ES2622071T3 - Elementos estructurales del armazón de un edificio resistentes a los momentos y procedimiento - Google Patents

Abstract

Estructura de interconexión de columna esbelta vertical y viga esbelta horizontal autoestabilizante con capacidad de acarreo de momentos total, con collar interno y externo que comprende un elemento interno fijable a una columna en forma de collar (50) que tiene una pluralidad de caras de apoyo de interconexión (54, 56, 58, 60) y un elemento externo fijable a un extremo de una viga con forma de collar (52) que tiene una pluralidad de caras de apoyo de interconexión (62, 64, 66, 68) caracterizada por que dichos elementos interno y externo (50, 52) están diseñados para quedar apoyados uno en otro, envolviendo el elemento externo (52) el elemento interno (50), haciendo el peso que las caras de apoyo respectivas (54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) se asienten, al ir encajando automáticamente por complementariedad con las caras de apoyo opuestas enfrentadas alcanzando una estabilidad nominal tridimensional, posicional y resistente a los momentos de los dos elementos (50, 52) sin que sea necesaria otra estructura de interconexión.

Description

DESCRIPCION

Elementos estructurales del armazon de un edificio resistentes a los momentos y procedimiento 5 ANTECEDENTES Y RESUMEN DE LA INVENCION

[0001] La invencion (estructura y procedimiento) se refiere a una estructura de edificio y, en particular, a una interconexion estructural nueva entre columna, viga y collar de arriostramiento (y la metodologia asociada) que contribuye a conseguir un armazon de edificio mejorado y con mucha capacidad resistente a los momentos. Con la

10 invencion se proporciona una estructura unica de interconexion con collar de arriostramiento por cara de apoyo que une columnas y vigas adyacentes en los nodos de interseccion entre ellas.

[0002] El documento de patente de Estados Unidos US5678375 A divulga un armazon de un edificio que comprende una pluralidad de vigas de acero, columnas de acero y elementos de conexion de acero para unir al

15 menos una viga con al menos una columna para constituir asi el armazon del edificio. Ademas se divulga una pluralidad de elementos de union practicamente planos, cada uno teniendo una abertura, donde termina al menos una columna y al menos un elemento de conexion con al menos un elemento de union. Los elementos de union encajan casi perfectamente uno en otro y se extienden hacia fuera mas alla del muro exterior de la columna y del elemento de conexion para proporcionar una union entre ellos. Las vigas, columnas y elementos de union estan 20 reforzados con hormigon que se extiende a traves de los elementos de union por las aberturas.

[0003] El documento de patente de Estados Unidos US6082070 A divulga una estructura de patio que es facil de ensamblar y desensamblar para el usuario. La estructura incluye al menos cuatro uniones de base para apoyar respectivamente cuatro vigas estructurales verticales que se extienden hacia arriba. Los cuatro extremos superiores

25 de dichas cuatro vigas estructurales verticales respectivamente conectan con cuatro juntas estructurales triaxiales adaptadas para conectar al menos cuatro vigas estructurales horizontales. Una pluralidad de viguetas de cubierta desacoplables estan montadas entre al menos dos de dichas vigas estructurales horizontales.

[0004] El documento de patente de Estados Unidos US6092347 A divulga un armazon de un invernadero que 30 incluye una pluralidad de postes equidistantes, una pluralidad de vigas fijas montadas entre cada dos de los postes,

una pluralidad de riostras cada una teniendo soldado en el extremo inferior un elemento de fijacion angular, una pluralidad de tubos de desague, cada uno fijo y montado entre cada dos de los elementos de fijacion angulares y una pluralidad de barras verticales cada una con un extremo inferior soldado a un perfil en U invertida unido a un tubo de desague y aseguradas mediante tornillos donde el armazon del invernadero se puede montar y desmontar 35 de forma facil y rapida.

[0005] El documento de solicitud internacional de patente WO98/36134 A divulga una junta para estructuras de acero que tiene un diafragma superior combinado con una superficie inferior de una columna superior, un diafragma inferior combinado con una superficie superior de una columna inferior, un nucleo de conexion que tiene

40 una seccion transversal menor que la de los diafragmas superior e inferior y una altura igual a la de la viga y unas cartelas dispuestas entre los diafragmas superior e inferior y fijadas en algunas zonas del borde perimetral de los mismos al menos al nucleo de conexion existiendo agujeros para tornillos de union en los diafragmas superior e inferior y en las cartelas. Esto permite unir los diafragmas superior e inferior y las alas superior e inferior de la viga mediante tornillos.

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[0006] El documento de patente de Estados Unidos US5289775 A1 divulga un diseno de armazon nuevo en el que un conjunto de union de barra y abrazadera permite que la cara de las vigas horizontales quede alineada con la cara de un poste vertical tubular de seccion cuadrada formando asi un armazon excepcionalmente resistente de elementos estructurales excepcionalmente ligeros (postes, vigas y conector) comprendiendo un minimo de piezas

50 intercambiables que se pueden fabricar en masa sin mas y que se puede utilizar para ensamblar cualquier tipo de estructura de edificio ortogonal.

[0007] El documento de patente de Reino Unido GB1204327 A divulga unos tubos de andamiaje verticales y horizontales que estan conectados entre si mediante resaltes y hendiduras, siendo el resalte practicamente de cola

55 de milano, con bisel hacia arriba y siendo la hendidura de una forma parecida, estando asegurada por mecanismos de bloqueo por gravedad. Cada mecanismo de bloqueo puede sustituirse por una grapa en forma de L atornillada al tubo horizontal con su pata de mayor longitud quedando presionada contra la base del elemento con resalte y con su pata mas corta quedando presionada contra la base del tubo. Los resaltes se extienden hacia fuera a partir de un anillo que puede estar biselado reduciendose su espesor segun la direccion axial de los resaltes. Los tubos

verticales adyacentes pueden tener una conexion de bayoneta mediante un resalte superior que se proyecte lateralmente y que encaje en una ranura oblicua en la base del tubo. Otros elementos de conexion tipo hendidura similares pueden estar articulados en su union con los extremos de los tubos que sirven de arriostramientos diagonales.

5

[0008] Las conexiones de los nodos segun la presente invencion definen lo que se denomina en el

documento interconexion de acarreo y transmision de momentos tridimensional, multiaxial por interaccion entre vigas y columnas.

10 [0009] Centrandonos en la interaccion de transmision de carga especlfica que se produce entre una unica

columna dada y una unica viga conectada que acarrea la carga de momentos esta carga se transmite por compresion a la columna gracias a la estructura de collar nodal unica asociada a traves de varias zonas de la cara de apoyo separadas a distintos angulos con respecto al eje longitudinal de la columna. La union con transmision de carga por compresion no esta limitada solo a un plano de accion ni solo a una zona localizada de aplicacion de la

15 carga. Las uniones de compresion estan disenadas para aprovechar mejor las capacidades de acarreo de carga de las columnas.

[0010] Las estructuras de collar de arriostramiento nodal propuestas incluyen componentes internos que estan anclados por ejemplo, mediante soldadlura, por ejemplo, a las superficies externas de las columnas y un collar

20 externo que esta constituido por componentes que estan adecuadamente anclados, por ejemplo, tambien mediante soldaduras, a los extremos opuestos de las vigas. Los componentes internos y externos del collar preferiblemente y, si es as! mejor, estan formados por colada de precision y/o mecanizado y tambien preferiblemente estan premontados en columnas y vigas con una configuracion automatizada de fabrica en lugar de montarse en la zona de obra. Los componentes del collar de la invencion permiten una fabricacion y ensamblaje economicos, de alta

25 precision para su montaje en las columnas y vigas que luego pueden entregarse en la zona de obra ya preparadas para que se ensamblen con precision.

[0011] Como resultara evidente al ver las geometrlas respectivas propuestas en la presente invencion para los componentes de collar, estos componentes juegan un papel determinante durante las primeras fases de

30 ensamblaje del armazon del edificio as! como posteriormente a la hora de hacer el acabado del edificio.

[0012] En las zonas de conexion entre vigas y columnas y con respecto a los pares de columnas adyacentes que esten de pie practicamente en la posicion vertical prevista en una parte de la zona de obra, cuando se bajan las vigas hasta la posicion horizontal los componentes del collar externo que llevan incorporados en sus extremos

35 opuestos se asientan por efecto del peso gracias a la geometrla de la superficie de apoyo angular especial que tienen dichos componentes y a la que tienen los componentes internos de la columna. Esta geometrla de la cara de apoyo gula y recoge con eficacia la viga que se va bajando uniendola con las dos columnas asociadas dando estabilidad al conjunto por gravedad, evitando movimientos relativos; entonces las vigas y columnas unidas se alinean y posicionan casi con total exactitud unas con respecto a otras. Las configuraciones macho/ hembra de

40 lengueta/ hendidura formadas en y adyacentes a las zonas de la cara de apoyo enfrentadas de los componentes internos y externos del collar funcionan por gravedad durante dicha construccion del edificio preliminar no solo permitiendo que queden asegurados y posicionados por efecto del peso los componentes del armazon asociado sino que tambien confieren buena estabilidad y resistencia a los momentos de cargas laterales inmediatamente incluso sin hacer mas operaciones de montaje en las posiciones de los nodos de las intersecciones entre viga y

45 columna.

[0013] A continuacion del montaje del armazon preliminar se introducen preferiblemente tornillos de traccion adecuados en las estructuras de collar y especlficamente en los componentes de las estructuras de collar externas para asegurar con eficacia las estructuras de collar internas y externas en su posicion y que no se separen y para

50 introducir los elementos de acarreo de carga de traccion disponibles en las estructuras de collar externas. Dicho acarreo de cargas de traccion juega un papel importante en la manera en la que la estructura de la presente invencion absorbe y transmite las cargas de momentos en las vigas redirigiendolas segun varias direcciones hacia las columnas.

55 [0014] Las caras enfrentadas entre los componentes de collar internos y externos funcionan como caras de

apoyo para repartir o transmitir cargas de momentos (acarreadas por las vigas) directamente como cargas de compresion a las columnas. En particular, estas caras de apoyo transmiten dichas cargas de compresion a las columnas por varias zonas separadas a diferentes angulos con respecto a los ejes longitudinales de las columnas (por la naturaleza envolvente del eje axial de los collares). Dicha distribution de cargas aprovecha practicamente al

completo la capacidad de acarreo de carga de las columnas cuando las vigas estan sometidas a cargas de momentos.

[0015] Asl, una estructura de armazon de un edificio ensamblada de acuerdo con la invencion resulta un ser 5 un armazon muy estable y resistente donde toda la transmision de las cargas laterales se hace por compresion

multiaxial, y en nodos repartidos, a las columnas acarreandose de una forma particularmente uniforme y equilibrada practicamente en toda la estructura del armazon. Dicha estructura del armazon no necesita muros de cortante ni arriostramientos y permite una inmediata incorporacion posterior (al edificio que se este construyendo) de la fachada y los forjados.

10

[0016] Las interconexiones nodales que existen entre las vigas y las columnas de acuerdo con esta invencion, al menos desde varios puntos de vista, se pueden considerar conexiones flotantes discontinuas; discontinuas en el sentido de que no hay material metalico continuo (homogeneo) que una estructuralmente las vigas y las columnas y flotantes en el sentido de que las vigas y las columnas podrlan, si asl se quisiera,

15 desensamblarse no destructivamente para cualquier proposito concreto. Pensando en esta ultima consideration desde otro punto de vista la interfaz de conexion que existe entre una viga y una columna de acuerdo con esta invencion incluye una zona que no sufre deformation en la transmision de la carga, estando dicha zona en la discontinuidad que hay entre las vigas y columnas en las interfaces nodales.

20 [0017] Estas y otras caracterlsticas y ventajas proporcionadas por la invencion resultaran mas claras en la

siguiente description si se van observando a la vez las figuras adjuntas.

Descripcion de los dibujos

25 [0018]

La figura 1 es una vista isometrica parcial que ilustra la estructura del armazon del edificio mostrada en fase de ensamblaje apoyada encima de una estructura de edification inferior preconstruida, a la que se llama en este documento estructura tipo pedestal.

La figura 2 es una vista isometrica aislada y parcial que ilustra la estructura de collar empleada en una de las 30 posiciones de los nodos de la estructura del armazon del edificio de la figura 1 de acuerdo con la presente invencion. Las figuras 3, 4 y 5 son vistas de section transversal parciales segun los planos 3-3, 4-4, 5-5 respectivamente, de la figura 2.

La figura 6 es una vista isometrica explosionada angularmente y parcial que ilustra las estructuras de y la relation funcional entre un par de componentes de collar interno y externo con un diseno y funcionamiento de acuerdo con la 35 presente invencion.

Las figuras 7 y 8 son dos vistas diferentes esquematizadas para ilustrar la caracterlstica de la presente invencion relativa a como la bajada por gravedad de una viga horizontal hasta colocarla entre pares de columnas adyacentes proporciona inmediatamente una estructura del armazon del edificio global, resistente a los momentos con buena disposicion espacial.

40 Las figuras 9 y 10 se utilizan en este documento para ilustrar en general como funcionan los componentes de collar incorporados de acuerdo con la presente invencion para soportar y distribuir las cargas de momentos de las vigas y transmitirlas a las columnas.

Descripcion detallada y aplicabilidad industrial de la invencion

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[0019] Observando las figuras, en primer lugar la figura 1, con el numero de referencia 20 se indica

globalmente una estructura de armazon de un edificio. Esta estructura tambien se denomina en este documento estructura del edificio y sistema estructural. Como resultara evidente para el experto en la materia la estructura del armazon 20 puede estar construida sobre y levantarse a partir de cualquier estructura de apoyo inferior adecuada 50 como el terreno pero en el caso particular de la figura 1 la estructura 20 esta apoyada en y se levanta a partir de la parte superior de una estructura de edificacion tipo «pedestal» 22 inferior preconstruida, como un garaje. Un motivo por el que se ilustra la estructura 20 colocada sobre la parte superior de una estructura tipo pedestal 22 es senalar una caracterlstica importante ofrecida por la presente invencion y que se discutira mas en detalle en breve. Hay que darse cuenta en este momento, en relacion con lo que se muestra en la figura 1, que la estructura tipo pedestal 22 55 incluye entre otros elementos estructurales unas hileras de columnas segun dos direcciones perpendiculares como las que se muestran con el numero de referencia 22a. Para describir brevemente la caracterlstica que se acaba de mencionar asl como sus ventajas se hara referencia al hecho de que las posiciones de las hileras de columnas 22a son diferentes a las de las columnas, de las que se hablara mas en detalle ahora, que forman parte de la estructura del armazon 20.

[0020] Asl, la estructura del armazon 20 esta formada por una pluralidad de columnas esbeltas, verticales

dispuestas segun hileras, como las indicadas con los numeros de referencia 24, 26, 28. Los ejes longitudinales de las columnas 24, 26, 28 se indican con los numeros de referencia 24a, 26a, 28a respectivamente. A una altura

5 concreta de la estructura del armazon 20, conectadas a las columnas 24, 26, 28 mediante estructuras de collar o collares de arriostramiento 30, 32, 34 (tambien denominados estructuras de interconexion en forma de collar) respectivamente estan colocadas vigas horizontales esbeltas 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48. Los collares 30, 32, 34, (como tambien es el caso del resto de los collares) utilizados en la estructura del armazon 20 son practicamente iguales en cuanto a su estructura. El collar 30 une la columna 24 y las vigas 36, 38. El collar 32 une la columna 26 y 10 las vigas 38, 40, 42. El collar 34 une la columna 28 y las vigas 42, 44, 46, 48.

[0021] Hay que entender, por tanto, que la realization particular de la invention que se esta describiendo

ofrece un sistema de conexion, en un unico nodo de conexion con una columna, para hasta cuatro vigas. A medida que se vaya avanzando en la description de esta invencion los expertos en la materia observaran que se pueden

15 introducir modificaciones en la invencion y aplicarse facilmente para conseguir incluso un mayor numero de conexiones en un nodo de conexion concreto.

[0022] La realizacion y metodologla especlficas de la invencion presentadas en este documento se muestran y se describen en relation con una estructura de armazon de un edificio donde las columnas son huecas y de acero

20 teniendo una section transversal practicamente cuadrada, con cuatro lados externos ortogonales hacia fuera o caras. La invencion se describe tambien para el caso de la union de vigas con el habitual perfil en I.

[0023] Estas opciones para las secciones transversales de las columnas y las vigas han de considerarse ilustrativas y no limitativas en cuanto al alcance de su utilidad, a las ventajas ofrecidas y a las caracterlsticas de la

25 presente invencion. Dicho de otra manera, la estructura y la metodologla de la presente invencion permiten un gran abanico de configuraciones y materiales de vigas y columnas.

[0024] Continuando con la figura 1, hay que notar que las hileras de columnas de la estructura de armazon 20 es tal que los ejes longitudinales de las columnas asociadas no estan alineados uno a uno con los ejes

30 longitudinales de las columnas mencionadas anteriormente 22a de la estructura tipo pedestal 22. Ademas hay que notar que las bases de las columnas de la estructura 20 se pueden anclar y dejarlas fijas en una position por una zona proxima a la parte superior de la estructura tipo pedestal de cualquier forma adecuada, no ilustrandose ni describiendose en concreto los detalles en la medida en que dichas conexiones de anclaje no son parte de la presente invencion.

35

[0025] Observando ahora las figuras 1-6, las zonas de interconexion o interfaz entre una columna y una viga se describiran especlficamente tomando como ejemplo la zona de la columna 28 por donde se conecta a los extremos adyacentes de las vigas 42, 44, 46, 48. Esta zona de conexion, zona nodal o nodo es una en la que se utiliza el collar 34 mencionado anteriormente. La descripcion que ahora sigue del collar 34 en si hay que entenderla

40 fundamentalmente como una descripcion detallada de todos los otros collares utilizados en la estructura de armazon 20. Asl, en la columna 28 participan cuatro caras planas externas ortogonales 28b, 28c, 28d, 28e.

[0026] Como nota previa, en la figura 2, mostrada con llnea discontinua con el numero de referencia 46a, se representa un «fusible estructural» habitual opcional que se puede utilizar en las vigas de la estructura 20 si se

45 desea. La funcionalidad de dicho fusible estructural para evitar otras deformaciones plasticas es comunmente conocida. El fusible estructural 46a solo se muestra en la figura 2.

[0027] El collar 34 incluye una estructura de collar interna 50 (o elemento fijable a la columna) y una estructura de collar externa 52. Estas estructuras de collar interna y externa tambien se denominan en este

50 documento estructuras o subestructuras con cara de apoyo por gravedad. La estructura de collar interna esta constituida por cuatro componentes indicados con los numeros de referencia 54, 56, 58, 60. La estructura de collar externa esta constituida por cuatro componentes 62, 64, 66, 68 (o elementos fijables a los extremos de las vigas). Cada uno de estos componentes de las estructuras de collar interna y externa preferiblemente estan prefabricados mediante moldeo de precision y/o mecanizado, estando premontados cada uno de estos componentes 55 preferiblemente en una columna o en una viga adecuadamente, fuera de la zona de obra. Los componentes del collar interno 54, 56, 58, 60 estan soldados adecuadamente a las caras 28b, 28c, 28d, 28e respectivamente de la columna 28. Los componentes del collar externo 62, 64, 66, 68 estan soldados adecuadamente los extremos de las vigas 42, 44, 46, 48 respectivamente que estan proximos a la columna 28 como se muestra en las figuras 2-6. Dicha fabrication de precision y premontaje de columnas y vigas hace que el sistema interconexion sea de muy alta

precision entre las vigas y columnas del armazon 20.

[0028] Cada uno de los cuatro componentes mencionados (54, 56, 58, 60) que constituyen la estructura de

collar interna 50 es practicamente identico a cualquier otro componente, por lo que solo se describira detalladamente 5 el componente 58. El componente 58 incluye un cuerpo parecido a una placa 56a mas o menos plano con una cara plana interna 58b que esta al ras de la cara de la columna 28d. El cuerpo 56a tambien incluye una cara externa plana 58c que esta en el plano oblicuo, hacia abajo y hacia fuera, con respecto al eje longitudinal 28a de la columna 28 (veanse, en particular, las figuras 3 y 5). La cara 58c se denomina en este documento cara de apoyo.

10 [0029] Sobresaliendo como resalte hacia afuera de la cara 58c como se ilustra hay una lengueta en forma de

cuna biselada hacia arriba 58d que se extiende, practicamente con un espesor uniforme, desde algo por encima de la llnea media vertical del componente 58 practicamente hasta la base del mismo. Las caras que estan hacia arriba y hacia los laterales de la lengueta 58d estan biseladas por abajo por la razon que resultara evidente mas adelante. Este biselado inferior se aprecia mejor las figuras 3, 4 y 6. La lengueta 58d tambien se denomina en este 15 documento, estructura de lengueta y estructura de funcionamiento por gravedad de primer genero.

[0030] En la estructura del edificio 20, el componente de collar interno 58 conecta, por complementariedad, como se describira a continuacion, con el componente de collar externo 66 de la estructura de collar externa 52. El cuerpo mas o menos plano del componente 66 tiene una cara externa 66a que esta soldada a la viga 46 y que

20 queda vertical en la estructura 20. El componente 66 tambien tiene una cara ancha, interna 66b que esta en un plano practicamente paralelo al plano de la cara 58c del componente de collar interno 58. La cara 66b tambien se denomina en este documento cara de apoyo.

[0031] En el cuerpo del componente y hacia dentro de dicho cuerpo por la cara 66b hay una hendidura de un 25 diseno adecuado, en angulo, en forma de cuna 66c cuyas dimensiones son las justas para que la lengueta 58d

mencionada encaje bien por complementariedad. La lengueta 58d junto con la hendidura 66c se denominan en este documento estructura de encaje por gravedad de lengueta y hendidura. Las tres paredes laterales de la hendidura 66c tienen unos angulos adecuados para que en ellas encajen firmemente tres de las aristas rebajadas por su parte inferior de la lengueta 58d. La hendidura 66c tambien se denomina en este documento estructura de funcionamiento 30 por gravedad de segundo genero.

[0032] Observando ahora ambos componentes 58, 66 y para completar la descripcion de sus disenos respectivos se ve que en las dos caras laterales del componente 66 hay cuatro agujeros para introducir en ellos tornillos de cabeza avellanada como los indicados con los numeros de referencia 66d, 66e, 66f, 66g. En las aristas

35 laterales del cuerpo del componente 58a hay tres ranuras asociadas como las indicadas por los numeros de referencia 58e, 58f, 58g. Las ranuras 58e, 58f, 58g estan alineadas con los agujeros 66e, 66f, 66g respectivamente cuando los componentes 58, 66 estan bien apoyados uno en otro como representan las figuras 1-5. Las llneas de punto y raya y las cruces de las figuras 4, 5 y 6 ilustran los ejes medios de los agujeros taladrados (y otros) y como estos ejes (algunos) estan alineados con las ranuras mencionadas ilustradas. Las ranuras de este documento 40 tambien se denominan pasos con holgura para tornillos

[0033] Alejando la vista para ver mas globalmente la conexion nodal formada por el collar 34 se puede ver que las cuatro vigas conectadas a la columna 28 atraviesan los componentes de las estructuras de collar interna y externa que constituyen el collar 34 en su conjunto. En particular, hay que notar que el collar 34 practicamente

45 envuelve o rodea la parte externa de la columna 28 vista segun su eje longitudinal 28a. La estructura de collar externa 52 mantiene un apoyo flotante y discontinuo (como se ha indicado anteriormente) sobre la estructura de collar interna 50.

[0034] Siguiendo con la descripcion de lo que muestran las figuras 1-6 hay que anadir que se usan conjuntos 50 de tornillos de traccion y tuercas para unir firmemente los componentes que constituyen las estructuras de collar

externas. Para las conexiones del collar 34 se usan cuatro conjuntos de pares tornillo-tuerca para unir las caras de los componentes de la estructura de collar externa 62, 64, 66, 68 que se extienden segun los angulos mostrados a traves de las esquinas de la estructura de collar externa resultante. Cuatro de dichos pares se indican globalmente con los numeros de referencia 70, 72, 74, 76 de la figura 2. El par 74, como se muestra en la figura 4, incluye un 55 tornillo 74a con una espiga 74b que se extiende, entre otras zonas, por el paso con holgura para tornillos creado por la ranura 58f y por la ranura de la contrapieza del componente adyacente 56.

[0035] Estos pares tornillo-tuerca aseguran con eficacia la estructura de collar externa alrededor de la estructura de collar interna impidiendo el movimiento vertical de la estructura de collar externa con respecto a la

estructura de collar interna. Los pares tornillo-tuerca tambien actuan como elementos de transmision de tensiones entre componentes del collar externo adyacentes para las cargas de momentos aplicadas a las vigas que se conectan, a traves de la estructura de collar 34, a la columna 28. Los pares tornillo-tuerca garantizan un comportamiento en el que la carga de momentos de cada viga se transmite a traves del collar 34 de forma perimetral 5 a la columna 28.

[0036] Pasando ahora a las figuras 7-10, estas figuras (en las que se utilizan numeros de referencia diferentes) ayudan a ilustrar ciertas caracterlsticas de montaje, funcionamiento y ventajas que ofrece la presente invencion. Las figuras 7 y 8 ilustran la estabilizacion, colocacion y alineacion del ensamblaje preliminar del armazon

10 del edificio cuando se bajan las vigas hasta colocarlas en su posicion para unirlas a traves de los collares a las columnas. Las figuras 9 y 10 ilustran globalmente el funcionamiento unico del mecanismo de la presente invencion para acarrear las cargas de momentos que se produzcan en las vigas y especlficamente como se acarrean estas cargas trasmitiendolas a traves de la cara de apoyo por compresion al eje longitudinal de la columna y a su perlmetro, resultando evidente que parte de la capacidad de acarreo de momentos representada en las figuras 9 y

15 10 tambien esta disponible durante las operaciones mostradas en las figuras 7 y 8.

[0037] Empezando por la figura 7, mediante llneas continuas y discontinuas (indicando movimientos) se representan dos columnas verticales 100, 102 y una viga practicamente horizontal 104 que todavla no ha sido colocada. La columna 100 esta convenientemente equipada a una altura deseada con una estructura de collar

20 interna 106 y la columna 102 con una estructura de collar interna 108 similar. Con fines explicativos, en la figura 7, solo dos zonas concretas de las estructuras de collar interno 106, 108 se consideraran relevantes. Estas incluyen en el collar 106 una cara de apoyo oblicua 106a y una lengueta asociada 106b, y en el collar 108 una cara de apoyo oblicua 108a y una lengueta sobresaliente 108b.

25 [0038] Como se ha descrito anteriormente, soldados, a los extremos opuestos de la viga 104 hay dos

componentes de estructura de collar externa 110, 112. Al igual que para los componentes de la estructura de collar interna mencionados soldados a las columnas 100, 102, de los componentes 110, 112 solo hay dos caracterlsticas estructurales relevantes que se deban identificar y tratar especlficamente. Estas incluyen una cara de apoyo oblicua 110a y una hendidura 110b del componente 110 y una cara de apoyo oblicua 112a y una hendidura 112b del

30 componente 112.

[0039] Con llnea continua las columnas 100, 102 se muestran inclinadas, separandose una de otra, en el plano de la figura 7 y especlficamente con sus ejes longitudinales respectivos 100a, 102a, segun angulos de desviacion hacia afuera, a1, a2 respectivamente, tomando como referencia la vertical. La desviacion angular hacia

35 fuera se mide con respecto a la llnea media vertical de la figura 7. Hay que senalar que la desviacion angular con respecto a la vertical representada de las columnas 100, 102 se ha exagerado con propositos de explicativos e ilustrativos.

[0040] En general, si bien frecuentemente (o siempre), puede haber falta de verdadera verticalidad en las

40 columnas que no se han conectado todavla de acuerdo con la invencion, la falta de verticalidad (en la realidad) sera

suficientemente pequena de modo que a la hora de bajar la viga hasta colocarla en su posicion para fijarla, a la hora de bajar la viga 110, por ejemplo, para fijarla mediante los componentes de collar 106, 108, 110, 112 a las columnas 100, 102, las caras de apoyo enfrentadas y la estructura de lengueta y hendidura de los extremos opuestos de la viga estaran suficientemente proximas para hacer que los componentes encajen sin mayor esfuerzo.

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[0041] Al bajar la viga 104 como indica la flecha 113 y asumiendo que la desviacion angular exagerada en la figura 7 no es tan grande, los componentes 106, 110 empiezan a tocarse y tambien los componentes 108, 112. Muy especlficamente, a medida que se va bajando la viga las respectivas lenguetas y hendiduras enfrentadas (que van encajando) empiezan a acoplarse por complementariedad. Las aristas con biselado inferior de las caras laterales de

50 las lenguetas conjuntamente con las superficies laterales complementarias de las hendiduras de insercion aproximan las dos columnas. En particular las dos columnas giran y se aproximan (veanse las flechas 115 y 117) quedando con una separacion, alineacion y orientacion relativas correctas, y quedando la viga 110 en posicion completamente horizontal. Dicha posicion completamente horizontal de la viga 104 depende, por supuesto, de que las columnas mantengan una posicion vertical relativa correcta. Bajar la viga y hacer que las columnas queden en

55 las posiciones mencionadas termina haciendo que la viga quede asegurada entre dos columnas por gravedad, con las lenguetas y las hendiduras de insercion encajadas firme y completamente y con las superficies de apoyo fundamentales 106a, 110a, 108a, 112a enfrentadas y tocandose.

[0042] Por lo tanto, resulta evidente que bajar la viga para colocarla hace que, por el peso, se cree una union

estable y firme entre un par de columnas y una viga. Ademas de este efecto, las superficies de apoyo enfrentadas cerca de los extremos opuestos de la viga y entre los componentes de la estructura de collar internos y externos se autocolocan inmediatamente (por efecto del peso) y soportan mas o menos cargas de momentos que pueden aparecer en las vigas justamente despues y durante el curso de la construccion de la estructura del armazon del 5 edificio global.

[0043] Resulta claro que si bien la figura 7 se ha utilizado para ilustrar una situacion especlfica en un plano unico en el que dos columnas estan separadas, abriendose hacia fuera, las columnas podrlan tener otras muchas desviaciones angulares con respecto a la vertical, por ejemplo, podrlan estar inclinadas segun la misma direccion de

10 la figura 7 o podrlan estar inclinadas una hacia otra. Ademas podrlan estar inclinadas en cualquiera o en todas de dichas direcciones o inclinadas hacia un lado y/o hacia el otro, entrando o saliendo, del plano de la figura 7.

[0044] La figura 8 representa esquematicamente esta situacion mas general y probable de falta de verticalidad de las columnas mas o menos tridimensionalmente. En este caso las llneas afinadas representan hileras

15 de columnas (llneas verticales) y una capa de vigas (llneas oblicuas) interconectadas a las columnas mediante los collares que se representan mediante ovoides que rodean las zonas de interseccion de las vigas y las columnas. Los puntos negros en forma de ovoide que estan en ciertas zonas de las llneas que representan las vigas junto con las flechas de trazo unico indican, en el caso concreto de los puntos negros, posiciones angulares, previamente no verticales, de las zonas superiores de las columnas adyacentes indicando las flechas las direcciones de ajuste a

20 medida que se bajan las vigas para colocarlas entre las columnas. Esta disposicion de puntos negros y flechas negras de la figura 8 ilustra con claridad una situacion muy tlpica en la que hasta que una capa, por llamarla asl, de vigas no queda colocada en su posicion (por gravedad) a una altura concreta de la estructura del armazon las columnas pueden presentar diferentes desviaciones angulares con respecto a la vertical.

25 [0045] Continuando con la figura 8 el punto negro y la flecha negra que aparece junto a la hilera izquierda de

la figura, junto con un punto pequeno, blanco en forma de ovoide y la flecha corta y gruesa blanca algo por debajo, a la derecha, junto a la hilera izquierda de la figura 8 representan globalmente la situacion que se ha descrito al hacer referencia a la figura 7 anterior.

30 [0046] Observando ahora las figuras 9 y 10, empezando por la figura 9, se muestra una columna 120 que

tiene un eje esbelto 120a acoplado mediante un collar 122 a cuatro vigas mostrandose solo tres en la figura 9, indicadas con los numeros de referencia 124, 126, 128. Mirando solo un momento la figura 10, en ella se muestra la misma disposicion de viga y columna pero en este caso se puede ver la cuarta viga 130.

35 [0047] En la figura 9 las vigas 124, 128 estan cargadas por momentos, como representan las flechas 132,

134 respectivamente. Centrandonos solo en uno de estos momentos, especlficamente el momento 132, este se transmite por compresion de la cara de apoyo a traves de los componentes internos y externos del collar 122 como indica la flecha 136. Por lo tanto, es por compresion como la carga de momentos aplicada (como se ve en la figura 9) en la viga 124 la transmite, al menos parcialmente, el collar 122 a la columna 120. Gracias a la estructura unica

40 del collar 122 de acuerdo con la invencion y debido a la presencia de pares tornillo-tuerca del collar 122 que transmiten las tensiones la estructura de collar externa 122 tambien produce compresion a traves de las caras de apoyo situadas en el lado derecho del collar 122 de la figura 9. Dicha comprension ejercida se ilustra mediante la flecha 138 de la figura 9.

45 [0048] Por lo tanto, el momento 132 se transmite por compresion de la cara de apoyo en zonas separadas a

distintos angulos con respecto al eje longitudinal 120a de la columna 120. Como consecuencia, la mayor capacidad de acarreo de carga de la columna 120 se pone en juego acarreando el momento 132 inmediatamente.

[0049] El momento 134 que tiene la direccion indicada en la figura 9 produce una reaccion de un tipo similar

50 transmitiendose por compresion a traves de las caras de apoyo separadas a distintos angulos con respecto al eje de

la columna 120.

[0050] Por lo tanto, se entiende como, debido a la estructura unica de interconexiones nodales que hay entre viga, columna y estructura de collar de acuerdo con la invencion las cargas de momentos se acarrean aprovechando

55 practicamente toda la capacidad resistente de las columnas. Ademas, por el hecho de que la estructura del armazon global, disenada de acuerdo con la presente invencion esta constituida por una reticula de nodos con collares de estructura y funcionamiento iguales a los descritos en este documento, practicamente cada carga lateral aplicada a dicho estructura de armazon del edificio se distribuye completamente a traves de la estructura y la acarrean de forma bastante uniforme todas las columnas asociadas e implicadas.

[0051] La figura 10 ilustra como pueden aparecer cargas laterales en las vigas produciendo, en un plano particular de las vigas, cargas de momentos horizontales como las ilustradas por las flechas 140, 142, 144, 146. Si dichas cargas de momentos aparecen, cada una de ellas se termina transmitiendo por compresion de la cara de

5 apoyo a traves de la estructura de collar, a las caras de las columnas a ciertos angulos, como las de la columna 120. Dicha trasmision por comprension en varias zonas de las cargas de momentos 140, 142, 144, 146 se representa con las flechas 148, 150, 152, 154.

[0052] Debido a la manera, solo descrita en general, en la que la estructura de la presente invencion 10 transmite las cargas de momentos de las vigas, se puede utilizar un armazon como en la figura 1, es decir, encima

de una estructura de pedestal, sin estar alineadas axialmente las columnas de la estructura superior con las columnas de la estructura de pedestal. Una importante razon que justifica esta ventaja es que la estructura de la presente invencion distribuye las cargas de tal manera que todas las columnas de las hileras interconectadas por nodos con collares disenados de acuerdo con la invencion se reparten de una forma practicamente uniforme el 15 acarreo de cargas laterales aplicadas al armazon de la superestructura. Especlficamente todas las columnas se reparten las cargas de modo que se puedan utilizar sin que sea necesario alinearlas con las columnas de la estructura inferior, tolerandose desviaciones de alineacion al menos hasta valores concretos de la superestructura del edificio que son mayores que los tlpicamente admisibles de los codigos de edificacion aplicables actuales.

20 [0053] Otra caracterlstica importante de la invencion que ya se ha sugerido antes es que los componentes de

las estructuras de collar permiten prefabricarlas de forma precisa incluso con control automatico, resultando todo ello en que el armazon del edificio se puede construir con un alto grado de precision y simpleza. Pero, no solo eso, sino que las configuraciones particulares propuestas para los componentes del collar interno y externo que interconectan las vigas y columnas hacen que el armazon, durante el ensamblaje, y solo por efecto del peso, quede asegurado 25 con suficiente estabilidad y capacidad para acarreo de momentos incluso antes de que se inserten los pares tornillo-

tuerca de traccion para fijar las estructuras de collar externas y que sean rlgidas con respecto a los varios

componentes internos y para impedir la separacion de los componentes de collar externos e internos.

[0054] Otra ventaja obvia de la invencion es que los componentes propuestos son de una estructura

30 extremadamente simple y se pueden fabricar de forma muy economica.

[0055] La existencia, de acuerdo con la invencion, de interconexiones nodales que tienen una naturaleza

flotante y discontinua como se ha mencionado antes, permite que la estructura del armazon practicamente recupere su posicion previa a la aplicacion de cargas laterales grandes.

35

[0056] Asl, aunque se ha ilustrado y descrito una realization preferida de la invencion y una forma de aplicarla se entiende que se pueden hacer variaciones y modificaciones sin desviarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES

   1. Estructura de interconexion de columna esbelta vertical y viga esbelta horizontal autoestabilizante con capacidad de acarreo de momentos total, con collar interno y externo que comprende un elemento interno fijable a

   5 una columna en forma de collar (50) que tiene una pluralidad de caras de apoyo de interconexion (54, 56, 58, 60) y un elemento externo fijable a un extremo de una viga con forma de collar (52) que tiene una pluralidad de caras de apoyo de interconexion (62, 64, 66, 68) caracterizada por que dichos elementos interno y externo (50, 52) estan disenados para quedar apoyados uno en otro, envolviendo el elemento externo (52) el elemento interno (50), haciendo el peso que las caras de apoyo respectivas (54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) se asienten, al ir encajando 10 automaticamente por complementariedad con las caras de apoyo opuestas enfrentadas alcanzando una estabilidad nominal tridimensional, posicional y resistente a los momentos de los dos elementos (50, 52) sin que sea necesaria otra estructura de interconexion.
2. 2. Estructura de interconexion de la reivindicacion 1 en la que, con dichos elementos (50, 52) 15 interconectados, dicho elemento externo (52) mantiene un asiento flotante fundamentalmente por efecto del peso

   sobre dicho elemento interno (50).
3. 3. Estructura de interconexion de la reivindicacion 1 en la que dichos elementos (50, 52) incluyen una estructura de lengueta y hendidura encajables una en otra por complementariedad (58d, 66c).

   20
4. 4. Estructura de interconexion de la reivindicacion 1 en la que dicho elemento externo (52) incluye una pluralidad de tornillos de interconexion y donde dicho elemento interno (50) incluye unos pasos con holgura para tornillos; quedando dichos elementos (50, 52) interconectados por tornillos (74a) con espigas (74b) que atraviesan dicho elemento externo (52), atravesando tambien dichas espigas (74b) de dichos tornillos (74a) dichos pasos con

   25 holgura (58f) para evitar que se descoloquen los dos elementos (50, 52).
5. 5. Estructura de interconexion de la reivindicacion 1 en la que, con dichos elementos (50, 52) asentados, dichas cargas de apoyo (58) quedan en un plano oblicuo hacia abajo que se separa del eje longitudinal de la columna (28a).

   30
6. 6. Estructura de interconexion de la reivindicacion 1 en la que dicho elemento interno (50) constituye un collar interno que se puede anclar selectivamente a cada columna (28) rodeandola alrededor del eje longitudinal de la columna (28a) y constituyendo dicho elemento externo (52) un collar externo que se puede unir selectivamente a un extremo de dicha viga con un diseno para unir la cara de apoyo de forma discontinua, y envolvente a dicha

   35 estructura de collar interna (50) para transmitir por compresion las cargas de momentos entre una viga y columna (28) asociadas.
7. 7. Estructura de interconexion de la reivindicacion 1 en la que el elemento interno fijable a una columna con forma de collar (50) esta fijado a una columna y el elemento externo fijable a un extremo de la viga con forma de

   40 collar (52) esta fijado a una viga (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) y donde dichos elementos interno y externo (50, 52) en forma de collar tienen un diseno que hacer que las cargas de momentos aplicadas a las vigas (36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) se transmitan a las columnas (24, 26, 28) a traves de los elementos por compresion de las caras de apoyo.