CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención se relaciona con la industria de la edificación, en particular, a un procedimiento para el montaje e instalación de un sistema de edificación modular para viviendas.

ANTECEDENTES

En algunos países, los procedimientos para edificación tradicional requieren de mucho tiempo y gran cantidad de mano de obra. Adicionalmente, estos procedimientos requieren de la preparación de los materiales en terreno, impidiendo que se pueda certificar con certeza su calidad.

Para disminuir los tiempos de edificación, se han desarrollado nuevos sistemas basados principalmente en la edificación del tipo modular. El estado del arte propone edificaciones del tipo modular, que permiten el montaje in situ, junto con la disminución de elementos a ser preparados en el lugar de edificación. Dichas edificaciones de tipo modular describen en su mayoría elementos de ensamble para fijar las partes de la estructura. Dicho tipo de edificaciones se muestran en los documentos que se describen a continuación.

La publicación internacional WO 2010090879 describe un sistema de construcción modular de armado rápido, el cual incluye marcos estructurales, vigas y un mecanismo de bloqueo para conectar y mantener rígidamente dichos marcos estructurales. Por otro lado, el documento WO 2007020336 describe un sistema de construcción modular, que utiliza fundaciones de pilares, adaptable a distintos niveles y tipos de suelos, donde dicha estructura de construcción modular comprende pilares, vigas, patas y techo, con cubiertas de acople con flanges multi direccionales para la unión entre las partes de la estructura. El documento WO 03093593 describe una edificación modular que comprende marcos de pilares y una pluralidad de módulos prefabricados de perfiles de láminas metálicas y siendo de sección horizontal rectangular, los cuales son soportados por pilares en dos o más pisos, donde los módulos son prefabricados con dos barras de borde de marco las cuales son más resistentes que los perfiles de láminas metálicas y que son extendidas horizontalmente a través de un respectivo borde superior de muro del módulo y el cual está por otro lado, conectado con las barras de borde de marco.

El documento US 2003172612 describe un procedimiento de edificación modular, el cual comprende unos pilares conformados por cuatro perfiles L que a través de medios de unión configura un pilar en cruz. Las vigas, con perfil H, tienen perforaciones en sus extremos y unos cortes rectangulares en sus brazos laterales para ensamblar una serie de elementos adicionales de unión, permitiendo el ensamblaje de los pilares con vigas. Por lo tanto, el documento también describe un tercer elemento que configura la edificación modular.

Todos estos documentos anteriormente descritos presentan elementos adicionales de acople para el montaje de las partes de la estructura, lo que representa un mayor costo en su fabricación y requieren de mayores tiempos de montaje. Por otro lado, el documento US4383397 divulga una estructura formada por perfiles metálicos con sección en cruz en los elementos verticales y horizontales, con unas perforaciones, a los que se fijan mediante medios de fijación una serie de paneles. En este documento no se divulga la unión entre los perfiles verticales y perfiles horizontales. La estructura comprende paneles simples, dado que el documento se refiere a un mueble, y dicha estructura no necesita soportar altas cargas estructurales.

El documento US20130014466 se refiere a un marco de sistema modular con un miembro estructural formado por pilares y vigas. El miembro tiene un perfil tubular rectangular, que se conectan por porciones planas en las esquinas. Los miembros tienen también cuatro aletas que se extienden del cuerpo tubular y permiten soportar pisos, paredes y suelo.

Este documento se relaciona con una estructura que permite regular la altura, pero que está más orientado a uso industrial y no a viviendas. Adicionalmente, la estructura descrita en este documento requiere del montaje de diagonales en la estructura para darle mayor rigidez, lo que dificulta la instalación de un panel de muro comercial. Por otro lado, dado que describe una porción tubular para poder unir los pilares, esto impide la instalación de paneles de piso y muros rectangulares de tipo comercial, pues se requiere que se corte en los extremos del panel para poder instalarlo, lo que disminuye también su resistencia estructural. PROBLEMA TÉCNICO

El principal problema técnico que plantean las edificaciones de tipo modular divulgadas por el estado del arte es que sus sistemas de unión requieren de elementos adicionales de acople, los cuales complejizan el armado y no disminuyen óptimamente los tiempos y costos de edificación de una construcción. Por otro lado, la forma de la estructuras descritas, conformadas por vigas pilares y miembros de acople, no están diseñadas para recibir de forma rápida y precisa el montaje de muros, cielos o suelos, haciendo que dichos montajes sean poco sencillos y lentos de aplicar, pues están asociadas principalmente a soluciones industriales. Además, en la mayoría de los casos no se resuelve el problema estructural con respecto a los esfuerzos horizontales, causados principalmente por terremotos y el viento. Solo en la última solución planteada por el estado del arte, se resuelve incorporando elementos diagonales, los cuales dificultan la construcción posterior de muros, en particular, la incorporación de muros de tipo comercial sin necesidad de modificarlos. SOLUCIÓN TÉCNICA

Para facilitar el montaje e instalación de una edificación, se provee la presente invención que consiste de un procedimiento y sistema de edificación modular, con una estructura de vigas y pilares de perfil de cruz, con un calce preciso para las uniones entre vigas y pilares unidas directamente, sin necesitar medios de unión adicional, y con una distribución que permite el empalme directo sobre dichas vigas y pilares de los paneles que pueden conformar tanto muros, piso y cielo, permitiendo la expansión de los módulos que comprenden la edificación. Además, la presente invención comprende el diseño de un tercer elemento denominado "panel estructural", el cual mediante un calce perfecto, refuerza la unión y soluciona la estructura para aquellos países que están sometidos a esfuerzos horizontales (terremotos), dejando de esta forma el calce limpio para que la estructura reciba tanto muros como pisos compuestos por paneles comerciales, sin necesidad de modificarlos.

VENTAJAS TÉCNICAS

La presente invención permite disminuir los tiempos de instalación y montaje de una edificación, en especial aquellas que sean requeridas como primera necesidad o que se necesite un armado a corto plazo, pues presenta un tipo de unión entre vigas y pilares que no requiere de la utilización de medios de unión adicionales entre ellos, con una unión directa sin un tercer elemento y con una configuración que permite el calce perfecto entre dichos elementos. Además, la forma particular de las vigas estructurales, pilares y panel estructural permiten un rápido y fácil montaje de paneles de todo tipo o muros, ya sea, estructurales, paneles de piso, paneles de muro o paneles de cielo. Adicionalmente, la configuración estructural de la invención permite flexibilidad al sistema modular de mayor sencillez y rapidez que los sistemas modulares conocidos, permitiendo incorporar vigas y pilares para ampliar la edificación, ya sea horizontal como verticalmente

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 consiste en una vista general de un módulo base de acuerdo a la presente invención La figura 2 consiste en una vista en detalle de un pilar tipo

La figura 3 consiste en una vista en detalle del pilar base con su placa base

La figura 4 consiste en una vista exterior de una viga tipo

La figura 5 consiste en una vista interior de una viga tipo La figura 6 consiste en una vista en planta de una viga tipo

La figura 7 A consiste en una vista de un panel estructural

La figura 7B consiste en un detalle del ensamble del panel estructural

La figura 8 consiste en una vista de un calce central entre vigas y un pilar

La figura 9 consiste en una vista de un calce del borde entre vigas y un pilar La figura 10 consiste en una vista interior del ensamble entre un pilar base, un pilar tipo y vigas

La figura 1 1 consiste en una vista exterior del ensamble entre un pilar base, un pilar tipo y vigas

La figura 12 consiste en una vista del ensamble entre un pilar tipo y vigas en su sección superior

La figura 13 consiste en una vista en planta de una viga soporte de piso

La figura 14 consiste en una vista en elevación de una viga soporte de piso

La figura 15 consiste en una vista del ensamble perfecto de paneles de muro, paneles estructurales, paneles de piso y paneles de cielo La figura 16 consiste en una vista del panel eléctrico

La figura 17 consiste en una vista de un módulo base de acuerdo a una modalidad de la invención.

La figura 18 consiste en una vista de unión para ampliación vertical y horizontal de un módulo base

La figura 19 consiste en una vista de una ampliación vertical y horizontal de un módulo

La figura 20 consiste en una vista de un conjunto de módulos de acuerdo a una modalidad preferida de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención consiste en un procedimiento y sistema de edificación modular en base a pilares, vigas, paneles estructurales, de preferencia metálicos, de armado rápido y eficiente, que comprende al menos un módulo edificado (1 ) como el mostrado en la Figura 1 , de acuerdo a una modalidad de la invención. Como complemento de este módulo, la edificación comprende la instalación de paneles de piso, paneles de cielo, paneles eléctricos y paneles de muro.

El procedimiento de edificación en terreno de cada módulo comprende las siguientes etapas:

Fijar un pilar base (3) con perfil en cruz unido a un pilar (2) con perfil en cruz sobre al menos una fundación dada según los requerimientos mecánicos de cada suelo mediante medios de fijación, donde el pilar base (3) comprende una placa base (4) soldada en un extremo, y con una pluralidad de perforaciones (5) dispuestas en dicha placa base (3) para fijar dicho pilar base (3) sobre su respectiva fundación, y una pluralidad de perforaciones (6) en la parte superior del pilar base (3). El pilar (2) comprende una pluralidad de perforaciones (7) en un extremo superior de dicho pilar (2), para fijar dicho pilar a una viga superior y una pluralidad de perforaciones (8) en una posición inferior de dicho pilar (2) para fijar dicho pilar (2) a una viga inferior. La invención no se limita al uso del pilar base (3) ya que según se requiera, pueda utilizarse los pilares (2) para la construcción de cada uno de los módulos. Las Figuras 2 y 3 muestran un detalle del pilar (2) y el pilar base (3) Posterior a esto, el procedimiento comprende fijar una pluralidad de vigas (9) inferiores y superiores, entre dichos pilares (2), en donde dichas vigas (9), con perfil en cruz, comprenden una pluralidad de perforaciones (10) dispuestas en cada extremo de dichas vigas (9). Las Figuras 4 a 6 muestran un detalle de las vigas (9), donde se puede visualizar que en ambos extremos de uno de los brazos laterales de dicho perfil de cruz de la respectiva viga (9), comprende un corte rectangular (1 1 ). Dicho corte y el calce entre vigas y pilares se aprecia en mejor medida en las Figuras 8 y 9. Las vigas (9) inferiores se fijan mediante medios de fijación a al menos una de la pluralidad de perforaciones (8) en la posición inferior del pilar (2) y las vigas (9) superiores se fijan mediante medios de fijación a al menos una de la pluralidad de perforaciones (7) en la posición superior del pilar (2), como se muestra en las Figuras 10 a 12. El corte rectangular (1 1 ) permite el encaje preciso entre las vigas (9) y un pilar (2), tanto para un calce central como lo muestra la Figura 8, como para un calce de borde del módulo, como lo muestra la Figura 9. Para este último caso, el corte rectangular (1 1 ) de una de esta vigas (9) permite un área disponible para el paso de líneas de servicio, como cableado o ductos. De acuerdo a las necesidades de resistencia estructural del módulo (1 ), junto con la unión de las vigas (9) y pilares (2), se fija al menos un panel estructural (12) que comprende una pluralidad de perforaciones (12a) en una placa en sus extremos inferior y superior, como se muestra en las Figura 7a y 7B, para unirse a vigas (9) y pilares (2) según se requiera. El panel estructural (12) es fijado mediante medios de fijación a las vigas (9) y pilar (2). La Figura 15 muestra como dicho panel estructural (12) se ensambla a la viga (9) inferior y una viga (9) superior, y al pilar (2) en uno de los costados del módulo (1 ).

Posterior a esto, se puede fijar opcionalmente al menos una viga de soporte piso (13) entre cada par de vigas (9) inferiores para el soporte de una estructura de piso. Dichas vigas de soporte de piso presentan una sección transversal en cruz, y donde un lado de dicha cruz presenta un corte rectangular (14) en ambos extremos.

Una vez fijas las vigas de soporte de piso (13), se fija al menos un panel de piso (15) dispuesto sobre vigas (9) inferiores de la estructura de piso y opcionalmente sobre vigas de soporte de piso (15), tal como se muestra en la Figura 15. Dicho panel de piso se fija sobre una de las alas horizontales de los perfiles de cruz de las vigas (9) inferiores definiendo una superficie de piso.

Posteriormente, se procede a fijar al menos un panel de muro exterior (16) entre al menos una viga (9) inferior y al menos una viga (60) superior, y en los extremos del módulo (1 ) fijarlo además a al menos un pilar (2). Dicho al menos un panel de muro exterior (16) se fija sobre una de las alas de los perfiles de cruz de las vigas (9) y sobre una de las alas del pilar (2) en el caso de fijar un panel de muro exterior (16) en un extremo del módulo (1 ), tal como se muestra en la Figura 15. Dependiendo de la necesidad, la fijación de dichos paneles de muro (16) permite dejar espacio para la instalación de puertas y ventanas. La Figura 17 muestra un módulo (1 ) armado con los paneles respectivos.

El procedimiento de edificación modular comprende adicionalmente las siguientes etapas:

En el caso de ser necesario, fijar al menos una viga sobre el ala de las vigas superiores del módulo para recibir paneles de cielo (17) que conforman una estructura de cielo del módulo, tal como se muestra en la Figura 15.

También en una modalidad de la Invención se pueden fijar al menos un panel de muro interior, para definir espacios físicos al interior de dichos módulos (1 ), donde dichos paneles de muro interior se encuentra apoyada sobre la superficie de los paneles de piso (15) en su parte inferior y unida a los paneles de cielo (17) ubicados en la estructura superior del respectivo módulo (1 ).

Si el módulo (1 ) requiere de energía eléctrica para la habitación, se puede fijar al menos un panel de muro eléctrico (18) como el mostrado en la Figura 16 sobre al menos un panel de piso (15) y unido en su superficie superior a un panel de cielo (17) ubicado en la parte superior del respectivo módulo (1 ). Dichos paneles de muro eléctrico (18) comprenden al menos en una cara un conector eléctrico (19) para suministro de energía eléctrica (enchufe) en su parte inferior, un interruptor de corriente (20) dispuesta en la parte media y operativamente conectado a un soquete para luz (21 ) dispuesto en la parte superior, en donde dichos conector eléctrico (19), dicho interruptor de corriente (20) y dicho soquete para luz (21 ) están operativamente conectados mediante un cableado dispuesto internamente en dichos paneles de muro eléctrico (18) y conectados a una caja de distribución eléctrica (22) dispuesta en la parte superior del panel de muro eléctrico (18); Los pilares base (3), los pilares (2), las vigas (9) y los paneles estructurales (12) son fabricados de al menos un material que cumpla con las resistencias necesarias de acuerdo a los requerimientos. Los paneles de piso (15), los paneles de muro exteriores (16) y los paneles de cielo (17) son fabricados de un material que cumpla con las resistencias necesarias de acuerdo a los requerimientos.

Adicionalmente, el procedimiento de edificación modular no se encuentra limitado a un módulo. El procedimiento de edificación comprende las etapas de ampliación del módulo mediante el ensamble del mismo tipo de elementos estructural del módulo original, que permite ampliar la edificación tanto en el sentido vertical como en el horizontal. Para el caso de edificaciones modulares en que se requiera aumentar de piso, en el extremo superior de cada pilar (2) y viga (9) existente, se une un pilar (2) mediante medios de fijación, tal como se muestra en la Figura 18, los cuales son unidos en sus extremos superiores mediante medios de fijación a vigas (9), definiendo una estructura del nivel superior, y opcionalmente, en caso de ser necesario, para soporte estructural se puede incluir además unas placas de refuerzo instaladas en las uniones de vigas con pilar.

Opcionalmente, la estructura se puede ampliar de manera horizontal por medio del ensamble de vigas (60) tal como lo muestra la Figura 1 , con la incorporación de los mismos elementos estructurales de la edificación original, como pilares (2), vigas (9) y paneles estructurales (12).

Las Figuras 19 y 20 muestran una estructura modular ampliada horizontal y verticalmente de acuerdo a una modalidad de la invención