WO2019227243A1 - Sistema y método constructivo para formar una edificación de madera - Google Patents

Sistema y método constructivo para formar una edificación de madera Download PDF

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WO2019227243A1
WO2019227243A1 PCT/CL2018/050028 CL2018050028W WO2019227243A1 WO 2019227243 A1 WO2019227243 A1 WO 2019227243A1 CL 2018050028 W CL2018050028 W CL 2018050028W WO 2019227243 A1 WO2019227243 A1 WO 2019227243A1
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wall
panel
panels
plate
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PCT/CL2018/050028
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Juan José UGARTE GURRUCHAGA
Jairo MONTAÑO CASTAÑEDA
Eduardo WIEGAND CRUZ
Sebastián Ignacio CÁRCAMO CHÁVEZ
Juan José Manuel ACEVEDO KALLENS
Original Assignee
Pontificia Universidad Católica De Chile
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/343—Structures characterised by movable, separable, or collapsible parts, e.g. for transport
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/348—Structures composed of units comprising at least considerable parts of two sides of a room, e.g. box-like or cell-like units closed or in skeleton form

Definitions

  • the invention consists of a modular construction system based on sawn wood such as radiata pine, structural boards and steel connectors for buildings up to 8 stories high located in areas of seismic risk.
  • the present invention relates to a system for the construction of prefabricated wooden structures in medium height. These buildings are developed from modular wooden units and designed to be located in areas of high seismic risk, so they must have the fixing and safety mechanisms to protect their structural integrity.
  • US 9,617,748 discloses a system, a process and a device which include a reusable frame that supports multiple prefabricated modular housing units, each of which includes: a modular electrical subsystem; a modular drinking water subsystem; a modular sewage subsystem; And a modular unit coupling connector coupled to the respective modular housing unit and coupled to each of the respective unit subsystems i Modular
  • Each of the modular housing units is housed inside the rack through a rack system to its final location, connecting its electrical, drinking water and wastewater subsystems to a centralized unit located on one of the frame walls.
  • Document US 6,301, 851 discloses an apparatus for forming modular prefabricated units has at least two modular shapes configured to be selectively arranged and interconnected with each other, reinforcing members arranged in each of the modular shapes and connecting members each having a first end integrally connected to one of the reinforcing members and a second end extending from opposite side edges of each of the modular shapes.
  • the connectors releasably connect the second end of each of the connecting members of one of the modular shapes to a corresponding connecting member of another of the modular shapes to integrally connect the modular shapes to each other.
  • a molding plate is configured to be disposed between the side edges of modular shapes when the modular shapes are connected to each other.
  • Document US 2015 / 0337527A1 discloses construction systems for structures. These structures comprise multiple prefabricated interconnectable modular units, each unit comprising frame members and multiple nodes, each node being located for selective interconnection with other units, the nodes and the outer dimensions of the frame according to ISO standards such that each unit is transportable using the ISO intermodal transport system, and in such a way that when the units are interconnected, a building structure is formed.
  • the units Modular units are mounted in a remote place and are built to a semi-finished state, after which the semi-elaborated modular units are transported from the remote place to the workplace, where they are secured to form the structure that is being erected, and the semi-elaborated modular units are then constructed to a finished state.
  • Document US 2014 / 0298745A1 discloses methods of construction of modular buildings.
  • the disclosed method includes (a) providing a first volumetric construction module comprising a frame, the frame including a first segment; (b) define a volume of a composite segment and integrate the first segment with the volume; and (c) fill the volume with a curable material to mold the composite segment.
  • Methods, components, buildings incorporating said components and component manufacturing methods are also provided.
  • Document US 2013 / 0305629A1 discloses a modular construction system in which individual cuboid modules are mounted in a manufacturing facility, optimized for transport and transported to a construction site by conventional supply systems. In place, the modules can be mounted modularly in multi-modular buildings. Buildings can be assembled by joining together a plurality of structurally self-supporting modules. The modules can be joined horizontally adjacent or vertically adjacent to each other using a variety of specialized interchangeable adapters. The modules can also be displaced horizontally, vertically or perpendicularly to each other.
  • Document US 2015 / 0121775A1 discloses modular units manufactured for the creation of multi-storey buildings which are stacked staggered to create "bonus spaces" between units. Several structural versions of lighter weight are presented.
  • the first is a wooden frame or a modular unit framed in metal in a cold-rolled form.
  • the second uses cross laminated wood panels to create the modular unit.
  • the third version uses hot rolled steel shapes so that the structure of the modular unit is stacked staggered.
  • US 8,082,699 discloses a modular structure that includes at least one modular unit comprising a structure base and a structure box supported by the structure base. Each of the bases of the structure and the structure enclosure comprises a lightweight concrete.
  • the modular structure is manufactured using tunnel manufacturing processes, creating a unitary structure. The structure can be finished at a manufacturing site, then transported and installed in the desired location.
  • the connector plate assemblies are molded into the structure to secure two adjacent modules. Adjacent modules can be oriented perpendicular, parallel, or any angle between them.
  • the constructive system of the present invention is based on the structural system "Platform Platform", widely used in North America, New Zealand, Australia and Europe for homes and buildings generally up to 6 stories high.
  • the invention is based on improvements to the construction system mainly through the following developments:
  • This system stiffens the structure in case of earthquake or wind solicitations, maintaining the structural integrity of the building and preventing horizontal mezzanine deformations from being greater than those allowed by the Seismic Building Design standards, such as the “NCh433” standard.
  • Said bar is placed in sections of a floor as the building is assembled, and is connected through specially designed elements that allow the bar to behave as a continuous element.
  • the first point of the invention considers the possibility of transporting the prefabricated wall and completely finished on both sides; and at the same time it allows to operate and manipulate the compression compensator or a bar splice point, this through the incorporation into the wall of a window towards the inside of the wall, which allows access and manipulation of elements inside the wall . It was designed considering allowing tightening and splicing of the ATS Strong Rod ® bars and maintaining the structural properties of the wall. This opening is removable and considers a screwed connection scheme that does not reduce the structural strength of the partition compared to a wall without opening.
  • the Marco Platform construction system considers cutting transfer joints between structural components (Walls and Slabs) that are executed through connectors that are installed from inside the wall, this connection prevents the partitions or slabs from being finished from the factory.
  • the invention solves this problem through the factory installation of metal connectors on the perimeter of the walls and slabs. Therefore, said connectors do not need to be operated from inside the wall. It can be used as a solution for all types of structural connections present in the system; wall-to-wall, slab-slab and wall-slab junctions, maintaining the same structural properties as a traditional platform frame system connection.
  • the connection is designed to be operated from the inside, allowing the assembly to run without the need for external scaffolding installation.
  • the present invention considers the prefabrication of modules that are finished close to 100% through the development of specific metal connectors, and anti-seismic elements. These allow the assembly of modules quickly and efficiently.
  • the prefabrication allows industrializing the building components by lowering the total indirect costs and increasing the quality simultaneously.
  • the modular prefabrication in wood allows the assembly of buildings in height considerably faster compared to the construction systems based on traditional materials for buildings with up to 6 floors, such as concrete and steel.
  • the modular system reduces the negative externalities derived from on-site construction, by decreasing, site assembly times, noise, wet work, pollution, etc., the above is possible because the assembly times of prefabricated modules can result in the reduction of times in terrain of up to 70% less.
  • the invention is based, therefore, on the design and incorporation of strategically arranged and shaped metal connectors, to make joints in panels and modules terminated on both sides.
  • the structural design integrates the prefabrication, transportation and assembly process as one of the variables of the architectural and structural design.
  • FIG. 1 Window in Structural Wall for manipulation of the components of the ATS system from inside the wall:
  • the Marco Platform system used in seismic zones requires the installation of systems ATS inside the wall.
  • a prefabricated partition wall was structurally designed that includes a removable window, which allows the compression compensator to be manipulated during assembly on a wall that is finished on both sides. The existence of this window in the wall does not affect the structural behavior compared to a wall without it.
  • Wall-Wall Connector Since the partitions are terminated on both sides, this connection was included in the joint system to allow joining partitions between them without having to access the inside of the wall. Metal connectors specially designed to avoid operations inside the wall are used.
  • Wall-Slab Connector Like the walls, the slabs are transported completely finished. Therefore, a joint system was developed that allows this connection to be made, through pairs of steel plates installed on the partitions in the factory. These plates are installed at the base of the walls and on the lower slab, making them accessible during assembly without the need to manipulate the wall from the inside.
  • the outer plate is designed so that it is only necessary to perform operations from inside the module.
  • Slab-Slab Connector A metal connector was designed that allows joining Slabs through an element that is installed in the Slab of both modules. At the time of mounting the next horizontal module the plate previously screwed to the slab is bolted to the next module.
  • the construction framework system based on sawn wood and structural boards meets the requirements of fire resistance through the installation of fire-resistant plates that are added to the structure, encapsulating and protecting it for the periods of time required by the regulations For each specific case. However, because the connection between elements must be made from inside the walls, the structure is exposed to fire during the construction period.
  • the invention is applied to the "Construction Industry” and can be applied for the following cases:
  • Figure 1 shows a perspective view of the concept of modular connection between elements of the same floor (3 or 4 faces), where modules A and B will be joined.
  • Figure 2 shows a perspective view of two joining elements that are facing for the connection of two panels, be they wall-wall, slab-slab or wall-slab.
  • Figure 3 shows an enlarged view of a first type connector of the present invention.
  • Figure 4 shows an enlarged view of two connectors showing the joint between slab panels of the construction system of the present invention.
  • Figure 5 is a top view of sky slabs of connected modules (without top board) to illustrate connectors and fastening form to the timber beam framework.
  • Figure 6 is top view sky slabs with complete prefabrication as they are connected in situ in the construction.
  • Figure 7 is an elevation view of the slab-slab joint on a wall panel.
  • Figure 8 is an enlarged view of the connection indicated in Figure
  • Figure 9 is an enlarged plan view of the junction and superposition of modules.
  • Figure 10 is an enlarged view of the connection indicated in Figure 9, showing the same Slab-Slab connection in plan.
  • Figure 1 1 is an enlarged elevation view of the coupling and connection of modules.
  • Figure 12 is an enlarged plan view of the connection shown in Figure 10 once it has been completed.
  • Figure 13 is an elevation view of the installation of waiting floors on edge line in slab joint.
  • Figure 14 is an enlarged view of the connection in Figure 13.
  • Figure 15 is an elevation view with the union and installation of the upper module illustrating the process of how it grows in height
  • Figure 16 is an enlarged view of Figure 12.
  • Figure 17 is an elevation view of two panels to be connected, that is to say represents the Wall-Wall junction and the second type of connection
  • Figure 18 is an elevation view of two connected wall panels.
  • Figure 19 is a plan view of two walls when they are ready to be joined.
  • Figure 20 is a plan view of two walls when joined.
  • Figure 21 is a perspective view of the concept of connection between modules (3 or 4 faces) from one floor to another.
  • Figure 22 is an elevation view prior to the wall and slab connection (without cladding boards to show the interior structure of each panel).
  • Figure 23 is a sectional view of the wall-slab connection from one floor to another.
  • Figure 24 is an enlarged view of the third connector of the present invention.
  • Figure 25 is an elevation view of the wall-slab connection (without cladding boards).
  • Figure 26 is a view of two enlarged cuts of Figure 25 showing the wall-slab joint.
  • Figure 27 shows a view of the relative location of the window that allows continuity in the connection of the Strong Rod ® bar of the ATS system on the walls.
  • Figure 28 shows an enlarged view of the window that gives access to the interior of the wooden framework to place and connect the components of the ATS system.
  • Figure 29 shows a detail of finishing or finishing the closed window once the bars and components of the ATS have been connected to the walls of the module.
  • Figure 30 shows a first front view of the connection process of the Strong Rod ® rod of the ATS system.
  • Figure 31 shows a second front view of the connection process of the Strong Rod ® rod of the ATS system.
  • Figure 32 shows a third front view of the connection process of the Strong Rod ® bar of the ATS system.
  • Figure 33 shows a fourth front view of the connection process of the Strong Rod ® rod of the ATS system.
  • Figure 34 shows a fifth front view of the connection process of the Strong Rod ® rod of the ATS system.
  • the present invention relates to a construction system which is carried out by means of the field connection of two types of modules, which are pre-assembled at the factory.
  • a first module consisting of two panels of facing walls and, above these, a slab-sky panel; and a second module consisting of three wall panels and on them a sky-slab panel.
  • the building system in modules is made up of prefabricated wall panels and slabs which can be pre-assembled to carry on land on 3 or 4 faces, as shown in figure 1.
  • a first module (1 ) can be attached and attached to a second module (2), and if desired, to a third module (3), so this construction system is incremental, as desired to grow sideways or up, as shown in figures 1 and 20.
  • the first module (1) is made up of three wall panels and a sky-slab panel
  • the second module (2) is made up of two wall panels and a sky-slab panel
  • an eventual module (3) or other additional ones consisting of two wall panels and a slab-sky panel.
  • the construction system comprises at least a first module (1) and at least a second module (2), where the amount will depend on the design of the construction to be performed.
  • a plurality of modules (1) and (2) are brought to the ground for assembly, according to a pre-design of the construction.
  • each connecting element (10) is formed by a metal profile in the shape of a flattened "U" having a base (4), a first wall (5), a second wall (6) and a central rib (7).
  • the base has first perforations (8) to pass anchor bolts and in the base as in the walls (5, 6) they have second perforations (9) to pass tightening screws.
  • the beams of the edges have a box-type recess where a joint element (10) fits completely and tightly, the base (4) being attached along the box-type recess.
  • the side walls (5, 6) of the connecting element (10) are attached to the smaller walls of the box type drain. With this, the connecting element has a cavity to be introduced into the edge beam of each panel.
  • a connecting element (10) is shown in Figure 3 and Figure 4 shows the connection of two slabs or the connection of slab panels using the same type of joint element (10).
  • a first module (1) has a slab panel (1 1), which has cladding covers (60) and (61) and, inside, there is a beam (14) which has a metal plate inside ( 13) covering the inside of the beam (14).
  • a connecting element (10) is placed, fixed by its base (4) and on the sides fixed by one of its walls (5, 6). Both the metal plate (13) and one of the base (4) and the beam (14) are crossed by bolts (12) for fixing the connecting element (10).
  • Figure 4 shows the connection of slab panels, where the joints (10) are connected by a transverse plate (15) that joins one of the connecting elements (10) by welded bolt (16) on one side and a self-drilling screw (17).
  • Figures 5 exemplify two slab-sky panels (18) that are to be connected laterally with the connecting elements (10).
  • the two ceiling panels are visualized without the top board (without the covering plates), showing the wooden framework of each panel, where the outer beam at the edge of each wall panel has empties where the joining elements are located ( 10).
  • Figure 6 exemplifies two slabs (18) already joined and with the top boards laid showing the finish of the sky-slab panels.
  • Figures 7 and 8 exemplify the enlarged details of joining the slab panels with the assembly sequence that will be called the first step.
  • a first slab panel (19) rests on a wall panel (20) forming a module.
  • a second slab panel (21) approaches to make the connection with the joining elements (10), as shown in figure 8, said figure 8 being an enlarged view of figure 7.
  • Figure 9 shows a plan view of the approach for the superposition of the slab-slab panels (22), with joining elements (10) which can be at least three and located anywhere on the edge of the panels.
  • Figure 10 shows an enlarged view of the connecting element (10).
  • Figure 10 shows the connecting elements (10) mounted on the outer side at the edge of the slab panel beams (22). On the inner side a plate (13) is placed.
  • the beams (14) are perforated so that the bolts (12) that pass through the connecting element (10) and the plate (13) pass through.
  • the connecting elements (10) are fixed by fixing screws (23) located on the walls (5, 6) of said connecting element (10). Both connecting elements (10) are connected by a transverse plate with a welded bolt and a fixing screw (the latter not shown).
  • FIG 1 1 shows the second step where the slab panels are already joined by two joining elements (10).
  • a plan view of Figure 1 1 is shown in Figure 12, that is; the slab-slab panels already joined in which the joining elements (10) are at least three and are located anywhere on the edge of the panel. They have a horizontal plate (24) which joins the slab panels by means of screws (25) and (26).
  • a plate (13) is placed on the opposite side of the connecting element (10).
  • the lateral beam, the connecting element and the plate (13) have through holes, to place in them connection bolts (12).
  • the joint is covered by an upper plate (24) which is secured to the connecting element (10) by fixing screws (25) and (26).
  • the walls (5, 6) of each connecting element (10) have longitudinal fixing screws (2. 3). With this, the connecting element (10) is secured to the beams of the edge of each slab panel.
  • Figures 13 and 14 show the sequence of the third step with the installation of waiting floors on the edge line in conjunction with module slabs (19, 21). It shows a double hearth (27) corresponding to the waiting floors of the wall of a module to be installed in the slab to grow in number of floors.
  • FIG 15 shows an upper panel or wall panel (20) is installed on the waiting floors (27).
  • Figure 16 shows an enlarged view of a connecting element (10), of the same type as those used to join the slab-slab modules. These joining elements are at least three and are located anywhere on the edge of the panel.
  • Figure 17 corresponds to an elevation view of wall-to-wall connection (without side cladding boards to illustrate the joining elements and form of attachment to the framework of right wooden feet of the edge of the wall).
  • a first wall (29) has first inner right feet (30) and a first right wall edge foot (32) where the connecting elements (10) are placed.
  • a second wall (28) has second right inner feet (31) and a second right wall edge foot (33) where the connecting elements (10) are placed.
  • the slab (21) is placed on the first wall (29) and a slab (19) is placed on the second wall (28).
  • Figure 18 shows an elevation view of the wall-to-wall connection as they are connected in the construction on the ground, that is to say with the side cladding panels installed on the side and side of the joining elements (10).
  • Figure 19 shows enlarged details (plan view) of the wall-wall joint before joining, where a first wall (34) has a first layer of cardboard plaster (35) and a second layer of cardboard plaster (36) and in where a second wall (37) has a first layer of plasterboard (38) and a second layer of plasterboard (39).
  • Figure 20 shows the same wall panels as in Figure 19, but this time with the connecting element (10) bolted by a welded bolt (16) and screwed by means of a self-drilling screw (17), as is It is done as in the other panel connections of each module.
  • Figure 21 shows a perspective view of the wall connection where upper modules (40) are mounted on lower modules (41). With this type of stacking, the construction system can grow up to eight floors.
  • Figure 22 shows an elevation view of the wall-slab connection that will be made between the modules from one floor to another, without cladding boards to appreciate the interior structure and the connectors.
  • the wall panel (42) of an upper module (40) has in the lower portion a plurality of joining elements (10), which are connected to respective joining elements (10) that are attached to the slab ( 43).
  • the wall-standing floor (42) has through holes (44) to pass the Strong Rod ® bars of the ATS system.
  • Figure 24 shows the conformation of a connecting element (10), which is attached to the stand (43) by means of side screws (53) and to the beam of the mezzanine slab by means of third vertical screws (52) .
  • the same joint element (10) is used in all joints as shown in Figure 2. This facilitates the wall-to-wall connection; wall-slab; slab-slab.
  • Figure 25 shows an elevation view of the connection made between the wall-slab panels of an upper module (40) with a lower module (41) from one floor to another, without cladding boards to appreciate the interior structure and the joining elements (10).
  • the joining elements (10) that join a wall panel (42) with the slab (43) of a lower module (41), with its corresponding wall (42), can be seen.
  • the Strong Rod ® bars of the ATS system (46) and their tightening zone (47) are shown.
  • the upper wall (42) is connected through the connecting elements (10) to the slab (43) by the same type of connection of the connecting elements (10).
  • This joint also comprises the lower wall (45) both attached to the slab (43).
  • Figure 26 represents the extensions of the AA and BB cuts as shown in the cut lines of Figure 25.
  • Figures 27 and 28 show the Strong Rod ® bars of the ATS system (46) and the tightening zone (47).
  • Figure 29 shows the slab joint (43), upper wall (42) of an upper module (40) and lower wall (49) of a lower module (41), which meet the cover that covers (59) the interior structure to visualize the finished construction.
  • This figure shows an exemplification of the relative location of the window (47) that forms a tightening zone in a wall, which removes its cover (59) on site to tighten the Strong Rod ® ATS bar ( 46) and then said cover is placed to hide said tightening zone (47).
  • the tightening zone is formed by a space generated by two vertical pillars (54) and a lower crossbar (50) and an upper crossbar (48).
  • a strong rod ® bar of the ATS system is installed in figure 30
  • the support plate (55) and the compression compensator (56) are then placed, as shown in Figure 31.
  • (c) providing a plurality of joining elements (10) that are formed by a metal profile in the form of a flattened "U” having a base (4), a first wall (5), a second wall (6) and a central nerve (7);
  • the base has first perforations (8) to pass anchor bolts and in the base as in the walls (5, 6) they have second perforations (9) to pass tightening screws.
  • joining elements (10) have a horizontal plate (24) which joins the slab-slab panels by means of screws (25) and (26), said joining elements (10) being at least three and located anywhere on the edge of the panels;

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)

Abstract

Un sistema constructivo para formar una edificación de hasta ocho pisos de madera, los cuales utilizan paneles que tienen una estructura interior de madera y una cubierta con tableros de revestimiento creados con derivados de madera, en cuyo interior se utiliza la tecnología de barras ATS (Anchor Tie- Down System), además de medios de unión entre los diferentes paneles, los cuales permiten el armado de módulos que poseen tres o cuatro paneles que se arman en fábrica y se llevan a terreno para la construcción de la edificación, que poseen paneles de losa, paneles de muro, paneles de losa-cielo; en donde el sistema comprende: al menos un primer módulo (1) conformado por tres paneles de muro y un panel losa-cielo; al menos un segundo módulo (2) conformado por dos paneles de muro y un panel losa-cielo; en donde dichos módulos son unidos mediante un elemento de unión (10). Método asociado.

Description

SISTEMA Y MÉTODO CONSTRUCTIVO PARA FORMAR UNA EDIFICACIÓN
DE MADERA
CAMPO DE APLICACIÓN
La invención consiste en un sistema constructivo modular en base a madera aserrada como pino radiata, tableros estructurales y conectores de acero para edificaciones de hasta 8 pisos de altura emplazadas en zonas de riesgo sísmico.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema para la construcción de estructuras prefabricadas de madera en mediana altura. Estos edificios son desarrollados a partir de unidades modulares de madera y diseñados para ser emplazados en zonas de alto riesgo sísmico, con lo cual deben disponer de los mecanismos de fijación y seguridad para resguardar la integridad estructural de éstos.
En el estado del arte han existido varios intentos por obtener soluciones para construir edificaciones de mediana altura con resistencia sísmica, utilizando conectores especiales para alcanzar alturas de hasta ocho pisos. Así, el documento US 9,617,748 divulga un sistema, un proceso y un dispositivo los cuales incluyen un bastidor reutilizable que soporta múltiples unidades de alojamiento modulares prefabricadas, cada una de las cuales incluye: un subsistema eléctrico modular; un subsistema de agua potable modular; un subsistema modular de las aguas residuales; Y un conector de acoplamiento de unidad modular acoplado a la unidad de alojamiento modular respectiva y acoplado a cada uno de los respectivos subsistemas de unidades i modulares. Cada una de las unidades de alojamiento modular es alojada dentro del bastidor mediante un sistema de cremallera hasta su ubicación final, conectándose sus subsistemas eléctricos, de agua potable y aguas residuales a una unidad centralizada ubicada en una de las paredes del bastidor.
El documento US 6,301 ,851 divulga un aparato para formar unidades prefabricadas modulares tiene al menos dos formas modulares configuradas para estar selectivamente dispuestas e interconectadas entre sí, miembros de refuerzo dispuestos en cada una de las formas modulares y miembros de conexión que tienen cada uno un primer extremo conectado integralmente a uno de los miembros de refuerzo y un segundo extremo que se extiende desde bordes laterales opuestos de cada una de las formas modulares. Los conectores conectan de forma liberable el segundo extremo de cada uno de los miembros de conexión de una de las formas modulares a un miembro de conexión correspondiente de otra de las formas modulares para conectar integralmente las formas modulares entre sí. Una placa de moldeo está configurada para disponerse entre los bordes laterales de formas modulares cuando las formas modulares están conectadas entre sí.
El documento US 2015/0337527A1 divulga sistemas de construcción para estructuras. Estas estructuras comprenden múltiples unidades modulares interconectables prefabricadas, comprendiendo cada unidad de miembros de armazón y múltiples nodos, estando cada nodo situado para la interconexión selectiva con otras unidades, los nodos y las dimensiones exteriores del bastidor conforme a Normas ISO tales que cada unidad sea transportable utilizando el sistema de transporte intermodal ISO, y de tal manera que cuando las unidades estén interconectadas, se forme una estructura de edificio. Las unidades modulares se montan en un lugar remoto y se construyen hasta un estado semi- acabado, tras lo cual las unidades modulares semi-elaboradas se transportan desde el lugar remoto hasta el lugar de trabajo, donde están aseguradas para formar la estructura que se está erigiendo, y las unidades modulares semi- elaboradas se construyen a continuación hasta un estado acabado.
El documento US 2014/0298745A1 divulga métodos de construcción de edificios modulares. El método divulgado incluye (a) proporcionar un primer módulo de construcción volumétrica que comprende un bastidor, incluyendo el bastidor un primer segmento; (b) definir un volumen de un segmento compuesto e integrar el primer segmento con el volumen; y (c) llenar el volumen con un material curable para moldear el segmento compuesto. También se proporcionan métodos, componentes, edificios que incorporan dichos componentes y métodos de fabricación de componentes.
El documento US 2013/0305629A1 divulga un sistema de construcción modular en el que se montan módulos cuboides individuales en una instalación de fabricación, optimizados para el transporte y transportados a un sitio de construcción por sistemas de suministro convencionales. En el lugar, los módulos pueden montarse modularmente en edificios multi-modulares. Los edificios pueden ser ensamblados uniendo juntos una pluralidad de los módulos estructuralmente autoportantes. Los módulos pueden estar unidos horizontalmente adyacentes o verticalmente adyacentes entre sí utilizando una variedad de adaptadores intercambiables especializados. Los módulos también pueden estar desplazados horizontalmente, verticalmente o perpendicularmente entre sí. El documento US 2015/0121775A1 divulga unidades modulares fabricadas para la creación de edificios de varios pisos los cuales son apilados escalonadamente para crear "espacios de bonificación" entre unidades. Se presentan varias versiones estructurales de peso más ligero. El primero es un marco de madera o una unidad modular enmarcada en metal de forma ligera laminada en frío. La segunda utiliza paneles de madera laminada cruzada para crear la unidad modular. La tercera versión utiliza formas de acero laminadas en caliente para que la estructura de la unidad modular sea escalonada apilada. Estas unidades modulares de peso ligero tienen muchas ventajas. Son más fáciles de transportar y posicionados en su instalación. Las fuerzas sísmicas están disminuidas. Un peso unitario menos modular también permite una mayor área unitaria.
El documento US 8,082,699 divulga una estructura modular que incluye al menos una unidad modular que comprende una base de estructura y una caja de estructura soportada por la base de estructura. Cada una de las bases de la estructura y del recinto de la estructura comprende un hormigón ligero. La estructura modular se fabrica utilizando procesos de fabricación de túneles, creando una estructura unitaria. La estructura puede ser terminada en un lugar de fabricación, luego transportada e instalada en la ubicación deseada. Los conjuntos de placas conectores están moldeados en la estructura para asegurar dos módulos adyacentes. Los módulos adyacentes pueden orientarse perpendiculares, paralelos, o cualquier ángulo entre ellos entre sí.
Ninguno de los documentos del estado del arte describe un sistema de construcción de edificios de mediana altura mediante el apilamiento de unidades prefabricadas, sin la duplicación de paredes y/o losas durante la construcción ni en la estructura final.
Por otra parte, ninguno de los documentos encontrados divulga tipos de uniones tales como las propuestas por la presente invención.
Finalmente, ninguno de los documentos encontrados divulga construcciones modulares que incorporen Anchor Tie-Down System en las unidades inferiores de los edificios de mediana altura.
RESEÑA DE LA INVENCIÓN
El sistema constructivo de la presente invención está basado en el sistema estructural“Marco Plataforma”, utilizado ampliamente en Norteamérica, Nueva Zelanda, Australia y Europa para viviendas y edificaciones de hasta 6 pisos de altura generalmente. La invención se basa en mejoramientos al sistema constructivo principalmente a través de los siguientes desarrollos:
La estructura en Marco Plataforma para 5 pisos o más en zonas sísmicas debe considerar un diseño estructural que controle los desplazamientos horizontales, por lo que frecuentemente requiere un incremento en la rigidez de los muros haciendo necesario implementar la T ecnología ATS (Anchor Tie-Down System). Está tecnología consiste en la instalación de una barra de acero (Denominada como Strong Rod®) en el interior de los muros estructurales, la cual es continua desde el primer al último piso y considera un compensador de compresiones que debe ser apretado manualmente en cada piso durante el proceso de montaje de los módulos.
Este sistema rigidiza la estructura en caso de solicitaciones por sismo o viento, manteniendo la integridad estructural del edificio y evitando que las deformaciones horizontales de entrepiso sean mayores a las permitidas por las normas de Diseño Sísmico de Edificios, como por ejemplo la norma“NCh433”. Dicha barra se coloca por tramos de a un piso a medida que el edificio es montado, y se conecta a través de elementos especialmente diseñados que permiten que la barra se comporte como un elemento continuo.
Toda vez que la conexión de las barras con los compensadores de compresiones y empalmes de las mismas de piso a piso, debe ser operada manualmente, se requiere acceso al interior del muro, por lo que el tabique no puede venir prefabricado con los tableros estructurales y de terminación instalados previo al montaje, ya que sería imposible acceder a manipular el compensador.
1. El primer punto de la invención considera la posibilidad de transportar el muro prefabricado y totalmente terminado por ambas caras; y al mismo tiempo permite operar y manipular el compensador de compresiones o un punto de empalme de barras, esto a través de la incorporación al muro de una ventana hacia el interior del muro, que permite el acceso y manipulación de elementos en el interior del mismo. Fue diseñado considerando permitir apretar y empalmar las barras Strong Rod® del ATS y mantener las propiedades estructurales del muro. Dicha apertura es removible y considera un esquema de unión atornillada que no disminuye la resistencia estructural del tabique en comparación a un muro sin apertura.
2. El sistema constructivo Marco Plataforma considera uniones de transferencia de corte entre componentes estructurales (Muros y Losas) que se ejecutan a través de conectores que se instalan desde el interior del muro, esta conexión impide que los tabiques o losas vengan terminados desde fábrica. La invención soluciona esta problemática a través de la instalación en fábrica de conectares metálicos en el perímetro de los, muros y losas. Por lo tanto, dichos conectares no requieren ser operados desde el interior del muro. Se puede utilizar como solución para todos los tipos de conexiones estructurales presentes en el sistema; uniones de muro-muro, losa-losa y muro-losa, manteniendo las mismas propiedades estructurales que una conexión tradicional en sistema marco plataforma. Además, la conexión está diseñada para ser operada desde el interior, permitiendo que el montaje se ejecute sin necesidad de instalación de andamiajes exteriores.
3. Por último, los sistemas modulares prefabricados tradicionales están conformados por 6 caras, por lo que el conjunto de módulos instalados uno al lado del otro para conformar una edificación, duplica losas y muros a medida que el edificio crece tanto vertical como horizontalmente. La invención considera el diseño de módulos de 4 caras que consideran elementos arriostrantes temporales para mantener la integridad estructural de los módulos durante el transporte. Dichos elementos son removidos previo al montaje.
Descripción de las novedades y ventajas de la invención.
Prefabricación en base a módulos:
La presente invención considera la prefabricación de módulos que vienen terminados cerca del 100% a través del desarrollo de conectares metálicos específicos, y elementos antisísmicos. Estos permiten el montaje de módulos de manera rápida y eficiente. La prefabricación permite industrializar los componentes constructivos bajando los costos indirectos totales y aumentando la calidad simultáneamente. La prefabricación modular en madera permite el montaje de edificios en altura de manera considerablemente más rápida en comparación a los sistemas constructivos en base a materiales tradicionales para edificaciones de hasta 6 pisos, tales como, hormigón y acero. El sistema modular disminuye las externalidades negativas derivadas de la construcción en sitio, al disminuir, tiempos de montaje en el sitio, ruidos, faenas húmedas, contaminación, etc., lo anterior es posible debido a que los tiempos de montaje de módulos prefabricados pueden resultar en la disminución de tiempos en terreno de hasta un 70% menos.
La invención se basa, por lo tanto, en el diseño e incorporación de conectores metálicos estratégicamente dispuestos y conformados, para realizar uniones en paneles y módulos terminados por ambas caras. El diseño estructural integra el proceso de prefabricación, transporte y montaje como una de las variables del diseño arquitectónico y estructural.
Incremento de la resistencia contra el fuego durante el proceso de construcción.
Esto es una ventaja respecto a los sistemas tradicionales de construcción en sitio o semi-prefabricados del Sistema Marco Plataforma, toda vez que investigaciones han demostrado que un gran porcentaje de los incendios en estas estructuras, ocurren durante el montaje, porque es la etapa cuando los muros del edificio están desprovistos de placas resistentes contra el fuego requeridas por las normativas y códigos.
Los resultados de la investigación se sustentan en los siguientes desarrollos y se explican a partir de la necesidad de transportar módulos con sus respectivos tabiques totalmente terminados en ambas caras:
1 . Ventana en Muro Estructural para manipulación de los componentes del sistema ATS desde interior del muro: El sistema Marco Plataforma utilizado en zonas sísmicas requiere de la instalación de sistemas ATS al interior del muro. Se diseñó estructuralmente un tabique prefabricado que incluye una ventana removible, que permite manipular el compensador de compresiones durante el montaje en un muro que viene terminado por ambas caras. La existencia de esta ventana en el muro no afecta el comportamiento estructural comparado con un muro sin ella.
2. Conector Muro-Muro: Dado que los tabiques vienen terminados por ambas caras, se incluyó esta conexión en el sistema de uniones para permitir unir tabiques entre ellos sin necesidad de acceder al interior del muro. Se utilizan conectores metálicos diseñados especialmente para evitar realizar operaciones al interior del muro.
3. Conector Muro-Losa: Al igual que los muros, las losas se transportan totalmente terminadas. Por lo que se desarrolló un sistema de uniones que permite realizar dicha conexión, a través de pares de pletinas de acero que se instalan en los tabiques en fábrica. Dichas pletinas son instaladas en la base de los muros y sobre la losa inferior, haciéndolas accesibles durante el montaje sin necesidad de manipular el muro desde su interior. La pletina exterior está diseñada de manera que solo es necesario realizar operaciones desde el interior del módulo.
4. Conector Losa-Losa: Se diseñó un conector metálico que permite unir Losas a través de un elemento que viene instalado en la Losa de ambos módulos. Al momento de montarse el siguiente módulo horizontal la pletina previamente atornillada a la losa se aperna al siguiente modulo.
5. Diafragmas temporales: Dado que los módulos tienen 4 caras es necesario instalar elementos diagonales arriostantes temporales de manera de garantizar la integridad de la estructura durante su transporte y montaje a través de una grúa. Las estructuras temporales están diseñadas de manera que puedan ser removidas fácilmente luego de que cada módulo es montado y que al mismo tiempo puedan ser reutilizadas.
Problema que soluciona.
El sistema constructivo marco plataforma en base a madera aserrada y tableros estructurales cumple con los requerimientos de resistencia al fuego a través de la instalación de placas resistentes al fuego que se adicionan a la estructura, encapsulándola y protegiéndola por los periodos de tiempo requeridos por la normativa para cada caso específico. Sin embargo, debido a que la conexión entre elementos debe hacerse desde el interior de los muros, la estructura se encuentra expuesta al fuego durante el periodo de construcción.
La posibilidad de prefabricar los muros y protegerlos al fuego de manera previa a su traslado, permite eliminar la variable“riesgo de incendio durante la construcción” que representa la mayor amenaza de incendio para estructuras de madera, ya que una vez que las placas resistentes al fuego son instaladas, el riesgo de incendio disminuye en gran medida.
Además de lo anterior, la construcción de edificios en altura a través de módulos prefabricados se realiza actualmente a través de elementos de 6 caras. Por esta razón, al momento de ensamblar dichos módulos vertical y horizontalmente, se duplican las losas y muros, utilizando entre un 30% y 40% más del material necesario para cumplir con los requerimientos estructurales. La invención considera módulos de 4 caras evitando que los componentes se dupliquen a través de la instalación de elementos temporales que son removidos al momento de instalarse y pueden ser reutilizados. De esta manera se elimina el sobreuso de material en construcciones modulares. Ejemplos de aplicación.
La invención se aplica para la“Industria de la construcción” y puede ser aplicado para los siguientes casos:
1. Edificios de Viviendas habitacionales.
2. Campamentos mineros.
3. Viviendas de emergencia para catástrofes.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los dibujos que se acompañan se incluyen para proporcionar una mayor compresión de la invención, constituyen parte de esta descripción y muestran una de las ejecuciones preferidas.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva del concepto de conexión modular entre elementos de un mismo piso (3 o 4 caras), donde se unirán los módulos A y B.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de dos elementos de unión que están enfrentados para la conexión de dos paneles, sean éstos muro- muro, losa-losa o muro-losa.
La figura 3 muestra una vista ampliada de un primer conector tipo de la presente invención.
La figura 4 muestra una vista ampliada de dos conectores unidos mostrando la unión entre paneles de losa del sistema constructivo de la presente invención.
La figura 5 es una vista superior de losas de cielo de módulos conectadas (sin tablero superior) para ilustrar conectores y forma de sujeción al entramado de vigas de madera. La figura 6 es vista superior losas de cielo con prefabricado completo tal cual se conectan in situ en la construcción.
La figura 7 es una vista en elevación de la unión losa-losa sobre un panel de muro.
La figura 8 es una vista ampliada de la conexión indicada en la figura
7.
La figura 9 es una vista ampliada en planta de la unión y superposición de módulos.
La figura 10 es una vista ampliada de la conexión indicada en la figura 9, mostrando la misma conexión de Losa-Losa en planta.
La figura 1 1 es una vista ampliada en elevación, del acople y conexión de módulos.
La figura 12 es una vista ampliada en planta de la conexión mostrada en la figura 10 una vez esta ha sido finalizada.
La figura 13 es una vista en elevación de la instalación de soleras de espera sobre línea de borde en unión de losas.
La figura 14 es una vista ampliada de la conexión en la figura 13.
La figura 15 es una vista en elevación con la unión e instalación del módulo superior ilustrando el proceso de cómo se va creciendo en altura
La figura 16 es una vista ampliada de la figura 12.
La figura 17 es una vista en elevación de dos paneles que se van a conectar, es decir representa la unión Muro-Muro y el segundo tipo de conexión
La figura 18 es una vista en elevación de dos paneles de muro conectados. La figura 19 es una vista en planta de dos muros cuando están previos a ser unidos.
La figura 20 es una vista en planta de dos muros cuando están unidos.
La figura 21 es una vista en perspectiva del concepto de conexión entre módulos (3 o 4 caras) de un piso a otro.
La figura 22 es una vista en elevación previa a la conexión muro y losa (sin tableros de revestimiento para mostrar la estructura interior de cada panel).
La figura 23 es una vista en corte de la conexión muro-losa de un piso a otro.
La figura 24 es una vista ampliada del tercer conector de la presente invención.
La figura 25 es una vista en elevación de la conexión muro - losa (sin tableros de revestimiento).
La figura 26 es una vista de dos cortes ampliados de la figura 25 que muestra la unión muro - losa.
La figura 27 muestra una vista de la ubicación relativa de la ventana que permite la continuidad en la conexión de la barra Strong Rod® del sistema ATS en los muros.
La figura 28 muestra una vista ampliada de la ventana que da acceso al interior del entramado de madera para colocar y conectar los componentes del sistema ATS.
La figura 29 muestra un detalle de acabado o terminación de la ventana cerrada una vez se hayan conectado las barras y componentes del ATS en los muros del módulo. La figura 30 muestra una primera vista frontal del proceso de conexión de la barra Strong Rod® del sistema ATS.
La figura 31 muestra una segunda vista frontal del proceso de conexión de la barra Strong Rod® del sistema ATS.
La figura 32 muestra una tercera vista frontal del proceso de conexión de la barra Strong Rod® del sistema ATS.
La figura 33 muestra una cuarta vista frontal del proceso de conexión de la barra Strong Rod® del sistema ATS.
La figura 34 muestra una quinta vista frontal del proceso de conexión de la barra Strong Rod® del sistema ATS.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema constructivo el cual se realiza por medio de la conexión en terreno de dos tipos de módulos, los cuales están pre-armados en fábrica. Un primer módulo conformado por dos paneles de muros enfrentados y, sobre éstos, un panel de losa-cielo; y un segundo módulo conformado por tres paneles de muros y sobre ellos un panel losa-cielo.
Haciendo referencia a los dibujos, el sistema constructivo en módulos, está conformado por paneles muros y losas prefabricados los cuales pueden ser pre-armados para llevar a terreno en 3 o 4 caras, según se muestra en la figura 1. Un primer módulo (1 ) puede ser apegado y unido a un segundo módulo (2), y si se desea, a un tercer módulo (3), por lo que este sistema constructivo es incremental, según se desee crecer hacia los costados o hacia arriba, según se muestra en las figuras 1 y 20.
Acorde a lo mostrado en la figura 1 , el primer módulo (1 ) está conformado por tres paneles de muros y un panel losa-cielo; el segundo módulo (2) está conformado por dos paneles de muros y un panel losa-cielo; y un eventual módulo (3) u otros adicionales conformados por dos paneles de muros y un panel losa-cielo.
El sistema constructivo comprende al menos un primer módulo (1 ) y al menos un segundo módulo (2), en donde la cantidad dependerá del diseño de la construcción que se desee realizar. Una pluralidad de módulos (1 ) y (2) es llevada a terreno para su armado, según un pre-diseño de la construcción.
Para la unión de los paneles que conforman cada módulo, panel muro- muro, panel muro-losa y panel losa-losa, se utiliza un solo tipo de elemento de unión, tal como se muestra en la figura 2. Esta es una característica fundamental de la presente invención, porque con un solo tipo de elemento de unión se facilita la conexión entre paneles. En dicha figura 2 se muestran dos elementos de unión (10) enfrentados. Cada elemento de unión (10) está conformado por un perfil metálico en con forma de“U” achatada que tiene una base (4), una primera pared (5), una segunda pared (6) y un nervio central (7). La base tiene primeras perforaciones (8) para pasar pernos de anclaje y en la base como en las paredes (5, 6) tienen segundas perforaciones (9) para pasar tornillos de apriete. Para efectuar esta unión de paneles, las vigas de los bordes tienen un vaciado tipo caja donde cabe completamente y ajustadamente un elemento de unión (10) quedando la base (4) apegada a lo largo de vaciado tipo caja. Las paredes laterales (5, 6) del elemento de unión (10) quedan apegados a las paredes menores del vaciado tipo caja. Con ello, el elemento de unión tiene una cavidad para ser introducido en la viga del borde de cada panel.
Un elemento de unión (10) se muestra en la figura 3 y en la figura 4 se muestra la conexión de dos losas o la conexión de paneles losa-losa utilizando el mismo tipo de elemento de unión (10). Un primer módulo (1 ) posee un panel losa (1 1 ), que tiene cubiertas de revestimiento (60) y (61 ) y, en su interior, se localiza una viga (14) la cual posee hacia el interior una pletina metálica (13) que cubre el interior de la viga (14). En el lado exterior de la viga (14) se coloca un elemento de unión (10), fijado mediante su base (4) y en los costados fijados mediante una de sus paredes (5, 6). Tanto la pletina metálica (13) como una de la base (4) y la viga (14) son atravesados por pernos (12) para la fijación del elemento de unión (10). En la figura 4 se muestra la conexión de paneles losa, en donde las uniones (10) quedan conectadas por una pletina transversal (15) que se une a uno de los elementos de unión (10) mediante perno soldado (16) por un lado y un tornillo autoperforante (17).
Las figuras 5 ejemplifica dos paneles losa-cielo (18) que van a ser conectados lateralmente con los elementos de unión (10). Los dos paneles losa- cielo se visualizan sin el tablero superior (sin las placas de recubrimiento), mostrando el entramado de madera de cada panel, donde la viga exterior en el borde de cada panel muro posee vaciados donde se encuentran los elementos de unión (10). La figura 6 ejemplifica dos losas (18) ya unidas y con los tableros superiores puestos mostrando el acabado de los paneles losa-cielo.
Las figuras 7 y 8 ejemplifica los detalles ampliados de unión de los paneles losa-losa con la secuencia de montaje que se llamará primer paso. Primeramente, un primer panel de losa (19) se apoya sobre un panel muro (20) conformando un módulo. Luego, un segundo panel de losa (21 ) se acerca para realizar la conexión con los elementos de unión (10), tal como se muestra en la figura 8, siendo dicha figura 8 una vista ampliada de la figura 7. La figura 9 muestra una vista en planta del acercamiento para la superposición de los paneles losa-losa (22), con elementos de unión (10) los cuales pueden ser al menos tres y ubicados en cualquier parte del borde de los paneles. La figura 10 muestra una vista ampliada del elemento de unión (10). En la figura 10 se muestra los elementos de unión (10) montados en el lado exterior en el borde de las vigas de los paneles losa (22). En el lado interior se coloca una pletina (13). Las vigas (14) están perforadas para que pasen los pernos (12) que atraviesan el elemento de unión (10) y la pletina (13). Además, los elementos de unión (10) están fijados por tornillos de fijación (23) localizados en las paredes (5, 6) de dicho elemento de unión (10). Ambos elementos de unión (10) se conectan por una pletina transversal con un perno soldado y un tornillo de fijación (esto último no mostrado).
Haciendo referencia a la figura 1 1 , muestra el segundo paso donde los paneles losa-losa ya están unidos por dos elementos de unión (10). En la figura 12 se muestra una vista en planta de la figura 1 1 , es decir; los paneles losa-losa ya unidos en los cuales los elementos de unión (10) son al menos tres y están localizados en cualquier parte del borde del panel. Tienen una pletina horizontal (24) la que se une a los paneles de losa-losa por medio de tornillos (25) y (26). Tal como se muestra en la figura 12, una pletina (13) es colocada en el lado contrario al elemento de unión (10). La viga lateral, el elemento de unión y la pletina (13) tienen perforaciones pasantes, para colocar en ellas pernos de unión (12). La unión es cubierta por una pletina superior (24) la cual es afianzada al elemento de unión (10) mediante tornillos de fijación (25) y (26). Las paredes (5, 6) de cada elemento de unión (10) poseen tornillos de fijación longitudinales (23). Con ello, el elemento de unión (10) queda afianzado a las vigas del borde de cada panel de losa.
En las figuras 13 y 14 se muestra secuencia del tercer paso con la instalación de soleras de espera sobre línea de borde en unión de losas de módulos (19, 21 ). Se muestra una solera doble (27) que corresponden a las soleras de espera del muro de un módulo a instalar en la losa para crecer en número de pisos.
En la figura 15 se muestra el cuarto paso, donde sobre las soleras de espera (27) se instala un panel superior o panel muro (20). La figura 16 muestra una vista ampliada de un elemento de unión (10), del mismo tipo que los usados para unir los módulos losa-losa. Estos elementos de unión son al menos tres y están localizados en cualquier parte del borde del panel.
La figura 17 corresponde a una vista en elevación de conexión muro- muro (sin tableros de revestimiento laterales para ilustrar los elementos de unión y forma de sujeción al entramado de pies derechos de madera del borde del muro). Un primer muro (29) posee primeros pies derechos interiores (30) y un primer pie derecho de borde de muro (32) donde van colocadas los elementos de unión (10). Un segundo muro (28) posee segundos pies derechos interiores (31 ) y un segundo pie derecho de borde de muro (33) donde van colocadas los elementos de unión (10). Sobre el primer muro (29) va colocada la losa (21 ) y sobre el segundo muro (28) va colocada una losa (19). La figura 18 muestra una vista en elevación de la conexión muro-muro tal cual se conectan en la construcción en terreno, es decir con los tableros de revestimiento laterales instalados a lado y lado de los elementos de unión (10). La figura 19 muestra detalles ampliados (vista en planta) de la unión muro-muro previo a unirse, en donde un primer muro (34) posee una primera capa yeso cartón (35) y una segunda capa de yeso cartón (36) y en donde un segundo muro (37) posee una primera capa yeso cartón (38) y una segunda capa de yeso cartón (39). En la figura 20 se muestran los mismos paneles de muros que en la figura 19, pero esta vez con el elemento de unión (10) apernado por un perno soldado (16) y atornillado por medio de un tornillo autoperforante (17), tal cual es realizado como en las otras conexiones de paneles de cada módulo.
La figura 21 muestra una vista en perspectiva de la conexión muro- losa en donde módulos superiores (40) se montan en módulos inferiores (41 ). Con este tipo de apilamiento, el sistema constructivo puede crecer hasta ocho pisos.
La figura 22 muestra una vista en elevación de la conexión muro-losa que se realizará entre los módulos de un piso a otro, sin tableros de revestimientos para apreciar la estructura interior y de los conectores. En esta figura el panel muro (42) de un módulo superior (40) tiene en la porción inferior una pluralidad de elementos de unión (10), los que se conectan a respectivos elementos de unión (10) que están unidos a la losa (43). De acuerdo a lo mostrado en la figura 23 (mostrando la solera en corte A-A), la solera en espera de muro (42) posee perforaciones pasantes (44) para pasar las barras Strong Rod® del sistema ATS. En la figura 24 se muestra la conformación de un elemento de unión (10), el cual está unido a la solera de espera (43) mediante tornillos laterales (53) y a la viga de la losa de entrepiso mediante terceros tornillos verticales (52). Como es posible apreciar una de las características de la presente invención es que se usa en todas las uniones un mismo elemento de unión (10) como aquel mostrado en la figura 2. Esto facilita la unión muro-muro; muro-losa; losa-losa.
La figura 25 muestra una vista en elevación de la conexión realizada entre los paneles muro-losa de un módulo superior (40) con un módulo inferior (41 ) de un piso a otro, sin tableros de revestimientos para apreciar la estructura interior y de los elementos de unión (10). En dicha figura se aprecian los elementos de unión (10) que unen un panel de muro (42) con la losa (43) de un módulo inferior (41 ), con su correspondiente muro (42). En la figura 25, se aprecian las barras Strong Rod® del sistema ATS (46) y su zona de apriete (47). El muro superior (42) es conectado a través de los elementos de unión (10) a la losa (43) mediante el mismo tipo de conexión de los elementos de unión (10). Esta unión también comprende el muro inferior (45) ambos unidos a la losa (43). La figura 26 representa las ampliaciones de los cortes A-A y B-B según se muestra en las líneas de corte de la figura 25.
Las figuras 27 y 28 muestra las barras Strong Rod® del sistema ATS (46) y la zona de apriete (47).
La figura 29 muestra la unión losa (43), muro superior (42) de un módulo superior (40) y muro inferior (49) de un módulo inferior (41 ), los que se encuentran con la cubierta que tapa (59) la estructura interior de manera de visualizar la construcción terminada. En esta figura se muestra una ejemplificación de la ubicación relativa de la ventana (47) que conforma una zona de apriete en un muro, la cual se saca su tapa (59) en obra para dar el apriete a la barra Strong Rod® ATS (46) y luego se pone dicha tapa para dejar oculta dicha zona de apriete (47). Según se muestra en la figura 28, la zona de apriete está conformada por un espacio generado por dos pilares verticales (54) y un travesaño inferior (50) y un travesaño superior (48).
Haciendo referencia a la figura 22, se aprecian las barras strong rod® del sistema ATS (46), que están sobre el panel de losa (43) del módulo inferior (41 ), sobre esas barras se instala el panel muro (42) del módulo superior (40), el cual viene pre-perforado a nivel de soleras (51 ) tal como se muestra en figura 22 para permitir el paso de esas barras Strong Rod® del sistema ATS (46).
Haciendo referencia a las figuras 30 a 34 se muestra el procedimiento de instalación y apriete de las barras strong rod® del sistema ATS (46).
En la figura 30 está instalada una barra strong rod® del sistema ATS
(46), la cual traspasa la solera inferior (51 ) del muro (42) del módulo superior.
Después se coloca la pletina de soporte (55) y el compensador de compresiones (56), tal como se muestra en la figura 31.
Una vez hecho lo anterior, se coloca otra pequeña pletina (57) y su tuerca (58) sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano, para así fijar y apretar el compensador de compresiones, según se muestra en la figura 32. Después se coloca la tuerca de acople (59), según se muestra en la figura 33. Finalmente, se inserta una barra strong rod® (46) superior desde la losa de cielo del módulo superior (40) recién colocado y se aprietan sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano, según se ilustra en la figura 34.
Ahora que ha sido explicado el sistema constructivo, es posible enunciar el siguiente método asociado:
(a) proveer una pluralidad de primeros módulos (1 ) conformados por tres paneles de muro y un panel losa-cielo; (b) proveer una pluralidad de segundos módulos (2) conformados por dos paneles de muro y un panel losa-cielo;
(c) proveer una pluralidad de elementos de unión (10) que están conformados por un perfil metálico en con forma de“U” achatada que tiene una base (4), una primera pared (5), una segunda pared (6) y un nervio central (7); la base tiene primeras perforaciones (8) para pasar pernos de anclaje y en la base como en las paredes (5, 6) tienen segundas perforaciones (9) para pasar tornillos de apriete.
(d) apoyar sobre un panel muro (20) un primer panel losa (19) para conformar un módulo;
(e) acercar un segundo panel de losa (21 ) para realizar la conexión con los elementos de unión (10)
(f) conectar los paneles losa-losa (22), con los elementos de unión (10) que van montados en el lado exterior en el borde de las vigas de los paneles losa (22), siendo dichos elementos de unión (10) al menos tres y localizados en cualquier parte del borde del panel,; colocando en el lado interior una pletina (13), estando las vigas (14) perforadas para que pasen los pernos (12) que atraviesan el elemento de unión (10) y la pletina (13), en donde los elementos de unión (10) están fijados por tornillos de fijación (23) localizados en las paredes (5, 6) de dicho elemento de unión (10); conectando ambos elementos de unión (10) por medio de una pletina transversal (15) con un perno soldado (16) y un tornillo autoperforante (17);
(g) unir los paneles losa-losa en los cuales los elementos de unión (10), tienen una pletina horizontal (24) la que se une a los paneles de losa-losa por medio de tornillos (25) y (26), siendo dichos elementos de unión (10) al menos tres y localizados en cualquier parte del borde de los paneles;
(h) colocar una pletina (13) en el lado contrario al elemento de unión (10) en la viga lateral (14), en que el elemento de unión y la pletina (13) tienen perforaciones pasantes, para colocar en ellas pernos de unión (12);
(i) instalar las soleras de espera sobre línea de borde en unión de losas (19, 21 ), en que una solera doble (27) que corresponden a las soleras de espera del muro a instalar en la losa;
(j) instalar sobre las soleras de espera (27) un panel superior o panel muro (20); y
(k) traspasar con una barra strong rod® del sistema ATS (46) la solera inferior (51 ) del muro (42) del módulo superior; después colocar la pletina de soporte (55) y el compensador de compresiones (56); una vez hecho lo anterior, colocar otra pequeña pletina (57) y su tuerca (58) sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano, para así fijar y apretar el compensador de compresiones; después colocar la tuerca de acople (59); y finalmente, insertar una barra strong rod® (46) superior desde la losa de cielo del módulo superior (40) recién colocado y apretar sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un sistema constructivo para formar una edificación de hasta ocho pisos de madera, los cuales utilizan paneles que tienen una estructura interior de madera y una cubierta con tableros de revestimiento creados con derivados de madera, en cuyo interior se utiliza la tecnología de barras ATS (Anchor Tie-Down System), además de medios de unión entre los diferentes paneles, los cuales permiten el armado de módulos que poseen tres o cuatro paneles que se arman en fábrica y se llevan a terreno para la construcción de la edificación, que poseen paneles de losa, paneles de muro, paneles de losa- cielo; CARACTERIZADO porque comprende:
Al menos un primer módulo (1 ) conformado por tres paneles de muro y un panel losa-cielo;
Al menos un segundo módulo (2) conformado por dos paneles de muro y un panel losa-cielo;
En donde dichos módulos son unidos mediante un elemento de unión (10) que está conformado por un perfil metálico en con forma de“U” achatada que tiene una base (4), una primera pared (5), una segunda pared (6) y un nervio central (7); la base tiene primeras perforaciones (8) para pasar pernos de anclaje y en la base como en las paredes (5, 6) tienen segundas perforaciones (9) para pasar tornillos de apriete.
2.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque un primer módulo (1 ) posee un panel losa (11 ), que tiene cubiertas de revestimiento (60) y (61 ), y donde se localiza una viga (14) la cual posee hacia el interior una pletina metálica (13) que cubre el interior de la viga (14); en donde en el lado exterior de dicha viga (14) se coloca un elemento de unión (10), fijado a la viga (14) mediante a dicha base (4); en donde tanto la pletina metálica (13) como dicha base (4) y la viga (14) son atravesados por pernos (12) para la fijación de dicho elemento de unión (10); en donde dos paneles losa quedan conectados por los elementos unión (10) mediante una pletina transversal (15) que se une a cada elementos de unión (10) de cada panel losa mediante perno soldado (16) por un lado y un tornillo autoperforante (17).
3.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque un primer panel de losa (19) se apoya sobre un panel muro (20) que conforman un primer módulo (1 ) o un segundo módulo (2), en donde dichos elementos de unión (10) van montados en el lado exterior en el borde de las vigas los paneles losa (22), en donde en el lado interior se coloca una pletina (13), estando las vigas (14) perforadas para que pasen los pernos (12) que atraviesan el elemento de unión (10) y la pletina (13); estando los elementos de unión (10) fijados por tornillos de fijación (23) localizados en las paredes (5, 6) de dicho elemento de unión (10); estando ambos elementos de unión (10) conectados por una pletina transversal (15) con un perno soldado (16) y un tornillo autoperforante (17).
4.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 3,
CARACTERIZADO porque los bordes de los paneles de losa (22) se conectan mediante una pletina (13) que es colocada en el lado contrario al elemento de unión (10), teniendo la viga lateral (14), el elemento de unión y la pletina (13) perforaciones pasantes, para colocar en ellas pernos de unión (12), en donde la unión es cubierta por una pletina horizontal (24) la cual es afianzada al elemento de unión (10) mediante tornillos de fijación (25) y (26), teniendo las paredes (5, 6) de cada elemento de unión (10) tornillos de fijación longitudinales (23), con lo cual el elemento de unión (10) queda afianzado a las vigas del borde de cada panel.
5.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 4,
CARACTERIZADO porque sobre las soleras de espera (27) se instala un panel superior o panel muro (20), en donde un elemento de unión (10), siendo dicho elemento de unión (10) del mismo tipo que los usados para unir los módulos losa-losa, en donde dicho elemento de unión (10) pueden ser al menos tres y están localizados en cualquier parte del borde del panel.
6.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 5,
CARACTERIZADO porque un primer muro (29) posee primeros pies derechos interiores (30) y un primer pie derecho de borde de muro (32) donde van colocadas los elementos de unión (10), en donde un segundo muro (28) posee segundos pies derechos interiores (31 ) y un segundo pie derecho de borde de muro (33) donde van colocadas los elementos de unión (10), en donde sobre el primer muro (29) va colocada la losa (21 ) y sobre el segundo muro (28) va colocada una losa (19).
7.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 6,
CARACTERIZADO porque un primer muro (34) posee una primera capa yeso cartón (35) y una segunda capa de yeso cartón (36) y en donde un segundo muro (37) posee una primera capa yeso cartón (38) y una segunda capa de yeso cartón (39).
8.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 7,
CARACTERIZADO porque los módulos superiores (40) se montan en módulos inferiores (41 ), conformando un apilamiento en donde el sistema constructivo puede crecer hasta ocho pisos.
9.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 7,
CARACTERIZADO porque el panel muro (42) de un módulo superior tiene en la porción inferior una pluralidad de elementos de unión (10), los que se conectan a respectivos elementos de unión (10) que están unidos al panel losa (43).
10.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 9,
CARACTERIZADO porque la solera en espera del panel muro (42) posee perforaciones pasantes (44) para pasar las barras Strong Rod® del sistema ATS (46).
1 1.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 10,
CARACTERIZADO porque un elemento de unión (10) está unido a la solera de espera (43) mediante tornillos laterales (53) y a la viga de la losa de entrepiso mediante terceros tornillos verticales (52).
12.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 1 1 ,
CARACTERIZADO porque los elementos de unión (10) unen un panel de muro (42) con panel losa (43) de un módulo inferior (41 ), con su correspondiente panel muro (42).
13.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 12,
CARACTERIZADO porque los paneles muro poseen una ventana (47) que conforma una zona de apriete en un muro, la cual posee una tapa (59) que se saca en obra para dar el apriete a la barra ATS (46) y luego se pone dicha tapa para dejar oculta dicha zona de apriete (47), en donde la zona de apriete está conformada por un espacio generado por dos pilares verticales (54) y un travesaño inferior (50) y un travesaño superior (48).
14.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 13,
CARACTERIZADO porque las barras strong rod® del sistema ATS (46), están sobre el panel de losa (43) del módulo inferior (41 ), sobre esas barras se instala el panel muro (42) del módulo superior (40), el cual viene pre-perforado a nivel de soleras (51 ) para permitir el paso de esas barras Strong Rod®.
15.- Un sistema constructivo, según la reivindicación 14,
CARACTERIZADO porque una barra Strong Rod® del sistema ATS (46) traspasa la solera inferior (51 ) del muro (42) del módulo superior; después se coloca la pletina de soporte (55) y el compensador de compresiones (56); una vez hecho lo anterior, se coloca otra pequeña pletina (57) y su tuerca (58) sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano, para así fijar y apretar el compensador de compresiones; después se coloca la tuerca de acople (59); y finalmente, se inserta una barra Strong Rod® (46) superior desde la losa de cielo del módulo superior (40) recién colocado y se aprietan sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano.
16.- Un método para conformar un sistema constructivo, como el de las reivindicaciones 1 a 15, CARACTERIZADO porque comprende las siguientes etapas:
(a) proveer una pluralidad de primeros módulos (1 ) conformados por tres paneles de muro y un panel losa-cielo;
(b) proveer una pluralidad de segundos módulos (2) conformados por dos paneles de muro y un panel losa-cielo; (c) proveer una pluralidad de elementos de unión (10) que están conformados por un perfil metálico en con forma de“U” achatada que tiene una base (4), una primera pared (5), una segunda pared (6) y un nervio central (7); la base tiene primeras perforaciones (8) para pasar pernos de anclaje y en la base como en las paredes (5, 6) tienen segundas perforaciones (9) para pasar tornillos de apriete.
(d) apoyar sobre un panel muro (20) un primer panel losa (19) para conformar un módulo;
(e) acercar un segundo panel de losa (21 ) para realizar la conexión con los elementos de unión (10)
(f) conectar los paneles losa-losa (22), con los elementos de unión (10) que van montados en el lado exterior en el borde de las vigas de los paneles losa (22), siendo dichos elementos de unión (10) al menos tres y localizados en cualquier parte del borde del panel,; colocando en el lado interior una pletina (13), estando las vigas (14) perforadas para que pasen los pernos (12) que atraviesan el elemento de unión (10) y la pletina (13), en donde los elementos de unión (10) están fijados por tornillos de fijación (23) localizados en las paredes (5, 6) de dicho elemento de unión (10); conectando ambos elementos de unión (10) por medio de una pletina transversal (15) con un perno soldado (16) y un tornillo autoperforante (17);
(g) unir los paneles losa-losa en los cuales los elementos de unión (10), tienen una pletina horizontal (24) la que se une a los paneles de losa-losa por medio de tornillos (25) y (26), siendo dichos elementos de unión (10) al menos tres y localizados en cualquier parte del borde de los paneles; (h) colocar una pletina (13) en el lado contrario al elemento de unión (10) en la viga lateral (14), en que el elemento de unión y la pletina (13) tienen perforaciones pasantes, para colocar en ellas pernos de unión (12);
(i) instalar las soleras de espera sobre línea de borde en unión de losas (19, 21 ), en que una solera doble (27) que corresponden a las soleras de espera del muro a instalar en la losa;
(j) instalar sobre las soleras de espera (27) un panel superior o panel muro (20); y
(k) traspasar con una barra Strong Rod® del sistema ATS (46) la solera inferior (51 ) del muro (42) del módulo superior; después colocar la pletina de soporte (55) y el compensador de compresiones (56); una vez hecho lo anterior, colocar otra pequeña pletina (57) y su tuerca (58) sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano, para así fijar y apretar el compensador de compresiones; después colocar la tuerca de acople (59); y finalmente, insertar una barra Strong Rod® (46) superior desde la losa de cielo del módulo superior (40) recién colocado y apretar sin aplicar tensión, ni un torque específico, solo con la fuerza de apriete que aplica la mano.
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US4194339A (en) * 1977-08-10 1980-03-25 Fisher John S Method for constructing town houses and the like
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