Elemento aislador anti-sísmico de construcción.

Elemento aislador anti-sísmico de construcción.

La invención describe un elemento aislador antisísmico de construcción,

destinado a la construcción de particiones de edificación, que comprende una pluralidad de varillas (15a, 15b) de un material rígido sustancialmente embebidas en una matriz (10) de material flexible, en el que un primer conjunto de varillas (15a) está alojado dentro de la matriz (10) según la dirección vertical, un segundo conjunto de varillas (15b) está alojado dentro de la matriz según la dirección horizontal, ninguna de las varillas del primer conjunto (15a) está unida solidariamente a ninguna otra varilla del segundo conjunto (15b), y las varillas (15b) del segundo conjunto (15b) no son continuas a lo largo de toda la extensión horizontal de la matriz (10).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430420.

Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PALLARÉS RUBIO,Francisco Javier, PALLARÉS RUBIO,Luis.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E04B1/98 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E04 EDIFICIOS.E04B ESTRUCTURA GENERAL DE LOS EDIFICIOS; MUROS, p. ej. TABIQUES; TEJADOS; TECHOS; SUELOS; AISLAMIENTO Y OTRAS PROTECCIONES DE LOS EDIFICIOS (estructuras de marcos para vanos de puertas, ventanas o similares E06B 1/00). › E04B 1/00 Construcciones en general; Estructuras que no se limitan a los muros, p. ej. tabiques, pisos, techos, ni tejados (andamiajes, encofrados E04G; estructuras adaptadas únicamente a edificios para usos particulares, proyecto general de los edificios, p. ej. coordinación modular E04H; elementos particulares de los edificios, ver los grupos correspondientes a estos elementos). › contra las vibraciones o los choques (para las cimentaciones E02D 31/08 ); contra las destrucciones mecánicas, p. ej. por los ataques aéreos (contra incendios únicamente E04B 1/94; trabajos de acabado con este fin E04F; edificios resistentes a los seísmos o similares, arreglos o abrigos de los muros contra astillamiento E04H 9/00).
  • E04B2/06 E04B […] › E04B 2/00 Muros, p. ej. tabiques para edificios; Estructura de los muros en lo relativo al aislamiento; Montajes específicos para los muros (montajes para las estructuras del edificio en general E04B 1/38; aislamiento de edificios en general E04B 1/62; elementos de construcción de relativamente débil espesor para la construcción de partes de edificios E04C 2/00). › utilizando elementos que tienen medios especialmente proyectados para estabilizar su posición.
  • E04C1/39 E04 […] › E04C ELEMENTOS ESTRUCTURALES; MATERIALES DE CONSTRUCCION (para puentes E01D; especialmente concebidos para aislamiento o cualquier otra protección E04B; elementos utilizados como auxiliares para la construcción E04G; para minas E21; para túneles E21D; elementos estructurales con un campo de aplicación más amplio que el de la industria de la edificación F16, concretamente F16S). › E04C 1/00 Elementos de construcción en forma de bloques o cualquier otra para la construcción de partes de edificios (de espesor relativamente pequeño E04C 2/00; elementos de construcción de forma alargada, concebidos para soportar cargas E04C 3/00, p. ej. columnas o pilares E04C 3/30; fabricación o materiales de construcción de albañilería, de piedra o similares B28, C03, C04; elementos para el revestimiento de carreteras E01C; estructura general de los edificios E04B, p. ej. muros E04B 2/00, suelos E04B 5/00, tejados E04B 7/00, techos E04B 9/00; elementos estructurales especialmente concebidos para chimeneas u otros conductos incorporados E04F; elementos especiales para hornos u hogares F24B, F27D). › caracterizados por las adaptaciones particulares, p. ej. servir para emplazamiento de conductos, para formar frisos, cornisas o repisas, para anclar las armaduras o bastidores de las puertas, para cerramientos.
  • E04H9/02 E04 […] › E04H EDIFICIOS O CONSTRUCCIONES SIMILARES PARA EMPLEOS PARTICULARES; PISCINAS PARA NADAR O PARA CHAPOTEAR; MASTILES; BARRERAS; TIENDAS O REFUGIOS PROVISIONALES, EN GENERAL (cimentaciones E02D). › E04H 9/00 Edificios, grupos de edificios o refugios concebidos para resistir situaciones exteriores anormales, p. ej. bombardeos, seísmos, climatologías extremas o para protegerse de estas situaciones (construcciones flotantes B63B; aspectos de las cimentaciones E02D; construcción de edificios en general E04B; apoyos o cualquiera otros soportes que permitan el movimiento E04B 1/36; detalles particulares referentes al aislamiento u otras protecciones E04B 1/62; apuntalamiento de edificios o partes de edificios que han llegado a ser peligrosos o dañados E04G 23/04; puertas, ventanas E06B 5/00; acondicionamiento de aire, ventilación F24F; camuflaje F41H 3/00; celdas o habitaciones protegidas contra las radiaciones peligrosas G21F 7/00). › resistentes a los seísmos o al hundimiento del suelo (cimentaciones E02D 27/34).
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Elemento aislador anti-sísmico de construcción.

Fragmento de la descripción:

Elemento aislador anti-sísmico de construcción.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo técnico de la construcción, y más concretamente al aislamiento sísmico de edificaciones.

Su objeto consiste en proporcionar un elemento destinado a la construcción de particiones de una edificación (es decir, cerramientos, muros y/o tabiquería), diseñado específicamente para aislar sísmicamente dicha partición de la estructura resistente de la edificación, es decir, aquella parte de la edificación destinada a resistir las cargas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las edificaciones, especialmente aquellas construidas en zonas próximas a los límites de una placa tectónica o en áreas en las que existe una importante presencia de volcanes, son susceptibles de verse afectadas por un evento sísmico. En los casos más graves, dichos eventos pueden llegar a dañar gravemente la edificación e incluso derruirla por completo.

Por ello, dentro del sector de la construcción se han desarrollado multitud de elementos constructivos antisísmicos; es decir, elementos que se incorporan a una edificación con el fin de minimizar los efectos adversos de un evento sísmico, en caso de que este se produzca. A efectos de la presente descripción, un evento sísmico no se circunscribe exclusivamente a terremotos o temblores de tierra, sino que debe entenderse que se refiere a cualquier fenómeno de tipo mecánico o acción dinámica que pueda causar daño a la estructura resistente y/o a las particiones de una edificación. Así, el "término evento sísmico" comprende igualmente cualquier catástrofe o acción exterior que suponga, en definitiva, movimientos de la edificación que puedan afectar a la integridad estructural de la misma, tales como: explosiones, tornados, maremotos, inundaciones, etc.

En la mayoría de los casos, dichos elementos constructivos antisísmicos actualmente conocidos son ladrillos o bloques destinados a la construcción de particiones que no producen aislamiento sísmico, sino que aumentan la resistencia de dichas particiones, bien

porque confieren una mayor trabazón entre las piezas que lo componen, o bien porque están provistos de cables o barras interiores de refuerzo que se van uniendo entre sí y se anclan a la estructura resistente del edificio, pudiendo incluso estar pretensadas.

Así, por ejemplo, el documento IT1201302 divulga un elemento modular formado por un bloque de aglomerado que incorpora una malla metálica compuesta por barras verticales y horizontales unidas solidariamente entre sí. La malla metálica de cada bloque de aglomerado se une a las mallas metálicas de los bloques adyacentes mediante piezas especiales roscadas, de modo que se forma una estructura metálica continua y rígida que se une a la estructura resistente de la edificación, no llegando a precisarse mortero de unión entre los bloques. Es importante señalar el hecho de que como las barras verticales están unidas solidariamente a las barras horizontales, no es posible el movimiento relativo de unas barras con respecto a las otras.

Por otro lado, es sabido que las particiones tienen una considerable influencia en la respuesta dinámica de las edificaciones. De este modo, el uso de elementos antisísmicos según la técnica anterior en la construcción de particiones, aumenta la resistencia de dichas particiones, aportando una rigidez no despreciable a la estructura del edificio que afecta a su comportamiento en caso de evento sísmico, pudiendo incluso dichas particiones causar graves daños y colapsos de edificios, como numerosos estudios y bibliografía científica ponen de manifiesto, por ejemplo en: [El-Dakhakhni W. W., Elgaaly, F. M., Hamid, A.A, `Three-Strut Model for Concrete Masonry-lnfilled Steel Frames. Journal of Structural Engineering, 129, 2, 2003], [Braga F., Manfredi V., Masi A., Salvatori A., Vona M. `Performance of non-structural elements in RC buildings during the LAquila, 2009 earthquake. Bulletin of Earthquake Engineering, 9, 307-24, 2010], [Uva G., Porco F., Fiore A. `Appraisal of masonry infill walls effect in the seismic response of RC framed buildings: A case study. Engineering Structures 34, 514-526, 2012],

A pesar de ello, la contribución de dichas particiones no suele tenerse en cuenta en los cálculos teóricos estructurales y/o sísmicos realizados durante la fase de proyecto de construcción de una edificación, puesto que no se consideran elementos resistentes, además de que pueden existir o no, según las necesidades de cada momento. Por este motivo, el comportamiento dinámico real de una edificación, sobre todo ante un evento sísmico, no suele coincidir con el predicho por los cálculos teóricos. Esta diferencia es aún mayor en edificaciones cuyas particiones incorporan elementos antisísmicos según la técnica anterior como los arriba indicados, puesto que dichos elementos antisísmicos

contribuyen a aumentar la resistencia de las particiones y cambian la rigidez global del edificio.

Una forma de reducir significativamente la discrepancia entre teoría y práctica descrita anteriormente ante una acción dinámica como un terremoto, sería conseguir aislar sísmicamente las particiones de una edificación de la estructura resistente de dicha edificación.

De hecho, las modernas normativas sísmicas establecen, en su mayoría, que si un elemento (como por ejemplo las particiones) afecta al comportamiento dinámico de una edificación, dicho elemento, bien debe ser tenido en cuenta en los cálculos, o bien debe de ser aislado sísmicamente. Sin embargo, un intento de aislar sísmicamente la estructura resistente de una edificación de las particiones puede conducir fácilmente a la pérdida de resistencia frente a acciones en el plano perpendicular a dichas particiones.

Los ladrillos o bloques de la técnica anterior arriba indicados sólo aumentan la resistencia de las particiones, modificando la rigidez global del edificio, pero no son efectivos para aislar sísmicamente dichas particiones de las correspondientes estructuras resistentes de las edificaciones, por lo que en el sector existe la necesidad de proporcionar elementos diseñados específicamente para conseguir dicho aislamiento satisfactoriamente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Con objeto de abordar los problemas y desventajas de la técnica anterior arriba indicados, la invención proporciona un elemento aislador antisísmico de construcción, destinado a la construcción de particiones de edificación, que comprende:

- una pluralidad de varillas hechas de un material rígido; y

- una matriz de material flexible, provista de una pared superior, una pared inferior y paredes laterales,

caracterizado porque la pluralidad de varillas está sustancialmente embebida en la matriz de material flexible de tal modo que:

- un primer conjunto de varillas está dispuesto según la dirección vertical;

- un segundo conjunto de varillas está dispuesto según la dirección horizontal,

- ninguna de las varillas del segundo conjunto de varillas está unida solidariamente a

ninguna de las varillas del primer conjunto de varillas.

- las varillas de dicho segundo conjunto no son continuas a lo largo de toda la extensión horizontal de la matriz.

En la presente descripción, debe entenderse que la "dirección vertical" es la perpendicular a la superficie del suelo sobre el que descansa una partición de edificación construida a partir de los elementos aisladores antisísmicos de construcción de la invención, mientras que la "dirección horizontal" es aquella paralela a la superficie de dicho suelo. Asimismo, debe entenderse que una "unión solidaria" de dos piezas es aquella que impide el movimiento relativo de una de dichas piezas con respecto a la otra y que una "varilla" es una pieza de forma larga y delgada.

Las varillas rígidas de un elemento aislador antisísmico de construcción según la invención están destinadas a soportar las fuerzas verticales y horizontales generadas por la acción gravitatoria y por un evento sísmico. Por ello, deben estar hechas de un material rígido y resistente, por ejemplo un acero o un plástico con un módulo de elasticidad en el rango de 2 a 250 GPa y un límite elástico en el rango de 5 a 1000 MPa. Además, su disposición dentro de la matriz es tal que permite resistir con rigidez las fuerzas gravitatorias y horizontales perpendiculares al plano de la partición, pero no las fuerzas que se deriven de movimientos en el plano de la partición. Las matrices de dichos elementos aisladores antisísmicos de construcción según la invención deben estar hechas, en cambio, de un material flexible por ejemplo con un módulo de elasticidad entre 1 y 1000 MPa, para permitir...

 


Reivindicaciones:

1. Elemento aislador antisísmico de construcción, destinado a la construcción de particiones de edificación, que comprende:

- una pluralidad de varillas (15a, 15b) de un material rígido; y

- una matriz (10) de material flexible provista de una pared superior (10a), una pared inferior (10b) y paredes laterales (10c),

caracterizado porque la pluralidad de varillas (15a, 15b) está sustancialmente embebida en la matriz (10) de material flexible de tal modo que:

- un primer conjunto de varillas (15a) está dispuesto según la dirección vertical;

- un segundo conjunto de varillas (15b) está dispuesto según la dirección horizontal, -ninguna de las varillas (15b) del segundo conjunto de varillas (15b) está unida a ninguna de las varillas (15a) del primer conjunto de varillas (15a),

- las varillas (15b) de dicho segundo conjunto (15b) no son continuas a lo largo de

toda la extensión horizontal de la matriz (10).

2. Elemento según la reivindicación 1, caracterizado porque es de tipo modular.

3. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al

menos una parte de la pluralidad de varillas sobresale (15a, 15b) de la pared superior

(10a), inferior (10b) y/o las paredes laterales (10c).

4. Elemento según la reivindicación 3, caracterizado porque las varillas (15a, 15b) sobresalen una distancia sustancialmente igual a la mitad del espesor de la junta

necesaria para unir dos elementos aisladores antisísmicos de construcción

colindantes.

5. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque la matriz (10) está provista de unos rebajes (20) en aquellas zonas de sus paredes por

las que sobresalen las varillas (15a, 15b).

6. Elemento según la reivindicación 5, caracterizado porque los rebajes (20) tienen una sección cilindrica.

7. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al

menos dos de las varillas (15b) del segundo conjunto están dispuestas de forma enfrentada entre sí, existiendo además un espacio (30) entre ambas, destinado a que

dichas varillas (15b) no entren en contacto entre sí en caso de evento sísmico.

8. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas (15b) del segundo conjunto están muy próximas o rozando a las varillas (15a) del primer conjunto.

9. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas (15a, 15b) están provistas de un tratamiento anticorrosión.

10. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las varillas (15a, 15b) tienen una sección transversal circular.

11. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de la pluralidad de varillas (15a, 15b) es tal que permite la continuidad de las varillas verticales (15a) entre un elemento aislador antisísmico de la invención y otro dispuesto en una hilera superior.

12. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la matriz (10) está hecha de un polímero, preferiblemente poliuretano, caucho, caucho reciclado o caucho celular.

13. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la matriz (10) está provista de aligeramientos (40) hechos de un material adicional más liviano que el material flexible empleado en las partes restantes de la matriz (10).

14. Elemento según la reivindicación 13, caracterizado porque los aligeramientos (40) son burbujas de aire y/o están hechos de poliuretano expandido con una densidad en el rango de 20 a 40 kg/m3.

15. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la matriz (10) está provista, en la superficie externa de al menos una de sus paredes, de resaltes y/o hendiduras que definen una huella o dibujo.

16. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de la pluralidad de varillas (15a, 15b) resulta de la repetición, opcionalmente con cambio de orientación espacial, de un patrón básico (50) de colocación de varillas (15a, 15b).

17. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque -al menos una- pareja de varillas del primer conjunto de varillas (15a) está dispuesta a ambos lados de -al menos una- varilla del segundo conjunto (15b) y lo suficientemente próxima a ésta, como para permitir el acodalamiento de dicha -al menos una- varilla del segundo conjunto (15b), contra dicha -al menos una- pareja de varillas del primer conjunto de varillas (15a).

18. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la matriz es térmicamente aislante, acústicamente aislante y/o está provista de un tratamiento que mejora sus propiedades de reacción y resistencia frente al fuego, y/o posee un revestimiento superficial de otro material que mejora sus propiedades de reacción y resistencia frente al fuego.

19. Partición de edificación, caracterizada porque está total o parcialmente construida con los elementos aisladores antisísmicos de construcción de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.


 

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