WO2021250523A1 - Riostra de pandeo restringido con refuerzo y su método de fabricación - Google Patents

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WO2021250523A1
WO2021250523A1 PCT/IB2021/054931 IB2021054931W WO2021250523A1 WO 2021250523 A1 WO2021250523 A1 WO 2021250523A1 IB 2021054931 W IB2021054931 W IB 2021054931W WO 2021250523 A1 WO2021250523 A1 WO 2021250523A1
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brace
core
binder
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shaped
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Inventor
Juan Andrés OVIEDO AMEZQUITA
Andrés Mauricio BERNAL ZULUAGA
Carlos Andrés BLANDÓN URIBE
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F'c Control Y Diseño De Estructuras Sas
Universidad Eia
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    • 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
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/30—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium with solid or semi-solid material, e.g. pasty masses, as damping medium

Definitions

  • the present invention is related to the technical field of civil engineering, especially with devices or systems applied to protect different types of constructions with respect to seismic activity, allowing a better performance of the structure in reducing damage or building in the event of an eventual movement of the structure.
  • Seismic events have the potential to cause great devastation to the infrastructure of a region. Damage to essential infrastructure generates significant impacts both on the economy and on the resilient capacity of a society in the face of a devastating event.
  • the costs related to the damage generated as a consequence of a seismic event can configure an important factor in the slowdown of an economy.
  • the foregoing taking into account factors associated with uninsured property losses, interruption in industrial production, job losses, vandalism, taxes and reconstruction costs, among others.
  • a discrete spring layer of corrugated material that surrounds some or all of the surfaces of at least said medial region of said central plate, said discrete spring layer defining a compression zone around the central plate and which, in turn, provides a separation layer of a slurry matrix that surrounds the discrete spring layer, and that provides a space for expansion of said central plate.
  • it has a casing tube that encloses and separates the core plate, configured to maintain expansion forces and prevent said core plate from buckling, said casing tube further comprising a first end plate and a second end plate.
  • the grout matrix between the discrete spring layer and the cladding tube has one or more locating stops attached to said core plate.
  • the grout matrix serves as a buckling restraint if sufficient force is applied to the ends of the center plate, which is configured to absorb seismic shocks or other forces in tension and compression.
  • US Patent 6,826,874 discloses a restricted sag clamp in which a central axial member made of steel is passed through a sag-restricting concrete member reinforced with a steel member and an adhesion preventive film. Provides an interface between the central axial member and the concrete that restricts buckling; said buckling restraining concrete member has an axial direction and an outer perimeter. The steel member reinforces the buckling restraining concrete within the outer perimeter perpendicular to the axial direction and in cooperation with the plurality of reinforcing bars arranged in the axis direction.
  • an adhesion preventive film that shows a secant modulus in a thickness direction of at least 0.1 N / mm 2 between a point that shows a compression deformation of 0% and a point that shows a deformation by compression of 50% and up to 21,000 N / mm 2 , between a point showing a deformation by compression of 50% and a point showing a compression strain of 75%, and having a thickness in the plate thickness direction of the central axial member made of steel and a thickness in a plate width direction thereof of at least 0.5 to 10% of the plate thickness and at least 0.5 to 10% of the plate width, respectively.
  • US Patent 7,707,788 discloses a buckling restricted clamp that includes a deformable core contained within an outer shell.
  • the ends of the core protrude from the housing to connect to a frame or other structure.
  • a length of the core deformable between its ends known as the gage or yield section, is capable of deforming during an earthquake or explosion load.
  • the meter section is differentially heat treated from the ends so that the meter section has a lower yield strength than the ends.
  • the casing provides containment of the core to prevent core buckling.
  • a foil interface or release layer is provided between the deformable core and the shell so that the deformable core does not bond to the shell.
  • the present invention provides a restricted buckling brace device with longitudinal reinforcement, which functions as a structural element that provides elements of rigidity and structural damping. additional to any building structure.
  • the brace resists axial forces in the elastic and inelastic range, both in tension and compression, without said brace presenting elastic buckling.
  • This general behavior has a high energy dissipation capacity, thus reducing the seismic energy that must be absorbed / dissipated by the main structure.
  • the device object of the invention therefore increases the safety of buildings and constructions in general, in the face of the circumstances and effects caused by a seismic event.
  • the invention discloses a method of manufacturing a longitudinally reinforced restricted buckling brace.
  • Figure 1A Top view of the restricted buckling brace body with reinforcement.
  • Figure 1B Front view of the restricted buckling brace body with reinforcement.
  • Figure 2. Side view of the restrained buckling brace body with reinforcement.
  • Figure 3A Top view of the restricted buckling brace with reinforcement.
  • Figure 3B Front view of the restricted buckling brace with reinforcement.
  • Figure 4. J-shaped profile with caps that defines the containment portion.
  • Figure 5. Side view of the restricted buckling brace with reinforcement.
  • Figure 6 View of the J-shaped profile with body filling with binder and reinforcing rod.
  • Figure 7 3D view of the brace body with the indication of the arrangement on both sides with the body with binder.
  • Figure 8A Cut through the middle of a restricted buckling brace with reinforcement.
  • FIG 8B Detail of cut in the middle zone of a restricted buckling brace with reinforcement (Detail Figure 8A).
  • Figure 9A Cut through the middle of a restricted buckling brace with reinforcement.
  • FIG 9B Detail of cut in the middle zone of a restricted buckling brace with reinforcement (Detail Figure 9A).
  • the present invention arises as a response to the need to solve the different problems related to the rigidity and structural damping of buildings and constructions in general, especially, in the event of seismic events, by means of a restricted buckling brace device with longitudinal reinforcement.
  • longitudinal will be understood as the predominant major direction of an element or thing.
  • transverse to the direction perpendicular to the defined longitudinal direction.
  • the present invention discloses a longitudinally reinforced restricted buckling brace that functions as a structural element that, in turn, provides a building structure with additional structural rigidity and damping to generate resistance to additional axial forces in the elastic and inelastic range. , both in tension and compression, without presenting elastic buckling.
  • FIGS 1A and 1B reveal a brace body (10) that includes a core (100), to which two fins (110) have been attached at each end of the brace body (100), the fins (110) are bonded substantially perpendicular to the larger flat surface face of the core (100).
  • the form of attachment is implemented by means of continuous metal deposition, such as, for example, a weld bead.
  • the brace body (10) has a total length (LT) that includes three sectors; two connection zones (ZC) at the ends adjacent to the intermediate transition zones (ZT) and an internal plastic zone (ZP).
  • connection zone (ZC) is at least times greater than the internal plastic zone (ZP) and the cross-sectional area of the transition zone (ZT) is at least 2 times greater than the internal plastic zone (ZP).
  • connection zone (ZC) includes through holes (102) drilled in the core (100) and through holes (112) drilled on the fins (110).
  • connection zone (ZC) allows it to be attached to the structure of any building.
  • the plastic zone (ZP) has a sliding stop (120) located in the central part, where said sliding stop (120) is welded in the center of the core (100 ) of steel, preventing the retaining box (20) from sliding along the length of the body of the brace (10) when placed on an inclined plane. Therefore, the stop (120) allows the restriction box to retain its position, so that the steel core (100) can freely deform in its axial direction, without coming into contact with the transition zone.
  • the ratio between the maximum width distance (a-i) of the core (100) and the maximum width distance (a2) of the fins is in the range of values 1: 2 to 2: 1, preferably it is substantially 1: 1.
  • Figure 2 reveals a side view of the brace body (10), which includes fins (110) attached to the core (100) orthogonally, by means of a welded joint (130) or a continuous metal deposit.
  • the cross-sectional shape of the brace body (10) in the transition zones (ZT) and connection zone (ZC) is cross-shaped formed by a core (100) of rectangular cross-section and fins (110) of cross-section rectangular in shape attached to said core (100).
  • connection zone (ZC) is in the range of 5% to 15% of the total length (TL) of the brace body.
  • the cross-sectional area is in the range between 5 and 10 times the cross-sectional area of the steel core (100) in the plastic zone (ZP).
  • the plastic zone (ZP) of the steel core (100) has a rectangular cross-sectional shape.
  • the length of the plastic zone (ZP) is in the range between 30% to 70% of the total length (TL) of the brace.
  • the thickness is related to the width of the core (b) which varies from 1: 9 to 1:14.
  • the width (b) is shown in figure 1 A.
  • Figures 3A and 3B reveal a longitudinally reinforced restricted buckling brace (1), which includes a brace body (10) contained in a restriction box (20) having two J-shaped profiles (210) joined by joints. (230) welded.
  • Figure 4 reveals a J-shaped profile (210) having a flange (211) extending perpendicular to a base (212) extending perpendicular to a web (213).
  • a flange 211
  • a base 212
  • a web extending perpendicular to a web
  • Figure 5 reveals a side view of a longitudinally reinforced restricted buckling brace (1), having a brace body (10) within a restriction box (20); where the brace body (10) includes the fins (110) joined by joints (130) orthogonally to a core (100) and where the restriction box (20) is composed of the union of two J-shaped profiles (210), joined by welded joints (230).
  • the J-shaped profiles (210) have at their ends caps (220) with unequal rectangular shapes (221) (222), integrally joined to the J-shaped profiles (210).
  • the rectangular shaped caps (221) (222) are attached to the internal surfaces of the wing (211) and the base (212) or to the web (213) and the base (212).
  • Figure 6 reveals a section of a J-shaped profile (210) that contains an element, body or mass (30) with a binder that includes, at least one binder material, selected from lime, plaster, cement and concrete, which It is set and polished on the surface (32), where the body (30) provides sufficient flexural stiffness to avoid the elastic buckling failure mode in the steel core (100).
  • a binder that includes, at least one binder material, selected from lime, plaster, cement and concrete, which It is set and polished on the surface (32), where the body (30) provides sufficient flexural stiffness to avoid the elastic buckling failure mode in the steel core (100).
  • the binder mass (30) completely fills each half of the restriction box.
  • the length of the J-shaped profiles (21 5 0) is in the range between 30% to 75% of the total length (TL) of the brace.
  • the web (211) of the J-shaped profile (210) is joined to a reinforcing rod (40) longitudinally by means of a welded joint (410), the welded joint (410) can Whether by continuous or intermittent cord, the longitudinal reinforcement rods (40) are arranged in the plastic zone (ZP).
  • the rod (40) is supported on the mass with binder (30) to then be fixed by welding to the J-shaped profile (210) in the core (211) on the internal face.
  • the longitudinal reinforcing rods (40) have a round, rectangular or square cross-sectional shape, each reinforcing rod (40) is located on each lateral side of the core (100).
  • the length of the reinforcing rods (40) are located within the plastic zone (ZP) and is, preferably, equal to the length of the half restriction box minus 20 mm; the thickness of the reinforcing rods (40) or diameter is less than the thickness of the steel core (100).
  • the reinforcing rods (40) prevent the brace from decreasing lateral movement and prevent it from bending along the strong axis and allow the steel core (100) to expand laterally when compressed.
  • a web height (AL), a base length (LB), a flange height (AA) and a reinforcement distance (DR) are defined between the upper edge of the web ( 211) and the position of the center of the rod (40); where the reinforcement distance (DR) is in the range between 40% to 60% of the height of the web (AL).
  • the distance from the height of the wing (AA) is in the range between 30% to 70% of the height of the web 5 (AL), preferably 50%.
  • Figure 7 reveals the way in which the brace body (10) is arranged, particularly in the area of fitting between the ends of the binder body (30) which has notches (310) that fit into the projection (113) of each fin. (110).
  • Figures 8A and 9A reveal a cross section AA of the middle zone of the restricted buckling brace with longitudinal reinforcement (1), showing the arrangement of the pair of longitudinal reinforcing rods (40), where the reinforcing rod (40) It is joined by means of a joint (410) to the inner wall of the web (211) of the J-shaped profile (210).
  • the J-shaped profiles (210) are joined by joints (230) welded in the longitudinal direction in the form of a continuous or intermittent cord.
  • an overlapping zone (ZS) is formed and defined which is in the range of 50% to 70% of the wing height (AA) of the J-profile (210).
  • Figures 8B and 9B reveal specific details of the arrangement of an insulating spacer layer (60) of plastic material, such as, for example, polytetrafluoroethylene PTFE, or of a bituminous material.
  • the separating layers (60) and (61) have coefficient of friction in the range of 1% to 10%.
  • the spacer layer (60) or (61) is located within the restricted buckling length in the plastic zone.
  • the PTFE separating layer has a compressive strength in the range of 6,000 to 24,000 kN / m 2 . Given the low coefficient of friction, said buckling-restricted brace with said reinforcement is capable of achieving a maximum compressive strength less than 1.3 times the maximum tensile strength and second a maximum axial strain in the aluminum steel core. minus 3.0%.
  • the separating layer (60) (61) is one and only one and is added between the body with binder (30) and the core (100).
  • the spacer layer (60) (61) is located on both sides of the flat face with larger surface area of the core. It only consists of a separating layer (60) (61) between the binder body (30) and the substantially flat sides with a larger surface of the core (100) in the plastic zone (ZP). There is no more than one spacer layer (60) or other element between the binder body (30) and the core (100).
  • a second object of the present invention is configured, according to the elements previously exposed, a method for manufacturing a restricted buckling brace with reinforcement that comprises the following steps:

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Abstract

La presente invención proporciona una riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal, al igual que su método de fabricación. El dispositivo incluye un cuerpo de riostra fijado entre una caja de retención; donde la caja de retención está formada por la unión de dos perfiles en forma de J unidos por juntas; la riostra tiene una distancia de zona sobrepuesta, donde la caja de retención incluye cuerpos con aglomerante. Además, incluye una varilla fijada en el alma de cada perfil en forma de J, donde el cuerpo de riostra tiene un núcleo con dos aletas en cada extremo del cuerpo de riostra y una única capa separadora entre el cuerpo con aglomerante y el núcleo del cuerpo de riostra y su método de fabricación de la riostra.

Description

RIOSTRA DE PANDEO RESTRINGIDO CON REFUERZO Y SU MÉTODO DE
FABRICACIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuentra relacionada con el campo técnico de la ingeniería civil, en especial, con dispositivos o sistemas aplicados para proteger diferentes tipos de construcciones respecto a actividad sísmica, permitiendo un mejor desempeño de la estructura en reducción del daño o edificación ante un eventual movimiento de la estructura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica existen una gran variedad de soluciones que presentan elementos estructurales que permiten brindar mayor resistencia sísmica a las edificaciones, con el objetivo de hacerlas más confiables, aumentando su nivel de seguridad, en especial, en relación con edificaciones ubicadas en regiones sísmicamente activas.
Los eventos sísmicos presentan el potencial de causar una gran devastación sobre la infraestructura de una región. Los daños sobre la infraestructura de tipo esencial generan impactos significativos tanto en la economía, como en la capacidad resiliente de una sociedad ante un evento devastador.
A su vez, los costos relacionados con los daños generados como consecuencia de un evento sísmico, pueden configurar un factor importante de desaceleración de una economía. Lo anterior, teniendo en cuenta factores asociados a pérdidas no aseguradas de la propiedad, interrupción en la producción industrial, pérdida de empleos, vandalismo, impuestos y costos de reconstrucción, entre otros.
En este contexto, en materia de patentes de invención, se observan en el estado de la técnica soluciones como la divulgada en la solicitud de patente US 20130152490, la cual, presenta una abrazadera de pandeo restringido con una placa central, generalmente alargada con un primer extremo y un segundo extremo y un eje longitudinal; una región medial, con un medio de fijación en cada extremo de dicha placa central, donde dicha placa central se configura para sostener fuerzas de compresión y fuerzas de tracción desde dichos extremos.
Una capa de resorte discreta de material corrugado que rodea algunas o todas las superficies de al menos dicha región medial de dicha placa central, definiendo dicha capa de resorte discreta una zona de compresión alrededor de la placa central y que, a su vez, proporciona una capa de separación de una matriz lechada que rodea la capa de resorte discreta, y que proporciona un espacio para la expansión de dicha placa central. Así mismo, presenta un tubo de carcasa que encierra y separa la placa de núcleo, configurado para mantener las fuerzas de expansión y evitar que dicha placa de núcleo se pandee, comprendiendo dicho tubo de carcasa, además, una primera placa de extremo y una segunda placa de extremo. La matriz de lechada entre la capa de resorte discreta y el tubo de revestimiento presenta uno o más topes de posicionamiento unidos a dicha placa de núcleo.
La matriz de lechada sirve como elemento de restricción de pandeo si se aplica suficiente fuerza a los extremos de la placa central, la cual, se encuentra configurada para absorber choques sísmicos u otras fuerzas en tensión y compresión.
La patente US 6,826,874 divulga una abrazadera de pandeo restringido en la que un miembro axial central fabricado en acero se hace pasar a través de un miembro de hormigón que restringe el pandeo reforzado con un miembro de acero y una película preventiva de adhesión. Proporciona una interfaz entre el elemento axial central y el hormigón que restringe el pandeo; dicho miembro de hormigón de restricción de pandeo tiene una dirección axial y un perímetro exterior. El miembro de acero refuerza el hormigón de restricción de pandeo dentro del perímetro exterior perpendicular a la dirección axial y en cooperación con la pluralidad de barras de refuerzo dispuestas en la dirección del eje. A su vez, presenta una película preventiva de adhesión que muestra un módulo secante en una dirección de espesor de al menos 0,1 N/mm2 entre un punto que muestra una deformación por compresión del 0% y un punto que muestra una deformación por compresión del 50% y hasta 21 .000 N/mm2, entre un punto que muestra una deformación por compresión del 50% y un punto que muestra una deformación por compresión del 75%, y que tiene un espesor en la dirección del espesor de la placa del miembro axial central fabricado en acero y un espesor en una dirección de ancho de placa del mismo de al menos 0,5 a 10% del espesor de la placa y de al menos 0,5 a 10% del ancho de la placa, respectivamente.
La patente US 7,707,788 divulga una abrazadera restringida de pandeo que incluye un núcleo deformable contenido dentro de una carcasa exterior. Los extremos del núcleo sobresalen de la carcasa para conectarse a un marco u otra estructura. Una longitud del núcleo deformable entre sus extremos, conocida como la sección de calibre o ceder, es capaz de deformarse durante una carga de terremoto o explosión. La sección del medidor está tratada térmicamente de manera diferencial desde los extremos para que la sección del medidor tenga un límite elástico más bajo que los extremos. La carcasa proporciona contención del núcleo para evitar el pandeo del núcleo. Se proporciona una interfaz de lámina metálica o una capa de desunión entre el núcleo deformable y la carcasa para que el núcleo deformable no se una a la carcasa.
En este sentido, resulta necesario desarrollar y promover alternativas innovadoras de protección sísmica que permitan la preservación de edificaciones existentes o nuevas, a través de la reducción del daño ante eventos sísmicos fuertes, garantizando la operación de la infraestructura! esencial.
En consecuencia, mejorando el refuerzo de la riostra para un mejor comportamiento al momento de absorber energía, en el caso de presentarse un movimiento sísmico, permitiendo de esta forma, el aumento de la resistencia, de la capacidad de disipación de energía y permitiendo mayor resiliencia a la estructura donde se encuentre instalado el dispositivo estructural tipo riostra de pandeo restringido.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
En un primer objeto, la presente invención proporciona un dispositivo riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal, el cual, funciona como un elemento estructural que proporciona elementos de rigidez y amortiguamiento estructural adicional a cualquier estructura de construcción. La riostra resiste fuerzas axiales en el rango elástico e inelástico, tanto en tensión como en compresión, sin que dicha riostra presente pandeo elástico. Este comportamiento general una alta capacidad de disipación de energía, reduciendo así la energía sísmica que debe ser absorbida/disipada por la estructural principal.
El dispositivo objeto de la invención aumenta por consiguiente la seguridad de las edificaciones y construcciones en general, ante las circunstancias y efectos causados por un evento sísmico.
En un objeto adicional, la invención revela un método de fabricación de una riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal.
Los objetos anteriormente descritos, al igual que los objetos adicionales a que hubiere lugar, serán expuestos al detalle y con la suficiencia necesaria en el capítulo descriptivo que se divulga a continuación, el cual constituirá el fundamento del capítulo reivindicatorío.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Con el objeto de ayudar a lograr una mejor comprensión de las características técnicas de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva como parte integrante de la misma, un conjunto de figuras definidas en el contexto que se expone a continuación:
Figura 1A. Vista superior del cuerpo de riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 1B. Vista frontal del cuerpo de riostra de pandeo restringido con refuerzo. Figura 2. Vista lateral del cuerpo de riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 3A. Vista superior de la riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 3B. Vista frontal de la riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 4. Perfil en forma de J con tapas que define la porción de contención. Figura 5. Vista lateral de la riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 6. Vista del perfil en forma de J con relleno de cuerpo con aglomerante y varilla de refuerzo.
Figura 7. Vista 3D de cuerpo de riostra con la indicación de disposición a ambos lados con cuerpo con aglomerante.
Figura 8A. Corte de la zona media de una riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 8B. Detalle de corte en la zona media de una riostra de pandeo restringido con refuerzo (Detalle Figura 8A).
Figura 9A. Corte de la zona media de una riostra de pandeo restringido con refuerzo.
Figura 9B. Detalle de corte en la zona media de una riostra de pandeo restringido con refuerzo (Detalle Figura 9A).
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención surge como respuesta a la necesidad de resolver los diferentes problemas relacionados con la rigidez y amortiguamiento estructural de edificaciones y construcciones en general, en especial, ante el acaecimiento de eventos sísmicos, mediante un dispositivo riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal.
La descripción de la realización de la presente invención no pretende limitar su alcance, sino servir como un ejemplo particular de la misma. Se espera que una persona versada en la materia comprenda que las modalidades equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la presente invención en su forma más amplia.
Para una mejor comprensión de la presente invención, se detallan a continuación ciertos términos técnicos utilizados en la descripción de la misma.
En este sentido, se entenderá en el contexto de la presente invención por “longitudinal” a la dirección mayor predominante de un elemento o cosa. A su vez, se entenderá en el contexto de la presente invención por “transversal”, a la dirección perpendicular a la dirección longitudinal definida.
La presente invención revela una riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal que funciona como un elemento estructural que, a su vez, proporciona a una estructura de construcción, la rigidez y amortiguamiento estructural adicional para generar resistencia a fuerzas axiales adicionales en el rango elástico e inelástico, tanto en tensión como en compresión, sin presentar pandeo elástico.
Las figuras 1A y 1 B revelan un cuerpo de riostra (10) que incluye un núcleo (100), al que se le han unido dos aletas (110) en cada extremo del cuerpo de riostra (100), las aletas (110) están unidas de manera sustancialmente perpendicular a la cara mayor con superficie plana del núcleo (100).
En la modalidad preferida de la invención, la forma de unión se implementa por medio de depósito continuo de metal, como, por ejemplo, un cordón de soldadura.
El cuerpo de riostra (10) tiene una longitud total (LT) que incluye tres sectores; dos zonas de conexión (ZC) en los extremos adyacentes a las zonas de transición (ZT) intermedias y una zona plástica (ZP) interna.
El área de la sección transversal de la zona de conexión (ZC), es al menos veces mayor que la zona plástica (ZP) interna y el área de la sección transversal de la zona de transición (ZT), es al menos 2 veces mayor que la zona plástica (ZP) interna.
Cada zona de conexión (ZC) incluye agujeros pasantes (102) perforados en el núcleo (100) y agujeros pasantes (112) perforados sobre las aletas (110).
La configuración de la zona de conexión (ZC) permite su acople a la estructura de cualquier edificación.
En la modalidad preferida de la invención, la zona plástica (ZP) tiene un tope de retención al deslizamiento (120) ubicado en la parte central, donde dicho tope (120) de retención al deslizamiento, es soldado en el centro del núcleo (100) de acero, evitando que la caja de retención (20) se deslice a lo largo de la longitud del cuerpo de la riostra (10) cuando se coloca en un plano inclinado. Por lo tanto, el tope (120) permite que la caja de restricción retenga su posición, de modo que el núcleo (100) de acero pueda deformarse libremente en su dirección axial, sin entrar en contacto con la zona de transición.
La proporción entre la distancia de ancho máximo (a-i) del núcleo (100) y la distancia de ancho máximo (a2) de aletas, se encuentra en el rango de valores 1 :2 a 2:1 , preferentemente es sustancialmente 1 :1 .
La figura 2 revela una vista lateral del cuerpo de riostra (10), la cual, incluye aletas (110) unidas al núcleo (100) de forma ortogonal, por medio de una junta (130) soldada o un depósito continuo de metal.
La forma transversal del cuerpo de riostra (10) en las zonas de transición (ZT) y zona de conexión (ZC) tiene forma de cruz formado por un núcleo (100) de sección transversal de forma rectangular y aletas (110) de sección transversal de forma rectangular unidas a dicho núcleo (100).
La longitud de la zona de conexión (ZC) está en el rango de entre el 5% a 15% de la longitud total (LT) del cuerpo de riostra. El área de sección transversal está en el rango entre 5 y 10 veces el área de sección transversal del núcleo (100) de acero en la zona plástica (ZP).
La zona plástica (ZP) del núcleo (100) de acero tiene una forma de sección transversal rectangular. La longitud de la zona plástica (ZP) está en el rango entre el 30% a 70% de la longitud total (LT) de riostra.
El espesor tiene relación al ancho del núcleo (b) que varía de 1 :9 a 1 :14. El ancho (b) es mostrado en la figura 1 A.
Las figuras 3A y 3B revelan una riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal (1), que incluye un cuerpo de riostra (10) contenido en una caja de restricción (20) que tiene dos perfiles en forma de J (210) unidos por juntas (230) soldadas.
La figura 4 revela un perfil en forma de J (210) que tiene un ala (211 ) extendida perpendicularmente a una base (212) extendida perpendicularmente a un alma (213). En los extremos del perfil en forma de J (210) se unen tapas (220) desiguales con forma sustancialmente rectangular, donde lo anterior define porción de contención (PC) donde se va a ser vaciado y solidificado el cuerpo con aglomerante (30) de manera irreversible, donde puede incluir elementos temporales para la formación del cuerpo con aglomerante (30).
La figura 5 revela una vista lateral de una riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal (1), que tiene un cuerpo de riostra (10) dentro de una caja de restricción (20); donde el cuerpo de riostra (10) incluye las aletas (110) unidas por juntas (130) de manera ortogonal a un núcleo (100) y donde la caja de restricción (20) está compuesta por la unión de dos perfiles en forma de J (210), unidos por juntas (230) soldadas.
En una modalidad de la invención, los perfiles en forma de J (210) tienen en sus extremos tapas (220) con formas rectangulares (221 ) (222) desiguales, unidas de manera solidaria a los perfiles en forma de J (210).
En una modalidad de la invención, las tapas con formas rectangulares (221) (222) están unidas a las superficies internas de ala (211 ) y la base (212) o al alma (213) y la base (212). Las tapas (221 ) (222) colocadas en los extremos del perfil en forma de J (210), permiten el llenado con el cuerpo con aglomerante en la porción de contención (PC).
La figura 6 revela un corte de un perfil en forma de J (210) que contiene un elemento, cuerpo o masa (30) con aglomerante que incluye, al menos un material aglomerante, seleccionado entre cales, yesos, cementos y concretos, el cual es fraguado y pulido en la superficie (32), donde el cuerpo (30) proporciona suficiente rigidez a la flexión para evitar el modo de falla de pandeo elástico en el núcleo (100) de acero.
La masa (30) con aglomerante llena completamente cada mitad de la caja de restricción. La longitud de los perfiles en forma de J (21 5 0) están en el rango entre el 30% a 75% de la longitud total (LT) de la riostra.
En una modalidad de la invención, el alma (211 ) del perfil en forma de J (210) se une una varilla (40) de refuerzo de manera longitudinal por medio de una junta (410) soldada, la junta (410) soldada puede ser por cordón continuo o intermitente, las varillas (40) de refuerzo longitudinal se disponen en la zona plástica (ZP). La varilla (40) es apoyada sobre la masa con aglomerante (30) para luego ser fijada mediante soldadura al perfil en forma de J (210) en el alma (211 ) en la cara interna. Las varillas (40) de refuerzo longitudinal tienen forma de sección transversal redonda, rectangular o cuadrada, cada varilla (40) de refuerzo está ubicada en cada lado lateral del núcleo (100).
La longitud de las varillas de refuerzo (40) se ubican dentro de la zona plástica (ZP) y es, preferentemente, igual a la longitud de la media caja de restricción menos 20 mm; el grosor varillas de refuerzo (40) o diámetro es menor que el grosor del núcleo (100) de acero.
Las varillas de refuerzo (40) evitan que la riostra disminuya el movimiento lateral y evita que se doble a lo largo del eje fuerte y permite que el núcleo (100) de acero se expanda lateralmente cuando se comprime.
En el perfil en forma de J (210) se define una altura del alma (AL), una longitud de base (LB), una altura de ala (AA) y una distancia de refuerzo (DR) entre el borde superior del alma (211 ) y la posición del centro de la varilla (40); donde la distancia de refuerzo (DR) está en el rango entre el 40% al 60% de la altura del alma (AL).
En el perfil en forma de J (210) la distancia de la altura del ala (AA) está en el rango entre el 30% al 70% de la altura de alma 5 (AL) preferentemente 50%.
La figura 7 revela la forma como se dispone el cuerpo de riostra (10) particularmente en la zona de encaje entre los extremos del cuerpo con aglomerante (30) el cual tiene muescas (310) que encajan en la saliente (113) de cada aleta (110).
La figura 8A y 9A revelan un corte A-A transversal de la zona media de la riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal (1 ), que muestra la disposición del par de varillas de refuerzo (40) longitudinal, donde la varilla de refuerzo (40) está unida por medio de una junta (410) a la pared interna del alma (211 ) del perfil en forma de J (210).
Los perfiles en forma de J (210) están unidos por juntas (230) soldadas en la dirección longitudinal en forma de cordón continuo o intermitente.
Además, entre el alma (211 ) de un perfil en forma de J (210) y el ala (213) del otro perfil en forma de J (210), se forma y define una zona sobrepuesta (ZS) que está en el rango de entre el 50% a 70% de la altura de ala (AA) del perfil en forma de J (210).
Las figuras 8B y 9B revelan detalles específicos de la disposición de una capa separadora (60) aislante de material plástico, como, por ejemplo, politetrafluoroetileno PTFE, o de un material bituminoso. La capa cual puede ser dispuesta de manera envolvente alrededor del núcleo (100) como se muestra en las figuras 8A y 8B y en forma de capas separadoras (61 ) a lado y lado como las mostradas en las figuras 9A y 9B.
Las capas separadoras (60) y (61 ) tienen coeficiente de fricción en el rango de 1% a 10%. La capa separadora (60) o (61 ) se ubican dentro de la longitud restringida de pandeo en la zona plástica.
La capa separadora de PTFE tiene una resistencia a la compresión en el rango de 6.000 a 24.000 kN/m2. Dado el bajo coeficiente de fricción, dicha riostra restringida contra pandeo con dicho refuerzo es capaz de alcanzar una resistencia de compresión máxima menor que 1 ,3 veces la resistencia a la tracción máxima y segundo una deformación unitaria axial máxima en el núcleo de acero de al menos 3,0%.
La capa separadora (60) (61 ), es una única y solo una y está adicionada entre el cuerpo con aglomerante (30) y el núcleo (100). La capa separadora (60) (61 ) se ubica a ambos lados de la cara plana con superficie mayor del núcleo. Solo consta de una capa separadora (60) (61 ) entre el cuerpo con aglomerante (30) y los lados sustancialmente planos con superficie mayor del núcleo (100) en la zona plástica (ZP). No hay más de una capa separadora (60) u otro elemento entre el cuerpo con aglomerante (30) y el núcleo (100).
Un segundo objeto de la presente invención lo configura, de acuerdo a los elementos anteriormente expuestos, un método para fabricar una riostra de pandeo restringido con refuerzo que comprende las siguientes etapas:
• Proveer un núcleo (100), cuatro aletas (110), dos perfiles en forma de J (210) y dos varillas de refuerzo (40), cuerpos con aglomerante (30) y una capa separadora (60) (61 ). • Alistar los dos perfiles en forma de J (210) con elementos temporales para crear los espacios necesarios para la posterior inserción de las secciones transversales en forma de cruz dentro de la zona de transición.
• Llenar cada uno de los perfiles en forma de J (210) con el cuerpo con aglomerante (30), asegurando que el cajón esté completamente lleno sin burbujas de aire hasta la superficie superior del mismo y nivelado adecuadamente para garantizar un contacto superficial adecuado con el núcleo (100) de acero;
• Adicionar la capa separadora (60) (61 ), que evita la adhesión de dicho núcleo de acero al cajón de restricción;
• Pulir la superficie del cuerpo con aglomerante (30) para crear una superficie de contacto suave, uniforme y nivelada, después de que dicha mezcla se haya curado y se haya solidificado.
• Retirar los elementos temporales de los perfiles en forma de J (210), sin afectar la sección de cuerpo con aglomerante;
• Ubicar y unir cada una de las varillas de refuerzo (40), sobre la parte central del alma (211) del perfil en forma de J (210). La varilla de refuerzo (40) se apoya sobre el cuerpo con aglomerante (30).
• Ubicar el núcleo (100) de acero sobre el cuerpo con aglomerante (30) ubicada en el perfil en forma de J (210).
• Ubicar el perfil en forma de J (210) con su cuerpo con aglomerante (30) complementario sobre el núcleo (100) de acero,
• Unir y traslapar en la dirección longitudinal los perfiles en forma de J para formar la caja de restricción (20) y obtener la riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal.
Aunque la presente invención ha quedado descrita con las realizaciones o modalidades preferidas mostradas, queda entendido que las modificaciones y variaciones que conserven el espíritu y conformación general de la materia divulgada, se entienden comprendidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Riostra de pandeo restringido con refuerzo longitudinal caracterizada porque incluye un cuerpo de riostra (10) fijado entre una caja de retención (20); donde la caja de retención (20) está formada por la unión de dos perfiles en forma de J (210), unidos por juntas (230) y tiene una distancia de zona sobrepuesta (ZS) en el rango de entre 50% al 70% de la altura del ala (AA) (213) de cada perfil en forma de J (210); donde la caja de retención (20) incluye cuerpos con aglomerante (30) contenidos en la porción de contención (PC) de cada perfil en forma de J (210).
2. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque incluye una varilla (40) fijada en el alma (211 ) de cada perfil en forma de J (210) por medio de una junta (410).
3. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque el cuerpo de riostra (10) incluye un núcleo (100) que tiene unidos dos aletas (110) en cada extremo del cuerpo de riostra (100), las aletas (110) están unidas de manera perpendicular a la cara mayor con superficie plana del núcleo (100).
4. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque incluye una varilla (40) fijada en el alma (211) de cada perfil en forma de J (210) a una distancia de refuerzo (DR) en el rango entre 40% al 60% de la altura del alma (AL) (211).
5. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque en el perfil en forma de J (210) la distancia de la altura del ala (AA) (213) está en el rango entre el 30% al 70% de la altura de alma (AL) (211 ).
6. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 y 3 caracterizada porque incluye además una única capa separadora (60) (61) entre el cuerpo con aglomerante (30) y el núcleo (100) del cuerpo de riostra (10).
7. La riostra de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizada porque la capa separadora (60) es de material politetrafluoroetileno PTFE.
8. La riostra de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizada porque la capa separadora (60) es de material bituminoso.
9. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque la longitud de los perfiles en forma de J (210) están en el rango entre el 30% a 75% de la longitud total (LT) de la riostra.
10. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque el núcleo (100) en la parte central tiene un tope (120).
11. La riostra de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque la longitud de la zona de conexión (ZC) está en el rango de entre el 5% a 15% de la longitud total (LT) del cuerpo de riostra y el área de sección transversal de la zona de conexión (ZC) está en el rango entre 5 a 10 veces el área de sección transversal del núcleo (100) en la zona plástica (ZP).
12. Método para fabricar una riostra de pandeo restringido con refuerzo que comprende las siguientes etapas:
Proveer un núcleo (100), cuatro aletas (110), dos perfiles en forma de J (210) y dos varillas de refuerzo (40), cuerpos con aglomerante (30) y capa separadora (60) (61);
Alistar los dos perfiles en forma de J (210) con elementos temporales para crear los espacios necesarios para la posterior inserción de las secciones transversales en forma de cruz dentro de la zona de transición (ZT);
Llenar cada perfil en forma de J (210) con el cuerpo con aglomerante (30) asegurando que el espacio de contención esté completamente lleno, sin burbujas de aire, hasta la superficie superior del mismo y nivelado adecuadamente para garantizar un contacto superficial adecuado con el núcleo (100) de acero;
Adicionar la capa separadora (60) (61 );
Pulir la superficie (32) del cuerpo con aglomerante (30);
Retirar los elementos temporales de los perfiles en forma de J (210); Ubicar y unir cada una de las varillas de refuerzo (40), sobre la parte central del alma (211 ) del perfil en forma de J (210);
Ubicar el núcleo (100) de acero sobre el cuerpo con aglomerante (30) ubicada en el perfil en forma de J (210); - Ubicar el perfil en forma de J (210) con su cuerpo con aglomerante (30) complementario sobre el núcleo (100); y
Unir y traslapar en la dirección longitudinal los perfiles en forma de J (210) para formar la caja de restricción (20) y obtener la riostra de pandeo restringido con refuerzo.
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