FORJADOS Y SIMILARES

DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención, tal y como el título establece, es una placa resistente ahuecada modular para fabricación de forjados y similares.

Definen a la presente invención las características estructurales y de diseño de cada uno de los elementos que forman parte de la placa. Dichas características posibilitan que la placa pueda actuar como un forjado o similar, y que, al disponer de un entramado de huecos multidireccionalmente continuos en su interior, sea especialmente ligera sin perjuicio de sus características resistivas, y pueda integrar de modo eficiente todas las funcionalidades necesarias para dicho uso, incluyendo el alojamiento y el paso de instalaciones y similares.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los elementos constructivos tipo forjados y similares utilizados en la construcción de edificaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un forjado es un elemento estructural, en forma de plano horizontal (o inclinado, en cubiertas), que soporta su propio peso y las sobrecargas de uso, tabiquería, dinámicas, etc. sin necesidad de estar apoyado en toda su superficie. Dichas cargas se transmiten al terreno mediante otros elementos de la estructura, como vigas, pilares, muros y cimentación.

Los forjados más comunes en la actualidad se construyen con hormigón armado, y típicamente están constituidos por vigas y viguetas de hormigón (armadas in situ, prefabricadas pretensadas, etc.), bovedillas (o piezas aligerantes de cerámica, hormigón, etc.), y una capa superior de compresión de hormigón, ligeramente armada mediante un mallazo de acero. Otros tipos de forjados, menos comunes en la actualidad, o empleados para usos más específicos, se construyen con tableros apoyados en su cara inferior sobre viguetas o vigas, dispuestas unidireccional o bidireccionalmente, de madera o acero, o se construyen con paneles estructurales consistentes en dos tableros de madera adheridos por ambos lados a un núcleo de un material ligero como por ejemplo poliestireno expandido, etc.

Entre los forjados de hormigón armado se suelen distinguir los siguientes tipos generales:

- Forjados unidireccionales: se conforman con viguetas (de hormigón armado o metálicas), bovedillas (que se montan entre las viguetas), o pre-losas, y una capa de compresión de hormigón armado. Las viguetas transmiten las cargas desde la capa de compresión a las vigas o zunchos perimetrales.

- Forjados bidireccionales o reticulares: se conforman con casetones (u otros elementos aligerantes) dispuestos en retícula. Entre estos y sobre ellos se monta una armadura de barras de acero, en ambas direcciones, y se rellena con hormigón. Las cargas se transmiten a los pilares mediante capiteles macizados. Los casetones normalmente suelen ser retirados (recuperados).

- Otros forjados de hormigón armado, a los que se llama también losas.

Las losas macizas son la tipología de forjados más pesada. Las losas de hormigón armado aligeradas mediante rellenos ligeros o huecos internos unidireccionales, completamente recubiertos de hormigón, se suelen denominar losas alveolares. También se fabrican losas de hormigón armado, de menor espesor, sobre chapas de acero grecadas unidireccionalmente, formando un conjunto estructural que suele denominarse forjado de chapa colaborante. Las losas descritas que se basan en esquemas unidireccionales deben apoyarse adicionalmente en vigas o zunchos perimetrales.

Los forjados de hormigón armado constituyen la tipología más extendida, gracias a ventajas tales como la rigidez del material, y su amplia y barata disponibilidad, y a pesar de desventajas tales como su excesivo peso y otras ineficiencias de los procedimientos constructivos indicados. Los forjados de este tipo pueden soportar grandes cargas, incluso para vanos o luces relativamente amplios, y forman conjuntos monolíticos, de gran resistencia al fuego y aceptable aislamiento acústico.

Así pues, en todos los tipos de forjados de hormigón armado descritos se consigue la resistencia estructural necesaria, bien sea unidireccional o bidireccionalmente, aún a costa del peso. También en todos los casos descritos, los forjados correspondientes no disponen de huecos intersticiales registrables para la ubicación o el paso de instalaciones o conductos. Por este motivo, los forjados empleados en edificación deben complementarse adicionalmente con una o dos capas o cámaras huecas, registrables o no, construidas adosadas a sus caras inferior o superior, para la ubicación o el paso de las instalaciones o conductos necesarios. Estas capas construidas adicionalmente incrementan el espesor real de los forjados, pero no colaboran en su función estructural principal.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención es el desarrollo de una placa que, con un peso notablemente menor que el de los forjados comunes actuales, y con capacidades portantes y resistivas ¡guales o mejores que las de estos, integre todas las funcionalidades indicadas y pueda fabricarse de un modo más sistemático, eficiente y rápido. El desarrollo de dicha placa se describe a continuación y sus características esenciales quedan recogidas en la reivindicación primera. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención una placa resistente ahuecada modular que comprende dos láminas planas dispuestas en paralelo, enlazadas mediante una estructura laminar intermedia que forma multidireccionalmente pliegues, curvas u ondulaciones repetitivas.

Por lámina se entiende un elemento estructural con la forma de una superficie bidimensional rígida, no necesariamente plana, y con un espesor pequeño en relación a sus restantes dimensiones, de apariencia básicamente continua, aunque podría fabricarse mediante la unión de piezas, con diversos despieces, y/o podría incluir algunos huecos superficiales, y/o refuerzos lineales contenidos en la superficie o longitudinalmente adosados a la misma.

La estructura intermedia de la placa, plegada, curvada u ondulada, se extiende en el espacio comprendido entre las dos láminas planas exteriores y se une a ellas en múltiples puntos, o zonas localizadas y distribuidas puntualmente, definidos por sus pliegues, curvas u ondulaciones, en forma de vértices o picos levemente truncados, o coincidiendo con algunas de sus áreas de mayor plegamiento o curvatura.

Las láminas planas exteriores pueden ser relativamente esbeltas gracias a los múltiples puntos, o zonas localizadas y distribuidas puntualmente, mediante los que se unen a la estructura intermedia plegada. En determinados casos, las láminas planas exteriores pueden incluir refuerzos lineales orientados según su propio plano, enlazando dichos puntos o zonas de unión con la estructura intermedia plegada, curvada u ondulada, y/o pueden incluir también huecos superficiales o perforaciones distribuidas entre dichas zonas de unión.

Como resultado de la disposición de la estructura intermedia plegada, curvada u ondulada, fijada puntualmente como se ha descrito a las dos láminas planas externas dispuestas en paralelo, se obtienen al menos dos cámaras, canalizaciones o espacios huecos continuos intersticiales, que se extienden a lo largo de la placa en al menos dos direcciones, comprendidas al menos entre cada una de las dos láminas planas exteriores y la estructura intermedia.

Para determinados usos o aplicaciones el esquema de la placa descrito resulta ventajoso a causa de la funcionalidad añadida por la existencia y geometría de las cámaras o espacios huecos indicados, por la forma plegada, curvada u ondulada multidireccionalmente de la estructura intermedia, y debido también a las particulares características de su comportamiento físico (mecánico, térmico, acústico, etc.), derivadas de su forma, y diferentes a las de otras estructuras existentes.

Un modo posible de generar sistemáticamente la forma de una estructura intermedia plegada, curvada u ondulada como la descrita, que posibilita su fabricación a partir de un número muy reducido de tipos de piezas, consiste en la unión de módulos repetidos. En una posible forma de realización, dichos módulos tienen la forma de pirámides truncadas, ahuecadas y recortadas, de un número de lados determinado, o agrupaciones repetidas de las mismas.

Asimismo también, otro modo posible de generar sistemáticamente la forma de una estructura intermedia plegada, curvada u ondulada como la descrita, que posibilitaría incluso su fabricación mediante un proceso continuo, es a partir de la superficie obtenida mediante el desplazamiento de una línea generatriz plana, continua y quebrada, curvada u ondulada, a lo largo de una línea directriz también plana, continua y quebrada, curvada u ondulada.

Sin excluir otros posibles usos o aplicaciones, la placa objeto de la invención ofrece numerosas ventajas para la fabricación integral de forjados y similares, incluidos otros sistemas estructurales y cerramientos constructivos. Su modularidad y ligereza facilita que los mismos sean básicamente, en vez de construidos in situ, prefabricados en forma de paneles o segmentos amplios de placa, transportados y ensamblados en obra. La disposición estructural de la placa, repartida multidireccionalmente como se ha descrito, posibilita que dicha placa sea auto-portante. Esto significa que dispuesta horizontalmente puede salvar luces de dimensiones típicas en edificación, sin necesidad de construir vigas, apoyada directamente sobre pilares. Asimismo, la ligereza de la placa, facilitada por su disposición estructural, posibilita la reducción del peso que deben soportar los restantes elementos estructurales sobre los que se apoye. La existencia de las amplias cámaras o espacios huecos interiores facilita una capacidad de aislamiento acústico y térmico notable para los usos indicados. La continuidad multidireccional de dichos espacios huecos interiores, y su adyacencia a las láminas planas exteriores, posibilita que los mismos sean usados como canalizaciones integradas permanentemente registrables para la ubicación de instalaciones y conductos, e incluso para la distribución de calor y frío a espacios habitados adyacentes, eliminando la necesidad de construir cámaras, espacios huecos o canalizaciones adicionales.

Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.

A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, la palabra“comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.

EXPLICACION DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Las figuras 1A y 1 B muestran dos representaciones esquemáticas de una primera realización de la placa objeto de la invención, vistas en perspectiva. En la figura 1 C se muestra una representación esquemática de una realización complementaria de la placa de la figura 1A, con huecos o perforaciones en las láminas planas exteriores.

Las figuras 1 D, 1 E y 1 F muestran representaciones esquemáticas de otras posibles realizaciones de la placa, para ¡lustrar en general el hecho de que la estructura intermedia puede tener la forma de una lámina multidireccionalmente plegada, curvada u ondulada, respectivamente.

En la figura 2 se esquematiza el proceso de construcción de un sistema integral de forjados para edificación, mediante el montaje de paneles o segmentos amplios de la placa objeto de la invención.

Las figuras 3A, 3B y 3C muestran diferentes tipologías de módulos o descomposiciones en piezas modulares de la estructura intermedia, para algunas posibles realizaciones de la placa ahuecada modular.

En la figura 4 se esquematizan posibilidades alternativas para la realización del despiece, la agrupación y los mecanismos de unión de los módulos de las figuras previas.

En las figuras 5A, 5B, 5C y 5D se muestran vistas en perspectiva de una realización preferente de la placa objeto de la invención, basada en los módulos de las figuras previas, para su uso como un sistema integral de forjados para edificación. En las figuras se suprimen sucesivamente algunas partes de la placa para que puedan apreciarse detalles interiores del montaje, y particularmente de los mecanismos de enlace entre los módulos individuales que constituyen la estructura intermedia y las láminas planas superior e inferior, en esta realización preferente de la placa.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.

A la vista de las figuras, se detallan a continuación diversos aspectos de la placa ahuecada modular objeto de la invención, y se describe un modo de realización preferente de la misma.

En las figuras 1A y 1 B se puede observar que la placa aligerada objeto de la invención, en su realización más simplificada, comprende:

- Una lámina superior (1 ) plana

- Una lámina inferior (2) plana

- Una estructura intermedia (3) plegada, curvada u ondulada multidireccionalmente, dispuesta entre la lámina superior (1 ) y la lámina inferior (2), y que está unida a las láminas superior (1 ) e inferior (2) en zonas de contacto o puntos de conexión (4) y (5) localizados y distribuidos puntualmente, respectivamente, de manera que define al menos dos cámaras, canalizaciones o espacios huecos, intersticiales y continuos (6) y (7), que se extienden a lo largo de la placa en al menos dos direcciones diferentes.

La figura 1 B muestra una representación simplificada, vista en perspectiva, de la misma realización de la placa representada en la figura 1A, en la que se ha desplazado la lámina superior (1 ) plana para que resulte visible la estructura intermedia (3).

En otras posibles realizaciones de la placa, las láminas planas, superior (1 ) e inferior (2), podrían incluir perforaciones (10) y (1 1 ) respectivamente, tal y como se muestra en la figura 1 C. La disposición y geometría concreta de dichas perforaciones no tiene que coincidir necesariamente con la ¡lustrada en la figura 1 C, salvo porque dichas perforaciones no pueden coincidir con las zonas de unión o puntos de conexión (4) y (5) de las láminas planas y la estructura intermedia. También de manera complementaria, las láminas planas, superior (1 ) e inferior (2), podrían contar con elementos lineales de refuerzo orientados según sus correspondientes planos.

En caso de que las láminas, superior (1 ) e inferior (2), incluyan respectivamente perforaciones como las (10) y (11 ) de la figura 1 C, dichas perforaciones facilitan respectivamente el acceso desde el exterior de la placa a las cámaras, canalizaciones o espacios huecos continuos intersticiales (6) y (7).

Las figuras 1 B, 1 D, 1 E y 1 F muestran representaciones generales de algunas posibles realizaciones de la placa, en las que la estructura intermedia tiene la forma de una lámina multidireccionalmente plegada, curvada u ondulada:

- En las figuras 1 B y 1 D, la estructura intermedia (3 ó 3.1 ) tiene la forma de una lámina plegada, con pliegues repetitivos multidireccionalmente formados mediante el encuentro de caras planas en diferentes orientaciones, definiendo unos vértices o picos levemente truncados que constituyen las zonas o puntos de conexión (4) y (5) de dicha lámina plegada con las láminas planas superior (1 ) en inferior (2).

- En la figura 1 E, la estructura intermedia (3.2) tiene la forma de una lámina ondulada multidireccionalmente de forma y curvatura continua, definiendo unas crestas y valles que constituyen las zonas o puntos de conexión (4) y (5) de dicha lámina ondulada con las láminas planas superior (1 ) en inferior (2).

- En la figura 1 F, la estructura intermedia (3.3) tiene la forma de una lámina curvada, constituida por unos abultam ¡entos repetitivos multidireccionalmente, cuyos puntos más salientes o deprimidos constituyen las zonas o puntos de conexión (4) y (5) de dicha lámina curvada con las láminas planas superior (1 ) en inferior (2).

Para posibles realizaciones de la placa, como las representadas en las figuras 1 B, 1 D, 1 E y 1 F, la estructura intermedia puede producirse mediante la unión de módulos repetidos, fabricados y enlazados usando materiales, mecanismos y procesos conocidos.

En relación con lo anterior, debe considerarse también que para algunas posibles realizaciones de la placa, como por ejemplo las representadas en las figuras 1 B, 1 E y 1 F, la forma de la lámina plegada, curvada u ondulada, que constituye en tales casos la estructura intermedia, puede obtenerse a partir de una superficie, levemente truncada si es necesario, generada mediante el desplazamiento de una línea generatriz plana, continua y quebrada, curvada u ondulada, a lo largo de una línea directriz también plana, continua y quebrada, curvada u ondulada.

Las uniones entre las zonas de contacto superiores de la estructura intermedia (4) y la lámina plana superior (1 ), y entre las zonas de contacto inferiores de la estructura intermedia (5) y la lámina plana inferior (2), pueden ejecutarse mediante mecanismos conocidos, que en algunas posibles formas de realización podrían consistir en placas o conectores metálicos, perfiles angulares, atornillado, encaje machihembrado, unión mediante adhesivos, etc.

Si la placa se utiliza como un sistema integral de forjados para edificación, los amplios huecos intersticiales (6) y (7) continuos definidos en su interior, sirven como cámaras huecas integradas permanentemente registrables para la ubicación de instalaciones y conductos, e incluso para la distribución de calor y frío a espacios habitados adyacentes, eliminando la necesidad de construir cámaras, espacios o canalizaciones adicionales, como sucede actualmente con los forjados que se emplean en el estado de la técnica.

En una posible realización de la placa para su uso como un sistema integral de forjados para edificación, en el que se utilizan eficazmente las canalizaciones continuas intersticiales (6) y (7), las láminas planas exteriores (1 ) y (2) se disponen separadas entre sí una distancia tal que el espesor total de la placa no resulta mayor que el espesor real de un forjado típico del estado de la técnica (incluyendo en este último espesor real no sólo el canto del forjado resistente sino también el espesor ocupado por las instalaciones o conductos que deben disponerse adosadas a dicho forjado resistente). En tal caso, se ha comprobado mediante modelos y simulaciones que una placa ligera con las características descritas, dado que su espesor total colabora en su función estructural principal, puede salvar luces de dimensiones típicas en edificación apoyada directamente sobre pilares, sin necesidad de apoyarse sobre vigas en ninguna dirección, soportando el peso propio y las sobrecargas establecidas por la normativa correspondiente, tal como se representa en la figura 2.

El proceso de construcción típico de un sistema integral de forjados para edificación (13), basado en la placa objeto de la invención, es esquematizado en la figura 2. En primer lugar se prefabrican módulos, paneles o segmentos amplios de placa (12). Estos módulos o paneles se trasladan a obra, se apoyan directamente sobre las columnas o pilares, o sobre otros módulos o paneles colocados previamente, y se enlazan en seco mediante uniones mecánicas y aplicación de adhesivos o sellado de juntas. Por último, se colocan las instalaciones y conductos necesarios en el interior de la placa, y se finaliza la lámina plana superior instalando el pavimento correspondiente.

En algunas posibles realizaciones de la placa, que podrían fabricarse a partir de un número muy reducido de tipos de piezas sencillas, la estructura intermedia (3) plegada, curvada u ondulada multidireccionalmente se obtiene mediante la unión de módulos repetidos. En las realizaciones posibles más sencillas, para los usos descritos previamente, dichos módulos tienen la forma de pirámides truncadas, o troncos de pirámides, ahuecadas y recortadas, o agrupaciones repetidas de las mismas, tal como se representa en las figuras 3A, 3B y 3C. En la figura 3A las pirámides truncadas (14) tienen base triangular, en la figura 3B las pirámides truncadas (14) tienen base cuadrangular, y en la figura 3C las pirámides truncadas (14) tienen base hexagonal. En todos los casos, la forma piramidal puede obtenerse mediante un despiece en piezas planas, que corresponden a las caras (15) de los troncos de pirámide, tal como se esquematiza de modo general en la figura 4.

En el montaje completo de la placa, las caras (15) de las pirámides truncadas (14) van desde la lámina plana inferior (2) a la lámina plana superior (1 ), quedando dichas caras planas enlazadas a las láminas planas exteriores, y entre sí en el caso de fabricarse mediante piezas planas, por cualquiera de los medios conocidos, sin que deban coincidir necesariamente con los representados en la figura 4, incluso mediante placas o conectores metálicos, perfiles angulares, atornillado, encaje machihembrado, unión mediante adhesivos, etc.

Para las posibles realizaciones de la placa en las que la estructura intermedia

(3) consiste en la unión de módulos con forma de pirámides truncadas (14), se pueden utilizar piezas (16) de geometría coincidente con los extremos de los troncos de pirámide para facilitar el anclaje de dichos módulos a las láminas planas exteriores (1 ) y (2), en las correspondientes zonas o puntos de conexión

(4) y (5). Si los módulos con forma de pirámides truncadas (14) se producen mediante la unión de piezas planas que corresponden a sus caras (15), las piezas (16) dispuestas en los extremos de los troncos de pirámide sirven también para facilitar el enlace de dichas piezas planas, según se representa en la figura 4.

Para las posibles realizaciones de la placa basadas en módulos con forma de pirámides truncadas (14), la estructura intermedia (3) se forma mediante la unión de dichos módulos individuales, dispuestos repetidamente según un esquema matricial conforme a su geometría concreta, pudiendo facilitarse su enlace mediante las piezas (16) descritas, tal como se representa en (17), en una de las dos posibilidades alternativas mostradas en la figura 4. La otra posibilidad (18) mostrada en dicha figura consiste en la disposición de los módulos individuales, repetidamente según un esquema matricial conforme a su geometría concreta, por duplicado y contrapuestos, de tal forma que sólo resulta necesario enlazarlos a las láminas planas exteriores (1 ) y (2), y que los módulos mismos actúan como un mecanismo de machihembrado para su encaje mutuo.

En las figuras 5A, 5B, 5C y 5D se muestran vistas en perspectiva de una realización preferente de la placa objeto de la invención, basada en los módulos en forma de pirámides truncadas representados las figuras 3B y 4, para su uso como un sistema integral de forjados para edificación (13).

Se observa cómo pueden disponerse adosados a la lámina plana superior (1 ) unos elementos lineales, piezas o listones de refuerzo (8), orientados en dos direcciones transversales en este caso, y separados unos de otros regularmente, que pueden servir además como medio para la fijación por encaje o machihembrado de los módulos de la estructura intermedia (3), que en el caso mostrado son pirámides truncadas (14).

Iguales consideraciones se pueden hacer respecto a la lámina inferior (2), es decir, que también pueden disponerse adosados unos elementos lineales, piezas o listones, de refuerzo (9), que pueden servir además para el encaje de los extremos inferiores de los troncos de pirámides sobre dicha lámina inferior.

Otra posible forma similar de realización de la fijación de los módulos individuales consistiría en la ejecución, en la cara inferior de la lámina plana superior (1 ) y en la cara superior de la lámina plana inferior (2), de una serie de resaltes, nervios o perforaciones de geometría coincidente con los extremos de los troncos de pirámide, en las correspondientes zonas o puntos de conexión (4) y (5), similarmente a lo representado en la figura 5D, de manera que la fijación de los elementos de la estructura intermedia en las láminas planas exteriores se realizase por encaje.

La realización preferente de la placa de las figuras 5A, 5B, 5C y 5D estaría constituida por un número muy reducido de tipos de piezas sencillas, con mecanismos de unión simples, que podrían fabricarse con materiales comunes como por ejemplo, mediante placas de yeso laminado o reforzado con fibras, tableros de fibras de madera, cualquier otra clase de tableros ligeros, perfiles de madera, perfiles metálicos, etc.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, conservando su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.