Elemento de conexión y sistema estructural no permanente.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un elemento de conexión (1),

de fijación exterior no permanente de un perfil estructural (10), que comprende una tapa inferior (2) destinada a estar en contacto con un ala inferior (11) del perfil estructural (10), una tapa superior (3) destinada a estar en contacto con un ala superior (12) del perfil estructural (10), dos tapas laterales (4) y una tapa posterior (5), caracterizado porque el espesor longitudinal de la tapa inferior (2) aumenta desde el borde libre de la tapa inferior (2) hacia la arista con la tapa posterior (5).

Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema estructural no permanente en el que se emplean una pluralidad de elementos de conexión (1), unidos rígidamente entre sí, y una pluralidad de perfiles estructurales (10).

Elemento de conexión y sistema estructural no permanente Campo de la invención La presente invención se refiere a un elemento para conectar, unir o bloquear los elementos constructivos o las partes de las máquinas. Más concretamente se refiere a sujeciones de presión por fricción que se pueden soltar Adicionalmente se refiere a un sistema estructural no permanente que emplea el elemento de conexión.

Estado de la técnica anterior

Tradicionalmente los materiales más utilizados para la construcción de estructuras resistentes han sido la madera, los materiales metálicos, destacando fundamentalmente el acero y el aluminio entre éstos, y el hormigón. Ello se debe a su gran resistencia mecánica, su estabilidad ante acciones ambientales, ya su producción y conformación sencillas y de coste reducido. Asimismo, se han desarrollado métodos sencillos de conexión entre los distintos elementos resistentes que componen la estructura completa.

En aplicaciones en las que el criterio de diseño es de rigidez más que de resistencia, como ocurre en el

sector de la construcción, resulta necesario maximizar la eficiencia estructural por unidad de peso. El desarrollo de nuevos materiales (por ejemplo, materiales poliméricos y composites con matriz polimérica o cerámica y refuerzo metálico o de fibra de vid rio o carbono) con relaciones resistencia/peso o rigidez/peso muy elevadas pero con un coste mayor ha abierto un campo de posibilidades de optimización en aplicaciones donde se utilizaban materiales tradicionales.

Los nuevos materiales presentan un mayor coste por unidad de peso frente a los materiales tradicionales debido a su juventud al ser necesario invertir en investigación y desarrollo sobre caracterización mecánica, métodos de fabricación y conexión, y emplear más material del estrictamente necesario debido a los elevados factores de seguridad exigidos por estos motivos Por ello, la aplicación de nuevos materiales se limita en la actualidad a aquellas aplicaciones donde el

coste no es el criterio de diseño fundamental, sino más bien la resistencia a la corrosión o la reducción de peso, como es el caso de estructuras marinas, estructuras en cercanias de purines, estructuras colocadas a posteriori en edificios, depósitos y tuberias para fluidos corrosivos, entre otros La anisotropia asociada a la elasticidad y resistencia de los materiales compuestos hace que los métodos de conexión entre elementos estructurales sean mucho más complejos que con los materiales tradicionales, lo que encarece aún más la solución. La baja resistencia de la matriz resulta en una elevada sensibilidad frente a concentraciones de tensiones, inevitables en una conexión de perfiles estructurales.

Las conexiones típicas de materiales compuestos son atomilladas o remachadas, adhesivas y combinadas. The European Structural Polymeric Composites Group, ~Structural Design of Polymer Composites~, E & FN SPON 1996, pp. 120-211, ISBN O 419 19450 9 es un manual y código de diseño estructural de materiales compuestos poliméricos en el que se describen las conexiones típicas empleadas en estos materiales en las citadas páginas La menor rigidez de algunos materiales compuestos conlleva secciones resistentes de mayor canto que las que se utilizan normalmente con materiales tradicionales para poder cumplir con el criterio de rigidez. Este hecho conlleva, en primer lugar, inconvenientes estructurales, tanto por las conexiones entre elementos, como por el material adicional a añadir para evitar pandeas locales debido a la disminución de espesor que conlleva el aumento de canto si se mantiene el momento de inercia de la sección. En segundo lugar, conlleva inconvenientes arquitectónicos por el mayor espacio ocupado por los elementos estructurales.

Existen diferentes soluciones para evitar el incremento de sección sin perjudicar la flecha como, por

ejemplo, el uso de cables tensores o la reducción de las luces a través del aumento del número de pilares. Estas soluciones conllevan complicaciones arquitectónicas o incrementos de coste de material que hacen poco atractiva su aplicación La presente invención busca proporcionar un producto mejorado de unión de peñiles estructurales realizados en materiales compuestos para mitigar algunas de las deficiencias que presentan las 50 conexiones de perfiles estructurales de materiales compuestos descritas anteriormente Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un elemento de conexión, de fijación exterior no permanente de un perfil estructural, que comprende una tapa inferior destinada a estar en contacto con un ala inferior del perfil estructural, una tapa superior destinada a estar en contacto con un ala superior del

perfil estructural, dos tapas laterales y una tapa posterior, en donde el espesor longitudinal de la tapa inferior aumenta desde el borde libre de la tapa inferior hacia la arista con la tapa posterior.

Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema estructural de fijación exterior no permanente en el que se emplean una pluralidad de elementos de conexión rígidamente unidos entre sí, así como una pluralidad de perfiles estructurales La invención es ventajosa en que proporciona una reducción de concentraciones de tensión, un reparto más uniforme de las presiones de contacto, y un aumento de la superficie de contacto_ El aumento de la eficiencia de conexión entre el elemento de conexión y el perfil estructural permite reducir la sección del perfil estructural lo que redunda en ahorro de material y disminución de costes.

Otra ventaja de la invención surge del empleo de una conexión no permanente. Por un lado, se simplifica la operación de montaje de la estructura, tanto en la fase de inspección de las uniones, como en la disminución de la necesidad de personal cua lificado y de equipos especializados, estos últimos sobre todo necesarios en las operaciones de pegado_ Por otro lado, permite el desmontaje de la estructura Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción deta llada que sigue de unas realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras que se acompañan Breve descripción de los d-bujos Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompañan unos dibujos de carácter ilustrativo y no limitativo.

La figura 1 muestra un elemento de conexión acoplado a un perfil estructural.

La figura 2 muestra el elemento de conexión en perspectiva La figura 3 muestra el elemento de conexión en perspectiva sin una tapa lateral.

La figura 4 muestra el detalle de una unión estructural de un sistema estructural desmontable que emplea el elemento de conexión La figura 5 muestra el detalle de la unión estructural de la figura 4 en vista explosionada empleando una conexión en cola de milano Las figuras 6 y 7 muestran un elemento de conexión macho de la unión estructural de la figura 5 sin una tapa lateral en perspectiva y en vista lateral, respectivamente Las figuras 8 y 9 muestran un segundo elemento de conexión hembra de la unión estructural de la figura 5 sin una tapa lateral en perspectiva y en vista lateral, respectivamente Descripción detallada de modos de rea lización La figura 1 representa la fijación exterior no permanente de un elemento de conexión 1 con un perfil estructural 10_ El elemento de conexión 1, que se muestra de forma aislada en la figura 2, está compuesto por una tapa inferior 2 destinada a estar en contacto con el ala inferior 11, una tapa superior 3 destinada a estar en contacto con el ala superior 12, dos tapas laterales 4 y una tapa posterior 5. Las tapas laterales 4 unen los bordes laterales de las tapas inferior 2 y superior 3

El diseño del elemento de conexión 1 se basa en la disminución progresiva de su rigidez según los ejes longitudinal y transversal del pertil estructural 10, maximizando la compatibilidad de deformaciones del elemento de conexión 1 y del perfil estructural 10 en las zonas de contacto entre ambos.

La altura y la anchura del elemento de conexión 1 están predefinidas por las dimensiones del perfil estructural 10 a conectar y el juego entre el elemento de conexión 1 y el perfil estructural 1 O. Los grados 45 de libertad para el diseño según el eje longitudinal del perfil estructural 10 del elemento de conexión 1 resultan la longitud y los espesores longitudinales de las tapas inferior 2 y superior 3, así como la anchura de las tapas laterales 4.

El par de empotramiento entre el elemento de conexión 1 y el pertil estructural 10 procede de, en primer lugar, el rozamiento del ala inferior 11 con la tapa inferior 2 y del ala superior 12 con la tapa superior 3 y,

o en segundo lugar, de...

1. Elemento de conexión (1) . de fijación exterior no permanente de un perfil estructural (10) , que comprende una tapa inferior (2) destinada a estar en contacto con un ala inferior (11 ) del perfil estructural (10) , una tapa superior (3) destinada a estar en contacto con un ala superior (12) del perfil estructural (10) ,

dos tapas laterales (4) y una tapa posterior (5) , caracterizado porque el espesor longitudinal de la tapa inferior (2) aumenta desde el borde libre de la tapa inferior (2) hacia la arista con la tapa posterior (5)

2. Elemento de conexión (1) , según la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor longitudinal de la tapa superior (3) aumenta desde el borde libre de la tapa superior (3) hacia la arista con la tapa posterior (5) .

3 Elemento de conexión (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el borde libre de las tapas laterales (4) es cóncavo.

Elemento de conexión (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesor transversal de la tapa inferior (2) varia entre las aristas de la tapa inferior (2) con las tapas laterales (4) .

5 Elemento de conexión (1 ) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el espesOf transversal de la tapa superior (3) varia entre las aristas de la tapa superior (3) con las tapas laterales (4)

6. Elemento de conexión (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tapa posterior (5) comprende al menos una protuberancia (6) .

7. Elemento de conexión (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la lapa inferior (2) comprende al menos una acanaladura (7) .

Elemento de conexión (1 ) , según cualquiera de las reivindicadones anteriores, caracterizado porque la tapa superior (2) comprende al menos una acanaladura (7)

9. Sistema estructural no permanente, caracterizado porque comprende una pluralidad de elementos de conexión (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, unidos rigidamente entre si, y una pluralidad de perfiles estructurales (10)

10. Sistema estructural no permanente, según la reivindicación 9, caracterizado porque al menos un perfil estructural (10) es curvo