Cajón prefabricado de hormigón armado con celdas de aligeramiento tipo "puente" para la construcción de diques de abrigo, muelles, espaldones o márgenes de canales de navegación que permite tanto el aprovechamiento energético del oleaje como el uso de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía para conseguir bajos coeficientes de reflexión.

Cajón prefabricado de hormigón armado con celdas de aligeramiento tipo "puente" para la construcción de diques de abrigo,

muelles, espaldones o márgenes de canales de navegación que permite tanto el aprovechamiento energético del oleaje como el uso de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía para conseguir bajos coeficientes de reflexión, cuya novedad radica en el diseño interior de las celdas de aligeramiento tipo "puente" que permiten reducir el volumen de hormigón empleado y disminuir los tiempos de fabricación y que, gracias al diseño de las mismas, permiten tanto el aprovechamiento energético del oleaje mediante la instalación en su interior de turbinas, boyas u otros dispositivos que permitan aprovechar la energía cinética de las olas y transformarla en energía eléctrica, como la reducción del coeficiente de reflexión de la estructura al utilizar las celdas tipo "puente" como sistema antirreflejante mediante el uso de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía.

Cajón prefabricado de hormigón armado con celdas de aligeramiento tipo "puente" para la construcción de diques de abrigo, muelles, espaldones o márgenes de canales de navegación que permite tanto el aprovechamiento energético del oleaje como el uso de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía para conseguir bajos coeficientes de reflexión.

Objeto de la invención La presente solicitud de Patente de Invención, dentro del ámbito de las obras marítimas y portuarias, proporciona un cajón prefabricado de hormigón armado con celdas de aligeramiento tipo "puente" que, tal y como se indica en el enunciado, es adecuada para su uso como estructura marítima vertical.

La invención es de aplicación en la construcción de muelles y diques verticales de cajones prefabricados de hormigón armado con celdas interiores de aligeramiento. La novedad de la estructura radica en el diseño interior de las celdas de aligeramiento que permiten reducir el volumen de hormigón empleado y disminuir los tiempos de fabricación y que, según la funcionalidad requerida, permiten tanto el aprovechamiento energético del oleaje como el uso de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía para conseguir bajos coeficientes de reflexión.

Antecedentes de la invención Dentro de las obras marítimas y portuarias que tanto desarrollo han experimentado en los últimos tiempos, nos encontramos con un tipo de construcción muy específica en la que podemos distinguir las obras de abrigo y los muelles.

Dentro de las obras de abrigo nos encontramos con los diques en talud y los diques verticales. Como su propio nombre indica, son estructuras que se construyen en el mar para proporcionar abrigo en una zona determinada.

Dentro de las obras de abrigo, los diques en talud están constituidos por escolleras naturales y/o artificiales de distintos tamaños y habitualmente por espaldones de hormigón. Los diques verticales están constituidos por una banqueta de escollera sobre la que asienta una estructura de paramentos verticales. Se pueden distinguir dos tipos: los diques de cajones y los diques de bloques de hormigón.

En los diques de cajones, la estructura se realiza con cajones de hormigón armado con celdas de aligeramiento que habitualmente son de tipo rectangular o circular. Estas celdas, una vez fondeado el cajón, son rellenadas con arena, gravas u otros materiales, de modo que el conjunto funciona gracias al peso del cajón yal rozamiento con la banqueta.

En cuanto a las tipologías empleadas en la construcción de muelles nos encontramos con los muelles de pilotes, los muelles de pantalla y los muelles de gravedad. Estos últimos, al igual que los diques verticales, están constituidos por un muro que puede estar formado por cajones o por un conjunto de bloques de hormigón apoyados sobre una banqueta de todo-uno o escollera convenientemente enrasada, con peso suficiente como para soportar los empujes del material de relleno que actúa sobre su trasdós.

En la actualidad, el empleo de cajones prefabricados de hormigón armado con celdas de aligeramiento está ampliamente extendido en la construcción de este tipo de obras marítimas ya que permite reducir de forma considerable los tiempos de ejecución de las mismas.

Una de las particularidades de este tipo de estructuras es el alto coeficiente de reflexión de las mismas, lo que en ocasiones dificulta la maniobrabilidad de las embarcaciones en las zonas de abrigo. En este sentido, las últimas investigaciones van encaminadas hacia el diseño de cajones prefabricados con zonas antirreflejantes en la parte superior que disminuyan el coeficiente de reflexión.

Por el contrario, el aprovechamiento energético a partir de la energía del oleaje, se encuentra en vías de desarrollo, y es en estos momentos cuando empieza a ser considerado como una alternativa sostenible de generación de energía. En este sentido hay gran cantidad de dispositivos experimentales y en vías de desarrollo que aprovechan la energía del oleaje aunque, la gran mayoría de ellos requieren de unas condiciones de funcionamiento y ubicación muy específicas que dificultan su desarrollo a gran escala.

La particularidad del diseño propuesto radica en que conjuga la optimización y el diseño de las estructuras verticales con su uso, bien sea como elemento generador de energía eléctrica, mediante el aprovechamiento del oleaje, o bien con elemento antirreflejante, conjugando el diseño propuesto con diferentes sistemas o elementos disipadores de energía.

Descripción de la invención La invención tiene por objeto definir un cajón prefabricado de hormigón armado con celdas interiores de aligeramiento tipo "puente" que permite reducir el volumen de hormigón empleado, disminuir los tiempos de fabricación de este tipo de elementos constructivos y que, gracias a la configuración y forma de las celdas, permite el aprovechamiento energético del oleaje y/o el uso y combinación de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía reduciendo el coeficiente de reflexión de este tipo de estructuras.

El diseño de las celdas de aligeramiento tipo "puente" recibe su nombre porque contiene unas celdas interiores simétricas respecto a los dos ejes de la estructura (longitudinal y transversal) de modo que respecto al eje longitudinal del cajón, las paredes exteriores de la celda tienen la forma del arco de un puente, el muro exterior del cajón hace las funciones de "tablero" y, los tabiques que unen el muro exterior del cajón con las celdas interiores en forma de arco, hacen de "pilas" o "pilastras" y que a su vez conforman las celdas de aligeramiento adyacentes.

El funcionamiento del cajón se asemeja al de un puente en arco o arqueado, en donde los esfuerzos verticales, que en nuestro caso se asemejan a los esfuerzos horizontales debidos al empuje del mar, son soportados por el cerramiento exterior del cajón que hace de tablero. Estos esfuerzos se transmiten a los arcos a través de las pilas o pilastras y el arco, a su vez, los transmite hacia los estribos, que en este caso son las paredes laterales del cajón. Una vez los cajones son fondeados, las celdas de aligeramiento son rellenadas con arenas o gravas y los cajones se unen entre si mediante la superestructura, los esfuerzos horizontales en el eje longitudinal de la estructura desaparecen, pasando a funcionar todo el conjunto por gravedad.

El diseño y disposición de las celdas tipo "puente" permite crear una zona interior que se encuentra libre de encofrados, yugos y cables de sujeción. Al eliminar en esta parte interior todos los elementos de sujeción del encofrado, es la propia estructura del cajonero la que puede hacer las funciones de encofrado. De esta forma, el diseño propuesto permitiría eliminar parte del encofrado colgante en la parte central del cajonero y la propia estructura pasaría a ser parte del encofrado, eliminándose en esta parte todos los yugos y cables de sujeción correspondientes. Esta zona interior de amplias dimensiones permitiría trabajar sin las restricciones e incomodidades propias de los sistemas clásicos, con lo que se facilita las labores de armado y hormigonado y en consecuencia se reducirían los tiempos de ejecución.

Con el empleo de este tipo de cajones, al existir una zona interior vacía en la que no se emplea ningún tipo de material y cuya superficie aumenta conforme aumenta la manga del cajón, se puede conseguir un ahorro en el hormigón utilizado en la fabricación del fuste de entre un 20% a un 30% respecto al mismo tipo de cajones con celdas de aligeramiento de tipo circular. La particularidad de este tipo de cajones se encuentra en que conforme se aumenta la manga del cajón, aumenta el porcentaje de ahorro de hormigón respecto a un cajón con celdas de aligeramiento circulares de dimensiones similares. Es decir, en la construcción del fuste de un cajón con celdas de aligeramiento tipo "puente" se consigue una reducción del 20% del volumen de hormigón empleado comparado con el fuste de un cajón de idénticas dimensiones con celdas de aligeramiento circular. Ahora bien, si en ambos cajones mantenemos la misma eslora y altura del fuste y por el contrario aumentamos la manga, el porcentaje de ahorro de hormigón que se obtiene con la tipología de celdas aligeradas tipo "puente" aumenta, pasando del 20% al 30% o más dependiendo de las dimensiones de la manga. A este ahorro de hormigón hay que sumar el ahorro en mano de obra y ejecución que se produce al haber una gran zona interior del cajón en donde no se tiene que realizar labores de armado y hormigonado.

En el caso de cajones prefabricados de hormigón armado con celdas de aligeramiento de sección rectangular, la sustitución de este tipo de...

1. Cajón prefabricado de hormigón armado con celdas de aligeramiento tipo "puente" para la construcción de diques de abrigo, muelles, espaldones o márgenes de canales de navegación que permite tanto el aprovechamiento energético del oleaje como el uso de diferentes sistemas o elementos internos de disipación de energía para conseguir bajos coeficientes de reflexión caracterizado porque contiene unas celdas de aligeramiento de grandes dimensiones a las que denominamos celdas de aligeramiento tipo "puente" (1) que son simétricas respecto a los ejes longitudinal y transversal de la estructura, de modo que respecto al eje longitudinal del cajón, las paredes exteriores de la celda tienen la forma del arco de un puente y en donde la unión entre el muro exterior del fuste (3) y las paredes de las celdas de aligeramiento tipo "puente" (1) se realiza mediante unos tabiques (5) a los que, por similitud con la tipología empleada en la construcción de puentes, denominaremos "pilas o "pilastras" (5) y que a su vez conforman las celdas de aligeramiento adyacentes (2) .

2. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación caracterizado porque en el interior de las celdas tipo "puente" (1) se instalan turbinas que permiten aprovechar la energía cinética de las olas y transformarla en energía eléctrica y en el que las celdas tipo "puente" (1) se comunican con el mar mediante unos tubos de conexión metálicos (12) y (12') que van anclados a unos anillos de sujeción (11) Y (11 ') que se encuentran embebidos y unidos de forma solidaria a las paredes de las celdas tipo" puente" (1) y a las paredes de las celdas adyacentes (2) formando parte de la propia estructura del fuste (3) de modo que, entre los anillos de sujeción (11) y (11') Y los tubos (12) y (12') , se crea una galería, a través de las celdas adyacentes (2) , que permite el paso del agua hacia el interior de las celdas tipo "puente" (1) Y en consecuencia hacia las turbinas.

3. Cajón prefabricado de hormigón armado según las reivindicaciones 18 y 28 caracterizado porque contiene una zona interna (15) para el mantenimiento de las turbinas en la parte superior, de fácil acceso a través de la losa de la superestructura (16) , fabricada in situ una vez el cajón ha sido fondeado y las celdas han sido rellenadas con gravas y/o arenas, y en donde las tuberías interiores (12') disponen de un alojamiento (13) para el acople de la turbina (14) de modo que las turbinas (14) se pueden montar, cambiar o reparar por la parte superior de la estructura.

4. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 28 caracterizado porque los tubos de conexión (12) que comunican las celdas tipo "puente" con el mar a través de las celdas adyacentes (2) tienen forma cónica para favorecer la entrada del agua hacia las turbinas (14) y mejorar la eficiencia del sistema y en el lado mar protegido, para disminuir la velocidad del agua a la salida de las turbinas (14) , también se emplean tubos de conexión (12) con forma cónica.

5. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 28 caracterizado porque en la zona de mar protegida, se han sustituido las tuberías (12) por unas cámaras creadas en el interior de la celdas adyacentes (2) que evitan la salida directa del agua hacia la zona protegida. Dichas cámaras se encuentran conectadas con el exterior a través de la abertura del anillo de conexión (11) a una cota inferior al nivel de bajamar.

6. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 58 caracterizado porque las cámaras creadas en el interior de la celdas adyacentes (2) contienen aberturas para aliviar la presión de aire.

7. Cajón prefabricado de hormigón armado según las reivindicaciones 18 y 28 caracterizado porque los tubos de conexión (12) y (12') Y los anillos de sujeción (11) Y (11 ') contienen válvulas de cierre y/o válvulas antirretorno para mejorar la eficiencia del sistema o para realizar trabajos de mantenimiento.

8. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 18 caracterizado porque las celdas tipo "puente" (1) se emplean como cámaras de presión para aprovechar el movimiento de la columna oscilante de agua (OWC) y generar energía eléctrica y en donde la conexión de las cámaras de presión con el lado mar se realiza mediante unos tubos de conexión metálicos (12) y (12') que van anclados a unos anillos de sujeción (11) y (11 ') que se encuentran embebidos y unidos de forma solidaria a las paredes de las celdas tipo" puente" (1) y a las de las celdas adyacentes (2) formando de esta forma parte de la propia estructura del fuste (3) de modo que, entre los anillos de sujeción

(11) Y (11') Y los tubos (12) y (12') , se crea una galería, a través de las celdas adyacentes (2) , que permite el paso del agua hacia el interior de las celdas tipo "puente" (1) o cámaras de presión.

9. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 2a caracterizado porque los tubos de conexión (12) y (12') Y los anillos de sujeción (11) y (11') están fabricados acero, hormigón, plástico o polímero.

10. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 2a caracterizado porque los anillos de sujeción (11) Y (11 ') Y los tubos de conexión (12) Y (12') son de sección circular, de sección elíptica, de sección cuadrada o rectangular.

11. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 1 a caracterizado porque las celdas tipo "puente" (1) se emplean como sistemas antirreflejantes y en donde las celdas tipo "puente" contienen diferentes elementos como cubos, tetrápodos, columnas, paredes o mallas como elementos de disipación de energía (10') .

12. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 11 a caracterizado porque contiene una zona antirreflejante interna (7') que permite diseñar sistemas específicos de disipación de energía (10') según las necesidades requeridas.

13. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 18 caracterizado porque las celdas adyacentes (2) se encuentran cerradas por la parte superior mediante una losa de cierre (9) que apoya en la parte interior de la pared del fuste (3) y en la parte exterior de la pared de la celda tipo "puente" (1) , todo ello sin comprometer la continuidad constructiva y funcional de dichos elementos y en donde dichas celdas adyacentes (2) se encuentran cerradas, a una cota por debajo del nivel de la lámina de agua una vez el cajón se encuentra fondeado en su posición definitiva por su parte superior, excepto por una abertura o chimenea de relleno (6) en el lateral de la celda.

14. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 13a caracterizado porque contiene una zona antirreflejante (7) en su parte superior formada a partir del cierre de las celdas adyacente

(2) que hace las funciones de elemento disipador de energía y/o puede utilizarse conjuntamente con sistemas prefabricados antirreflejantes (10) .

15. Cajón prefabricado de hormigón armado según reivindicación 18 caracterizado porque las celdas adyacentes (2) pueden ser de sección circular o en forma de arco

16. Estructura marítima conforme a las reivindicaciones 1 a a la 15a para su uso como muelle.

17. Estructura marítima conforme a las reivindicaciones 18 a la 15a para su uso como dique de abrigo.

18. Estructura marítima conforme a las reivindicaciones 1 a a la 15a para su uso como margen de canal de navegación.

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