producibles, diferentes, presentan huellas digitales gravitacionales distintamente más pequeñas que las que presentan las columnas tubulares de capacidad de carga gravitacional , comparables. Las columnas interconectadas , las vigas y las abrazaderas transversales distribuyen y manejan las cargas esencialmente en planos verticales comunes que contienen sus respectivos ejes longitudinales. El movimiento relativo, la disipación de la energía, las interconexiones fricciónales existen (a) dentro de las columnas, (b) entre las columnas, vigas y abrazaderas transversales, y (c) de viga a viga para ofrecer respuestas apropiadas e indulgentes para cargas severas distribuidas a un edificio.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una columna estructural alargada que tiene al menos un extremo construido para la junta extremo a extremo con el extremo similar en otra columna similar a través de un empalme creado con y a través de la región extrema del alma central de una viga alargada, la columna comprende: múltiples componentes en forma de hierro angulado, alargado, que tienen cada uno un par de patas alargadas, angularmente unidas; la estructura espaciadora interpuesta y asegurada a los componentes en forma de hierro angulado, intermediarios a los extremos opuestos de la última, y de una manera que coloca dichos componentes, a lo largo de la longitud de la columna, con cada una de sus respectivas patas espaciadas de, confrontando, y en general paralelas a una pata en un componente adyacente, y en donde el espacio entre las patas que se confrontan tiene en general una relación de tamaño de ajuste de espacio libre respecto al espesor del alma central en una viga, destinada a ser unida de una manera por empalme a la columna; y en la región de al menos un extremo, la estructura que acomoda el empalme formada en las patas, adaptada para promover la junta por empalme de la viga de al menos un extremo a un extremo similar en una columna similar, con tal junta que produce una condición en donde el extremo del alma central de la viga es recibido en el espacio libre cómodamente en el espacio entre las patas que se confrontan.

2. La columna según la reivindicación 1, la cual, como es observado a lo largo de su eje longitudinal, tiene un perfil en sección cruzada, transversal, en general en forma de cruz .

3. La columna según la reivindicación 1, como se observa a lo largo de su eje longitudinal, tiene un perfil en sección cruzada, transversal, en general en forma de cruz, definido por las patas, cuyas patas yacen en planos que se extienden en general radialmente hacia afuera desde el eje longitudinal de la columna.

4. La columna según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en donde los componentes en forma de hierro angulado y la estructura espaciadora son empernados entre sí.

5. La columna según las reivindicaciones 1, 2 ó 3 , en donde la estructura que acomoda el empalme incluye varios orificios de lado a lado para recepción de pernos.

6. La columna según la reivindicación 1, como se observa a lo largo de su eje longitudinal, tiene una apariencia radial en general en forma de estrella definida por dichas pestañas.

7. Una columna estructural alargada que comprende: un eje longitudinal; y múltiples componentes alargados efectivamente unidos uno con el otro en general lado por lado, de una manera tal que éstos son permitidos, de una manera limitada, desplazarse reversiblemente en general longitudinalmente uno con relación al otro.

8. La columna según la reivindicación 7, en donde los adyacentes de los componentes alargados incluyen patas alargadas, en general paralelas, que se confrontan facialmente, que están separadas por espaciadores, y entre las patas y los espaciadores existe una interfaz de contacto friccional que funciona con el comportamiento de fricción deslizante bajo una circunstancia con uno de los componentes que se desplazan en general longitudinalmente con relación a un componente adyacente tal .

9. Un montaje de columna estructural interconectada/viga alargado, que comprende: una columna alargada con un hueco de cara lateral; un elemento de retén colocado en el hueco; y una viga alargada que tiene un alma central alargada que incluye una extensión extrema que incluye un gancho, cuya extensión, con la columna y la viga interconectadas , es recibida en el hueco en una circunstancia con el gancho que acopla el elemento de retén .

10. El montaje según la reivindicación 9, en donde la columna toma la forma de un ensamble de componentes en forma de hierro angulado, alargados, los adyacentes de los componentes en forma de hierro angulado incluyen patas espaciadas, que se confrontan facialmente, alargadas, y el hueco es definido por un par espaciado que se confronta, de dichas patas.

11. El montaje según la reivindicación 9, que incluye además una interconexión de viga transversal entre un par de vigas alargadas, ortogonalmente relacionadas, con la interconexión que incluye un miembro de retén unido a una viga, y un gancho asociado proporcionado para la. otra viga .

12. El montaje según la reivindicación 10, que forma parte de un armazón estructural de edificio que incluye regiones planas verticales, cada una unidas por un par de columnas lateralmente espaciadas, y por un par de vigas verticalmente espaciadas que son interconectadas con las columnas, y en donde se incluye además en esa estructura de edificio un elemento de abrazamiento transversal, alargado que se extiende a un ángulo a través de al menos una de las regiones planas tales, con los extremos opuestos del elemento de abrazamiento transversal recibido y asegurado dentro de los huecos de cara lateral en las columnas en los pares lateralmente espaciados de columnas .

13. Un montaje de columna de edificio, estructural empleable, en una pluralidad de estructural verticales espaciadas, en una estructura de edificio que también incluye vigas en general horizontales, alargadas, que tienen extremos conectados a y que abarcan los espacios entre las columnas adyacentes, el montaje de columna comprende: múltiples componentes de columna en forma de hierro angulado, adyacentes, lado por lado, alargados, que posee cada uno patas alargadas, que se intersectan angularmente ; la estructura espadadora interpuesta conectivamente en los componentes de columna, y la colocación de los componentes en relaciones espaciadas mutuas, con cada pata en cada componente de columna espaciada de, confrontando, y en general paralela a una pata en un componente de columna adyacente, y con los espacios entre las patas de confrontación que son ajustables, y nominalmente en general ajustados a tamaño para recibir entre ellos una porción extrema de una viga; y la estructura de acomodamiento de seguro formada en un par de patas que se confrontan en un sitio espaciado a lo largo de la longitud de la columna desde la estructura espaciadora, haciendo posible el aseguramiento conectivo, ajustable por fuerza de unión, en ese sitio, de un extremo de viga colocado entre tales patas que se confrontan, el ajuste de tal aseguramiento conectivo hace posible el cambio del nivel del acoplamiento friccional entre la viga y la columna conectadas .

14. El montaje de columna, según la reivindicación 13, que comprende además el mecanismo de ajuste de unión con el espaciador que interconecta operativamente los componentes de columna y la estructura espaciadora, ajustable para establecer el nivel de acoplamiento friccional entre los componentes de columna y la estructura espaciadora.