ES2329535B2 - Dispositivo y sistema para disminuir la fase aerea en las estructuras de edificacion. - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 (5)
1. Dispositivo para disminuir la fase aérea en
las estructuras de edificación del tipo permanente y no desmontable
de varias plantas que consiste en un soporte telescópico o pilastón
unido a unas estructuras horizontales y una conexión a un sistema de
impulsión
que se caracteriza porque
el pilastón comprende una pluralidad de
segmentos (00,01,02,03) deslizantes entre sí, quedando el primer
segmento de cimentación (00) embebido en el terreno (04), estando
además formado dicho primer segmento (00) por una primera camisa
perdida (06) y, en su interior, un segunda camisa interior (07)
unida a la primera camisa de forma acanalada, para permitir la
lubricación con el aceite lubricante (08) guiando el consiguiente
deslizamiento del segmento siguiente;
y donde el sistema de impulsión comprende una
bomba de impulsión, con un émbolo (11), una toma de presión (18)
enroscada en la parte superior de cada segmento (00,01,02,03), así
como un tapón de absorción de impacto (17), arandelas y colchones de
impacto (12) de tal forma que, cuando la estructura está
hormigonada, se asegura el sistema de impulsión (12,17,18) y cada
segmento donde esté conectado comenzará a levantarse, arrastrando a
los segmentos siguientes;
y donde una vez que la estructura ha alcanzado
la cota definitiva, se incorporan medios de alteración del tipo de
unión (31,32) en la toma de presión (18), pasando a actuar como
unión fija, retirando el sistema de impulsión.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1 que se caracteriza porque a medida que cada segmento sube
el túnel de espera (22) se aproxima a la toma de presión (18) hasta
que encara el émbolo (11), momento en el que éste se desliza por su
interior hasta impactar contra el colchón de impacto (12), cesando
la presión para que el émbolo (11) entre en carga.
3. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 1 y 2 que se caracteriza porque comprende
una válvula de purgado (20) por cada segmento (00,01,02,03) y un
canal de vaciado por donde sale parte del aceite (08) una vez que el
émbolo (11) ha alcanzado su posición contra el colchón de impacto
(12).
4. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque una vez
sin aceite (08) y con los medios de alteración del tipo de unión
(31,32) en su posición, se suelda (33) el tapón (17) opuesto a la
toma de presión (18) desenroscada y que aloja los medios
citados.
5. Sistema para disminuir la fase aérea en las
estructuras de edificación del tipo permanente y no desmontable de
varias plantas que comprende una pluralidad de dispositivos de
acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4 y que se caracteriza
porque cada pilastón está unido a una estructura horizontal por
medio de estructuras antipunzonamiento a base de perfiles unidos a
la cabeza del pilastón y arriostrados entre sí.
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