ES2618053T3 - Conexión nodular de transmisión de carga - Google Patents

Abstract

Método para soldar un extremo de una viga (13) en I estructural alargada de una conexión nodular de transmisión de carga entre un extremo de la viga (13) en I estructural alargada y una columna estructural erguida, en el que el extremo de viga en I está definido por alas separadas y un alma (13b) central interpuesta a un lado de cara de unión a la viga en un componente (18c) de extremo de unión a la viga, generalmente plano, inicialmente separado, cuyo lado de cara de unión a la viga está previsto, con la viga en I y el componente (18c) de extremo unidos entre sí para disponerse de una manera según la cual el componente de extremo abarca la huella de extremo completa de la viga, comprendiendo dicho método: preparar el extremo de la viga en cuestión garantizando que las dos alas en la viga terminen en el extremo asociado de la viga con extensiones generalmente planas totalmente que se sitúan en un plano sustancialmente común dispuesto generalmente normal al eje largo de la viga; y caracterizado por preparar el extremo de viga en cuestión para proporcionar un rebaje (13c) de alma retirando una longitud (L1) corta del alma (13b) central de la viga; preparar el lado de cara de unión a la viga del componente de extremo con un par de surcos (30) alargados, espaciados, que están dispuestos para permitir que las alas se extiendan al interior de los surcos en circunstancias con la viga (13) y el componente (18c) puestos en posiciones relativas adecuadas en preparación para la unión, y, con esas posiciones relativas establecidas, producir conexiones (19) de soldadura que rellenan sustancialmente los surcos con material de soldadura para establecer una unión de soldadura entre la viga (13) y el componente (18c); en el que el rebaje (13c) deja espacio para que las alas de la viga se extiendan de manera conveniente al interior de los surcos (30) de preparación de soldadura, y sobre repisas, tales como una repisa (30e) en un surco (30).

Description

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DESCRIPCION

Conexion nodular de transmision de carga Antecedentes y sumario de la invention

Esta invencion (estructura y metodologla) se refiere a la preparation de soldadura estructural en el contexto de una superfine de contacto de conexion entre el extremo de una viga en I y un componente de extremo de union a la viga que se usa para conectar la viga a una columna en una estructura de armazon de edificio.

El documento US2003/0041549 A1 da a conocer una estructura de armazon de edificio de columna-viga formada a partir de columnas y vigas en I.

Cuando, en la construction de un armazon de edificio de acero, tal como un armazon para un edificio de multiples pisos, el extremo de una viga en I se ancla a un lado de una columna, es habitual realizar una conexion de soldadura directamente entre ese extremo de viga y una estructura de conexion de extremo de viga adyacente adecuada. En la preparacion para establecer una soldadura de este tipo, tambien es habitual retirar material de los bordes transversales largos de las alas en el extremo de una viga en I para crear surcos de alojamiento de material de soldadura para su uso cuando los extremos de viga se ponen en una relation proxima adecuada con la estructura de extremo de viga para la que esta prevista la union de soldadura. Ademas, habitualmente se anaden pestanas de entrada y salida para prolongar los extremos de los surcos para garantizar una section de soldadura completa por toda la anchura de un ala. Tambien es habitual que se anadan barras de retention para ayudar a conseguir una soldadura de seccion completa, y evitar que material de soldadura fundido fluya a traves de la region de junta en el extremo de una viga.

Esta practica que implica el uso de pestanas y barras de retencion anadidas crea etapas de preparacion adicionales para el material de soldadura, aumenta los costes de construccion y puede conducir a un gasto adicional cuando tales pestanas y barras deben eliminarse en ultima instancia, como por ejemplo mediante rectificado, para eliminar posibles regiones de concentration de esfuerzos en la proximidad de una soldadura.

La presente invencion aborda estas cuestiones de manera sencilla, eficaz y practica. La presente invencion proporciona un metodo de soldadura de un extremo de una viga en I estructural alargada a una columna de estructura erguida segun la revindication 1. La presente invencion tambien proporciona una conexion nodular de transmision de carga segun la reivindicacion 4.

El alcance de la presente invencion esta definido por las reivindicaciones. Cualquier objeto descrito en el presente documento que se encuentre fuera del alcance de las reivindicaciones se proporciona unicamente con fines informativos.

Una realization preferida de, y que constituye el mejor modo y manera de poner en practica la invencion implica la creation de surcos alargados de alojamiento de material de soldadura en los componentes de extremo de union a la viga a los que van a soldarse los extremos de viga, en lugar de en las alas de extremo de viga per se. Estos surcos se colocan de modo que esten enfrentados directamente, y alineados con, las alas de una viga en I, y los surcos se preparan con longitudes que incluyen regiones de extremo opuestas que se extienden lateralmente mas alla de los bordes laterales de las alas de la viga. Estas regiones de extremo funcionan como regiones de entrada y salida para el material de soldadura fundido, y lo hacen de una manera que evita la necesidad de cualquier pestana de escape anadida, etc.

En una forma modificada de la invencion, las regiones de extremo de surco mencionadas estan formadas de tal manera que forman bolsillos de contention delimitados por paredes para el material de soldadura fundido.

Estas y otras caracterlsticas y ventajas que se ofrecen y consiguen mediante la estructura y metodologla de la presente invencion resultaran mas completamente evidentes al leer la description detallada que sigue a continuacion en asociacion con los dibujos adjuntos.

Descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista isometrica, fragmentada, simplificada, que muestra una parte de una estructura de armazon de edificio que incluye una columna erguida con respecto a la que se muestran cuatro vigas en I alargadas conectadas mediante componentes de extremo de union a la viga que estan unidos a los extremos ilustrados de estas vigas mediante una superficie de contacto de conexion que incluyen una preparacion de soldadura de extremo de viga preparada.

La figura 2 es un detalle ampliado que muestra generalmente la parte central de la figura 1.

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La figura 3 es una vista en seccion transversal tomada generalmente a lo largo de la llnea 3-3 en la figura 2.

La figura 4 es otra vista isometrica, fragmentada, ampliada, que ilustra el extremo de una viga y un componente de extremo unido.

La figura 5 es otra vista fragmentada, ampliada, adicional tomada generalmente segun la indication de la flecha 5 en la figura 4.

La figura 6 es una vista en seccion transversal fragmentada tomada generalmente a lo largo de la llnea 6-6 en la figura 5, y en la que se han eliminado determinadas partes de la estructura con el fin de limitar el tamano global de la figura.

Las figuras 7 y 8 son vistas ampliadas en cierto modo como las figuras 4 y 6, respectivamente, que ilustran la presente invencion.

Description detallada de la invention

Comenzando con las figuras 1-3, inclusive, en los dibujos, indicado generalmente por 10 hay una parte de un armazon de edificio de multiples pisos que incluye columnas erguidas huecas, de seccion transversal cuadrada, de las que se muestra una de manera fragmentada en 12, vigas en I horizontales de interconexion, de las que se muestran cuatro de manera fragmentada en 13, 14, 15, 16, y conjuntos de estructuras de manguito interior y exterior, que transmiten cargas de momento y gravedad, tales como las ilustradas en 18, que funcionan para formar conexiones nodulares entre columnas y vigas. El eje largo de la columna 12 se muestra en 12a. Los respectivos ejes largos de las vigas 13, 14, 15, 16 se muestran en 13a 14a, 15a, 16a.

En cada conjunto de estructura de manguito, un manguito interior, tal como el manguito 18a interior, se une por ejemplo mediante soldadura, de manera circundante, a las cuatro caras externas de la columna 12, y dispuesto sobre el mismo, a traves de estructuras complementarias de bloqueo por gravedad, macho-hembra, (no especlficamente detalladas en el presente documento) hay un manguito exterior, tal como el manguito 18b exterior, que se sujeta en las esquinas a y alrededor del manguito interior asociado. Los detalles especlficos de estas estructuras de manguito no forman parte de la presente invencion. Sin embargo, resulta relevante para la presente invencion el hecho de que el manguito 18b exterior, o si no se emplea en este caso ninguna estructura de manguito, alguna otra forma de conexion nodular que use un componente de extremo de extremo de viga generalmente plano, este constituido por cuatro componentes generalmente planos, tal como el componente 18c, que forma, y en el presente documento se denominan, componentes de extremo de union a la viga que se sueldan a los extremos de viga en I mediante preparaciones de soldadura realizadas segun la invencion. Estas preparaciones de soldadura, que se rellenan con material de soldadura (segun se ilustra en las figuras 2 y 3), se muestran generalmente (y unicamente de manera esquematica) como caracterlsticas 19 sombreadas en las figuras 2 y 3. Las ubicaciones en las que existen estas conexiones de soldadura constituyen lo que se denomina en el presente documento conjuntamente superficie de contacto de conexion. Como resultara ahora evidente, la construction exacta de tales componentes de extremo de union a la viga no es crltica a la hora de poner en practica la presente invencion, excepto por los hechos de que (a) cada uno de tales componentes presenta un lado de cara de union a la viga (o extension) generalmente plano, tal como el lado 18d, hacia un extremo de viga en I, y que (b) este lado esta caracterizado por una extension dirigida hacia la viga que abarca lo que se denomina en el presente documento huella de extremo de una viga en I que va a soldarse al componente. (Vease la huella de viga designada generalmente por F en la figura 3).

Las preparaciones (19) de soldadura propuestas por la presente invencion se describen ahora haciendo referencia especlfica unicamente a la viga 13, y al unico componente 18c de extremo as! indicado en las figuras de dibujo. Estan previstas dos de tales preparaciones de soldadura y conexiones para cada extremo de viga en I, y dos de estas preparaciones y conexiones, una superior y una inferior, se muestran en detalle para la viga 13 en las figuras 2-6, inclusive. Muy especlficamente, una forma preferida y que constituye el mejor modo (de realization) de una preparation de soldadura realizada segun la invencion se muestra en estas figuras. Por motivos de simplicidad de ilustracion y descripcion, la viga 13 y el componente 18c de extremo se muestran en la figura 4 en orientaciones diferentes a las de las figuras 1 y 2.

Prestando atencion especialmente a las figuras 4-6, inclusive, se muestran en este caso dos preparaciones de soldadura (con soldaduras) en 19 entre la viga 13 en I y el componente 18c de extremo con su lado 18d de cara de union a la viga, o extension. La totalidad de las superficies de extremo, o extensiones, de la viga 13 son planas, y se situan en un plano 22 comun (veanse las figuras 5 y 6) que es sustancialmente normal al eje 13a largo de la viga. No se retira material del ala.

Formados de manera adecuada en el componente 18c de extremo al que se suelda el extremo de viga 13 mostrado hay unos surcos 24, 26 superior e inferior de alojamiento de material de soldadura. Estos surcos, como puede

observarse, estan dispuestos adyacentes de manera enfrentada a los extremos de las alas en la viga 13. Preferiblemente, cada uno de los surcos 24, 26 tiene una longitud L2 (vease particularmente la figura 4), que es mayor que las dimensiones L3 laterales comunes definidas (vease tambien la figura 4) de las alas de la viga. Una consecuencia importante de esto es que los surcos 24, 26 presentan regiones, 24a, 24b de extremo separadas en el 5 surco 24, que se extienden lateralmente mas alla de los bordes laterales de las alas de la viga. Estas regiones funcionan, segun la invencion, como regiones, o zonas, o bolsillos, de entrada y salida, para alojar, junto con el resto de los surcos 24, 26, material de soldadura fundido, tal como el mostrado (ahora endurecido) por 28. La presencia de estas zonas extremo que, se observara, no requieren la presencia de ninguna pestana de entrada y salida anadida, permite crear soldaduras de resistencia completa, por toda la anchura de ala, a lo largo de la totalidad de 10 las dimensiones laterales de las alas de la viga.

La provision de las regiones 24a, 24b garantiza que cualquier posible variable en la integridad de la soldadura asociada con el inicio o el final de un procedimiento de soldadura se produzca mas alla y fuera de la zona crltica inmediatamente a lo largo de la anchura de un ala. Adicionalmente, estas regiones de surco de entrada y salida previstas no requieren ningun tratamiento posterior a la soldadura para eliminar posibles zonas de concentracion de 15 esfuerzos.

Cada uno de los surcos 24, 26, junto con sus regiones de extremo respectivas, tales como las regiones 24a, 24b de extremo, constituye una forma (de realization) de preparation de soldadura realizada segun la presente invencion.

Sin que se muestren en los dibujos, y sin que formen parte de la presente invencion, hay soldaduras adicionales que unen lados verticales opuestos del alma 13b a la extension 18d de cara en la region vertical entre las preparaciones 20 de soldadura. Mostradas de manera modesta en 29 en la figura 6 hay soldaduras de angulo adecuadas que se crean adecuadamente en las regiones generalmente mostradas.

La puesta en practica de la invencion para crear la estructura de la invencion descrita hasta ahora en el presente documento puede expresarse como que incluye las etapas de:

(a) preparar un extremo de viga de modo que sus dos alas se situen en un plano sustancialmente comun que es

25 normal al eje largo de la viga;

(b) preparar un lado de cara de union a la viga del componente de extremo con surcos superior e inferior, alargados, de alojamiento de material de soldadura que estaran enfrentados a las alas de la viga;

(c) colocar el extremo de viga preparado y el componente de extremo preparado de manera adecuada uno con respecto a otro; y

30 (d) producir conexiones de soldadura rellenando los surcos con material de soldadura fundido de una manera que

una la viga y el componente de extremo.

Una expresion mas detallada de una etapa adicional opcional implica crear los surcos mencionados para que tengan longitudes mayores que las anchuras de las alas de la viga enfrentada, para proporcionar as! regiones de entrada y salida para el material de soldadura fundido.

35 Durante la soldadura, preferiblemente un extremo de viga y un componente de extremo estan orientados de modo que se aproveche la gravedad durante la formation de la soldadura. Por tanto, preferiblemente, en primer lugar se forma una soldadura en una preparacion de soldadura a lo largo de la longitud de un ala de la viga, y despues la viga y el componente de extremo unidos se rotan 180° alrededor del eje largo de la viga para permitir la realizacion de una soldadura en la otra preparacion de soldadura a lo largo de la longitud de la otra ala.

40 Una realizacion de la presente invencion se ilustra en las figuras 7 y 8. En esta forma de la invencion, un componente de extremo de union a la viga, identificado de nuevo con la designation de referencia 18c, se prepara con un par de preparaciones de soldadura superior e inferior, configuradas de manera algo diferente, con surcos, tales como el surco 30. La forma alternativa, as! diferenciada, de cada surco 30 (en comparacion con los surcos 24, 26) se ilustra claramente en estas dos figuras. Mientras que los surcos 24, 26 descritos anteriormente, en las 45 ubicaciones de las regiones de extremo, tales como las regiones 24a, 24b de extremo, son efectivamente “de extremo abierto”, esto no es as! para las regiones 30a, 30b comparables en el surco 30. Las regiones 30a, 30b estan definidas, al menos en parte, como cavidades delimitadas por paredes, o bolsillos, mediante dos paredes separadas (veanse las paredes 30c, 30d) que existen en el componente 18c de extremo. Estas paredes estan separadas a lo largo de una llnea, tal como la llnea 32, que es sustancialmente normal al plano 18e nominal (vease la figura 8) del 50 componente 18c de extremo.

Preferiblemente se retira una longitud L1 corta (vease la figura 8) del alma 13b central de la viga para proporcionar un rebaje 13c de alma. Este rebaje deja espacio para que las alas de la viga se extiendan de manera conveniente al

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interior de los surcos de preparacion de soldadura, y sobre repisas, tales como la repisa 30e (vease la figura 8) en el surco 30. En esta disposicion, evidentemente, la extension de extremo del alma 13b no es coplanaria con las extensiones de extremo de las dos alas.

En esta modification de la invention, no se retira ninguna ala de viga en I para permitir la soldadura. De nuevo, no se requieren ni emplean pestanas de salida anadidas.

Otra forma de la invencion, que puede utilizarse con las dos modificaciones de la misma descritas hasta ahora, implica la creation de un canal vertical alargado en la cara de un componente de extremo de viga, que se extiende entre y se abre en extremos opuestos hacia los dos surcos (superior e inferior) de preparacion de soldadura preparados, y que presenta una anchura lateral que permitira la insertion libre del alma central de una viga (como el alma 13b). De esta forma, la totalidad del extremo de una viga puede situarse en un plano comun, y las alas se extenderan sobre regiones en los dos surcos que son como la repisa 30e que acaba de mencionarse.

Una etapa de puesta en practica anadida relacionada con esta forma modificada de la invencion es que los surcos de preparacion de soldadura estan preformados, en cada extremo, con paredes separadas que definen una cavidad delimitada por paredes que permite el comienzo y el escape de material de soldadura fundido.

Por consiguiente, aunque se han descrito e ilustrado implementaciones preferidas que constituyen el mejor modo y manera de puesta en practica de la invencion, se apreciara que pueden realizarse otras variaciones y modificaciones sin apartarse del esplritu de la invencion.

La presente invencion se describira ahora por medio de referencia a las siguientes disposiciones:

1. Un metodo para soldar un extremo de una viga en I estructural alargada a un lado de cara de union a la viga en un componente de extremo de union a la viga, generalmente plano, inicialmente separado cuyo lado de cara de union a la viga esta previsto, con la viga en I y el componente de extremo unidos entre si de una manera segun la cual el componente de extremo que abarca la huella de extremo completa de la viga, comprendiendo dicho metodo

preparar el extremo de la viga en cuestion garantizando que las dos alas en la viga terminen en el extremo asociado de la viga con extensiones generalmente planas totalmente que se situan en un plano sustancialmente comun que esta dispuesto generalmente normal al eje largo de la viga;

preparar el lado de cara de union a la viga del componente de extremo con un par de surcos alargados, espaciados, que estan dispuestos de modo que esten sustancialmente enfrentados directamente a las extensiones planas mencionadas de las alas en circunstancias con la viga y el componente puestos en posiciones relativas adecuadas en preparacion para la union, y, con esas posiciones relativas establecidas, producir conexiones de soldadura que rellenan sustancialmente los surcos con material de soldadura, para establecer as! una union de soldadura entre la viga y el componente.

2. El metodo segun la disposicion 1, en el que los surcos preparados se crean con longitudes que hacen que regiones de extremo opuestas de cada surco, con las posiciones relativas mencionadas entre el extremo de la viga y el componente establecidas, se extiendan lateralmente mas alla de los bordes laterales opuestos de las alas que estan enfrentadas al surco, regiones que forman zonas de entrada y salida de soldadura, y dicha production de conexiones de soldadura incluye rellenar con material de soldadura y utilizar tales zonas.

3. El metodo segun la disposicion 2, en el que la formation de las zonas de entrada y salida en cada surco se realiza de tal manera que los extremos de cada una estan definidos, al menos parcialmente, por pares de paredes alargadas separadas opuestas que estan separadas a lo largo de una llnea dispuesta generalmente normal al plano del componente de extremo.

4. Una superficie de contacto de conexion de soldadura entre un extremo de una viga en I estructural alargada que tiene alas separadas y un alma central interpuesta y un lado de cara de union a la viga de un componente de extremo de union a la viga generalmente plano, lado de cara que esta dimensionado para abarcar la totalidad de la huella de extremo de la viga, y en el que el extremo de viga en cuestion esta definido al menos parcialmente por alas alargadas sustancialmente coplanarias totalmente que tienen extremos que se situan en un plano que es sustancialmente normal al eje largo de la viga, comprendiendo dicha superficie de contacto un par de surcos alargados, espaciados formados en dicho componente de extremo, surcos que estan enfrentados directamente a dichos extremos de dichas alas, y material de soldadura que rellena sustancialmente dichos surcos y une y fija estructuralmente dicha viga y dicho componente de extremo.

5. La superficie de contacto segun la disposicion 4, en la que cada una de dichas alas tiene bordes opuestos separados con una dimension lateral definida entre dichos bordes, y el surco enfrentado asociado tiene regiones de extremo separadas que se extienden lateralmente mas alla de dichos bordes.

6. La superficie de contacto segun la disposicion 5, en la que cada una dichas regiones de extremo esta definida, al menos parcialmente, por un par de paredes alargadas separadas y opuestas, que estan separadas a lo largo de una llnea dispuesta generalmente normal al plano de dicho componente de extremo.

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1. Metodo para soldar un extremo de una viga (13) en I estructural alargada de una conexion nodular de transmision de carga entre un extremo de la viga (13) en I estructural alargada y una columna estructural erguida, en el que el extremo de viga en I esta definido por alas separadas y un alma (13b) central interpuesta a un lado de cara de union a la viga en un componente (18c) de extremo de union a la viga, generalmente plano, inicialmente separado, cuyo lado de cara de union a la viga esta previsto, con la viga en I y el componente (18c) de extremo unidos entre si para disponerse de una manera segun la cual el componente de extremo abarca la huella de extremo completa de la viga, comprendiendo dicho metodo:

   preparar el extremo de la viga en cuestion garantizando que las dos alas en la viga terminen en el extremo asociado de la viga con extensiones generalmente planas totalmente que se situan en un plano sustancialmente comun dispuesto generalmente normal al eje largo de la viga; y

   caracterizado por preparar el extremo de viga en cuestion para proporcionar un rebaje (13c) de alma retirando una longitud (L1) corta del alma (13b) central de la viga;

   preparar el lado de cara de union a la viga del componente de extremo con un par de surcos (30) alargados, espaciados, que estan dispuestos para permitir que las alas se extiendan al interior de los surcos en circunstancias con la viga (13) y el componente (18c) puestos en posiciones relativas adecuadas en preparacion para la union, y, con esas posiciones relativas establecidas, producir conexiones (19) de soldadura que rellenan sustancialmente los surcos con material de soldadura para establecer una union de soldadura entre la viga (13) y el componente (18c);

   en el que el rebaje (13c) deja espacio para que las alas de la viga se extiendan de manera conveniente al interior de los surcos (30) de preparacion de soldadura, y sobre repisas, tales como una repisa (30e) en un surco (30).
2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que los surcos (24, 26, 30) preparados se crean con longitudes que hacen que regiones de extremo opuestas de cada surco, con las posiciones relativas mencionadas entre la viga (13) y el componente (18c) de extremo establecidas, se extiendan lateralmente mas alla de los bordes laterales opuestos de las alas que estan enfrentadas al surco, regiones que forman zonas de entrada y salida de soldadura, y dicha produccion de conexiones de soldadura incluye rellenar con material de soldadura y utilizar tales zonas.
3. 3. Metodo segun la reivindicacion 2, en el que la formacion de las zonas de entrada y salida en cada surco se realiza de tal manera que los extremos de cada una estan definidos, al menos parcialmente, por pares de paredes (30c, 30d) alargadas separadas opuestas que estan separadas a lo largo de una llnea dispuesta generalmente normal al plano del componente de extremo.
4. 4. Conexion nodular de transmision de carga entre un extremo de una viga (13) en I estructural alargada y una columna estructural erguida, comprendiendo dicha conexion nodular una superficie de contacto de conexion de soldadura entre un extremo de una viga (13) en I estructural alargada que tiene alas separadas y un alma (13b) central interpuesta y un lado de cara de union a la viga de un componente (18c) de extremo de union a la viga generalmente plano, lado de cara que esta dimensionado para abarcar la totalidad de la huella de extremo de la viga, y en el que el extremo de viga en cuestion esta definido al menos parcialmente por alas alargadas sustancialmente coplanarias totalmente que tienen extremos que se situan en un plano que es sustancialmente normal al eje largo de la viga, estando dicha superficie de contacto caracterizada porque:

   un rebaje (13c) de alma obtenido retirando una longitud (L1) corta del alma (13b) central de la viga en el extremo de la viga;

   un par de surcos (30) alargados, espaciados formados en dicho componente (18c) de extremo, surcos que estan enfrentados directamente a dichos extremos de las alas y que permiten que los extremos se extiendan al interior de los surcos;

   material (19) de soldadura que rellena sustancialmente dichos surcos y une y fija estructuralmente dicha viga (13) y dicho componente (18c) de extremo;

   en el que el rebaje (13c) deja espacio para que el ala de la viga se extienda de manera conveniente al interior de los surcos (30) de preparacion de soldadura, y sobre repisas, tales como una repisa (30e) en un surco (30).
5. 5. Superficie de contacto segun la reivindicacion 4, en la que cada una de dichas alas tiene bordes opuestos separados con una dimension lateral definida entre dichos bordes, y el surco enfrentado asociado tiene regiones de extremo separadas que se extienden lateralmente mas alla de dichos bordes.
6. 6. Superficie de contacto segun la reivindicacion 5, en la que cada una de dichas regiones de extremo esta definida;

   al menos parcialmente, por un par de paredes (30c, 30d) alargadas separadas y opuestas, que estan separadas a lo largo de una llnea dispuesta generalmente normal al plano de dicho componente de extremo.