ES2231388T3 - Miembro estructural y un metodo para fabricar dicho miembro. - Google Patents

Abstract

Un miembro estructural (1) que tiene una sección transversal generalmente en forma de U y una configuración extendida longitudinalmente, comprendiendo una porción base (2) y dos porciones de pata (3) que se extienden sustancialmente en ángulo recto a partir de dicha porción base, comprendiendo dicho miembro estructural (1) por lo menos una porción ondulada e incluyendo cada porción de pata (3) una primera sección (3a) que forma una pared interna de la porción de pata y una segunda sección (3b) paralela con dicha primera sección y unida a la primera sección a lo largo de una primera línea de unión (4) y la porción base a lo largo de una segunda línea de unión (5) en que dicho miembro estructural está íntegramente formado de por lo menos una delgada chapa o lámina ondulada en una forma de onda continua en el sentido longitudinal del miembro, caracterizado por el hecho de que las ondulaciones en el costado externo del miembro estructural (1) están entrelazadas con las ondulaciones de la porción base (2) en el área de dicha segunda línea de unión (4).

Description

Miembro estructural y un método para fabricar dicho miembro.

El presente invento se refiere a un miembro estructural que tiene una sección transversal generalmente en forma de U y una configuración extendida longitudinalmente, el cual comprende una porción base y dos porciones de pata que se extiende sustancialmente en ángulo recto a partir de dicha porción base, comprendiendo dicho miembro estructural por lo menos una porción ondulada y cada porción de pata incluyendo una primera sección que forma una pared interna de la porción de pata y una segunda sección paralela con dicha primera sección y unida a la primera sección a lo largo de una primera línea de unión y la porción base a lo largo de una segunda línea de unión.

Tales miembros estructurales se utilizan en un amplio campo de aplicaciones, y su estructura y material varían de acuerdo con las demandas eaklizadas por el campo en particular.

Por ejemplo, la solicitud internacional publicada núm. WO-90/03921 describe un miembro de soporte para plataformas de carga, comprendiendo un canal que tiene una sección transversal generalmente en forma de U. El miembro de soporte está fabricado a partir de planchas planas de metal, tal como acero o aluminio. A fin de aumentar la rigidez del miembro de soporte, se prensan nervaduras en los paneles de base y laterales a intervalos regulares a todo lo largo del miembro de soporte. El miembro de soporte descrito en dicho documento presenta buenas propiedades de carga en combinación con un peso relativamente bajo.

En otros campos de aplicación, no únicamente es importante la capacidad de soporte de carga. A fin de evitar problemas de estabilidad dimensional en estructuras de paredes delgadas tales como herramientas o moldes de forma hueca, u otras estructuras tales como cascos de embarcación o componentes de avión, ya se conoce bien la provisión de tales estructuras con elementos de refuerzo o consistencia. Dichos elementos pueden comprender por ejemplo tubos o barras de acero, o perfiles que tengan cualquier sección transversal, de los cuales se juntan cortas piezas por medio de soldadura a fin de ajustar los elementos de refuerzo o consistencia a la forma de estructura que con frecuencia puede tener una superficie no plana, por ejemplo una superficie de doble curvatura.

Del sector de moldeo de plásticos o materiales compuestos, se conoce el sistema de proporcionar el dorso de la herramienta o la cara del molde con un refuerzo en forma de un tubo cuadrado flexible en espiral de fibra de vidrio o tela de grafito a la que se da la forma del envolvente a reforzar y que se cubre sustancialmente con una estera de fibra de vidrio y se somete a un tratamiento en autoclave. Sin embargo, el tubo flexible es relativamente caro y difícil de manipular.

La patente estadounidense núm. 3.301.582 describe un elemento estructural de la clase mencionada en la introducción. Dicho elemento comprende una superficie en la porción base con un ondulado inclinado oblicuamente, circundado por secciones planas. Esto comporta que la flexibilidad del elemento se vea afectada negativamente.

La solicitud EP-0.866.196 describe un encajonado de viga de suelo formada por una sección plegada de material ondulado. El encajonado está destinado a ser colocado en una zanja y ser soportado al rellenar la zanja.

El objeto del invento es proporcionar un elemento estructural que sea fácil de manejar y ajustar a la forma deseada.

Para conseguir esto, el miembro estructural de acuerdo con el invento se caracteriza por el hecho de que dicho miembro estructural está formado íntegramente de por lo menos una delgada plancha o lámina que está ondulada en una forma de ondulación continua en el sentido longitudinal del miembro; y en que las ondulaciones en el costado externo del miembro estructural están parcialmente fuera del área de la primera línea de unión.

Formando el miembro estructural en forma de U íntegramente de una fina chapa o lámina de material ondulado y proveyéndolo de porciones de pata de doble pared, el miembro estructural es lo bastante flexible como para adaptarse a la superficie a la que debe ir fijado, pero una vez fijado a dicha superficie es resistente a las fuerzas de flexión, torsión, tensión y compresión y crea una buena base para la colocación de material compuesto portador de carga, principalmente en la porción base. La estructura ondulada permite usar un material que tenga un espesor sustancialmente reducido en relación con otros elementos que tienen propiedades correspondientes con respecto a la rigidez y la resistencia, proporcionando así un producto ligero. Al cortar las ondulaciones en el costado exterior del miembro estructural, parcialmente por el área de la primera línea de unión, se evitan o por lo menos se reducen deformaciones en el área de la segunda línea de unión. Además de prevenir o reducir las deformaciones en esta área durante la fabricación, al cortar parcialmente las ondulaciones en el área de la primera línea de unión se obtiene una conexión entre la primera y la segunda secciones en forma de porciones que circundan un hueco.

En una forma de realización preferida, las ondulaciones de cada primera sección están entrelazadas con las ondulaciones de la porción base en el área de dicha segunda línea de unión. Las ondulaciones entrelazadas entre las porciones de pata de doble pared y la porción base proporcionan una seguridad contra la separación no intencionada de las secciones de las porciones de pata.

A fin de facilitar la fabricación del miembro y mejorar la retención de la sección de pata interna, puede formarse una ranura en el área de dicha segunda línea de unión en el costado interior del miembro estructural.

El miembro estructural puede comprender por lo menos una lámina o plancha de metal o material plástico o una combinación de ellos.

Preferiblemente, el miembro estructural comprende por lo menos una lámina o plancha de aluminio o de aleación de aluminio.

El espesor de la plancha o lámina del miembro estructural puede estar comprendido entre 0,01 y 0,5 mm.

La primera y segunda secciones de la pata pueden estar unidas entre sí por medio de adhesivo. Mediante la unión adhesiva entre las secciones de pata, se consigue una mejor seguridad entre dichas secciones.

En otro aspecto del invento se proporciona un método para fabricar un miembro estructural, comprendiendo las fases de doblar una primera sección de por lo menos una longitud de un material de plancha o lámina ondulada correspondiente a dicha primera sección de la porción de pata a lo largo de la citada primera línea de unión, sustancialmente 180º alrededor de una segunda sección de dicha por lo menos una longitud de material correspondiente a la citada segunda sección de la porción de pata, y doblar dichas primera y segunda secciones a lo largo de la mencionada segunda línea de unión de dicha por lo menos una longitud de material correspondiente al costado externo de dicho miembro estructural que es parcialmente cortado en el área de la primera línea de unión ante de la citada primera fase de doblado.

Las formas de realización ventajosas del método vienen indicadas en las reivindicaciones dependientes 9 a 13.

A continuación se describirá el invento con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos esquemáticos, en los cuales:

La figura 1 es una vista en perspectiva del miembro estructural en una forma de realización del invento;

La figura 2 es una vista en perspectiva del miembro estructural de la figura 1, pero en un estado sin doblar;

La figura 3 es una vista en perspectiva de dos miembros longitudinales montados en una superficie;

La figura 4 es una vista extrema, a mayor escala, de un miembro estructural de acuerdo con el invento, llevando un elemento de unión separado;

La figura 5 es una vista correspondiente a la figura 4 de dos miembros estructurales unidos por medio de un elemento de unión separado; y

La figura 6 es una presentación esquemática de un método de fabricación del miembro estructural de acuerdo con el invento.

El miembro estructural 1, generalmente en forma de U, tal como se ha representado en la figura 1, comprende una porción base 2 y dos porciones de pata 3 que se extienden sustancialmente en ángulo recto a partir de la porción base 2. Cada porción de pata 3 tiene doble pared y comprende una primera sección 3a que forma la pared interna y una segunda sección 3b que forma la pared externa de la porción de pata 3.

El miembro estructural 1 está íntegramente formado de por lo menos una plancha o lámina de cualquier material plástico o metálico adecuado, o de una combinación de los mismos. El espesor de la plancha o lámina es del orden de 0,01 a 0,5 mm, siendo un ejemplo una lámina de aluminio que tiene un espesor de 0,1 mm. El material de la plancha o lámina depende del uso a que este destinado el miembro estructural. En aplicaciones donde convengan propiedades térmicas, tales como la conductividad térmica, es deseable una chapa o lámina de material metálico. Además pueden ponerse una o dos láminas o chapas, posiblemente de materiales distintos, una encima de otra a fin de obtener un laminado, y un recubrimiento del tipo ya conocido aplicado en una o ambas caras de la(s) chapa(s) o lamina(s). Las dimensiones del miembro estructural 1 también pueden variar, siendo ejemplos característicos de ello una anchura de aproximadamente 45 mm y una altura de aproximadamente 28 mm para un miembro hecho de una lámina de aluminio de 0,1 mm de espesor. Sin embargo, la anchura, altura y espesor puede variarse en función de la aplicación del miembro estructural, preferiblemente manteniendo la relación altura/anchura.

Partiendo del estado desplegado del miembro estructural 1, representado en la figura 2, puede verse que a fin de conseguir el estado doblado del miembro estructura mostrado en la figura 1, la primera sección 3a de cada porción de pata 3 se dobla a lo largo de una primera línea de plegado o de unión 4 (línea de trazos) en una operación de doblado de sustancialmente 180º. A continuación, la primera y segunda secciones 3a, 3b se doblan a lo largo de una segunda línea de plegado o unión 5 (línea de trazos y puntos) en una segunda operación de doblado sustancialmente a 90º. En la forma de realización representada, se asegura durante esta segunda operación de doblado que las ondulaciones de la primera sección 3a queden colocados en una relación entrelazada con las ondulaciones de la porción base 2 en el área de transición entre cada primera sección 3a y la porción base 2, es decir, en el área de cada segunda línea de unión 5, o sea, las crestas de onda 6 de la primera sección 3a quedan dispuestas en los senos de onda entre crestas de onda sucesivas 7, 8 de la porción base 2. Como alternativa o como una seguridad adicional contra la separación unidireccional entre la primera y la segunda secciones 3a, 3b de la porción de pata, dichas secciones pueden estar conectadas por adhesivo una a otra con ayuda de una cinta autoadhesiva de doble cara o cualquier adhesivo adecuado.

Asimismo, el miembro estructural 1 puede estar provisto de una ranura (no representada) que se extienda a lo largo de cada segunda línea de plegado 5 en el costado superior del miembro, tal como aparece en la figura 2. Dicha ranura contribuye a un efecto mejorado de bloqueo ente las porciones de pata 3 y la porción base 2, facilitando el trabajo del segundo plegado. Durante esta operación, el costado exterior de la porción base 2 es aplanado de modo que pueda constituir una buena base para colocar material compuesto portador de carga.

Durante la fabricación, el costado inferior del miembro, tal como aparece en la figura 2, es cortado adicionalmente a lo largo de cada primera línea de plegado 4 de modo que las crestas de onda quedan cortadas en dicha área y la primera sección 3a y la segunda sección 3b están por tanto únicamente conectadas una con otra en las porciones indicadas con 9 y 10 en la figura 1, circundando dichas porciones 9, 10 un hueco 11. Se observará que los términos que definen la orientación del miembro estructural únicamente se emplean para definir las posiciones relativas de cualquiera de los elementos. El invento no queda limitado a una orientación determinada del miembro estructural durante su empleo o fabricación.

Ahora el miembro estructural 1 puede conectarse a una estructura a reforzar o a fin de proporcionarle, por ejemplo, calefacción o ventilación. El miembro estructural 1 también puede conectarse a otros elementos similares por medio de perfiles de unión separados de un material adecuado.

En la figura 3 se muestra un ejemplo de una posición de empleo, en que la referencia 100 indica una superficie de una estructura que será descrita a continuación como un molde sustancialmente en forma de envoltura que define la superficie de un producto a moldear, siendo la superficie 100 el dorso del molde. El producto puede comprender tales artículos como piezas de avión, cascos de embarcación y de barco, rotores de molinos de viento, etc., pero también son concebibles otros productos cualesquiera. Alternativamente, los miembros estructurales de acuerdo con el invento pueden formar parte, a modo de columnas o riostras de refuerzo, de la estructura de uno de tales productos, o formar parte del propio molde tal como se explicarán con más detalla a continuación.

Un primer miembro estructural 1 se coloca sobre la superficie 100 en la posición deseada y se fija a la superficie 100, bien por medio de un material adhesivo o mediante un perfil separado de unión tal como se indica en la figura 4.

El material adhesivo comprende preferiblemente el mismo material matriz, por ejemplo resina y agente de fraguado, que la superficie 100. Es decir, en el caso de un molde de poliéster reforzado con fibra de vidrio, se emplea poliéster como material adhesivo, y en el caso de un molde de epoxy reforzado con fibra de vidrio o fibra de carbono, se emplea un adhesivo con base de epoxy. También es concebible utilizar le mismo material en el molde y en el adhesivo. A fin de mejorar la fijación del miembro estructural a la superficie 100, puede colocarse una tira de material humedecido de vellón o material más ancho, por ejemplo de poliéster o epoxy, sobre la superficie, por lo menos debajo de las porciones de pata del miembro estructural. De este modo se garantiza una fijación segura del miembro estructural 1 a la superficie 100, incluso si la superficie comprende irregularidades y, al mismo tiempo, se asegura una mejor retención de las porciones de pata del miembro estructural a la superficie 100 durante la colocación en posición del miembro estructural sobre la superficie. A continuación se coloca en posición un segundo miembro estructural 1' sobre la superficie 100. En el área de intersección entre el primer y el segundo miembros estructurales 1 y 1', se corta un área correspondiente a la anchura del miembro estructural 1 en cada porción de pata 3' del segundo miembro estructural 1' de manera que la porción base 2' del segundo miembro estructural 1' solape la porción base 2 del primer miembro estructural 1 en el área de intersección. Preferiblemente, el área recortada es ligeramente menor que la anchura del miembro de modo que el material en la porción base se estira para eliminar las ondulaciones. Ahora pueden fijarse otros miembros estructurales a la superficie 100 sustancialmente del mismo modo. Dada la flexibilidad del miembro, los miembros estructurales pueden colocarse en posición sustancialmente a lo largo de cualquier recorrido curvolineal, y los miembros pueden colocarse en posición, por ejemplo con una configuración en forma de T o en forma de Y. Después de la fijación del número deseado de miembros estructurales de acuerdo con el invento según cualquier configuración, los miembros estructurales y la superficie pueden recubrirse por ejemplo con una estera de fibra de vidrio.

Tal como puede verse en la figura 4, puede montarse un perfil de unión separable 50 que tenga una sección transversal sustancialmente en forma de H, sobre cada porción de pata del miembro estructural a fin de proporcionar una manera alternativa de fijación. El perfil de unión 50 puede estar hecho de un material termoplástico, tal como por ejemplo polipropileno, que va conectado con cada porción de pata 3 del miembro estructural 1 mediante calentamiento del material termoplástico hasta su punto de fusión y el consiguiente enfriamiento. El miembro estructural 1 y el perfil de unión 50 son colocados en la posición deseada y el material termoplástico del perfil de unión se calientan localmente hasta su punto de fusión, a continuación de lo cual, el miembro estructural 1 y el perfil de unión 50 son apretados contra la superficie 100. Esta operación de calentamiento puede realizarse mediante un soplador de aire caliente o con otros medios de calentamiento adecuados. Alternativamente, todo el miembro estructural 1, incluido el perfil de unión 50, se calienta por encima de la temperatura de fusión del material termoplástico y luego se coloca y aprieta contra la superficie 100 en una sola operación.

Tal como puede verse en la figura 5, el mismo perfil de unión 50 puede utilizarse para unir dos miembros estructurales 1 y 1'', conectados uno al otro utilizando la soldadura del perfil 50 a las porciones de pata opuestas de cada miembro estructural 1 y 1'', sustancialmente del mismo modo que se ha descrito antes. El elemento que comprende los dos miembros estructurales 1, 1'' y los perfiles de unión 50, pueden ser deformados manualmente doblándolos en el plano vertical en la figura 5, mientras que el elemento es relativamente rígido en el sentido particular a dicho plano. Debido a sus propiedades autoportantes, este elemento ahora puede formar parte del bastidor para aplicar materiales compuestos.

La fabricación del miembro estructural 1 puede realizarse tal como se ha representado esquemáticamente en la figura 6, en que la plancha o lámina de material se desenrolla de una bobina 13 y se somete a una operación de laminado en A para conseguir una longitud de material ondulado en forma de onda continua. La forma, paso y altura exacta de las ondulaciones pueden variarse. A continuación, las ondulaciones son parcialmente cortadas en la zona de la primera línea de unión 4 en B por medio de una herramienta cortante y un contrafuerte en forma de una cinta sin fin de un material elástico, y se forma la ranura a lo largo de la segunda línea de unión 5 en C por medio de un par de rodillos (no representados) que presionan contra la longitud de material que también en esta posición es soportado por una cinta elástica sin fin. Mediante una serie de guías (no representadas), que pueden ser en forma de una cantidad de cilindros o raíles, en D y E, la plancha o lámina de metal ondulado es doblada y las ondulaciones de cada primera sección 3a se colocan entre las ondulaciones de la porción base 2. En F, la chapa o lámina metálica, ahora en forma de U, puede cortarse en longitudes apropiadas para formar una cantidad de miembros estructurales 1 de acuerdo con el invento, siendo los valores característicos de la longitud de los miembros del orden de 500 a 3000 mm. Caso de que la primera y segunda secciones de cada porción de pata 3 deban conectarse por adhesivo entre sí, se coloca una cinta autoadhesiva de doble cara sobre la primera o la segunda sección antes de la operación de laminado en A o, alternativamente, se aplica un adhesivo apropiado sobre las crestas de la onda de la primera y/o segunda sección después de esta operación de laminado.

Además o como alternativa para impartir rigidez o aumentar la estabilidad, por ejemplo, de una estructura hueca, dicho miembro puede tener otros objetos. Por ejemplo, una serie de miembros estructurales de acuerdo con el invento pueden utilizarse como una alternativa a las estructuras de nido de abeja u otras formas en sándwich para fines de calefacción al dejar que pase un fluido caliente a través de pasos proporcionados por los miembros. Además, el espacio hueco definido entre el miembro estructural y una superficie situada debajo o un espacio intermedio existente entre dos miembros estructurales unidos, tal como puede verse en la figura 5, puede servir por ejemplo como alambrada.

Asimismo hay que observar que el término "en ángulos sustancialmente rectos" se emplea en conexión con la posición de las porciones de pata respecto a la porción base, así como la manifestación "sustancialmente a 90º" en conexión con la última fase de plegado deberá interpretarse como comprendiendo un espacio adecuado.

No hay que contemplar el invento como limitado por las formas de realización antes descritas sino que pueden llevarse a cabo varias modificaciones y combinaciones de las realizaciones representadas sin apartarse del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

1. Un miembro estructural (1) que tiene una sección transversal generalmente en forma de U y una configuración extendida longitudinalmente, comprendiendo una porción base (2) y dos porciones de pata (3) que se extienden sustancialmente en ángulo recto a partir de dicha porción base, comprendiendo dicho miembro estructural (1) por lo menos una porción ondulada e incluyendo cada porción de pata (3) una primera sección (3a) que forma una pared interna de la porción de pata y una segunda sección (3b) paralela con dicha primera sección y unida a la primera sección a lo largo de una primera línea de unión (4) y la porción base a lo largo de una segunda línea de unión (5) en que dicho miembro estructural está íntegramente formado de por lo menos una delgada chapa o lámina ondulada en una forma de onda continua en el sentido longitudinal del miembro, caracterizado por el hecho de que las ondulaciones en el costado externo del miembro estructural (1) están entrelazadas con las ondulaciones de la porción base (2) en el área de dicha segunda línea de unión (4).

2. Un miembro estructural (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las ondulaciones de cada primera sección (3a) están entrelazadas con las ondulaciones de la porción base (2) en el área de dicha segunda línea de unión
(4).

3. Un miembro estructural (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que hay formada una ranura en el área de dicha segunda línea de unión (5) en el costado interior del miembro estructural (1).

4. Un miembro estructural (1) de acuerdo con la una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el miembro estructural (1) comprende por lo menos una lámina u plancha de metal o material plástico o una combinación de ellos.

5. Un miembro estructural (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el miembro estructural (1) comprende por lo menos una lámina o plancha de aluminio o de aleación de aluminio.

6. Un miembro estructural (1) de acuerdo con la una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha por lo menos una plancha o lámina tiene un espesor comprendido entre 0,01 y 0,5 mm.

7. Un miembro estructural (1) de acuerdo con la una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la primera y segunda secciones (3a, 3b) de la porción de la pata (3) están unidas entre sí por medio de adhesivo.

8. Un método para fabricar un miembro estructural (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo las fases de:

-

doblar una primera sección de por lo menos una longitud de un material de plancha o lámina ondulada correspondiente a dicha primera sección (3a) de la porción de pata (3) a lo largo de la citada primera línea de unión (4) sustancialmente 180º hasta llegar a una segunda sección de dicha por lo menos una longitud de material correspondiente a la citada segunda sección (3b) de la porción de pata (3); y

-

doblar dichas primera y segunda secciones a lo largo de la mencionada segunda línea de unión (5) sustancialmente a 90º;

caracterizado por el hecho de que

- las ondulaciones en un segundo costado de dicha por lo menos una longitud de material correspondiente al costado externo de dicho miembro estructural (1) son parcialmente cortadas en el área de la primera línea de unión (4) antes de la citada primera fase de doblado.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que durante dicha última fase de doblado las ondulaciones de dicha primera sección (3a) de la porción de pata (3) se colocan en una relación entrelazada con las ondulaciones de la porción base (2) en el área de la segunda línea de unión (5).

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado por el hecho de que antes de dicha primera fase de doblado se forma una ranura en un primer costado de la citada por lo menos una longitud de material correspondiente al costado interno de dicho miembro estructural (1) en el área de la mencionada segunda línea de unión (5).

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por el hecho de que dicho material ondulado está formado por ondulaciones en por lo menos un chapa o lámina plana en una forma de onda continua.

12. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por el hecho de que antes de dicha fase final de doblado, la primera y la segunda secciones (3a, 3b) se conectan entre sí mediante adhesivo.

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por el hecho de que a continuación de dicha fase de puesta en posición, por lo menos una longitud ondulada y doblada de material se corta a longitudes adecuadas para formar una cantidad de miembros estructurales (1).