ES3000186T3 - Clay-wood composite element - Google Patents

Abstract

Un método para producir un elemento compuesto de arcilla y madera para su uso como elemento de techo en un edificio comprende al menos los siguientes pasos: proporcionar una pluralidad de vigas alargadas (2) hechas de madera, disponer la pluralidad de vigas alargadas (2) una al lado de la otra y a una distancia transversal entre sí sobre una superficie, en donde se forma un espacio entre vigas alargadas (2) adyacentes, al menos rellenar parcialmente el espacio o los espacios con arcilla (3), y compactar la arcilla (3) mientras se mantiene la distancia transversal, en particular apisonando mecánicamente la arcilla (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento compuesto de barro-madera

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un elemento compuesto de barro-madera para su utilización como elemento de techo en un edificio. Además, la invención se refiere a un elemento compuesto de barro-madera. Un elemento compuesto de barro-madera según el preámbulo de la reivindicación 8 se describe en el documento DE202005011602 U1.

El sector de la construcción pertenece en Europa a los mayores consumidores de recursos. Por ejemplo, en Alemania se utilizan aproximadamente el 90 % de las materias primas minerales para la construcción de edificios, esto son aproximadamente 517 millones de toneladas. Esto significa que el 52 % del volumen de residuos alemán es atribuible al sector de la construcción. A ese respecto, el consumo de recursos de estructuras portantes de edificios representa un factor esencial. A este respecto son de gran importancia por un lado la energía primaria, que se incorpora a una estructura portante y no es renovable, el potencial de calentamiento global en equivalentes de CO2 y la eliminación o el reciclado de los materiales.

Para las estructuras portantes se utilizan a nivel europeo en su mayor parte madera, hormigón y acero. Las estructuras portantes de madera resultan ser básicamente ventajosas desde el punto de vista ecológico, pero no son ideales en el campo de la energía no renovable, puesto que también durante el procesamiento de madera se expulsan gases de efecto invernadero. Para materiales de trabajo compuestos de madera y elementos compuestos de madera y materiales de trabajo de madera se utilizan también a menudo adhesivos, que ya no permiten una biodegradación de la madera procesada con los mismos (por ejemplo en instalaciones de compostaje).

En una estructura portante se necesita más material para los techos. A menudo debe atribuirse más del 50 % del consumo de material para un edificio a la construcción del techo. La construcción del techo tiene que cumplir, además del requisito primario de la estructura portante de cubrir un espacio, en la mayoría de los casos una serie de requisitos adicionales: requisitos de protección contra incendios, requisitos térmicos (aislamiento térmico) y requisitos acústicos por ejemplo en el sentido de la protección contra el ruido. Estos requisitos se cumplen en la construcción con madera en la mayoría de los casos mediante capas adicionales (capas de protección contra incendios, rellenos) y mediante un sobredimensionamiento (capa de sacrificio, que en caso de incendio puede quemarse). Estas medidas empeoran claramente la eficiencia de recursos, dado que por un lado se consume más material y por otro lado en caso de demolición las capas tienen que separarse de manera laboriosa, lo que a menudo no tiene lugar.

Un conjunto de barro-madera es una combinación interesante de materiales para elementos de techo que respeta los recursos. El barro podría utilizarse como protección contra incendios para la madera y al mismo tiempo servir como masa térmica y acústica. La construcción tradicional de techos de barro tiene lugar a través de una estructura portante primaria de viguetas de madera y una estructura portante secundaria de tablones, que se tienden entre las viguetas de madera. La estructura portante secundaria puede o bien estar realizada como entablado cerrado, sobre el que descansa barro puro, o bien el barro puede tenderse como arcilla ligera sobre tablones (los denominados techos de estacas), pero en ambos casos el barro forma solo una masa térmica y acústica. Ni soluciona el problema de la protección contra incendios, dado que depende de una capa de madera de soporte, que a su vez es inflamable, ni se soporta por sí mismo.

En consecuencia, los techos de barro-madera apenas presentan importancia en Europa en la construcción moderna para construcciones de techo, dado que no cumplen los requisitos de estática. Además, este modo de construcción es muy laborioso desde el punto de vista artesanal y apenas puede automatizarse, para ser económicamente competitivo con respecto a un techo de hormigón.

Por tanto, la invención se basa en el objetivo de crear elementos compuestos de barro-madera para un sistema de techo, que minimice el consumo de energía primaria y la expulsión de equivalentes de CO2, y garantice una reutilización completa de los recursos o su biodegradación. Por lo demás tienen que darse los requisitos técnicos de construcción de la protección contra incendios, la física de construcción (masa acústica y masa térmica) así como la escalabilidad económica. Para poder garantizar una producción lo más económica posible, el grado de automatización de la producción es de máxima importancia.

Para alcanzar este objetivo, la invención prevé según un primer aspecto un procedimiento según la reivindicación 1. Por consiguiente, en el procedimiento según la invención se colocan vigas alargadas durante la producción del elemento compuesto de barro-madera para su utilización como elemento de techo en un edificio sobre una superficie plana y durante el llenado de los espacios intermedios se mantiene la distancia entre las vigas, de modo que mediante una etapa de compactación del barro en la dirección vertical, lo que tiene lugar por ejemplo mediante apisonado con una apisonadora o una plancha vibratoria, se consigue una compactación también en la dirección horizontal, con lo que el barro horizontal entre las vigas se pone bajo tensión de compresión. Dado que las vigas longitudinales se mantienen mediante medios adecuados a su distancia transversal predeterminada, se conserva a largo plazo la tensión de compresión horizontal, que actúa en la dirección transversal, lo que conduce a propiedades autoportantes del barro y el barro puede absorber cargas verticales sin prever estructuras portantes secundarias. De este modo se cumplen todos los requisitos de estática de un elemento de techo para la erección de construcciones de techo en la construcción de edificios. Debido a las propiedades autoportantes de la capa de barro puede prescindirse de la disposición de una estructura que soporta la capa de barro desde abajo, de modo que el barro está en contacto directo con el aire del espacio que se encuentra debajo, con lo que puede tener lugar un intercambio de calor y de humedad con el espacio. De ese modo se hacen valer completamente las propiedades térmicas y acústicas excelentes del material de construcción, del barro.

El procedimiento según la invención es de manipulación sencilla, de modo que el conjunto de barro-madera puede producirse de manera eficiente y automatizada. El consumo de energía y la utilización de recursos son mínimos. La introducción del barro y la compactación del barro pueden automatizarse sin más, pudiendo realizarse estas etapas por ejemplo por un robot.

Debido a prescindir de estructuras portantes secundarias, puede reducirse el porcentaje de madera de una construcción de techo. Dado que el porcentaje de barro necesita claramente menos energía en el procesamiento que la madera, la expulsión de CO2 y el consumo de energía de una construcción de techo de este tipo se encuentran en un factor de 2 a 5 por debajo de los valores de una construcción de madera pura. Además, la construcción es biodegradable cuando, como corresponde a una configuración preferida, las vigas longitudinales están compuestas de madera maciza. Además, los materiales, madera y barro, pueden separarse de manera limpia y reutilizarse.

Finalmente pueden ahorrarse transportes de material hasta en un 80 % cuando, en el caso de bases que contienen barro, por un lado puede utilizarse material excavado para la producción de los techos y por otro lado puede ahorrarse madera.

Debe considerarse que una gran ventaja adicional del procedimiento según la invención y del elemento compuesto de barro-madera resultante del mismo es que el barro protege la construcción de madera frente al quemado lateral de las vigas. En caso de incendio, el barro se quema para dar arcilla, que presenta una resistencia todavía mayor que el barro sin quemar, de modo que no se perjudica la estática del edificio y una caída del edificio en caso de incendio es menos probable que en el caso de construcciones de techo convencionales.

El barro dispuesto en los espacios intermedios es preferentemente un barro puro, es decir un barro, que no contiene ningún componente orgánico o que pueda pudrirse, tal como por ejemplo paja o madera.

Según una configuración preferida de la invención, el barro se introduce en un grosor de 5 - 20 cm en el espacio intermedio o los espacios intermedios.

Según una forma de realización preferida de la presente invención, la distancia transversal se mantiene mediante por lo menos un elemento de madera dispuesto transversalmente a las vigas alargadas y fijado a las vigas, tal como por ejemplo tableros de madera, placas de madera o planchas de suelo. Por consiguiente, se produce un arriostramiento transversal de las vigas longitudinales, para que puedan absorberse las cargas para la generación del pretensado en la dirección horizontal durante la compactación del barro. A ese respecto, el por lo menos un elemento de madera está dispuesto preferentemente en aquel lado de las vigas longitudinales, que en el estado instalado está dirigido hacia arriba.

Alternativa o adicionalmente, durante el procedimiento según la invención puede procederse también de modo que la distancia se mantenga mediante por lo menos un elemento de tensado o de tracción, preferentemente un cable de tensado o una barra roscada, dispuesto transversalmente a las vigas y fijado por lo menos a aquellas vigas, que están dispuestas de la manera más externa. En lugar de los elementos de madera dispuestos transversalmente a las vigas y fijados a las vigas o adicionalmente a estos, en esta alternativa los elementos de tensado o de tracción absorben las cargas que aparecen horizontalmente durante la compactación vertical, estando fijados de manera resistente a la tracción preferentemente los elementos de tensado o de tracción solo a las vigas que se encuentra de la manera más externa y estando guiados a través de vigas que se encuentran eventualmente entremedias solo a través de perforaciones en las vigas.

Esta forma de realización del procedimiento permite también una compactación posterior, adicional, del barro, cuando los elementos de tensado o de tracción se tensan tras la compactación del barro, tal como corresponde a una forma de realización preferida de la presente invención. Para ello, los elementos de tensado o de tracción se tensan según su tipo mediante tensores, tuercas de tensado y similares, y el barro entre las vigas se tensa de ese modo horizontalmente tal como hormigón pretensado.

Ensayos han mostrado que se consigue una estática satisfactoria de los elementos compuestos de barro-madera producidos con el procedimiento según la invención cuando, según una forma de realización preferida de la presente invención, la compactación del barro tiene lugar con una tensión vertical de entre 1 N/mm2 y 9 N/mm2, preferentemente de entre 3 N/mm2 y 7 N/mm2, y una tensión horizontal resultante de la misma de entre 0,2 N/mm2 y 4 N/mm2, preferentemente de entre 1,2 N/mm2 y 3 N/mm2. A este respecto, la tensión horizontal se mide en la dirección transversal, es decir transversalmente, en particular en perpendicular a la dirección longitudinal de las vigas longitudinales.

Según una forma de realización preferida de la presente invención se consigue una compactación mejorada adicionalmente y en consecuencia también estática, cuando las vigas longitudinales se proporcionan con superficies laterales inclinadas, de modo que las superficies laterales que apuntan una hacia otra, que delimitan en cada caso el espacio intermedio, de dos vigas adyacentes convergen hacia abajo. Esto significa que la sección transversal de las vigas es sustancialmente trapezoidal. El elemento compuesto de barro-madera resultante se instala tras el secado o el endurecimiento del barro en un edificio de modo que el barro compactado y pretensado en la dirección horizontal entre las vigas se soporte de manera adicional verticalmente desde abajo por las superficies laterales inclinadas, tal como se conoce en la construcción de claves de bóveda. Además, de ese modo se genera en relación con las tensiones de compactación horizontales al mismo tiempo un “abombamiento de presión” en el barro, que influye positivamente en las propiedades del barro que actúa como estructura portante secundaria.

Preferentemente, las vigas longitudinales se proporcionan con listones que se extienden a lo largo de las superficies laterales de las vigas, que limitan el espacio intermedio, de modo que el barro compactado y secado entre las vigas se soporta adicionalmente en la dirección vertical.

Para alcanzar el objetivo en el que se basa la invención está según un segundo aspecto un elemento compuesto de barro-madera según la reivindicación 8.

A este respecto, por una pluralidad de vigas se entiende una cantidad de dos o más vigas.

Las vigas alargadas dispuestas unas al lado de otras y a una distancia entre sí forman con el barro que se encuentra entre medias un elemento de techo prefabricado, que puede utilizarse como techo de edificio o como parte del mismo.

A este respecto, por dirección longitudinal se entiende la dirección de la extensión longitudinal de las vigas. Por dirección transversal se entiende la dirección que discurre transversalmente a la extensión longitudinal, encontrándose la dirección longitudinal y la dirección transversal en el caso de la utilización del elemento como techo de un edificio en el plano del techo.

Cuando las vigas longitudinales discurren en paralelo entre sí, la dirección transversal discurre según una configuración preferida en perpendicular a la dirección longitudinal.

Las vigas están configuradas por ejemplo como viguetas de madera. En particular, las viguetas de madera están compuestas por madera maciza.

La tensión de compresión que reina en la dirección transversal asciende preferentemente a entre 0,2 y 4 N/mm2 La tensión de compresión puede introducirse tal como se explicó en relación con el procedimiento según la invención. Sin embargo, también son concebibles procedimientos alternativos para la generación de la tensión de compresión.

Para mantener la tensión de compresión están previstos unos medios de retención, que mantienen las vigas a una distancia transversal predeterminada entre sí.

Los medios de retención pueden comprender por ejemplo elementos de madera que salvan en cada caso el espacio intermedio, tales como por ejemplo tableros de madera, placas de madera o planchas de suelo, que están unidos de manera rígida con las vigas. Los elementos de madera forman preferentemente una superficie continua, que se extiende sustancialmente por toda la extensión longitudinal y transversal del elemento compuesto de barromadera. A este respecto, los elementos de madera forman preferentemente una superficie de base para el espacio dispuesto por encima del techo del edificio. Los elementos de madera pueden estar sujetados de manera sencilla por medio de espigas, clavos, tornillos o abrazaderas y similares a las vigas.

Además, los medios de retención pueden comprender elementos de tensado que discurren en la dirección transversal, tales como por ejemplo cables de tensado o barras roscadas, que actúan sobre las vigas y atraviesan en cada caso el espacio intermedio. Preferentemente, los elementos de tensado discurren en ángulo recto con respecto a las vigas alargadas, actuando una pluralidad de elementos de tensado en la dirección longitudinal de las vigas de manera distribuida sobre las mismas. Los elementos de tensado pueden estar incrustados en el barro o discurrir también por fuera de la capa de barro.

Tal como ya se ha mencionado, una realización preferida adicional prevé que las superficies laterales de dos vigas adyacentes que apuntan una hacia otra, que delimitan, en cada caso el espacio intermedio, estén configuradas de manera cónicamente convergente hacia abajo o estén dotadas de un listón que se extiende en la dirección longitudinal.

La invención se explicará a continuación más detalladamente mediante un ejemplo de realización representado en los dibujos. Las figuras 1 a 11 muestran en la presente memoria diferentes variantes de elementos compuestos de barro-madera según la invención.

El elemento compuesto de barro-madera según la figura 1 comprende cuatro vigas alargadas paralelas 2 con sección transversal rectangular, que se extienden en la dirección longitudinal 9. Las dos vigas centrales 2 se componen de dos viguetas individuales. Las vigas 2 están dispuestas unas al lado de otras y separadas entre sí en la dirección transversal 8. Las vigas 2 están soportadas en sus extremos sobre un apoyo 1, pudiendo estar configurado también el apoyo adicionalmente a su función de soporte perpendicular para mantener las vigas 2 en la dirección transversal a la distancia transversal predeterminada entre sí. Esto puede implementarse por ejemplo mediante el alojamiento con arrastre de forma de las vigas 2 en unos rebajes del apoyo 1.

Con 4 se designa una capa de suelo colocada sobre el elemento compuesto de barro-madera, que se sujeta con ayuda de elementos de unión habituales, tales como por ejemplo espigas, clavos o tornillos, a las vigas 2. De ese modo se asegura adicionalmente la distancia transversal entre las vigas 2. Si el apoyo 1 no proporciona ningún aseguramiento de la distancia transversal, la capa de suelo proporciona un aseguramiento de este tipo de la distancia transversal.

En el espacio intermedio entre dos vigas adyacentes 2 está dispuesto en cada caso barro 3, que está bajo tensión de compresión que actúa en la dirección transversal 8. La tensión de compresión se genera al llenar barro 3 en el estado girado del elemento (apoyado sobre la capa de suelo 4) en los espacios intermedios entre las vigas 2 y compactar el barro 3 posteriormente mediante apisonado.

El elemento compuesto de barro-madera según la figura 1 dispone además para el aseguramiento de la distancia transversal entre las vigas alargadas 2 de un elemento de tensado o de tracción 5 en forma de una barra roscada, que tras la compactación del barro 3 puede tensarse adicionalmente mediante la acción de una tuerca de tensado 5', para tensar el barro 3 horizontalmente, es decir en la dirección transversal 8.

Con el número de referencia 6 se designan listones sujetados a las superficies laterales de las vigas 2, que se extienden por toda la longitud de las vigas 2 y confieren al barro un soporte adicional en la dirección vertical designada mediante la flecha doble 7.

En la figura 2 y las figuras adicionales, las mismas piezas están dotadas de los mismos símbolos de referencia. El elemento compuesto de barro-madera según la figura 2 es igual a aquel según la figura 1 con la excepción de que no está previsto ningún elemento de tensado o de tracción 5.

En la figura 3 no se llenó el espacio intermedio entre las vigas 2 completamente con barro 3, pero el relleno de barro 3 comprende a su vez unos listones 6 y está previsto un elemento de tensado o de tracción 5.

El elemento compuesto de barro-madera según la figura 4 corresponde a aquel de la figura 3, pero no se ha previsto ningún elemento de tensado o de tracción.

El elemento compuesto de barro-madera según la figura 5 presenta unas vigas alargadas 2, cuyas superficies laterales 2c, que delimitan lateralmente el espacio intermedio, de una superficie de techo 2b están configuradas de manera cónicamente convergente hacia una superficie de base opuesta 2c.

En la figura 6 está previsto con respecto a la forma de realización según la figura 5 adicionalmente un elemento de tensado o de tracción 5.

En la figura 7 no se ha llenado el espacio intermedio entre las vigas 2 completamente con barro 3, de modo que la altura de capa del barro 3 es menor que la altura de perfil de las vigas 2.

En la forma de realización representada en la figura 8 del elemento compuesto de barro-madera puede reconocerse que el relleno de barro 3 se realiza con un contorno abombado y se compacta, lo que debe considerarse como estáticamente favorable. Adicionalmente está previsto un elemento de tensado o de tracción 5.

La figura 9 muestra una forma de realización de la presente invención, en la que el barro presenta un grosor de capa reducido, extendiéndose las superficies laterales inclinadas de las vigas 2 únicamente por el grosor de capa del barro 3. En la zona a continuación de las superficies laterales, están configuradas verticalmente.

En la figura 10 está previsto con respecto a la forma de realización de la figura 9 a su vez un elemento de tensado o de tracción 5.

En la figura 11 se representa el elemento compuesto de barro-madera con relleno de barro abombado y sin elemento de tensado o de tracción.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para producir un elemento compuesto de barro-madera para su utilización como elemento de techo en un edificio, caracterizado por lo menos por las siguientes etapas:

proporcionar una pluralidad de vigas alargadas (2) de madera,

disponer la pluralidad de vigas alargadas (2) unas al lado de otras y con una distancia transversal entre sí sobre una superficie, configurándose entre las vigas alargadas adyacentes (2) en cada caso un espacio intermedio,

llenar por lo menos parcialmente el espacio intermedio o los espacios intermedios con barro (3), y

compactar el barro (3) manteniendo la distancia transversal, en particular mediante apisonado a máquina del barro (3), con lo que el barro (3) se pone bajo tensión de compresión en la dirección transversal (8), estando previstos unos medios de retención para retener las vigas (2) a una distancia transversal que mantiene la tensión de compresión entre sí, de modo que la capa de barro se vuelve autoportante prescindiendo de la disposición de una estructura que soporta la capa de barro desde abajo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la distancia transversal se mantiene mediante por lo menos un elemento de madera dispuesto transversalmente a las vigas (2) y fijado a las vigas (2), tal como por ejemplo tableros de madera, placas de madera (4) o planchas de suelo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la distancia se mantiene mediante por lo menos un elemento de tensado (5), preferentemente un cable de tensado o una barra roscada, dispuesto transversalmente a las vigas (2) y fijado por lo menos a aquellas vigas (2), que están dispuestas de la manera más externa.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que los elementos de tensado (5) se tensan tras la compactación del barro (3).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la compactación del barro (3) tiene lugar con una tensión vertical de entre 1 N/mm2 y 9 N/mm2, preferentemente de entre 3 N/mm2 y 7 N/mm2, y una tensión horizontal resultante de entre 0,2 N/mm2 y 4 N/mm2, preferentemente de entre 1 N/mm2 y 3 N/mm2.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que las vigas longitudinales (2) se proporcionan con unas superficies laterales inclinadas (2c), de modo que las superficies laterales (2c) que apuntan una hacia otra, que delimitan, en cada caso, el espacio intermedio, de dos vigas adyacentes (3) convergen hacia abajo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las vigas longitudinales (2) se proporcionan con unos listones (6) que se extienden a lo largo de las superficies laterales (2c) de las vigas, que delimitan el espacio intermedio.

8. Elemento compuesto de barro-madera para su utilización como elemento de techo en un edificio, que comprende una pluralidad de vigas alargadas (2) que se extienden en una dirección longitudinal (9) de madera, que están dispuestas separadas entre sí unas al lado de otras y configurando en cada caso un espacio intermedio en una dirección transversal (8), y barro (3) que llena en cada caso el espacio intermedio entre las vigas adyacentes (2), caracterizado por que el barro (3) está bajo tensión de compresión en la dirección transversal (8) y están previstos unos medios de retención para retener las vigas (2) a una distancia transversal que mantiene la tensión de compresión entre sí, de modo que la capa de barro es autoportante y no estando previsto ningún apoyo desde abajo mediante una estructura de soporte desde abajo.

9. Elemento compuesto de barro-madera según la reivindicación 8, caracterizado por que la tensión de compresión asciende a entre 0,2 y 4 N/mm2.

10. Elemento compuesto de barro-madera según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que las vigas (2) discurren en paralelo entre sí.

11. Elemento compuesto de barro-madera según la reivindicación 10, caracterizado por que los medios de retención comprenden unos elementos de madera (1, 4) que salvan en cada caso el espacio intermedio, tal como por ejemplo tableros de madera, placas de madera o planchas de suelo, que están unidos de manera rígida con las vigas (2).

12. Elemento compuesto de barro-madera según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que los medios de retención comprenden unos elementos de tensado (5), tal como por ejemplo cables de tensado o barras roscadas, que actúan sobre las vigas (2) y atraviesan en cada caso el espacio intermedio.

13. Elemento compuesto de barro-madera según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que las vigas (2) están compuestas por madera maciza.

14. Elemento compuesto de barro-madera según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por que las superficies laterales (2c) que apuntan una hacia otra, que delimitan, en cada caso, el espacio intermedio, de dos vigas adyacentes (2) están configuradas de manera cónicamente convergente hacia abajo.