ES2330911A1 - Procedimiento e instalacion para la fabricacion de elementos modulares prismaticos huecos de hormigon armado y elemento obtenido mediante estos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento e instalación para la fabricación de elementos modulares prismáticos huecos de hormigón armado y elemento obtenido mediante estos. Procedimiento para la fabricación de elementos modulares monolíticos prismáticos huecos de hormigón armado de sección rectangular que comprende las etapas de hormigonar sus paredes laterales en dos encofrados dispuestos horizontales, realizar una rotación de dichos encofrados de modo que queden dispuestos verticales a ambos lados de un tercer encofrado, estando dicho tercer encofrado horizontal, realizar el hormigonado de la losa de solera, disponer un encofrado entre las paredes laterales para el hormigonado de la losa de techo y retirar el elemento modular, de modo que se logran un alto grado de monolitismo, un procedimiento en el que todos los hormigonados se realizan en horizontal, y un control preciso de las medidas del elemento obtenido.
Description
Procedimiento e instalación para la fabricación
de elementos modulares prismáticos huecos de hormigón armado y
elemento obtenido mediante estos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de elementos de construcción
monolíticos y a una instalación para llevar a cabo el mencionado
procedimiento, los cuales permiten fabricar en serie, con un
control óptimo de las tolerancias, elementos modulares de
construcción ligeros y de gran resistencia estructural, optimizando
los tiempos de fabricación y los costes.
Es conocida la fabricación en serie de elementos
de construcción monolíticos prismáticos huecos de hormigón armado y
de sección rectangular destinados a constituir viviendas apilables,
de manera que es posible la construcción de edificios a partir de
elementos obtenidos en fábrica.
Por elemento de construcción monolítico se
entiende un elemento homogéneo desde el punto de vista del material
que lo compone. En este sentido, se pueden concebir varios grados de
monolitismo, que será mayor cuanta más homogeneidad se obtenga en
el elemento.
Este monolitismo estará asociado a una mayor
resistencia estructural puesto que cuanto mayor sea este, menos
uniones tendrá el elemento y, en general, menos puntos débiles.
El solicitante, con experiencia en el sector
específico de la fabricación de elementos modulares de construcción,
en su patente ES 2 285 877 describe un procedimiento de fabricación
de elementos modulares en el que se utilizan cuatro paneles
prefabricados de hormigón armado que constituirán las cuatro
paredes, laterales, inferior y superior, estas últimas también
llamadas "losa de solera" y "losa de techo"
respectivamente, del elemento prefabricado. Concretamente, en esta
patente se reivindica una realización preferida en la cual los
elementos modulares prefabricados se obtienen fijando a dos marcos
de acero las cuatro paredes mencionadas. Aunque no se menciona en
la patente, los cuatro paneles, de manera conocida en el sector, se
obtienen por encofrado en mesas horizontales, pudiéndose emplear
para ello un hormigón autocompactable. El hecho de hormigonar en
mesas horizontales es imprescindible para obtener la máxima
homogeneidad en el panel obtenido, puesto que el cemento no debe
recorrer grandes distancias, y además se evita la disgregación por
caída vertical. Por hormigón autocompactable, se entiende un
hormigón con características de fluidez.
Sin embargo, aunque en esta técnica descrita
cada panel es homogéneo y puede tener una alta resistencia, el
producto obtenido no es monolítico, puesto que todas las uniones en
las aristas se realizan cuando ya se han obtenido los paneles.
Asimismo, la estabilización y unión mediante dichos marcos, aunque
haya dado resultados satisfactorios, implica uniones tras el
fraguado de los diferentes paneles, y por lo tanto, no es óptimo
desde el punto de vista del monolitismo global, ya que la rigidez
del conjunto se concentra principalmente en los marcos.
Por otro lado, ya existen procedimientos que
permiten obtener elementos de fabricación relativamente monolíticos.
El más habitual es la colada u hormigonado en un encofrado fijo
durante el proceso que tiene la forma definitiva prismática de
dicho elemento. Por lo tanto, inevitablemente, el hormigonado se
realizará en vertical para las paredes del encofrado que estén
dispuestas verticales, lo cual dará lugar a una disgregación del
hormigón, debido a la gran distancia que debe recorrer.
Este último inconveniente se agrava cuando se
persigue obtener elementos modulares armados de paredes esbeltas,
puesto que se reduce la sección de paso del fluido hormigón, el cual
se encuentra además con la armadura previamente dispuesta en el
encofrado, con lo cual es muy probable la aparición de coqueras en
el producto final, además de una probable falta de homogeneidad en
el material que lo compone. Obviamente, este inconveniente se
agudiza al aumentar las dimensiones del producto final.
Otro inconveniente que presenta el encofrado
fijo es la dificultad de retirar, cuando el fraguado lo permite,
los moldes que configuran el encofrado, y especialmente los
interiores.
Otra solución es la utilización de un encofrado
giratorio, que permite encofrar sucesivamente en horizontal las
diferentes paredes girando el tambor que contiene el encofrado. Sin
embargo, aunque esta solución permita obtener un alto grado de
monolitismo, presenta los siguientes inconvenientes:
- El dispositivo es complejo, puesto que se
necesita una estructura de gran tamaño capaz de accionar en rotación
una gran masa. Por lo tanto, es una clara limitación respecto a las
dimensiones máximas del elemento obtenido.
- Solamente se pueden obtener elementos con una
dimensión única, y por lo tanto no es versátil desde el punto de
vista del producto, a no ser que se empleen moldes o rellenos
adicionales.
- Aunque permita la fabricación en serie de
elementos, el tiempo total de fabricación de un elemento es de
alrededor cuatro veces el tiempo de fraguado mínimo necesario para
cada una de las cuatro paredes del elemento.
- Presenta problemas de desencofrado cuando el
elemento precisa de nervaduras, condición necesaria en cualquier
sistema modular apilable, por cuestiones de aligeramiento. En este
sentido, se ha propuesto la utilización de moldes añadidos que se
extraen una vez retirada la pieza del tambor. Pero esta solución
presenta un coste añadido de elementos auxiliares, de tiempo de
proceso, y de tolerancias, puesto que la introducción de nuevas
etapas y elementos auxiliares introduce inevitablemente errores de
posicionamiento.
Hay que destacar que el control de las
tolerancias y las medidas en los procesos de fabricación descritos
está limitado, puesto que en todos los casos hay muchos elementos
móviles y etapas de fabricación. Esto presenta una evidente
limitación a la cantidad de pisos máxima que puede tener un edificio
obtenido por apilamiento de elementos modulares aplicables. Por lo
tanto, no es evidente en este sector de la técnica disponer de un
procedimiento que permita obtener elementos de construcción
modulares como los descritos, que tengan un alto grado de
monolitismo y que se pueda fabricar en serie en un tiempo óptimo y
con un control estricto de las tolerancias.
Con el procedimiento y la instalación de la
invención, el solicitante propone una solución a los inconvenientes
descritos, aportando además ventajas y características adicionales
que se describirán a continuación.
El procedimiento para la fabricación de
elementos modulares monolíticos prismáticos huecos de hormigón
armado de sección rectangular de la invención se caracteriza por el
hecho de que comprende las etapas de:
- a)
- hormigonar las paredes laterales del elemento modular en dos encofrados dispuestos horizontales,
- b)
- después de un fraguado suficiente de las paredes laterales, realizar una rotación de dichos encofrados de modo que queden dispuestos verticales a ambos lados de un tercer encofrado, estando dicho tercer encofrado horizontal y,
- c)
- realizar el hormigonado de la losa de solera del elemento en dicho tercer encofrado,
- d)
- disponer un encofrado entre las paredes laterales sostenido a la altura adecuada para el hormigonado de la losa de techo del elemento,
- e)
- realizar el hormigonado de la losa de techo del elemento y,
- f)
- retirar el elemento modular del tercer encofrado cuando el fraguado lo permite.
Con este procedimiento se logran los objetivos
propuestos, a saber:
- Se logra un alto grado de monolitismo, puesto
que el fraguado parcial de las paredes laterales en el momento en
que se realiza el encofrado de las losas de solera y de techo
permite obtener unas juntas de unión fuertemente ligadas entre
paredes y losas. A este monolitismo contribuye el hecho de que las
cuatro uniones se realizan prácticamente en el mismo instante,
puesto que las etapas c) y d) tienen una duración despreciable con
respecto al fraguado posterior de las losas y, por lo tanto, de las
uniones de estas con las paredes laterales.
- Se logra un procedimiento en el que todos los
hormigonados se realizan en horizontal, lo cual hace mínimo el
recorrido del hormigón, impidiendo la disgregación, permitiendo el
acceso de este a todos los puntos y, por lo tanto lográndose una
gran homogeneidad en el producto obtenido. Esto permite obtener
espesores de pared reducidos, incluso a pesar de la presencia de
una armadura.
- Se logra un control preciso de las medidas del
elemento obtenido, puesto que el único movimiento en el proceso de
encofrado es la rotación de las paredes laterales alrededor de un
eje fijo. Esto permite obtener elementos con dimensiones precisas,
característica imprescindible para garantizar una gran resistencia
de un apilamiento de elementos y un alto grado de predictibilidad
frente a las solicitaciones.
Por lo tanto, se ha logrado mediante el proceso
descrito un elemento de gran homogeneidad en el material que lo
compone, de gran robustez, esbeltez y con un control óptimo de las
tolerancias.
Todas estas características lo hacen
especialmente adecuado para la construcción de edificios por
apilamiento de estos elementos, puesto que:
- Su esbeltez garantiza un peso mínimo de cada
elemento.
- Su robustez permite garantizar la resistencia
estructural de los elementos, lo cual, combinado con su peso
mínimo, permite obtener edificios de hasta seis plantas, e incluso
más.
- El control en las medidas de los elementos es
otra característica esencial para lograr una gran resistencia
estructural, puesto que contribuye a evitar desajustes en la
disposición relativa de los elementos, evitando por lo tanto la
acumulación de desajustes a medida que se van realizando más
plantas.
- Además, con respecto al estado de la técnica,
se realizan menos movimientos y además estos son los mínimos para
obtener un elemento monolítico. Este hecho junto con la
automatización del proceso, reduce los riesgos laborales por
manipulación de cargas.
Preferentemente, el hormigonado de la losa de
techo se realiza inmediatamente después de haberse terminado el
hormigonado de la losa de solera, de modo que las juntas superiores
e inferiores fraguan al mismo tiempo, permitiendo una gran
homogeneidad del producto.
Ventajosamente, tras la etapa b), los encofrados
de las paredes laterales se vuelven a disponer horizontalmente para
volver a iniciar la fabricación de otro elemento, de modo que estos
ya están disponibles para iniciar la fabricación de otro elemento.
Esto permite optimizar el uso de la instalación y reducir los
tiempos de fabricación.
Asimismo, la invención se refiere a una
instalación que hace posible la realización del procedimiento
descrito, y más concretamente a una instalación para la fabricación
de elementos modulares monolíticos prismáticos huecos de hormigón
armado de sección rectangular, que comprende dos encofrados para el
hormigonado de las paredes laterales, un encofrado para el
hormigonado de la losa de solera y otro encofrado para el
hormigonado de la losa de techo, y que se caracteriza por el hecho
de que cada uno de los encofrados para el hormigonado de las
paredes laterales están articulados según un eje horizontal de tal
modo que estas pueden girar desde una posición horizontal de
hormigonado hasta una posición vertical formando así el encofrado de
la losa de solera del elemento modular.
Esta instalación permite un control preciso de
las tolerancias de fabricación, puesto que solamente hay tres
partes móviles durante el proceso de fabricación, que son la
rotación de los encofrados laterales y la inserción en traslación
del encofrado de la losa de techo.
Obviamente, los mencionados movimientos de
rotación llevan el elemento a su posición definitiva dentro del
propio elemento, razón por la cual, en el procedimiento de la
invención, la etapa siguiente a la rotación de las paredes
(encofrados) laterales es el hormigonado de la losa de solera. Por
ello, es igualmente obvio que los bordes de los encofrados de las
paredes laterales, tras la rotación, coinciden con los bordes
laterales del encofrado de la losa de solera, a la cual se llamará
también plataforma de fondo.
Asimismo, permite el desencofrado en varias
etapas, en especial, permite desencofrar las paredes laterales
cuando estas están parcialmente fraguadas, solamente lo necesario
para permitir la puesta en vertical del elemento sin que se
deforme. Este fraguado parcial es el que permite a las juntas que
irán en contacto con las losas de solera y de techo, fraguar con
dichas losas de techo y solera.
Más preferentemente, los encofrados de las
paredes laterales comprenden una plataforma de fondo limitada por
pestañas laterales, y se caracteriza por el hecho de que la pestaña
lateral próxima de dicho eje está articulada con dicha plataforma,
de modo que se pueden retirar los encofrados laterales por rotación.
Estas pestañas, durante el encofrado, son parte de este, pasando a
ser además, tras la rotación del elemento, los soportes verticales
del elemento. Por lo tanto, para poder retirar los encofrados
laterales, es necesario que estas pestañas laterales se puedan
desolidarizar en rotación de la superficie principal del encofrado
lateral.
Además, esta articulación permite la colocación
de una segunda pestaña lateral dispuesta perpendicular a dicha
pestaña, para que se pueda realizar el encofrado de las paredes
laterales del elemento siguiente.
Más ventajosamente, los ejes horizontales de
articulación son desplazables horizontalmente, de modo que la
instalación permite la obtención de elementos de diferente anchura.
Del mismo modo, puede regularse la longitud de los elementos que se
obtienen.
Finalmente, la invención se refiere al elemento
modular monolítico prismático hueco de hormigón armado de sección
rectangular obtenido mediante el procedimiento y la instalación
descritos.
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan solo a
título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de
realización del procedimiento de la invención con la instalación de
la invención. En estos dibujos se aprecian las etapas sucesivas del
procedimiento a través de la disposición de los elementos
principales que constituyen la instalación vistos en sección, es
decir que el eje longitudinal de elemento prefabricado es
perpendicular al plano de la hoja. Más concretamente:
- La figura 1.a muestra la disposición relativa
de los encofrados de las paredes laterales y del encofrado de la
losa de solera en el instante inicial.
- En la figura 1.b se aprecia el final de la
etapa de hormigonado de las paredes laterales.
- En la figura 1.c se aprecia un instante de la
etapa de puesta en vertical de las paredes laterales, una vez que
estas han fraguado lo suficientemente para impedir su deformación
por encima de las tolerancias máximas admisibles en el producto
final.
- En la figura 1.d se aprecia la disposición
relativa de los elementos al final del movimiento de rotación.
- En la figura 1.e se aprecia el final de la
etapa de hormigonado de la losa de solera del elemento.
- En la figura 1.f se aprecia el movimiento de
descenso de los encofrados de las paredes laterales.
- En la figura 1.g se aprecia la instalación una
vez que los encofrados laterales vuelven a estar en posición
horizontal y una vez se ha dispuesto el encofrado de la losa de
techo.
- En la figura 1.h se aprecia la instalación una
vez se ha encofrado la losa de techo del elemento y se han
encofrado las paredes laterales del elemento siguiente.
- En la figura 1.i se aprecia l instalación una
vez retirado el encofrado e iniciado, tras un fraguado suficiente
del elemento, la retirada de este de la instalación.
Según una realización preferida, el
procedimiento para la fabricación de elementos modulares monolíticos
prismáticos huecos de hormigón armado de sección rectangular 1
objeto de la invención comprende las siguientes etapas:
En una primera fase, cuyo inicio y final se
representan en las figuras 1.a y 1.b respectivamente, se realiza el
hormigonado (encofrado) de las paredes laterales 2 de dicho elemento
en dos encofrados 3 dispuestos horizontales, lo cual permite
asegurar un hormigonado óptimo desde el punto de vista de la
homogeneidad del material. El hormigonado en horizontal permite
obtener paredes de gran resistencia mecánica de hasta unos 50 mm, lo
que les confiere una gran esbeltez y un peso mínimo, característica
que permitirá lograr apilamientos de muchos pisos con los elementos
modulares obtenidos.
Según una realización preferida de la invención,
los ejes de rotación 18 de la instalación son desplazables
horizontalmente, de modo que permiten preparar la instalación para
la fabricación de módulos de distintos tamaños, en especial de
diferentes anchuras. En este caso, se prevé la colocación de
elementos de encofrado adicionales para variar la anchura del
encofrado de la losa de solera 5.
Tras un fraguado suficiente de las paredes
laterales 2, se realiza, figura 1.c, una rotación 4 de los
encofrados de las paredes laterales hasta llevar estos hasta la
posición vertical que se muestra en la figura 1.d. Obviamente, por
fraguado suficiente se entiende un fraguado tal que permita realizar
la mencionada rotación sin que el elemento se deforme.
Hay que destacar que la rotación de noventa
grados efectuada lleva las paredes laterales a su posición relativa
definitiva en el elemento 1, de modo que hasta la finalización del
elemento ya no serán necesarios más movimientos de dichas
paredes.
Puesto que, como se acaba de indicar, la
rotación lleva las paredes laterales a su posición final en el
elemento, los extremos inferiores de las paredes laterales 2, junto
con el fondo 5 forman el encofrado de la losa de solera 6. En la
figura 1.e se representa el final del proceso de hormigonado del
encofrado de la losa de solera, que se realiza antes de que las
paredes 2 hayan fraguado completamente, con lo cual el fraguado de
las aristas de unión entre la losa de solera 6 y las paredes 2
conduce a una unión íntima en esos puntos. Esta unión íntima
contribuye fuertemente al monolitismo del elemento.
Una vez realizado el hormigonado de la losa de
solera, o incluso antes, siempre que el fraguado lo permita, los
encofrados de las paredes laterales pueden ser llevados a su
posición horizontal, figura 1.f, de modo que el elemento queda
desencofrado por sus lados, y quedando estos preparados para el
encofrado de las paredes laterales de otro elemento.
Sin embargo, tal como se prevé en la invención,
esta rotación de desencofrado únicamente es posible si previamente
se desolidarizan en rotación las paredes laterales 11, también
llamadas pestañas, de los encofrados laterales 2. La solidarización
y desolidarización de estas pestañas pueden ser realizadas mediante
un sistema de pasadores que se introducen o sacan respectivamente,
por ejemplo, por el eje de articulación entre el encofrado lateral
2 y dichas pestañas 11. Así, se aprecia que el dimensionamiento de
los encofrados laterales y dichas pestañas así como el
posicionamiento de estos elementos en la instalación es
especialmente crítica puesto que contribuirán considerablemente al
control de las tolerancias de las dimensiones del elemento
obtenido.
Asimismo, se destaca que las pestañas laterales
tienen una doble función. Por un lado configuran parte de las
superficies perimetrales del encofrado de las paredes laterales, y,
cuando el encofrado (la pared) se dispone vertical, sirve de apoyo
a dicha pared.
A continuación, el encofrado 7 de la losa de
techo es introducido en dirección longitudinal, es decir
perpendicular al plano de la hoja, sostenido por una estructura
móvil 8 y luego es alzado hasta su posición adecuada para el
hormigonado 9 de la losa de techo 10, tal como se aprecia en la
figura 1.h.
Hay que destacar que una de las ventajas de la
invención es que permite optimizar el uso de todos los
encofrados.
Efectivamente, puede apreciarse en la figura
1.g, que los encofrados laterales 3 ya están libres para realizar
el hormigonado de las paredes laterales 2 del elemento siguiente a
fabricar.
Sin embargo, puesto que para realizar la
rotación 12 hacia la posición horizontal ha sido necesaria la
desolidarización de la pestaña lateral del encofrado, la
instalación, mediante el sistema de pasadores mencionado más arriba,
prevé la introducción de otro juego de pestañas 13 que se disponen
sensiblemente perpendiculares a las pestañas 14 que en ese momento
están realizando la función de apoyo, tal como se aprecia en la
figura 1.g.
Con estas nuevas pestañas, volviendo a la figura
1.h, ya se puede realizar el hormigonado 15 de las paredes
laterales 16 del siguiente elemento a fabricar.
Finalmente, tal como se aprecia en la figura
1.i, tras un fraguado suficiente para permitir al elemento 1 ser
elevado o manipulado para su traslado 17, este es retirado de la
instalación para pasar a etapas posteriores de fabricación, dejando
libre la plataforma central para realizar el alzado en rotación de
los encofrados laterales, y por lo tanto volviendo a la etapa
descrita en la figura 1.b.
Claims (8)
1. Procedimiento para la fabricación de
elementos modulares monolíticos prismáticos huecos de hormigón
armado de sección rectangular (1), caracterizado por el
hecho de que comprende las etapas de:
- a)
- hormigonar las paredes laterales (2) del elemento modular en dos encofrados (3) dispuestos horizontales,
- b)
- después de un fraguado suficiente de las paredes laterales (2), realizar una rotación de dichos encofrados de modo que queden dispuestos verticales a ambos lados de un tercer encofrado (5), estando dicho tercer encofrado (5) horizontal,
- c)
- realizar el hormigonado de la losa de solera (6) del elemento (1) en dicho tercer encofrado (5),
- d)
- disponer un encofrado (7) entre las paredes laterales (2) sostenido a la altura adecuada para el hormigonado de la losa de techo (10) del elemento (1),
- e)
- realizar el hormigonado de la losa de techo (10) del elemento (1) y,
- f)
- retirar el elemento modular (1) cuando el fraguado lo permite.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el hormigonado de la losa
de techo (10) se realiza inmediatamente después de haberse
terminado el hormigonado de la losa de solera (6).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que tras la etapa b), los
encofrados (3) de las paredes laterales (2) se vuelven a disponer
horizontalmente para volver a iniciar la fabricación de otro
elemento.
4. Instalación para la fabricación de elementos
modulares monolíticos prismáticos huecos de hormigón armado de
sección rectangular 1, que comprende dos encofrados (3) para el
hormigonado de las paredes laterales (2), un encofrado (5) para el
hormigonado de la losa de solera y otro encofrado (7) para el
hormigonado de la losa de techo (10), caracterizada por el
hecho de que los encofrados (3) para el hormigonado de las paredes
laterales (2) están articulados según un eje horizontal (18) de tal
modo que estas pueden girar desde una posición horizontal de
hormigonado hasta una posición vertical formando así el encofrado de
la losa de solera (6) del elemento modular (1).
5. Instalación según la reivindicación 4, en la
que los encofrados de las paredes laterales (3) comprenden una
plataforma de fondo limitada por pestañas laterales,
caracterizada por el hecho de que la pestaña lateral (11)
próxima de dicho eje (18) está articulada con dicha plataforma.
6. Instalación según la reivindicación (5),
caracterizada por el hecho de que dicha articulación permite
la colocación de una segunda pestaña lateral (13) dispuesta
perpendicular a dicha pestaña (11).
7. Instalación según la reivindicación 4,
caracterizada por el hecho de que dichos ejes horizontales
(18) de articulación y rotación son desplazables
horizontalmente.
8. Elemento modular monolítico prismático hueco
de hormigón armado de sección rectangular (1) obtenido mediante el
procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
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