WO2013002626A1

WO2013002626A1 - Sistema constructivo de nodos de acero y columnas y trabes de concreto reforzado

Info

Publication number: WO2013002626A1
Application number: PCT/MX2011/000079
Authority: WO
Inventors: Bruno LÓPEZ COLINAS
Original assignee: Lopez Colinas Bruno
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03

Abstract

La presente invención proporciona un novedoso Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado que combina la fortaleza y bajo costo del concreto reforzado con la agilidad de la construcción del acero. Cada Columna está compuesta por un Nodo-Columna Inferior, un Nodo-Columna Superior, Varillas y Concreto. En el Nodo-Columna Inferior se acoplan las Varillas, las cuales se extienden hasta llegar y acoplarse con el Nodo-Columna Superior. Una vez acoplados dichos elementos se coloca una cimbra y se procede a colar el Concreto. Todas estas piezas conforman una Columna. Cada Trabe está compuesta por dos Nodo-Trabe, Varillas y Concreto. En uno de los Nodo-Trabe se acoplan las Varillas, las cuales se extienden hasta llegar y acoplarse con el otro Nodo-Trabe. Una vez acoplados dichos elementos se coloca una cimbra y se procede a colar el Concreto y se espera a que fragüe. Todas estas piezas conforman una Trabe. Ahora bien, la forma de acoplar la Columna con la Trabe es mediante el soldado la placa externa del Nodo-Trabe, con una de las Placas Laterales del Nodo- Columna Superior de la Columna.

Description

SISTEMA CONSTRUCTIVO DE NODOS DE ACERO Y COLUMNAS Y TRABES DE CONCRETO REFORZADO

CAMPO TÉCNICO DEL INVENTO

La presente invención se encuentra relacionada con el campo de la arquitectura, debido a que proporciona un sistema constructivo a partir de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado.

ANTECEDENTES

La fabricación o construcción de edificios se realiza usualmente mediante columnas y vigas de concreto reforzado. Este tipo de construcción es óptimo ya que el concreto es resistente a la compresión, y el acero con que se refuerza es resistente a la tensión, de tal suerte que la estructura es robusta. Sin embargo, este tipo de construcción requiere de bastante tiempo, debido que es necesario desarrollar la cimbra (para losa, trabe, columna etc), colar y posteriormente esperar a que el concreto fragüe y con ello se endurezca antes de montar el siguiente piso o planta.

La alternativa que se ha utilizado para lograr métodos de construcción más veloces, es la utilización de estructuras de acero. Al utilizar acero, se elimina la necesidad de cimbrar, colar y esperar a que fragüe la mezcla. Así pues, la utilización en la construcción brinda la posibilidad de construir de manera confiable y veloz.

El gran inconveniente de construir estructuras de acero, es el alto costo del acero en el mercado. Así pues este método aumenta la velocidad de construcción, pero aumenta también de forma sensible el costo de la obra.

La presente invención proporciona un novedoso Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado que combina la fortaleza y bajo costo del concreto reforzado con la agilidad de la construcción del acero.

Después de realizar la búsqueda tecnológica correspondiente, detectamos que el antecedente más cercano es la invención referida en la patente estadounidense US5, 174,080 COLUMN AND BEAM CONNECTING ASSEMBLY, la cual provee la un sistema de construcción que incluye nodos de acero y columnas de concreto (reivindicación 15), sin embargo, dicho sistema requiere de atornillado de las piezas. El novedoso Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado, es superior a su antecedente más cercando debido a que está diseñado para ser soldado en lugar de atornillado, lo cual hace que su ensamblado sea más rápido y el sistema como tal tenga menos piezas. Además el presente sistema será prefabricado de tal suerte que el constructor adquiera la piezas listas para su ensamblaje.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

Los detalles característicos de este Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos que se acompañan, siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes y las figuras mostradas.

Figuras: Breve descripción de las figuras: La figura 1 es una vista en perspectiva de una columna sin concreto

La figura 2 es una vista en perspectiva de una columna con concreto

La figura 3 es una vista en perspectiva de una trabe sin concreto

La figura 4 es una vista en perspectiva de una trabe con concreto

La figura 5 es una vista en perspectiva de dos trabes y una columna, todos sin concreto

La figura 6 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna Superior sin concreto.

La figura 7 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna Inferior sin concreto. La figura 8 es una vista en perspectiva del Nodo-Trabe sin concreto.

La figura 9 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna Superior con dos

Nodo-Trabe, todos sin concreto.

La figura 10 es una vista en perspectiva de dos Columnas (una colocada sobre la otra), en la cual se aprecian dos Trabes de concreto. La figura 11 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna, en la variante con soporte para la cortante

La figura 12 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna Superior, en la variante con soporte para la cortante, con dos Nodo-Trabe, todos sin concreto.

La figura 13 es una vista en perspectiva de dos Columnas (una colocada sobre la otra), en la cual se aprecian dos Trabes de concreto. El Nodo-

Columna Superior, se encuentra en su variante con soporte para la cortante. La figura 14 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna Superior sin concreto, y se aprecia una variante de soporte para la cortante hecha de concreto.

La figura 15 es una vista en perspectiva del Nodo-Columna Superior con dos

Nodo-Trabe, todos sin concreto; y se aprecia una variante de soporte para la cortante hecha de concreto.

La figura 16 es una vista en perspectiva de dos Columnas (una colocada sobre la otra), en la cual se aprecian dos Trabes de concreto. La columna se encuentra en su variante de soporte de concreto para la cortante.

Con referencia a dichas figuras, el Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado se conforma de Columnas(l) y Trabes(6).

Cada Columna(l) está compuesta por un Nodo-Columna Inferior(2), un Nodo- Columna Superior(3), Varillas (4a) (4b) (4c) (4d) y Concreto(5).

En el Nodo-Columna Inferior(2) se acoplan las Varillas (4a) (4b) (4c) (4d), las cuales se extienden hasta llegar y acoplarse con el Nodo-Columna Superior(3). Una vez acoplados dichos elementos se coloca una cimbra y se procede colar el Concreto (5). Todas estas piezas conforman una Columna(l).

Los Nodos Columna Superior(3) e Inferior(2) tienen particularidades que a continuación describiremos. El Nodo-Columna inferior (2), está situado en la zona inferior de la Columna (1) y está constituido por: una Placa Interior Superior (2a) y una Placa Interior Inferior(2g), y al menos dos Placas Laterales (2m)(2n)(2o)(2p). En las figuras -a manera de ejemplo- se muestran cuatro Placas Laterales (2m)(2n)(2o)(2p).

La Placa Interior Superior (2a) y una Placa Interior Inferior(2g), pueden ser geométricamente idénticas (ambas rectangulares, cuadradas, circulares, cruceta, etc.), sin embargo, no es indispensable que lo sean. En el caso particular las figuras -a manera de ejemplo- muestran ambas placas en forma de cruceta.

Cada Placa Interior (2a)(2g) cuenta con una perforación central (2b)(2h), y al menos dos Orificios para Varilla (2c)(2d)(2e)(2f)(2i)(2j)(2k)(2l). Las figuras -a manera de ejemplo- muestran Placas Interiores (2a)(2g) con cuatro Orificios para Varilla cada una.

Las Perforaciones Centrales (2b)(2h) tienen como función regular la cantidad de concreto que se desea que entre en contacto con las Placas Interiores (2a)(2g); si se desea una mayor compresión en el sistema se aumenta el diámetro de las Perforaciones Centrales (2b)(2h), si se desea aumentar la resistencia a la tensión se reduce el diámetro de las Perforaciones Centrales (2b)(2h). Por su parte los Orificios para Varilla (2c)(2d)(2e)(2f)(2i)(2j)(2k)(2l), como su nombre lo indica, son para introducir las Varillas (4a) (4b) (4c) (4d), que conectarán el Nodo-Columna Inferior(2) con el Nodo-Columna Superior(3) y que a su vez reforzarán el Concreto (5) de la Columna(l). El diámetro de dichos Orificios es similar al de las Varillas (4a) (4b) (4c) (4d), que se introducirán en ellos. Del mismo modo el número de Orificios para Varillas (2c)(2d)(2e)(2f)(2i)(2j)(2k)(2l), dependerá de la cantidad de Varillas con que se desee reforzar Concreto(5).

En lo que respecta la disposición de las Placas Interiores (2a)(2g) del Nodo- Columna Inferior (2), ambas se disponen de forma paralela al suelo y existirá una distancia de entre 5 y 1000 milímetros entre ellas. Cabe señalar que la Placa Interior Inferior(2g) deberá estar al menos a 5 milímetros de distancia de la Base Inferior (la) de la Columna(l), de tal suerte que la Placa Interior Inferior (2g) no esté aparente. Esto provocará que la Placa Interior Inferior (2g) también sirva como elemento para refuerzo del Concreto (5).

Las Placas Interiores (2a)(2g) están conectadas mediante al menos dos Placas Laterales(2m)(2n)(2o)(2p), las cuales se colocan de forma perpendicular a las Placas Interiores (2a)(2g) y se fijan a las caras laterales de dichas Placas Interiores (2a)(2g). Las Placas Laterales (2m)(2n)(2o)(2p), se extienden desde la Base Inferior (la) de la Columna (1) y deben estar siempre aparentes, es decir, el Concreto(5) no deberá recubrirlas, sino que su cara exterior deberá permanecer a la vista.

Por su parte el Nodo-Columna Superior (3) está constituido por: una Placa Interior Superior (3a) y una Placa Interior Inferior(3g), y al menos dos Placas Laterales (3m)(3n)(3o)(3p). En las figuras -a manera de ejemplo- se muestran cuatro Placas Laterales (3m)(3n)(3o)(3p).

La única diferencia del Nodo-Columna Inferior(2) con respecto al Nodo-Columna Superior (3) es la ubicación, ya que el Nodo-Columna Superior (3) deberá estar en la parte superior de la Columna (1). La Placa Interior Superior (3a) deberá estar al menos a 5 milímetros de distancia de la Base Superior (Ib) de tal suerte que la Placa Interior Superior (3a) no esté aparente. Esto provocará que la Placa Interior Superior (3a) también sirva como elemento para refuerzo del Concreto (5) de la Columna(l). Las Placas Laterales (3m)(3n)(3o)(3p), se extienden desde la Base Superior (Ib) de la Columna (1) y deben ser siempre aparentes, es decir, el Concreto(5) no deberá recubrirlas, sino que su cara exterior deberá permanecer a la vista.

Ahora bien, este sistema es modular, es decir, sobre la Columna (1) se colocará otra Columna (1) y así sucesivamente hasta lograr la altura deseada. De tal suerte que sobre la Base superior (Ib) de una Columna (1), se sentará la Base Inferior (la) de otra Columna (1). La fijación de las columnas se realiza por medio de las Placas Laterales (2m)(2n)(2o)(2p)(3m)(3n)(3o)(3p) de los Nodo- Columna Superior (3) e Inferior (2). Sobre las caras laterales (2m) y (3m) de los Nodo- Columna Superior (3) e Inferior (2), se coloca una Placa Metálica (10a) y se suelda. Sobre las Caras Laterales (2n) y (3n) se coloca una Placa Metálica (10b) y se suelda; esta operación se replica con todas las Caras Laterales existentes.

Ya hemos descrito las Columnas(l), pasemos ahora a las Trabes(6). Cada Trabe(6) está compuesta por dos Nodo-Trabe(7) Varillas (8a)(8b)(8c)(8d) y Concreto(9).

En uno de los Nodo-Trabe(7) se acoplan las Varillas (8a)(8b)(8c)(8d), las cuales se extienden hasta llegar y acoplarse con el otro Nodo-Trabe(7). Una vez acoplados dichos elementos se coloca una cimbra y se procede colar el Concreto (8) y se espera a que fragüe. Todas estas piezas conforman una Trabe(6).

El Nodo-Trabe (7) se está constituido por cuatro placas a saber: una Placa Externa (7a), una Placa Interna (7h), y dos Placas Laterales (7o)(7p). Las Placas Externa (7a) e Interna (7h) pueden ser ambas geométricamente idénticas, por ejemplo rectangulares, cuadradas, circulares, cruceta, etc., sin embargo, no es indispensable que lo sean. Dichas Placas Externa (7a) e Interna (7h) cuentan con al menos una Perforación Central(7b)(7c)(7i)(7j), y al menos dos Perforaciones para Varilla (7d)(7e)(7f)(7g)(7k)(7l)(7m)(7n). En las figuras -a manera de ejemplo- se muestran la Placas Externa (7a) e Interna(7h) con dos Perforaciones Centrales(7b)(7c)(7i)(7j), y con cuatro Perforaciones para Varilla (7d)(7e)(7f)(7g)(7k)(7l)(7m)(7n) cada una de ellas.

Las Perforaciones Centrales(7b)(7c)(7i)(7j), tienen como función regular la cantidad de concreto que se desea que entre en contacto con las Placas Externa (7a) e Interna (7h), si se desea una mayor compresión en el sistema se aumenta el diámetro de las Perforaciones Centrales(7b)(7c)(7i)(7j), si se desea aumentar la resistencia a la tensión se reduce el diámetro de las Perforaciones Centrales (7b)(7c)(7i)(7j), Por su parte las Orificios para Varilla (7d)(7e)(7f)(7g)(7k)(7l)(7m)(7n) como su nombre lo indica, son para introducir las Varillas (8a)(8b)(8c)(8d) que conectan los dos Nodo-Trabe(7) y que a su vez reforzarán el Concreto (9) de la Trabe(6). El diámetro de dichos Orificios es similar al de las Varillas (8a)(8b)(8c)(8d) que se introducirán en ellas. Del mismo modo el número de Orificios para Varillas (7d)(7e)(7f)(7g)(7k)(7l)(7m)(7n) dependerá de la cantidad de Varillas con que se desee reforzar Concreto.

En lo que respecta la disposición de las Placas Externa (7a) e Interna (7h), éstas se disponen en forma perpendicular al suelo. La Placa Externa (7a) está dispuesta en el Extremo de la Trabe (6) de tal suerte que sea aparente, mientras que la Placa Interna estará dispuesta dentro del cuerpo de la Trabe(6) a una distancia de entre 5 y 1000 milímetros de la Placa Externa (7a). Mientras más distancia exista entre las placas, el sistema permitirá colocar una Trabe de mayor longitud.

Ahora bien, la forma de acoplar la Columna (1) con la Trabe (6) es mediante el soldado la placa externa (7a) del Nodo-Trabe (7), a una de las placas laterales (2m)(2n)(2o)(2p) del Nodo-Columna (1)

Ahora bien, si se pretenden colocar Trabes(6) muy largas o que por algún motivo se requiere que sean capaces de soportar un peso mayor, existen dos variantes que pueden aplicarse a la presente invención. Una consiste en una Ceja de Soporte para la Cortante(3q)(3r)(3s)(3t), la cual está dispuesta en la zona inferior de la Cara Externa de las Placas Laterales(2m)(2n)(2o)(2p).

La otra variante que permite dar una mayor suporte a las trabes es la inclusión de un Triángulo de Concreto (lc)(ld)(le)(lf) que emerja de la Columna (1) cuya base superior, quede al ras de la zona inferior de la cara Externa de las Placas Laterales(2m)(2n)(2o)(2p).

Otro aspecto que es indispensable destacar es que los elementos constructivos de este sistema, entiéndase Columnas(l) y Trabes(6) son prefabricados y posteriormente trasladado al sitio de la obra donde únicamente será necesario unirlos mediante el método descrito. No obstante lo anterior, si el constructor así lo desea, también pueden ser ensambladas las Columnas (1) y/o las Trabes(6) en el sitio de la obra y ahí mismo cimbrarles y proceder con el colado de Cemento (5)(9).

Claims

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) Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado caracterizado porque comprende:

(A) Al menos una Columna, compuesta por: i) Un Nodo-Columna inferior, situado en la zona inferior de la Columna, el cual a su vez está constituido por una Placa Interior Superior, una Placa Interior Inferior, y al menos dos Placas Laterales. Cada Placa Interior cuenta con al menos una Perforación Central, y al menos dos Orificios para Varilla. Las Placas Interiores se disponen de forma paralela al suelo y existirá una distancia de entre 5 y 1000 milímetros entre ellas. La Placa Interior Inferior deberá estar al menos a 5 milímetros de distancia de la Base Inferior de la Columna, de tal suerte que la Placa Interior Inferior no esté aparente. Las Placas Interiores están conectadas mediante al menos dos Placas Laterales, las cuales se colocan de forma perpendicular a las Placas Interiores y se fijan a las caras laterales de dichas Placas Interiores. Las Placas Laterales, se extienden desde la Base Inferior de la Columna y deben estar siempre aparentes, es decir, el Concreto no deberá recubrirlas, sino que su cara exterior deberá permanecer a la vista. ii) Un Nodo-Columna Superior, situado en la zona superior de la Columna el cual a su vez está constituido por una Placa Interior Superior, una Placa Interior Inferior, y al menos dos Placas Laterales. Cada Placa Interior cuenta con al menos una Perforación Central, y al menos dos Orificios para Varilla. Las Placas Interiores se disponen de forma paralela al suelo y existirá una distancia de entre 5 y 1000 milímetros entre ellas. La Placa Interior Superior deberá estar al menos a 5 milímetros de distancia de la Base Superior de la Columna de tal suerte que la Placa Interior Superior no esté aparente. Las Placas Interiores están conectadas mediante al menos dos Placas Laterales, las cuales se colocan de forma perpendicular a las Placas Interiores y se fijan a las caras laterales de dichas Placas Interiores. Las Placas Laterales se extienden desde la Base Superior de la Columna y deben ser siempre aparentes, es decir, el Concreto no deberá recubrirlas, sino que su cara exterior deberá permanecer a la vista. iii) Al menos una Varilla que conecte el Nodo-Columna Inferior con el Nodo-Columna Superior iv) Concreto que recubra el Nodo-Columna Inferior (excepto las Placas

Laterales), la o las Varillas y el Nodo-Columna Superior(excepto las Placas Laterales).

(B) Al menos una Trabe, compuesta por i) Dos Nodo-Trabe, dispuestos en cada uno de los extremos de la Trabe, los cuales a su vez están constituidos, cada uno de ellos, por una Placa Externa, una Placa Interna, y dos Placas Laterales. Las Placas Externa e Interna cuentan con al menos una Perforación Central, y al menos dos Perforaciones para Varilla. Las Placas Externa e Interna se disponen en forma perpendicular al suelo. Las Placas Externas están dispuesta en los Extremos de la Trabe, de tal suerte que sea aparente, mientras que las Placas Internas estarán dispuesta dentro del cuerpo de la Trabe, respectivamente a una distancia de entre 5 y 1000 milímetros de la Placa Externa. ii) Al menos una Varilla que conecte ambos Nodo-Trabe. i¡¡) Concreto que recubra ambos Nodo-Trabe (excepto las Placas Externas) y la o las Varillas. (C) La fijación de una Trabe con una Columna, mediante el soldado la placa externa del Nodo-Trabe, con una de las Placas Laterales del Nodo- Columna Superior de la Columna.

2) El Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado contenido en la reivindicación 1 , caracterizado porque:

El Nodo-Columna Superior cuenta con al menos una Ceja de Soporte para la Cortante. Donde dicha Ceja de Soporte para la Cortante está dispuesta la zona inferior de la Cara Externa de una de las Placas Laterales del Nodo-Columna Superior.

3) El Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado contenido en la reivindicación 2, caracterizado porque: El Nodo-Columna Superior cuenta con al menos una Ceja de Soporte para la Cortante. Donde dicha Ceja de Soporte para la Cortante está dispuesta la zona inferior de la Cara Externa de una de las Placas Laterales del Nodo-Columna Superior. 4) El Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado contenido en la reivindicación 1 , caracterizado porque:

La Columna cuenta con un al menos un Triángulo de Concreto, cuya base superior, quede al ras de la zona inferior de la cara Externa de la Placa Lateral del Nodo-Columna Superior.

5) El Sistema Constructivo de Nodos de Acero y Columnas y Trabes de Concreto Reforzado contenido en la reivindicación 2, caracterizado porque: