El objeto de la presente invención consiste en un sistema estructural desplegable formado por barras articulada entre sí,

cuya principal característica es que una vez desplegado (a) y unidos sus extremos, el conjunto adquiere rigidez. Partiendo de un paquete de barras reducido (b) el sistema es desplegable tanto en el plano como tridimensionalmente además es repetitivo y de carácter fractal ya que puede contener subestructuras que se unen a la estructura principal y se despliegan conjuntamente.

La innovación puede aplicarse en distintos sectores, el principal uso propuesto es de edificio temporal en altura. En la construcción también puede utilizarse como andamiaje, apeo, cimbra, encofrado o parte de elementos auxiliares como grúas o ascensores de obra. Adecuando la escala y los complementos de la estructura también puede tener otros usos tales como refugio, carpa, invernadero, garaje, hangar, escenario, stand, soporte publicitario, mástil, antena o cubierta retráctil.

Sistema estructural desplegable fractal.

Sector de la técnica

La invención se encuadra en el sector de las estructuras plegables, más concretamente en las estructuras compuestas por mallas reticulares sirviéndose de mecanismo de tijera o pantógrafo fundamentalmente utilizadas en el campo de la arquitectura.

Estado de la técnica

El mecanismo de tijera o pantógrafo se ha aplicado históricamente en numerosos campos como en la mecánica o la industria aeroespacial. En cuanto a la aplicación de estos principios geométricos a la arquitectura, se ha realizado durante la segunda mitad del siglo XX. Básicamente la plegabilidad estructural se ha aplicado en soluciones para arcos y bóvedas. La amplia mayoría de estos sistemas necesitan además de elementos externos como barras o cables para dotar de rigidez a la estructura.

En los documentos de patente: United States Patent 3185164, United States Patent 3325958, US 4026313, US 3710806, US 4689932, US 4658560, US 5444946, ES 532117, US 6141934, US 4156433, US 5230196, ES 2 268 963 se proponen diversas estructuras desplegables.

Las estructuras desplegables y por tanto deformables, hasta ahora no han sido útiles como estructura porque no se había encontrado su forma estable. La presente invención aporta una solución a este problema al obtener rigidez la estructura gracias a su propia configuración geométrica una vez desplegada sin requerir elementos externos.

Las mallas desplegables de barras han sido objeto de numerosas patentes para distintas utilidades, pero nunca para edificios en altura, la invención propone un sistema estructural autoportante de distintas dimensiones que puede ser utilizado como edificios temporales en altura que pueden ser ejecutados y a su vez desmontados en escaso margen de tiempo.

La presente invención incorpora el concepto de fractalidad a las estructuras desplegables. Este sistema permite la repetición a diferentes escalas de la estructura básica propuesta lo que permite afrontar estructuras de mayor complejidad.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un sistema estructural cuya unidad básica consiste en pares de barras con un nudo intermedio pivotante (X, Fig. 1.1). Dependiendo del tipo de nudo intermedio que se utilice cada barra que forma el par podrá ser coplanaria con la otra o estar en distintos planos siempre que estos sean paralelos.

Estos pares de barras se articulan con otros pares de barras por sus extremos (O, Fig. 1.2). Tanto los enlaces extremos como los intermedios ejercen dos coacciones y permiten una libertad de giro, convirtiéndolo en un mecanismo con un grado de libertad. Si el nudo intermedio (X, Fig. 1.1) se encuentra a la misma distancia de todos los extremos del par de barras (a=a'=b=b', Fig. 1.1) el conjunto de pares de barras se despliega linealmente (Fig. 1.3). Si el nudo se encuentra a menor distancia de uno de los extremos (a=b>a'=b', Fig. 2.1) el conjunto de pares de barras se despliega de manera curva (Fig. 2.2). Estas agrupaciones de barras se consideran mecanismos ya que no tienen rigidez.

La condición geométrica básica de la invención consiste en que los extremos del conjunto de pares de barras, con un nudo intermedio pivotante no central (Fig. 2.2), se unen en su posición desplegada y de esta manera el conjunto obtiene rigidez (Fig. 2.3). Es decir que la trayectoria curva iniciada durante la fase de desplegado se completa y se conectan los extremos de los pares que durante la fase de desplegado carecían de articulación (D1', D2', D1'', D2'', Fig. 2.2). En la fase final de desplegado se articulan de la misma manera que el resto de los nudos exteriores, de esta manera el conjunto se triangula y por tanto obtiene rigidez (D1, D2, Fig. 2.3) limitándose el giro de sus nudos interiores (α, Fig. 2.1)

La configuración básica del sistema estructural, en planta, parte de agrupar seis pares de barras con un nudo intermedio pivotante a una distancia de un tercio de uno de sus extremos y articular los extremos largos de los pares de barras y por su parte los cortos (Fig. 3). La estructura principal desplegada (Fig. 3.7) esta caracterizada por tener un contorno exterior de estrella de seis puntas y un contorno interior de un hexágono regular.

Esta configuración básica en planta se puede completar tridimensionalmente, para ello, se unen transversalmente por los extremos (Fig. 4) pares de barras con un nudo intermedio pivotante en su punto medio. La configuración básica de barras con un nudo intermedio no central se repite en planos paralelos conectándose con los extremos de los pares de barras transversales. Este sistema es repetitivo y se puede superponer tantos conjuntos de pares de barras como se requieran dependiendo de las características concretas de la estructura (Fig. 5).

La disposición geométrica de este conjunto tridimensional de pares de barras es tal, que al desplegarse completamente y unirse los extremos que permanecían sueltos (D Fig 2.2) se convierte en un sistema cerrado con capacidad estructural. En todos los casos que se exponen el movimiento que se inicia en un par de barras se propaga a través de toda la estructura.

A los pares de barras ya descritos se le pueden añadir otra barra (c, d, e, Fig. 6.1 y Fig. 7.1) articulada en su punto medio (T, Fig. 6.1 y Fig. 7.1) que llamaremos barra perimetral. Esta barra se conecta con los extremos de los pares de barras (O, Fig. 6.1 y Fig. 7.1). Tiene dos posibilidades de plegado, puede plegarse hacia dentro del par de barras los que aumentaría el grosor del conjunto de barras plegado (Fig. 6.2 y Fig. 7.2) o hacia fuera lo que aumentaría la longitud del conjunto de barras plegado (Fig. 6.3 y Fig. 7.3). La longitud de esta barra limita el grado de apertura de la configuración en su posición desplegada (Fig. 6.4 y Fig. 7.4). Aunque no son estrictamente necesarias ya que el ángulo de giro se limita al cerrarse el conjunto esta barra perimetral aporta más rigidez al conjunto. Estas barras perimetrales pueden estar en el mismo plano que el resto de pares de barras o en otro plano paralelo en función del tipo de nudo que se disponga. Se pueden disponer de barras perimetrales en los extremos exteriores de la estructura principal (Fig. 8) y transversalmente en todos los extremos de los pares con un nudo intermedio pivotante central (Fig. 9).

La estructura principal (Fig. 3) se puede completar de manera fractal. Esta nueva configuración en su forma desplegada (Fig. 11.7) implican tres homotecias centradas en tres de sus vértices exteriores no consecutivos, de razón 1/2. De tal forma que esta estructura contiene tres reducciones de si misma. La configuración de plegado de estas subestructuras es distinta que la de la estructura inicial, para que de esta manera permita el plegado (Fig. 12). La configuración para las tres subestructuras es la siguiente: dos pares de barras, de la mitad de longitud que los pares de barras de la estructura principal, con un nudo intermedio pivotante en un tercio se unen por sus extremos y por los extremos de la parte larga con dos extremos interiores no consecutivos de la estructura principal (D1'', D2'', Fig. 12). Otros cuatro pares secundarios se articulan entre sí por sus extremos y en su extremo de lado largo intermedio (O1, Fig. 12), se une con el extremo largo de la estructura principal opuesto a los otros dos pares de subestructura. Dos extremos interiores de la subestructura de cuatro pares se unen con el punto medio de la barras de la estructura principal (O2, O3, Fig. 12). Cabe la posibilidad, de en vez de realizar estas dos últimas operaciones, unir los nudos intermedios pivotantes de la subestructura intermedios con un punto situado a un tercio del extremo del lado largo de la estructura principal (X1, X2, Fig. 12) Cuando la estructura se encuentre completamente desplegada los extremos de la subestructura se articulan entre sí dotando de rigidez al conjunto (D1, D2, D3, D4, Fig. 12). También una vez desplegado se pueden unir entre sí tres los puntos extremos interiores de las tres subestructuras que coinciden en el punto medio de la estructura principal desplegada para de esta manera impedir cualquier giro y asegurar la rigidez. (O4, Fig. 12 y Fig. 11.7) Para el correcto desplegado estas subestructuras han de estar contenidas en otro plano paralelo al de la estructura principal.

Tridimensionalmente se puede proceder al igual que en la estructura principal. Todos los pares de barras de la subestructura son la mitad de largos que los de la estructura principal lo que permite introducir dos subestructruras...

1. Sistema estructural desplegable caracterizado por estar formado por pares de barras con un nudo intermedio pivotante no central, articuladas entre los distintos pares por sus extremos de tal manera que se despliegan siguiendo una trayectoria curva y en su forma desplegada final, los extremos del conjunto se unen y la estructura obtiene rigidez.

2. Sistema estructural desplegable según reivindicación 1 caracterizado porque en los extremos de los pares de barras se añaden transversal mente otros pares de barras con un nudo intermedio pivotante central, que permiten un desarrollo tridimensional.

3. Sistema estructural desplegable según reivindicación 1 y 2 caracterizado porque se repite en planos paralelos conectándose con los extremos de los pares de barras transversales. Este sistema es repetitivo y se puede superponer tantos conjuntos de pares de barras como se requieran.

4. Sistema estructural desplegable según reivindicación 1 caracterizado porque se añaden subestructuras, formadas por pares de barras de menor tamaño y con el nudo intermedio pivotante no central que se unen a la estructura principal y que se despliegan conjuntamente.

5. Sistema estructural desplegable según reivindicación 1 y 4 caracterizado porque en los extremos de los pares de barras se añaden transversalmente otros pares de barras con un nudo intermedio pivotante central, que permiten un desarrollo tridimensional.

6. Sistema estructural desplegable según reivindicación 1 y 4 y 5 caracterizado porque se repite en planos paralelos conectándose con los extremos de los pares de barras transversales. Este sistema es repetitivo y se puede superponer tantos conjuntos de pares de barras como se requieran.

7. Sistema estructural desplegable según reivindicaciones anteriores caracterizado porque se le añaden a los pares de barras en sus extremos unas barras perimetrales articuladas en su punto medio que aportan rigidez.

8. Sistema estructural desplegable según reivindicaciones anteriores caracterizado por su uso como edificio en altura.

9. Sistema estructural desplegable según reivindicaciones anteriores caracterizado por su uso en la construcción como andamiaje, apeo, cimbra, encofrado o parte de elementos auxiliares como grúas o ascensores de obra.

10. Sistema estructural desplegable según reivindicaciones anteriores caracterizado por su uso como refugio, carpa, invernadero, garaje, hangar, escenario, stand, o soporte publicitario.

11. Sistema estructural desplegable según reivindicaciones anteriores caracterizado por su uso como mástil, antena o cubierta retráctil.