ES2836848T3 - Punto de conexión para estructuras de metal - Google Patents

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Abstract

Nudo de unión para estructuras metálicas, concretamente para estructuras a base de puntales o pilares (1) con los que se relacionan vigas transversales (2), donde dichos pilares (1) incorporan rosetas (3) separadas una distancia predeterminada, cada una de las cuales incorpora una ventana poligonal (31) y al menos un orificio circular (32); mientras que las vigas (2) incorporan en los cantos una horquilla (4) que dispone de un tetón (41) de configuración poligonal, que sobresale por la cara inferior y presenta una configuración equivalente la ventana (31) y al menos un oficio (42) en correspondencia el orificio (32) de las rosetas (3); todo ello en previsión de que una horquilla (4) encaje en una pareja de rosetas (3) sin posibilidad de desplazamiento lateral de la viga (2) y de, una vez montada la estructura, proceder a su inmovilización mediante al menos un tornillo (6) que pasando por los orificios (32) y (42) establece la unión definitiva.

Description

DESCRIPCIÓN
Punto de conexión para estructuras de metal
Objeto de la invención
El objetivo de la presente invención es un nodo de conexión semirrígido para estructuras metálicas que permite la conexión entre vigas y pilares, cuya principal aplicación es la construcción de aparcamientos de coches de múltiples niveles, aunque puede estar destinado a la construcción de cualquier otra estructura metálica o construcción que integra una estructura metálica. Este nodo tiene un alto grado de prefabricación, ya que sus componentes se fabrican y montan in situ en operaciones de acoplamiento y atornillado, lo que hace posible mejorar la seguridad en la construcción y reducir los costes y los plazos de ejecución y finalización de las obras.
Antecedentes de la invención
Es conocida la existencia de estructuras, especialmente para andamios, en donde la estructura está formada por puntales o pilares a los que están asociadas vigas transversales, en donde dichos pilares incluyen rosetas para fijar las vigas, incluyendo las mismas horquillas de fijación en los extremos de sus vanos para su fijación a dichas rosetas, contemplándose la existencia de ventanas y muñones idénticos en ambas piezas que se conectan entre sí mediante una unión de cola de milano, en donde, en el caso de los andamios, la fijación se ejecuta mediante un pasador o cierre dispuesto posteriormente.
Actualmente existen diversas referencias para la construcción de estructuras metálicas, cuyos puntales y vigas se conectan en puntos específicos que forman nodos de conexión fijados mediante soldadura, remaches o tornillos. En general, estos tipos de conexiones tienen problemas de estabilidad de conexión, como mínimo, a menos que la conexión se fije utilizando los métodos definitivos adoptados en cada caso, por lo que es necesario ejecutar la fijación definitiva de los elementos mientras se ejecuta el montaje. Este procedimiento operativo tiene varios problemas, que incluyen la falta de flexibilidad en el montaje, ya que, una vez unidos los elementos, no pueden separarse para una recolocación o disposición adecuada.
JP H08144383 A (TAMURA NOBUTAKA) describe un nodo de conexión para estructuras metálicas.
Descripción de la invención
La invención propone resolver esta cuestión, de modo que, por un lado, es posible ejecutar un montaje previo rápido y eficaz de la estructura y, una vez que tiene la configuración adecuada y todos sus elementos están en la posición definitiva, los nodos se fijan definitivamente. Preferiblemente, esta fijación se realiza por medio de tornillos, aunque también puede ser el objeto de uniones con remaches.
El montaje previo de las partes constituyentes de un nodo solo puede ejecutarse en una posición estable, en donde las partes adoptan posiciones bien definidas y geométricas que, por lo tanto, no requieren ajustes posteriores. Por ejemplo, al montar diversas vigas en un puntal dispuestas en un ángulo de 90°, el bloqueo de las mismas es necesariamente un ángulo recto, es decir, perpendicular a los lados del puntal, y esto únicamente es posible con un margen de tolerancia mínimo.
La invención proporciona un nodo de conexión según una de las reivindicaciones adjuntas 1 a 4.
Este nodo está compuesto por dos elementos diferenciados: un puntal o pilar que tiene medios de conexión para las vigas correspondientes a una altura o alturas adecuadas, idénticos a otros medios de acoplamiento dispuestos en los bordes de las vigas, que permiten fijar la conexión inicial rápida de los elementos en una segunda fase mediante tornillos, que establecen una unión definitiva. Este método de montaje tendrá las mayores ventajas ya que, al montarse todos los componentes en fábrica y transportarse al lugar de construcción, la estructura estará lista para su ensamblado sin necesidad de soldaduras o de dedicar un tiempo excesivo a alinear las vigas e introducir los pernos de conexión, atornillándolos uno a uno y aplicando en los mismos el par de apriete necesario.
Si se tiene en cuenta que el cálculo de las estructuras se realiza actualmente usando programas informáticos que determinan las dimensiones y secciones transversales necesarias según la tensión generada por las cargas introducidas, pueden reducirse el diseño y los cálculos necesarios utilizando un sistema de fabricación previamente determinado. Además, estos tipos de nodos son adaptables a cualquier tipo de perfilado entre la amplia variedad de familias de perfil existentes que, a priori, permite la selección de los mismos, a pesar del número infinito de combinaciones de conexión y soluciones que pueden ejecutarse.
Asimismo, el desarrollo de este sistema de construcción hace posible reducir la contaminación medioambiental y los riesgos para la salud existentes para los soldadores, frecuentemente expuestos a humos y gases de soldadura. La ejecución de este producto mediante soldadura robótica mejora la calidad y las propiedades de la soldadura. Otra ventaja que debe destacarse con respecto a los materiales de construcción es que las estructuras de acero son reciclables.
Además, al diseñar un tipo de estructura que se adapta a las necesidades de un aparcamiento de coches de múltiples niveles, debe tenerse en cuenta la facilidad de uso y la obtención de un rendimiento aceptable mediante una tasa de ocupación suficientemente alta.
Este nodo hace posible eliminar la etapa de diseño anterior de las conexiones, reduciendo de este modo el tiempo necesario para ejecutar las conexiones entre las vigas y los pilares de la estructura, obteniendo mejores características durante la ejecución del trabajo que mediante el uso de un sistema tradicional. Otra ventaja consiste en mejorar el proceso de montaje estructural con un sistema rápido y efectivo para ejecutar la conexión, de modo que la viga a montar descansa sobre el nodo del pilar, evitando que permanezca en una posición centrada mientras se fijan los tornillos para asegurar la conexión, ejecutándose dicha conexión disponiendo unos pernos que soportan cargas de cizalla, reduciendo el coste de instalación al no requerir tornillos de alta resistencia y facilitar la ejecución de la conexión.
Este nodo estructural está compuesto por vigas y pilares de un tipo de perfil determinado para cada caso, pudiendo adoptar diferentes dimensiones según los pilares del primer o último piso y dependiendo del vano de la viga.
Los elementos de conexión se montan en el pilar y en los extremos del vano de la viga y están compuestos por dos elementos diferenciados que, al unirse, forman el nodo de conexión. Estos elementos se fabrican en serie en las instalaciones de la fábrica y se transportan listos para su instalación in situ, siendo capaces de formar fácilmente la estructura metálica de un nuevo aparcamiento de coches de múltiples niveles y en plazos de ejecución más rápidos que los plazos de ejecución convencionales. Además, las estructuras de acero son más manejables y livianas en comparación con las de hormigón prefabricado, reduciendo de este modo los cimientos necesarios para anclar los pilares del primer piso del edificio.
Los pilares que forman parte de este nodo incorporan un par de rosetas fijadas alrededor de los mismos y separadas por una distancia predeterminada. Cada una de estas rosetas incluye, al menos en cada uno de los lados, en donde pueden fijarse una viga transversal, una ventana poligonal y al menos un orificio circular. Cada una de las vigas que forman una parte constituyente de uno de estos nodos tiene una horquilla en forma de C fijada a cada uno de los bordes de estas vigas, cuyos bordes están separados entre sí por una distancia equivalente a la que separa las rosetas de los pilares. Cada uno de los bordes tiene un tocón con una configuración poligonal que se extiende desde el lado inferior con una configuración equivalente a la ventana de las rosetas y también al menos un orificio en correspondencia con el de dichas rosetas.
Por lo tanto, una vez dispuestos los pilares y las vigas, una horquilla en forma de C de cualquier viga se ajusta en un par de rosetas de cualquier pilar, introduciendo y conectando sus muñones en las ventanas presentes en las mismas; de modo que no se produce un movimiento lateral de la viga y la simple conexión entre los muñones y las ventajas permite una formación estable de la estructura. Posteriormente, al montar la estructura de un piso, esta se inmoviliza mediante tornillos que, al pasar a través de los orificios en las rosetas y las horquillas, establecen la conexión definitiva entre las mismas.
Se ha previsto una variante de realización de este nodo para los montajes que requieren una conexión entre dos vigas transversales, que unen los extremos de una de las vigas en un punto intermedio de la otra; en este caso, hay un par de rosetas fijadas a distintas alturas, separadas por una distancia predeterminada, en el punto intermedio de la viga y sus lados. Cada una de estas rosetas pueden incorporarse, al menos en cada lado de la misma, una viga transversal, una ventana poligonal y al menos un orificio circular. Esta roseta imita perfectamente la dispuesta en los pilares, permitiendo la fijación en la misma de una segunda viga transversal con respecto a la misma, que soporta las rosetas de formación del nodo, siempre que incluya una horquilla en forma de C tal como la descrita anteriormente.
La configuración elegida para las ventanas en las rosetas y para los muñones en las horquillas es, respectivamente, una cavidad y una sección transversal rectangulares, ya que un polígono es la forma más simple y menos susceptible a desplazamientos o movimientos laterales de las vigas, formando las conexiones a 90° o con el ángulo determinado por estas ventanas dispuestas en la roseta fijada al pilar o a la viga secundaria.
Asimismo, los orificios en las rosetas y en cada horquilla en forma de C son preferiblemente dos y están dispuestos respectivamente en los lados de la ventana y de los muñones de las rosetas y la horquilla, respectivamente, que se conectan entre sí durante el montaje, y se disponen de forma opuesta para permitir la inserción de un tornillo de seguridad.
Descripción de los dibujos
Como complemento de la descripción que se realiza con el objetivo de facilitar la comprensión de las características de la invención, esta memoria descriptiva se acompaña de un grupo de figuras que, a título ilustrativo y no limitativo, representan lo siguiente:
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un nodo en donde un pilar (1) y tres vigas (2) coinciden antes de conectarse entre sí;
la Figura 2 muestra una vista en planta y en sección a lo largo de la línea A-A de un pilar (1);
la Figura 3 muestra una vista en alzado y en sección a lo largo de la línea A-A de una viga (2);
las Figuras 4 y 5 muestran el nodo de la Figura 1, una vez formado y en el momento de asegurar la conexión mediante tornillos (6), respectivamente;
la Figura 7 muestra una vista en perspectiva de un nodo de conexión, en este caso entre una viga principal (2b) y dos vigas transversales (2a-2c); y
las Figuras 8 y 9 muestran el nodo de la Figura 7, una vez formado y al fijar la conexión por medio de tornillos (6), respectivamente.
Realización preferida de la invención
Como puede observarse en las figuras mencionadas, por un lado, el nodo de la invención resuelve la conexión entre un pilar (1) y una serie de vigas (2), o también entre diversas vigas (2), formando en ambos casos un nodo de unión rápido y estable, susceptible de ser inmovilizado a posteriori o de ser fijado mediante tornillos (6).
La Figura 1 muestra los elementos esenciales para formar este nodo. Estos elementos son dos rosetas (3) fijadas de forma perimetral al pilar (1), que están fijadas en una posición paralela, separadas por una distancia predeterminada, y una horquilla (4) en forma de C fijada al borde de las vigas (2), con una distancia entre sus bordes equivalente a la separación entre las rosetas (3).
Las rosetas (3) se sueldan al pilar (1) en fábrica. En la realización representada, el cuerpo de la roseta es plano y tiene una configuración poligonal o circular, a donde se sueldan secciones del perfil que forma el pilar (1) en ambos lados hasta formar un pilar con la altura deseada que incluye las rosetas (3) en la posición adecuada. En cada uno de los lados del pilar (1) (normalmente, se utilizarán pilares normalizados con una sección transversal cuadrangular, aunque cualquier otra configuración sería factible) cada roseta (3) tiene una ventana alargada (31) y al menos un orificio (32). En la Figura 2, esta ventana es rectangular y está acompañada de dos orificios laterales (32).
Las terminaciones (4) de la horquilla en forma de C tienen unos bordes paralelos correspondientes separados por una distancia estándar equivalente a la separación de las rosetas (3). Cada uno de estos bordes tiene un tocón que se extiende hacia abajo, con una configuración equivalente a la de las ventanas (31), y orificios (42) correspondientes con los orificios (32) de las rosetas (3).
Las Figuras 3 y 7 muestran la posibilidad de montar este nodo entre dos vigas: una viga pasante (2b) que recibe la confluencia de otra u otras vigas transversales (2a-2b). En este caso, las rosetas (5), similares a las rosetas (3) destinadas a fijarse a los pilares (1), se fijan a los lados de una viga (2b) y tienen una ventana (51) y orificios (52) equivalentes a los existentes en las rosetas (3) en términos de disposición y configuración.
El montaje puede observarse fácilmente en las Figuras 1, 5 y 6 en el caso de un nodo entre un pilar y una viga, y en las Figuras 7, 8 y 9 en el caso en el que el nodo de conexión se ejecute entre dos vigas. En ambos casos, la terminación (4) de la viga se dispone con sus dos alas sobre la parte superior de las rosetas (3 o 5), ajustando los muñones (41) en las ventanas (31) o (51). Conectar la viga (2) por ambos extremos es suficiente para formar la estructura de todo el suelo. La instalación de los tornillos (6) de fijación puede realizarse a posteriori, es decir, antes de proceder a montar el siguiente piso.
Este sistema tiene las siguientes ventajas con respecto a una unión soldada o atornillada actual:
• Una fabricación rápida (mecanizado de partes y corte de vigas y pilares) gracias a la estandarización y la fabricación en serie en la fábrica.
• Un montaje rápido y seguro de las partes en la fábrica, con la posibilidad de controlar las condiciones necesarias óptimas para una soldadura correcta.
• Un montaje y un desmontaje sencillos in situ gracias a su naturaleza atornillada (estructura separable). • Un montaje sin necesidad de soporte o fijación inmediatos con tornillos gracias al alojamiento para acoplar las partes, que también asegura una mayor precisión en la alineación de las vigas entre pilares.
• Un uso de tomillos sin pretensado al trabajar en ángulos rectos, a diferencia de los utilizados en las placas de tapa atornilladas de forma tradicional, con ahorro de tiempo de ejecución (no es necesario aplicar un par de apriete) y en el coste de los tornillos (no son necesarios tornillos HV de alta resistencia).

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Un nodo de conexión para estructuras metálicas, específicamente para estructuras basadas en puntales o pilares (1) a los que están asociadas vigas transversales (2),
    comprendiendo dicho nodo de conexión un pilar (1) y vigas (2) a fijar a dicho pilar (1),
    en donde dicho pilar (1) incluye rosetas (3) para fijar las vigas (2),
    en donde dichas vigas (2) incluyen una horquilla (4) en los bordes de sus extremos para su fijación a dichas rosetas (3), formando dichas rosetas (3) un par de rosetas (3) fijadas alrededor del pilar (1) separadas por una distancia predeterminada,
    caracterizado por que:
    - cada una de dichas rosetas (3) incluye, al menos en cada lado en donde se fijará una viga transversal (2), una ventana poligonal (31) que proporciona un orificio poligonal y al menos un orificio circular (32);
    - cada una de dichas horquillas (4) es una horquilla (4) en forma de C fijada a cada uno de los bordes en el extremo de la viga (2), las alas de dicha horquilla (4) en forma de C están separadas entre las mismas por una distancia equivalente a la que separa las rosetas (3), cada una de dichas alas tiene un muñón (41) con una sección transversal con una configuración poligonal, en donde dicho muñón (41) se extiende desde el lado inferior y tiene una configuración de sección transversal poligonal equivalente a la ventana (31) de las rosetas (3) y al menos un orificio (42) en correspondencia con el orificio (32) de dichas rosetas;
    lo anteriormente descrito en previsión de que la horquilla (4) en forma de C de cada viga (2) pueda montarse en dicho par de rosetas (3), introduciendo y conectando los muñones (41) de dicha horquilla (4) en las ventanas (31) correspondientes de dicho par de rosetas (3), sin posibilidad de movimiento lateral de la viga (2), y que, al montar la estructura, puede inmovilizarse mediante al menos un tornillo (6) que, al pasar a través de un orificio (42) de dicha horquilla (4) y del orificio (32) correspondiente de dicha roseta (3), establece la conexión definitiva entre el par de rosetas (3) y la horquilla (4) correspondiente.
    El nodo de conexión para estructuras metálicas según la reivindicación 1, específicamente para la conexión entre vigas (2) y para unir los extremos de determinadas vigas a puntos intermedios de otras, caracterizado por que comprende además:
    - en un punto intermedio de una de dichas vigas (2), en donde se fijará la terminación de una viga adicional (2a, 2c), un par de rosetas (5) fijadas a diferentes alturas separadas por una distancia predeterminada, cada una de las cuales incorpora, al menos en cada lado en donde se fijará una viga transversal (2), una ventana poligonal (51) y al menos un orificio circular (52); - una viga adicional (2a, 2c) que tiene una horquilla (4) en forma de C fijada a cada uno de los bordes de los extremos de dicha segunda viga (2a, 2c), los bordes de dicha horquilla (4) en forma de C están separadas entre las mismas por una distancia equivalente a la que separa a las rosetas (5) en dicho punto intermedio, cada uno de dichos bordes tiene un muñón (41) que se extiende hacia el lado inferior con una sección transversal con una configuración poligonal, equivalente a la ventana (51) de las rosetas (5) en dicho punto intermedio y al menos un orificio (42) en correspondencia con el orificio (52) de dichas rosetas (5) en dicho punto intermedio;
    lo anterior en previsión de que una horquilla (4) puede montarse en dicho par de rosetas (5) en dicho punto intermedio, introduciendo y conectando los muñones (41) en las ventanas (31) de las mismas, sin posibilidad de movimiento lateral de la viga (2), y que, en el momento de montar la estructura, puede inmovilizarse mediante al menos un tornillo (6) que, al pasar a través de los orificios (52) y (42), establece la conexión definitiva entre el par de rosetas (3) y la horquilla (4) correspondiente.
    El nodo de conexión para estructuras metálicas según la reivindicación 1, caracterizado por que las ventanas (31-51) de dicho par de rosetas en el pilar (1) y en dicho punto intermedio de la viga (2) y dichos muñones (41) que se extienden de dichas horquillas (4) de dichas vigas (2) y dicha viga adicional (2a, 2c) tienen respectivamente un orificio rectangular y una sección transversal rectangular.
    El nodo de conexión para estructuras metálicas según la reivindicación 1, caracterizado por que los orificios (32-52) en las rosetas (3-5) en el pilar (1) y en dicho punto intermedio de la viga (2) y los orificios (42) dispuestos en cada horquilla (4) en forma de C de dichas vigas (2) y dicha viga adicional (2a, 2c) son dos y están dispuestos en lados opuestos de la ventana (31) y de los muñones (41), respectivamente.
ES13884661T 2013-05-14 2013-05-14 Punto de conexión para estructuras de metal Active ES2836848T3 (es)

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