ES2220236B1 - "estructura de edificio multiplanta". - Google Patents
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Abstract
Estructura de edificio multiplanta. Estructura multiplanta a base de elementos de hormigón prefabricados y autoportantes, que presenta nudos hiperestáticos formados por una zona de unión de un pular prefabricado continuo que se deja libre de hormigón y queda reforzada con una armadura, dos jácenas mixtas autoportantes en dos lados opuestos del pilar, dos prelosas en lados opuestos del pilar, diferentes a los que ocupan las jácenas, medios de unión fija entre las dos jácenas que atraviesan la zona de unión del pilar prefabricado, medios de sujeción en obra de las jácenas mixtas autoportantes y elementos de armadura que atraviesan la zona de unión del pilar y se extienden en la dirección de las prelosas. Una vez colocados los elementos, el nudo es hormigonado en obra.
Description
Estructura de edificio multiplanta.
La presente invención se refiere a una estructura
de edificio multiplanta que presenta sensibles ventajas respecto a
las estructuras hasta ahora conocidas.
La presente invención se inscribe en el sector de
la construcción, y se refiere a una estructura multiplanta a base de
elementos prefabricados autoportantes.
El desarrollo actual del sector de la
construcción está cada día más involucrado con los conceptos de
sostenibilidad y protección del medio ambiente. Las obras
relacionadas con edificios llevan asociadas contaminaciones del
aire, suelo y agua durante el tiempo de duración de las mismas.
La utilización de elementos prefabricados supone
una reducción de las emisiones, como por ejemplo polvo o emisiones
sonoras, así como del tiempo en que se dan, pues se reduce de manera
notoria el tiempo de construcción de la estructura. Además, con los
elementos prefabricados apenas se producen emisiones ni desperdicios
en obra, si lo comparamos con el sistema de construcción
tradicional.
Otras de las ventajas de la utilización de
elementos prefabricados residen en la calidad de los elementos
utilizados y en la disminución de la mano de obra necesaria durante
la construcción.
Dentro de los sistemas de construcción que
utilizan elementos prefabricados, aquellos que utilizan elementos
autoportantes, y que por ello no necesitan de apuntalamientos de la
estructura, son los que requieren un menor tiempo de instalación en
obra, con la consiguiente reducción del impacto ambiental, así como
la consiguiente reducción de costes asociados al tiempo de
instalación en obra.
Dentro de este último grupo, son conocidos por
sus ventajas las estructuras que combinan pilares prefabricados
continuos de hormigón, placas alveolares pretensadas y jácenas
mixtas autoportantes.
Las técnicas actualmente conocidas para esta
combinación de elementos permiten realizar uniones entre elementos
verticales y horizontales (nudos) no rígidos. Estos nudos no rígidos
son denominados nudos de tipología isostática o, simplemente, nudos
isostáticos. Sin embargo, las técnicas conocidas no permiten
conseguir con estos elementos, de una manera apropiada, nudos
rígidos. Estos nudos rígidos son denominados nudos de tipología
hiperestática o, simplemente, nudos hiperestáticos. Y este tipo de
nudos son necesarios en estructuras para edificios en altura
sometidos a esfuerzos horizontales (acción del viento, efectos
sísmicos...) en los que la resistencia a éstos se confía totalmente
a la malla estructural.
Por lo tanto, un problema técnico que pretende
solucionar la presente invención consiste en diseñar una estructura
que combinando pilares prefabricados continuos de hormigón, placas
alveolares pretensadas y jácenas mixtas autoportantes pueda
incorporar nudos hiperestáticos.
La invención consiste en una estructura
multiplanta con nudos hiperestáticos que combina pilares
prefabricados de hormigón, continuos, preparados para la realización
de nudos hiperestáticos, placas alveolares pretensadas y jácenas
mixtas autoportantes, así como medios estructurales y de unión para
la realización de los nudos hiperestáticos.
Más concretamente, la presente invención consiste
en una estructura multiplanta que presenta las características
recogidas en la reivindicación independiente 1 adjunta.
Dicha estructura presenta un nudo en el que
confluye, en dirección vertical, un pilar prefabricado continuo de
hormigón, que ha sido adaptado, presentando una zona de unión que
está libre de hormigón y que deja al aire una armadura, y en
dirección horizontal, dos jácenas mixtas autoportantes situadas en
lados opuestos de la zona de unión del pilar prefabricado, y unidas
entre ellas de manera fija por medios que atraviesan la zona de
unión del pilar; medios de sujeción en obra de las jácenas mixtas
autoportantes que confluyen en el nudo; dos prelosas, situadas cada
una en lados opuestos de pilar y distintos de los ocupados por las
jácenas, y que se apoyan en las mismas; y elementos de armadura que
se extienden en la dirección de las prelosas y atraviesan la zona de
unión del pilar prefabricado. Una vez colocados todos los elementos,
se procede a hormigonar el conjunto, consiguiéndose de esta manera
un nudo hiperestático.
Además, la presente invención también prevé
realizaciones preferentes que son objeto de las reivindicaciones
dependientes adjuntas.
De esta manera, se consigue una estructura
multiplanta con nudos hiperestáticos que posee todas la ventajas
asociadas a la utilización de un sistema de construcción basado en
elementos prefabricados que no necesitan apuntalamiento.
Otro objetivo de la presente invención es obtener
una estructura multiplanta con nudos hiperestáticos realizada con
los elementos prefabricados antes citados, que presenta además una
ausencia total de descuelgue de las jácenas por debajo de las placas
alveolares, formando forjados planos de máxima esbeltez, a base de
mínimos cantos.
Para su mejor compresión, se adjunta a título de
ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una
realización preferente de la presente invención.
La figura 1 muestra una vista general en
perspectiva de una estructura según la presente invención.
La figura 2 muestra una vista en alzado de la
estructura de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en planta superior
de la estructura de la figura 1.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de
un pilar prefabricado continuo con una zona de unión preparada para
formar un nudo hiperestático.
La figura 5 es una vista en perspectiva en la que
se muestra esquemáticamente la utilización de unas ménsulas que se
utilizan como medios de apoyo para las jácenas mixtas en los nudos
hiperestáticos.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de
la unión de dos pilares prefabricados continuos.
La figura 7 muestra una vista, seccionada para
ver sus elementos internos, de otro ejemplo de realización de una
unión entre pilares prefabricados de diferentes características.
La figura 8 muestra una vista, seccionada para
ver sus elementos internos, de un ejemplo de unión de un pilar con
un forjado superior o techo del edificio.
La figura 9 muestra una vista en perspectiva de
una realización de jácena mixta adaptada para unirse a un nudo
hiperestático según la presente invención.
La figura 10 muestra una vista en perspectiva de
una construcción en la que se pueden observar dos nudos
hiperestáticos adyacentes, con sus respectivos elementos, antes de
ser hormigonados.
La figura 11 es una vista en perspectiva donde se
aprecia con mayor detalle un nudo hiperestático de la figura 10.
La figura 12 es una vista en sección por el plano
XII-XII indicado en la figura 10, en la que se
pueden apreciar dos placas alveolares alrededor de una prelosa que
dispone de elementos de armadura.
La figura 13 es una vista en sección por el plano
XIII-XIII indicado en la figura 10, en la que se
puede apreciar una jácena mixta que confluye hacia un nudo
hiperestático.
La figura 14 es una vista en sección, según el
plano XIV-XIV indicado en la figura 10, en la que se
pueden apreciar detalles de los elementos que confluyen en el nudo
hiperestático, así como la utilización de un túnel situado en el
pilar prefabricado para rellenar el nudo de hormigón.
La figura 15 es una vista en perspectiva en la
que se muestra una realización alternativa de una estructura según
la presente invención en la que se observan dos pilares
desalineados.
La figura 16 muestra una vista en sección de
ejemplo de realización de la unión de los pilares con la cimentación
del edificio.
La figura 17 muestra una vista en sección de otra
realización alternativa de una unión de un pilar con la cimentación
del edificio.
La figura 1 muestra una estructura (1) según la
presente invención, que consta, entre otros, de los siguientes
conjuntos estructurales: un conjunto de elementos de cimentación
(2), una pluralidad de pilares verticales (3), (3'),... , una
pluralidad de forjados (4), (4'),..., que definen los pisos del
edificio, una pluralidad de balcones (5), (5')... y una pluralidad
de diferentes huecos (6), (6')... definidos en los forjados (por
ejemplo para ascensores o para escaleras).
Con excepción de la cimentación (2), que en un
caso general es realizada en obra, el resto de los conjuntos
estructurales del ejemplo mostrado anteriormente citados están
realizados mediante elementos prefabricados.
Tales elementos prefabricados incluyen elementos
ya conocidos tales como los pilares prefabricados de hormigón (8),
placas alveolares (9), (9'), y jácenas mixtas autoportantes
(11).
Así, por ejemplo, en la formación de los forjados
(4), (4'), ..., intervienen, entre otros, placas alveolares (9), y
jácenas mixtas autoportantes (10). En la formación de cada uno de
los pilares (3), (3') intervienen diferentes pilares continuos
prefabricados (7), (8),... colocados uno encima del otro. Estos
pilares continuos prefabricados (7), (8) que forman el pilar (3),
(3') pueden presentar diferentes tipologías a lo largo de la altura
del mismo. En el ejemplo de la figura 1, puede observarse que cada
pilar (3), (3') esta formado por un pilar continuo prefabricado (8)
situado en la parte inferior, y un pilar continuo prefabricado (7)
que está adaptado para la realización de nudos hiperestáticos,
colocado sobre éste último (8). En la presente descripción, la
palabra "continuo" en el término "pilar prefabricado
continuo" debe entenderse en el sentido de que el citado pilar
prefabricado atraviesa al menos un forjado.
Para conseguir sus objetivos, la presente
invención hace servir junto a los elementos prefabricados conocidos,
elementos prefabricados especialmente adaptados para la realización
de nudos hiperestáticos: pilares prefabricados continuos (7)
adaptados, jácenas mixtas autoportantes (11) especialmente adaptadas
para la realización de nudos hiperestáticos (13), así como otros
elementos de refuerzo y unión, también destinados a la realización
de tales nudos hiperestáticos.
Estos elementos se combinan entre sí, uniéndose a
través de nudos isostáticos (12) (no rígidos) de tipo conocido,
uniones entre pilares (15), uniones entre pilar y forjado (14) y
uniones entre pilar y cimentación (16). De manera característica
para la presente invención, la estructura (1) presenta nudos
hiperestáticos (13).
En el ejemplo mostrado en la figura 1, se puede
observar que en los primeros pisos, en los cuales los esfuerzos
laterales no son importantes, se han utilizado pilares prefabricados
(8) no modificados y nudos isostáticos (12) de tipo conocido,
mientras que en las plantas superiores, que son requeridas por
esfuerzos laterales más importantes, se han realizado nudos
hiperestáticos (13) según la presente invención, para lo cual se han
utilizado pilares prefabricados continuos (7) modificados para tal
fin, como se describe a continuación.
La figura 4 muestra un pilar prefabricado
continuo (7) especialmente preparado para la realización de un nudo
hiperestático según la presente invención. Dicho pilar (7) se
caracteriza por presentar una zona de unión (17) que se deja libre
de hormigón y que define una parte superior (18) y otra parte
inferior (19) a la zona de unión (17). La zona de unión (17) deja al
aire los hierros (20), (20'), de la armadura del pilar. Dicha
armadura queda preferentemente reforzada por otros elementos de
armadura (21), (21'), ..., para conservar la resistencia en la zona
de unión (17) del elemento prefabricado (7). Además, la superficie
de separación entre la zona de unión (17) y la zona inferior (19)
presenta unos cajones (22), (22'), destinados a recibir unos
elementos alargados o ménsulas (23), (23') destinados a actuar como
medios de sujeción en obra de las jácenas (10) que confluyen al nudo
hiperestático (13). En el ejemplo mostrado en la figura 4, los
cajones (22), (22') están embebidos parcialmente en el hormigón de
la parte inferior (19), presentando unas patas inferiores con una
base más ancha (24), (24') (ver figura 5) para conseguir un anclaje
al hormigón del pilar. Según se representa en la figura 14, la parte
superior (18) presentará, preferentemente, un túnel (25) en el
hormigón que conectará una de sus caras laterales con la zona de
unión (15). Este túnel (25) se utiliza para facilitar el relleno de
hormigón de la zona de unión (17) una vez montado el nudo
hiperestático (13). En la figura 14 también puede apreciarse el uso
del túnel (25) y de los medios de sujeción en un nudo ya
montado.
Los requisitos de transporte hasta la obra,
imponen a los pilares prefabricados (7), (8) una limitación en
cuanto a su longitud. Esto hace necesario prever la unión entre
pilares. En la figura 4 es posible observar en la superficie
superior (50) del pilar (7) unos agujeros (26), (26'), (26''), (26)
destinados a recibir elementos de unión con otro pilar.
En la figura 6 se ha mostrado otro ejemplo de
unión entre dos pilares (7') y (7''). El pilar inferior (7')
presenta en su cara superior unos espárragos roscados (27), (27'),
..., que se introducen en los agujeros correspondientes del pilar
superior (7'') y posteriormente se ajusta la unión mediante un
sistema con tuerca, efectuándose el roscado de los espárragos a
través de los entrantes abiertos (28), (28')... que presenta el
pilar superior (7''). En el ejemplo se ha previsto además la
realización de un saliente (29) en la cara superior del pilar
inferior (7') que corresponde con un entrante del pilar superior
(7'') (no mostrado) lo que contribuye a facilitar el guiado del
pilar superior (7'') al instalarlo en obra. Al situar el pilar
superior (7'') sobre el pilar inferior (7') el entrante saliente
(29) encaja en el saliente del pilar superior (7'') lo que asegura
la perfecta alineación entre ambos pilares prefabricados.
En la figura 7, se muestra una sección de otro
ejemplo de unión de este tipo, en este caso entre dos pilares de
distinta sección (7) y (8). En la figura también se observa cómo es
posible interponer elementos horizontales entre pilares, como es el
caso de la jácena mixta autoportante (10) perteneciente al forjado
(4) de la figura 7.
En la figura 8 se observa otro ejemplo, en esta
caso de la unión de un pilar con un forjado superior (4), por
ejemplo, el forjado del techo del edificio, igualmente mediante
uniones roscadas (27), (27'). En los ejemplos de las figuras 6 y 7
se observa cómo el espárrago roscado que sobresale de la cara
superior del pilar para realizar la unión, puede formar parte, en
realizaciones preferentes, de la armadura (20), (20') situada en el
interior del pilar.
La figura 9 muestra una jácena mixta (10) que se
compone de un cajón metálico cuyas paredes (30), (31), (32),...,
presentan perforaciones (33), destinadas a permitir el relleno de la
jácena con hormigón armado y un ala (34) a cada lado, destinadas a
soportar otros elementos horizontales tales como paneles alveolares
de hormigón (9), prelosas (37), etc.... En el interior del cajón
pueden opcionalmente colocarse elementos de armadura. Una vez
instalada en obra, la jácena mixta (10) se rellena de hormigón,
permaneciendo dentro del forjado. La jácena mostrada en la figura 9
se encuentra, además, adaptada para la formación de un nudo
hiperestático (13) según al invención, y así presenta en una cara
vertical (32) de un extremo, unos cortes (35) que corresponden en
forma y tamaño con los elementos de sujeción (23), (23') de jácena
del pilar prefabricado adaptado (7). En el caso de que la forma de
la estructura (1) así lo requiriese, la cara del extremo opuesto de
la jácena mixta (10), podría estar adaptado de igual manera que la
cara (32) descrita. En la figura 14 se observa el funcionamiento de
los cortes 35 en combinación con los medios de sujeción del pilar
prefabricado continuo (22), (23), (24), (24'), en un nudo
hiperestático (13).
La figura 10 muestra dos nudos hiperestáticos
(13), (13'), según la presente invención, antes de ser hormigonados.
En la figura 11 se ha representado más en detalle uno de estos
nudos. Las figuras 12, 13 y 14 corresponden a secciones según los
planos indicados en la figura 10, en los que se puede observar con
mayor claridad determinadas características del nudo (13) y de los
elementos que los forman.
Como se observa en las citadas figuras, un nudo
hiperestático (13) de una estructura (1) según la presente
invención, consta de los siguientes elementos:
- 1)
- La zona de unión (17) de un pilar prefabricado adaptado (7).
- 2)
- Dos jácenas mixtas (10), (10') situadas en lados opuestos del pilar (7). Las jácenas mixtas (10), (10') se apoyan durante el montaje en medios de sujeción (22), (23), (22'), (23'), que en el ejemplo mostrado toman forma de ménsulas de apoyo situadas en el pilar (7), anteriormente descritas. Ver figura 14.
- 3)
- Medios de unión entre ambas jácenas (10), (10'). En el ejemplo mostrado en las figuras, estos medios consisten en una chapa metálica (36) que se unen a la cara superior de cada una de las ménsulas (10), (10') mediante soldadura o unión atornillada.
- 4)
- Dos prelosas (37), (37') en lados opuestos del pilar (7), distintos a los ocupados por las jácenas (10), (10'), que se apoyan en las alas laterales (34) de las jácenas.
- 5)
- Elementos de armadura (38) que se extienden en la dirección de las prelosas, atravesando el espacio de la zona de unión (17) del pilar (7).
La zona del nudo hiperestático se completa con
otros elementos ya conocidos como lo son los elementos de armadura
(39) en el espacio comprendido entre las jácenas mixtas (10) y los
elementos horizontales (9), (37), los elementos armadura (40) en el
espacio entre elementos horizontales (9), (37), o los elementos de
armadura (41) en el espacio definido por la prelosa, como se observa
en las figuras 12 y 13.
Una vez colocados todos los elementos se pasa a
hormigonar todo el conjunto. Como se observa en la figura 14, se
utilizará el túnel (25) del pilar (7), así como las perforaciones
(33) de las jácenas mixtas (10), para asegurar que el hormigón ocupa
la totalidad del espacio y que no quedan bolsas de aire.
La figura 15 muestra otra realización alternativa
en la que los nudos hiperestáticos (13) y (13') se encuentran
alineados en una dirección no ortogonal a la de las jácenas. Esta
realización requiere de la utilización adicional de placas
alveolares (42) y prelosas (43) especialmente adaptadas.
Finalmente, las figuras 16 y 17 muestran dos
ejemplos de unión de los pilares prefabricados (7), (8), con la
cimentación (2). En el ejemplo mostrado en la figura 16, se muestra
un ejemplo conocido de unión entre pilar y la zapata de la
cimentación (2) con mortero fluido (44) sin retracción por rellenos
y anclajes de precisión y cajón de empotramiento (45). La unión se
completa con los elementos de armadura (46) adecuados, de tipo
conocido. La figura 17 muestra otra realización de unión
pilar-zapata mediante anclajes roscados (47), (47'),
con recubrimiento posterior con mortero (48). En este caso, la unión
se completa con el mallazo (49).
En cuanto a los materiales, serán utilizables
todos aquellos conocidos por la técnica actual, especialmente
aquellos recomendados por las normas de uso habitual. A modo de
ejemplo, materiales típicos a utilizar podrían ser hormigón tipo
HA-30 en los pilares, HP-40 o
HP-50 en las placas alveolares, y
HA-30 en el hormigón vertido para la formación de
nudos y juntas entre elementos. Los aceros podrán ser de cualquier
tipo adecuado, como por ejemplo, acero
B-420-S de alta adherencia.
De esta manera, se consigue una estructura que
cuenta con las siguientes ventajas combinadas:
- 1)
- Es una estructura multiplanta a base de elementos prefabricados con nudos hiperestáticos, lo que favorece la creación de espacios altamente iluminados
- 2)
- Se
levanta en un tiempo récord al utilizar elementos prefabricados sin
necesidad de
\hbox{apuntalamiento}
- 3)
- Minimiza el tiempo de impacto ambiental
- 4)
- Aumento del tiempo de vida del edificio al utilizarse materiales de alta calidad y procesos de fabricación controlados en taller.
En general, todo cuanto no afecte, altere, cambie
o modifique la esencia de la estructura descrita, será variable a
los efectos de la presente invención.
Claims (5)
1. Estructura de edificio multiplanta, del tipo
que comprende pilares prefabricados de hormigón continuos
multiplanta, placas alveolares pretensadas y jácenas mixtas
autoportantes compuestas por una viga hueca de placas de acero con
agujeros en los laterales, siendo las jácenas completamente
hormigonadas durante la construcción del edificio, permaneciendo
dentro del forjado del mismo, caracterizada porque la
estructura presenta al menos un nudo hiperestático hormigonado en
obra y compuesto por:
- -
- un pilar prefabricado que comprende una zona de unión que queda libre de hormigón, dejando al aire una armadura reforzada;
- -
- dos de las citadas jácenas mixtas autoportantes, situadas cada una en lados opuestos de la zona de unión del pilar prefabricado continuo, extendiéndose ambas jácenas en sentidos sensiblemente opuestos;
- -
- medios de unión fija entre las dos jácenas mixtas autoportantes, que atraviesan la zona de unión del pilar prefabricado continuo;
- -
- medios de sujeción en obra de las jácenas mixtas autoportantes;
- -
- dos prelosas, situadas cada una en lados opuestos de la zona de unión del pilar prefabricado continuo y distintos a los ocupados por las jácenas, y que se apoyan en las jácenas;
- -
- y elementos de armadura que atraviesan la zona de unión del pilar y se extienden en la dirección de las prelosas.
2. Estructura, según la reivindicación 1,
caracterizada porque los medios de unión fija entre las dos
jácenas comprenden un elemento laminar metálico unido de manera fija
a ambas jácenas.
3. Estructura, según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizada porque los medios de sujeción en obra de las
jácenas comprenden una estructura anclada en el hormigón del pilar
prefabricado.
4. Estructura, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos
una jácena mixta que confluye en un lado presenta orificios para
recibir los medios de sujeción de las jácenas.
5. Estructura, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el pilar
prefabricado continuo del nudo hiperestático presenta para el
hormigonado del nudo un túnel que conecta un lateral del pilar con
la cara superior de la zona de unión del citado pilar.
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| ES200401543A ES2220236B1 (es) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | "estructura de edificio multiplanta". |
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| ES200401543A ES2220236B1 (es) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | "estructura de edificio multiplanta". |
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| ES2220236A1 ES2220236A1 (es) | 2004-12-01 |
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