ES1253344U - Elementos y nudos de conexión versátiles para la construcción de estructuras bidimensionales y tridimensionales - Google Patents

Abstract

Elemento constructivo adecuado para la fabricación de un nudo de conexión caracterizado porque presenta una pluralidad de ranuras que atraviesan completamente su grosor, dicha pluralidad de ranuras adecuadas para la fijación de una pluralidad de otros, diferentes, elementos constructivos, tales como elementos o barras estructurales, o como elementos de conexión entre dichos elementos o barras estructurales y el elemento constructivo.

Description

DESCRIPCIÓN

Elementos y nudos de conexión versátiles para la construcción de estructuras

bidimensionales y tridimensionales

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere al ámbito de arquitectura, particularmente al ámbito de la construcción de estructuras tanto bidimensionales como tridimensionales, y más particularmente a elementos estructurales versátiles facilitadores, entre otros, de la edificación y de la autoconstrucción de estructuras de emergencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las cúpulas y otras estructuras tridimensionales son estructuras livianas y rentables que se utilizan para cubrir grandes áreas como salas de exposiciones, estadios y salas de conciertos. Proporcionan un espacio interior completamente libre de obstáculos y son económicos en términos de materiales en comparación con otras formas de estructuras más convencionales.

En el ámbito de la construcción, se entiende por "nudo” el lugar de encuentro entre dos o más elementos o barras estructurales en un entramado o edificación, distinguiéndose distintos tipos (rígidos, articulados, deslizantes, ...) en función de la capacidad de desplazamiento o giro de los elementos constructivos conectados al nudo. Los nudos de conexión utilizados de forma general en estructuras geodésicas son rígidos en su conformación en ángulo y dimensión (US 4,194,851, US 4,262,461) y su utilización determina la disposición concreta de estructuras (US 7,802,404).

Los elementos constructivos objeto de la presente invención suponen una innovación a este respecto ya que, por su configuración, amplían enormemente las posibilidades de giro y desplazamiento de los elementos estructurales que conectan, facilitando sustancialmente la construcción de edificaciones poliédricas, lo que los hace especialmente aplicables en construcciones en situaciones de emergencia. En concreto, los elementos propuestos, y en particular los nudos de conexión que comprenden dichos elementos se adaptan muy bien a la construcción de cúpulas geodésicas de todo tipo de frecuencia y, en particular, a la fabricación o autoconstrucción de edificaciones de emergencias tales como cúpulas ligeras hechas de cualquier material existente en la zona desbastada por una catástrofe. La presente invención proporciona un nudo mejorado para conectar los vértices de una pluralidad de figuras geométricas, no limitándose únicamente a estructuras triangulares como otros sistemas (US 3,203,144), que convencionalmente forman una cubierta de cúpula geodésica.

Se pretende, por tanto, crear un nudo versátil, "universal”, para conectar las barras estructurales de construcciones tanto bidimensionales como, y especialmente, de tipo geodésico u otra geometría tridimensional, que con un número mínimo de elementos permita una conexión fácil y reversible de secciones triangulares o de otro tipo. La presente invención surge de asumir la adaptabilidad de diferentes configuraciones geométricas y posibles materiales locales con los mínimos elementos para facilitar y simplificar la construcción en situaciones de emergencia. Estas y otras ventajas de la invención se desprenderán de forma evidente tras la descripción que sigue.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Son objeto de la presente invención tanto diferentes elementos constructivos como nudos de conexión que incorporan dichos elementos constructivos adecuados para la construcción tanto de estructuras bidimensionales como, y principalmente, de edificaciones tridimensionales, dicho elementos y nudos permitiendo la conexión versátil de los elementos o barras estructurales de dichas construcciones o edificaciones.

Conforme a lo anterior, constituye un primer aspecto de la presente invención, en adelante "pieza 1”, un elemento constructivo adecuado para la fabricación de un nudo de conexión, dicha pieza 1 caracterizada por presentar una pluralidad de ranuras que atraviesan completamente su grosor, dicha pluralidad de ranuras permitiendo la fijación de una pluralidad de elementos constructivos tales como elementos o barras estructurales, o como elementos de conexión entre dichas barras estructurales y dicha pieza 1, cuyos extremos están configurados adecuadamente para permitir su fijación a nivel de las referidas ranuras.

En una realización preferente de la pieza 1, y si bien las ranuras pueden ser rectilíneas, la pieza 1 presenta ranuras curvas, facilitando con ello la implementación de un mayor rango de ángulos de fijación posibles (en comparación con ranuras rectilíneas equivalentes en disposición y dimensiones para los elementos constructivos a conectar a dicha pieza 1. En una realización aún más preferida todas las ranuras presentes en la pieza 1 son curvas. Si bien el número de ranuras es variable, se entiende que para maximizar la versatilidad de la pieza 1, cuantas menos ranuras presente esta, mayor longitud exhibirán dichas ranuras. Téngase en cuenta la posibilidad, en función de la relación entre la longitud de la ranura y las dimensiones mínimas necesarias para la fijación de elementos constructivos a conectar, de fijar más de un elemento constructivo en cada ranura.

En otra realización preferente de la pieza 1, y si bien su geometría puede ser poliédrica (esencialmente poligonal si asumimos que el grosor de la pieza 1 no es significativo respecto de las restantes dimensiones espaciales), la pieza 1 presenta una geometría curva. En una realización más preferente, la pieza 1 es una estructura circular.

Constituye un segundo aspecto de la presente invención, en adelante "pieza 2”, un elemento constructivo adecuado para la conexión a una pieza 1 de un elemento o barra estructural, dicha pieza 2 caracterizada por presentar sus extremos adecuadamente configurados para, de una parte, fijarse a la pieza 1 a nivel de una de sus ranuras, de otra parte, fijar un extremo del elemento o barra estructural que finalmente quedará conectado, de forma indirecta, a la pieza 1 a través de dicha pieza 2.

En una realización preferente de la pieza 2, esta presenta al menos uno de sus extremos adecuadamente configurado para su fijación a la pieza 1 a nivel de una de sus ranuras, dicho extremo presentando para ello un orificio, o una ranura que atraviese completamente su grosor, de forma tal que sea posible hacer coincidir la luz de dicho orificio (o ranura) de la pieza 2 con la luz de la ranura de la pieza 1 a la que se desee fijar la pieza 2 y, una vez coincidentes, sea posible fijar de forma reversible dicha pieza 2 a dicha ranura de la pieza 1 mediante medios de fijación adecuados, ya se pretenda una sujeción rígida (la pieza 2 quedaría inmovilizada y no podría desplazarse horizontalmente respecto del plano coincidente con la superficie de la pieza 1 una vez hubiera sido ubicada en la posición deseada a lo largo de la longitud de la ranura de la pieza 1, ni podría girar respecto de su punto de fijación en la pieza 1 una vez se hubiera establecido igualmente el ángulo a formar entre el eje longitudinal de la pieza 2 y el perímetro de la pieza 1) o móvil (la pieza 2 quedaría preferentemente inmovilizada y no podría desplazarse horizontalmente respecto del plano coincidente con la superficie de la pieza 1 una vez hubiera sido ubicada en la posición deseada a lo largo de la longitud de la ranura de la pieza 1, pero sí podría girar respecto de su punto de fijación en la pieza 1 modificándose de forma dinámica el ángulo a formar entre el eje longitudinal de la pieza 2 y el perímetro de la pieza 1).

En otra realización preferente de la pieza 2, esta está torsionada y presenta ambos extremos configurados de forma similar (presentando un orificio o ranura que atraviesa completamente su grosor), posibilitando diversas configuraciones para una misma pieza 2 fijada por un extremo a una pieza 1 y por el otro a un elemento o barra estructural (con su extremo de conexión a la pieza 2 configurado de forma similar al extremo de dicha pieza 2): de una parte, el punto de fijación de la pieza 2 a la pieza 1 puede desplazarse horizontalmente, en el plano coincidente con la superficie de la pieza 2, de otro, es igualmente posible modificar en dicho mismo plano el ángulo de la pieza 2 respecto del perímetro de la pieza 1, de otro, puede ser posible desplazar el punto de fijación de la barra estructural al extremo correspondiente de la pieza 2, en este caso de forma perpendicular al plano de desplazamiento de la pieza 2 respecto de la pieza 1, y, finalmente, es posible modificar también el ángulo en el que la barra estructural queda fijada a la pieza 2, igualmente en un plano perpendicular al plano en el que puede girar la pieza 2 respecto del perímetro de la pieza 1.

No obstante la realización preferente anterior, se contempla igualmente una realización en la que la pieza 2 no está torsionada, supuesto en el que, de presentar ambos extremos configurados de forma similar (presentando un orificio o ranura que atraviese completamente su grosor), se posibilita un rango de configuraciones diferente para una misma pieza 2 fijada por un extremo a una pieza 1 y por el otro a un elemento o barra estructural (con su extremo de conexión a la pieza 2 configurado de forma similar al extremo de dicha pieza 2), ya que, en este caso, todos los desplazamientos y giros, tanto de la pieza 2 respecto de la pieza 1, como de la barra estructural respecto de la pieza 2, se realizarían en el mismo plano, coincidente con la superficie de la pieza 1.

Constituye un tercer aspecto de la presente invención un nudo de conexión de elementos constructivos que comprende al menos una pieza 1, conforme cualquiera de las realizaciones de esta anteriormente descritas, cuya pluralidad de ranuras permite la fijación de una pluralidad de elementos constructivos tales como elementos o barras estructurales, o como elementos de conexión entre dichas barras estructurales y dicha pieza 1, cuyos extremos están configurados adecuadamente para permitir su fijación a nivel de las referidas ranuras.

En una realización preferente del nudo de conexión, este comprende al menos una pieza 1, conforme cualquiera de las realizaciones de esta anteriormente descritas, así como una pluralidad de piezas 2, igualmente conforme cualquiera de las realizaciones de esta anteriormente descritas, permitiendo la pluralidad de ranuras de la al menos una pieza 1 la fijación de dicha pluralidad de piezas 2, cuyos extremos están configurados adecuadamente para permitir su fijación a nivel de las referidas ranuras, dicha pluralidad de piezas 2 permitiendo la conexión o fijación de barras o elementos estructurales de las estructuras o edificaciones cuya construcción se pretende.

En una realización más preferente del nudo de conexión, este comprende dos piezas 1 paralelas e idénticas entre sí, ambas conforme cualquiera de las realizaciones de la pieza 1 anteriormente descritas, redundando en una estructura central más resistente que a la vez posibilita una fijación más firme de los elementos constructivos sujetos a dicho núcleo. Estamos, por tanto, ante un conector de barras estructurales de cúpula geodésica mejorada, aplicable también a otros tipos tridimensionales, que se presenta angulado axialmente con respecto a la porción central y que se dispone con forma de disco y unos brazos conectores radiales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Vista de una realización preferente del nudo de conexión objeto de la presente invención.

Figura 2. Esquemas representativos de diferentes estructuras triangulares, tanto regulares como irregulares, conformadas por el nudo de conexión (1) y las barras estructurales (2).

Figura 3. Diferentes vistas [perspectiva (A), planta (B) y alzado (C)] de una realización preferente de la pieza 1 objeto de la presente invención.

Figura 4. Diferentes vistas [perspectiva (A), planta (B), alzado (C), perfil izquierdo (D) y perfil derecho (E)] de una realización preferente de la pieza 2 objeto de la presente invención.

Figura 5. Despiece y combinación de los diferentes elementos (piezas 1, piezas 2, medios de fijación) para conformar el nudo de conexión y permitir la conexión de barras estructurales.

Figura 6. Cúpula geodésica de frecuencia 2 conformada por el nudo de conexión (A) y sus configuraciones geométricas para resolver los diferentes encuentros entre las barras estructurales [perspectiva (A), planta (B) y alzado (C)].

Figura 7. Diferentes configuraciones geométricas del nudo de conexión para su adaptación al diseño de distintas frecuencias de cúpulas geodésicas para resolver el encuentro de las barras estructurales: cúpula geodésica de frecuencia 1 (A), cúpula geodésica de frecuencia 3 (B) y cúpula geodésica de frecuencia 4 (C).

Figura 8. Ejemplos de tipos de elementos y materiales admisibles para las barras estructurales según su forma [rectangular (A), plana (B), circular (C)], sección [hueca (D), maciza (E)], tamaño [pequeño (F), grande (G)] o utilización [individual (H), doble (I)].

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Se expone a continuación una realización preferente del objeto de la invención, junto con varios ejemplos de las interconexiones y de las estructuras resultantes de su utilización.

En la figura 1 se muestra una vista de una realización preferente del nudo de conexión objeto de la presente invención, dicho nudo comprendiendo un núcleo constituido por dos piezas 1 de forma circular acopladas entre sí haciendo coincidir perfectamente las 6 ranuras curvas que presentan y a las que se fijan un mismo número (seis) de piezas 2 torsionadas con ambos extremos perforados, ilustrándose asimismo, además de los diferentes rangos y planos de giro posibles en dicha realización, la fijación a distintas piezas 2 de diferentes tipos de elementos o barras estructurales. Los medios de fijación, igualmente representados, aseguran que el conjunto formado por las dos piezas 1 pueda sujetar los extremos de las piezas 2 que conectan con las barras estructurales manteniéndolos en una posición móvil.

En la figura 2 se representan esquemas representativos de diferentes estructuras triangulares, tanto regulares como irregulares, conformadas por el nudo de conexión (1) y las barras estructurales (2).

En la figura 3 se muestran diferentes vistas (perspectiva, planta y alzado) de una realización preferente de la pieza 1 objeto de la presente invención. Dicha pieza 1 consiste en un disco plano que presenta una serie (seis) ranuras curvas y radiales respecto al centro del disco, dicho disco siendo el centro de encuentro de las barras estructurales de la edificación. En la realización representada se trata de un disco de 012Omm y seis ranuras radiales de 01Omm para dar forma a los diferentes polígonos de la estructura que se desee generar. Cuatro de las ranuras abarcan un ángulo de 30° y los otros dos restantes 39° para abarcar diferentes configuraciones geométricas, tanto regulares como irregulares.

En la figura 4 se muestran diferentes vistas (perspectiva, planta, alzado, perfil izquierdo y perfil derecho) de una realización preferente de la pieza 2 objeto de la presente invención. En la realización representada se trata de una pletina plana de 90mm de largo, con un extremo girado 90° respecto del otro sobre su mismo eje longitudinal, disponiendo orificios / ranuras en cada extremo, que se conecta con la pieza 1 en el mismo plano horizontal del nudo con un orificio de 01Omm y con la barra estructural en el plano vertical con una ranura longitudinal de 01Omm desplazada 5mm para poder adaptarse a los diferentes ángulos en el plano vertical y absorber los movimientos que se generan en la estructura.

En la figura 5 se representa el despiece / la combinación de los diferentes elementos (piezas 1, piezas 2, medios de fijación) para conformar el nudo de conexión y permitir la conexión de barras estructurales. El nudo de conexión se conforma mediante un plano inferior y otro superior, ambos formados por piezas 1, y entre estas piezas 1 se insertan las piezas 2 en un número adecuado conforme a la tipología estructural de la construcción a realizar, yendo dichas piezas 2 en número entre 3 unidades hasta 6 por nudo de conexión; el nudo de conexión se cierra y articula mediante tornillos conectores que fijan las piezas 2 con las piezas 1.

En la figura 6 se representa una cúpula geodésica de frecuencia 2 conformada por el nudo de conexión, incluyendo las diferentes configuraciones geométricas implementadas para resolver los diferentes encuentros entre las barras estructurales. La combinación entre piezas 1 y piezas 2 en los nudos de conexión dependerá de la configuración del encuentro a resolver de las barras estructurales. Esta es la principal novedad que incorpora el nudo de conexión respecto a otras soluciones que forman parte del estado de la técnica anterior, ya que la versatilidad de la unión subyacente a la presente invención permite resolver una gran diversidad de configuraciones geométricas con la combinación del mismo tipo de elementos.

En la figura 7 se representan diferentes configuraciones geométricas del nudo de conexión para su adaptación al diseño de distintas frecuencias de cúpulas geodésicas para resolver el encuentro de las correspondientes barras estructurales. La flexibilidad para adaptarse a diferentes configuraciones geométricas es posible gracias al movimiento de giro en el plano horizontal y vertical que permite el nudo de conexión. De este modo, se puede configurar, por ejemplo, cualquier frecuencia de cúpulas geodésicas al poder abarcar los diferentes ángulos de encuentro entre las barras estructurales con el nudo de conexión en el plano vertical, así como los diferentes ángulos en el plano horizontal para las geometrías de polígonos regulares e irregulares que se pueden dar.

Por último, el nudo de conexión objeto de la presente invención permite aprovechar una gran diversidad de materiales en la utilización de las barras estructurales. En la figura 8 se ilustran diferentes ejemplos de tipos de elementos y materiales admisibles para las barras estructurales según su forma, sección y tamaño. Los nudos de conexión de estructuras triangulares conocidos en el estado de la técnica son generalmente específicos para el tipo del material utilizado en las barras estructurales, no adaptables a otro tipo de materiales; sin embargo, el nudo de conexión objeto de la presente invención soluciona el encuentro con las barras estructurales con un diseño plano vertical que permite aprovechar en las soluciones constructivas los materiales locales o disponibles, sin importar su forma, tamaño o sección.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Elemento constructivo adecuado para la fabricación de un nudo de conexión caracterizado por que presenta una pluralidad de ranuras que atraviesan completamente su grosor, dicha pluralidad de ranuras adecuadas para la fijación de una pluralidad de otros, diferentes, elementos constructivos, tales como elementos o barras estructurales, o como elementos de conexión entre dichos elementos o barras estructurales y el elemento constructivo.

2. Elemento constructivo según la reivindicación anterior caracterizado por que al menos algunas ranuras, de entre esa pluralidad de ranuras, son curvas.

3. Elemento constructivo según la reivindicación anterior caracterizado por que todas las ranuras, de entre esa pluralidad de ranuras, son curvas.

4. Elemento constructivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el cuerpo de dicho elemento, sobre el que está practicada la pluralidad de ranuras, presenta una geometría curva.

5. Elemento constructivo según la reivindicación anterior caracterizado por que el cuerpo de dicho elemento, sobre el que está practicada la pluralidad de ranuras, es una estructura circular.

6. Elemento constructivo adecuado para su conexión a un elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para la fabricación de un nudo de conexión caracterizado por que presenta sus extremos adecuadamente configurados para, de una parte, fijarse a un elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 a nivel de una de sus ranuras; de otra parte, fijar un extremo de un elemento o barra estructural a conectar, de forma indirecta, a dicho elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Elemento constructivo según la reivindicación anterior caracterizado por que su extremo adecuadamente configurado para su fijación a un elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, a nivel de una de las ranuras de este último, presenta para ello un orificio o una ranura que atraviesa completamente su grosor, permitiendo hacer coincidir la luz de dicho orificio (o ranura) con la luz de la ranura del elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 y, una vez coincidentes, permitiendo fijar de forma reversible, mediante medios de fijación adecuados, el elemento constructivo al elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, ya se pretenda una sujeción rígida o móvil.

8. Elemento constructivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7 caracterizado por que está torsionado.

9. Nudo de conexión de elementos constructivos caracterizado por que comprende al menos un elemento constructivo conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

10. Nudo de conexión según la reivindicación anterior caracterizado por que comprende una pluralidad de elementos constructivos conforme cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8.

11. Nudo de conexión según cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10 caracterizado por que comprende dos elementos constructivos conforme cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 paralelos e idénticos entre sí.