ES2329535A1 - Dispositivo y sistema para disminuir la fase aerea en las estructuras de edificacion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo y sistema para disminuir la fase aérea en las estructuras de edificación. Un sistema para la construcción de estructuras de edificación formado por soportes telescópicos unidos a estructuras horizontales tales como forjados de piso en cada uno de sus segmentos de modo que estos son elevados por la acción de unos equipos de presión hasta su posición definitiva conectados mediante tomas de presión.

Description

Dispositivo y sistema para disminuir la fase aérea en las estructuras de edificación.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para la construcción de estructuras de edificios basado en un dispositivo especial, en adelante denominado pilastón, vinculado a un proceso constructivo para reducir la fase aérea de la obra de arquitectura, especialmente referido a edificios de pocas alturas.

Antecedentes de la invención

En la actualidad existen dos modos principalmente de resolver las estructuras de edificación: sistemas de ejecución in situ y sistemas prefabricados, aunque dada la complejidad de ciertas obras podemos encontrar situaciones intermedias, siendo esto lo más habitual. Los materiales más habituales en las estructuras de edificación son el hormigón y el acero, aunque también existen muchos otros, como la madera, la piedra, el aluminio,... etc. La bibliografía al respecto es amplísima, por lo que pasaremos a describir a continuación los sistemas principales que configuran el mercado al cual previsiblemente afectaría la presente invención.

Dentro del primer grupo de sistemas de ejecución de estructuras in situ encontramos las estructuras de hormigón armado a base de pilares y forjados uni o bidireccionales, en los que el fundamento estructural consiste en una retícula de pilares habitualmente tendentes a una ordenación ortogonal arriostrados entre sí por medio de vigas y zunchos y que sostienen un entrevigado que sostiene a su vez las capas que conforman el suelo del edificio. Las cargas se transmiten del suelo al entrevigado, de éste a vigas y zunchos, y de éstos a los pilares que llevan las cargas hasta la cimentación desde donde se transmiten al terreno. Es un tipo de construcción de amplia difusión y que plantea todos los problemas derivados de la puesta en obra del hormigón además de los peligros propios de una estructura que se construye en todo momento a su cota definitiva, con los riesgos propios del transporte de material pesado con maquinaria pesada mientras los operarios sobre unos encofrados provisionales manejan elementos que les superan varias veces en peso, con armaduras de extremos cortantes, y muchas veces con medidas de seguridad escasas dada la precaria cualificación de muchos de los operarios del sector. Esto unido a un gran volumen de obra y unos bajos niveles de control en general de los técnicos encargados supone un alto nivel de siniestralidad laboral en el sector (de los más altos de Europa) para el caso de España. Dentro de este grupo encontramos también las estructuras de acero, en las que su ejecución requiere niveles de precisión mayores en lo que respecta al replanteo, ya que las tolerancias son milimétricas, mientras que en el caso del hormigón son al centímetro. Son estructuras más caras pero poseen la ventaja de resolver la estructura con secciones menores. Además a partir de determinadas luces son más competitivas las estructuras de acero que las de hormigón, ya que aprovechamos su mejor comportamiento a flexión. Se realizan con perfiles estandarizados y tabulados, lo que mejora enormemente los procesos de cálculo y ejecución, al encontrar numerosos detalles tipo que resuelven los encuentros más habituales. Aparecen también estructuras mixtas en las que la dificultad principal consiste en hacer trabajar solidariamente los elementos de acero con el hormigón.

En el segundo grupo, el de las estructuras ejecutadas con sistemas prefabricados, la variedad es amplia. Encontramos por ejemplo sistemas de muros de hormigón armado prefabricados que se llevan a obra y que presentan soluciones de uniones en seco que actúan a modo de muros de carga para soportar las cargas de suelos y cubiertas. Estos sistemas de escasa divulgación en nuestro país presentan limitaciones importantes de alturas obtenidas y además son sistemas poco flexibles de distribución en planta de los edificios, al restringir las posibilidades las medidas de fábrica de los muros. También tenemos los sistemas que desarrollan módulos habitables base que incluyen la resolución de los sistemas de instalaciones y/o cerramiento, con posibles variaciones sobre el mismo para adaptarlo a distintos usos y que adquieren niveles de complejidad mayores por la adición de varios de estos módulos. Presentan los problemas derivados del hecho de que el módulo habitable se construye en taller y ha de ser transportado a obra, lo que limita las dimensiones del mismo a las dimensiones admisibles por los canales de transporte. La flexibilidad del sistema es por tanto limitada. Otros sistemas se basan en la construcción de sistemas formados por distintas piezas interrelacionadas diseñadas de manera que las uniones puedan resolverse in situ en seco y en un tiempo breve. Estos sistemas son caros y de una aplicabilidad limitada a las dimensiones de las piezas, además de requerir una mano de obra altamente
especializada.

La presente invención se sitúa a medio camino entre los sistemas de ejecución in situ y los prefabricados, incorporando la flexibilidad de los primeros y añadiéndoles las ventajas de control y seguridad de los segundos.

Encontramos además invenciones de sistemas de pilares para edificación en que se proponen conformaciones telescópicas. Estas invenciones suponen un avance respecto a los sistemas convencionales sin alcanzar el nivel de innovación propuesto por la siguiente invención por cuanto no contemplan un proceso de construcción como el presente en el que la estructura se iza aprovechando las características y evoluciones que aporta la invención y con sus consiguientes ventajas.

Descripción de la invención

La invención sirve de una manera óptima para facilitar la ejecución de una estructura de edificación, especialmente en el caso de estructuras para edificios de viviendas con mano de obra sin alto nivel de cualificación y en edificios hasta un número de alturas no excesivamente elevado, ya que existe la limitación de los pesos a levantar por los pilastones conectados a las bombas de impulsión.

El dispositivo de la invención aporta las siguientes ventajas

Disminuye la fase aérea de la obra en el 95% de su fase de construcción de la estructura, lo que habitualmente supone una tercera parte del tiempo total de ejecución de la obra.

Introduce un nivel de tecnología más avanzado dentro del edificio, de la misma manera que los ascensores suponen una evolución tecnológica en los sistemas de circulación del edificio, más controlado y sometido a tests de aptitud y fiabilidad, con garantía.

Disminuye los tiempos de ejecución de la estructura, al no precisar niveles de endurecimiento en pilares (al no existir estos y ser sustituidos por elementos prefabricados) ni forjados más allá de los niveles de resistencia para soportar las compresiones confinadas.

Es de prever una disminución de los niveles de siniestralidad de la obra si nos atenemos a los datos del estudio de la Unión de Mutuas en colaboración con Aidico (Instituto Tecnológico de la Construcción en la Comunidad Valenciana) que indican que más de un tercio de las muertes en la construcción son por accidentes en altura.

En el caso de que las estructuras horizontales sean de hormigón armado acelera los procesos de endurecimiento del hormigón ya que el calor de hidratación del cemento genera una mayor temperatura en la estructura que acelera las reacciones. Todo transcurriendo con menor pérdida de humedad respecto a los sistemas tradicionales ya que no existe ventilación entre forjados, al funcionar todo como un sándwich compacto en el que los elementos centrales son aislados por los del perímetro (que generan a su vez calor).

Por la misma razón de lo anterior y contando también con estructuras horizontales de hormigón armado es un sistema óptimo para construir en lugares fríos, ya que el volumen a controlar higrotérmicamente para asegurar la no congelación del sustrato íntimo del hormigón -con la consiguiente pérdida de resistencia- es mucho menor.

Facilita las labores de replanteo especialmente en lo que concierne a plomadas entre estructuras horizontales.

Facilita el transporte del material de ejecución de la estructura a las futuras plantas elevadas, disminuyendo tiempos de ejecución.

Facilita el hormigonado, no siendo precisas bombas que impulsen el conglomerante hasta niveles elevados.

Es un sistema versátil en cuanto que pueden ofrecerse distintos diámetros posibles y distintas longitudes.

De acuerdo con la invención, el sistema comprende un dispositivo formado por un soporte telescópico denominado pilastón unido a unas estructuras horizontales y una conexión a un sistema de impulsión que interactúan en un proceso destinado a conformar una estructura de edificación autónoma y estable una vez el proceso ha concluido. El soporte telescópico está constituido por tantos segmentos como estructuras horizontales conecte, incorporando unos elementos de conexión a dichas estructuras horizontales que impidan el punzonamiento tanto en la fase de la estructura en la que actúa como mecanismo como en la fase estabilizada en la que actúa como estructura isostática o hiperestática según la realización concreta de la invención. Dichos segmentos poseen unas conexiones a los equipos de presión que introducen la tensión necesaria para inducir al deslizamiento de unos segmentos sobre otros y elevar la estructura horizontal vinculada al segmento deslizante. Una vez la estructura ha alcanzado la cota definitiva el dispositivo incorpora un mecanismo que altera el tipo de unión, pasando de actuar como mecanismo a actuar como unión fija y permitiendo retirar el sistema de impulsión sin peligro y garantizándonos el funcionamiento como sistema estable. Dicho mecanismo de transformación de un estado con grado de hiperestaticidad negativo a uno con grado de hiperestaticidad cero o positivo puede estar integrado en el dispositivo telescópico o en la conexión al dispositivo de impulsión, contemplando la presente invención ambas posibilidades. Además se incluye como parte inherente a la invención el proceso constructivo que precisa, en el que la estructura se construye desde la cota del lecho de cimentación (sea el terreno o la estructura base sobre la que se va a levantar la estructura afectada por la presente invención) que aprovecha las ventajas que este estado permite descritas previamente, con las alteraciones en los sistemas para la ejecución de la obra tales como encofrados (desapareciendo sistemas como los puntales y dando paso a elementos menos esbeltos tales como plots), medidores, maquinaria de transporte (adaptada a una construcción no aérea), sistemas de seguridad (desplazando el uso de redes de seguridad por sistemas de amortiguación de caídas menos aparatosos y priorizando la caída de elementos sobre los operarios y el manejo de la maquinaria), distribución de oficios (en los que será distinto el grado de especialización de los operarios que manipulen los pilastones y realicen la impulsión de los que coloquen la armadura y hormigones, estructuras de acero,... dependiendo del caso),... etc. Una variante de la presente invención contempla el que los pilastones no sean inmovilizados, permaneciendo la estructura estable gracias a la presión de impulsión e incluso la variación de la altura libre mediante la manipulación de la presión de impulsión con sistemas de variación de frecuencia, al modo en que se regula la altura de parada en ascensores hidráulicos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una sección vertical de una posible realización de la invención.

La figura 2 muestra una sección horizontal de una posible realización de la invención referenciada como SECCIÓN A-A' a la figura 1.

Se presenta en las Figuras 3A-3E el proceso para estructuras horizontales de hormigón armado.

La figura 3A muestra el momento en el que los pilastones son presentados en obra.

La figura 3B muestra un momento intermedio del proceso de encofrado y hormigonado sucesivo de cada nivel.

La figura 3C muestra el momento en el que todos los niveles están hormigonados y la estructura está curándose para alcanzar los niveles de resistencia necesarios.

La figura 3D muestra el momento en el que se procede al izado de los niveles 3 y 4.

La figura 3E muestra la estructura izada y fijada.

La figura 4 muestra una imagen de una estructura izada en un edificio de Planta Baja más dos plantas de piso.

Descripción de una realización práctica de la invención

Para un edificio de planta baja más dos plantas de piso -en el que se realizan por tanto una estructura horizontal de cimentación más tres estructuras horizontales en hormigón armado- el pilastón estaría constituido por cuatro segmentos 00-01-02-03, quedando el pilastón de cimentación 00 embebido en el terreno 04. El segmento de cimentación 00 estaría formado por una camisa perdida resistente de acero 06 y tendría en su interior una segunda camisa interior también de acero 07 unida a la primera acanalada para permitir la lubricación con el aceite lubricante 08 guiando el consiguiente deslizamiento del segmento siguiente 01. El segmento de cimentación posee un recrecido 09 que indica el nivel superior del forjado y permite resistir mejor las tensiones adicionales que pudieran darse en este punto. Cuando el conjunto de la estructura está hormigonado y con el nivel de resistencia suficiente para resistir su peso propio se conectan las tomas de presión 18 a la parte superior del segmento y se enroscan. En ese momento y antes de iniciar el izado se conectan en el lateral opuesto los tapones de absorción de impacto de acero 17 con sus correspondientes arandelas de sellado de neopreno y colchones de impacto de espuma de poliuretano 12. Una vez ambas partes están enroscadas y aseguradas se conecta la bomba de impulsión con capacidad máxima de 100 Toneladas. En ese momento el segmento superior 01 comenzará a levantarse arrastrando todo aquello que esté sobre él, segmentos 02-03. El émbolo de resistencia por cortante de acero (situación descrita en distinto tramo de la estructura con la numeración 31) está en este momento en el interior de la embocadura de la toma de presión 18, permitiendo el paso del aceite lubricante hacia el interior del segmento 00 impulsando el segmento de planta primera 01. Las rodaduras de acero 10 permiten el deslizamiento del segmento 01. A medida que el segmento sube el túnel de espera 22 va aproximándose a la toma de presión hasta que encara al émbolo, momento en el que éste desliza por su interior hasta impactar contra el colchón de impacto 12. En ese momento la presión puede cesar lentamente para que el émbolo entre en carga 11. Una vez asegurado el que todos los pilastones de la planta han alcanzado la cota al mismo tiempo y los émbolos han alcanzado su posición se procede al vaciado para lo cual se desenroscan las válvulas de purgado 20, saliendo parte del aceite a través del canal de vaciado 19. Dicho aceite se recogerá para ser reutilizado. En ese momento puede desenroscarse una de las tomas de presión 18, procediendo a la limpieza de la zona y la posterior soldadura 33 con máximo nivel de control del émbolo contra la cabeza del segmento. Realizamos el mismo procedimiento con el tapón opuesto. Continuaríamos desenroscando la toma de presión restante y soldando y acabaríamos con el tapón de impacto restante. Esto se realizaría en todos los pilastones a la vez. De esta manera, al existir cuatro zonas de soldadura nos aseguramos que la unión resiste frente a compresión excéntrica en las dos direcciones.

Cada pilastón está unido a la estructura horizontal por medio de estructuras antipunzonamiento a base de perfiles UPN de acero 25 unidas a la cabeza del pilastón y arriostradas entre sí por chapones de acero 27 para asegurar el comportamiento solidario entre la estructura metálica y la estructura de hormigón 24.

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Claims (13)

1. Un sistema para la construcción de estructuras de edificación formado por soportes telescópicos unidos a estructuras horizontales tales como forjados de piso en cada uno de sus segmentos de modo que estos son elevados por la acción de unos equipos de presión hasta su posición definitiva conectados mediante tomas de presión.

2. Dispositivo según la reivindicación 1 por la que los segmentos incorporan camisas interiores acanaladas que permiten una mejor lubricación.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el segmento incorpora un túnel para el deslizamiento de un émbolo albergado en la toma de presión de modo que cuando ambos se encaran el émbolo se introduce en el túnel hasta su posición definitiva.

4. Dispositivo según la reivindicación 3 por el que en la cabeza del segmento del soporte telescópico se puede enroscar un elemento que fije la posición final del émbolo.

5. Dispositivo según la reivindicación 4 por el que se establecen dos tomas de presión y dos tapones de impacto por segmento.

6. Dispositivo según la reivindicación 5 por el que se establece un sistema de desenroscado según el orden: toma de presión A - tapón opuesto a A - toma de presión B - tapón restante, soldándose cada uno de ellos inmediatamente después de su desenroscado y limpieza.

7. Dispositivo según reivindicación 1 por el que se procede a la cubrición de toda la estructura cuando todavía no está izada para generar un clima controlado que asegure las circunstancias de curado del hormigón.

8. Dispositivo según la reivindicación 1 por el que todo el replanteo se ejecuta sin estar la estructura todavía a su cota definitiva.

9. Dispositivo según la reivindicación 1 según el cual la unión con la estructura horizontal incorpora elementos para evitar punzonamiento tipo UPNs en cruceta o similar.

10. Dispositivo según la reivindicación 1 y 3 por el que se los segmentos deslizantes incluyen más de un túnel de espera por lo que la altura entre niveles es regulable.

11. Dispositivo según la reivindicación 1 por el que las tomas de presión incorporan válvulas de vaciado.

12. Dispositivo según la reivindicación 1 por el que las estructuras permanecen en modo mecanismo controlando la altura mediante sistemas de control de parada.

13. Dispositivo según la reivindicación 1 por el que las estructuras horizontales se arriostran transversalmente a los pilastones por medio de triangulaciones o cruces de San Andrés.