Estructuras ligeras de soporte de cargas reforzadas por elementos de núcleo constituidos de segmentos.

Una estructura ligera de soporte de cargas reforzada por elementos (2) de núcleo de un material fuerte que constituye una o más zonas de compresión o tensión en la estructura que va a ser fundida,

cuyos elementos (2) de núcleo están rodeados por o son contiguos a un material de resistencia menor comparada con la de los elementos (2) de núcleo, donde cada elemento (2) de núcleo está construido de segmentos (1) ensamblados por medio de uno o más elementos (4) de pretensado, caracterizada porque uno o más segmentos (1) de un elemento (2) de núcleo tienen al menos un extremo (5) con un plano que muestra un ángulo diferente de 90 grados con respecto a un eje longitudinal que pasa a través del elemento (5) de núcleo.

Estructuras ligeras de soporte de cargas reforzadas por elementos de núcleo constituidos de segmentos.

La invención se refiere a estructuras ligeras de soportes de cargas reforzadas por elementos de núcleo con un núcleo de un material fuerte que constituye una o más zonas de compresión o tensión en la estructura que se va a fundir, dicho núcleo es rodeado por o contiguo a un material de menor fortaleza comprado con el núcleo, donde el núcleo se construye de segmentos de elementos de núcleo ensamblados por medio de uno o más elementos pretensados.

En el pasado, se aplicaron estructuras mínimas para puentes grandes, pero demostraron que necesitan muchas construcciones secundarias y que es, por lo tanto, casi imposible hacer reales estructuras mínimas para estructuras de tamaño medio y pequeño como se observó en edificios y vestíbulos.

En el transcurso del tiempo han sido ensayadas diferentes soluciones para crear estructuras de hormigón.

Un procedimiento muy conocido es reforzar el hormigón aplicando varillas, cables o perfiles de acero para incorporar tensión y deslizamiento en estructuras reforzadas.

Otro procedimiento es combinar perfiles de acero laminados en caliente rectos y hormigón pesado en estructuras de compuestos o hacer “bloques de relleno” con barras o rejillas de refuerzo de acero en las capas de tensión o con chapas de acero como capas de tensión o compresión.

Del documento FR 2878877 A1 se conoce un molde de bloques donde se pueden fundir varios bloques con hormigón para hacer una pared y las paredes sirven de molduras permanentes. Los bloques se pueden situar también sobre una viga fina plana de hormigón reforzado que soporta los bloques cuando se funden, de manera que puedan formar una pared sobre una abertura.

Los bloques no interactúan con un material ligero de estabilización circundante y no se usan como refuerzo de una estructura mayor y no representan segmentos postensados de compresión o tensión ni zonas de forma alguna para ser estabilizadas por un material circundante ligero.

Estos procedimientos abordan la aplicación de barras o perfiles de refuerzo para las zonas de tensión o compresión en elementos de hormigón reforzado.

Sin embargo, los perfiles son principalmente rectos o planos y solamente los cables permiten un diseño óptimo de las zonas en general. Ninguno de los procedimientos permite un diseño óptimo de las zonas de compresión.

Por el documento US 2007/039283 se sabe prefabricar segmentos rellenos de hormigón prefabricados en forma de tubos. Los segmentos prefabricados son miembros tubulares que se rellenan con hormigón y entre los elementos tubulares hay bridas o rebordes de unión anulares, dichas bridas o rebordes se extienden radialmente desde las circunferencias de ambos extremos del tubo. Además, ambos extremos de los miembros tubulares están ubicados perpendiculares a un eje longitudinal del miembro tubular.

Ha sido posible el uso de hormigón de alta resistencia para el diseño estructural. Sin embargo, las secciones transversales del hormigón de alta resistencia tienen que ser mayores y, por lo tanto, más pesadas que lo necesario para la resistencia a la compresión con el fin de que sean estables.

Una sección transversal comprimida tal como la de una columna o pilar de un material fuerte como el hormigón de alta resistencia tendrá tendencia a la deformación o doblado, salvo que la sección transversal del pilar sea más bien grande.

Cuando dicho pilar se comprime aplicando presión sobre los extremos, se producirá el movimiento del pilar en una dirección transversal a la dirección longitudinal el pilar. SI el movimiento transversal de dicho pilar se incrementa, tendrá impacto sobre la estabilidad del pilar.

Otro inconveniente del uso de hormigón de alta resistencia es la tendencia al desconchado fulminante a temperaturas próximas al punto crítico de 374º C para vapor, y a altas temperaturas no se pueden usar otros diferentes materiales.

Además, se aplican estructuras mínimas para puentes con arcos de compresión hechos con moldes costosos que se adaptan a las curves del momento y a las que la carga se aplica desde el tablero del puente mediante barras de tensión bajo el arco o mediante columnas sobre el mismo.

Las estructuras de hormigón pretensado se aplican, por ejemplo, para vigas de TT con grandes intervalos en salas prefabricadas de industria y comercio. Estas vigas representan un uso totalmente óptimo del hormigón reforzado. Sin embargo, las estructuras superligeras con zonas de de compresión y tensión concentradas enclavadas en material ligero pueden mejorar el rendimiento considerablemente con respecto al dimensionado de la estructura y a la longitud del espacio libre de la estructura de carga.

En algunas estructuras de hormigón pretensado el recorrido de los cables de pretensado puede seguir la variación de la carga del momento. Aquí, la zona de tensión está optimizada, pero la zona de compresión no. La totalidad de la sección transversal se comprime y no se agrieta y, por lo tanto, contribuye a las deformaciones que contrarrestan la rigidez. No obstante, la zona de compresión se estabiliza. En la invención, la estabilidad es facilitada por un material ligero en contacto con o rodeando la zona de compresión y, además, la zona de compresión se constituye como un elemento de núcleo que consta de segmentos de un material de alta resistencia a la compresión adecuada tal como un hormigón de alta resistencia protegido por el material ligero.

Los segmentos de elementos de núcleo se deben hacer de un material fuerte que podría se hormigón de alta resistencia extruído con o sin refuerzo de fibra larga para mejorar la ductilidad, hormigón ordinario o cerámicas, pero se pueden usar otros materiales cualesquiera mientras que su resistencia sea suficiente y tenga suficiente de otras propiedades necesarias para su función en la estructura actual. Por ejemplo, si el incendio no es un riesgo o el impacto del incendio puede ser reducido suficientemente por los materiales ligeros, los materiales basados en fibra de Carbono pueden ser una opción para segmentos de núcleo que conducen a estructuras aún más ligeras.

Pueden utilizarse oras clases de hormigón siempre que su resistencia sea suficiente.

La razón para hacer estructuras de hormigón pretensado es principalmente reducir deformaciones. Esto se hace normalmente dotando a la estructura con refuerzo pretensado como cables o varillas, que actúan con una fuerza de compresión sobre la totalidad de la sección transversal del hormigón. Cuando la sección está sometida a doblado, la compresión se introduce en un lado y la tensión en el lado opuesto. La tensión del momento de doblado descarga la compresión del pretensado en vez de dar lugar a tensiones de tracción y formación de grietas en la zona de tensión, como ocurriría en una estructura de hormigón reforzado escasamente. Por lo tanto, la sección transversal no se reduce por agrietamiento y conservará su máxima rigidez flexional reduciendo las deformaciones de la carga variable. Además, el refuerzo pretensado puede estar dispuesto en una ruta donde la fuerza de pretensado dará lugar a una deformación opuesta a la deformación de la estructura a causa de sus cargas muertas, y, por lo tanto, da lugar a nula deformación del todo.

Una razón de que no sea posible en general el pretensado estructuras de materiales blandos, como el hormigón ligero, es que estos materiales pueden resbalar cuando se apliquen las fuerzas de pretensado dando lugar a deformaciones continuas y pérdida de pretensado.

Por medio de la invención va a ser posible crear, por ejemplo, estructuras de hormigón ligero pretensado de anchuras de tramo mucho mayores que las posibles con hormigón ligero pretensado escasamente o con estructuras de hormigón pretensado pesado.

Otra ventaja es que es posible crear zonas de tensado pretensadas en estructuras hechas de materiales blandos tales como hormigón ligero que previenen el resbalamiento, reducen el agrietamiento, grandes deformaciones de la construcción, y protegen el acero de refuerzo contra, por ejemplo, la corrosión, el impacto y el fuego.

La invención propone además una nueva posibilidad simple de establecer zonas de compresión en estructuras superligeras aplicando, por ejemplo, piezas prefabricadas de material fuerte que son pretensadas antes de la fundición... [Seguir leyendo]

1. Una estructura ligera de soporte de cargas reforzada por elementos (2) de núcleo de un material fuerte que constituye una o más zonas de compresión o tensión en la estructura que va a ser fundida, cuyos elementos (2) de núcleo están rodeados por o son contiguos a un material de resistencia menor comparada con la de los elementos

(2) de núcleo, donde cada elemento (2) de núcleo está construido de segmentos (1) ensamblados por medio de uno

o más elementos (4) de pretensado, caracterizada porque uno o más segmentos (1) de un elemento (2) de núcleo tienen al menos un extremo (5) con un plano que muestra un ángulo diferente de 90 grados con respecto a un eje longitudinal que pasa a través del elemento (5) de núcleo.

2. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque uno o más segmentos (1) de un elemento (2) de núcleo es un segmento (1) curvo.

3. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque uno o más segmentos (1) de un elemento (2) de núcleo está dotado con uno o más orificios (3) de guiado de uno o más elementos (4) de pretensado.

4. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el orificio u orificios (3) para el/los elemento (s) o elementos (4) de pretensado pasa (n) sustancialmente paralelo (s) a la superficie exterior del segmento (1) del elemento (2) de núcleo.

5. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque el elemento (2) de núcleo está dotado con varias aberturas o conexiones para elementos de pretensado en el lado del elemento (2) de núcleo para su conexión a los extremos (5) de otros segmentos (1) de elementos (2) de núcleo.

6. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque un segmento (1) de un elemento (2) de núcleo que forma un segmento (6) anudado está formado como una "Y" o una cruz con varios brazos que sobresalen del cuerpo del elemento (2) de núcleo, o varias caras, cada brazo o cara diseñado para su conexión a una superficie (5) terminal de un segmento (1) de un elemento (2) de anudado o la conexión de otro segmento (6) de anudado.

7. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 3 – 6 precedentes, caracterizada porque el uno o más orificio (s) (3) para guiado de uno o más elemento (s) (4) de pretensado está (n) dotado (s) con un forro.

8. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 3 – 7 precedentes, caracterizada porque el uno o más orificio (s) (3) para guiado de uno o más elemento (s) (4) de pretensado se llena (n) con lechada.

9. Una estructura ligera de soporte de cargas de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 3 – 8 precedentes, caracterizada porque el uno o más orificio (s) (3) para guiado de uno o más elemento (s) (4) de pretensado está (n) dotado (s) medios de retención para retención del uno o más elemento (s) 4 de pretensado en estado pretensado.