ES2294472T3 - Metodo de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados con elementos de union en forma de canal. - Google Patents

Metodo de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados con elementos de union en forma de canal. Download PDF

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Abstract

Un método de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) de los que cada uno incluye dos chapas exteriores (11, 12; 21, 22) y un núcleo (13, 23) de material plástico o polimérico unido a las chapas exteriores (11, 12; 21, 22) con resistencia suficiente para transferir fuerzas de cizalladura entre ellas, incluyendo el método: disponer elementos de conexión en forma de canal (14, 24) en los bordes de los elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) a unir, encajando los elementos de conexión (14, 24) entre y sobresaliendo más allá de los extremos de las chapas exteriores (11, 12; 21, 22) de sus respectivos elementos de placa estructurales emparedados (10, 20); colocar los elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) juntamente de modo que los bordes a unir estén en contacto; y formar una soldadura entre las chapas exteriores (11, 12; 21, 22) de los dos elementos de placa estructurales emparedados (10, 20).

Description

Método de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados con elementos de unión en forma de canal.
La presente invención se refiere a un método de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados que incluyen dos chapas exteriores y un núcleo de material plástico o polimérico unido a las chapas exteriores con resistencia suficiente para contribuir sustancialmente a la resistencia estructural del elemento (véase la reivindicación 1).
Los elementos de placa estructurales emparedados, como se describe en US 5.778.813 y US 6.050.208, incluyen chapas exteriores de metal, por ejemplo de acero, unidas conjuntamente con un núcleo elastomérico intermedio, por ejemplo de poliuretano no espumado. Estos sistemas de chapas emparedadas pueden ser usados en muchas formas de construcción para sustituir a chapas de acero reforzadas y simplificar en gran medida las estructuras resultantes, mejorando la resistencia y el rendimiento estructural (rigidez, características de amortiguamiento) ahorrando al mismo tiempo peso. Otros desarrollos de estos elementos de placa estructurales emparedados se describen en la Solicitud de Patente internacional WO 01/32414. Como se describe allí, se puede incorporar formas de espuma en la capa núcleo para reducir el peso y se puede añadir chapas metálicas de construcción transversales para mejorar la rigidez.
Según las ideas de WO 01/32414, las formas de espuma pueden ser huecas o macizas. Las formas huecas generan una mayor reducción de peso y por lo tanto son ventajosas. Las formas descritas en dicho documento no se limitan a hacerse de material ligero de espuma y también se pueden hacer de otros materiales tal como cajas de madera o acero.
La Solicitud de Patente internacional WO 02/078948 es otro desarrollo del concepto de incluir formas huecas y describe formas que son fáciles de fabricar y de montar; en particular se describen formas alargadas huecas hechas de piezas encajadas por salto.
Para conectar dos (o más) elementos de placa estructurales emparedados, se puede usar elementos laminados o extrusionados tales como los descritos en GB-A-2 372 476, que se considera que representa el estado de la técnica más relevante. Estos elementos acomodan una amplia variedad de formas de unión, pero cada disposición diferente de los elementos de placa requiere un elemento de unión diferente. La Solicitud de Patente británica GB-2 380 970-A describe un conector universal en forma de una barra maciza de sección transversal octagonal que se suelda a la periferia de un elemento de chapa estructural emparedado, sobresaliendo parte de la barra de entre las chapas frontales del elemento de chapa estructural emparedado. Se puede soldar conjuntamente dos (o más) chapas con tales conectores en varias formas diferentes. Este conector resuelve el problema de requerir muchos elementos diferentes para unir elementos de placa en muchas disposiciones diferentes, pero es relativamente pesado.
Una finalidad de la presente invención es proporcionar un método de unir elementos de placa estructurales emparedados que usa un solo conector ligero para unir elementos de placa.
Según la presente invención, se facilita un método de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados, cada uno de los cuales incluye dos chapas exteriores y un núcleo de material plástico o polimérico unido a las chapas exteriores con resistencia suficiente para transferir fuerzas de cizalladura entre ellas, incluyendo el método:
disponer en los bordes de los elementos de placa estructurales emparedados a unir elementos de conexión en forma de canal, encajando los elementos de conexión entre y sobresaliendo más allá de los extremos de las chapas exteriores de sus respectivos elementos de placa estructurales emparedados;
colocar los elementos de placa estructurales emparedados conjuntamente de modo que los bordes a unir estén en contacto; y
formar una soldadura entre las chapas exteriores de los dos elementos de placa estructurales emparedados.
El lado convexo del elemento de conexión sobresale de entre las dos chapas exteriores. Cuando los elementos de placa están en contacto, el elemento de conexión separa las chapas exteriores de los dos elementos de placa para poder formar una soldadura a pleno grosor y actúa como barra de refuerzo para dicha soldadura.
Los materiales, las dimensiones y las propiedades generales de las chapas exteriores del elemento de chapa estructural emparedado de la invención se pueden elegir a voluntad para el uso particular que se haya de dar al elemento de chapa estructural emparedado y en general pueden ser los descritos en US-5.778.813 y US-6.050.208. El acero o acero inoxidable se usa comúnmente en grosores de 0,5 a 20 mm y el aluminio se puede usar donde sea deseable un peso ligero. Igualmente, el núcleo de plástico o polímero puede ser de cualquier material adecuado, por ejemplo un elastómero tal como poliuretano, como se describe en US-5.778.813 y US-6.050.208.
Se puede incluir formas ligeras en el núcleo, como se describe en WO 01/32414 y WO 02/078948. Se deberá indicar que las formas ligeras sirven para reducir la masa del elemento de chapa estructural emparedado y no tienen que contribuir de forma significativa a su resistencia estructural. Los principales requisitos de las formas ligeras son que sean de menor densidad que el material plástico o polimérico que forma el núcleo y que tengan suficientes propiedades térmicas y mecánicas para mantener la forma deseada durante la inyección y el curado del núcleo de plástico o polímero. La disposición de las formas dentro del núcleo puede ser como la descrita en la Solicitud de Patente británica GB-2 389 072-A presentada el 29 de mayo de 2002.
La presente invención se describirá a continuación con referencia a una realización ejemplar y los dibujos esquemáticos acompañantes, en los que:
La figura 1 es una vista en sección transversal de partes de dos elementos de placa estructurales emparedados unidos según un primer método de la presente invención.
Y la figura 2 es una vista en sección transversal parcial ampliada de un elemento de chapa estructural emparedado según la presente invención.
En los varios dibujos, las partes análogas se indican con números de referencia análogos.
Cada uno de los elementos de placa estructurales emparedados 10, 20 representados en la figura 1 incluye chapas exteriores superiores e inferiores (chapas frontales) 11, 12, 21, 22 que pueden ser de acero y tener un grosor, por ejemplo, del rango de 0,5 a 20 mm. Se sueldan chapas de borde entre las chapas frontales 11, 12, 21, 22 alrededor de sus periferias exteriores para formar una cavidad cerrada. En la cavidad entre las chapas frontales 12, 21, 22 hay un núcleo 13, 23 de material plástico o polimérico compacto (es decir, sin espumar), preferiblemente un elastómero de poliuretano. Este núcleo puede tener un grosor del rango de 15 a 200 mm. El núcleo 13, 23 está unido a las chapas frontales 11, 12, 21, 22 con resistencia suficiente y tiene suficientes propiedades mecánicas para transferir las fuerzas de cizalladura esperadas en la práctica entre las dos chapas frontales. La resistencia de unión entre el núcleo 13, 23 y las chapas frontales 11, 12, 21, 22 deberá ser superior a 3 MPa, preferiblemente 6 MPa, y el módulo de elasticidad del material central deberá ser superior a 250 MPa. Para aplicaciones de carga baja, tal como paneles de suelo, donde el uso típico y las cargas de ocupación son del orden de 1,4 kPa a 7,2 kPa, la resistencia de unión puede ser inferior, por ejemplo, aproximadamente 1 MPa. En virtud de la capa núcleo, el elemento de chapa estructural emparedado tiene una resistencia y capacidad de soporte de carga de una chapa de acero reforzada que tiene un grosor de chapa sustancialmente mayor y un refuerzo adicional significativo.
Para reducir el peso del elemento de chapa estructural emparedado 10, se puede prever una serie de formas ligeras, ocupando una parte sustancial del volumen interno del elemento de chapa. Las formas ligeras no tienen que contribuir de forma significativa a la resistencia estructural de la chapa y solamente tienen que tener propiedades térmicas y mecánicas suficientes para resistir la presión de inyección del material para formar núcleo 13 y el calor de la reacción exotérmica del núcleo durante el curado.
A lo largo de un borde en el que uno de los elementos de placa estructurales emparedados se ha de unir a otro elemento de chapa de tipo análogo, el elemento de borde toma la forma de una sección de canal 14, 24 que encaja entre las chapas frontales 11, 12, 21, 22 con su lado cóncavo mirando hacia dentro. Las porciones base 14a, 24a y las porciones de esquina 14b, 14c, 24b, 24c sobresalen hacia fuera de los extremos 11a, 12a, 21a, 22a de las chapas frontales de los dos elementos de placa estructurales emparedados de tal manera que, cuando dos elementos de placa apoyen uno sobre otro, se formen espacios entre los extremos de los elementos de placa 11a, 21a y 12a, 22a y se delimiten por las porciones de esquina 14b, 24b y 14c, 24c. Para unir los dos elementos de placa estructurales emparedados 10, 20, se forma una soldadura 31, 32 en cada uno de los espacios. Con ello se logra una conexión directa entre las chapas frontales de forma rápida y simple. Las porciones de esquina 14b, c y 24b, c actúan como preparación de soldar para dicha soldadura.
La figura 2 representa con más detalle la posición del elemento de conexión 14 en el elemento de chapa estructural emparedado 10. Como se representa allí, el elemento de conexión 14 sobresale de modo que las tangentes A-A, B-B a las esquinas 14b, 14c pasen a través de los extremos 11a, 12a de las chapas frontales 11, 12. Esto asegura que quede espacio suficiente entre las chapas frontales de elementos de placa adyacentes para formar una soldadura sustancial mientras que las porciones de esquina 14b, 14c forman preparaciones de soldar para la soldadura para unir las chapas frontales. El radio de curvatura, r, de las porciones de esquina 14b, 14c es preferiblemente igual a dos veces el grosor, t, de la chapa metálica a partir de la que se lamina el elemento de conexión 14. El grosor, t, dependerá de la aplicación que se dé a las chapas, pero en general será comparable al grosor de las chapas frontales 11, 12, por ejemplo 5 o 6 mm para aplicaciones de construcción de barcos.
El elemento de conexión, si está conectado a las chapas frontales con resistencia suficiente, puede contribuir de forma significativa a la resistencia del elemento de chapa en la región de la unión. Esto asegura que el elemento de chapa tenga resistencia suficiente aunque el calor de la soldadura entre las chapas frontales dañe el núcleo de elastómero. En este caso, el elemento de conexión se puede soldar a las chapas frontales con soldaduras sellantes de pasada única 33.
Si, en la estructura final, las piezas de conexión 14, 24 no tienen que soportar cargas entre los elementos de placa estructurales emparedados, se pueden unir a sus respectivos elementos de placa por los núcleos 13, 23. Así, cuando se hacen los elementos de placa, los conectores 14, 24 se pueden mantener en posición con cualquier método simple y conveniente, apropiado al método de construcción de los paneles. Por ejemplo, si los elementos de placa se hacen en un molde, la fuerza de fijación del soporte de molde en las chapas frontales puede ser suficiente para mantener los elementos de conexión en posición. Alternativamente, puede bastar un adhesivo ligero, o unas pocas soldaduras por puntos. Si el elemento de chapa se hace usando las chapas frontales para definir la cavidad para inyección del núcleo, sin molde, los elementos de conexión se pueden mantener en posición con un adhesivo de construcción de barcos o con soldaduras ligeras.
La fabricación de los elementos de placa se puede realizar in situ, o fuera del lugar en condiciones de factoría y el panel acabado se puede transportar al lugar de instalación.
Se apreciará que no se ha previsto limitar la descripción anterior y que son posibles otras modificaciones y variaciones que caigan dentro del alcance de la presente invención, que se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (4)

1. Un método de conectar dos elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) de los que cada uno incluye dos chapas exteriores (11, 12; 21, 22) y un núcleo (13, 23) de material plástico o polimérico unido a las chapas exteriores (11, 12; 21, 22) con resistencia suficiente para transferir fuerzas de cizalladura entre ellas, incluyendo el método:
disponer elementos de conexión en forma de canal (14, 24) en los bordes de los elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) a unir, encajando los elementos de conexión (14, 24) entre y sobresaliendo más allá de los extremos de las chapas exteriores (11, 12; 21, 22) de sus respectivos elementos de placa estructurales emparedados (10, 20);
colocar los elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) juntamente de modo que los bordes a unir estén en contacto; y
formar una soldadura entre las chapas exteriores (11, 12; 21, 22) de los dos elementos de placa estructurales emparedados (10, 20).
2. Un método según la reivindicación 2 donde en dicho paso de disposición, dichos elementos de conexión (14, 24) se colocan de modo que las tangentes a su esquina pasen a través de los extremos de dichas chapas exteriores (11, 12; 21, 22).
3. Un método según la reivindicación 1 o 2 donde en dicho paso de disposición, dichos elementos de conexión (14, 24) se sueldan a dichas chapas exteriores (11, 12; 21, 22) por una soldadura sellante de pasada única (33).
4. Un método según la reivindicación 1, 2 o 3 donde el paso de disponer elementos de conexión (14, 24) se realiza en un lugar diferente de los pasos de colocar conjuntamente los elementos de placa estructurales emparedados (10, 20) y de forma la soldadura (31, 32).
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