ES2286261T3

ES2286261T3 - Estructuras marinas modulares.

Info

Publication number: ES2286261T3
Application number: ES02743596T
Authority: ES
Inventors: Eliyahu Kent; Yoram Alkon
Original assignee: Tamnor Management and Consulting Ltd
Current assignee: Tamnor Management and Consulting Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2007-12-01
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: EP1404927A1; US20040182299A1; DE60219014D1; DE60219014T2; WO2003002827A1; JP4060790B2; ATE357564T1; DK1404927T3; US7226245B2; IL159600A0; EP1404927B1; JP2004530822A; PT1404927E

Abstract

Un módulo estructural de 3D, denominado a continuación módulo 3-D (10) para ensamblar en una estructura modular marina portadora de carga, estando dicho módulo 3D diseñado como un cuerpo que constituye un paralelepípedo parcialmente recortado con lados rectangulares, caracterizado porque dicho módulo 3-D (10) comprende al menos una viga diagonal de refuerzo, denominada a continuación VDR, (30), dispuesta a lo largo de una diagonal, denominada a continuación R-diagonal, que conecta los vértices, denominados a continuación R-esquinas, de dicho paralelepípedo, teniendo dicho cuerpo caras planas que constituyen partes de dichos lados rectangulares, incluyendo dicha VDR (30) medios para un ensamblaje rígido a una VDR (30) de otro módulo 3-D (10) de manera que una pluralidad de módulos 3-D puedan unirse entre sí a lo largo de sus caras planas, y sus VDR (30) se puedan ensamblar la una a la otra en dichas caras planas para crear de este modo un enrejado rígido de un multitetraedro 3-D en dicha estructura modular, con lo que dicha estructura modular se comporta bajo carga como una estructura multitetraédrica, y en la que al menos dos esquinas del paralelepípedo, distintas de la R-esquina, son recortadaas a lo largo de una superficie recortada, y en la que cuatro esquinas del paralelepípedo distintas de las R-esquinas están recortadas a lo largo de cuatro superficies recortadas respectivas y están interconectadas por cuatro túneles que convergen cerca del centro del paralelepípedo en forma de tetrápodo.

Description

Estructuras marinas modulares.

Campo de la invención

La invención se refiere a procedimientos y medios para construir grandes estructuras e infraestructuras en tierra y en el mar a partir de módulos prefabricados.

Antecedentes de la invención

Un procedimiento preferido en la práctica de la construcción marina y costera es el ensamblado de elementos premoldeados (prefabricados) de hormigón armado con acero. También es preferible que los elementos sean flotantes. Las ventajas de las estructuras flotantes de hormigón residen en el ahorro de los materiales usados (el hormigón se adapta muy bien a un entorno marino), en el hecho de que es muy fácil realizar estructuras de hormigón flotantes para remolcarlas en la etapa de construcción, así como permanentemente flotantes, mientras que son bastante pesadas para una instalación segura permanente, y en el hecho de que también pueden proporcionar espacio para almacenamiento. Las estructuras de hormigón se pueden construir en un área protegida apropiada y a continuación llevarlas flotando al sitio de instalación. Este procedimiento se usa ventajosamente para evitar la ocupación de terrenos costosos para el sitio de producción. Aunque el sitio de instalación está muy expuesto a la intemperie, la estructura se puede colocar rápidamente durante un corto espacio de tiempo en condiciones favorables.

La gama de aplicaciones de las estructuras de hormigón flotantes y no-flotantes es muy amplia:

-: Plataformas petrolíferas de exploración, perforación y producción, terminales LPG;

-: Muelles flotantes para barcazas, buques y yates;

-: Islas artificiales, aeropuertos, estaciones generadoras de electricidad, plantas industriales, hoteles, centros comerciales, puentes, túneles semisumergibles, faros, rompeolas flotantes o con base en el suelo del océano, etc.

Las estructuras grandes se pueden ensamblar a partir de componentes prefabricados integrados por juntas fabricadas in situ o por juntas moldeadas de acoplamiento. Una aplicación combinada de elementos prefabricados y fabricados in situ es también posible. El prefabricado permite obtener secciones finas de hormigón de gran resistencia.

Una ventaja adicional se obtiene haciendo que los componentes prefabricados sean modulares, es decir, cuando las estructuras se ensamblan a partir de una pluralidad de grandes módulos esencialmente idénticos. De este modo, el documento JP 01127710 describe un procedimiento para la construcción de una estructura marina tal como una plataforma o una isla artificial, a partir de módulos huecos con fondos redondeados, de aproximadamente 10 metros de diámetro y 5 metros de profundidad. Los módulos pueden estar conformados como cajas rectangulares o hexagonales o como cilindros. Se posicionan por flotación y se ensamblan en una o dos direcciones en el plano horizontal en grandes grupos flotantes que pueden ser entonces remolcados y conectados en una gran estructura marina.

El documento JP 02120418 describe un procedimiento para la construcción de cimientos para estructuras marinas a partir de grandes bloques huecos en forma de T. Los bloques tienes canales verticales en forma de cola de milano en los sitios de conexión y pozos verticales para pilares. Los bloques son remolcados hasta el lugar de construcción y hundidos in situ. Los elementos adyacentes están conectados por perfiles de hormigón armado o acero insertados en los canales en forma de cola de milano, y los pilares de soporte son conducidos al fondo del mar a través de los pozos verticales. Las juntas se forman en los canales en forma de cola de milano inyectando mortero o lechada.

El documento US 3.799.093 describe un módulo de hormigón flotante pretensado para ensamblar muelles. El módulo es de forma rectangular de tipo caja y tiene un núcleo de material flotante, almas pretensadas de acero a lo largo de los bordes de la caja y consolas para su unión a los módulos adyacentes en una línea.

El documento US 5.107.785 describe un módulo similar flotante de hormigón para ser usado en los muelles flotantes, rompe olas y similares. El módulo en forma de caja tiene revestimientos integrales tubulares insertados a lo largo de un conjunto de sus bordes paralelos. Los cables tensores de acero son pasados a través de los revestimientos tubulares para mantener una línea de diversos módulos en compresión en una relación de extremo a extremo. Revestimientos tubulares similares pueden estar dispuestos en la dirección transversal para interconectar diversas líneas de módulos. Otro módulo similar de hormigón flotante es descrito en el documento US 6.199.502 donde el módulo tiene también una forma de caja pero con lados colindantes ligeramente cóncavos para garantizar un posicionamiento mutuo más estable de los módulos adyacentes. Hay dispuestos pasos para dos conjuntos transversales de cables conectores en cada módulo, en dos planos horizontales desplazados el uno del otro.

La memoria de patente de los Estados Unidos nº US-A-5 105 589 describe una estructura de edificio modular que incluye una pluralidad de células tetraédricas dispuestas selectivamente para formar múltiples viviendas en los cuales cada célula tiene seis barras, dos de las cuales están espaciadas en horizontal transversalmente las una respecto de la otra y con las cuatro barras restantes dispuestas en diagonal respecto de las dos barras espaciadas en horizontal que actúan como barras de refuerzo.

Sumario de la invención

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo estructural 3-D como se especifica en la reivindicación 1.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo 3-D que comprende al menos una VDR que incluye elemento de refuerzo. Las VDR en un módulo 3-D pueden estar dispuestas a lo largo de las R-diagonales faciales y/o a lo largo de las R-diagonales del cuerpo, y/o las diagonales que conectan los centros de las caras del paralelepípedo envolvente. Las VDR de un único módulo 3-D no forman necesariamente un tetraedro u octaedro completo están formadas en la estructura modular completada.

Una realización preferible del módulo 3-D (módulo básico) comprende un conjunto de seis VDR que se extienden a lo largo de seis diagonales faciales (R1-diagonales) que conectan cuatro esquinas no-adyacentes (R1-esquinas) del paralelepípedo. Las VDR forman un tetraedro de manera que el módulo básico 3-D se comporte bajo carga aplicada en cualquiera de las R1-esquinas esencialmente como un tetraedro construido con seis barras conectadas en cuatro vértices.

Preferiblemente, las otras cuatro esquinas del paralelepípedo están recortados a lo largo de cuatro superficies recortadas respectivas, y las superficies recortadas están interconectadas por cuatro túneles respectivos que convergen en el centro del paralelepípedo en forma de tetrápodo.

Preferiblemente, las superficies recortadas tiene forman elipsoide o esférica centradas en la esquina recortada respectiva pero también pueden tener cualquier forma curva o plana. En particular, las superficies recortadas y los túneles pueden estar conformados de manera que las partes del módulo 3-D que acomodan las VDR estén formadas esencialmente como vigas de sección transversal uniforme. O, las superficies recortadas y los túneles pueden estar conformados para proporcionar un paso libre para una columna vertical paralela a un borde del paralelepípedo.

Otra realización de la presente invención, un módulo 3-D "múltiple", comprende los dos conjuntos de VDR incorporados en el módulo 3-D doble, pero comprende, además, un tercer conjunto de doce VDR que se extienden a lo largo de doce diagonales (R3-diagonales) que conectan las intersecciones de las R1-diagonales y las R2-diagonales. Las R3-diagonales forman un octaedro de manera que el módulo 3-D "múltiple" se comporte bajo carga esencialmente como una estructura multitetraédrica construida con ocho tetraedros dispuestos alrededor de un octaedro. El módulo 3-D "múltiple" se puede ensamblar a partir de doce elementos de módulo, comprendiendo cada elemento de módulo una VDR a lo largo de una R3-diagonal, partes de dos VDR a lo largo de dos R1-diagonales y partes de dos VDR a lo largo de dos R2-diagonales.

De este modo, la presente invención está basada en los principios conocidos de la mecánica estructural en la que las estructuras ensambladas a partir de barras y conectores de vértice en forma de enrejados de tetraedros u octaedros (véase las figuras 3 y 4 más adelante) son muy estables y rígidas. Su principal ventaja es el hecho de que cualquier carga externa aplicada en los vértices es distribuida como carga axial en las barras. Las barras funcionan por lo tanto solamente en compresión o tensión y no en flexión, par o cizallado. Una pluralidad de tales formas organizadas, por ejemplo, en una estructura multitetraédrica que comprende varias capas de tetraedros (figura 4), distribuye una carga local desde un vértice muy rápida y uniformemente a todos los vértices cercanos y también a los vértices más distantes. Este es el motivo por el que, tal estructura multitetraédrica no necesita ser soportada en cada vértice enfrentado a los cimientos (el lecho marino, por ejemplo) pero puede tolerar una serie de vértices sin apoyo, como un puente. La estructura multitetraédrica tiene muchas conexiones redundantes, es decir, algunas de las barras se podrían quitar sin una pérdida significante de rigidez. En consecuencia, tal estructura es extremadamente fiable en caso de fallo estructural de algunos miembros, por ejemplo en un accidente o una colisión u otros daños locales. Además, la estructura multitetraédrica es abierta e isomórfica, puede crecer sin limitaciones en todas las direcciones, añadiendo simplemente barras y conectores de vértice. De hecho, con el número creciente de capas, esta estructura se comporta más bien como material alveolar con paredes rígidas (con cavidades muy grandes). Tales materiales tienen una excelente relación peso-carga.

Las VDR pueden estar reforzadas con elementos tales como varillas de acero. Las VDR pueden estar pretensadas o postensadas. El módulo 3-D de la presente invención tiene huecos en las caras del paralelepípedo, en una R-diagonal del mismo, que están dispuestos para de este modo definir una cavidad con un hueco similar en otro módulo 3-D cuando los dos módulos están dispuestos adyacentes el uno al otro. La cavidad sirve para acomodar un elemento de conexión que fija firmemente los dos módulos el uno al otro. Tales huecos pueden tener la forma de canales que se extienden a lo largo de las R-diagonales, o pueden estar realizados en las R-esquinas del paralelepípedo, o en otros lugares a lo largo de los R-diagonales. Preferiblemente, las partes de los elementos de refuerzo de las VDR, es decir, varillas de acero, están expuestas en los huecos, para una mejor conexión. Estos huecos están formados con un canal periférico para acomodar un elemento de estanqueidad tal como una junta inflable para estanqueizar la cavidad.

Preferiblemente, el módulo 3-D básico constituye una envoltura estructural que envuelve el volumen hueco. La envoltura puede estar ensamblada a partir de cuatro elementos de envoltura de forma generalmente triangular, comprendiendo cada elemento de envoltura uno de los túneles y partes de las VDR, estando cada par de elementos de envoltura unidos de manera estanca por sus bordes a lo largo de una de las RI-diagonales del paralelepípedo y a lo largo de una unión de dos túneles respectivos.

Un tercer aspecto de la presente invención proporciona un procedimiento de producción de un módulo 3-D estructural que comprende las siguientes etapas:

a): moldear cuatro elementos de envoltura en cuatro moldes de moldeo de envoltura respectivos;

b): disponer tres de los moldes de moldeo alrededor del cuarto molde de moldeo, en un plano horizontal, y acoplar los bordes de los tres moldes de moldeo al borde del cuarto molde de moldeo mediante bisagras;

c): ensamblar una estructura tetraédrica 3-D levantando los tres moldes de moldeo y girándolos sobre las bisagras; y

d): unir las juntas entre los bordes de los elementos de la envoltura a lo largo de las R1-diagonales, y adherir las juntas entre las los túneles, para obtener dicho módulo 3-D estructural hueco estanco a los fluidos.

Preferiblemente la etapa (a) es llevada a cabo moldeando en primer lugar tres paredes planas para cada elemento de envoltura y colocando después las paredes planas en el molde de moldeo para el elemento de envoltura. Para las estructuras marinas, las etapas (a) a (d) son llevadas a cabo preferiblemente usando moldes de moldeo flotantes que se mantienen juntos con el módulo 3-D hasta una etapa adicional de lastre, balanceo y liberación del módulo 3-D de los moldes de moldeo flotantes.

La invención proporciona un procedimiento efectivo para construir estructuras e infraestructuras marinas y terrestres a partir de módulos prefabricados, caracterizado entre otras, por las siguientes ventajas:

-: La estructura es ensamblada apilando módulos de tipo caja usando ventajosamente sus caras horizontales y verticales;

-: La estructura ensamblada es un armazón constructivo espacial construido por vigas diagonales reforzadas, insertadas en una configuración apropiada. Las conexiones constructivas entre los módulos proporcionan la continuación de las vigas reforzadas en la estructura y la distribución de las cargas locales a grandes zonas de la estructura y a los cimientos;

-: La estructura puede unir depresiones en el terreno subyacente (en el lecho marino, por ejemplo) o en cimientos no uniformes;

-: La estructura es muy fiable y puede sobrevivir al fallo de muchos miembros estructurales;

-: La estructura es relativamente ligera y es apropiada para la construcción en regiones sísmicas, sobre lecho marino débil o blando o en arenas movedizas.

-: Los módulos incluyen grandes volúmenes huecos que proporcionan flotabilidad para un transporte cómodo sobre la superficie del agua y el ensamblaje por flotación y llenado. Los volúmenes también se pueden usar como contenedores.

-: Los módulos incluyen grandes túneles que hacen que la estructura ensamblada sea permeable a las corrientes de agua;

-: Los módulos están construidos en forma de estructuras de envoltura que proporcionan un uso eficiente del material constructivo;

-: Los módulos son fabricados a partir de elementos de envoltura idénticos moldeados en moldes flotantes. Los mismos moldes se pueden usar ventajosamente para ensamblar y transportar los módulos sobre el agua.

-: El procedimiento es apropiado para construir islas artificiales, expandir islas existentes así como ganar al mar nuevos terrenos. Se puede aplicar como sustituto (total o parcialmente) para llenar grandes espacios con tierra en obras públicas externas (reconstrucción de canteras abandonadas, etc.) Se puede utilizar en la construcción de puentes, diques, muelles, rompeolas, etc.

Breve descripción de los dibujos

Para entender la invención y para ver la manera de llevarla a la práctica, se describirá ahora una realización preferida, mediante un ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

La figura 1 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D básico según la presente invención;

La figura 2 es una vista en perspectiva de una estructura ensamblada a partir de ocho módulos 3-D como se muestra en la figura 1;

La figura 3 es una vista esquemática de un único tetraedro estructural;

La figura 4 es una vista esquemática de una estructura multitetraédrica;

La figura 5 es una vista ampliada de una esquina reforzada del módulo 3-D;

La figura 6 es una vista de despiece de un módulo 3-D construido a partir de elementos de envoltura;

La figura 7 es una vista de despiece de un elemento de envoltura;

Las figuras 8A, 8B y 8C muestran el procedimiento para plegar 4 moldes abisagrados con elementos de envoltura dentro de una estructura casi tetraédrica;

La figura 9 es una vista en perspectiva de un molde elástico para moldear las junturas de un túnel de tipo tetrápodo;

La figura 10 es una estructura de superficie ensamblada a partir de módulos 3-D con 1 y 2 esquinas recortadas;

La figura 11 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D de caras planas;

La figura 12 es una vista en perspectiva de una estructura ensamblada a partir de los módulos de caras planas de la figura 11;

La figura 13 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D "estructural";

La figura 14 es una vista en perspectiva de una estructura ensamblada a partir de módulos 3-D "estructurales".

Las figuras 15A y 15B muestran diferentes secciones transversales de las vigas en el módulo 3-D estructural;

La figura 16 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D "doble" de la presente invención;

La figura 17 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D estructural doble;

La figura 18 es una vista en perspectiva de una estructura ensamblada a partir de módulos 3-D estructurales
dobles;

La figura 19 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D "múltiple" de la presente invención;

La figura 20 es una vista en perspectiva de una estructura ensamblada a partir de módulos 3-D básicos y reforzada por pilares verticales.

La figura 21 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D "deficiente" con 4 VDR en diagonales del cuerpo;

La figura 22 es una vista en perspectiva de un módulo 3-D "deficiente" con 5 VDR en diagonales laterales; y

La figura 23 es una vista esquemática de un enrejado tetraédrico completo formado a partir de módulos 3-D "deficientes".

Descripción detallada de la invención

Con referencia a la figura 1, un módulo 10 estructural 3-D básico de la presente invención (de ahora en adelante, módulo 3-D) es una unidad de construcción modular con una forma que constituye un paralelepípedo rectangular 12 definido por 6 caras planas con vértices de base inferiores ABCD y vértices base superiores EFGH. En el ejemplo mostrado, se asume, sin limitaciones, que el paralelepípedo es un cubo geométrico con un lado de aproximadamente 10 metros de largo. La forma del módulo 3-D básico puede ser descrita de la siguiente manera:

-: cuatro esquinas no-adyacentes del cubo (en este caso -B, D, E y G) están recortadas por superficies recortadas S_{B}, S_{D}, (no mostrado), S_{E} y S_{G}. Las superficies recortadas mostradas en la figura 1 son superficies esféricas centradas en las esquinas recortadas respectivas del cubo pero pueden ser de cualquier forma abombada hacia el centro del cubo como una forma elipsoide o plana, o una forma más compleja;

-: cuatro túneles T_{B}, T_{D}, T_{E} y T_{G} están formados y convergen en el centro del cubo para formar un paso de tipo tetrápodo que interconecta las superficies recortadas. Los túneles son mostrados en forma de conductos cilíndricos pero pueden tener otra forma;

\newpage

-: seis superficies planas que quedan de las caras del cubo original, por ejemplo la superficie 14 (cara EFGH), son planos base por los cuales el módulo 3-D entra en contacto con otros módulos similares. Estas superficies deben ser suficientemente grandes para garantizar un posicionamiento estable del módulo sobre unos cimientos sustancialmente horizontales durante el procedimiento de ensamblado, como se muestra más adelante.

La figura 2 muestra parte de una estructura 20 ensamblada a partir de 8 módulos 3-D del tipo mostrado en la figura 1, dispuestos en dos niveles (el módulo frontal superior es retirado). Se puede ver que apilando y ensamblando los módulos 3-D según la disposición del cubo envolvente (Figura 1) se crean grandes espacios esféricos (22, 24) interconectados por túneles (26, 28). De este modo, una estructura marina sumergida construida mediante módulos 3D básicos permitirá que el agua fluya libremente a través de los mismos.

Los módulos 3-D están formados con vigas diagonales de refuerzo (VDR) 30 que se extienden a lo largo de seis diagonales (AF, FC, CA, AH, HC y HF) sobre las superficies planas que quedan de las caras del cubo envolvente. Las VDR pueden comprender elementos de refuerzo, por ejemplo varillas de acero 32, y material que empotra los elementos de refuerzo, por ejemplo hormigón. Las VDR están conectadas por grupos de tres en cuatro esquinas reforzadas (R1-esquinas) A, C, F y H del módulo 3-D para formar una forma tetraédrica. Cuando los módulos 3-D están cargados como parte de la estructura 20, las fuerzas que están distribuidas por los módulos 3-D se concentran principalmente a lo largo de las VDR. El comportamiento estructural del módulo 3-D básico es similar al de un tetraedro realizado mediante seis barras 34 y 4 conectores de vértice 36, como se muestra esquemáticamente en la figura 3. La estructura ensamblada 20 de la figura 2 llevará cargas de manera similar a la estructura espacial 40 mostrada en la figura 4, que comprende una pluralidad de tetraedros y octaedros entre las mismas. El multitetraedro 40 ensamblado a partir de las barras 34 y los conectores de vértice 36 es conocido en la ingeniería mecánica, y su principal ventaja es de hecho que cualquier carga externa aplicada en los vértices es distribuida como carga axial en las barras, y se distribuye a una gran zona de la estructura, como se ha explicado anteriormente.

De este modo, el módulo 3-D de la invención proporciona tanto un comportamiento estructural ventajoso como una manera fácil y eficiente de ensamblar una pluralidad de tales módulos en grandes estructuras apilándolos sobre sus superficies horizontales (tal como la superficie 14 en la figura 1). Los cuatro esquinas del cubo envolvente pueden no estar recortadas puesto que el comportamiento estructural deseado del módulo 3-D es proporcionado por las VDR que forman un tetraedro, no tanto por las esquinas recortadas o los túneles.

Con referencia a la figura 1, y la vista ampliada en la figura 5, los huecos 42 están formados sobre la superficie del cubo en las esquinas del módulo 3-D. Los extremos 44 de las barras de refuerzo 32 están expuestos en estos huecos. Cuando de dos a ocho módulos 3-D 10 están dispuestos adyacentes a una R-esquina común, por ejemplo el esquina 46 en la figura 2; los huecos forman cavidades que sirven de molde para fraguar hormigón o inyectar lechada para crear juntas 48 de esquinas. Huecos 52 similares pueden ser formados a lo largo de las R-diagonales, como se muestra en la figura 1 y en la figura 7 más adelante, con partes de las VDR también expuestas en los mismos. Como se muestra en la figura 5, las marcas 50 se forman alrededor de los huecos 42 y 52 para mantener las juntas adecuadas tales como tubos inflables de forma que estanqueicen las cavidades.

Los módulos 3-D básicos (figura 1) pueden tener volúmenes huecos estancos al agua en su cuerpo. Tales volúmenes pueden constituir depósitos que se pueden llenar con agua de mar con fines de lastre, o con cualquier otro material, si es necesario (es decir, agua potable, combustible, aguas residuales, arena y otros materiales). Los volúmenes huecos en los módulos equivalen a aproximadamente un cuarto del volumen del cubo envolvente y se pueden conectar a través de las aberturas y las válvulas de corte, lo cual facilita el control total de su contenido. Esos elementos pueden estar insertados en cualquier lugar adecuado en las paredes de módulo y por lo tanto no se muestran en las figuras.

Los volúmenes controlables son suficientemente grandes para proporcionar a los módulos 3-D propiedades de flotabilidad. Dejando pasar el aire, se puede controlar la flotabilidad del módulo 3-D, así como la de la estructura ensamblada como un todo.

Como se muestra en la figura 6, el módulo 3-D básico 10 es construido con cuatro elementos de envoltura 54 que, en el módulo ensamblado están firmemente conectados a lo largo de las junturas en las diagonales del cubo. El elemento de envoltura 54 comprende paredes planas (arcos) 56, paredes de túnel 58 y paredes esféricas 60, como se ve también en la figura 7. Los huecos 52, en los bordes del elemento de envoltura 54, se pueden usar para fabricar conectores entre los módulos 3-D adyacentes.

Con referencia a las figuras 6, 7 y 8, el módulo 3-D básico se fabrica a partir de los elementos de envoltura 54 mediante el siguiente procedimiento.

Etapa "A":: Los elementos de envoltura 54 se fabrican moldeando en primer lugar tres arcos de hormigón 56. El moldeo se puede llevar a cabo horizontalmente en moldes planos. Se usan varillas de refuerzo de acero 32 para crear VDR con extremos de varilla libres 44 expuestos en los huecos 42 para una futura conexión. Los huecos 52 se forman, y se establecen también las varillas de refuerzo transversales (no mostradas), con los extremos de acero libres a lo largo de los bordes de los elementos de envoltura para su conexión a las otras partes de envoltura en las siguientes etapas del moldeo de hormigón.

Etapa "B":: Se colocan tres arcos 56, para cada elemento de envoltura 54, dentro de un molde de moldeo. Se pueden insertar varillas de refuerzo adicionales para la VDR dentro de los moldes y también todos los elementos fijados que deben ser empotrados durante el moldeo, tal como los rebordes, las válvulas y los grifos para el control de la flotabilidad, escotillas para abrir/cerrar los contenedores de almacenamiento, argollas de suspensión, etc. Los extremos de acero libres pueden estar conectados, por ejemplo por soldadura. El molde del elemento de envoltura puede ser bilateral o unilateral o una combinación de ambos. Por ejemplo, las paredes de túnel 58 se pueden moldear en moldes bilaterales. Preferiblemente, para estructuras marinas, los moldes de elemento de envoltura son flotantes, junto con el elemento de hormigón moldeado.

Etapa "C":: Completar la producción del elemento de envoltura moleando el hormigón en el molde. Las paredes esféricas 60 y las paredes de túnel 58 se moldean, y se rellenan los espacios entre los arcos planos 56. De este modo, todas las partes están conectadas, y se completa el elemento de envoltura 54. El fraguado del hormigón se puede llevar a cabo dentro de los moldes, y si es necesario, mientras flotan sobre el agua. Al terminarse el fraguado, el elemento de envoltura 54 está listo para su ensamblaje con tres otros elementos de envoltura para formar el módulo 3-D.

Etapa "D":: Se acoplan cuatro moldes de moldeo con elementos de envoltura 54 en los mismos el uno al otro mediante bisagras, en una disposición de cuatro triesquinas equiláteros que forman un gran triesquina plegable (Figura 8A).

Etapa "E":: Los moldes de moldeo, junto con los elementos de envoltura 54, se "pliegan" (dibujados juntos) alrededor de las bisagras para formar una estructura "casi-tetraédrica" (figuras 8B y 8C). Los cuatro elementos de envoltura están ahora bloqueados en su posición de precisión en espacio tridimensional. Al final de esta etapa se crea un único gran molde externo.

Etapa "F".: Al cerrar los moldes, las cuatro paredes de túnel 58 se cierran también la una respecto a la otra, formando un tetrápodo tubular 61 (figura 9). Se insertan cinchas arqueadas especiales 62 en los espacios entre las paredes 58 y se estiran mediante elementos de conexión 63 en el lado exterior de las paredes (respecto del paso a través del tetrápodo) de manera que los espacios entre las paredes 58 se cierran por el lado interno del módulo 3-D. Ahora, las juntas entre los bordes de las paredes de túnel 58 se pueden sellar con lechada o recubrimiento de mortero viscoso u hormigón proyectado.

Etapa "G":: La unión de las "junturas" entre los bordes de los elementos de envoltura 52. Se conectan los extremos de las varillas de refuerzo transversales, y se inyecta lechada u hormigón entre los bordes de los elementos de envoltura. El cierre de las junturas permite que el módulo 3-D alcance su total resistencia y su comportamiento estructural planificado.

Si el módulo 3-D cenado y su molde tienen una capacidad de flotación, el molde cerrado y el módulo 3-D fraguado dentro del mismo descienden dentro del agua hasta un estado de flotabilidad. Después de que el módulo 3-D y su molde hayan sido equilibrados, en lo que a flotabilidad se refiere, se abre el molde y el módulo 3-D es liberado, para flotar sobre el agua. Su flotabilidad puede ser controlada mediante agua de balasto, boyas y/o pesas y equipo de elevación.

Según la presente invención, también son propuestas otras realizaciones del módulo 3-D. Con el fin de obtener una superficie de estructura plana continua, se puede diseñar un módulo 66 de superficie especial (figura 10). Este módulo tiene solamente dos de las cuatro esquinas no-adyacentes recortadas, estando las esquinas E y G plenas. El módulo 3-D 68 para una esquina expuesta de la estructura ensamblada puede tener 3 esquinas plenas (solamente la esquina B está recortada).

Se muestra un módulo 3-D 70 de caras planas simplificado en la figura 11. Las superficies 72 recortadas en este caso son planas. En la figura 12 se muestra una estructura 74 construida a partir de módulos de caras planas 70. Los espacios entre este tipo de módulos 3-D alcanzan la forma de un octaedro en lugar de una esfera, como se muestra en la figura 2.

Se muestra un modulo 3-D "estructural" alternativo 80 en la figura 13. El módulo estructural tiene la misma topología exterior (cuatro esquinas recortadas y cuatro túneles conectados en un tetrápodo) que el módulo 3-D básico, y también la misma estructura de refuerzo hecha de VDR. Sin embargo, el módulo estructural 80 no tiene volúmenes huecos y por lo tanto no tiene flotabilidad. El módulo estructural comprende seis vigas 82 de sección transversal generalmente uniforme en una configuración de tetraedro. La sección transversal de las vigas puede ser rectangular pero también puede comprender un canal abierto 84 de manera que dos módulos estructurales adyacentes definirán un espacio hueco entre los mismos que se extiende a lo largo de la R-diagonal del cubo envolvente. Una estructura ensamblada con módulos estructurales adyacentes se muestra en la figura 14 y la sección transversal de dos vigas adyacentes 82 con canales 84 se puede ver en la figura 15A. El espacio hueco en los canales 84 tiene la misma función conectiva que las cavidades formadas por los huecos 42 o 52. Las partes de los elementos de refuerzo pueden estar expuestas en este espacio, por ejemplo los extremos o bucles de las varillas de acero transversales. El espacio se llena con lechada u otros materiales de fraguado para fijar juntas las VDR de los módulos adyacentes y mejorar el comportamiento estructural de la estructura ensamblada.

Otra manera de mejorar el comportamiento estructural es utilizar una sección transversal de la viga en forma de "T" o de "U", o cualquier otra forma que aumente el momento de inercia en la dirección ortogonal a la cara plana de la viga 82 (véase la figura 15B).

Las propiedades de los módulos estructurales son similares a las del módulo 3-D básico. Se pueden apilar como cubos, se pueden interconectar de la misma manera que los módulos 3-D básicos, para formar una gran estructura 86 (véase la figura 14) que se comporta estructuralmente como se ha explicado con relación a las figuras 3 y 4.

Una caja de hormigón hueca con o sin aberturas en cada una de, o en parte de las seis caras, puede servir de módulo 3-D "cúbico" alternativo. Esta alternativa puede ser flotante si la caja está cerrada y llena de aire, o no flotante si tiene aberturas. Es diferente de cualquier otra caja estructural de hormigón conocida en la práctica por su refuerzo, que es el mismo que en el módulo 3-D básico, por ejemplo por VDR que proporcionan el módulo "cúbico" con las propiedades estructurales de un tetraedro. Las maneras de conexión son las mismas que con los módulos 3-D básicos.

Otra realización del módulo 3-D de la presente invención es un módulo 3-D "doble" El módulo doble 90 mostrado en la figura 16 tiene las VDR del módulo básico pero comprende también un segundo conjunto de seis VDR 91 que se extienden a lo largo de las otras seis diagonales (R2-diagonales) del cubo y que forman una segunda forma de tetraedro. En la figura 3, el segundo tetraedro está esquematizado mediante varillas 92 y conectores de vértice 94 mostrados en líneas discontinuas. El comportamiento estructural bajo carga del segundo tetraedro es el mismo que el del primero. De hecho, la interacción entre los dos tetraedros es muy débil a pesar de que sus VDR respectivas están empotradas en el mismo módulo.

El módulo 3-D doble 90 está recortado de diferente manera, puesto que la totalidad de sus ocho vértices se usan como juntas. Doce superficies esféricas S_{AD}, S_{AB}, etc. están recortadas alrededor de cada arista del cubo, y doce túneles T_{AB}, T_{BF}, etc están perforados desde las superficies recortadas hasta el centro del cubo. Además, el centro del cubo se puede vaciar recortando una esfera central. Las superficies recortadas también pueden tener diferentes formas pero las R1-diagonales y las R2-diagonales no deben ser interrumpidas. El módulo doble puede tener volúmenes huecos estancos al agua en su cuerpo como el módulo básico 10. Se puede ensamblar a partir de seis elementos de módulo, comprendiendo cada uno dos VDR que pertenecen a dos tetraedros diferentes, por ejemplo el elemento ABFE (mostrado ligeramente sombreado). El módulo 3-D doble se puede también ensamblar a partir de los elementos de envoltura. Alternativamente, el módulo puede ser construido como un módulo 3-D estructural 96 (véase la figura 17), y en la figura 18 se muestra una estructura 98 ensamblada a partir de tales ocho módulos.

Se pueden añadir más VDR para producir diversos módulos 3-D dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, como se muestra en la figura 19, se obtiene un módulo 3-D "múltiple" 100 cuando se añaden doce VDR 102 que conectan los centros de las caras del cubo a un módulo doble para formar una estructura interna de octaedro. El módulo múltiple se puede considerar constituido por ocho tetraedros (por ejemplo LMNE) fijados a la estructura interna de octaedro. El esquema estructural del módulo múltiple es de hecho idéntico al de la estructura ensamblada a partir de 8 módulos 3-D básicos (véase la figura 4). El módulo múltiple puede tener túneles, por ejemplo, T_{EA}, T_{EF}, T_{EH} que convergen en una forma de trípode bajo el vértice E correspondiente. Los huecos para la formación de juntas están dispuestos en los vértices del cubo (hueco 42), en las diagonales de cubo (hueco 52), y en los centros de las caras de cubo(hueco 104). Un módulo 3-D múltiple se puede ensamblar a partir de 12 elementos de envoltura tales como EMFL. Se pueden ensamblar en primer lugar tres elementos de envoltura de este tipo en un molde de moldeo para formar un conjunto intermedio AFHE, a continuación cuatro conjuntos de este tipo pueden ser ensamblados, junto con los moldes, en un módulo 3-D, como se muestra y se explica con relación a las figuras 8A, 8B y 8C. Alternativamente, un elemento de envoltura tal como EMFL se puede ensamblar en primer lugar a partir de subelementos, tales como LME y LMF. Se pueden formar volúmenes huecos tanto en la estructura interna de octaedro como en los tetraedros periféricos.

Un módulo "deficiente" es un módulo 3-D de la presente invención donde las VDR constitutivas no forman un tetraedro completo. Por ejemplo, la figura 21 muestra un módulo 3-D "deficiente" 114 que tiene cuatro VDR a lo largo de cuatro diagonales de cuerpo del cubo envolvente en una doble formación transversal. Alternativamente, la figura 22 muestra un módulo 3-D "deficiente" 118 que tiene cinco VDR a lo largo de cinco de las diagonales faciales del cubo envolvente, que forma un cuadrilátero especial AFCH con una diagonal FH. La estructura del último módulo también puede ser descrita como un tetraedro AFCH con la arista AC ausente. Sin embargo, un módulo "deficiente" se convierte en parte de un entramado tetraédrico completo cuando se ensambla con otros módulos 3-D en una estructura modular. Tal estructura 120 es mostrada como un entramado en la figura 23 donde se establecen dos capas 122 y 124 construidas de módulos 3-D "deficientes" 118 la una sobre la otra. Las vigas VDR ausentes 126 en la capa superior 122 se compensan en la estructura ensamblada por VDR 128 en la capa inferior 124.

Los módulos 3-D alternativos descritos ahora, es decir, el módulo 3-D básico, el módulo de superficie, el módulo de caras planas, el módulo estructural, el módulo cúbico, el módulo doble, el módulo múltiple y los módulos "deficientes", son todos modulares y se pueden sustituir el uno por el otro, o se pueden usar en combinación (intercambiable) según requisitos de planificación específicos. Esta intercambiabilidad es proporcionada por la misma dimensión del paralelepípedo envolvente, la superficie plana a lo largo de las R-diagonales, y las disposiciones idénticas o compatibles para las juntas a lo largo de las R-diagonales correspondientes. Además, el módulo múltiple se puede ensamblar con módulos de media dimensión, proporcionando de este modo configuraciones más flexibles de estructuras terrestres y marinas.

Una estructura marina está ensamblada a partir de los módulos 3-D anteriormente descritos de la siguiente manera:

El lecho marino y los cimientos para levantar la estructura marina se preparan por procedimientos habituales en el uso de equipamiento mecánico para obras públicas submarinas. Si se requiere, se puede usar el llenado con grava u otros procedimientos para estabilizar la base.

Los cimientos para las construcciones marinas están diseñados para soportar las cargas vivas estáticas y dinámicas, así como las propias cargas y las cargas dinámicas existentes en el mar (corrientes, fuerzas de elevación, mareas, tormentas, olas, terremotos, maremotos, etc...) Además, los cimientos sirven para nivelar los módulos 3-D en la estructura.

Un módulo 3-D, en condiciones de flotación, es transportado (remolcado) sobre el agua encima del lugar destinado a su emplazamiento. El módulo se conecta a cables de grúa, y se gira y levanta hasta su posición planificada, para ajustarlo en su lugar definitivo en la estructura.

El módulo se sumerge en el agua dejando pasar una cantidad controlada de agua en su volumen hueco mediante boyas o mediante una grúa de elevación, etc. El posicionamiento fino final del módulo 3-D en su propio lugar se puede llevar a cabo mediante guías cónicas (macho y hembra), que se ajustan en los módulos durante el moldeo, o por otros procedimientos apropiados.

Después del posicionamiento de todos los módulos alrededor de una R-esquina común (un máximo de ocho módulos alrededor de una R-esquina de manera que los huecos 42 de los módulos adyacentes formen un espacio cerrado que sirve de molde para moldear una junta de esquina 48 (véase la figura 5 y la figura 2), las conexiones entre los módulos 3-D adyacentes se pueden completar de la siguiente manera:

-: Se prepara el molde de junta para moldeo por inserción de juntas de estanqueidad, tales como tubos inflables neumáticos o hidráulicos en las marcas 50 (figura 5) que se miran la una a la otra en el estrecho espacio entre los módulos. Las juntas de estanqueidad también se pueden fijar en las marcas, por ejemplo pegándolas, antes del ensamblaje de los módulos. Preferiblemente, se usan dos conjuntos de juntas de estanqueidad, cada uno fijado al módulo respectivo y mirando al otro conjunto, de manera que si una de las juntas de estanqueidad falla a la hora de inflarse, la que está enfrente podía sellar el hueco. Se puede insertar en el molde un refuerzo apropiado (varillas de acero de refuerzo, redes de refuerzo, fibras de refuerzo, patillas de refuerzo o cualquier medio de refuerzo), y se conectan los extremos expuestos 44 de las varillas 32 de refuerzo. En los casos donde menos de ocho módulos se encuentran en la junta (es decir, en los límites de la estructura), el molde se puede cerrar mediante cierres apropiados;

-: Se dispone un conducto de entrada de lechada en el extremo superior del molde, a partir de la dirección del volumen esférico entre los módulos, preferiblemente preinstalado durante la fabricación del módulo 3-D. Se dispone un conducto de salida de agua de mar en el extremo inferior del molde, también preferiblemente preinstalado en el módulo, y se dispone también un conducto para el aire comprimido. Los tubos inflables neumáticos/hidráulicos se inflan para sellar el espacio entre los módulos adyacentes que rodean el espacio cerrado del molde de junta;

-: Alimentando con aire comprimido el interior del espacio de molde se purga el agua de mar del molde a través del conducto de salida. Se inyecta lechada o material de fraguado a través del conducto de entrada para llenar el espacio de molde de junta. Al fraguar la lechada, se puede liberar la presión en la junta inflable.

Se pueden crear juntas adicionales entre los módulos 3-D, de una manera similar, por ejemplo usando los huecos 52 para conectar elementos (véase las figuras 1 y 7) o los canales 84 (figura 15A). Estos elementos conectores harán que las VDR que están alrededor de una R-diagonal, que pertenecen a dos módulos o a cuatro elementos de envoltura, funcionan como una varilla integral, evitando de este modo un colapso de las VDR bajo cargas pesadas.

Los módulos 3-D se pueden ensamblar en primer lugar en macromódulos (grupos) flotantes que incluyen 2 o más módulos, que son entonces remolcados hasta el sitio de construcción, posicionados y conectados al resto de la estructura marina. En este caso, es preferible ensamblar el macromódulo solamente mediante tales juntas que no forman parte de la conexión al resto de la estructura marina, es decir, usando solamente los huecos 52, los canales 84, o las R-esquinas totalmente internas.

La capa superior de la estructura marina, que está diseñada para levantarse por encima del nivel del mar (teniendo en cuenta las mareas altas y las olas altas), se puede construir a partir de los módulos de "superficie" 66 y 68 (figura 10).

La estructura marina o cualquier módulo 3-D individual se puede reforzar llenando los volúmenes huecos en el módulo 3-D con lechada u otro material de fraguado, convirtiéndolos de este modo en unos cimientos localmente reforzados apropiados para asumir mayores cargas locales.

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Otra opción de refuerzo local, después del ensamblaje de la estructura, sin tener en cuenta la resistencia del diseño de los módulos 3-D, es levantando pilares adicionales. Las superficies recortadas y los túneles en los módulos 3-D pueden estar conformados para dejar espacios pasantes abiertos a lo largo de la estructura.. Estos espacios se pueden usar para insertar pilares 110 bajo el lecho marino (véase la figura 20). Usando esta opción, no se necesita determinar por adelantado la resistencia de la estructura marina. Tales pilares se pueden añadir en cualquier momento, y según las necesidades.

Los espacios abiertos anteriormente mencionados permiten insertar hasta 4 pilares a través de un módulo 3-d. El diámetro de los pilares 110 mostrados en la figura 20 es de 1,50 m en un módulo con dimensiones de 10 x 10 x 10 metros y el diámetro de túnel es de 6 metros. Esta opción puede soportar cargas vivas importantes, para todos los fines prácticos.

Aunque se ha presentado una descripción de realizaciones específicas, se contempla que se podrían hacer diversos cambios sin salirse del alcance de la presente invención, como se define en las reivindicaciones. Por ejemplo, los materiales estructurales usados para fabricar los módulos 3-D o los elementos constitutivos de envoltura no se limitan al hormigón armado. También se puede utilizar hormigón polimérico, hormigón con adición de cenizas volantes, así como fibras de refuerzo de carbono, vidrio, plástico o acero. Los elementos de envoltura se pueden moldear en envolturas exteriores de plástico reforzado por fibras (FRP) usadas como moldes de moldeo, mientras que las VDR se pueden formar como submiembros interiores de FRP.

Como se ha mencionado anteriormente, no hay necesidad de que las VDR en cada módulo 3-d formen un tetraedro cerrado. Se puede diseñar una gran variedad de módulos 3-D "deficientes" con algunas VDR ausentes dentro del alcance de la presente invención, incluso módulos que comprenden solamente una o dos VDR, o VDR que no están conectadas la una a la otra. Se ha de entender que tales VDR se convierten en miembros de la estructura multitetraedro-octaédrica ventajosa solamente cuando se incluye el módulo 3-D "deficiente" en la estructura marina o terrestre ensamblada.

Claims

1. Un módulo estructural de 3D, denominado a continuación módulo 3-D (10) para ensamblar en una estructura modular marina portadora de carga, estando dicho módulo 3D diseñado como un cuerpo que constituye un paralelepípedo parcialmente recortado con lados rectangulares, caracterizado porque dicho módulo 3-D (10) comprende al menos una viga diagonal de refuerzo, denominada a continuación VDR, (30), dispuesta a lo largo de una diagonal, denominada a continuación R-diagonal, que conecta los vértices, denominados a continuación R-esquinas, de dicho paralelepípedo, teniendo dicho cuerpo caras planas que constituyen partes de dichos lados rectangulares, incluyendo dicha VDR (30) medios para un ensamblaje rígido a una VDR (30) de otro módulo 3-D (10) de manera que una pluralidad de módulos 3-D puedan unirse entre sí a lo largo de sus caras planas, y sus VDR (30) se puedan ensamblar la una a la otra en dichas caras planas para crear de este modo un enrejado rígido de un multitetraedro 3-D en dicha estructura modular, con lo que dicha estructura modular se comporta bajo carga como una estructura multitetraédrica, y en la que al menos dos esquinas del paralelepípedo, distintas de la R-esquina, son recortadaas a lo largo de una superficie recortada, y en la que cuatro esquinas del paralelepípedo distintas de las R-esquinas están recortadas a lo largo de cuatro superficies recortadas respectivas y están interconectadas por cuatro túneles que convergen cerca del centro del paralelepípedo en forma de tetrápodo.

2. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual dicha al menos una VDR (30) incluye elementos de refuerzo.

3. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual dicha al menos una VDR (30) y dicha R-diagonal están dispuestas en un lado de dicho paralelepípedo.

4. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual dicho paralelepípedo es un cubo.

5. Un módulo 3D (10) según la reivindicación 1, en el cual dichas superficies recortadas (SB, SD, SE, SG) y dichos túneles (TB, TD, TE, TG) están conformados de manera que las partes de dicho módulo 3-D (10) que acomodan dichas VDR (30) están formadas esencialmente como vigas de sección transversal uniforme que se extienden a lo largo de dichas R-diagonales.

6. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual al menos dos de las superficies recortadas y/o de las caras del paralelepípedo de dicho módulo 3-D (10) están interconectadas por un túnel.

7. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual dichas superficies recortadas (SB, SD, SE, SG) y dichos túneles (TB, TD, TE, TG) están conformados para proporcionar un paso libre para una columna que se extiende en paralelo a un borde del paralelepípedo.

8. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual al menos una de dichas superficies recortadas (SB, SD, SE, SG) es una superficie plana.

9. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual dicha al menos una superficie recortada (SB, SD, SE, SG) es elipsoide o una superficie esférica centrada en la esquina recortada respectiva.

10. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 3, en el cual dichos medios de ensamblaje comprenden al menos un hueco (52) en al menos una de dichas caras planas de dicho cuerpo, en dicha R-diagonal lateral del paralelepípedo, estando dicho al menos un hueco (42, 52) dispuesto de manera que defina una cavidad con un hueco correspondiente (42, 52) en otro módulo 3-D (10) cuando dichos módulos (10) están dispuestos adyacentes el uno al otro.

11. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 10, en el cual dicho al menos un hueco (42, 52) es un canal sobre dicha cara plana, que se extiende a lo largo de dicha R-diagonal lateral.

12. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 10, en el cual dicho al menos un hueco (42, 52) está en uno de dichas R-esquinas del paralelepípedo.

13. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 10, en el cual dicha al menos una VDR comprende elementos de refuerzo, estando las partes de dichos elementos de refuerzo expuestas en dicho al menos un hueco (42, 52).

14. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 10, en el cual dicho hueco (42, 52) está formado con un canal periférico para acomodar un elemento de estanqueidad para estanqueizar dicha cavidad.

15. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, que comprende un volumen hueco estanco a los fluidos cerrado y medios que permiten llenar y vaciar dicho volumen hueco con un fluido.

16. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, en el cual dicho módulo 3-D (10) está ensamblado a partir de cuatro elementos de envoltura, comprendiendo cada elemento de la envoltura una pared de uno de dichos túneles, estando cada dos elementos de envoltura unidos de manera estanca por sus bordes a lo largo de una R-diagonal lateral del paralelepípedo y a lo largo de la unión de paredes de dos túneles respectivos.

17. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 3 que comprende un primer conjunto de seis VDR que se extienden a lo largo de seis diagonales laterales, denominadas a continuación R1-diagonales, que conectan cuatro esquinas no adyacentes, denominadas a continuación R1-esquinas, de dicho paralelepípedo, formando dichas VDR un tetraedro de manera que dicho módulo 3-D (10) se comporte bajo carga aplicada en cualquiera de dichas R1-esquinas esencialmente como un tetraedro construido por seis barras conectadas en cuatro vértices.

18. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 17 que comprende, además, un segundo conjunto de seis VDR que se extienden a lo largo de seis diagonales laterales, denominadas a continuación R2-diagonales, de dicho paralelepípedo diferentes de dichas R1-diagonales, que conectan cuatro esquinas no adyacentes, denominadas a continuación R2-esquinas, y que forman un segundo tetraedro de manera que dicho módulo 3-D se comporte bajo carga aplicada en cualquiera de dichas R2-esquinas esencialmente como un tetraedro construido por seis barras conectadas en cuatro vértices.

19. Un módulo 3-D según la reivindicación 18, en el cual una parte de dicho paralelepípedo adyacente a al menos uno de los bordes del paralelepípedo está recortado a lo largo de una superficie recortada.

20. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 18, en el cual entre dos y 12 túneles están recortados de dicho paralelepípedo, partiendo cada túnel de un borde del paralelepípedo, y convergiendo todos los túneles cerca del centro del paralelepípedo.

21. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 20, en el cual dichos túneles están conformados de manera que las partes de dicho módulo 3-D (10) que acomodan dichas VDR estén esencialmente formadas como vigas de sección transversal uniforme que se extienden a lo largo de dichas R1-diagonales y dichas R2-diagonales.

22. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 18, ensamblado a partir de los elementos de módulo, comprendiendo al menos uno de dichos elementos de módulo una VDR a lo largo de una R1-diagonal y una VDR a lo largo de una R2-diagonal, de manera que dicho módulo 3-D (10) se pueda ensamblar a partir de seis de dichos elementos de módulo dispuestos a lo largo de los lados del paralelepípedo.

23. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 18, que comprende, además, un tercer conjunto de doce VDR que se extienden a lo largo de doce diagonales, denominadas a continuación R3-diagonales, que conectan las intersecciones de dichas R1-diagonales y de dichas R2-diagonales y que forman un octaedro, de manera que dicho módulo 3-D (10) se comporte bajo carga esencialmente como una estructura multitetraédrica construida por ocho tetraedros dispuestos alrededor de un octaedro.

24. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 23, ensamblado a partir de elementos de módulo (10), comprendiendo al menos uno de dichos elementos de módulo (10) una VDR a lo largo de una R3-diagonal, partes de dos VDR a lo largo de dos R1-diagonales, y partes de dos VDR a lo largo de dos R2-diagonales.

25. Un módulo 3-D (10) según la reivindicación 23, ensamblado a partir de elementos de módulo, comprendiendo al menos uno de dichos elementos de módulo parte de una VDR a lo largo de una R3-diagonal y partes de dos VDR a lo largo de dos R1-diagonales.

26. Un elemento estructural de envoltura (20) para ensamblar un módulo 3-D (10) según la reivindicación 1, teniendo dicho módulo 3-D (10) cuatro R-esquinas conectadas por seis VDR en una configuración tetraédrica, y que tiene cuatro esquinas del paralelepípedo distintas de las R-esquinas recortadas a lo largo de cuatro superficies recortadas respectivas e interconectadas por cuatro túneles que convergen cerca del centro del paralelepípedo en forma de tetrápodo, teniendo dicho elemento de envoltura una forma generalmente triangular con bordes que incluyen partes de dichas VDR, que comprende una pared de uno de dichos túneles y tres paredes generalmente planas que forman las caras planas del módulo 3-D (10), de manera que dos de dichos elementos de envoltura se puedan unir por sus bordes a lo largo de una R-diagonal lateral del paralelepípedo y a lo largo de una unión de las paredes de sus túneles y cuatro de tales elementos de envoltura se puedan ensamblar para formar dicho módulo 3-D (10).

27. Un procedimiento de producción del módulo 3-D estructural (10) según la reivindicación 1 a partir de los elementos triangulares de envoltura (20) de la reivindicación 28, comprendiendo el procedimiento.

a): moldear cuatro de dichos elementos de envoltura (20) en cuatro moldes de moldeo de envoltura respectivos;

b): disponer tres de dichos moldes de moldeo alrededor del cuarto molde de moldeo con los bordes de los elementos de envoltura triangulares (20) que contienen dichas VDR adyacentes la una a la otra, y acoplar los bordes correspondientes de dichos tres moldes de moldeo a los bordes adyacentes de dicho cuarto molde de moldeo mediante bisagras; y

c): ensamblar una estructura tetraédrica 3-D levantando dichos tres moldes de moldeo y girándolos sobre las bisagras; y

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d): unir las juntas entre los bordes de los elementos de la envoltura (20) a lo largo de las R-diagonales laterales, y adherir las juntas entre las paredes de los túneles, de manera que se obtenga dicho módulo 3-D estructural (10) al liberarlo de dichos moldes.

28. Un procedimiento de producción de un módulo 3-D estructural (10) según la reivindicación 27, en el cual la etapa (a) es llevada a cabo premoldeando tres paredes planas para cada elemento de envoltura (20) y colocando después dichas paredes planas en dichos cuatro moldes de moldeo de envoltura.

29. Un procedimiento de producción de un módulo 3-D estructural (10) según la reivindicación 27, comprendiendo dicho módulo 3-D (10) un volumen hueco cerrado, estanco a los fluidos, formado entre dichos elementos de envoltura, y medios que permiten llenar y evacuar dicho volumen hueco con un fluido, en el cual las etapas (a) a (d) son llevadas a cabo usando moldes de moldeo flotantes que se mantienen juntos condicho módulo 3-D (10) hasta una etapa adicional de lastre, balanceo y liberación del módulo 3-D (10) de los moldes de moldeo flotantes.