BLOQUE DE ESPUMA DE POLIURETANO O POLIESTIRENO PARA ESTRUCTURAS DE CONCRETO La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un bloque simplificado de espuma de poliuretano o poliestireno para estructuras de concreto, homogéneo y hueco, con paredes internas estructuradas entre si mismas, que no necesitan de aditamentos interiores o exteriores para formar cavidades horizontales y verticales intercaladas, que al ser rellenadas con concreto reforzado o simple, forman un elemento con estabilidad estructural y capacidad de carga sin puntos ciegos de concreto y sin puentes directos de espuma, y que al permanecer este bloque en el sitio de construcción, forman muros de concreto con aislamiento térmico y acústico. En los extremos superior, inferior, delantero y trasero, contiene candados homogéneos que interconectan horizontal y verticalmente los bloques, para la formación en la construcción, de muros de concreto, aislados térmicamente.
CAMPO DE LA INVENCIÓN.
La presente invención se refiere a los bloques huecos de espuma de poliuretano o poliestireno que son parte de la edificación de muros de concreto aislado térmicamente. Contiene en su interior, paredes que forman cavidades intercaladas, que al rellenarlas de concreto, forman una estructura de columnas y vigas sin puntos ciegos de concreto y sin puentes directos de espuma.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Los bloques convencionales de concreto y/o algún otro material han demostrado con el tiempo que tienen grandes deficiencias, como la falta de aislamiento térmico, la cantidad de material, su peso, y las propiedades de resistencia ante movimientos sísmicos, debido a que los materiales y el sistema utilizado no es el ideal para contener este tipo de inclemencias de la naturaleza, provocando grandes desastres y el uso de
distintos tipos de energía para hacerlas funcionales, esto genera muchos costos extras en implementos y mano de obra así como un gran derroche de recursos en mantenimiento. El objetivo de este bloque de espumas estructuradas de poliuretano y poliestireno para construcción es aumentar las propiedades de resistencia de las construcciones y dotarlas de propiedades aislantes y térmicas, bajando por consiguiente el gasto excesivo en materiales convencionales, sustituyendo los bloques que convencionalmente se venían utilizando por este novedoso bloque de espumas estructuradas de poliuretano y poliestireno para construcción.
Esta invención se refiere a un bloque homogéneo de espuma de poliuretano o de espuma de poliestireno, simplificado y sin aditamentos, de forma rectangular con paredes internas intercaladas, que forman cavidades verticales y horizontales, que al ser rellenadas con concreto, forman una estructura sin puntos ciegos de concreto y sin puentes de espuma. Los bloques homogéneos de espuma de poliuretano o de poliestireno, son de diferentes densidades, de acuerdo a su altura y a las medidas longitudinales de las cavidades en forma de letra T mayúscula, y T invertida, que junto con las vigas, formadas al ser rellenadas con concreto y un refuerzo de varilla de acero, terminan proporcionando una estructura de concreto aislada térmicamente, y ser parte permanente de la edificación en muros con alta estabilidad y capacidad de carga, derivadas del cálculo estructural correspondiente.
Los b loques p oseen e n 1 a p arte s uperior, u na c anal p ara s er r ellenada c on c oncreto reforzado, y al mismo tiempo dejan una canal para insertar la saliente candado inferior del bloque que se inserta encima, para ir formando un muro en sentido vertical, que al ser rellenado con concreto, evitará un punto ciego de concreto en la junta horizontal. Además, en su parte delantera posee un candado que se inserta en la parte trasera de otro bloque, para formar un muro en sentido horizontal. Este candado forma un hueco vertical que será rellenado con concreto y evitará un punto ciego de concreto en la junta vertical. La erección de muros, de espuma de poliuretano o poliestireno, para ser rellenados con concreto reforzado, no necesitan de ningún aditamento extra al bloque de espuma. Las medidas de los bloques proporcionan un rápido avance en la erección de áreas de muros, destacando la eliminación de castillos y cerramientos corridos.
La combinación de bloques, de espuma de poliuretano o poliestireno, y concreto reforzado, derivada del uso de esta invención, es superior en su capacidad de aislamiento térmico y estructural, a cualquier otro material actualmente utilizado en la edificación de muros. La fabricación de bloques de espuma de poliuretano puede ser efectuada con un equipo proporcionador portátil y moldes, en donde sea requerida.
Los bloques mencionados pueden ser fabricados también en poliestireno expandido o poliestireno extraído, aplicando las especificaciones de medidas y densidades correspondientes, siguiendo siempre la misma disposición de paredes, columnas y vigas.
Los bloques se fabrican en medidas longitudinales menores con las mismas densidades y disposición de cavidades para la modulación en el desarrollo horizontal, así como además con diferentes alturas y densidades para modulación vertical.
ANTECEDENTES
Los bloques de espuma homogénea de poliuretano para ser rellenados con concreto no tienen antecedentes en el estado de la técnica. En poliestireno existe una variedad de bloques que son conformados con paneles separados, q ue s on u nidos p or m edio d e c onectores d e p lástico, t ornillos, p equeñas estructuras, guías de lámina o plástico o guías de estructura, a excepción de un bloque que es homogéneo con guías plásticas para su colocación. Todos estos bloques tienen la particularidad de poseer puntos ciegos de concreto y puentes de espuma, por lo que su capacidad aislante en toda la superficie expuesta, no es constante en el muro terminado y que les confiere cierta falla a penetración perpendicular. Además debido a las dimensiones interiores de las cavidades, el consumo de concreto es muy superior al requerido estructuralmente. La edificación de muros con bloques de espuma de poliuretano o poliestireno, forma una estructura a base de columnas y vigas, las cuales con el cálculo adecuado, proporcionan muros con gran capacidad de carga y estabilidad.
Referencias: Documentos de patentes en los Estados Unidos de América.
Número de Patente Fecha Autor 37SS020 1/74 Gregori 4223501 9/80 De Lozier Howard 4439967 4/84 Dielenberg Olif 4516372 5/85 Grust George 4577447 3/S6 Doran William E. 4604843 8/86 OTT Renaud - Jalabert Georges 4698947 10/87 McKay Harry 4706429 11/87 Young David A. 4731968 3/88 Obino Dansela 4748659 5/88 Meilleur 4750308 6/88 McKay Harry 4SS4382 12/89 Horobin 4894969 1/90 Horobin 4949515 8/90 Krecke 4967528 11/90 Doran 5040344 8/91 Durand 50740SS 12/91 Bergeron 5107648 4/92 Roby 5123222 6/92 Guarriello & Bros. 5140794 8/92 Miller 5371990 12/94 Salah Uddin 5390459 2/95 Mensen 5482933 7/95 Phillippe 5449971 10/95 Sparkman 5497592 3/96 Boeshart 5566518 10/96 Martin et al.. 5570552 11/96 Nehring 5611183 3/97 Kim
5625989 5/97 Brubaker et al.
5657600 8/97 Mensen
5701710 12/97 Tremelling
5704180 1/98 Boeck 5735093 4/98 Grutsch
5845449 12/98 Vaughn et al.
5852907 12/98 Tobin et al.
5857300 1/99 Gates
5890337 4/99 Boeshart 5896714 4/99 Cymbala et al.
5992114 11/99 Zelinsky et al.
6079176 6/00 Westra et al.
6151856 11/00 Shimonohara
6176059 1/01 Cantarano et al. 6240692 6/01 Yost et al.
6247280 6/01 Grinshpun et al
6263638 7/01 Long Sr.
6314694 11/01 Cooper et al.
6314697 11/01 Moore, Jr. 6318040 11/01 Moore, Jr.
6526713 3/03 Moore, Jr.
Documentos en otros países. -
FR 2394647 5/91 Guarriello & Bros. FR 5024035 6/91 Hanson &
DESCRIPCIÓN
Los detalles característicos de este novedoso bloque de espuma de poliuretano o poliestireno para estructuras de concreto, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos que se anexan, siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes y las figuras mostradas.
La figura 1 muestra, una elevación lateral.
La figura 2 muestra una vista en planta en su parte superior. La figura 3 representa una vista en planta en su parte inferior
La figura 4 muestra una vista en elevación frontal.
La figura 5 muestra una vista en elevación posterior.
La figura 6 muestra una isometría vista en su parte superior
La figura 7 muestra una isometría vista en su parte inferior. Figura 8 muestra una isometría vista en su parte superior con las características internas que se presentan al retirar una cara lateral del bloque.
Figura 9 bloque T, muestra una isometría en vista superior con las características internas que se presentan al retirar tres caras externas.
Figura 10 muestra un bloque-esquina al cual se le retira una cara interna y una cara externa.
Figura 11 muestra un bloque-cerramiento o bloque-viga de cimentación al que se le ha retirado una cara lateral.
Figura 12 muestra un bloque-cerramiento o bloque-viga de cimentación visto en elevación frontal. Figura 13 muestra un bloque-columna visto su parte superior.
Figura 14 muestra un bloque-columna en esquina, visto en su parte superior.
Figura 1 5 m uestra u n b loque-columna c on u na cara a p año d el b loque, v isto e n s u paite superior.
Figura 16 muestra un bloque-curvo visto en su parte superior. Figura 17 muestra un bloque- viga de cimentación visto en elevación frontal.
Figura 18 muestra un bloque-trabe visto en elevación frontal.
Figura 19 muestra la estructura resultante en el interior de los bloques.
Con referencia a las figuras enumeradas, se representa un simplificado bloque de espuma de poliuretano o de poliestireno, homogéneo y hueco, fabricado en una sola pieza, en la cual se denotan las características que dan lugar a la disposición intercalada de las paredes verticales internas (9), (10), (11), (12), (13) y (14), estructuradas entre si mismas y que junto con las paredes externas laterales (4), dan lugar a la formación de las cavidades verticales (5) y (7), y la cavidad horizontal (16), que al ser rellenadas con concreto reforzado o simple, desarrollan una estructura estable de concreto, con capacidad de carga. Cuando se rellena con concreto la canal
(16), queda una canal menor (17) que su función en el desarrollo vertical de muros es, para recibir la parte inferior (3) de otro bloque, que juntos formarán un candado entre las dos piezas. La parte inferior (3) esta formada por un desplazamiento vertical hacia abajo entre las caras laterales, de las paredes internas (9), (10), (11), (12), (13) y (14) entre las caras laterales (4). La parte frontal del bloque posee dos salientes verticales (6), las cuales al ser conectadas con la parte posterior (8) de otro bloque, darán formación a una cavidad vertical para fijación de los bloques en desarrollo horizontal y formando una cavidad (7), que se rellena con concreto, terminando por formar la estructura de piezas intercaladas, sin puntos ciegos de concreto y sin puentes directos de espuma. En la saliente vertical (3) vista en la figura 7, se aprecian los huecos (18), que su función es recibir las salientes (15), que son parte de la pared vertical (11) y que ajustan la colocación de un bloque sobre otro e impiden un desplazamiento horizontal entre bloques.
La disposición a escuadra entre dos bloques, da lugar a la formación de la pieza T de la figura 9 , q ue a 1 r etirarle 3 c aras s e d estaca 1 a d isposición i nterna d e 1 as p aredes verticales (9), (10), (11), (12), (13) y (14), que son iguales a las del bloque de la figura 8, y q ue forman 1 as m ismas c avidades v erticales ( 5) y ( 7), y j unto c on 1 as p aredes externas (4), dan forma a la canal (16) y al candado horizontal (17). En esta pieza, todas las partes son similares al bloque de la figura 8, a excepción de la cavidad vertical (19), que en este caso es un cuadrado.
Ahora, cuando un desarrollo horizontal de bloques llega a una esquina, da formación a la pieza bloque-esquina de la figura 10, en la cual se han retirado dos caras externas para denotar las particularidades internas que son exactamente iguales a las del bloque
de la figura 8, con excepción de la esquina propiamente dicha, que desarrolla un hueco vertical, que al rellenarse con concreto protege la disposición interna de los elementos verticales de concreto para evitar puntos ciegos de concreto, en este caso no aparecen las salientes (15) en las paredes (11), este mismo desarrollo horizontal da lugar a los bloques-columna, figura 13, figura 14 y figura 15 cuando una parte del bloque se ensancha con paredes mas gruesas, propician una cavidad vertical (23), (24) y (25) que da lugar a una columna. En los elementos de las figuras 17, 18, 13 , \4 y 15 las densidades utilizadas son mas altas; cuando el desarrollo horizontal se hace curvo, da lugar al bloque-curvo de la figura 16 en el que aparecen los mismos conductos verticales (5) y (7) y las paredes curvas (26) de diferentes radios. La utilización de los bloques descritos anteriormente desarrollan una estructura nueva, figura 19 con las vigas horizontales (29) los conductos (30) y (32) y las columnas separadas y entreveradas (31) con las características enunciadas en las reinvidicaciones.
En el desarrollo horizontal de los bloques, cuando aparecen vanos de ventanas o puertas, el bloque toma una disposición que recorta las paredes verticales internas como se observa en la figura 12 en la cual se destaca el hueco formado horizontalmente, que al ser llenado con concreto reforzado, de acuerdo al calculo estructural correspondiente, termina formando, en este caso, una viga de cerramiento (21), que contiene en su parte superior e inferior, todos los elementos, con todas sus características de los bloques descritos en la figura 8. Esta pieza bloque-cerramiento corrido, es observada en la figura 11, en la cual se le ha retirado una cara lateral para observar el desarrollo de las paredes verticales internas (8), (9), (10), (11), (12), (13) y (14), que junto con las paredes extemas (4), dan forma a las cavidades verticales (5) y (7) y las horizontales (16) y (17). Se observa que las paredes verticales al ser recortadas en su interior, dan formación al conducto (21) y a la parte inferior (22), que es similar a la parte (3) del bloque de la figura 8, cuando el bloque-cerramiento (12) es utilizado como bloque-viga de cimentación (17) o bloque-trabe (18), la parte inferior (22) desaparece para formar la parte cerrada inferior (33) que se sienta sobre tierra o cimbra. Los conductos (27) y (28) son de medidas mayores que las medidas del conducto (21). La estructura final de la figura 19 conformada por todos los elementos descritos terminan formando un entramado estable, con capacidad de carga superior a cualquier muro de manipostería existente, destacando su disminución en masa con la
ventaja en consecuencia, de una disminución en obra de cimentación y una mejora en su capacidad antisísmica aparte déla capacidad aleatoria en aislamiento térmico y acústico.
La invención se refiere a un simplificado bloque de espuma de poliuretano o poliestireno, homogéneo y hueco, con paredes internas estructuradas entre si mismas, que no necesitan de aditamentos interiores o exteriores para formar cavidades horizontales y verticales intercaladas, que al ser rellenadas con concreto reforzado o simple, forman un elemento con estabilidad estructural y capacidad de carga, y que al permanecer este bloque en el sitio de construcción, forman muros de concreto con aislamiento térmico y acústico.
En los extremos superior, inferior, delantero y trasero, contiene candados homogéneos que interconectan horizontal y verticalmente los bloques, para la formación en la construcción, de muros de concreto, aislados térmicamente. Los bloques de espuma son similares a los bloques de concreto que tienen 3 medidas, largo, alto y ancho (grueso) y que contienen en su interior 2 ó 3 agujeros verticales; los bloques de espuma se diferencian en que son más largos, mas altos y del mismo grueso, contienen en su interior agujeros verticales en diferentes figuras, medidas y cantidades que dependen de la densidad de la espuma utilizada, los cuales se rellenan de concreto reforzado, que forman columnas pequeñas de baja esbeltez; los agujeros verticales tienen en este ejemplo una forma, vista en planta, de T huecas, las T's huecas se componen de 2 elementos, uno horizontal y uno vertical, con su elemento vertical muy corto, los bloques de espuma en este ejemplo tienen 48" de largo, 24" de alto y 6" de grueso, con 11 agujeros verticales en forma de T en dos posiciones; la T hueca tiene en su elemento horizontal un rectángulo de 5" de largo x 1" de alto y su elemento vertical corto, otro rectángulo horizontal de 3" de largo x 1" de alto. Las 11 T's huecas que contiene el bloque se acomodan de la siguiente forma: una T hueca en su posición normal y una segunda T hueca invertida, unida en las bases de sus elementos verticales cortos, ahora, desplazando horizontalmente a la derecha la T invertida en su eje de unión de los dos elementos cortos, hasta que la esquina inferior derecha de la T en posición normal quede a 1" de la esquina superior izquierda de la T invertida. La tercera T va en la misma posición que la primera pero desplazada hacia la derecha de la T invertida hasta que su esquina inferior izquierda del elemento
vertical quede a 1" de la esquina superior derecha del elemento vertical de la T invertida, luego se sigue el mismo procedimiento hasta tener 11 T's.
La longitud de las 11 (once) T's acomodadas como se explicó, desarrollará una distancia de 45" y las T's normal e invertida desarrollan una altura de 4"; se coloca un rectángulo de 48" x 6" sobre la formación de las T's y sobran 2 espacios de 1" sobre los elementos horizontales de las T's normal e invertida, además sobran 2 espacios de 1 Vi en los extremos de la línea de T's, esto es el block visto en planta en la cual todos los espacios del rectángulo de 48" x 6" que rodean a las T's, viene a ser la espuma de poliuretano inyectado o hecho a mano, o de poliestireno expandido o extraído, que forma el encofrado para vaciar 11 columnas sin necesidad de añadir algún elemento diferente para la estructuración de la espuma que en este caso es homogénea; en una vista en elevación frontal del bloque, se forma un rectángulo de 6" de ancho por 24" de alto, se forman una parte central de 4" de ancho por 22" de alto y en sus lados, dos partes, una a cada lado de 1" de ancho, si estas 3 partes tienen una misma base, las partes laterales de 1" sobresalen 2" arriba de la parte central y se forma una canal de 4" de ancho por 2" de alto, luego se desliza verticalmente hacia abajo 1" la parte central de 4" de ancho sin mover las paredes laterales de 1", la canal superior aumentara a 4" de ancho por 3" de alto y abajo se forma una saliente de 1" por debajo de las paredes laterales. Esta saliente de 1" de espuma que contiene los conductos verticales en forma de T noimal e invertida sirve para insertar en la canal superior de otro bloque que se encuentra debajo, dando lugar a la formación de un conducto horizontal de 48" de largo que al rellenarlo de concreto reforzado formara una viga, en el momento de vaciar la viga, también se llenarán de concreto los conductos verticales en forma de T que formaron pequeñas columnas verticales con vigas en sus extremos.
Los bloques de espuma de poliuretano inyectado o hecho a mano, o de poliestireno expandido o extraído, a su vez son fabricados en moldes específicos, cerrados y desarmables, de hierro, madera, plástico ó lámina, que contienen en su interior elementos con varias medidas específicas, y que los productos resultantes poseen distintas densidades de espuma y diferentes medidas exteriores; en su interior contienen diferentes cantidades de conductos los cuales a su vez tienen diferentes medidas y colocaciones. Los conductos verticales se rellenarán de concreto hidráulico
que podrá ser en diferentes resistencias dependiendo estas de la especificación de diseño, y los conductos tendrán diferentes medidas en cuanto a largo, ancho y altura derivadas de las distintas densidades utilizadas en la fabricación del bloque espumoso.
Los conductos rellenos de concreto, podrán ser reforzados con varillas corrugadas en distintas resistencias y diámetros, resultantes estas también del cálculo estructural aplicado, estos conductos rellenos de concreto forman pequeñas columnas de una esbeltez reducida. El resultado es una estructura de concreto reforzado nueva, la cual posee una buena capacidad de carga axial, y que aunada al acero de refuerzo incrementa su capacidad estructural definida, y mejorada con respecto a los materiales actualmente u sados e n muros, t ales c orno b loques d e concreto, 1 adrillos d e b arro ó concreto ó bloques de barro, concreto celular, bloques de perlita expandida o bloques de grava volcánica que en general, requieren de una estructuración a base de castillos y cerramientos corridos en todo su desarrollo horizontal. En los muros estructurales de concreto reforzado producto del uso de espumas, la necesidad de castillos se anula y los cerramientos solo se utilizan en los claros de las ventanas y puertas.
Los conductos horizontales se rellenan a su vez de concreto hidráulico de la misma resistencia usada en las columnas, pues el llenado de conductos horizontales se ejecuta simultáneamente. Las vigas de concreto resultantes, tendrán a su vez un refuerzo de varillas corrugada (ó lisas) en distintos diámetros que son resultado también del cálculo estructural del diseño. El comportamiento resultante del entramado de columnas y vigas de concreto reforzado viene a ser estracturalmente superior a los muros existentes que se mencionan, destacando que aunado a las mejoras estructurales mencionadas, se obtiene una capacidad "R" de aislamiento, muy superior a cualquier otra obtenida actualmente en los proyectos de construcción y además en el muro formado se encontrará siempre concreto reforzado cuando se trate de perforar su superficie. Se menciona además, que para la unión vertical y horizontal entre bloques, no es necesario ningún aditamento extra por poseer el diseño unas partes de espuma que son homogéneas al bloque y que sirven para formar candados en las partes superior e inferior, delantero y trasero del bloque; no necesitando de partes extraordinarias para la edificación del muro de bloque de espuma, ya que actúan como candados al vaciar el concreto dentro del bloque.
Esta descripción detallada de la invención de un bloque simplificado de espumas de poliuretano o de poliestireno, homogéneo y hueco, no intenta de ninguna manera limitar las características descritas, las cuales fueron expuestas solamente como ejemplos, aunque c omprende t odas s us v ariantes, c orno e 1 d esarrollo i nterior d e 1 as áreas entre paredes, que en el ejemplo descrito fueron formadas unas figuras de T gorda, las cuales pueden variar a trapecios, sectores circulares o elípticos, I mayúscula gordas, pero siempre guardando los parámetros de Momento de Inercia, Áreas de
Soporte de Concreto, Volumen de Concreto y Espuma, que desarrolle una estructura estable, con capacidad de carga y que termine teniendo todos los alcances de las reinvidaciones citadas a continuación.