Cúpula construida con vigas de sección rectangular.

La planta está constituida por un polígono regular.

De sus vértices arrancan arcos de circunferencia (3) trazados con centro en un punto de las diagonales del polígono que determinan la curvatura del perfil de la cúpula. Las vigas dispuestas en hiladas de forma poligonal semejante a la base, se sitúan de forma que las vigas de la primera hilada sean paralelas a los lados del polígono de la base, y a una distancia de éste igual al cateto menor de un triángulo rectángulo cuyo cateto mayor es la altura de la viga, siendo la arista superior externa tangente al arco guía (3).

Los extremos de las vigas de la segunda hilada apoyan en el centro de las vigas de la primera; y así sucesivamente.

Todas las hiladas impares cumplen la condición de tangencia, de la primera hilada

Cúpula construida con vigas de sección rectangular.

Sector de la técnica

La invención se encuentra en el sector técnico de la arquitectura y la ingeniería.

Estado de la técnica

En la actualidad la técnica constructiva de una cúpula es heredada del Renacimiento y consiste en levantar sobre los vértices de un polígono regular plano, arcos de circunferencia que confluyen en un punto situado en el eje central, vertical y perpendicular al plano de la base. Estos arcos llamados nervios sirven de guía y apoyo para construir entre dos arcos contiguos. Toda la construcción descansa sobre los muros (lados del polígono) que constituyen la planta de la base y sobre estos arcos o nervios que actúan como elementos de unión de tantas superficies como lados tenga el polígono de la base. En la Antigüedad y en la Grecia Micénica, las cámaras funerarias son circulares y construidas con bloques de piedra, que formaban el perfil de la bóveda por aproximación de las hiladas hacia un eje central, y tallando la cara interior del bloque (intradós) para dar continuidad a la curvatura de la superficie, después cubrían toda la construcción con tierra para evitar así su derrumbe.

El acero como material constructivo permite que los arcos o nervios sean perfiles lineales; y unidos todos ellos por aros o perfiles circulares constituyen una estructura que se soporta a sí misma y utilizando como material de cerramiento el cristal da como resultado una cúpula transparente.

Ventajas técnicas que aporta esta invención

La presente invención se refiere a una cúpula construida con vigas de sección rectangular, construida sobre una línea poligonal regular como base, y en hiladas; de forma que los extremos de las piezas de la segunda hilada coincidan en el centro de dos piezas contiguas de la hilada inferior. Por tanto sin arcos o nervios que caracteriza la construcción de algunas cúpulas. Las mismas piezas que sirven de cerramiento asumen las cargas estructurales de la construcción a través de los puntos de apoyo que siguen la línea del arco imaginario que constituye el perfil de la propia cúpula. Para que la construcción siga la línea del arco imaginario, se constituye una norma: los extremos de las vigas de las hiladas impares deben ser tangentes a los arcos guía verticales, en la arista superior de su cara vertical externa; al mismo tiempo que las piezas de una misma hilada unidas entre sí, constituyen un anillo estructural que absorbe buena parte de las cargas superiores. Se construye con un solo elemento aunque de diferente largo y sección, con el mismo ángulo de corte en sus extremos, pudiendo ser estos elementos macizos o huecos según su disposición en la composición o el material empleado.

Descripción de los dibujos

La Fig. 1 representa, la planta y alzado de las tres primeras hiladas de la cúpula, así como el trazado del arco-guía.

La Fig. 2 representa la planta de dos vigas consecutivas de cada hilada y un alzado o sección correspondiente al corte del plano vertical que contiene al arco-guía; así como un detalle de la tangencia del arco-guía con las piezas impares.

La Fig. 3 representa una planta y alzado completo de la cúpula.

La Fig. 4 representa la secuencia y el orden que deben seguir las piezas en dos hiladas consecutivas. Las dos primeras y dos últimas.

La Fig. 5 representa una perspectiva de las cuatro primeras hiladas incompletas y los arcos guía tangentes a las hiladas 1 y 3 y un detalle de dos hiladas consecutivas donde se aprecia el hueco de forma triangular que puede ser cubierto con una placa para el cierre total de la construcción.

La Fig. 6 representa una perspectiva completa de la cúpula dividida en dos, para poder apreciar el interior.

La Fig. 7 representa una perspectiva completa de la cúpula.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a la construcción de una cúpula arquitectónica utilizando como único elemento estructural y de cerramiento una viga de sección rectangular.

Partiendo de una línea poligonal regular como base, para la curvatura del perfil de la cúpula se trazan arcos de circunferencia (3) con centro en un punto de las diagonales del polígono y arranque del arco en cada uno de sus vértices, reuniéndose todos en un punto del eje vertical central del polígono. La situación de la primera viga es paralela al lado del polígono de la base, y a una distancia de éste igual al cateto menor de un triángulo rectángulo cuyo cateto mayor es igual a la altura de la viga. Este cateto mayor corta al arco (3) en un punto, trazando por este punto una paralela al lado del polígono que corte a otro arco consecutivo (3) obtendremos la longitud de la primera viga (1) ligeramente menor que el lado del polígono de la planta. Resultando así un primer anillo poligonal formado por tantas vigas como lados tenga el polígono elegido.

En la segunda hilada, las vigas están dispuestas de manera que sus extremos y por tanto la unión entre ellas, coincidan con el centro de las vigas de la primera hilada (2).

Al no estar materializado el arco-nervio, que sirva de guía para las sucesivas hiladas de vigas, éstas deben seguir la disposición de un arco imaginario (3) que determine la curvatura regular de toda la construcción. Así, una vez trazado el arco, la regla que hay que seguir es: que la arista superior, de la cara externa, de las vigas pertenecientes a las hiladas impares (4), deben ser tangentes a la línea del arco (3) trazando tantos arcos como vértices tenga el polígono de la base, y estando contenidos estos arcos en planos verticales que cortan a la base en las diagonales del polígono.

La línea del arco determina la altura de la sección de la viga de cada hilada. Esta condición hace que dicha altura disminuya a medida que asciende la construcción (5) Al mismo tiempo, a partir de una altura equivalente a los 30º del ángulo radial del arco, el ancho de la viga tiene que crecer progresivamente para aumentar la superficie donde apoya la viga de la hilada superior (6).

Estas son las dos variaciones que experimenta la sección de la viga a medida que la línea del arco aumenta su ángulo radial.

De esta manera el único elemento constructivo, viga de sección rectangular, empleado en la construcción de esta cúpula, experimenta tres variaciones a medida que asciende su construcción: disminución de su longitud, disminución de su altura y aumento del ancho de su sección.

Las dimensiones de la sección de la viga inferior o primera hilada y su constitución dependerán de la longitud de la misma, de su apoyo en un muro o del apoyo por sus extremos en columnas o pilares, siempre teniendo en cuenta que las cargan confluyen en su centro.

Ejemplo de realización

La presente invención se ilustra mediante este ejemplo de realización, el cual no pretende ser limitativo de su alcance. Realización que he materializado a escala y pongo a su disposición.

Trazando como planta un polígono regular con un número de lados de acuerdo con la superficie a cubrir y como alzado arcos de circunferencia (3) con centro en cada una de las diagonales del polígono y arranque en los vértices del polígono, confluyendo éstos en el eje vertical central del polígono de la base.

Las vigas de la primera hilada (1) son ligeramente menores que el lado del polígono de la planta, formando un anillo poligonal cerrado.

Las vigas de la segunda hilada sitúan sus extremos en el centro de las vigas de la hilada inferior (2).

En el alzado o sección por el eje central de la cúpula (Fig. 2) la sección rectangular de los extremos de la primera viga y de todas las hiladas impares, son tangentes al arco guía (3) en el vértice superior externo de dicha sección (4). Siguiendo esta norma, a medida que la construcción crece la sección de las vigas disminuyen su altura (5) para ser tangentes al arco (3) y aumentan su anchura para proporcionar superficie de apoyo a la hilada superior (6).

En el plano de apoyo de las vigas impares con las pares se forma un hueco de forma triangular (5a) que puede ser cerrado con placas traslúcidas para el cierre total de la construcción.

El cierre superior de la cúpula termina en un óculo de las dimensiones apropiadas para el paso de la luz.

1. Cúpula construida con vigas de sección rectangular sobre una planta poligonal regular, cuyo alzado y sección está constituido por arcos de circunferencia con centro en un punto de las diagonales del polígono de la base y arranque en los vértices de dicho polígono que sirven de guía para la situación de las vigas caracterizada por:

2. Cúpula construida con vigas de sección rectangular según la reivindicación 1 caracterizada por: los huecos de forma triangular que dejan entre sí dos hiladas consecutivas (5a) pueden ser cerrados con placas translúcidas para el cierre total de la construcción.