WO2021064271A1 - Nudo constructivo para estructuras bidimensionales o tridimensionales - Google Patents

Nudo constructivo para estructuras bidimensionales o tridimensionales Download PDF

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WO2021064271A1
WO2021064271A1 PCT/ES2020/070595 ES2020070595W WO2021064271A1 WO 2021064271 A1 WO2021064271 A1 WO 2021064271A1 ES 2020070595 W ES2020070595 W ES 2020070595W WO 2021064271 A1 WO2021064271 A1 WO 2021064271A1
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central plate
connectors
grooves
plate
bars
Prior art date
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PCT/ES2020/070595
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juan GALVÁN VILLALBA
Alfonso GUTIÉRREZ MARTÍN
José Manuel LÓPEZ OSORIO
Gianluca STASI
Original Assignee
Universidad De Málaga
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B9/00Connections of rods or tubular parts to flat surfaces at an angle

Definitions

  • the present invention belongs to the field of architecture, in particular to the construction of both two-dimensional and three-dimensional structures.
  • a first object of the present invention is a versatile construction node that allows the quick and easy construction of two-dimensional or three-dimensional structures.
  • a second object of the present invention is a two-dimensional or three-dimensional structure built with the help of the previous constructive nodes.
  • Geodesic domes are lightweight, cost-effective structures used to cover large areas such as exhibition halls, stadiums, and concert halls. They provide an interior space completely free of obstacles and are economical in terms of materials compared to other forms of more conventional structures. Geodesic domes are mainly made up of a plurality of bars that are connected to each other by means of knots. Different types of knots are known (rigid, articulated, sliding, %) depending on the ability to dislodge or turn the bars connected to the knot.
  • connection node designs for these types of geodesic structures.
  • the connecting knots currently used are rigid in their angled and dimensional conformation. For that reason, they are only applicable to a particular type of three-dimensional structure.
  • the arms are rotatably attached to a knot formed by two through-perforated discs, so that they can be oriented within the plane of the discs.
  • the ends of the bars have a mechanism that allows said bars to rotate slightly within a plane perpendicular to the plane of the discs.
  • this system is not flexible with regard to the position and number of bars that connect to the central discs, it requires bars with a relatively complex particular structure and, in addition, flexibility in terms of orientation within the plane. perpendicular to the central axis is limited to a small range.
  • connection node particularly designed to expand the possibilities of rotation and displacement of the bars that are connected both in the tangential direction and in the vertical direction, which substantially facilitates the construction of polyhedral buildings.
  • a first aspect of the present invention is directed to a constructive node for two-dimensional or three-dimensional structures that mainly comprises a central plate and connectors. Each of these elements is described in greater detail below: a) Central plate
  • the through-grooves can be arranged along the periphery of the center plate essentially parallel to its edges.
  • the slots are through in the sense that they completely pass through the center plate so that, as described later in this document, the connectors can be coupled to the center plate by inserting dowels such as bolts, screws or the like through the grooves.
  • the grooves can have a straight, curved, polygonal, or other shape.
  • the grooves can be straight or formed by straight sections, while if the central plate has a curved shape, the grooves can also be curved.
  • the grooves may have a shape independent of the shape of the center plate.
  • the connectors described below to which the bars that make up the structure in question will be attached, can be attached to the central plate according to different directions within a plane that contains the same. center plate. What's more, the connectors can be attached to the center plate at different positions along the slots.
  • this central plate is flexible with regard to the position and direction of the connectors connected to each node.
  • the through grooves are uniformly distributed along the periphery of the center plate. This also makes it possible to distribute the arms of the structure uniformly, that is, according to a configuration with radial symmetry, as is usual in the vast majority of known geodesic structures.
  • the central plate can take any shape useful for the construction of geodesic structures, including both polygonal shapes and curved shapes.
  • the center plate is circular in shape and the through slots are in the shape of a circumferential arc.
  • a central plate of circular shape provides the greatest possible flexibility and versatility to the joint of the invention, since it is adaptable to virtually any type of known geodetic structure.
  • the circular center plate comprises 6 grooves.
  • the 6-groove arrangement is especially useful for the construction of three-dimensional structures formed by triangular facets, since in this case precisely 6 bars converge in each node. Note that the fact of having 6 grooves does not prevent the use of this knot for structures formed by facets of shapes other than triangular. For example, in a hexagonal-shaped faceted structure the number of bars that converge at each node is 3. In this case, connectors could be coupled to 3 alternate grooves of the 6-groove circular central plate.
  • each groove among the 6 grooves of this circular central plate spans an arc of circumference between 30 ° and 55 °. That is, the length of each slot can reach the maximum allowed by the geometry of the circular central plate, thus providing the maximum possible flexibility regarding the connection point of the connectors. Thus, long slots will allow the connection of more than one connector to each slot if necessary.
  • the central plate further comprises a central hole.
  • the central hole allows the coupling of a support post such as those arranged in the center of some geodesic structures with the purpose of increasing its rigidity and resistance.
  • the attachment of the support post could be carried out, for example, by means of a screw or bolt.
  • Connectors These are a plurality of connectors that comprise a proximal portion and a distal portion that essentially form a right angle to each other.
  • the proximal portion comprises a proximal hole for its rotary coupling with the through grooves of the central plate
  • the distal portion comprises a distal hole for its rotary coupling with rods of the three-dimensional structure.
  • the connectors may be formed in different ways as long as the proximal portion and the distal portion form 90 ° to each other.
  • This configuration has the advantage that it allows to regulate the inclination of a bar fixed to each connector within a plane perpendicular to the central plate according to the needs of each three-dimensional structure.
  • the connectors are in the shape of a flat plate twisted 90 ° at a boundary between the proximal portion and the distal portion. That is, each connector is formed by a single piece twisted 90 °, so that the surfaces that form a right angle to each other constitute the respective proximal and distal portions.
  • the proximal hole provided in the proximal portion of the connectors may take any configuration as long as it allows for a rotary-type coupling between the connector and the central plate.
  • the connector, and therefore the bar that it is fixed to this connector it can thus rotate within a plane that contains the central plate to adopt the necessary position.
  • the proximal hole of the connectors is circular. This allows the proximal portion of the connectors to be fixed to the respective slot in the central plate by means of any type of stem, such as a bolt or screw.
  • the distal hole provided in the distal portion of the connectors can also take any configuration as long as it allows a rotational coupling between the connector and the rod. Thanks to this rotary coupling, the bars fixed to the node of the invention can also rotate within a plane perpendicular to the central plate to adopt the most suitable position.
  • the distal hole of the connectors is elongated to be able to adapt to the different angles in the vertical plane and to absorb the movements that are generated in the structure.
  • any type of rod can be used for this connection, such as a bolt or screw.
  • the bars fixed to the node of the invention can adopt different orientations both within the plane of the flat plate and within a plane perpendicular to said plate.
  • the point of engagement between the connectors and the center plate can also be adjusted along the grooves of the center plate, and the point of engagement between the bars and the connectors can also be adjusted along the elongated distal hole of the connectors. connectors. Therefore, this node provides four degrees of freedom with regard to the position and orientation of the bars: orientation in the plane perpendicular to the plate, orientation in the plane parallel to the plate, tangential position along the grooves, and radial position along the elongated distal hole. This allows its adaptation to very different geometries of three-dimensional geodesic structures.
  • This configuration also has the advantage that the grooves of the central body provide a tolerance that reduces the tension in the nodes and bar encounters, a solution that considerably reduces the requirements of the material and its resistant characteristics.
  • the node further comprises a second plate identical to the central plate and arranged parallel to it. In this way, the proximal portion of the connectors is sandwiched between the central plate and the second plate for engagement with the through slots of both. This endows the joint of the invention with greater resistance and rigidity against the stresses to which it will be subjected during the useful life of the structure in question.
  • a second aspect of the present invention is directed to a three-dimensional structure characterized in that it comprises a plurality of bars interconnected by a plurality of constructive nodes such as those described in the previous paragraphs.
  • Fig. 1 shows an exploded view of an example of a construction node according to the present invention.
  • Figs. 2a, 2b, and 2c respectively show a perspective, plan and elevation view of an example of a center plate according to the present invention.
  • Figs. 3a, 3b, 3c, 3d and 3e show respectively a perspective view, plan, elevation, left profile and right profile of an example of connector according to the present invention.
  • Fig. 4 shows a preferred embodiment of the constructive node object of the present invention.
  • Fig. 5 shows some representative diagrams of triangular structures that comprise the constructive node of the present invention.
  • Fig. 6 shows a geodesic dome of frequency 2 formed by the constructive node of the present invention together with detail views respectively in perspective, plan and elevation of the geometric configurations used to resolve the two encounters between the structural bars.
  • Figs. 7a, 7b, and 7c show different geometric configurations of the constructive node of the invention adapted to geodesic domes of different frequencies, as well as detailed perspective, plan and elevation views to resolve the meeting of the structural bars.
  • Figs. 8a-8i show different configurations of structural bars according to their shape, section, size or mode of use.
  • Fig. 1 shows an exploded view of an example of a constructive knot (1) according to the present invention
  • Figs. 2 and 3 show the main elements that make it up.
  • the constructive node (1) in this example is mainly formed by a pair of central plates (2, 2 ') to which 6 connectors (3) are attached.
  • the bars (100) that make up the geodesic structure (200) will be fixed to the connectors (3).
  • the central plate (2) has a circular shape and is provided with six grooves (21) in the shape of a circumferential arc section.
  • the diameter of this central plate (2) is 120 mm, while the grooves have a width of 10 mm.
  • the six grooves (21) are distributed along the periphery of the center plate (2) near its edge, and are perpendicular to the radial direction of the center plate (2) and therefore parallel to its edge. In this specific example, four of the grooves (21) span an angle of 30 ° and the remaining two an angle of 39 ° to encompass different geometric configurations, both regular and irregular. Together, the six grooves (21) essentially form a circumference of a radius less than the radius of the central plate (2).
  • the radial distance between adjacent grooves (21) is the minimum possible to ensure sufficient mechanical resistance of the central plate (2) since, the longer its length, the greater the flexibility regarding the connection point of the connectors ( 3).
  • the central plate (2) also has a hole (22) in its center for fixing a common support post in some geodesic structures (200).
  • a second central plate (2 ') identical to the central plate (2).
  • the second central plate (2 ') therefore has grooves (2T) distributed in the same way around its periphery, as well as a central hole (22') for fixing a support post.
  • connectors (3) of this example are formed by plates or plates of essentially rectangular shape twisted 90 ° in a middle zone, so that they separate two clearly differentiated portions that constitute the proximal portion (31) and the distal portion (32 ).
  • the proximal portion (31) forms a right angle with the distal portion (32).
  • both portions have the same length, although it would be possible to design connectors (3) where the length of the proximal portion (31) is greater or less than the length of the distal portion (32).
  • the total length of this connect (3) is 90 mm.
  • the proximal portion (31) of each connector (3) comprises a proximal hole (33) of circular shape for the coupling of the connector (3) to the central plates (2, 2 ').
  • This proximal hole (33) is located in a centered position near the proximal end of the proximal portion (31), and has a radius of 10 mm.
  • the position of the proximal hole (33) is then made to coincide with one of the pairs of slots (21, 21 '), and a screw (5) is inserted through a slot (21) in the central plate (2), passing through the proximal hole (33), and passing through the corresponding slot (21 ') of the second central plate (2').
  • a rotary fixing of the connector (3) in relation to the central plates (2, 2 ') is achieved where the connector (3) can rotate within a plane parallel to said central plates (2, 2').
  • each connector (3) comprises an elongated distal hole (34) for coupling the bars (100) when connecting (3).
  • This distal hole (34) is also centered near the distal end of the distal portion (32) and has a width of 10mm and a length of 15mm.
  • the coupling of each bar (100) when connecting (3) is therefore carried out by introducing a screw (7) through the distal hole (34) of the connecting and fixing a corresponding nut (8) on the opposite side.
  • a rotational fixation of the bar (100) is achieved in relation to the connection (3) where the bar (100) can rotate within a plane perpendicular to the central plate (2).
  • both the central plate (2) and the connectors (3) can be made of any material that has sufficient mechanical strength to support the stresses to which they will be subjected during the useful life of the structure (200).
  • they can be made of a metallic material such as steel, iron, aluminum, or others.
  • Fig. 4 illustrates a node (1) according to the invention with several connectors (3) and bars (100) already assembled.
  • Each connector has a range (A) of angular displacement contained in a plane parallel to the central plates (2, 2 ').
  • each bar (100) has a range (B) of angular displacement contained in a plane perpendicular to the central plates (2, 2 '). Thanks to this, the bars (100) can adopt any necessary orientation depending on the needs of each structure (200). This allows structures (200) of different geometries to be assembled quickly and easily, as shown in Fig. 5.
  • a geodesic dome (200) of frequency 2 formed by the constructive node (1) of the invention is represented. Details of the different geometric configurations implemented to resolve the different encounters between the structural bars (100) are also shown.
  • FIG. 7 different geometric configurations of the constructive node (1) of the invention are represented for its adaptation to the design of different frequencies of geodesic domes (200) to resolve the meeting of the corresponding structural bars (100).
  • the flexibility to adapt to different geometric configurations is possible thanks to the turning movement in the horizontal and vertical plane that the knot (1) of the invention allows.
  • the constructive node (1) object of the present invention makes it possible to take advantage of a great diversity of materials in the use of the structural bars (100).
  • Different examples of types of elements and admissible materials are illustrated in Fig. 8. for structural bars (100) according to their shape, section and size.
  • the constructive nodes (1) of triangular structures known in the state of the art are generally specific to the type of material used in the structural bars.

Landscapes

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Abstract

La invención describe un nudo constructivo (1) para estructuras bidimensionales o tridimensionales, caracterizado por que comprende: una placa (2) central que comprende una pluralidad de ranuras (21) pasantes esencialmente perpendiculares a la dirección radial de dicha placa (2) central; y una pluralidad de conectores (3) que comprenden una porción (31) proximal y una porción (32) distal plana forman esencialmente un ángulo recto entre sí, donde la porción (31) proximal comprende un orificio (33) proximal para su acoplamiento de tipo rotativo con las ranuras (21) pasantes de la placa central (2), y la porción distal (32) comprende un orificio (34) distal para su acoplamiento rotativo con unas barras (100) de la estructura bidimensional o tridimensional (200).

Description

DESCRIPCIÓN
Nudo constructivo para estructuras bidimensionales o tridimensionales
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al campo de la arquitectura, en particular a la construcción de estructuras tanto bidimensionales como tridimensionales.
Un primer objeto de la presente invención es un nudo constructivo versátil que permite la edificación rápida y sencilla de estructuras bidimensionales o tridimensionales.
Un segundo objeto de la presente invención es una estructura bidimensional o tridimensional construida con ayuda de los nudos constructivos anteriores.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las cúpulas geodésicas son estructuras livianas y rentables que se utilizan para cubrir grandes áreas como salas de exposiciones, estadios y salas de conciertos. Proporcionan un espacio interior completamente libre de obstáculos y son económicos en términos de materiales en comparación con otras formas de estructuras más convencionales. Las cúpulas geodésicas están principalmente formadas por una pluralidad de barras que se conectan unas a otras por medio de nudos. Son conocidos distintos tipos de nudos (rígidos, articulados, deslizantes, ...) en función de ia capacidad de despiazamíento o giro de las barras conectados ai nudo.
Existe una gran cantidad de diseños de nudos de conexión para este tipo de estructuras geodésicas. Sin embargo, los nudos de conexión utilizados actualmente son rígidos en su conformación en ángulo y dimensión. Por ese motivo, solo son aplicables a un tipo particular de estructura tridimensional.
El documento US2007084493A1 describe una estructura autoportante plegable en combinación con un nudo y elementos de conexión que permiten conectar con las barras tubulares para la realización de estructuras diáfanas de grandes dimensiones. El nudo descrito comprende una placa central cuyas ranuras no son perpendiculares a la dirección radial, sino que son esencialmente radiales. Por ese motivo, la placa central de este documento no permite modificar la orientación de las barras dentro de un plano que contiene a la placa, ni tampoco modificar el punto de conexión o conectar más de una barra a cada ranura.
El documento ES0200793 describe una estructura tridimensional que dispone de nudos y barras estructurales. Los nudos están realizados por dos piezas sustancialmente planas situadas en paralelo y que disponen de perforaciones a modo de ranuras para otorgar a las barras un cierto grado de libertad en la perpendicular al eje central de los nudos. El nudo descrito en este documento, sin embargo, emplea un elemento central de construcción compleja, requiere el uso de barras con una estructura particular dedicada dotada de una rótula de conexión con la pareja de piezas planas y, además, la flexibilidad en cuanto a la orientación dentro del plano perpendicular al eje central está limitada a un rango pequeño.
El documento US2017176516A1 describe un sistema para la formación de cúpulas geodésicas formado por barras que tienen salientes con una perforación en su extremo.
Los brazos se fijan de forma rotativa a un nudo formado por dos discos con perforaciones pasantes, de modo que pueden orientarse dentro del plano de los discos. Por otra parte, los extremos de las barras disponen de un mecanismo que permite girar dichas barras ligeramente dentro de un plano perpendicular al plano de los discos. Sin embargo, este sistema no es flexible en lo que respecta a la posición y número de barras que se conectan a los discos centrales, requiere de barras con una estructura particular relativamente compleja y, además, la flexibilidad en cuanto a la orientación dentro del plano perpendicular al eje central está limitada a un rango pequeño. En definitiva, existe todavía en la técnica la necesidad de nudos de conexión más versátiles capaces de adaptarse a varios tipos diferentes de estructuras bidimensionales y tridimensionales.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe un nudo de conexión particularmente diseñado para ampliar las posibilidades de giro y desplazamiento de las barras que se conectan tanto en dirección tangencial como en dirección vertical, lo que facilita sustancialmente la construcción de edificaciones poliédricas. Estas características permiten que el nudo propuesto se adapte muy bien a la construcción de cúpulas geodésicas de todo tipo de frecuencia y, en particular, a la fabricación o autoconstrucción de edificaciones de emergencias tales como cúpulas ligeras hechas de cualquier material existente en la zona devastadas por una catástrofe.
En este documento, los términos “distal” y “proximal” tienen un significado equivalente a su significado convencional dentro del campo de la medicina. En concreto, el término “proximal” se refiere a la parte de un elemento más cercana al centro del nudo de la invención, mientras que el término “distal” se refiere a la parte del elemento más alejada del centro del nudo de la invención. Un primer aspecto de la presente invención está dirigido a un nudo constructivo para estructuras bidimensionales o tridimensionales que comprende principalmente una placa central y unos conectores. A continuación, se describe cada uno de estos elementos con mayor detalle: a) Placa central
Se trata de una placa central normalmente plana que comprende una pluralidad de ranuras pasantes esencialmente perpendiculares a una dirección radial de dicha placa central. Por ejemplo, las ranuras pasantes pueden estar dispuestas a lo largo de la periferia de la placa central esencialmente en paralelo a sus bordes. Las ranuras son pasantes en el sentido de que atraviesan completamente la placa central de modo que, como se describe más adelante en este documento, los conectores pueden acoplarse a la placa central insertando a través de las ranuras pasadores tales como pernos, tornillos o similares.
En lo que respecta a su forma, las ranuras pueden tener forma recta, curva, poligonal, u otras. Por ejemplo, si la placa central tiene forma poligonal, las ranuras pueden ser rectas o estar formadas por tramos rectos, mientras que si la placa central tiene forma curva las ranuras pueden ser también curvas.
Alternativamente, las ranuras pueden tener una forma independiente de la forma de la placa central.
Gracias a esta configuración de las ranuras, los conectores que se describen a continuación, a los cuales se fijarán las barras que conforman la estructura en cuestión, pueden acoplarse a la placa central de acuerdo con diferentes direcciones dentro de un plano que contiene a la propia placa central. Además, los conectares pueden acoplarse a la placa central en diferentes posiciones a lo largo de las ranuras. De ese modo, esta placa central es flexible en lo que respecta a la posición y dirección de tas conectares conectados a cada nudo.
Esto no sota permite ajustar la orientación de las barras que convergen en un nudo, sino también elegir el número de barras conectadas a cada nudo, ya que al desplazar a lo largo de las ranuras el punto de conexión de tas conectares, pueden obtenerse configuraciones con simetría radial formadas por diferentes números de brazos sin necesidad de modificar la pieza central en la que convergen.
De acuerdo con una realización preferida de la invención, las ranuras pasantes están uniformemente distribuidas a lo largo de la periferia de la placa central. Esto permite distribuir también los brazos de la estructura de manera uniforme, es decir, de acuerdo con una configuración con simetría radial, como es habitual en la gran mayoría de estructuras geodésicas conocidas.
En principio, la placa central puede adoptar cualquier forma útil para la construcción de estructuras geodésicas, incluyendo tanto formas poligonales como formas curvas. Sin embargo, de acuerdo con una realización aún más preferida de la invención, la placa central tiene forma circular y las ranuras pasantes tienen forma de arco de circunferencia. Una placa central de forma circular proporciona la mayor flexibilidad y versatilidad posible al nudo de la invención, ya que es adaptable virtualmente a cualquier tipo de estructura geodésica conocida.
Aún más preferentemente, la placa central circular comprende 6 ranuras. La disposición de 6 ranuras es especialmente útil para la construcción de estructuras tridimensionales formadas por facetas triangulares, ya que en ese caso en cada nudo convergen precisamente 6 barras. Nótese que el hecho de disponer 6 ranuras no impide el uso de este nudo para estructuras formadas por facetas de formas diferentes a la triangular. Por ejemplo, en una estructura formada por facetas de forma hexagonal el número de barras que convergen en cada nudo es de 3. En este caso, se podría acoplando conectares a 3 ranuras alternas de la placa central circular de 6 ranuras.
Más preferentemente, cada ranura de entre las 6 ranuras de esta placa central circular abarca un arco de circunferencia de entre 30° y 55°. Es decir, la longitud de cada ranura puede llegar hasta la máxima que permite la geometría de la placa central circular, proporcionando así la máxima flexibilidad posible en cuanto al punto de conexión de los conectores. Así, ranuras largas permitirán la conexión de más de un conector a cada ranura si fuera necesario.
Según otra realización preferida de la invención, la placa central comprende además un orificio central. El orificio central permite al acoplamiento de un poste de soporte como los dispuestos en el centro de algunas estructuras geodésicas con el propósito de incrementar su rigidez y resistencia. El acoplamiento del poste de soporte se podría llevar a cabo, por ejemplo, por medio de un tornillo o perno. b) Conectores Se trata de una pluralidad de conectores que comprenden una porción proximal y una porción distal que forman esencialmente un ángulo recto entre sí. Además, la porción proximal comprende un orificio proximal para su acoplamiento de tipo rotativo con las ranuras pasantes de la placa central, y la porción distal comprende un orificio distal para su acoplamiento rotativo con unas barras de la estructura tridimensional.
En principio, los conectores pueden estar formados de diferentes modos siempre que la porción proximal y la porción distal formen 90° entre sí. Esta configuración tiene la ventaja de que permite regular la inclinación de una barra fijada a cada conector dentro de un plano perpendicular a la placa central según las necesidades de cada estructura tridimensional. Por ejemplo, en una realización particularmente preferida de la invención, los conectores tienen forma de placa plana torsionada 90° en un límite entre la porción proximal y la porción distal. Es decir, cada conector está formado por una única pieza torsionada 90°, de manera que las superficies que forman un ángulo recto entre sí constituyen las respectivas porciones proximal y distal. Este modo de obtener los conectores es ventajoso porque es muy sencillo de llevar a cabo, y por tanto puede llevarse a cabo con pocos medios. El orificio proximal dispuesto en la porción proximal de los conectores puede adoptar cualquier configuración siempre que permita un acoplamiento de tipo rotativo entre el conector y la placa central. El conector, y por tanto la barra que se fija a este conector, puede así girar dentro de un plano que contiene la placa central para adoptar la posición necesaria. Por ejemplo, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, el orificio proximal de los conectares es circular. Esto permite fijar la porción proximal de los conectares a la respectiva ranura de la placa central por medio de cualquier tipo de vástago, tal como un perno o tornillo.
El orificio distal dispuesto en la porción distal de los conectares puede también adoptar cualquier configuración siempre que permita un acoplamiento rotativo entre el conector y la barra. Gracias a este acoplamiento rotativo, las barras fijadas al nudo de la invención pueden también girar dentro de un plano perpendicular a la placa central para adoptar la posición más adecuada. Por ejemplo, según una realización particularmente preferida de la invención, el orificio distal de los conectares es alargado para poder adaptarse a los diferentes ángulos en el plano vertical y absorber los movimientos que se generan en la estructura. Al igual que en el caso anterior, para esta conexión puede utilizarse cualquier tipo de vástago, tal como un perno o tornillo.
Gracias a esta configuración, las barras fijadas al nudo de la invención pueden adoptar diferentes orientaciones tanto dentro del plano de la placa plana como dentro de un plano perpendicular a dicha placa. Además, también puede ajustarse el punto de acoplamiento entre los conectares y la placa central a lo largo de las ranuras de la placa central, y también puede ajustarse el punto de acoplamiento entre las barras y tas conectares a lo largo del orificio distal alargado de tas conectares. Por tanto, este nudo proporciona cuatro grados de libertad en lo que respecta a la posición y orientación de las barras: orientación en el plano perpendicular a la placa, orientación en el plano paralelo a la placa, posición tangencial a lo largo de las ranuras, y posición radial a lo largo del orificio distal alargado. Esto permite su adaptación a muy diferentes geometrías de estructuras geodésicas tridimensionales. Esta configuración presenta además la ventaja de que las ranuras del cuerpo central proporcionan una tolerancia que hace disminuir la tensión en tas nudos y encuentros de barras, solución que reduce considerablemente los requisitos del material y sus características resistentes.
En una realización aún más preferida de la invención, el nudo comprende además una segunda placa idéntica a la placa central y dispuesta en paralelo a la misma. De ese modo, la porción proximal de los conectares se dispone emparedada entre la placa central y la segunda placa para su acoplamiento con las ranuras pasantes de ambas. Esto dota al nudo de la invención de una mayor resistencia y rigidez frente a las solicitaciones a las que estará sometida durante la vida útil de la estructura en cuestión.
Un segundo aspecto de la presente invención está dirigido a una estructura tridimensional caracterizada por que comprende una pluralidad de barras interconectadas mediante una pluralidad de nudos constructivos como los descritos en los párrafos anteriores
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Fig. 1 muestra una vista de despiece de un ejemplo de nudo constructivo según la presente invención.
Las Figs. 2a, 2b, y 2c muestran respectivamente una vista en perspectiva, plana y alzado de un ejemplo de placa central según la presente invención.
Las Figs. 3a, 3b, 3c, 3d y 3e muestran respectivamente una vista en perspectiva, planta, alzado, perfil izquierdo y perfil derecho de un ejemplo de conector según la presente invención.
La Fig. 4 muestra de una realización preferente del nudo constructivo objeto de la presente invención.
La Fig. 5 muestra algunos esquemas representativos de estructuras triangulares que comprenden el nudo constructivo de la presente invención.
La Fig. 6 muestra una cúpula geodésica de frecuencia 2 conformada por el nudo constructivo de la presente invención junto con vistas de detalle respectivamente en perspectiva, plana y alzado de las configuraciones geométricas empleadas para resolver los dos encuentros entre las barras estructurales.
Las Figs. 7a, 7b, y 7c muestran diferentes configuraciones geométricas del nudo constructivo de la invención adaptado a cúpulas geodésicas de distintas frecuencias, así como vistas de detalle en perspectiva, planta y alzado para resolver el encuentro de las barras estructurales.
Las Figs. 8a-8i muestran diferentes configuraciones de barras estructurales según su forma, sección, tamaño o modo de uso.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Se describe a continuación una realización preferente del objeto de la invención, junto con varios ejemplos de las interconexiones y de las estructuras resultantes de su utilización.
La Fig. 1 muestra una vista de despiece de un ejemplo de nudo constructivo (1) de acuerdo con la presente invención, mientras que las Figs. 2 y 3 muestran los elementos principales que lo conforman.
Como se puede apreciar, el nudo constructivo (1) de este ejemplo está formado principalmente por un par de placas centrales (2, 2’) a las que se acoplan 6 conectores (3). A su vez, como se mostrará más adelante en las figuras, las barras (100) que conforman la estructura geodésica (200) se fijarán a los conectores (3).
Como se aprecia con mayor detalle en las Figs. 2a-2c, la placa central (2) tiene una forma circular y está dotada de seis ranuras (21) con forma de sección de arco de circunferencia. El diámetro de esta placa central (2) es de 120 mm, mientras que las ranuras tienen una anchura de 10 mm. Las seis ranuras (21 ) están distribuidas a lo largo de la periferia de la placa central (2) cerca de su borde, y son perpendiculares a la dirección radial de la placa central (2) y, por tanto, paralelas a su borde. En este ejemplo concreto, cuatro de las ranuras (21) abarcan un ángulo de 30° y las otras dos restantes un ángulo de 39° para abarcar diferentes configuraciones geométricas, tanto regulares como irregulares. En conjunto, las seis ranuras (21) conforman esencialmente una circunferencia de un radio menor que el radio de la placa central (2). La distancia radial entre ranuras (21) contiguas es la mínima posible para asegurar una suficiente resistencia mecánica de la placa central (2) ya que, cuando mayor sea su longitud, mayor la flexibilidad en lo que respecta al punto de conexión de los conectores (3). La placa central (2) dispone además de un orificio (22) en su centro para la fijación de un poste de soporte habitual en algunas estructuras geodésicas (200).
Como se puede apreciar en la Fig. 1 , en este ejemplo se disponen además una segunda placa central (2’) idéntica a la placa central (2). La segunda placa central (2’) tiene, por tanto, unas ranuras (2T) distribuidas del mismo modo alrededor de su periferia, así como un orificio central (22’) para la fijación de un poste de soporte. Como se muestra con detalle en las Figs. 3a-3e conectores (3) de este ejemplo están formados por placas o pletinas de forma esencialmente rectangular torsionadas 90° en una zona media, de modo que separan dos porciones claramente diferenciadas que constituyen la porción proximal (31) y la porción distal (32). Así, como se puede apreciar claramente en las figuras, la porción proximal (31 ) forma un ángulo recto con la porción distal (32). En este ejemplo, ambas porciones tienen la misma longitud, aunque sería posible diseñar conectores (3) donde la longitud de la porción proximal (31 ) sea mayor o menor que la longitud de la porción distal (32). La longitud total de este conectar (3) es de 90 mm.
La porción proximal (31 ) de cada conectar (3) comprende un orificio proximal (33) de forma circular para el acoplamiento del conectar (3) a las placas centrales (2, 2’). Este orificio proximal (33) está situado en una posición centrada cerca del extremo proximal de la porción proximal (31), y tiene un radio de 10 mm. De ese modo, como se muestra en la Fig. 4, para acoplar el conectar (3) a las placas centrales (2, 2’) basta con introducir la porción proximal (31 ) entre dichas placas centrales (2, 2’), estando las placas centrales (2, 2’) dispuestas en paralelo una a la otra y en una posición equivalente de modo que las ranuras (21 , 21 ’) de una y otra están en posiciones coincidentes. Se hace entonces coincidir la posición del orificio proximal (33) con uno de los pares de ranuras (21 , 21 ’), y se introduce un tornillo (5) a través de una ranura (21 ) de la placa central (2), pasando por el orificio proximal (33), y atravesando la ranura (21 ’) correspondiente de la segunda placa central (2’). Se consigue así una fijación rotativa del conectar (3) con relación a las placas centrales (2, 2’) donde el conectar (3) puede girar dentro de un plano paralelo a dichas placas centrales (2, 2’).
A su vez, la porción distal (32) de cada conectar (3) comprende un orificio distal (34) de forma alargada para el acoplamiento de las barras (100) al conectar (3). Este orificio distal (34) está también centrado cerca del extremo distal de la porción distal (32) y tiene una anchura de 10 mm y una longitud de 15 mm. El acoplamiento de cada barra (100) al conectar (3) se realiza, por tanto, introduciendo un tornillo (7) a través del orificio distal (34) del conectar y fijando una tuerca (8) correspondiente por el lado opuesto. Se consigue así una fijación rotativa de la barra (100) con relación al conectar (3) donde la barra (100) puede girar dentro de un plano perpendicular a la placa central (2).
En principio, tanto la placa central (2) como tas conectores (3) pueden fabricarse en cualquier material que tenga una resistencia mecánica suficiente como para soportar las solicitaciones a las que estarán sometido durante la vida útil de la estructura (200). Por ejemplo, pueden estar hechos de un material metálico tal como acero, hierro, aluminio, u otros. El resultado final se aprecia en la Fig. 4, que ilustra un nudo (1) según la invención con varios conectores (3) y barras (100) ya montados. Cada conector tiene un rango (A) de desplazamiento angular contenido en un plano paralelo a las placas centrales (2, 2’). A su vez, cada barra (100) tiene un rango (B) de desplazamiento angular contenido en un plano perpendicular a las placas centrales (2, 2’). Gracias a ello, las barras (100) pueden adoptar cualquier orientación necesaria en función de las necesidades de cada estructura (200). Esto permite montar de una manera rápida y sencilla estructuras (200) de diferentes geometrías, como se muestra en la Fig. 5.
Las figuras siguientes muestran diversos ejemplos de estructuras (200) formadas por barras (100) y nudos (1) según la presente invención, así como detalles de la configuración de los nudos (1) que permiten apreciar con mayor claridad la gran flexibilidad que proporciona el nudo (1) de la invención.
En la Fig. 6 se representa una cúpula geodésica (200) de frecuencia 2 conformada por el nudo constructivo (1) de la invención. Se muestran también detalles de las diferentes configuraciones geométricas implementadas para resolver los diferentes encuentros entre las barras estructurales (100).
En la Fig. 7 se representan diferentes configuraciones geométricas del nudo constructivo (1) de la invención para su adaptación al diseño de distintas frecuencias de cúpulas geodésicas (200) para resolver el encuentro de las correspondientes barras estructurales (100). La flexibilidad para adaptarse a diferentes configuraciones geométricas es posible gracias al movimiento de giro en el plano horizontal y vertical que permite el nudo (1) de la invención. De este modo, se puede configurar, por ejemplo, cualquier frecuencia de cúpulas geodésicas (200) al poder abarcar los diferentes ángulos de encuentro entre las barras estructurales (100) con el nudo constructivo (1) en el plano vertical, así como los diferentes ángulos en el plano horizontal para las geometrías de polígonos regulares e irregulares que se pueden dar. Por último, el nudo constructivo (1) objeto de la presente invención permite aprovechar una gran diversidad de materiales en la utilización de las barras estructurales (100). En la Fig. 8 se ilustran diferentes ejemplos de tipos de elementos y materiales admisibles para las barras estructurales (100) según su forma, sección y tamaño. Los nudos constructivos (1) de estructuras triangulares conocidos en el estado de la técnica son generalmente específicos para el tipo del material utilizado en las barras estructurales
(100), no siendo adaptables a otro tipo de materiales. Sin embargo, el nudo constructivo (1) objeto de la presente invención soluciona el encuentro con las barras estructurales
(100) con un diseño plano vertical que permite aprovechar en las soluciones constructivas los materiales locales o disponibles, sin importar su forma, tamaño o sección.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Nudo (1) constructivo para estructuras bidimensionales o tridimensionales, caracterizado por que comprende:
- una placa (2) central que comprende una pluralidad de ranuras (21) pasantes esencialmente perpendiculares a una dirección radial de dicha placa (2) central; y
- una pluralidad de conectores (3) que comprenden una porción (31) proximal y una porción (32) distal que forman esencialmente un ángulo recto entre sí, donde la porción (31) proximal comprende un orificio (33) proximal para su acoplamiento de tipo rotativo con las ranuras (21) pasantes de la placa central (2), y la porción distal (32) comprende un orificio (34) distal para su acoplamiento de tipo rotativo con unas barras (100) de la estructura bidimensional o tridimensional (200).
2. Nudo (1 ) constructivo de acuerdo con la reivindicación 1 , donde las ranuras (21 ) pasantes están uniformemente distribuidas a lo largo de la periferia de la placa (2) central.
3. Nudo (1) constructivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la placa (2) central tiene forma circular y las ranuras (21) pasantes tienen forma de arco de circunferencia.
4. Nudo (1) constructivo de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende 6 ranuras (21).
5. Nudo (1 ) constructivo de acuerdo con la reivindicación 4, donde cada ranura (21 ) abarca un arco de circunferencia de entre 30° y 55°.
6. Nudo (1) constructivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la placa (2) central comprende además un orificio central (22).
7. Nudo (1) constructivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los conectores (3) tienen forma de placa plana torsionada 90° en un límite entre la porción (31) proximal y la porción (32) distal.
8. Nudo (1) constructivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el orificio (33) proximal de los conectores (3) es circular.
9. Nudo (1) constructivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el orificio (34) distal de los conectores (3) es alargado.
10. Nudo (1) constructivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una segunda placa (2’) idéntica a la placa (2) central y dispuesta en paralelo a la misma, de modo que la porción proximal (31) de los conectores (3) se dispone emparedada entre la placa (2) central y la segunda placa (2’) para su acoplamiento con las ranuras (21 , 21’) pasantes de ambas.
11. Estructura (200) bidimensional o tridimensional caracterizada por que comprende una pluralidad de barras (100) interconectadas mediante una pluralidad de nudos (1) constructivos según cualquiera de las reivindicaciones 1-10.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2339029A1 (fr) * 1976-01-26 1977-08-19 Maymont Paul Construction legere demontable
US4567707A (en) * 1984-04-09 1986-02-04 Joseph Herman Geodesic structure
FR2695149A1 (fr) * 1992-09-03 1994-03-04 Bellantonio Francoise Ossature de charpente à géométrie variable sans pilier central.
US20090007500A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Boots Alfred H Modular structural system
KR101414790B1 (ko) * 2013-04-30 2014-07-08 김국경 지오데식 돔 하우스용 허브 커넥터
JP2014208972A (ja) * 2014-07-01 2014-11-06 和彦 志村 脱着式ドーム型構造体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2339029A1 (fr) * 1976-01-26 1977-08-19 Maymont Paul Construction legere demontable
US4567707A (en) * 1984-04-09 1986-02-04 Joseph Herman Geodesic structure
FR2695149A1 (fr) * 1992-09-03 1994-03-04 Bellantonio Francoise Ossature de charpente à géométrie variable sans pilier central.
US20090007500A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Boots Alfred H Modular structural system
KR101414790B1 (ko) * 2013-04-30 2014-07-08 김국경 지오데식 돔 하우스용 허브 커넥터
JP2014208972A (ja) * 2014-07-01 2014-11-06 和彦 志村 脱着式ドーム型構造体

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