WO2011088586A1 - Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios y su procedimiento - Google Patents

Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios y su procedimiento Download PDF

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WO2011088586A1
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Osvaldo Nestor Rodriguez
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Beuchat , Barros & Pfenniger
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  • the section of the bars will be chosen according to the loads and efforts to be experienced in the construction.

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Abstract

La presente invención esta relacionada con Ia construcción de edificios, específicamente con un elemento modular estéreo reticulado que combinado con otros iguales permite Ia construcción de recintos cuadrangulares aptos para Ia construcción de habitaciones.

Description

Ai
MÓDULO ESTEREO RETICULADO PARA j téf CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS Y SU PROCEDIMIENTO
Sector Técnico.
La presente invención se vincula con la construcción de edificios en general, más particularmente se relaciona con un elemento modular estéreo reticulado que combinado con otros iguales permite la construcción de recintos cuadrangulares aptos para la construcción de habitaciones.
Técnica Anterior.
El antecedente más directo, es la patente US 5.105.589, perteneciente al creador de la presente invención, arquitecto Osvaldo N. Rodríguez.
Según su Reivindicación 1 consiste en una estructura modular para casas identificada porque la combinación comprende una pluralidad de células tetraédricas dispuestas horizontalmente y verticalmente en una manera acumulativa para formar múltiples espacios de habitación y viviendas. Cada célula compuesta por seis barras, dos de las cuales (9-12) están horizontalmente espaciadas, cruzándose entre si a 90°. Las otras cuatro remanentes (3, 4, 5 y 6), están diagonalmente dispuestas con las citadas anteriormente (9-12), un primer par de dichas cuatro barras(3-4) teniendo unos primeros extremos inferiores unidos o los extremos opuestos de una de dichas barras cruzadas (12) y unos primeros extremos superiores unidos juntos a un extremo de la otra barra cruzada (9). Un segundo par de las cuatro barras, (5-6) teniendo unos segundos extremos inferiores, unidos a los extremos opuestos a dicha barra cruzada (12) y al otro extremo inferior adyacente de cada primer de cuatro barras (3-4) y teniendo unos segundos extremos superiores unidos juntos y al otro extremo de dicha barra cruzada (9). Dichas seis barras forman los bordes de una célula tetraédrica, dicho par de barras diagonales (3, 4, 5 y 6) correspondiendo con las caras laterales de un cubo virtual que define un espacio habitable de la vivienda, dichas barras cruzadas (9-12) de cada conjunto estando en correspondencia con barras diagonales de bases opuestas del cubo virtual, las barras formando los bordes de la célula tetraédrica coincidiendo con barras de un conjunto inmediatamente adyacente para proveer espacios habitables consecutivos seleccionados verticalmente y horizontalmente, por lo menos una de dichas barras (9) teniendo medios de refuerzo del momento de carga, que incluyen un elemento similar a un elemento de barra (10) y una estructura enrejada de listónenlos entre la barra (9) y el elemento similar a una barra (10), y donde las barras remanente de las mencionadas barras son libres de los medios de refuerzo.
Ésta patente USA del recurrente recurre a un tetraedro modificado mediante una de las barras trasformada en una suerte de viga reticulada, como apoyo para los pisos superiores y otras diferencias que aparecen en la reivindicación.
Otra realización perteneciente al mismo inventor, es la patente Chilena P00 01 06 277 y patente Argentina N° AR 026905 B1 referida a "Un módulo estructural para la construcción de espacios de habitación en una serie teóricamente infinita en planos horizontales y verticales, por yuxtaposición del mismo en relación a módulos similares".
Consiste en un módulo estructural para la construcción de espacios de habitación en edificios que ofrece la posibilidad de compatibilizar una estructura resistente piramidal con la configuración cúbica de un espacio habitacional, el cual comprende al menos un conjunto estructural resistente piramidal de barras dispuestas según una forma sem i-octaédrica que permite definir una base para el módulo y paredes ortogonales entre sí y con respecto a la base para delimitar espacios semi- cúbicos que al ser complementados con espacios semi-cúbicos de módulos yuxtapuestos forman espacios habitacionales dispuestos en una serie infinita en sentido horizontal y vertical.
Tal como se ilustra, parte de un semi-octaedro que se alinea lateralmente con otros iguales simétricamente como si fuera un damero en el plano de la base. Entre los vértices de cada módulo se asienta otra base en damero, dejando un espacio entre vértices y el plano de la base de la hilera siguiente que es cubierto por los planos de las paredes.
De su resumen surgen las diferencias entre la que se describe en ésta documentación con la estructura resultante obtenida con ésta realización del recurrente. Cada planta se forma adjuntando una al lado de la otra las estructuras modulares reivindicadas. Los espacios remanentes de cada semi-octaedro, se cubren con los paneles que forman las paredes.
La patente US 3.710.528 de dominio público, lleva por título "Estructuras para edificios". En su resumen se detalla que consiste en una estructura con un esqueleto en unidades caladas y unidades tetraédricas, alguna de las cuales tienen sus ápices en un primer plano horizontal y los otros tienen sus ápices en un segundo plano, los bordes de cada unidad tetraédrica siendo los bordes comunes de una unidad octaédrica adyacente. Vigas dispuestas a lo largo de los bordes de éstas unidades tetraédricas y octaédricas, de paneles rectangulares ubicados en los planos verticales definidos por los bordes de la unidad tetraédrica que están agregados a aquellas vigas miembros de panel exagonal están dispuestos en los primeros y segundos planos. Los paneles exagonales y rectangulares definen celdas con la forma de prismas hexagonales.
En ésta realización los módulos elementales tetraédricos y octaédricos se conjugan en forma adyacente para combinarlos haciendo coplanares sus ápices respectivos en planos sucesivos. Composición complementada con vigas dispuestas en sus bordes. Estructura de génesis diferente a la descripta en la presente documentación.
US 4.869.041 , de reciente dominio público, es una "Armadura especial con octetos y componentes para ensamblarla". Está compuesta por una pluralidad de riostras idénticas utilizando la geometría del octaedro/tetraedro (octetos) en la cual las riostras en lugar de ser simples miembros tubulares, son fabricadas como estructuras espaciales longitudinales. Un segundo aspecto de la invención le concierne a una pieza conectora para orientar y unir los extremos de las riostras para estructuras de octetos.
En una realización la pieza conectora tiene la forma de dos tetraedros interpenetrantes permitiendo el montaje y el desmontaje de riostras individuales sin disturbar a las otras riostras. Se describen miembros de retención los cuales no requieren herramientas para el ensamblado. Son varias las diferencias que identifican a esta patente US 4.869.041 respecto a la presente invención. Son ellas derivadas de la geometría del octaedro/tetraedro, de los tetraedros inter-penetrantes que permiten eliminar riostras componentes de la estructura y de los medios de retención incorporados para la unión de los diferentes componentes de la estructura.
La patente también de dominio público US 4.722.162 trata de una "Estructura octagonal compuesta de múltiples celdas regulares enrejadas tetraédricas".
Las celdas regulares enrejadas tetraédricas (RTL's), pueden ser usadas como bloques de construcción en una, dos, y tres en estructuras dimensionales de superiores condiciones de liviandad, resistencia y rigidez. Las estructuras reticuladas pueden ser pensadas como consistiendo por lo menos en tres imaginarios cubos sin bordes, donde cada celda contiene un par de RTL's y cada par de ellas está formado enteramente desde seis elementos cruzados en ángulos rectos de brazos de igual longitud, unidos en los ocho vértices. Cada uno de los ocho vértices, corresponde a una esquina de una celda cúbica imaginaria y cada una de dichas celdas cúbicas juntas con otra de dicho par RTL, comparte una interfase con por lo menos otra celda cúbica y el par de RTL de dicha estructura enrejada. Estas estructuras pueden ser formadas en cadenas en línea recta y cruces en ángulos rectos tri-dimensionales ayudando a ellos mismos para construcciones convencionales con simples métodos de fabricación y rápidas reparaciones en el lugar. En la patente se reivindica una estructura enrejada consistiendo en al menos tres celdas cúbicas imaginarias desprovistas de bordes , donde cada celda contiene un par de estructuras enrejadas regulares tetraédricas y cada par de estructuras regulares tetraédricas está formada excluidamente de 6 elementos cruzados en ángulo recto igualmente armados de igual longitud unidas en 8 vértices cada vértice corresponde a una esquina de una de dichas celdas cúbicas con cada una de dichas celdas cúbicas, junto con cada una de dicho par de estructuras tetraédricas regulares compartiendo una inferíase con al menos otra celda cúbica y el par de celdas regulares cúbicas de dicha estructura enrejada.
Vuelven a aparecer registradas la combinación de los módulos tetraédricos que en determinadas partes logran formar un esqueleto y cruces en ángulos rectos. Estas situaciones se encuentran en la presente invención compuesta solamente con módulos elementales tetraédricos y se agregan tensores o puntales inexistentes en las realizaciones anteriores.
Divulgación de la Invención.
Conceptualmente el módulo estéreo reticulado para construcción de edificios está integrado por una pluralidad de elementos tetraédricos convencionales a cada uno de los cuales se les incorpora, fijándolos a un par de sus vértices, un par de tensores de una longitud determinada .igual a la altura del tetraedro con lo que se construye un módulo; para la edificación en un solo piso de al menos una habitación, se utiliza un solo módulo y se tiene que dos de los vértices del tetraedro están anclados a la fundación y uno de dichos tensores está fijado en posición por uno de sus extremos a uno de los vértices del tetraedro, en tanto que el otro tensor se encuentra también fijado a otro de los vértices perteneciente al mismo tetraedro, de modo que la dirección de los referidos tensores paralelamente montados, estén orientados en la dirección vertical de la construcción; entre cada uno de los respectivos extremos de cada tensor y el vértice del tetraedro fijado a la fundación se dispone un panel cuadrangular integrante del piso, completándose el habitáculo con los paneles de las paredes, al menos uno de los cuales está provisto con las aberturas, terminando la habitación con el panel de techo fijado a la estructura así formada; para la edificación de por lo menos un segundo piso, a la unidad montada para la primera planta, se le yuxtapone un segundo módulo girado en 90°, coincidiendo la barra horizontal inferior del módulo con la barra horizontal superior del módulo de la primera planta. Se fijan los tensores correspondientes a los respectivos vértices, se monta el panel cuadrangular de piso que constituye el techo de la primera planta; se continúa con el mismo procedimiento en forma sucesiva para cada planta, alternando los módulos hasta completar la altura requerida.
Un propósito más de la presente invención es el de proporcionar una sencilla disposición modular estéreo reticulada integrada por perfiles resistentes mediante cuya combinación puede obtenerse el esqueleto o armadura para soportar habitaciones cuyo esqueleto puede armarse en plantas extendidas tanto en forma adyacente longitudinal como superpuestas en dirección vertical.
El propósito fundamental de la presente invención es el de proveer una nueva realización definida por un solo módulo, mediante el cual, con el agregado de algunos tensores se agregan los paneles necesarios para la formación del piso, techo y las paredes necesarias para la construcción del habitáculo. Otro propósito de la invención que se describirá seguidamente es el de obtener la estructura que define la armadura de un edificio con características de gran resistencia capaz de resistir esfuerzos de tracción compresión y flexión de cualquier naturaleza, tanto de cargas propias como de origen natural como fuertes vientos. Resultando así una estructura antisísmica.
Un propósito más de la presente invención, consiste en el procedimiento que se sigue para obtener diversas construcciones, aplicando el módulo estéreo reticulado de la invención.
Con el fin de hacer comprensible la presente invención que consiste en un "Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios y su procedimiento", de modo que la misma pueda ser llevada a la práctica con facilidad, se dará en los párrafos que siguen una descripción precisa de una forma preferida de realización, haciendo referencia en ella a los dibujos ilustrativos que se acompañan, el todo con carácter de ejemplo puramente demostrativo pero no limitativo del invento, cuyos componentes podrán seleccionarse entre diversos equivalentes sin apartarse por ello de los principios de la invención establecidos en la presente documentación.
Breve Descripción de los Dibujos.
En las figuras esquemáticas que se acompañan a la presente descripción técnico-legal se tiene que: La figura 1 representa en una vista en perspectiva, siguiendo la secuencia de la invención, de como se genera el módulo estéreo reticulado básico a partir de sus elementos componentes esenciales para ir llegando al armado de un recinto habitable.
La figura 2 consiste en otra vista parcial en perspectiva siguiendo la secuencia de montaje de elementos sucesivos apilados para ir obteniendo el esqueleto en varias plantas de un edificio. La última de la serie corresponde a dos unidades adyacentes.
La figura 3 es una perspectiva parcial de un esqueleto de varias plantas con el piso colocado en proceso de construcción. Se han ilustrado como ejemplo a sólo cuatro cubículos para conformar cuatro recintos contiguos.
La figura 4 corresponde a una perspectiva del esqueleto ilustrado en la figura precedente, dibujado aquí para seis plantas, con un recinto sin techo provisto con una puerta y una ventana.
En las figuras descriptas precedentemente los mismos caracteres de referencia indican partes iguales ó correspondientes.
Descripción Detallada de los Dibujos.
En la figura 1 se han ilustrado una sucesión de imágenes que permiten ilustrar el proceso de construcción de un sólo recinto. Unidad que repetida irá multiplicando la cantidad de habitaciones de una determinada construcción. Los elementos básicos están representados en -I- y -II- por un tetraedro construido por medio de seis perfiles, sucesivamente denominados como barras -1-, - 2-, -3-, -4-, -5- y -6- perfectamente fijados entre si por sus respectivos extremos, dando lugar a los vértices -7-, -8-, -9-, -10-.
La sección de las barras será elegida de acuerdo con las cargas y esfuerzos que han de experimentar en la construcción.
En la figura 1-11, puede observarse al tetraedro, con el agregado en un par de sus vértices de dos tensores -11- y -12-.
En la siguiente figura 1-111 se le adiciona medio panel de piso -13- fijado del extremo del tensor -11- y de los vértices 9 y 10.
Siguiendo con la figura IV puede observarse que se ha completado el piso en -14- de la unidad, por medio de otro medio panel de piso, utilizando al tensor -12- para mantenerlo en posición con los vértices -9- y -10-. El piso se soporta en los vértices coincidentes con extremos de tensores y la barra horizontal coincidente con el piso.
Pasando a la figura V, se han agregado entre el vértice -8- el tensor -12- y el vértice -10- el panel correspondiente a la pared divisoria de ambientes designada con la cifra 16. Se ha agregado entre el vértice 8, el tensor 12 y el vértice -10a- el panel divisorio de ambientes designado con la cifra 15. En la siguiente figura VI se ha incorporado al panel frontal -17-, entre el vértice-7- el tensor -11- y el vértice -10-. Éste panel frontal -17-, lleva incorporados a la puerta de acceso -18- y una ventana -19-.
En la figura VII se le ha incorporado a la celda la última pared -20-, completándose la habitación en VIII con el techo -21-.
En la figura 2 los croquis III y IV construidos de la misma manera ya explicada, resulta que en el tetraedro reticulado, con la ayuda de los tensores -11- y - 12- y los medio paneles -13- y -14- se forma la planta del piso.
Se tiene ahora en el esquema IX, que para construirle encima otra planta, se debe recurrir a un conjunto modular similar al ya obtenido en II pero girado 90°. Se pueden observar ahora que coinciden los vértices -7- inicial con el -8o- del segundo tetraedro y el -8- con el -7o-. En el extremo distal del conjunto aparecen el -9o- y el - 10°-. Coincide la barra -2- del primer tetraedro con el -2o- del segundo y los tensores del segundo -11 °- y -12o- pasan a depender ahora de los vértices -9o- y - 0°-.
En el esquema X, el conjunto básico modular del tercer tetraedro, se vuelve a cruzar quedando en posición igual a la del primero empleado como base y así siguiendo para los siguientes esquemas XII y para la primera columna del XIII.
Resulta de importancia destacar que los tensores "colgados" de los nudos correspondientes, pueden ser reemplazados por puntales -P -y señalar en particular que son necesarios para el último piso. Ver figuras 3 y 4. En todos los casos, la fundación, obviamente, será la adecuada a la masa total de la edificación.
En el diagrama XIII se tendrán dos columnas adyacentes que se montarán en la misma manera alternando los módulos básicos y sus tensores. En la figura puede advertirse que los perfiles que quedan a la vista designados con -4- y los sucesivos -4'- , -4"- y el -4"'- quedarán alineados. Lo mismo ocurrirá con los -5- en la cara distal del edificio. Los paneles necesarios para las paredes, llevarán las aberturas que fueren necesarias según el plano de cada construcción distinta.
Todos los croquis que se incluyen en las diferentes posibilidades constructivas, se desarrollan en forma similar. (Ver aclaración en la figuras).
Es interesante observar como algunos pisos quedan suspendidos de sus tensores de los nudos -N- de encuentro de los vértices de los tetraedros que coinciden en los exteriores o también en los interiores -M-.
El procedimiento para la construcción de edificios, de acuerdo con la descripción que antecede se desarrolla según los siguientes pasos: 1 o paso, se prepara la fundación adecuada para el edificio y se anclan los primeros módulos tetraédricos, por dos de sus vértices libres, de tal modo que los tensores montados en los restantes vértices queden apoyados sobre dicha base; en el 2° paso se procede al montaje de la placa cuadrangular del piso por mitades, de modo que tres de sus esquinas consecutivas coincidan con los dos extremos de los tensores y dos de los vértices del primer tetraedro; en el 3o paso se procede al montaje de los conjuntos adyacentes hasta completar la planta baja, disponiendo los sucesivos conjuntos modulares de modo que las barras externas integrantes de cada uno adopten inclinaciones opuestas; en el 4o paso se fijan entre si los vértices que coinciden, se montan las placas de pisos y techos conjuntamente con los paneles de paredes, dotados de las aberturas planificadas; 5o paso se yuxtaponen conjuntos modulares para configurar una segunda planta, con sus tensores o puntales dispuestos a 90° de los correspondientes a los de la primera planta y a fijar rígidamente entre si a los vértices que coinciden en cada nudo, montar las placas de pisos y techos correspondientes; en el 6o paso se continua con el mismo procedimiento en forma sucesiva para cada planta, alternando los módulos hasta completar la altura requerida.
Una vez establecidos los diferentes componentes de la versión del invento, desarrollados para explicar su naturaleza, se complementa seguidamente la descripción, con la relación funcional y operativa de sus partes y del resultado que proporcionan.
Para hacer más sencilla la explicación, durante la descripción constructiva del invento, se han ido introduciendo los detalles del montaje que contribuyen a mostrar la función de cada elemento de significación.
Es importante destacar que la disposición estéreo reticulada de cada módulo, da lugar durante la construcción a nudos de encuentro de los vértices de los mismos, en los cuales se debe proporcionar una buena intervinculación que unifique las condiciones estáticas y dinámicas de cada uno. En principio puede emplearse la soldadura eléctrica o la provisión de algún medio intermediario en cada vértice para facilitarla. En el mismo caso o en general para el caso que las barras sean de distintos materiales.
La manera en que se disponen los módulos orientados en diferentes ángulos, permite que la construcción adquiera una gran resistencia estructural en cualquier dirección espacial en que pueda ser solicitado por eventuales sobrecargas.
De ésta forma se ha reseñado una de las posibilidades constructivas que llevan a concretar el invento y la forma en que el mismo funciona, complementándose la documentación con la síntesis de la invención contenida en las cláusulas reivindicatorías que se agregan a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios del tipo que utiliza elementos del tipo del tetraedro estéreo reticulado y paneles cuadrangulares para la construcción de paredes, pisos y techos, CARACTERIZADO porque está integrado por una pluralidad de elementos tetraédricos (I) convencionales a cada uno de los cuales se les incorpora fijándolos a un par de sus vértices, un par de tensores (11 y 12) de una longitud determinada, con lo que se construye el módulo; para la edificación en un solo piso de al menos una habitación, se utiliza un solo módulo y se tiene que dos de los vértices del tetraedro están anclados a la fundación y uno de dichos tensores está fijado en posición por uno de sus extremos a uno de los vértices del tetraedro, en tanto que el otro tensor se encuentra también fijado a otro de los vértices perteneciente al mismo tetraedro, de modo que la dirección de los referidos tensores paralelamente montados, estén orientados en la dirección vertical de la construcción; entre cada uno de los respectivos extremos de cada tensor y los vértices del tetraedro fijados a la fundación se dispone un panel cuadrangular integrante del piso, completándose el habitáculo con los paneles de las paredes, al menos uno de los cuales está provisto con las aberturas, terminando la habitación con el panel de techo fijado a la estructura así formada; para la edificación de más habitaciones en una planta, se agregan lateralmente conjuntos similares al primero, alternando la inclinación de las barras externas de los conjuntos modulares, el encuentro de los vértices de los tetraedros se unen entre si dando lugar a sendos nudos en la armadura; las plantas sucesivas, por lo menos un segundo piso, a cada unidad montada para la primera planta, se le yuxtapone un segundo módulo girado en 90°, con los tensores fijados a los vértices opuestos del tetraedro correspondiente, quedando montados en cruz con respecto a los primeros módulos; los perfiles laterales inclinados de la armadura para varios pisos, quedan orientados en forma paralela entre sí.
2. Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dichos paneles cuadrangulares de piso y paredes están integrados por mitades triangulares.
3. Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, CARACTERIZADO porque dichos tensores son reemplazados por puntales.
4. Módulo estéreo reticulado para construcción de edificios de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, CARACTERIZADO porque cada uno de los tensores y puntales citados, se complementan con un par de barras montadas en ángulo recto en sus extremos.
5. Procedimiento para la construcción de edificios, de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende los siguientes pasos:
a. preparar la fundación adecuada para el edificio y se anclan los primeros módulos tetraédricos, por dos de sus vértices libres, de tal modo que los tensores montados en los restantes vértices queden apoyados sobre dicha base;
b. proceder al montaje de la placa cuadrangular del piso de modo que tres de sus esquinas consecutivas coincidan con los dos extremos de los tensores y dos de los vértices del primer tetraedro; c. proceder al montaje de los conjuntos adyacentes hasta completar la planta baja, disponiendo los sucesivos conjuntos modulares de modo que las barras externas integrantes de cada uno adopten inclinaciones opuestas;
d. fijar entre si los vértices que coinciden, se montan las placas de pisos y techos conjuntamente con los paneles de paredes, dotados de las aberturas planificadas;
e. yuxtaponer conjuntos modulares para configurar una segunda planta, con sus tensores girados a 90° de los correspondientes a los de la primera planta y a fijar rígidamente entre si a los vértices que coinciden, montar las placas de pisos y techos correspondientes; y
f. continuar con el mismo procedimiento en forma sucesiva para cada planta, alternando los módulos hasta completar la altura requerida, pudiéndose reemplazar a los tensores mencionados por respectivos puntales.
6. Procedimiento para la construcción de edificios de acuerdo con la reivindicación 1 y 5, CARACTERIZADO porque en el paso (a) se procede al anclado de tantos conjuntos modulares como habitaciones tenga cada planta, completando la armadura, cuyos paneles formadores de las paredes, incluyen las aberturas necesarias, sean puertas o ventanas.
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