Compuesto por un tubo metálico exterior y hormigón de relleno interior,

que comprende dos collarines metálicos soldados en cabeza y en base del pilar de manera que abren parte de la carga que baja por el tubo exterior hacia el perímetro del hormigón del nudo estructural del forjado, y el collarín de cabeza del pilar inferior vuelve a recoger dicha carga y la lleva al tubo exterior del pilar inferior, además incorporan barras cortas de acero corrugado soldadas con cordón al interior de los tubos en la cabeza y en la base de cada pilar de manera que reciben o entregan el resto de carga de los tubos para transferirla por solape de sus corrugados de un tubo a otro, produciéndose dicho solape en la base o en la cabeza de uno de los pilares o bien en el canto del forjado

Pilar mixto para la edificación.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto una columna estructural para la edificación constituida por una pared exterior metálica y un relleno central de hormigón colaborante, que incorpora un sencillo sistema de unión con las vigas y los pilares de cada planta del edificio a construir.

El sistema es aplicable a estructuras de hormigón armado, donde únicamente se sustituyen los pilares de hormigón por estos nuevos pilares metálicos mixtos, pudiendo ser las vigas y los forjados de hormigón armado o pretensado.

Es el objetivo de la presente invención lograr un sistema de pilares más económico que los tradicionales pilares de hormigón armado, con una reducción del área ocupada en planta y la ausencia total de encofrados y soldadura en la obra.

Antecedentes de la invención

Aunque no son utilizados en España, existen en el mundo MÚLTIPLES SISTEMAS de pilares mixtos estructurales constituidos por todo tipo de perfiles metálicos de pared cerrada tubular o abierta y con recubrimientos o rellenos de hormigón, tanto en masa como con armadura extra longitudinal de acero corrugado. Toda esta tipología viene regulada en Europa por el Eurocódigo 4 de estructuras mixtas contemplándose la variante aquí propuesta y consistente en un tubo metálico exterior con relleno interior de hormigón.

En general los pilares mixtos presentan la ventaja de ocupar menos espacio que los pilares de hormigón armado, e incluso que los pilares metálicos de tipo tubular hueco sin relleno, gracias a la colaboración estructural del hormigón de relleno con el tubo. Si pensamos en que cada vez el metro cuadrado construido cuesta más caro, sería muy deseable disponer de un pilar que ocupara menos espacio llegándose a compensar el sobre-coste del tubo estructural exterior con el ahorro del metro cuadrado construido en los edificios, y además el propietario de la vivienda agradecería no tener tantos resaltes o salientes en las paredes de su casa para situar mejor los muebles.

Todos estos tipos de pilares mixtos existentes presentan EL PROBLEMA ya mencionado de su elevado coste de fabricación al ser el acero estructural más caro que el hormigón armado, pero unido a él y más importante, presentan el problema de su elevado coste de montaje pues requieren de soldadores homologados que suelden en obra los pilares a medida que sube el edificio, resultando casi imposible no retrasar a los encofradores que deben esperar a que el soldador venga a la obra a soldar los pilares para continuar encofrando la siguiente planta.

Existe la posibilidad de atornillar los pilares de una planta con otra para que de esta forma los encofradores puedan ellos mismos ensamblar los pilares y no perder el ritmo planificado esperando a otro oficio como el de soldador, pero todos los sistemas de tornillos existentes en el mercado presentan EL PROBLEMA de ser más caros en materiales que los pilares de hormigón armado tradicionales debido a las grandes fuerzas que deben transmitir entre un pilar y el otro, con placas de anclaje con cartelas de costosa fabricación por otro lado cartelas que sobresalen más de lo deseado haciendo que si bien el pilar ocupara menos sección en su parte central longitudinal, no así en la base y cabeza donde quedan sobresaliendo los tornillos y sus cartelas, y por último y sobre todo, presentan el problema de que requieren mucha precisión en la posición de los tornillos y las placas de anclaje a unir, lo cual sólo es aplicable a edificios tipo nave industrial de estructura sencilla y repetitiva, y no a edificios de viviendas u oficinas en altura, donde cada pilar es diferente al anterior o diferente en la misma planta del edificio al compañero, o diferente en replanteo pudiendo ir alineados a cara, a esquina o centrados con el inferior, así cualquier error de fabricación en cuanto a la posición exacta de los tornillos en planta y o incluso en su longitud al haber vigas descolgadas o planas, harán que sea imposible el montaje del pilar debiendo de nuevo el encofrador pararse y esperar a que venga el soldador homologado para que corrija los errores no deseados, oficio el de soldador homologado muy caro y de escasez en el mercado por su especialización.

Entre muchos de los antecedentes que podemos citar estaría por ejemplo la patente ES134076 que contempla el más simple pilar tubular exterior con relleno de hormigón, donde no se especifica ningún medio de unión con otros pilares.

También podemos citar ES229419 que presenta aceros corrugados soldados a las bases o capiteles del tubo para unión con las vigas, pero soldados en todo caso ajenos al tubo del pilar.

O quizás la más relacionada con esta invención, la japonesa JP11229495 que consiste en pilares mixtos con unión entre pilares mediante barras cortas de acero corrugado atravesando el nudo de unión con cada planta del edificio. En este caso no se explica cómo traspasa la carga del tubo metálico de una planta a otra ya que parece que transfiere toda la carga del tubo al hormigón interior y por éste a las barras corrugadas interiores, que atraviesan el nudo estructural y se meten en el pilar inferior, para volver a recoger se supone el tubo metálico parte de la carga a través del hormigón de relleno. En la realidad este pilar es completamente erróneo, ya que si bien hemos repartido la carga entre tubo y hormigón interior, luego no se explica cómo se transfiere la carga del tubo a los aceros corrugados, pues el único método viable sería por soldadura, ya que por esfuerzo rasante entre tubo y hormigón interior es imposible pues deslizarían, lo cual impediría el montaje en obra al tener las barras corrugadas ambos extremos soldados a ambos pilares en cada una de las plantas del edificio, y además habría que disponer un número enorme de barras corrugadas para recibir y transmitir toda la carga de los tubos metálicos. Si no es por soldadura no se puede pasar más carga de la que ya trae el hormigón interior de la pared del tubo a éste hormigón de las zonas de cabeza y pie de pilares, pues estaríamos sobrepasando la resistencia del hormigón a compresión en estas zonas, hasta que se descargaran del extra de carga sobre las barras corrugadas. Y si el hormigón interior no viene de arriba completamente exigido como para poder recibir más carga en estas zonas, sería un pilar muy caro al tener una sección en planta sobredimensionada por encima de lo deseado para ocupar menos espacio, y una sección más grande de lo exigible a los materiales para aprovecharlos completamente en toda la altura longitudinal del pilar.

Descripción de la invención

La nueva invención presenta la SOLUCIÓN a todos estos problemas, ya que mantiene todas las ventajas de los pilares mixtos evitando todos los inconvenientes mencionados anteriormente, llegando por primera vez a hacer competitivos los pilares metálicos frente a los pilares de hormigón armado tradicionales simplemente porque acortan su diferencia en precio de materiales-montaje, ocupan menos espacio y el cliente lo valora, y si tenemos en cuenta el precio del suelo construido llegando a ser incluso más económicos que los de hormigón armado tradicionales.

En primer lugar, resulta fundamental que los propios encofradores sean capaces de ensamblar o unir los nuevos pilares metálicos en la estructura sin la intervención de un soldador homologado, para ello recurriremos al solape de aceros corrugados de los pilares de hormigón armado.

Para conseguirlo, en la cabeza del pilar inferior y por su interior, se sueldan barras de acero corrugado en una longitud muy corta según el diámetro del acero corrugado empleado, y se prolonga la barra a través del nudo estructural o canto del forjado sobresaliendo por encima de dicho forjado. En la base del pilar superior, por el interior del tubo metálico, se disponen otras barras corrugadas en una longitud igual a la del solape de las barras corrugadas, soldándose solamente en dos puntos o solamente en el extremo inferior a las paredes interiores del pilar superior, de esta manera las barras del pilar inferior penetran por dentro del pilar superior y cuando rellenemos de hormigón el interior se producirá el solape entre las barras corrugadas de cada pilar. De esta manera la carga que baja por las paredes del tubo metálico superior se transmite por los cordones de soldadura a las barras corrugadas, estas se solapan poco a poco en toda su longitud y a través del hormigón de relleno con las barras corrugadas del pilar inferior, y éstas últimas atravesando el nudo estructural envían las cargas hasta la cabeza del pilar inferior y por último a través...

1. Pilar mixto para la edificación, del tipo que está formado por un tubo de acero exterior de pared delgada y un núcleo central de hormigón, caracterizado porque comprende;

2. Pilar mixto para la edificación, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el tubo estructural metálico exterior (2) está constituido por perfiles tipo angular (2.1) y/o pletinas (2.2), o incluso UPN, soldados todos entre sí por cordones de soldadura (16) cada cierta distancia o de forma continua.

3. Pilar mixto para la edificación, según reivindicaciones 1ª ó 2ª, caracterizado porque bien el collarín (4) de la base del pilar o el collarín (3) de la cabeza del pilar es sustituido por un palastro horizontal metálico (14) de gran espesor con los aceros corrugados soldados "a tope" (13) en el palastro y enfrentados verticalmente con las paredes del tubo metálico (2) del pilar, pudiendo tener el palastro un taladro central (15).

4. Pilar mixto para la edificación, según reivindicaciones 1ª ó 2ª ó 3ª, caracterizado porque se fabrican dos pilares unidos entre sí soldando (13) las barras corrugadas (5) del pilar inferior a la base del pilar superior en ambos casos por el interior de los tubos metálicos, o en el caso de utilizar dos palastros horizontales (14) como collarines, soldando "a tope" (13) los aceros corrugados (5) a dichos palastros.

5. Pilar mixto para la edificación, según al menos una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el pilar mixto incorpora aceros corrugados interiores extras longitudinales de arriba a abajo y solapados en la base o en la cabeza del pilar o en el canto del forjado, pudiendo estar sueltas o soldadas dichas barras corrugadas al tubo metálico exterior, e incorporar o no estribos interiores.