MEMORIA DESCRIPTIVA OBJETO DE LA INVENCIÓN La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de conexión estructural a posterior! y método de conexión de estructuras mediante dicho sistema, aportando, a la función a que se destina ventajas y características que se describen en detalle más adelante y que suponen una mejora del estado actual de la técnica.

El objeto de la presente invención recae, por una parte, en un sistema de conexión, entendido como un conjunto de elementos, que, comprendiendo esencialmente un soporte en forma de placa y un tornillo retráctil insertado en ella a ras, tiene como finalidad permitir poder llevar a cabo la unión a posteriori de elementos estructurales, es decir, de elementos ya existentes, particularmente estructuras de hormigón armado, postensado o en masa, con una estructura de refuerzo nueva, la cual puede ser metálica o mixta o de otros materiales, normalmente para la reparación o rehabilitación de la estructura existente, siendo un segundo aspecto de la invención un método de conexión para llevar a cabo la citada unión entre dichas estructuras utilizando dicho sistema de conexión.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria de la construcción, centrándose particularmente en el ámbito de los sistemas de conexión entre estructuras

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es habitual que las estructuras construidas con hormigón de cualquier tipo, pierdan capacidad resistente por cualquier causa, bien sea por el aumento de las cargas a las que va a estar sometida, por el cambio de la normativa exigible para seguir desarrollando su función o por cualquier otro deterioro o patología estructural sufrida por la estructura con el paso del tiempo.

Como alternativa a la demolición y reconstrucción se puede plantear la rehabilitación a base de complementar la estructura originaria con añadidos resistentes que permitan la prolongación de la vida útil.

Ejemplos de rehabilitaciones son:

En estructuras de puente, la conexión entre vigas metálicas y tableros de hormigón a través de conectadores ejecutados a posteriori.

En estructuras de edificación, la ejecución a posteriori de conexión entre forjados de hormigón y vigas metálicas bajo los mismos.

La conexión a posteriori se suele realizar con diferentes tipos de conectadores entre los que se pueden mencionar los conectores tipo stud, los conectadores en T y otros.

El método utilizado hasta ahora es análogo en todo tipo de conectores y consiste en de la demolición de alveolos para la ubicación de conectores, la puesta en obra soldada de los conectores en los alveolos conectándolos a estructura metálica y el relleno de los alveolos con matriz de características superiores a las del hormigón existente.

El objetivo de la presente invención es el desarrollo de un sistema y un método de conexión entre dichas estructuras existentes a reparar o reforzar y las estructuras o elementos de refuerzo mejorado en varios aspectos, especialmente en la adaptabilidad del mismo a todo tipo de estructuras, con o sin armadura.

Por otra parte, como documentos más cercanos en referencia al estado actual de la técnica, cabe mencionar los siguientes:

-- La patente JPS598813A, referida a un “ANCHOR CONSTRUCTION METHOD OF INTEGRATING CONCRETE, EPOXY RESIN AND STEEL MATERIAL WHEN BRIDGE BEAM REINFORCING STEEL MATERIAL IS ADHERED UNDER PRESSURE” Sin embargo, a diferencia del sistema y método objeto de la presente invención, este método prevé el uso unos tornillos pasantes con la cabeza del tornillo por la parte de fuera de la placa y, además, para su fijación no se realiza un alveolo para sanear la parte de la estructura del hormigón a reparar.

- La patente JP2011202419A, referida a una “STRUCTURE AND METHOD FOR JOINING SHAFT MEMBER AND RC MEMBER” que, a diferencia del sistema objeto de la presente invención, no es un soporte de refuerzo de la estructura de hormigón original.

- La patente US2015167332, referida a un “REPAIR AND STRENGTHENING SYSTEM FOR REINFORCED CONCRETE STRUCTURE. En este caso, a diferencia del sistema de la presente invención, no contempla el uso de tornillos retráctiles y, por lo tanto, no es adaptable a la forma del alveolo o de la armadura.

- La patente US2019153728, referida a un “CONCRETE STRUCTURE USÍNG REINFORCING PANEL INCLUDING EMBEDDED REINFORCING GRID AND METHOD OF REPAIRING AND REINFORCING THE SAME”, a diferencia del sistema objeto de la presente invención, la unión de la pieza se realiza a través de los tornillos fijados a la estructura de hormigón original.

- La patente W02007/009160A1 , refereida a un “SHEAR CONNECTOR FOR USE IN A CONCRETE AND STEEL STRUCTURE”.

- La patente US00531129A, referida a un “DECK REPLACEMENT SYSTEM WITH IMPROVED HAUNCH LOCK”.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema de conexión estructural a posteriori y método de conexión de estructuras mediante dicho sistema que la invención propone se configuran como la solución idónea al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que los distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.

Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un sistema de conexión, o conjunto de elementos de conexión, que, comprendiendo esencialmente un soporte en forma de placa y un tornillo insertado en dicha placa de manera retraible, tiene como finalidad permitir poder llevar a cabo la unión de un elemento estructural ya existente, que puede ser de hormigón armado, postensado o en masa, con una estructura de refuerzo nueva, que puede ser metálica o mixta, por ejemplo para la reparación o rehabilitación de la estructura existente, siendo un segundo aspecto de la invención un método de conexión para llevar a cabo dicha unión entre dichas estructuras utilizando dicho sistema de conexión.

Para ello, y más específicamente, el sistema de conexión estructural a posteriori objeto de la invención comprende, esencialmente, un soporte en forma de placa, perteneciente a la estructura nueva de refuerzo, y al menos un tornillo roscado a dicho soporte en un taladro roscado previsto al efecto, de tal manera que la punta del vástago del tornillo se puede retraer y colocar a diferentes alturas respecto a la placa de soporte manteniendo una holgura cercana a cero entre el tornillo y el soporte, ya que dicha holgura cercana a cero es esencial para que el soporte actúe como refuerzo estructural de la estructura de hormigón dañada a reparar.

Por su parte, el método de conexión de estructuras de hormigón existentes con refuerzos estructurales nuevos mediante el uso del sistema de conexión anteriormente descrito comprende, esencialmente, las siguientes etapas:

- La colocación de ¡a estructura que integra el soporte con el, al menos un, tornillo en posición retraída, es decir con la punta del tornillo sin sobrepasar la placa, junto a la estructura de hormigón existente a reparar, de tal manera que la punta del tornillo quede a ras de la placa y en el lado de la estructura de hormigón a reparar.

- Vaciado de hormigón, preferentemente mediante hídrodemoiicíón, hasta generar un alveolo en la estructura de hormigón a reparar. - Roscado del, al menos un, tornillo hasta que quede embebido en el alveolo generado en la estructura de hormigón a reparar.

- Restitución del hormigón removido en el alveolo generado en la estructura de hormigón a reparar con la cabeza de al menos de un tornillo dentro del dicho alveolo, de tal manera que el material restituido una el hormigón de la estructura original con el soporte con el tornillo o tornillos roscados.

El hecho de que el tornillo sea retraible, es decir, que se pueda retraer respecto a la placa es importante para poderse adaptar a la forma del alveolo generado que, en ocasiones, deja a la vista la armadura (en el caso de hormigón armado), lo que impide desplazar el tornillo hacia el interior del alveolo. Para evitar dicha circunstancia, el tornillo o tomillos del soporte del sistema de conexión pueden penetrar en el alveolo en dirección perpendicular a la placa o con otro azimut y evitar así topar con la armadura.

Opcionalmente, el método comprende una etapa de fijación provisional del soporte del sistema de conexión a la estructura de hormigón a reparar para mantener la placa en la posición deseada mientras se ejecutan las otras etapas. Esta fijación no es la que ofrecerá resistencia estructural.

Es importante señalar que el descrito método presenta la ventaja de que con él se puede ir reparando una estructura de manera escalonada. Por ejemplo una viga. En este caso se coloca el soporte en toda la longitud de la estructura a reparar con los tornillos retraídos. Como no se puede hacer un alveolo en toda la zona a reparar porque se pone en riesgo la estructura, se realiza un primer alveolo solo en una pequeña parte, se roscan los tornillos correspondientes a dicha parte, se hormigona con material de restitución. Una vez seco, se procede a realizar un segundo alveolo en la zona adyacente al primero, se roscan los tornillos correspondientes a esta nueva posición, se hormigona el alveolo, Y así sucesivamente hasta cubrir toda la extensión del soporte.

Cabe señalar que la restitución del material retirado para generar el alvéolo en la estructura de hormigón existente a reparar puede realizarse mediante micro hormigón, morteros, resinas o grouts, en todo caso, tales que restituyan de modo igual o mayor la capacidad de resistencia que tenía el hormigón original.

Por su parte, el tornillo roscado puede ser de cualquier material que se considere oportuno.

Y, a su vez, la demolición o retirada de material para general el alveolo en la estructura a reparar se puede realizar por cualquier método convencional tales como picado, taladrado, explosión controlada u otro método, si bien, como se ha señalado anteriormente, de preferencia, será mediante hidrodemolición.

Por otra parte, si bien el sistema y método de conexión de la invención está ideado para la ejecución in situ, también puede realizarse en taller de prefabricación para la rehabilitación de estructuras prefabricadas.

Así pues, el problema a resolver es prolongar la vida útil de estructuras preexistentes y/o aumentar su capacidad de resistencia mediante la conexión para el trabajo conjunto de dicha estructura preexistente y una nueva estructura adendada de refuerzo.

Esta conexión entre estructuras de hormigón y de otro tipo para el trabajo estructural conjunto proporciona una solución singular para resolver los problemas de rehabilitación, refuerzo y prolongación de vida útil de estructuras.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar ¡a descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: la figura número 1 a.- Muestra una vista esquemática en alzado y sección de un conector tipo stud en vigas mixtas de puentes o edificación, como ejemplo de la técnica anterior; la figura número 1 b.- Muestra una vista esquemática en alzado y sección de un conector tipo T en vigas mixtas de puentes o edificación, como ejemplo de la técnica anterior; la figura número 1 c.- Muestra un conjunto de diferentes tipologías de conectores, según la técnica anterior; la figura número 2.- Muestra una vista esquemática en alzado y sección de un ejemplo de estructura a rehabilitar y un ejemplo del sistema de conexión objeto de la invención con los elementos que comprende representados separadamente; las figuras número 3-A, 3-B, 3-C, 3-D y 3-E.- Muestran, en respectivas vistas esquemáticas en alzado y sección, las sucesivas etapas esenciales del método de conexión, según la invención; y las figuras número 4-A, 4-B y 4-G,- Muestran, en respectivas vistas esquemáticas en sección, otro ejemplo de las etapas del método de conexión, en concreto para reparación escalonada de una estructura,

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las descritas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas, además de algunos ejemplos de la técnica anterior, un ejemplo de realización no limitativa del sistema de conexión estructura! a posteriori de la invención, e! cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.

Así, atendiendo a la figura 1-A, se observa un ejemplo de uso de un conector tipo stud (a) para la unión de una estructura existente (1) con una estructura de refuerzo (4), En la figura 1-B, se observa un ejemplo de uso de un conector tipo T (b), representado también de frente y de perfil, para la unión de una estructura existente (1) con una estructura de refuerzo (4). Mientras que, en la figura 1-C se observan diferentes tipología de conectores (c), también según la técnica anterior,

Por su parte, tal como se observa en la figura 2, el sistema de conexión objeto de la invención, aplicable para la unión de una estructura existente (1) de hormigón a reparar, que puede ser o no de hormigón armado, con una estructura suplementaria de refuerzo (4), la cual puede ser metálica o mixta, comprende, esencialmente, un soporte (3) en forma de placa, incorporado en la estructura de refuerzo (4), y al menos un tomillo (2) roscado a dicho soporte (3) en un taladro roscado (3a) previsto al efecto en la placa que constituye el soporte (3), de tal manera que la punta (2a) de! vástago del tornillo (2) se puede retraer y colocar a diferentes alturas respecto a la placa de soporte (3) manteniendo una holgura cercana a cero entre el tornillo (2) y el soporte (3).

El tornillo (2) puede ser metálico, o de polímero reforzado con o sin fibras de cualquier tipo o cerámico.

La placa del soporte (3), preferentemente, es una chapa metálica o de polímero reforzado con fibras de cualquier tipo, perteneciente y solidaria a la estructura suplementaria de refuerzo (4).

Atendiendo a las figuras 3-A a 3-E, se puede observar cómo el método de conexión de la estructura existente (1 ) de hormigón con la estructura suplementaria de refuerzo (4) mediante el descrito sistema de conexión comprende, esencialmente, las siguientes etapas:

- La colocación de la estructura de refuerzo (4) que integra el soporte (3) con el, al menos un, tornillo (2) en posición retraída, es decir con la punta (2a) sin sobrepasar la placa (figura 3-A), y junto a la estructura existente (1 } de hormigón a reparar, de tal manera que la punta (2a) del tornillo (2) quede a ras de la placa de soporte (3) y en el lado de la estructura existente (1 ) de hormigón en la zona a reparar (figura 3-B).

- Vaciado de hormigón, preferentemente mediante hidrodemolición, hasta generar un alveolo (5) en la estructura existente (1 ) de hormigón a reparar (figura 3-C).

- Roscado del, al menos un, tornillo (2) hasta que quede embebido en el alveolo (5) generado en la estructura existente (1 ) de hormigón a reparar (figura 3-D). - Restitución del hormigón removido en el alveolo (5) generado en la estructura existente (1) de hormigón a reparar con la cabeza (2a) de al menos de un tornillo (2) dentro del dicho alveolo (5), de tal manera que el material restituido (6) une el hormigón de la estructura existente (1 ) con el soporte (3) con el tornillo (2) o tornillos roscados.

El tornillo (2) o tornillos del soporte (3) del sistema de conexión pueden penetrar en el alveolo (5) en dirección perpendicular a la placa de dicho soporte (3) o con otro azimut y para evitar topar con la armadura que, en caso del hormigón armado, puede presentar dicho alveolo (5).

Opcionalmente, aunque no se ha representado en las figuras, tras la etapa de colocación del soporte (3), el método comprende una etapa de fijación provisional del soporte (3) a la estructura existente (1 ) de hormigón a reparar para mantener la placa en la posición deseada mientras se ejecutan las otras etapas.

Opcionalmente, el material restituido (6) que se incorpora en lugar del material retirado para generar el alvéolo (5) en la estructura existente (1 ) de hormigón existente a reparar puede consistir en micro hormigón, morteros, resinas, tales que restituyan de modo igual o mayor la capacidad de resistencia que tenía el hormigón original y sean compatibles con dicho hormigón.

Y, a su vez, la retirada de material para general el alveolo (5) en la estructura existente (1 ) a reparar se puede realizar mediante hidrodemolición u otro método convencional tal como picado, taladro, explosión controlada. Por último el método se puede ejecutar de manera repetitiva en algunas etapas para reparar una estructura existente (1), por ejemplo una viga, de manera escalonada, de tal modo que, tras la etapa de colocación del soporte (3) en toda la longitud de la estructura existente (1) a reparar con los tornillos (2) retraídos, se realiza un primer alveolo (5) solo en una pequeña parte, se roscan los tornillos (2) correspondientes a dicha parte, se hormigona con material de restitución y, una vez endurecido, se procede a realizar un segundo alveolo (5) en una zona adyacente al primero, se roscan los tornillos (2) de dicha zona, se hormigona el alveolo (5), y así sucesivamente hasta cubrir toda la extensión del soporte (3). En las figuras 4-A, 4-B y 4-C se observa un ejemplo de lo dicho.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.