ES2200960T3 - Construccion de placa estratificada estructural compuesta. - Google Patents
Construccion de placa estratificada estructural compuesta.Info
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Abstract
En la presente invención se ofrece un elemento laminado estructural compuesto por: una primera capa metálica que tiene una primera superficie interior y una primera superficie exterior; una segunda capa metálica que tiene una segunda superficie interior y una segunda superficie exterior, esta última separada de la primera capa metálica; un molde situado entre las mencionadas primera y segunda superficie interior; y una capa intermedia formada por un elastómero situado en los espacios que quedan entre dichas primera y segunda superficies interiores que no están ocupados por dicho molde, y adherida a la mencionada primera y segunda superficie interior.
Description
Construcción de placa estratificada estructural
compuesta.
La presente invención se refiera a construcciones
estructurales compuestas con placas sándwich a base de laminados y
en particular a las construcciones indicadas para la construcción de
estructuras navales y civiles o en componentes en los que el método
tradicional de construcción incluye rigidizadores de acero o placas
metálicas.
En aplicaciones como cascos de barcos o tableros
de puentes, las placas de acero que constituyen ese tipo de
construcciones por lo general están rigidizadas para mejorar la
rigidez y resistencia evitando el alabeo de las placas en zonas
localizadas. Los rigidizadores pueden estar formados por placas
conformadas en frío o perfiles extruidos, que se sueldan
perpendicularmente a la placa principal que soporta las cargas. Por
lo general los rigidizadores van espaciados a la misma distancia y
pueden estar orientados en una o dos direcciones alineadas con las
dimensiones en planta de la placa principal. En cuanto al número,
tamaño, localización y tipo, ello depende de la aplicación y de las
fuerzas que transmite la estructura. Cuando se emplean rigidizadores
es necesario realizar soldaduras con lo cual se complica el proceso
de fabricación y se añade peso. Los rigidizadores, su unión a la
placa principal o la intersección con otros componentes de la
estructura principal, a menudo representan una fuente de fatiga y
problemas de corrosión. También a veces resulta difícil realizar el
mantenimiento y garantizar una protección adecuada contra la
corrosión en estructuras complejas y abarrotadas que son el producto
de combinar placas rigidizadas.
Los laminados a base de chapa metálica y espuma
tienen gran capacidad de aislamiento acústico y térmico y se
utilizan en revestimientos de fachadas y cubiertas de edificios (ver
por ejemplo el documento US 4,698,278). En ellos generalmente se
emplean materiales que contienen espuma o fibras, pero no están
pensados, o no son capaces de resistir cargas importantes, o sea
cargas significativamente mayores que su propio peso, y pequeñas
cargas debidas a la acción puntual del viento o la nieve. A pesar de
ello, se han realizado investigaciones para utilizar un panel
sándwich de acero - espuma de poliuretano - acero para los cascos de
barcos. La conclusión a la que se llegó fue que este tipo de
construcción no era adecuado, ya que no presentaba suficiente
resistencia a la adherencia que ofreciera la rigidez y resistencia
en el plano o perpendicularmente, equivalente a las estructuras con
placas rigidizadas, que son necesarias para transmitir las cargas
actuantes.
En el documento
GB-A-2 337 022 se presenta el uso de
una capa intermedia comprimida de un elastómero situado entre la
primera y segunda capa metálica y adherido a las superficies
interiores de éstas.
En la presente invención se ofrece un elemento
laminado estructural compuesto por:
una primera capa metálica que tiene una primera
superficie interior y una primera superficie exterior;
una segunda capa metálica que tiene una segunda
superficie interior y una segunda superficie exterior, esta última
separada de la primera capa metálica;
un molde situado entre las mencionadas primera y
segunda superficie interior; y
una capa intermedia formada por un elastómero
situado en los espacios que quedan entre dichas primera y segunda
superficies interiores que no están ocupados por dicho molde, y
adherida a la mencionada primera y segunda superficie interior.
Se puede considerar que la primera y segunda capa
metálicas son placas vistas del conjunto. Por otro lado, no tienen
por qué ser paralelas y pueden guardar distintas distancias entre sí
o tener formas diferentes para que presenten un comportamiento
estructural adecuado o el mejor comportamiento posible.
El elemento estructural laminar de la presente
invención presenta una densidad media reducida si se la compara con
la tecnología anterior y es especialmente ventajosa en aplicaciones
como barcos o tableros de puentes o en otras aplicaciones
estructurales en las que las condiciones de peso son importantes y
en las que se pueden eliminar las soldaduras para reducir los costes
y los problemas de compatibilidad entre metales diferentes. Más aún,
con la creación de un molde hueco, se consigue con facilidad
distribuir interiormente los cableados y las tuberías a través de
los laminados. En comparación con las placas tradicionales de acero
rigidizado, esta forma de construcción garantiza una rigidez y
resistencia equivalente en el plano y perpendicularmente, reduce los
problemas de fatiga, minimiza las concentraciones de fatiga, mejora
el aislamiento térmico y acústico y permite controlar las
vibraciones. El laminado constituye un sistema estructural que actúa
como capa para impedir la aparición de grietas y en el que se pueden
unir dos metales disímiles sin soldadura o sin crear una
celda
galvánica.
galvánica.
Se considera que el molde no resiste cargas sino
que simplemente crea volúmenes con forma, espacios y dimensiones
exactos, en los que el núcleo de elastómero no realiza una función
estructural. El espacio que no ocupa dicho molde está relleno de
elastómero. La cantidad, forma y localización del elastómero entre
las placas metálicas es específica de esta aplicación y está
diseñado para funcionar integralmente con las placas metálicas
vistas, con el objeto de transmitir todas las fuerzas a las que
puede estar sometida la placa estructural laminar compuesta. Se
prevé que haya suficiente superficie de contacto por adherencia
entre el elastómero y las placas metálicas para transmitir las
fuerzas cortantes correspondientes. En algunas aplicaciones se puede
eliminar la soldadura de placas o perfiles metálicos intermedios.
Por otro lado, la capa intermedia debe estar diseñada de forma tal y
con las características materiales (o sea, límite elástico, módulo,
ductilidad, dureza, resiliencia al rebote, características térmicas
y acústicas, características de amortiguación y vibración) como para
garantizar el rendimiento estructural necesario para la aplicación
en cuestión. Por ejemplo, cuando la capacidad de soportar cargas de
impacto y absorber energía, la capa intermedia estará diseñada de
forma de generar disipación de las deformaciones y una acción
membranal inelástica en las placas metálicas vistas y mejorar la
resistencia al punzonamiento.
Las materializaciones físicas de la invención
pueden incluir placas o perfiles metálicos embebidos y adheridos a
la capa intermedia para mejorar la rigidez cortante, flectante y
transversal y mejorar la distribución de las cargas. La
localización, tamaño y número se eligen dependiendo de los
condicionantes estructurales y de carga. Las placas o perfiles
pueden orientarse longitudinalmente o transversalmente, o en ambos
sentidos. La existencia de una rigidez adicional obtenida de esta
manera tiene la ventaja de que las placas o perfiles adicionales no
tienen que ser soldados a las capas metálicas; la transmisión de
esfuerzos cortantes entre las placas metálicas o perfiles y las
capas metálicas se logra mediante la adherencia entre el elastómero
(principalmente) y el molde (en segundo lugar) y las placas o
perfiles metálicos.
La presente invención ofrece un método para
fabricar un elemento estructural laminar, conforme a los siguientes
pasos:
configurar una primera y segunda capa en una
relación espaciada con un molde parcialmente en contacto con ambas
capas metálicas situadas en una cámara núcleo definida entre las dos
placas, en la que el molde rellena parcialmente dicha cámara
núcleo;
moldeo de un elastómero incurado en dicha cámara
núcleo; y
curado de dicho elastómero de modo que se adhiera
a dichas capas metálicas.
Poner el molde en contacto con las capas
metálicas permite que los laminados se puedan montar con facilidad
dentro de la precisión dimensional exigida.
A continuación se describen materializaciones
físicas a modo de ejemplo de la invención en relación a los planos
que se adjuntan:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una
sección transversal lateral de una construcción laminar estructural
compuesta, según la invención, en el que aparecen varios moldes
diferentes.
La Figura 2 es una sección transversal
longitudinal de la misma construcción estructural laminar compuesta,
según la presente invención.
La Figura 3 es una vista transversal de una
segunda materialización física de la invención.
La Figura 4 es una vista transversal de una
tercera materialización física de la invención con una sección en
curva, y
La Figura 5 es una vista transversal de una
cuarta materialización física de la invención.
En las figuras, las piezas similares están
identificadas con los mismos números.
La Figura 1 es una vista transversal de un
elemento laminar conforme con la presente invención. El elemento
laminar está formado por una primera capa exterior (1), un molde
(10), una capa intermedia (20) y una segunda capa exterior (2). El
molde 10 puede estar parcialmente en contacto con las capas
exteriores 1 y 2 en las zonas marcadas (15). La capa intermedia 20
está adherida a cada una de las capas exteriores primera y segunda 1
y 2, con suficiente fuerza como para transmitir las fuerzas
cortantes entre las capas exteriores, de modo de formar un elemento
estructural compuesto capaz de soportar cargas significativamente
mayores que su propio peso.
La carga exacta que tiene que soportar el
elemento laminar dependerá de la aplicación en la que debe
emplearse. La relación del volumen del molde 10 con el volumen de la
capa intermedia 20 se selecciona de conformidad con las propiedades
físicas necesarias. Entre dichas propiedades se puede incluir la
resistencia, la rigidez o la densidad.
El molde 10 está formado por varias subsecciones
(11) interconectadas mediante interconectadores (12). Por lo
general, las subsecciones 11 tienen la misma forma e incluso se
encuentran separadas a la misma distancia, como se observa en las
Figuras 3 ó 4, para el caso de secciones planas o curvas. Los
interconectadores 12 por lo general son paralelos, aunque no
necesariamente, a las capas metálicas 1 y 2. Asimismo, éstos tienen
una sección transversal máxima más pequeña que las subsecciones 11.
Preferentemente, varias subsecciones 11 e interconectadores 12
forman un conjunto integrado. El molde 10 puede estar en contacto
con la primera y segunda capa exterior 1 y 2 a lo largo de todo el
borde de una subsección 11 o en las marcas de alineación (13). En el
último caso, se dispondrá de una mayor superficie para que la capa
intermedia 20 se adhiera a las primera y segunda capas.
De ser posible, habrá vías continuas atravesando
y sorteando el molde 10 desde la primera capa exterior 1 hasta la
segunda capa exterior 2. Incluso habrá vías rectas atravesando y
sorteando el molde 10 desde la primera capa exterior (placa vista) 1
hasta la segunda capa exterior (placa vista) 2 que serán
perpendiculares a la primera y segunda capas exteriores. El molde
puede estar conformado para ofrecer una zona adicional de adherencia
al elastómero en las placas metálicas vistas. Por ejemplo, una
sección transversal de la construcción presentaría una serie de
costillas de elastómero similares a columnas jónicas (columnas con
capiteles).
El molde 10 puede estar hecho de cualquier tipo
de material ligero de espuma, por ejemplo espuma de poliuretano
(PU), que no reacciona con las capas metálicas 1 y 2 o de
elastómero. La espuma preferida es espuma de polipropileno
semirrígida con una densidad mayor de 20 kg/m^{3}.
Preferentemente, el molde será suficientemente rígido como para no
ser fácilmente comprimido por las capas metálicas 1 y 2 o la capa
intermedia 20. El molde 10 puede moldearse para un fin específico o
puede construirse de una forma genérica para espesores específicos
con tal que se le pueda dar el tamaño (cortar) deseado. También se
pueden poner varios moldes uno al lado del otro entre las capas
exteriores individuales. En otras materializaciones físicas se
sustituirían los moldes por otros materiales como madera y cajas de
acero ligero conformado en frío. Dichos moldes tendrían las mismas
funciones y presentarían características similares a los descritas
anteriormente para los moldes 10. Estos moldes asimismo pueden
aumentar la resistencia al corte y la flexión.
Como se puede observar en las Figuras 3 ó 4, el
molde 10 puede estar compuesto por una serie dispuesta regularmente
de subsecciones interconectadas a intervalos regulares. Un laminado
estructural hecho de esta manera presentará propiedades uniformes en
todo el elemento. Como alternativa, como se indica en la Figura 1,
el tamaño, la forma y el espaciado de las subsecciones puede variar.
Tampoco es necesario que los interconectores 12 estén espaciados
uniformemente. Se puede elegir cualquier forma de subsección 11 e
incluso formas huecas. Estas variables se eligen según las
propiedades físicas exigidas en un elemento en una zona en
particular. La inclusión de interconectores 12 huecos o de
subsecciones 11 alargadas huecas permite pasar cables y tubos en el
interior.
La función del molde 10 no es resistir cargas
sino más bien representa una forma conveniente de crear huecos en la
capa intermedia 20, en las zonas en las que la capacidad resistente
a las cargas total del elastómero 20 que se encuentra en el espacio
entre la primera superficie interior 4 y la segunda superficie
interior 6 no es necesaria. De esta forma, la densidad de un
elemento estructural en particular se puede reducir
significativamente. Por otro lado, la posición del hueco dentro del
elemento estructural laminar puede ser controlada con precisión y
hasta se puede aumentar la precisión dimensional de la distancia
entre la primera superficie interior 4 y la segunda superficie
interior 6.
La primera capa exterior 1 incluye una primera
superficie exterior 3 y una primera superficie interior 4. De igual
forma, la segunda capa exterior 2 incluye una segunda superficie
exterior 5 y una segunda superficie interior 6. La primera
superficie interior 4 y la segunda superficie interior 6 pueden
estar separadas entre sí en un rango de entre 20 y 250 mm. Como
mínimo, la primera y segunda capas exteriores tendrán un espesor de
2 mm y la capa intermedia 20 mm. De ser posible, la capa intermedia
tendrá un módulo de elasticidad E de por lo menos 250 MPa, más
preferiblemente 275 Mpa, a la temperatura ambiente máxima esperada
en el que debe emplearse el elemento. En las aplicaciones para la
construcción de barcos, esta temperatura puede ser de 100ºC. El
elastómero no debe ser demasiado rígido, de modo que el módulo E
debería ser inferior a 5000 MPa a la temperatura más baja esperada o
sea de -40 ó -45ªC en aplicaciones náuticas.
Si para una aplicación específica hace falta una
rigidez cortante o flectante mayor, se pueden moldear placas
metálicas o perfiles extruidos de forma integral o bien adheridos al
molde o al elastómero. La localización, tamaño y número se eligen en
función de los requisitos estructurales o de carga. Las placas o
perfiles pueden estar dispuestos longitudinalmente, transversalmente
o en ambos sentidos.
Las fuerzas de desgarramiento, compresión y
tracción, así como el alargamiento del elastómero, deben maximizarse
para permitir que el laminado compuesto absorba energía en casos de
cargas inusuales, como puede ser un impacto. En particular, las
fuerzas de compresión y tracción del elastómero deben ser por lo
menos 2 y preferentemente 20 MPa, y de ser posible de 40 MPa. Las
fuerzas de compresión y tracción desde luego pueden ser
considerablemente mayores que estos mínimos.
En la Figura 5 aparece otra materialización
física de la presente invención, en la que las placas de corte 60
van más allá de la primera y segunda capas exteriores 1 y 2. Las
placas de corte 60 pueden ser macizas o perforadas, con agujeros
practicados 61 como se indica en la Figura 6, con el objeto de
permitir un movimiento libre de la placa intermedia inyectada 20 y
después del curado para incrementar la carga (enclavamiento
mecánico) entre la capa intermedia 20 y las placas de corte 60. Las
placas perforadas constituyen elementos más rígidos, presentan menor
esbeltez y tienen menor peso. Preferentemente, las placas de corte
60 están situadas junto a las subsecciones 11, como se muestra en la
Figura 5. Estas subsecciones 11 preferentemente se extienden a lo
largo de toda la longitud del elemento, de modo que la capa
intermedia forme una serie de costillas alargadas y separadas entre
sí y que las placas de corte 60 queden adheridas a una de dichas
costillas alargadas. El esfuerzo cortante se transmite a las placas
de corte 60 a través de la adherencia (de adhesión y mecánica) para
garantizar la resistencia a la flexión deseada.
Las capas metálicas 1 y 2 son preferentemente de
acero estructural aunque también pueden ser de aluminio, acero
inoxidable o de otras aleaciones estructurales para aplicaciones
especiales en las que son esenciales la ligereza, resistencia a la
corrosión, inertidad u otras propiedades específicas. El metal debe
tener preferentemente un límite elástico mínimo de 240 MPa y un
alargamiento de por lo menos el 20%. Para muchas aplicaciones,
especialmente en la construcción de barcos, es fundamental que el
metal se pueda soldar.
Las capas metálicas 1 y 2 pueden ser de metales
diferentes que realicen funciones diferentes. Por ejemplo se puede
usar acero suave para conseguir resistencia a bajo precio, acero
inoxidable para tener dureza y resistencia al ataque de productos
químicos, y aluminio en caso de necesitar un peso ligero, buena
rigidez y resistencia.
La ductilidad del elastómero a la temperatura de
funcionamiento más baja debe ser mayor que la de las capas metálicas
que es alrededor del 20%. Un valor deseado de ductilidad del
elastómero a la temperatura de funcionamiento más baja es del 50%.
El coeficiente térmico del elastómero también debe ser
suficientemente cercano al del acero, de modo que la variación de la
temperatura a lo largo del rango de temperatura esperado, y durante
la soldadura, no provoque delimitación. El grado en que pueden
variar los coeficientes térmicos de los dos materiales dependerá, en
parte, de la elasticidad del elastómero, pero se cree que el
coeficiente de dilatación térmica del elastómero puede ser de
aproximadamente 10 veces más que el de las capas metálicas. El
coeficiente de dilatación térmica del elastómero puede controlarse
añadiendo sustancias de relleno en el elastómero.
La resistencia a la adherencia entre el
elastómero y las capas metálicas debe ser de por lo menos 1 MPa, y
preferentemente 6 MPa en todo el rango de la temperatura de
funcionamiento. Esto se consigue gracias a la capacidad de adhesión
propia del elastómero al acero, aunque se pueden añadir adhesivos
adicionales.
adicionales.
Si el elemento debe emplearse en una aplicación
relacionada con la construcción de barcos, otros requisitos
adicionales pueden ser que la resistencia a la tracción en toda el
conjunto sea la suficiente como para soportar la presión
hidrostática negativa prevista y las fuerzas de delaminación de las
uniones del acero. El molde y el elastómero deben ser
hidrolíticamente estables al agua de mar y el agua dulce, y si el
elemento se va a utilizar en un petrolero debe tener resistencia
química a los combustibles.
Por lo tanto, el elastómero básicamente está
formado por un poliol (por ejemplo poliéster o poliéter) junto con
un isocianato o diisocianato, expansores de cadenas y sustancias de
relleno. Las sustancias de relleno se incluyen, según resulte
necesario, para reducir el coeficiente térmico de la capa
intermedia, reducir su coste y de alguna manera controlar las
propiedades físicas del elastómero. También se pueden incluir otros
aditivos, por ejemplo para controlar la hidrofobicidad o adhesión, y
retardadores de fuego.
El molde 10 y la capa intermedia 20 pueden estar
expuestos (abiertos) o encerrados. En el caso en que los materiales
del molde 10 y la capa intermedia 20 estén expuestos y cuando la
soldadura esté minimizada o incluso eliminada también, el material
de la capa intermedia debe ofrecer la capacidad de corte adicional
necesaria entre las placas, y debe ser resistente al medio ambiente
(por ejemplo resistente a los rayos UV). Para mejorar la resistencia
al fuego pueden ser necesarios otros aditivos para los
materiales
expuestos.
expuestos.
La relación del espesor total de las capas
exteriores con el espesor del elastómero (T_{1} + T_{3})/T_{2}
generalmente es del orden de 0.1 a 2.5. El elastómero es
preferentemente compacto, o sea que ha retenido aire de menos de
aproximadamente el 25% por volumen.
En las superficies exteriores de las capas
metálicas se pueden aplicar baños, por ejemplo por razones de
revestimiento o resistencia a la corrosión, bien antes o después de
la fabricación del laminado. También se pueden incluir otros baños
para proteger el elastómero expuesto.
El elemento de la presente invención es
notablemente más fuerte y rígido que un elemento con el mismo
espesor total de metal que no tiene capa intermedia. Esto se debe a
que el elemento actúa de una forma análoga a una viga cajón o una
viga I, en las que la capa intermedia realiza la función del/las
alma/almas. Para funcionar de esa manera, la capa intermedia en sí y
las adherencias a las capas exteriores deben ser suficientemente
fuertes como para transmitir las cargas que se generen con el uso
del elemento.
Una ventaja adicional de la presente invención
que tiene especial importancia en la construcción de barcos y en
aplicaciones relacionadas con puentes, es que la capa intermedia
actúa para evitar la propagación de grietas entre la capa interior y
la capa exterior. La elasticidad de la capa intermedia ayuda a
evitar la propagación o mayoración de las grietas existentes. La
construcción mediante laminados estructurales compuestos se curva
según un radio mayor en los puntos de apoyo o a lo largo de los
bordes de las cargas, disipando los esfuerzos de flexión,
disminuyendo las correspondientes concentraciones de fatiga y la
posibilidad de formación de grietas por fatiga.
El método elegido para fabricar un elemento
laminar según la invención es situar las dos capas metálicas 1 y 2
separadas respecto del molde 10 que se ha dispuesto entre las dos
capas 1 y 2 y en contacto con las dos capas 1 y 2. De esta manera,
la separación de las dos capas queda definida por la dimensión del
molde 10. El elastómero de la capa intermedia 20 se moldea o inyecta
(generalmente a presión) directamente en el resto de la cámara
formada por las dos capas metálicas 1 y 2 que no ocupa el molde 10.
El molde puede estar adherido a las placas de acero mediante agentes
aglutinantes de compuestos elásticos compatibles con suficiente
fuerza como para mantener las placas en su sitio durante el proceso
de inyección hasta que el elastómero esté suficientemente
curado.
Durante el moldeo, las placas 1 y 2 pueden
mantenerse en una posición inclinada para favorecer el flujo del
elastómero, o incluso en posición vertical, aunque la carga
hidrostática del elastómero durante el moldeo no debe ser excesivo y
hay que optimizar el flujo del aire desplazado. Las placas también
pueden fijarse en la estructura y rellenarse con elastómero in
situ.
Para facilitar la soldadura de un elemento con
otros elementos o con una estructura existente, es necesario dejar
un margen de soldeo suficiente alrededor de los bordes para asegurar
que el elastómero y su adherencia a la placa de acero no se dañen
con el calor de la soldadura. El ancho del margen de soldeo
dependerá de la resistencia al calor del elastómero y la técnica de
soldadura a usar, pero puede ser de aproximadamente 75 mm. Si el
elastómero se moldea entre las placas, el margen de soldeo tendrá
que estar definido por separadores alargados extraíbles o moldeados
in situ.
La cantidad de orificio de inyección y venteo
dependerá del equipo disponible para bombear los componentes del
elastómero para que se produzcan las mínimas salpicaduras (de ser
posible sin salpicaduras), del volumen, orientación y forma a
rellenar, las localizaciones óptimas para evacuar aire (seguridad de
que no se producen vacíos) y el tiempo de solidificación del
elastómero. Los orificios de inyección y venteo deben situarse en
los puntos adecuados para el tipo de uso al que está destinado el
elemento. Si el elemento debe utilizarse como placa de casco en un
barco con doble casco, los orificios de inyección idealmente deberán
adecuarse para que miren el hueco entre cascos en lugar del mar o el
espacio para la carga. Los orificios de inyección idealmente serán
orificios de desconexión rápida, posiblemente con válvulas
unidireccionales, que se puedan rectificar después del moldeo. Los
orificios de inyección y venteo pueden ser simples agujeros
practicados en las placas metálicas vistas, que también se pueden
sellar con tapones metálicos planos o que se queden enrasados con la
placa metálica vista. Los tapones que se inserten en los orificios
de inyección o venteo deben estar hechos de un material que tenga
características galvánicas compatibles con las capas metálicas.
El proceso de inyección debe ser controlado con
el fin de garantizar que la cámara se llena uniformemente sin
ninguna presión de retorno que pueda provocar un abombamiento y
alterar el espesor de las placas. También se puede realizar la
inyección utilizando tubos que se puedan ir retirando
progresivamente a medida que se llena la cámara.
Después de la fabricación y durante la vida del
laminado podría ser necesario comprobar que el elastómero se ha
adherido correctamente a las capas metálicas. Para ello se pueden
aplicar técnicas de ultrasonido o de rayos gamma.
Para reparar los elementos dañados, o en caso que
el elastómero no se haya adherido correctamente, se sierra (corte en
frío) o se corta con soplete la región afectada de la placa metálica
y se corta o se ahueca el elastómero, por ejemplo mediante una
fresadora o agua presurizada (chorro de agua con abrasivo) hasta que
se vea elastómero en buen estado, y se crea un margen para la
soldadura. La superficie expuesta del elastómero restante debe estar
suficientemente limpia para que adhiera el nuevo elastómero, que se
moldeará in situ.
La presente invención que se ha descrito sirve
para aplicaciones marítimas y de ingeniería civil, y especialmente
aplicable cuando se prevén importantes cargas en el plano y
perpendiculares, cuando hay que soportar cargas de impacto, cuando
hace falta una mayor resistencia a la fatiga o cuando se quiere
tener resistencia a la propagación de grietas.
Claims (35)
1. En la presente invención se ofrece un elemento
laminado estructural compuesto por:
una primera capa metálica que tiene una primera
superficie interior y una primera superficie exterior;
una segunda capa metálica que tiene una segunda
superficie interior y una segunda superficie exterior, esta última
separada de la primera capa metálica;
un molde situado entre las mencionadas primera y
segunda superficie interior; y
una capa intermedia formada por un elastómero
situado en los espacios que quedan entre dichas primera y segunda
superficies interiores que no están ocupados por dicho molde, y
adherida a la mencionada primera y segunda superficie interior.
2. Un elemento estructural laminar según la
reivindicación 1 en el que la primera y segunda capas metálicas
están adheridas entre sí mediante una capa intermedia de elastómero
sin soldaduras junto con capas metálicas intermedias.
3. Un elemento estructural laminar según las
reivindicaciones 1 ó 2 en el que dicho molde está formado por una
serie de subsecciones.
4. Un elemento estructural laminar según la
reivindicación 3 en el que las subsecciones son alargadas.
5. Un elemento estructural laminar según las
reivindicaciones 3 ó 4 en el que la serie de subsecciones están
interconectadas mediante interconectores.
6. Un elemento estructural laminar según las
reivindicaciones 3, 4 ó 5 en el que dichas subsecciones incluyen
marcas de alineación que sobresalen de las superficies de dichas
subsecciones para quedar en contacto con dichas primera o segunda
superficies interiores.
7. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones de la 3 a la 6 en el que dichas
subsecciones son huecas.
8. Un elemento estructural laminar según las
reivindicaciones 3 a 7 en el que las subsecciones de un molde no son
todas de la misma forma.
9. Un elemento estructural laminar según las
reivindicaciones 3 a 8 en el que las subsecciones del molde no están
espaciadas a igual distancia.
10. Un elemento estructural laminar según las
reivindicaciones 4 a 9 en el que la superficie transversal de dichas
subsecciones es mayor que la superficie transversal de dichos
interconectores.
11. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que una serie de
moldes se extiende a lo largo de toda la longitud del elemento, de
modo que la capa intermedia forme una serie de costillas
alargadas.
12. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores que asimismo comprende
por lo menos una placa de corte generalmente perpendicular a dichas
primera y segunda capas, que se extiende entre ambas y que está
adherida a dicha capa intermedia.
13. Un elemento estructural laminar según la
reivindicación 12 en el que dicha por lo menos una placa de corte
tiene taladros pasantes.
14. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho molde
es de espuma, preferentemente espuma de poliuretano (PU).
15. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 14 en el que el
molde está hecho de polipropileno.
16. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho molde
está parcialmente en contacto con por lo menos una de dichas primera
y segunda capas metálicas.
17. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que existen vías
continuas sorteando dicho molde desde la primera capa interior
hasta la segunda capa interior.
18. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que existen vías
rectas sorteando dicho molde desde la primera capa interior hasta la
segunda capa interior que son básicamente perpendiculares a dichas
primera y segunda capas metálicas
19. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que otros
elementos metálicos estructurales adicionales están situados entre
dichas primera y segunda superficies interiores, pero no soldados a
ellas.
20. Un elemento estructural laminar según la
reivindicación 19 en el que dicho elastómero está adherido a dichos
elementos adicionales.
21. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho
elastómero tiene un módulo de elasticidad E mayor o igual a
aproximadamente 250 MPa y una ductilidad que supera la de las capas
metálicas.
22. Un elemento estructural laminar según la
reivindicación 21 en el que dicho elastómero tiene un módulo de
elasticidad mayor o igual a aproximadamente 275 MPa.
23. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho
elastómero tiene resistencias de tracción y de compresión de por lo
menos 2MPa.
24. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho
elastómero tiene una resistencia a la adherencia a dichas capas
metálicas de por lo menos 1 MPa.
25. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho
elastómero es compacto.
26. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dichas
primera y segunda capas metálicas están separadas una de otra entre
aproximadamente 20 mm y aproximadamente 250 mm.
27. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dichas
primera y segunda capas metálicas tienen un espesor dentro del rango
de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 25 mm.
28. Un elemento estructural laminar según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la relación
del espesor total de la primera y segunda capas metálicas y el
espesor de la capa intermedia está en el rango de 0.1 a 2.5.
29. Una estructura o vaso náutico o de ingeniería
civil que incluye por lo menos un elemento estructural según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
30. Un método para fabricar un elemento laminar
estructural que incluye los siguientes pasos:
configurar una primera y segunda capa en una
relación espaciada con un molde parcialmente en contacto con ambas
capas metálicas situadas en una cámara núcleo definida entre las dos
placas, en la que el molde rellena parcialmente dicha cámara
núcleo;
moldeo de un elastómero incurado en dicha cámara
núcleo; y
curado de dicho elastómero de modo que se adhiera
a dichas capas metálicas.
31. Un método según la reivindicación 30 en el
que los elementos metálicos adicionales con capacidad resistente
están situados entre dichas superficies interiores primera y
segunda, pero no en contacto con ellas.
32. Un método según la reivindicación 30 ó 31 en
el que dicho molde está hecho de espuma, preferentemente de espuma
de poliuretano (PU).
33. Un método según la reivindicación 30, 31 ó 32
en el que los elementos metálicos adicionales con capacidad
resistente están moldeados integralmente con dicho molde.
34. Un método según la reivindicación 30, 31, 32
ó 33 en el que los elementos metálicos adicionales con capacidad
resistente están moldeados integralmente con dicho elastómero.
35. Un método, según alguna de las
reivindicaciones entre 30 y 34, en el que elastómero, cuando está
curado, presenta un módulo de elasticidad E mayor o igual a 250 MPa
y una ductilidad superior a la de las capas metálicas.
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