EJECUCION DE LA MISMA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una cimentación de hormigón prefabricado para la ejecución de estructuras que transmitan al terreno un gran momento volcador sobre uno o dos ejes principales, como ocurre en las estructuras de plantas termosolares.

El sistema de cimentación de hormigón prefabricado objeto de esta invención está formado por un elemento prefabricado de hormigón armado constituido por un prisma parcialmente hueco, del que salen por la parte inferior al menos dos brazos que terminan uniéndose a unas vigas con sección en T invertida. Este elemento de hormigón prefabricado se instala sobre la excavación ejecutada. Posteriormente se rellena la excavación con material granular con el fin de lastrar y aumentar el peso del conjunto para obtener una mayor estabilidad al vuelco y al deslizamiento. Este relleno nunca supera la altura de cota superior del prisma de hormigón.

Esta nueva cimentación pretende reducir considerablemente los costes de ejecución de las cimentaciones tradicionales para este tipo de estructuras, mejorando considerablemente los plazos de terminación, así como solucionar de una forma sencilla y económica la estabilidad a vuelco de este tipo de estructuras.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la mayoría de los casos, las estructuras que transmiten grandes cargas horizontales y momentos al terreno como es el caso de las plantas termosolares, están configuradas mediante estructuras metálicas ligeras que transmiten sus cargas al terreno a través de soluciones pilotadas de gran diámetro (igual o mayor de 1 m) de hormigón "in situ"

En los casos que no se pueda pilotar debido a la geotecnia del terreno se suele resolver la cimentación ejecutando grandes losas "in situ" de hormigón armado en superficie, siendo ésta solución económicamente mucho más cara que la pilotada. Estas estructuras trasmiten pequeñas cargas axiles, pero importantes cargas horizontales debidas al viento y sismo principalmente y son muy sensibles a pequeños desplazamientos de las cimentaciones que provocarían cambios en la orientación de los espejos y paneles con respecto a la radiación solar con lo que disminuiría notablemente el rendimiento térmico de la planta. De ahí la importancia de estabilizar el vuelco que provocan esas reacciones horizontales.

En cualquiera de las soluciones anteriores se necesita de mucha mano de obra "in situ", maquinas lentas y caras en el caso del pilotaje de gran diámetro, presentando en este caso una gran incertidumbre en cuanto al tipo de material que se puede encontrar una vez se haya comenzado a perforar el terreno (posible aparición de bolos o roca)

Otro inconveniente que presenta este tipo de soluciones es que necesita el aporte de hormigón vertido "in situ" y normalmente este tipo de plantas solares se instalan lejos de cualquier centro productivo de hormigón, lo que dificulta y encarece la fabricación del mismo.

El solicitante conoce la existencia de otros sistemas de cimentación para este tipo de estructuras.

Así por ejemplo es conocida la solicitud de modelo de utilidad español con número de publicación ES1064028 que presenta una solución de cimentación prefabricada para plantas solares formada por una losa maciza de hormigón de sección rectangular. Esta solución requiere de mucho aporte de acero y hormigón y su transporte y manipulación es costoso ya que hay que manejar grandes pesos.

La solicitudes de patente CN103603362 y DE20200501 1851 presentan una cimentaciones basadas en losas de hormigón con soportes que también requieren de mucho aporte de hormigón y acero para poder estabilizar la estructura.

Un sistema de cimentación prefabricada del mismo autor es la patente ES2014070664, pero para resolver la estabilidad que requiere este tipo de estructuras tendría unas dimensiones enormes y por consiguiente antieconómica. La presenta invención propone una solución prefabricada de hormigón que está especialmente diseñada para resistir grandes esfuerzos volcadores con el mínimo esfuerzo resistente, es decir, se trata de aligerar al máximo la cimentación en cuanto a consumo de hormigón y acero se refiere y sin embargo ofrecer las máximas prestaciones antivuelco.

Para ello se ha diseñado una pieza muy esbelta con largos y delgados brazos de hormigón que se unen a unos estabilizadores transversales distanciados notablemente entre sí. De esta forma una vez enterrada esta pieza, actúa como si de un balancín se tratara, estabilizando las reacciones gracias al peso de la columna de tierra sobre los estabilizadores y la distancia entre ellos.

Las ventajas de la presente invención sobre las cimentaciones anteriormente citadas incluidas las tradicionales son:

- No se requiere de gran aportación de hormigón vertido "in situ", ya que todos los elementos se prefabrican con anterioridad. Esta ventaja en fundamental, ya que normalmente este tipo de plantas solares se instalan lejos de cualquier centro productivo de hormigón, lo que dificulta y encarece la fabricación del hormigón.

- Ahorra una gran cantidad de hormigón y de acero ya que el área (y por tanto el volumen) de la sección prefabricada es mucho menor que el de la losa "in situ" y que el de cualquier solución prefabricada existente. Al ser menor el volumen, también se reducen mucho las cuantías de armadura.

- No requiere de grandes medios de trasporte y elevación para su ejecución, ya que la sección del elemento prefabricado hace que éste sea muy ligero.

- No requiere de grandes excavaciones, ya que la sección del elemento prefabricado hace que ésta sea muy contenida.

- Proporciona una gran resistencia frente a desplazamientos horizontales debido a dos motivos fundamentales: el primer motivo es que la superficie inferior de la losa del elemento prefabricado presenta una rugosidad intencionadamente alta con el fin de aumentar el coeficiente de rozamiento entre terreno y hormigón y el segundo motivo es que el peso extra que necesita este tipo de cimentaciones se consigue a través de un material no resistente y mucho más económico que el hormigón, como puede ser el propio suelo procedente de la excavación.

- Proporciona una gran estabilidad frente a esfuerzos de vuelco debido a dos motivos fundamentales: el peso de la columna de tierra sobre los estabilizadores y la distancia entre los mismos.

- Incrementa la velocidad de ejecución enormemente al tener todos los elementos prefabricados con anterioridad.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención presenta una solución de cimentación prefabricada de hormigón para estructuras con grandes cargas horizontales que generan grandes momentos volcadores.

El sistema de cimentación objeto de esta patente está formado por una pieza de hormigón prefabricado armada o pretensada constituida por un prisma parcialmente hueco por la parte superior que es donde se alojarán los anclajes de la estrucrura soporte.

Por la parte inferior del prisma salen al menos dos largos brazos en la misma dirección que el esfuerzo volcador solicitante, cuyo ancho es inferior al ancho de la base del prisma.

Cada uno de estos brazos terminan uniéndose ortogonalmente a una viga en forma de T invertida que actúan como estabilizadores.

Los brazos pueden llevar unos aligeramientos circulares con el fin de aligerar el peso del elemento prefabricado sin ver sacrificado su resistencia.

Vista en planta, la pieza tiene forma de H en el caso de tener dos brazos. En el caso de que la estructura tuviera dos direcciones de momentos volcadores, se dispondrían cuatro o más brazos según las direcciones solicitadas, teniéndose en cuenta que cuando son cuatro los brazos la estructura adoptaría una vista en planta de cruz potenzada.

Este elemento de hormigón prefabricado se instala sobre la excavación ejecutada. Posteriormente se rellena la excavación con material granular con el fin de lastrar y aumentar el peso del conjunto para obtener una mayor estabilidad al vuelco y al deslizamiento. El propio material extraído de la excavación puede servir para tal fin.

Para aumentar el coeficiente de rozamiento entre la placa prefabricada y el terreno, ésta puede presentar un acabado rugoso por su parte inferior. También cabe la posibilidad de que la pieza prefabricada lleve incorporados unos taladros verticales tanto en centro del prisma como en las vigas estabilizadoras y brazos, con el fin de alojar unos tubos por el que se drenaría el agua en el caso de apoyar sobre terrenos con subpresiones, es decir en terrenos con nivel freático elevado.

Este relleno en ningún caso superará la altura máxima del prisma con el fin de que la estructura soporte no entre nunca en contacto con el terreno para no comprometer su durabilidad estructural. Los anclajes de la estructura soporte se alojan en el interior del hueco del prisma y se rellena posteriormente con hormigón.

Mencionar que la sección del hueco del prisma varía a lo largo de su altura de forma creciente a decreciente o de forma decreciente a creciente con el fin de crear un ensanchamiento o estrangulamiento que permite dos cosas principalmente: conseguir un engarce perfecto entre el prisma de hormigón y el hormigón de relleno frente a cargas axiles de tracción y/o compresión de la estructura soporte, impidiendo el deslizamiento entre ambos cuerpos. El procedimiento de ejecución de esta cimentación comprende las siguientes etapas:

- prefabricación de pieza prefabricada de hormigón armado o pretensado. - extendido de lecho de arena sobre fondo de excavación.

- colocación de pieza prefabricada sobre lecho de arena.

- relleno sobre los brazos y vigas de sección en T invertida de material granular como máximo hasta cota superior del prisma.

- colocación de los anclajes de la estructura soporte en el interior del hueco (3) del prisma. - relleno del hueco existente con hormigón.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para completar la descripción que se está realizando, con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, un juego de figuras en las cuales, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1 muestra una perspectiva de la pieza prefabricada que forma parte del sistema de cimentación de la presente invención compuesta por dos brazos con sus estabilizadores.

La Figura 2 muestra una perspectiva de la misma pieza de la Figura 1 vista desde abajo.

La Figura 3 muestra una vista en planta de la Figura 1 asemejándose a la letra H. La Figura 4 muestra una perspectiva de la pieza prefabricada que forma parte del sistema de cimentación de la presente invención compuesta por cuatro brazos con sus estabilizadores.

La Figura 5 muestra una vista en planta de la Figura 4 asemejándose a una cruz potenzada.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la figura 1 se representa una perspectiva del sistema en su conjunto, formado por una pieza de hormigón prefabricado (1) armada o pretensada constituida por un prisma (2) parcialmente hueco (3) por la parte superior del que salen por la parte inferior dos brazos (4), cuyo ancho es inferior al ancho de la base del prisma, que terminan uniéndose ortogonalmente cada uno de ellos a una viga (5) en forma de T invertida.

En la figura 3 se aprecia la forma en H que presenta una vista en planta de la pieza prefabricada.

Este elemento de hormigón prefabricado se instala sobre la excavación ejecutada. Posteriormente se rellena la excavación con material granular con el fin de lastrar y aumentar el peso del conjunto para obtener una mayor estabilidad al vuelco y al deslizamiento. El propio material extraído de la excavación puede servir para tal fin.

Para aumentar el coeficiente de rozamiento entre la placa prefabricada y el terreno, ésta puede presentar un acabado rugoso por su parte inferior.

Este relleno en ningún caso superará la altura máxima del prisma (2) con el fin de que la estructura soporte no entre nunca en contacto con el terreno para no comprometer su durabilidad estructural.

Los anclajes de la estructura soporte se alojan en el interior del hueco del prisma y se rellena posteriormente con hormigón. Las figuras 4 y 5 muestran un mismo sistema de cimentación con cuatro brazos (4) unidos al prisma (2), que pueden ser íales brazos (4) de la misma o diferente longitud adaptándose a los esfuerzos a los que tenga que ser expuesta la estructura sustentada por dicha cimentación.

El procedimiento de ejecución de esta cimentación comprende las siguientes etapas:

- realización del vaciado del terreno

- prefabricación de pieza prefabricada (1) de hormigón armado o pretensado.

- extendido de lecho de arena sobre fondo de excavación.

- colocación de pieza prefabricada sobre lecho de arena.

- relleno sobre los brazos (4) y vigas de sección en T invertida (5) de material granular como máximo hasta cota superior del prisma (2).

- colocación de los anclajes de la estructura soporte en el interior del hueco (3) del prisma.

- relleno del hueco (3) existente con hormigón.