ES2944807B2 - Conjunto de madera para uniones de estructuras y estructura de madera - Google Patents

Conjunto de madera para uniones de estructuras y estructura de madera

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ES2944807B2 ES202131211A ES202131211A ES2944807B2 ES 2944807 B2 ES2944807 B2 ES 2944807B2 ES 202131211 A ES202131211 A ES 202131211A ES 202131211 A ES202131211 A ES 202131211A ES 2944807 B2 ES2944807 B2 ES 2944807B2
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Description

DESCRIPCIÓN
CONJUNTO DE MADERA PARA UNIONES DE ESTRUCTURAS Y ESTRUCTURA DE
MADERA
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a conjuntos formados de elementos de madera que sirven como nudos de estructuras de madera y a estructuras de madera que contienen como nudos dichos conjuntos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los conjuntos madera-madera y las estructuras que contienen este tipo de conjuntos son conocidas desde la antigüedad. Una manera de construir empleada habitualmente en la actualidad es el añadir a nudos de estructuras que contienen básicamente madera elementos metálicos tales como herrajes metálicos con el objeto de reforzarlas mecánicamente o de facilitar su ensamblaje.
La fabricación de piezas metálicas genera grandes cantidades de CO<2>lo que contri buye al calentamiento global.
Por el contrario, los productos elaborados con madera tienen una huella de carbono muy baja, negativa si se considera que los árboles de los que se obtiene la madera utilizan CO<2>como uno de los compuestos para realizar la fotosíntesis donde partiendo de dióxido de carbono y agua se obtiene glucosa y oxígeno.
La construcción con elementos que sólo están fundamentalmente constituidos de ma dera es por lo tanto ventajosa desde el punto de vista ecológico.
La construcción con madera presenta ventajas adicionales frente a otros modos de construcción ya que la madera es más capaz de deformarse sin romperse y sin perder por ello su capacidad de soportar carga que otro tipo de materiales. Las estructuras de madera son, por lo tanto, más capaces de mantenerse en pie en caso de terremotos que otros tipos de estructuras construidas con otro tipo de material o materiales con menos ductilidad. Las estructuras de madera son también más ligeras que aquellas contraídas con otro tipo de ma teriales.
Uno de los problemas de dichas estructuras de madera construidas en el pasado es la gran cantidad de tiempo que debe ser invertido en conseguir que los elementos de madera que van a formar parte de la estructura tengan formas que les permitan ensamblarse para formar la estructura. Otro problema es que requieren de una mano de obra especializada.
Las tecnologías de diseño asistido por ordenador CAD y de fabricación controlado por ordenador CAM, así como las fresadoras de control numérico facilitan el diseño y fabricación de elementos de conjuntos que sirven como nudos de estructuras y que están construidos únicamente de elementos de madera. Estas tecnologías acortan el tiempo de fabricación de dichos elementos de forma substancial.
Estos nuevos conjuntos pueden ser adaptaciones de uniones madera-madera tradi cionales que en el pasado eran difíciles de construir.
Un ejemplo de estos nudos de madera es el descrito en el documento FR478968. Este documento describe seis elementos que pueden estar hechos de madera y que contienen ranuras en su parte central. También describe que las ranuras de un grupo de dos elementos pueden ser encajadas en las ranuras de otro grupo de dos de estos elementos de manera que todavía quede espacio para la colocación de un tercer par de elementos. Una vez enca jados los seis elementos que pueden ser considerados como un conjunto queda formado un nudo o encuentro con ejes en tres direcciones perpendiculares. Estos conjuntos, nudos o en cuentros sirven para construir estructuras de madera. Aunque los elementos que forman di chos nudos descritos en FR478968 encajan perfectamente no permiten la conexión de ele mentos adicionales a los dispuestos en los ejes cartesianos.
US4890953 describe la construcción de un nudo de madera cuyos lados se extienden a modo de vigas. Este documento describe dos elementos que contienen ranuras comple mentarias de manera que pueden encajar de forma hermafrodita. Las partes no ranuradas contienen unas muescas que al encajar dichos elementos quedan una frente a la otra y que son capaces de alojar un tercer saliente de un elemento de manera que los tres elementos pueden ser dispuestos de manera perpendicular. Una vez colocados los tres elementos en posición la unión es conectada por medio de unos pasadores. Debido a las formas comple mentarias del primer y del segundo elemento, a las muescas y a los pasadores los elementos del conjunto quedan unidos de manera segura. El conjunto descrito en US4890953 no está adaptado para recibir ningún elemento suplementario al primer, segundo y tercer elementos, elemento suplementario que podría ser de utilidad en una estructura de madera.
EP2345768 describe un primer y un segundo elemento de forma longitudinal cada uno de los cuales contiene dos ranuras. El primer elemento puede ser conectado al segundo ya que el uno de los lados más estrechos del primer elemento es insertado en la ranura del primero. Un tercer elemento que contiene también una ranura puede ser dispuesto y sujeto en la parte superior del primer elemento ya que los tres elementos están posicionados en una columna que dispone de alojamientos para los tres elementos y una muesca donde puede ser insertada la ranura del primer elemento. Aunque EP2345768 describe tres elementos que pueden ser dispuestos en diferentes direcciones para ser sujetos de forma segura por medio de una cuña a modo de llave para quedar sujetos entre sí necesitan ser introducidos en el interior de una columna.
Los nudos, encuentros o conjuntos de madera del estado de la técnica presentan el problema de que no es posible en base a ellos construir estructuras de manera relativamente simple donde un cierto número de vigas, que puede ser mayor o menor dependiendo de la estructura, quedan unidas en dicho nudo debido a sus formas complementarias, estando al gunas de ellas unidas en direcciones diferentes a las direcciones perpendiculares de los tres ejes cartesianos.
Existe por lo tanto en el campo de la construcción con elementos de madera la nece sidad de un conjunto de simple fabricación y montaje que contenga tres elementos interconectables, al que puedan ser conectados de manera segura elementos suplementarios siendo este conjunto utilizado preferentemente como nudo de estructuras de madera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Los problemas del estado de la técnica quedan resueltos por un conjunto que se des cribe a continuación.
Un primer aspecto de la invención se refiere a un conjunto que contiene un primer elemento de madera que tiene una primera forma, un segundo elemento de madera con una forma complementaria a la del primer elemento gracias a la cual puede ser conectada mecá nicamente de manera directa con dicho primer elemento y un tercer elemento que tiene una forma complementaria al primer elemento y al segundo elemento de madera y que debido esta forma complementaria puede ser conectado mecánicamente de manera directa con di chos primer y segundo elementos quedando situado entre ellos. De acuerdo con la invención en dicho conjunto, una vez que el primer, segundo y tercer elementos estén conectados me cánicamente entre ellos, sus formas permiten que uno o más elementos suplementarios de madera pueden ser conectados mecánicamente a ellos mediante el uso de una o más llaves de madera.
Este conjunto presenta la ventaja de que cuando los elementos son los extremos de las barras de una estructura el empleo de dichos nudos puede servir de unión a más de tres barras de madera de manera que se puede construir una estructura con nudos que pueden estar hechos únicamente de madera y que unen más de tres barras de la estructura. Este tipo de estructura que contiene nudos con más de tres barras puede posibilitar la construcción de estructuras hechas exclusivamente de madera que contienen un nudo central, disposición que tiene entre otras ventajas que sea posible realizar dicha estructura que contiene un nudo cen tral o que siendo posible construir la estructura sin nudo central esta pueda soportar más carga cuando tiene el nudo central.
El conjunto, de acuerdo con la invención, es ventajoso porque tanto los elementos como los elementos suplementarios pueden ser conectados mecánicamente entre ellos de bido a sus formas en el sentido de que pueden ser ensamblados y según el modo de realiza ción quedar sujetos entre ellos simplemente debido a sus formas y a las dimensiones que tienen. De acuerdo con la invención, algunos o todos los elementos pueden quedar sujetos entre ellos cuando se conecta el o los elementos por medio de una llave de madera, ya que dicha llave, una vez conectada al conjunto, ejerce una presión sobre superficies de elementos del conjunto impidiendo que dichos elementos se separen en la dirección en la que dicha presión es ejercida.
El conjunto, de acuerdo a la invención, es ventajoso porque el utilizar sólo madera y no incluir elementos metálicos evitaría fenómenos de corrosión y, consecuentemente, el de bilitamiento del conjunto del que formarían parte activa los herrajes de metal.
El conjunto, de acuerdo con la invención, es ventajoso porque sus elementos han sido concebidos para ser fabricados con una fresadora de control numérico de tres ejes (una má quina de fácil acceso a la comunidad), aunque también se pueden elaborar con fresadoras de más ejes (menos accesibles y asequibles que las de tres ejes). No es necesario mover el elemento a fabricar una vez colocado en la fresadora ni cambiar la fresa (sólo se necesita una), lo cual facilita su industrialización, aspecto éste también beneficioso. Esto es posible debido al diseño particular de las formas de los distintos elementos y elementos suplementa rios que forman el conjunto.
De manera preferencial, la llave de madera comprende al menos una superficie plana de la que se extiende al menos un elemento longitudinal flexible que tiene en uno de sus extremos libres un elemento en forma de diente. Preferencialmente la llave dispone de dos elementos longitudinales flexibles cada uno con un diente en su extremo libre. Cuando la llave de madera conecta mecánicamente uno o más elementos o elementos suplementarios, del conjunto entre sí, dicho elemento/s o elementos suplementarios quedan presionados entre la superficie plana y dicho elemento en forma de diente. En su posición final dichos elementos longitudinales flexibles recuperan su distancia inicial haciendo posible que los dientes presio nen una superficie de uno de los elementos que acaban de atravesar mientras que un lateral de la superficie plana de la llave presiona una segunda superficie de otro de los elementos o elementos suplementarios atravesados por la llave.
Los conjuntos de la invención pueden conformar distintos tipos de nudos y empalmes que se describirán a continuación.
(NUDO TRIDIMENSIONAL)
Según un modo de realización de la invención, el primer, segundo y tercer elemento de madera están colocados preferentemente de manera perpendicular entre sí. El primer ele mento dispone de dos ranuras capaces de alojar dos octavos elementos suplementarios lon gitudinales de madera que se colocan de manera substancialmente paralela al tercer ele mento de madera, octavos elementos suplementarios longitudinales de madera que disponen cada uno de ellos de dos entrantes y dos agujeros pasantes. Dichos entrantes están adapta dos para alojar salientes de novenos elementos suplementarios de madera que cuando están conectados mecánicamente al resto de los elementos del conjunto forman un determinado ángulo, comprendido entre 40 y 60 grados, con el primer elemento de madera. Los novenos elementos suplementarios cuentan con agujeros pasantes que coinciden con los de los octa vos elementos suplementarios una vez se conectan entre sí. De acuerdo con este modo de realización, introduciendo llaves de madera a través de los entrantes de los octavos elementos suplementarios de madera y de los novenos elementos suplementarios de madera quedan sujetos dichos octavos y novenos elementos suplementarios al conjunto.
Debido a la forma de los elementos del conjunto, este modo de realización permite la colocación en las ranuras hechas al efecto en el segundo y/o tercer elemento, de uno o más décimos y/o undécimos elementos suplementarios, respectivamente, con los que formarán un ángulo comprendido entre 40 y 60 grados. Los décimos elementos suplementarios, una vez conectados al segundo elemento, quedan situados entre éste y el primer elemento en un plano perpendicular al tercer elemento. Los undécimos elementos suplementarios, una vez conec tados al tercer elemento, quedan situados entre éste y el segundo elemento en un plano per pendicular al primer elemento.
(NUDO ESPACIAL CON EMPALME)
De acuerdo con un modo de realización de la invención donde el primer, segundo y tercer elementos están colocados en un plano o, de manera alternativa, están colocados per pendicularmente, el primer elemento suplementario de madera contiene un agujero pasante que tiene una forma complementaria a la del extremo del segundo elemento de madera de manera que cuando el extremo del segundo elemento de madera se aloja en dicho agujero pasante dicho primer elemento suplementario de madera se extiende a lo largo del mismo eje longitudinal que el segundo elemento de madera siendo una extensión de éste estando el primer elemento suplementario y el segundo elemento unidos mediante una llave de madera. Este modo de realización es ventajoso porque permite la extensión del segundo elemento lo cual es ventajoso desde el punto de vista de la fabricación ya que las dimensiones del ele mento base a fresar están limitadas.
(EXTREMO VIGA PLANA)
Un conjunto, según un modo de realización de la invención, especialmente ventajoso cuando el conjunto está colocado en uno de los laterales de una estructura. Dicho conjunto comprende un primer, segundo y cuarto elementos que quedan conectados en forma de U cuando un tercer elemento se introduce en una segunda ranura del primer elemento y un quinto elemento se introduce en una tercera ranura del cuarto elemento, conjunto que dispone de un sexto y de un séptimo elementos que quedan acoplados al resto de los elementos del conjunto cuando una llave de madera se introduce completamente a través de una cuarta ranura situada en un extremo libre del sexto elemento y de una quinta ranura situada en el séptimo elemento, conjunto en el cual uno de los extremos libres del sexto elemento una vez conectado apoya tanto en el segundo como en el cuarto elementos quedando posicionado de manera oblicua a dichos segundo y cuarto elementos.
(EMPALMES)
Los elementos y elementos suplementarios de los conjuntos de acuerdo con la inven ción pueden ser extendidos mediante empalmes. Esto es ventajoso ya que la dimensión de las piezas base de madera que pueden ser colocadas en las fresadoras con el objeto de obtener los elementos y elementos suplementarios tienen una dimensión limitada.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a conjuntos que comprenden empal mes, según diferentes modos de realización.
El objetivo principal de los conjuntos de la invención es el de servir como nudos/encuentros de estructuras formadas en su totalidad o mayoritariamente de madera.
Otro aspecto de la invención se refiere a estructuras que contienen, al menos, uno o más de los conjuntos objeto de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con ejemplos de realizaciones prácticas de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de dibujos en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 es una vista explosionada de un conjunto según el primer modo de realización de la invención.
La figura 2 es una vista de otro conjunto según el primer modo de realización de la invención. La figura 3 es una vista del conjunto montado según el segundo modo de realización de la invención.
La figura 4 es una vista explosionada del segundo modo de realización de la invención.
La figura 5 en una vista del conjunto montado del tercer modo de realización de la invención.
La figura 6 es una vista explosionada del tercer modo de realización de la invención
La figura 7 es una vista de un primer empalme de un conjunto de acuerdo con la invención.
La figura 8 es una vista explosionada del empalme de la figura 7.
La figura 9 es una vista de un segundo empalme de un conjunto de acuerdo con la invención.
La figura 10 es una vista explosionada del empalme de la figura 9.
La figura 11 es una vista de un tercer empalme de un conjunto de acuerdo con un modo de realización de la invención.
La figura 12 es una vista explosionada del empalme de la figura 11
La figura 13 es una vista de un cuarto empalme de un conjunto de acuerdo con un modo de realización de la invención.
La figura 14 es una vista explosionada del empalme de la figura 13.
La figura 15 es una vista de un quinto y de un sexto empalme de un conjunto de acuerdo con un modo de realización de la invención.
La figura 16 es una vista explosionada del quinto y el sexto empalme de la figura 15.
Las figuras 17,18,19 son vistas de posibles estructuras de acuerdo con la invención y que contienen conjuntos de acuerdo con modos de realización de la invención.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN
Los conjuntos (59, 79, 90) de la presente invención se basan en un primer (42, 60, 80), un segundo (40, 61,81) y un tercer (41, 62, 82) elemento de madera que una vez ensam blados forman un núcleo al que se pueden añadir elementos suplementarios (44, 45, 50, 51, 53, 64, 67, 75, 76, 83) de madera que conectados mecánicamente con el primer (42, 60, 80), segundo (40, 61, 81) y tercer elementos (41, 62, 82) y/o entre sí sin requerir otro medio que el uso de una o más llaves (52, 68,, 77, 91) de madera.
Los elementos del conjunto (59, 79, 90) son fabricados de manera preferencial me diante fresadoras de control numérico que pueden ser fresadoras CNC de tres ejes. Este tipo de fresadoras permite el movimiento de la fresa, colocada en posición normal a la superficie, en los ejes X, Y, Z. Los elementos que componen los conjuntos (59, 79, 90), de acuerdo con los modos de realización de la invención, pueden ser realizados en este tipo de fresadoras.
Los elementos de acuerdo con la presente invención han sido diseñados para que no sea necesario girar el elemento a fresar durante el fresado de dicho elemento. El empleo de fre sadoras de control numérico hace posible la construcción de los elementos de madera de manera rápida sin que sea necesario vaciar manualmente los alojamientos de las piezas, práctica habitual en la antigüedad que cayó en desuso por no ser compatible con la filosofía de la construcción en madera de hoy día debido al elevado tiempo necesario para construir dichas estructuras de madera y a la necesidad de una mano de obra especializada.
El empleo de llaves (52, 68, 77, 91) permite garantizar la unión entre piezas que, a pesar de estar conectadas mecánicamente, no tienen asegurada su sujeción al tener capaci dad para poder desplazarse unas respecto a otras. Mediante la utilización de llaves (52, 68, 77, 91) se evita ese movimiento relativo entre piezas gracias a la presión que aquéllas ejercen sobre dichas piezas para así afianzar su unión y sujeción.
En la figura 1 se ilustra un conjunto (59), según un modo de realización de la invención, el primer (42), el segundo (40) y el tercer elemento (41) de madera están conectados mecá nicamente entre sí debido a sus formas complementarias de manera que queden dispuestos a lo largo de tres ejes perpendiculares. El primer elemento de madera (42) tiene una primera forma y el segundo elemento de madera (40) tiene una forma complementaria a la del primer elemento (42) gracias a la cual puede ser conectada mecánicamente de manera directa con dicho primer elemento (42). El tercer elemento (41), que tiene una forma complementaria al primer elemento de madera (42) y al segundo elemento de madera (40), puede ser, debido esta forma complementaria, conectado mecánicamente de manera directa con dichos primer (42) y segundo (40) elementos, quedando situado entre ellos.
Como puede apreciarse en la figura 2 correspondiente al mismo modo de realización de la figura 1, el segundo elemento de madera (42), dispone de una ranura (43) que cuando el primer (42), segundo (40) y tercer elemento de madera (41) están conectados entre sí, puede alojar dos cuartos elementos suplementarios longitudinales de madera (44,45) que se colocan de manera perpendicular al tercer elemento de madera (41). Los cuartos elementos suplementarios longitudinales de madera (44,45) disponen cada uno de dos entrantes (46,47) y dos agujeros pasantes (48). Los entrantes (46,47) están adaptados para alojar salientes (49) de quintos elementos suplementarios de madera (50) que cuando están conectados mecáni camente al resto de los elementos del conjunto forman un determinado ángulo, comprendido entre 40 y 60 grados, con el primer elemento (42) de madera. La construcción del conjunto, de acuerdo con este modo de realización, permite que quintos elementos suplementarios de madera (50) puedan colocarse en las bisectrices de los ángulos formados entre el primer (42) y el tercer elemento (41) elementos de madera.
El conjunto (59), según el segundo modo de realización de la invención, dispone de por lo menos una o más llaves de madera (52), de manera que cada una de ellas, al introdu cirse a través de un agujero pasante (48) del cuarto elemento longitudinal suplementario de madera (44,45) y de un agujero pasante (54) de uno o más quintos elemento suplementarios (50), unen mecánicamente tanto el/los cuarto/s elemento/s longitudinal/es suplementario/s de madera (44,45) como el/los quinto/s elemento/s longitudinal/es suplementario/s de madera (50) entre sí y al conjunto (59).
Esta forma de construcción permite que de manera ventajosa los cuartos elementos suplementarios (44,45) queden unidos directamente por medio de llaves (52) a los quintos elementos suplementarios (50) sin necesidad de conectarlos mecánicamente al primer (42) y tercer (41) elemento.
La forma del segundo (40) y tercer elemento (41) de madera hace posible la unión mecánica a dichos elementos de unos sextos (51) y séptimos (53) elementos suplementarios, respectivamente. Los sextos elementos suplementarios (51), una vez conectados al segundo elemento (40) quedan situados entre el segundo elemento (40) y el primer elemento (42) de madera en un plano paralelo al tercer elemento de madera (41), formando un ángulo com prendido entre 40 y 60 grados con el segundo elemento (40). Los séptimos elementos suple mentarios (53), una vez conectados al tercer elemento (41) quedan situados entre el tercer elemento (41) y el primer elemento (42) en un plano perpendicular al segundo elemento de madera (40), formando un ángulo comprendido entre 40 y 60 grados con el tercer elemento (41). El conjunto (59) de este segundo modo de realización tiene una estructura tridimensional.
Las figuras 3 y 4 ilustran un conjunto (79), montado en la figura 3 y explosionado en la figura 4, de acuerdo con otro modo de realización de la invención y que tiene también una estructura tridimensional. Este modo de realización también contiene un primer elemento de madera (60) que tiene una primera forma y que está colocado en disposición vertical, un se gundo elemento de madera (61) con una forma complementaria a la del primer elemento (60) gracias a la cual puede ser conectada mecánicamente de manera directa con dicho primer elemento (60). El segundo elemento (61) está colocado en posición horizontal substancial mente perpendicular al primer elemento (60), y un tercer elemento (62) que tiene una forma complementaria al primer elemento (60) y al segundo elemento (61) de madera y que está colocado de manera substancialmente perpendicular al primer (60) y segundo (61) elemento.
El conjunto dispone de, por lo menos, un primer elemento suplementario de madera (64) que queda dispuesto en un plano que contiene al primer elemento de madera (60) y al segundo elemento de madera (61). Dicho elemento suplementario (64) dispone de un extremo libre (65) a modo de punta y que comprende dos lados que al colocar dicho elemento en el conjunto quedan apoyados en lados del primer (60) y del segundo elemento (61) respectiva mente. El primer elemento suplementario (64) dispone de un rebaje (66) situado próximo a dicho extremo libre. El conjunto (79) dispone de, por lo menos, un elemento suplementario adicional (67) y una (68) llave y de un primer elemento de sujeción (69) a modo de U. Una vez colocados el primer (60), segundo (61) y tercer (62) elementos, se coloca el primer elemento de sujeción (69) a modo de U en un alojamiento formado por el primer (60) segundo (61) y tercer (62) elemento. Posteriormente, se introduce el elemento suplementario adicional (67) de manera paralela al primer elemento (60) a través de una ranura (73) formada en el segundo elemento (61) y el rebaje (66) del primer elemento suplementario (64) y hasta que un rebajado lateral (78) de la parte inferior del elemento suplementario adicional (67) haga tope con el rebaje (66) del primer elemento suplementario (64). Tanto el primer elemento suplementario (64) como el elemento suplementario adicional (67), disponen de sendos agujeros pasantes (70,71) que quedan alineados una vez que el primer elemento suplementario (64) y el ele mento suplementario adicional (67) están posicionados. Dichos agujeros (70,71) permiten que la llave (68) sea introducida a través de ellos y que los dientes de la llave (68) una vez que ha sido introducida presionen el primer elemento suplementario (64) sobre el elemento suple mentario adicional (67).
Con el fin de que el subconjunto elemento suplementario adicional (67), primer ele mento suplementario (64) y llave (68) no puedan desplazarse verticalmente hacia abajo y tal y como se ha señalado anteriormente, el elemento suplementario adicional (67) dispone de rebajado lateral (78) que sirve de tope cuando el elemento suplementario adicional (67) es introducido en la ranura (73) del segundo elemento.
De manera opcional, de acuerdo con el tercer modo de realización de la invención, el conjunto (79) puede comprender un segundo (75) y/o tercer elemento suplementario (76) con una forma complementaria al tercer elemento (62). El segundo (75) y tercer elemento (76) suplementario, pueden quedar unidos a estos mediante una tercera llave de madera (77).
De manera opcional, es posible conectar al conjunto en los ángulos formados por el segundo (62) y tercer (61) elemento, octavos elementos suplementarios.
Las figuras 5 y 6 ilustran otro modo de realización de la invención según el cual el conjunto (90) consta también de un primer elemento de madera (80) que tiene una primera forma, un segundo elemento de madera (81) con una forma complementaria a la del primer elemento (80) gracias a la cual puede ser conectada mecánicamente de manera directa con dicho primer elemento (80), y un tercer elemento (82) que tiene una forma complementaria al primer elemento (80) y al segundo elemento de madera (81) y que debido a esta forma com plementaria puede ser conectado mecánicamente de manera directa con dichos primer (80) y segundo (81) elementos quedando situado entre ellos. En este modo de realización un no veno elemento suplementario de madera (83) puede ser conectado al conjunto, de manera que sirve de extensión al segundo elemento de madera (81). Dicho noveno elemento suple mentario de madera (83) contiene un agujero pasante (84) que tiene una forma complemen taria a la del extremo (85) del segundo elemento de madera (81), de manera que cuando el extremo (85) del segundo elemento de madera (81) se aloja en dicho agujero pasante (84), el noveno elemento suplementario de madera (83) se extiende a lo largo del mismo eje longitu dinal que el segundo elemento de madera (81) siendo una extensión de éste.
En este modo de realización, el segundo elemento de madera (81) y el noveno ele mento suplementario de madera (83) quedan unidos mecánicamente por medio de una llave de madera (91). Dicha llave (91) es similar a la utilizada en otros modos de realización y consta de una base rectangular (86) de la que se extienden de manera paralela dos elementos lon gitudinales flexibles (87,88) que termina cada uno de ellos en un diente (89). Para consolidar la unión entre el primer (80), segundo (81) y tercer elemento (82), evitando así el movimiento relativo entre ellos, se utiliza un décimo elemento suplementario (92) que posee un saliente (93) que se coloca en un entrante (94) del segundo elemento (81), haciendo presión sobre el primer elemento (80) y tercer elemento (82).
Los conjuntos de los modos de realización anteriormente descritos sirven como nudos de diferentes tipos de estructuras de madera.
Los nudos, de acuerdo con los modos de realización anteriormente descritos, sirven para construir estructuras formadas por elementos de madera en forma de barras que se unen en dichos nudos. Debido a requerimientos de fabricación como el hecho de que las barras tengan que ser fresadas en máquinas de control numérico CNC que no permiten el fresado de elementos mayores de una determinada longitud, se hace necesario la utilización de em palmes por medio de los cuales se consigue alargar la longitud de dichas barras.
Dichos empalmes forman parte del objeto de esta invención y se describirán a continuación.
EMPALME 1
Un modo de realización de dichos empalmes es el descrito en las figuras 7 (montado) y 8 (explosionado). El empalme muestra como la terminación de cada una de dos barras (188,189) de madera está fresada con unas ranuras (190,200) que son más estrechas en una zona más próxima al extremo libre de dichas barras (196) que en su extremo más alejado de ellas (197). La llave de madera (191) destinada a unir el extremo de dichas vigas con otros elementos tienen forma sustancialmente rectangular y está formada de una sola pieza. Dicha llave (191) consta de una parte central estrecha (192) y de dos partes laterales (193,194) situadas a ambos lados de la parte central estrecha y que tienen un mayor espesor y una mayor longitud. En los dos extremos libres laterales de dicha llave de sitúan unas lengüetas flexibles (198,199) que presentan en su cara exterior de acuerdo con un modo de realización preferencial dos ranuras paralelas (195). Como se puede observar en la figura 15, un extremo libre (201) de cada una de dichas lengüetas flexibles (198, 199) se extiende más allá de la base de la llave. La llave (191) presenta, en su parte central en el lado opuesto al lado del que sobresalen los extremos de las lengüetas, un saliente (202) que sobresale del conjunto una vez montado.
Cuando se quieren unir las dos barras (188, 189) se coloca una a continuación de la otra, de manera que el extremo libre de una de las barras esté en contacto con el extremo libre de la barra sucesiva. En esta disposición, las ranuras (190, 200) de cada una de las barras están también dispuestas de manera sucesiva. La llave (191) se introduce vertical mente de manera que su parte central (192) encaja de manera complementaria con la parte más estrecha (196) de las respectivas ranuras (190,200) que se sitúan cercanas a los extre mos libres de las barras (188, 189), respectivamente. Cuando esto sucede, las partes laterales (193,194) de los extremos de la llave (191) encajan de manera complementaria con la parte más ancha (197) de las ranuras de las barras (188, 189). En el proceso de introducción de la llave (191), las dos lengüetas flexibles (198, 199) se pliegan hacia dentro, recuperando su posición inicial cuando la llave (191) está introducida totalmente, de manera que las partes más anchas de los finales de las lengüetas (201) presionan en las respectivas bases de las barras y el elemento (202) que sobresale de la parte central (192) de la llave (191) hace tope en la parte superior de las barras (188, 189). Este hecho, juntamente con el hecho de que las paredes que definen la transición de la parte central (192) con las partes laterales (193,194) de la llave estén en contacto mecánico con las paredes que definen la transición entre las partes estrechas (196) y las partes más anchas (197) de las ranuras, tiene como consecuencia que no haya posibilidad de movimiento entre las dos barras (188, 189) y la llave (191).
EMPALME 2
Otro modo de realización de dichos empalmes, para unir dos barras (224, 225) simila res a las de modo de realización empalme 1, está ilustrado en las figuras 9 y 10. Este empalme que comprende una primera barra (224) con una primera ranura (217) y una segunda barra (225) con una segunda ranura (218), cada una de las ranuras de cada una de las vigas (224,225) dispone de una parte más estrecha (230) situada más próxima al extremo libre de dicha viga (224,225) y de una parte más ancha (226) situada más alejada de dicho extremo libre, estando los extremos libres de las vigas que contienen las ranuras (217, 218) dispuestos sucesivamente en contacto entre sí cuando las vigas están conectadas o van a conectarse. Este empalme comprende además una primera llave (210) similar a la del modo de realización del empalme 1 que, en lugar de tener dos lengüetas flexibles, dispone en su parte central inferior de una extensión (211) que se prolonga lateralmente formando dos alas (213,214) paralelas a la base de la llave (210), de manera que se definen dos espacios (215,216) entre el cuerpo central (212) de la llave y dichas alas (213, 214). Debido a dicha extensión es posi ble, una vez que la llave (210) se introduce en las ranuras (217,218) de las barras (224, 225), introducir una segunda llave (219) en una dirección perpendicular a la llave (210) y a las bases de las barras (224, 225), quedando en contacto con éstas. Dicha segunda llave (219) tiene forma de U. De la base de la segunda llave en forma de U (219) se extienden dos elementos longitudinales flexibles (220,221) que disponen de unos dientes (223) en sus extremos libres, dientes que sobresalen hacia la parte interior de la llave (219). Una vez introducida la primera llave (210) en las ranuras de las vigas es posible introducir la segunda llave (219), de manera que dichos elementos longitudinales flexibles (220,221) queden situados en dichos espacios (215,216) bloqueando el movimiento de la primera llave (210) con respecto a las barras (224, 225).
EMPALME 3
Tal y como se ilustra en las figuras 11 y 12 y de manera análoga a los modos de realización anteriormente descritos, dos barras (330,331) que contienen dos ranuras (332,333) en sus extremos libres se disponen de manera consecutiva. Cada una de las ranu ras que se extiende hasta el final de dichos extremos libres dispone de un saliente (334,335) en una de sus paredes, saliente que se extiende desde dichas paredes de las ranuras hacia el centro de cada barra (330, 331). Las dos barras (330,331) quedan unidas por medio de dos llaves (336,337), cada una de las cuales dispone de una primera parte central (340) con forma complementaria respecto de la otra y de una segunda parte central (343) escalonada respecto de la primera parte central (340) y de forma complementaria respecto a cada uno de los sa lientes (334,335) de las ranuras (332, 333). Cada una de dichas llaves (336,337) dispone en uno de sus extremos libres de una lengüeta flexible (341,342) que se extiende más allá de la base de la llave y, como se ha indicado anteriormente, de una parte central escalonada (340, 343) que hace posible que cada una de las llaves (336, 337) pueda encajarse en la otra a través de la primera parte central (340) y en la ranura de cada una de las barras a través de la segunda parte central (343). Las llaves (343,344) disponen suplementariamente de un sa liente (338,339) en su parte superior perpendicular a su cuerpo central
Cuando el empalme que comprende la primera llave (336), la segunda llave (337) y cada una de las dos barras (330,331) está unido mecánicamente, la lengüeta (341,342) de cada una de las llaves presiona sobre la pared más interior de las ranuras (332,333) de las barras (330,331) a la vez que hace presión sobre la base de cada una de ellas. La anterior mente nombrada parte central escalonada (340,343) consta de dos escalones, de manera que en el estado conectado uno de los escalones apoya en el saliente (333,334) de cada una de las ranuras (332,333), mientras que el otro sirve para unir de forma complementaria las dos llaves (336, 337). En esta disposición, los salientes (338, 339) de las partes superiores de las llaves (336, 337) entran en contacto con la parte superior de cada una de las barras (330, 331). Debido a la interacción de las lengüetas (341,342), ranuras (332,333), salientes (334,335) de las ranuras y salientes de las llaves (338,339) una vez encajadas las llaves en las ranuras no es posible el movimiento respectivo de unas partes respecto de otras.
EMPALME 4
En un modo de realización alternativo de dichos empalmes, mostrado en las figuras 13 y 14, las llaves (452,453) no disponen de lengüetas flexibles sino de unas ranuras (450) que, una vez que las llaves (452, 453) están unidas e introducidas en las ranuras (454,455) de las barras (420, 421), definen debido a su forma un alojamiento entre las llaves (452,453) y las bases de las barras (420, 421), alojamiento a través del cual puede introducirse una tercera llave (451) perpendicular a ellas, de manera que las tres llaves (451,452,453) y las barras (420,421) que se disponen consecutivamente no puedan moverse unas con respecto de las otras.
EMPALME 5
En las figuras 15 y 16 se ilustra otro posible modo de realización de empalme entre barras consecutivas, una primera barra (660) y una segunda barra (661). El extremo de la primera barra (660) reduce su dimensión en la parte central (662) y se ensancha posterior mente en su parte extrema (663). El extremo correspondiente de la segunda barra (661) que se pretende disponer consecutivamente a la primera barra (660), comprende una ranura que, además de una apertura (665) en su extremo libre, dispone de una primera anchura en su parte central (664) y de una segunda anchura en la parte interior (665) más alejada de la apertura (665), siendo la segunda anchura (665) menor a la primera anchura (664). De esta forma, cuando la parte extrema (663) de la primera barra (660) se introduce en la segunda barra (661) a la altura de la parte central (664), la parte de la ranura correspondiente a la parte interior (665) queda libre, de manera que es posible introducir una llave (667) en una dirección substancialmente perpendicular a la primera (660) y la segunda (661) barra en dicha parte interior (665) de la ranura consiguiendo el empalme entre las barras.
EMPALME 6
En otro posible modo de realización ilustrado en las Figura 15 y 16 además del em palme entre la primera barra (660) y la segunda barra (661) descrito anteriormente se produce un empalme entre una tercera barra (668) y una cuarta barra (671). Para ello, ambas barras (660, 668) disponen de ranuras laterales (669,670). Una vez encajadas dichas ranuras late rales (669,670) las barras (660, 688) quedan dispuestas en forma de cruz.
Además, la tercera barra (668), que puede estar dispuesta en forma de cruz (668) con la primera barra (660), puede encajar con una cuarta barra (671) cuando el saliente (672) de que dispone la tercera barra (668) en su extremo libre se introduce en el entrante (673) de la ranura (674) más alejado del extremo libre de la cuarta barra (671) y el saliente (675) de que dispone la cuarta barra (671) en su extremo libre se introduce en el entrante (676) de la ranura (688) más alejado del extremo libre de la tercera barra (668). En esta disposición, ambas ranuras (674,688) definen un espacio interior donde puede introducirse una llave (677) de madera. De manera análoga a otros modos de realización descritos en la presente invención dicha llave (677) dispone de una parte sustancialmente rectangular que sirve de base (678) de la cual se extienden dos elementos longitudinales flexibles (679,680) que disponen de un diente (681,682) en sus extremos libres. Cuando la llave (677) se introduce en dicho espacio interior definido por las ranuras (674,688), los elementos longitudinales (679,680) se doblan hacia el interior y recuperan su posición inicial con respecto al resto de la llave (677) cuando la llave ha sido completamente introducida. En esta posición, los dientes (681,682) presionan cada uno de ellos en la superficie lateral de una de las barras (668, 671). La llave (677), en su posición final, presiona los laterales opuestos superior e inferior de las barras (688, 671) entre los salientes de su base (678) y los dientes situados en los extremos libre de los ele mentos longitudinales flexibles (681, 682). Debido a esta presión y a la forma complementaria de las ranuras (674, 688), una vez que la llave está completamente introducida no es posible el movimiento de una barra (668) con respecto de la otra (671).
Para consolidar la unión entre el primer (660), segundo (661) y tercer elemento (668), evitando así el movimiento relativo entre ellos, se utiliza un segundo elemento suplementario (692) que posee un saliente (693) que se coloca en un entrante (694) del primer elemento (660), haciendo presión sobre el segundo elemento (661) y tercer elemento (668).
Con los conjuntos y los empalmes anteriormente descritos es posible construir estruc turas bidimensionales o tridimensionales.
La figura 17 ilustra una estructura modular espacial que contiene algunos nudos de acuerdo con los conjuntos de las figuras 2, 3, 4, 5 y 6.
La estructura tridimensional de las figuras 18 y 19 contienen conjuntos planos y con juntos espaciales ilustrados en las figuras 2, 3, 4, 5 y 6.
Las figuras 17 a 19 se refieren a modos de realización de estructuras que comprenden los nudos y nudos con empalmes de acuerdo con la invención. Dichas figuras se refieren a ejemplos de estructuras dentro de las múltiples combinaciones que se pueden construir a partir de los conjuntos y conjuntos con empalmes descritos en esta solicitud teniendo en cuenta que como señalado anteriormente el número de elementos suplementarios en cada conjunto descrito anteriormente puede variar según las posibles construcciones del nudo y las necesidades de la estructura.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. - Conjunto (59,79,90) de madera para uniones de estructuras caracterizado por que comprende:
un primer elemento (42,60,80) de madera que tiene una primera forma,
un segundo elemento (40,61,81) de madera con una forma complementaria a la del primer elemento (42,60,80) gracias a la cual puede ser conectado mecánicamente de manera directa con el primer elemento (42,60,80), y
un tercer elemento (41, 62, 82) de madera que tiene una forma complementaria al primer elemento (42,60,80) y al segundo elemento (40, 61,81) gracias a la cual puede ser conectado mecánicamente con el primer elemento (42,60,80) y el segundo elemento (40,61,81) quedando situado entre ellos,
en el que el primer elemento (42,60,80) está colocado en posición vertical, el segundo elemento (40,61,81) está colocado en posición horizontal substancialmente perpendicular al primer elemento (42, 60,80), y el tercer elemento (41, 62,82) está colocado de manera substancialmente perpendicular al primer elemento (42, 60,80) y segundo elemento (40,61,81),
donde una vez que el primer elemento (42,60,80), el segundo elemento (40,61,81) y el tercer elemento (41, 62, 82) están conectados mecánicamente entre ellos sus formas permiten que uno o más elementos suplementarios (44,45,50,51,53,64,67,75,76,83) de madera puedan ser conectados mecánicamente a ellos únicamente mediante el uso de una o más llaves (52, 68,77, 91) de madera, y
en el que un primer elemento suplementario (64) queda dispuesto en un plano que contiene al primer elemento (42, 60, 80) y al segundo elemento (40, 61, 81), siendo dicho primer elemento suplementario (64) predominantemente lineal y comprendiendo un extremo libre (65) a modo de punta con dos lados que quedan apoyados en lados del primer (42, 60,80) y del segundo elemento (40, 61,81) respectivamente.
2. - Conjunto (59,79,90) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la llave o llaves (52, 68, 77, 91) de madera comprenden al menos una superficie plana (86) de la que se extiende al menos un elemento longitudinal flexible (87,88,) que tiene en uno de sus extremos libres un elemento en forma de diente (89) de manera que cuando la llave de madera (52, 68, 77, 91) conecta mecánicamente uno o más elementos suplementarios (44, 45, 50, 51, 53, 64, 67, 75, 76, 83) entre sí, los elementos suplementarios (44, 45, 50, 51, 53, 64, 67, 75, 76, 83) quedan presionados entre la superficie plana (86) y el elemento en forma de diente (89).
3. - Conjunto (59) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el segundo elemento (40) comprende una ranura (43) que, cuando el primer (42), segundo (40) y tercer elemento (41) de madera están conectados entre sí, puede alojar dos cuartos elementos suplementarios (44,45) longitudinales de madera que se colocan de manera substancialmente perpendicular al tercer elemento de madera (41), cuartos elementos suplementarios (44,45) longitudinales de madera que comprenden cada uno dos entrantes (46,47) y dos agujeros pasantes (48), entrantes (46,47) adaptados para alojar salientes (49) de quintos elementos suplementarios (50) de madera que cuando están conectados mecánicamente al resto de los elementos del conjunto forman un ángulo comprendido entre 40 y 60 grados, con el primer elemento (42) de madera.
4. - Conjunto (59) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el conjunto (59) comprende al menos una o más llaves de madera (52) de manera que cada una de ellas, al introducirse a través de un agujero pasante (48) del cuarto elemento suplementario (44, 45) de madera y de un agujero pasante (54) de uno o más quintos elementos suplementarios (50), unen mecánicamente tanto el/los cuartos elementos suplementarios (44, 45) de madera como el/los quintos elementos suplementarios (50) de madera entre sí y al conjunto (59).
5. - Conjunto (59) de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la forma del segundo (40) y tercer elemento (41) hace posible la unión mecánica de dichos elementos a unos sextos (51) y séptimos (53) elementos suplementarios de madera respectivamente, de forma que los sextos elementos suplementarios (51), una vez conectados al segundo elemento (40), quedan situados entre el segundo elemento (40) y el tercer elemento (41) de madera en un plano perpendicular al primer elemento de madera (42), formando un ángulo comprendido entre 40 y 60 grados con el primer elemento (42), y los séptimos elementos suplementarios (53), una vez conectados al tercer elemento (41), quedan situados entre el tercer elemento (41) y el primer elemento (42) en un plano perpendicular al segundo elemento de madera (40), formando un ángulo comprendido entre 40 y 60 grados con el segundo elemento (40).
6. - Conjunto (79) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer elemento suplementario (64) dispone de un rebaje (66) situado próximo al extremo libre (65) y el conjunto (79) comprende al menos un elemento suplementario adicional (67) y una llave de madera (68) y un primer elemento de sujeción (69) a modo de U, de tal forma que una vez colocados el primer (60), segundo (61) y tercer (62) elementos, se coloca el primer elemento de sujeción (69) a modo de U en un alojamiento formado por el primer (60) segundo (61) y tercer (62) elemento y posteriormente, se introduce el elemento suplementario adicional (67) de manera paralela al primer elemento (60) a través de una ranura (73) formada en el segundo elemento (61) y el rebaje (66) del primer elemento suplementario (64) hasta que un rebajado lateral (78) de la parte inferior del elemento suplementario adicional (67) hace tope con el segundo elemento (61).
7. - Conjunto (79) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el primer elemento suplementario (64) y el elemento suplementario adicional (67) comprenden sendos agujeros pasantes (70,71) que quedan alineados una vez que el primer elemento suplementario (64) y el elemento suplementario adicional (67) están posicionados, permitiendo los agujeros pasantes (70,71) que la llave (68) sea introducida a través de ellos y que los dientes de la llave (68) una vez que ha sido introducida presionen el primer elemento suplementario (64) sobre el elemento suplementario adicional (67).
8. - Conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un empalme que comprende
una primera barra (188) con una primera ranura (190) y una segunda barra (189) con una segunda ranura (200); comprendiendo cada una de las ranuras (190,200) de cada una de las barras (188,189) una parte más estrecha (196) situada más próxima al extremo libre de dicha barra (188,189) y una parte más ancha (197) situada más alejada de dicho extremo libre,
una llave de madera (191) comprende una parte central estrecha (192) y dos partes laterales (193,194) de forma complementaria a dichas ranuras (190, 200) que presentan dos lengüetas laterales flexibles (198,199) en sus extremos laterales libres, estando la llave configurada para introducirse en la cavidad formada por la ranuras (190, 200) de manera que debido a dicha forma complementaria y a la presión lateral ejercida por las lengüetas laterales flexibles (198,999) sobre la pared de las ranuras (190, 200) las dos barras (188,189) y la llave (191) no pueden moverse entre sí.
9. - Conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un empalme que comprende
una primera barra (224) con una primera ranura (217) y una segunda barra (225) con una segunda ranura (218), comprendiendo cada una de las ranuras de cada una de las barras (224,225) una parte más estrecha (230) situada más próxima al extremo libre de dicha barra (224,225) y una parte más ancha (226) situada más alejada de dicho extremo libre,
una llave de madera (210) que comprende una extensión (211) cuya parte central se prolonga lateralmente formando dos alas laterales (213,214) paralelas a la base de la llave (210), de manera que se definen dos espacios (215,216) entre el cuerpo central (212) de la llave y dichas alas (213,214),
una segunda llave en forma de U (219) con dos elementos longitudinales flexibles (220,221) previstos para quedar situados en dichos espacios (215,216) bloqueando el movimiento de la primera llave (210) con respecto a las barras (224, 225).
10. - Conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un empalme que comprende
una primera barra (330, 420) con una primera ranura (332,454) y una segunda barra (331, 421) con una segunda ranura (333,455) y cada una de las ranuras (332,454,333,455) de cada una de las barras (330,420,331,421) comprende un saliente (334,423,335,424),
una primera llave (336,452) y un segunda llave (337,453), comprendiendo cada una las llaves (336,452,337,453) primera parte central (340, 440) con forma complementaria respecto de la otra y una segunda parte central (343, 443) escalonada respecto de la primera parte central (340,440) y de forma complementaria respecto a cada uno de los salientes (334,423,335,424) de las ranuras (332, 454,333,455) y a cada una de dichas llaves (336,452,337,453) para encajarse en la otra llave a través de la primera parte central (340,440) y en la ranura de cada una de las barras a través de la segunda parte central (343,443),
unos salientes (338,438,339,439) en la parte superior de las llaves (336.452.337.453) perpendicular a su cuerpo central configurados para entrar en contacto con la parte superior de cada una de las barras (330, 420,331,421).
11. - Conjunto de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque cada una de las llaves (336, 337) comprende en uno de sus extremos libres una lengüeta flexible (341,342) que se extiende más allá de la base de la llave y está configurada para presionar sobre la pared más interior de las ranuras (332,333) de las barras (330,331) a la vez que hace presión sobre la base de cada una de ellas.
12. - Conjunto de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque las llaves (452.453) comprenden unas ranuras (450) configuradas para que, una vez que las llaves (452, 453) están unidas e introducidas en las ranuras (454,455) de las barras (420, 421), definen debido a su forma un alojamiento entre las llaves (452,453) y las bases de las barras (420, 421), alojamiento a través del cual puede introducirse una tercera llave (451) perpendicular a ellas, de manera que las tres llaves (451,452,453) y las barras (420,421) que se disponen consecutivamente no puedan moverse unas con respecto de las otras.
13. - Estructura de madera (800) que contiene al menos uno o más conjuntos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
14. - Conjunto o estructura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque sus elementos y elementos complementarios pueden ser fresados con una fresadora CNC de control numérico de tres ejes.
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