TRUCO CALBET, Jordi (c/ Calabria 173, 8° 2a, Barcelona, E-08015, ES)
TRUCO CALBET, Jordi (c/ Calabria 173, 8° 2a, Barcelona, E-08015, ES)
REIVINDICACIONES
1. Sistema constructivo, que comprende una pluralidad de perfiles estructurales (8), caracterizado por el hecho de que al menos algunos de los perfiles (8) comprenden por Io menos una tira o ala intermedia (1b) dispuesta entre dos tiras o alas extremas (1a, 1c), todas ellas de un material con comportamiento elástico, estando las tres tiras del perfil (8) vinculadas entre ellas a intervalos en algunos puntos de conexión (5, 6) mediante elementos de conexión (5b, 6b) de tal modo que en unos primeros puntos de conexión (5) del perfil (8) el ala intermedia (1b) se mantiene más separada de una primera ala extrema (1c) que de una segunda ala extrema (1a), y en unos segundos puntos de conexión (6) del perfil (8) el ala intermedia (1 b) se mantiene más separada de Ia segunda ala extrema (1a) que de Ia primera ala extrema (1c).
2. Sistema según Ia reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que los elementos de conexión son adecuados para soportar cargas a compresión.
3. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que Ia distancia entre el ala intermedia (1b) y Ia segunda ala extrema (1a) en los primeros puntos de conexión (5) del perfil (8), y Ia distancia entre el ala intermedia (1b) y Ia primera ala extrema (1c) en los segundos puntos de conexión (6) del perfil (8) son las mínimas requeridas por Ia geometría de las alas y los elementos de conexión presentes.
4. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que los primeros puntos de conexión (5) y los segundos puntos de conexión (6) están alternados a Io largo del perfil (8).
5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que al menos algunos de los elementos de conexión comprenden conectores-actuadores (5b, 6b) que pueden adoptar diferentes longitudes entre una longitud máxima y una longitud mínima, de modo que en al menos algunos puntos de conexión Ia separación entre el ala intermedia (1b) y una de las alas extremas (1 a, 1c) es regulable.
6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que al menos algunos de dichos conectores-actuadores (5b,6b) tienen asociado un elemento de accionamiento (11 ).
7. Sistema según Ia reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que los elementos de accionamiento (11) tienen medios de conexión a un sistema de control (10).
8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que al menos algunos de los elementos de conexión son intercambiables y se seleccionan de entre un conjunto de conectores de distintas longitudes.
9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que las tiras o alas (1a, 1b, 1c) de cada perfil (8) son continuas.
10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que comprende un primer conjunto de perfiles (8) que se extienden en una primera dirección, y un segundo conjunto de perfiles (8) que se extienden en una segunda dirección diferente de Ia primera dirección, estando vinculados los perfiles (8) del primer conjunto con los perfiles (8) del segundo conjunto en una pluralidad de puntos, de modo que forman una estructura reticular o tipo parrilla.
11. Sistema según Ia reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que los dos conjuntos de perfiles están vinculados en al menos algunos puntos de conexión de los perfiles (8).
12. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 11 , caracterizado por el hecho de que Ia vinculación entre los perfiles (8) de los dos conjuntos es una unión de tipo tijera (7), de modo que Ia estructura reticular es plegable y desplegable.
13. Sistema según Ia reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que comprende medios de fijación de los perfiles (8) uno respecto a otro.
14. Sistema según Ia reivindicación 1 ó 2, para Ia construcción de cubiertas, fachadas y forjados, a base de perfiles estructurales estandarizados que permiten su producción en serie, que una vez producidos tienen Ia capacidad de ser manipulados para adoptar multiplicidad de formas curvas no predeterminadas, en función de Ia geometría a construir requerida y posibles modificaciones de forma requeridas una vez el artefacto ha sido construido; caracterizado porque el perfil estructural (8) contiene cómo mínimo tres tiras o alas continuas (1a, 1b, 1c) de un material con alta capacidad de comportamiento elástico que se conectan puntualmente (5, 6), a intervalos, repetido numero de veces a Io largo de todo el perfil, de manera que no es posible que una tira deslice sobre Ia otra; porque cada conexión puntual (5, 6) entre las tres tiras contiene un elemento "conector- actuador" (5b ó 6b) que dota al perfil de inercia al mantener separadas dos alas contiguas de las tres existentes y que puede adquirir diferentes longitudes dentro de su longitud máxima y mínima; y porque Ia posición de las primeras y segundas conexiones (5 y 6) entre las tres alas (1a, 1b, 1c) a Io largo del perfil (8) se alterna ordenadamente, de modo que en las primeras conexiones (5) el elemento "conector-actuador" (5b) se sitúa entre el ala intermedia (1b) y Ia primera ala extrema (1c) provocando una separación (L) entre éstas, siendo Ia distancia entre el ala intermedia (1b) y Ia segunda ala extrema (1a) despreciable y dependiendo del grosor del elemento de conexión entre éstas (5a) o de otros elementos necesarios para Ia configuración general del sistema estructural al unir varios perfiles, y en las segundas conexiones (6) el elemento "conector-actuador" (6b) se sitúa entre Ia segunda ala extrema (1a) y el ala intermedia (1b) provocando una separación (L) entre éstas, siendo Ia distancia entre el ala intermedia (1b) y Ia primera ala extrema (1c) despreciable y dependiendo del grosor del elemento de conexión entre éstas (6a) o de otros elementos necesarios para Ia configuración general del sistema estructural al unir varios perfiles.
15. Procedimiento para Ia puesta en forma de un sistema estructural de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende por Io menos las etapas de:
- determinar Ia curvatura deseada localmente, en al menos algunos tramos de los perfiles;
- deteminar Ia separación requerida entre el ala intermedia y Ia primera o Ia segunda alas extremas, en al menos algunos puntos de conexión, para obtener dicha curvatura; y
- fijar dicha separación requerida entre las alas, en los distintos puntos de conexión.
16. Procedimiento según Ia reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que Ia etapa de determinar Ia separación requerida entre el ala intermedia y Ia primera o Ia segunda alas extremas para obtener una curvatura deseada se basa en una tabla de igualación que relaciona una serie de distancias entre alas (L a , L b , L 0 , L d ) con los radios de curvatura (R a , Rb, Ro R d ) que dichas distancias provocan en un tramo del perfil.
17. Procedimiento según Ia reivindicación 16, caracterizado por el hecho de que Ia tabla de igualación se estructura determinando el radio de curvatura adoptado por el perfil para cada distancia entre alas (L a , L b , L 0 , L d ) de un punto de conexión fijando Ia distancia entre alas (L 3 ) de sus dos puntos de conexión adyacentes.
18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a17, caracterizado por el hecho de que al menos Ia etapa de fijar Ia separación requerida en los distintos puntos de conexión se realiza mediante un sistema de control (10), estando dicho sistema conectado a al menos un elemento de accionamiento (11), estando cada elemento de accionamiento asociado a al menos un elemento de conexión del tipo conector-actuador (5b, 6b).
19. Procedimiento según una cuaquiera de las reivindicaciones 15 a18, caracterizado por el hecho de que comprende además Ia etapa de fijar el sistema tras su puesta en forma.
20. Procedimiento según Ia reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que Ia etapa de fijar el sistema se lleva a cabo mediante al menos uno de los métodos de triangulación del sistema, bloqueo de uniones tipo tijera del sistema, o fijación de los bordes del sistema.
21. Procedimiento según Ia reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que dichas etapas se repiten para modificar Ia forma del sistema después de su puesta en forma inicial.
22. Procedimiento según Ia reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que es posible reproducir Ia forma de Ia estructura deseada según proyecto, mediante los siguientes pasos, aplicados a un perfil cuyas distancias entre puntos de conexión del mismo tipo (5 y 6) son iguales y que está dotado de conectores-actuadores (5b, 6b) en al menos algunos puntos de conexión (5, 6):
- se determina Ia tabla de igualación entre las distancias (L) modificadas por los elementos conectores-actuadores (5b, 6b), y los radios de curvatura que dichas distancias provocan en cada tramo del perfil;
- para al menos una dirección de coordenadas, se extraen las secciones de Ia forma proyectada de Ia superficie a reproducir, a intervalos entre dichas secciones iguales a Ia distancia entre puntos de conexión del mismo tipo (5 y 6) que tiene el perfil estructural a utilizar; - se determinan los radios de curvatura existentes en cada sección extraída; para cada radio de curvatura se asigna según una tabla de igualaciones Ia distancia (L) necesaria en cada elemento conector-actuador (5b, 6b) a Io largo de cada perfil; de acuerdo con Ia determinación del paso anterior, se modifican las distancias de los elementos conectores-actuadores (5b, 6b) en los perfiles que forman el sistema (9), modificándose así automáticamente Ia forma de Ia estructura hasta asemejarse a aquella previamente proyectada; y una vez el sistema estructural ya está conformado según Ia geometría requerida, el sistema se fija para eliminar Ia posibilidad de pliegue y activar su capacidad estructural.
23. Perfil estructural (8), caracterizado por el hecho de que comprende por Io menos una tira o ala intermedia (1 b) dispuesta entre dos tiras o alas extremas (1 a, 1c), todas ellas de un material con comportamiento elástico, estando las tres tiras del perfil (8) vinculadas entre ellas a intervalos en algunos puntos de conexión (5, 6) mediante elementos de conexión (5b, 6b), de modo que en unos primeros puntos de conexión (5) del perfil (8) el ala intermedia (1b) se mantiene más separada de una primera ala extrema (1c) que de una segunda ala extrema (1a), y en unos segundos puntos de conexión (6) del perfil (8) el ala intermedia (1 b) se mantiene más separada de Ia segunda ala extrema (1a) que de Ia primera ala extrema (1 c). |
Sistema constructivo, procedimiento para su puesta en forma, y perfil estructural para un sistema constructivo.
La invención se encuadra en el sector técnico de Ia construcción, más concretamente en Io relativo a Ia construcción de estructuras autoportantes para Ia construcción con capacidad para adoptar diferentes formas; se trata de un sistema constructivo estructural a base de un perfil estandarizado con capacidad estructural y para el cambio de forma que permite Ia construcción de formas curvas geométricamente complejas basándose en
Ia capacidad de deformación elástica de los materiales que conforman las alas de dicho perfil y el cambio de elongación de sus elementos de conexión.
En el estado de Ia técnica actual, dentro de Ia producción de sistemas estructurales para Ia construcción, tienen especial relevancia los sistemas que funcionan a partir de elementos más o menos estandarizados que permiten su elaboración seriada en fábrica. Esto permite Ia reducción de costes en cuanto a puesta en obra, así como de detalle y especificación de proyecto. Muchos de estos sistemas estructurales tienen que ver con Ia elaboración de elementos prefabricados a base de materiales considerados rígidos (hormigón armado o acero) que se ensamblan en obra de una u otra manera en obra. Las posibilidades geométricas de estos métodos están restringidas a las que se derivan de su ensamblaje. En estos casos, generalmente el espectro de posibilidad de formas a construir depende del diseño de piezas y/o juntas especiales, y/o del diseño de juntas mecánicas entre los elementos que encarecen Ia producción y pueden dar problemas de mantenimiento. Un sistema estructural autoportante de mucha menor repercusión a nivel de Ia comercialización de su uso es Ia "grid shell" (estructura de cascarón a base de una parrilla). Este método introduce Ia posibilidad de realizar superficies curvas siempre que Ia geometría final se acabe comportando globalmente como un arco o cúpula. Se trata de una parrilla de barras con capacidad para Ia deformación elástica que se cruzan unas con otras sin interrumpirse y que se unen en estos cruces mediante uniones tipo tijera. La parrilla se tensa globalmente y se pone así en forma desde su posición plana en el momento de Ia ejecución de Ia obra. Así pues, este método tiene como característica que permite Ia construcción de formas curvas gracias por un lado a Ia elasticidad del material utilizado, y por otro a Ia diferente deformación angular entre las barras de Ia retícula. La problemática de este sistema radica en que: 1- Estructuralmente el artefacto o edificio acabado se comporta como una membrana, es decir :
- Su capacidad estructural radica casi exclusivamente en Ia forma geométrica global de Ia estructura, ya que no tiene suficiente inercia en su sección y por Io tanto no tiene apenas resistencia a flexión. Es decir el rango de superficies curvas que con Ia "grid shell" se pueden construir está limitado a Ia construcción de cúpulas puras.
- se comporta bien estructuralmente cuando se Ie somete a cargas uniformemente repartidas pero tiene problemas de resistencia a cargas puntuales o no uniformemente repartidas, (como cargas de nieve o viento) .
2- El resultado formal final de Ia "grid shell" esta basado en una actuación a nivel global sobre Ia parrilla (las fuerzas para poner el sistema en forma son aplicadas sobre Ia totalidad de sus miembros-perfiles de forma global y continua). Esto comporta que las curvas generadas por el sistema tengan que ser también globales y continuas no pudiendo así Ia "grid shell" tener concavidades y convexidades en una misma superficie. Esto limita Ia capacidad formal de este sistema.
El objetivo de Ia presente invención, es disponer de un sistema constructivo estructural autoportante con capacidad para adoptar diferentes formas y también capacidad para Ia resistencia local a flexión, que permita Ia construcción de formas libres (curvas en dos y tres dimensiones no restringidas a cúpulas o arcos puros) y que en el momento de su producción pueda ser estandarizado. Sería deseable que dicha estandarización no comportara, para permitir Ia variabilidad formal requerida, Ia necesidad de juntas complejas o mecánicas que pudieran generar costes como los mencionados anteriormente. Para ello Ia presente invención se centra en Ia posibilidad de producir un perfil estructural estandarizado -como componente básico del sistema estructural autoportante- con capacidad de curvarse y por Io tanto adoptar multiplicidad de formas. El método para esta posterior adaptación formal, tanto durante Ia puesta en obra como en posibles reconfiguraciones formales de Ia estructura ya construida, se basa principalmente en las propiedades elásticas del material que conforma sus alas y en Ia capacidad para el cambio de elongación de los elementos de conexión entre las alas del perfil (elementos "conectores-actuadores" descritos más adelante). El perfil estructural tiene capacidad para Ia resistencia local a flexión y capacidad para absorber cambios de signo en el diagrama de momentos a Io largo de un mismo perfil estructural. Estas características son importantes porque permiten que el sistema sea capaz de reproducir formas libres, es decir tener concavidades y convexidades a Io largo de un mismo perfil o de una misma superficie (en el caso del conjunto del sistema).
De acuerdo con un primer aspecto, Ia invención se refiere a un sistema constructivo, que comprende una pluralidad de perfiles estructurales, caracterizado por el hecho de que al menos algunos de los perfiles comprenden por Io menos una tira o ala intermedia dispuesta entre dos tiras o alas extremas, todas ellas de un material con comportamiento elástico, estando las tres tiras del perfil vinculadas entre ellas a intervalos en algunos puntos de conexión mediante elementos de conexión de tal modo que en unos primeros puntos de conexión del perfil el ala intermedia se mantiene más separada de una primera ala extrema que de una segunda ala extrema, y en unos segundos puntos de conexión del perfil el ala intermedia se mantiene más separada de Ia segunda ala extrema que de Ia primera ala extrema.
En una realización, los elementos de conexión son adecuados para soportar cargas a compresión.
En una realización, Ia distancia entre el ala intermedia y Ia segunda ala extrema en los primeros puntos de conexión del perfil, y Ia distancia entre el ala intermedia y Ia primera ala extrema en los segundos puntos de conexión del perfil son las mínimas requeridas por Ia geometría de las alas y los elementos de conexión presentes.
En una realización, los primeros puntos de conexión y los segundos puntos de conexión están alternados a Io largo del perfil.
En una realización, al menos algunos de los elementos de conexión comprenden conectores-actuadores que pueden adoptar diferentes longitudes entre una longitud máxima y una longitud mínima, de modo que en al menos algunos puntos de conexión Ia separación entre el ala intermedia y una de las alas extremas es regulable.
Los conectores pueden modificar así Ia distancia entre las alas que conectan, y por Io tanto el radio de curvatura en el tramo del perfil donde actúan. Gracias a Ia posibilidad de deformación elástica de las alas y a través del cambio de longitud de cada elemento "conector-actuador" respecto a sus dos inmediatamente vecinos, un mismo perfil estructural podrá adquirir multiplicidad de radios de curvatura, tanto en cada tramo a Io largo de su longitud, como en un mismo tramo a Io largo del tiempo.
En una realización, ai menos algunos de dichos conectores-actuadores tienen asociado un elemento de accionamiento; preferiblemente los elementos de accionamiento tienen medios de conexión a un sistema de control.
En una realización, al menos algunos de los elementos de conexión son intercambiables y se seleccionan de entre un conjunto de conectores de distintas longitudes.
Así, los elementos son intercambiables en el perfil dependiendo de Ia longitud del elemento conector-actuador que se requiera para conseguir un determinado radio de curvatura en el tramo del perfil en cuestión.
En una realización, las tiras o alas de cada perfil son continuas.
En una realización, el sistema comprende un primer conjunto de perfiles que se extienden en una primera dirección, y un segundo conjunto de perfiles que se extienden en una segunda dirección diferente de ia primera dirección, estando vinculados los perfiles del primer conjunto con los perfiles del segundo conjunto en una pluralidad de puntos, de modo que forman una estructura reticular o tipo parrilla.
En una realización, los dos conjuntos de perfiles están vinculados en al menos algunos puntos de conexión de los perfiles.
Preferiblemente, Ia vinculación entre los perfiles de los dos conjuntos es una unión de tipo tijera, de modo que Ia estructura reticular es plegable y desplegable.
En una realización, el sistema comprende medios de fijación de los perfiles uno respecto a otro.
En una realización, el sistema para Ia construcción de cubiertas, fachadas y forjados, a base de perfiles estructurales estandarizados que permiten su producción en serie, que una vez producidos tienen Ia capacidad de ser manipulados para adoptar multiplicidad de formas curvas no predeterminadas, en función de Ia geometría a construir requerida y posibles modificaciones de forma requeridas una vez el artefacto ha sido construido; se caracteriza porque el perfil estructural contiene cómo mínimo tres tiras o alas continuas de un material con alta capacidad de comportamiento elástico que se conectan puntualmente, a intervalos, repetido numero de veces a Io largo de todo el perfil, de
manera que no es posible que una tira deslice sobre Ia otra; porque cada conexión puntual entre las tres tiras contiene un elemento "conector-actuador" que dota al perfil de inercia al mantener separadas dos alas contiguas de las tres existentes y que puede adquirir diferentes longitudes dentro de su longitud máxima y mínima; y porque Ia posición de las primeras y segundas conexiones entre las tres alas a Io largo del perfil se alterna ordenadamente, de modo que en las primeras conexiones el elemento "conector- actuador" se sitúa entre el ala intermedia y Ia primera ala extrema provocando una separación entre éstas, siendo Ia distancia entre el ala intermedia y Ia segunda ala extrema despreciable y dependiendo del grosor del elemento de conexión entre éstas o de otros elementos necesarios para Ia configuración general del sistema estructural al unir varios perfiles, y en las segundas conexiones el elemento "conector-actuador" se sitúa entre Ia segunda ala extrema y el ala intermedia provocando una separación entre éstas, siendo Ia distancia entre el ala intermedia y Ia primera ala extrema despreciable y dependiendo del grosor del elemento de conexión entre éstas o de otros elementos necesarios para Ia configuración general del sistema estructural al unir varios perfiles.
De acuerdo con un segundo aspecto, Ia invención se refiere a un procedimiento para Ia puesta en forma de un sistema estructural de acuerdo con el primer aspecto de Ia invención, caracterizado por el hecho de que comprende por Io menos las etapas de: - determinar Ia curvatura deseada localmente, en al menos algunos tramos de los perfiles;
- deteminar Ia separación requerida entre el ala intermedia y Ia primera o Ia segunda alas extremas, en al menos algunos puntos de conexión, para obtener dicha curvatura; y
- fijar dicha separación requerida entre las alas, en los distintos puntos de conexión.
En una realización, Ia etapa de determinar Ia separación requerida entre el ala intermedia y Ia primera o Ia segunda alas extremas para obtener una curvatura deseada se basa en una tabla de igualación que relaciona una serie de distancias entre alas con los radios de curvatura que dichas distancias provocan en un tramo del perfil.
La tabla de igualación se puede estructurar determinando el radio de curvatura adoptado por el perfil para cada distancia entre alas de un punto de conexión fijando Ia distancia entre alas de sus dos puntos de conexión adyacentes.
En una realización, al menos Ia etapa de fijar Ia separación requerida en los distintos puntos de conexión se realiza mediante un sistema de control, estando dicho sistema
conectado a al menos un elemento de accionamiento, estando cada elemento de accionamiento asociado a al menos un elemento de conexión del tipo conector-actuador.
En una realización, el procedimiento comprende además Ia etapa de fijar el sistema tras su puesta en forma; esta etapa de fijar el sistema se puede llevar a cabo mediante al menos uno de los métodos de triangulación del sistema, bloqueo de uniones tipo tijera del sistema, o fijación de los bordes del sistema.
Opcionalmente, dichas etapas se repiten para modificar Ia forma del sistema después de su puesta en forma inicial.
En una realización, es posible reproducir Ia forma de Ia estructura deseada según proyecto, mediante los siguientes pasos, aplicados a un perfil cuyas distancias entre puntos de conexión del mismo tipo son iguales y que está dotado de conectores- actuadores en al menos algunos puntos de conexión:
- se determina Ia tabla de igualación entre las distancias modificadas por los elementos conectores-actuadores, y los radios de curvatura que dichas distancias provocan en cada tramo del perfil;
- para al menos una dirección de coordenadas, se extraen las secciones de Ia forma proyectada de Ia superficie a reproducir, a intervalos entre dichas secciones
¡guales a Ia distancia entre puntos de conexión del mismo tipo que tiene el perfil estructural a utilizar;
- se determinan los radios de curvatura existentes en cada sección extraída;
- para cada radio de curvatura se asigna según una tabla de igualaciones Ia distancia necesaria en cada elemento conector-actuador a Io largo de cada perfil;
- de acuerdo con Ia determinación del paso anterior, se modifican las distancias de los elementos conectores-actuadores en los perfiles que forman el sistema, modificándose así automáticamente Ia forma de Ia estructura hasta asemejarse a aquella previamente proyectada; y - una vez el sistema estructural ya está conformado según Ia geometría requerida, el sistema se fija para eliminar Ia posibilidad de pliegue y activar su capacidad estructural.
De acuerdo con un tercer aspecto, Ia invención se refiere a un perfil estructural, caracterizado por el hecho de que comprende por Io menos una tira o ala intermedia dispuesta entre dos tiras o alas extremas, todas ellas de un material con comportamiento
elástico, estando las tres tiras del perfil vinculadas entre ellas a intervalos en algunos puntos de conexión mediante elementos de conexión, de modo que en unos primeros puntos de conexión del perfil el ala intermedia se mantiene más separada de una primera ala extrema que de una segunda ala extrema, y en unos segundos puntos de conexión del perfil el ala intermedia se mantiene más separada de Ia segunda ala extrema que de Ia primera ala extrema.
Algunas de las ventajas de realizaciones de Ia presente invención se enumeran a continuación: - Una de las ventajas más importantes es que basa su comportamiento en Ia capacidad elástica del material que conforma las alas de los perfiles. Es decir el cambio de curvatura del perfil se produce sin interrumpir su continuidad. Esto tiene innumerables ventajas como:
1. Simplifica y hace más barata su producción y puesta en obra 2. Mejora su mantenimiento a lo largo del tiempo
3. Multiplica Ia libertad en capacidad formal ya que no se tienen que diseñar uniones para cada tipo de movimiento requerido y por Io tanto no se tienen que predeterminar los movimientos que se desean. - Permite Ia construcción de geometrías curvas complejas no predeterminadas en el momento de Ia producción del perfil. El control formal se realiza de forma local a Io largo de cada tramo del perfil de y esto nos permite crear convexidades y concavidades de curvaturas así como cambios en los radios de curvatura dentro de un mismo perfil y de Ia superficie generada por el sistema. - Capacidad para absorber cambios de signo en el diagrama de momentos a Io largo de un mismo perfil estructural y del sistema estructural que conforman dichos perfiles.
- La geometría del perfil -Ia distancia entre sus alas- hace que tenga inercia y por Io tanto éste en solitario, y también en su configuración en retícula -el sistema-, tiene resistencia a flexión y buen comportamiento a cargas no uniformemente distribuidas o puntuales.
1. Esto permite que las curvas y superficies no necesiten, desde un punto de vista estructural, comportarse como arcos o cúpulas puras. Esta capacidad estructural amplifica enormemente la capacidad formal del conjunto. La forma
construida puede tener concavidades, convexidades, zonas planas,... Incluso permite Ia construcción de voladizos. 2. Da mejores garantías de estabilidad y resistencia al artefacto construido en cuestión, con todo Io que ello comporta. - A Io largo del perfil podremos variar independientemente Ia longitud de cada elemento "conector-actuador" -tantos como el perfil y sistema estructural contenga-. Esta posibilidad de control local y paramétrico -por medio de una tabla de igualaciones- de Ia curvatura (figs 2a, 2b, 2c, 2d) simplifica el control de Ia forma deseada del perfil. - A Ia vez dicha posibilidad de control de curvatura paramétrico y local hace que no sólo sea posible ponerlo en forma durante Ia construcción del artefacto, sino que también modificar Ia forma del artefacto una vez construido, pudiéndolo adaptar a diferentes requerimientos espaciales.
- El sistema al configurarse mediante uniones tipo tijera puede plegarse y desplegarse para fines de transporte etc..
Otras ventajas de Ia invención resultan de Ia descripción y del dibujo. Así mismo, las características anteriormente citadas y las características a relacionar todavía según Ia invención encuentran empleo por sí solas o varias en cualquier combinación. La forma de realización descrita no se debe entender como una relación final, sino más bien con carácter ejemplar para Ia descripción de Ia invención.
Las figuras muestran: figuras 1a, 1b, 1c: vistas en alzado, planta y sección, respectivamente, de un perfil de acuerdo con una realización de Ia invención; figuras 2a, 2b, 2c, 2d: ejemplos de posibles curvaturas realizables con el perfil de las figuras 1 a, 1b, 1c; figura 3a: vista axonométrica de un sistema estructural de acuerdo con una realización de
Ia invención, formado por dos conjuntos de perfiles vinculados entre sí; figuras 3b, 3c, 3d, 3e: vistas axonométricas del transcurso del movimiento del sistema de Ia figura 3a, de un estado recogido a uno extendido; y figura 4: vista de un sistema de acuerdo con Ia figura 3a, dotado de elementos accionadores conectados a un sistema de control.
A continuación se describirán realizaciones de Ia invención, a título de ejemplo no limitativo, con referencia a las figuras.
Concretamente, según se aprecia en las figuras 1a, 1b y 1c, el perfil (8) está compuesto de cómo mínimo tres tiras o alas continuas (1a, 1b, 1c) de un material con alta capacidad de comportamiento elástico. Este mínimo de tres tiras (1a, 1b, 1c) se conectan puntualmente, a intervalos, repetido numero de veces a Io largo de todo el perfil, de manera que no es posible que una tira deslice sobre Ia otra. Cada conexión puntual (5, 6) entre las tres tiras contiene un elemento "conector-actuador" (5b ó 6b) que puede ser capaz de trabajar a compresión y que dota al perfil de inercia al mantener separadas 2 alas contiguas de las tres existentes y que puede adquirir diferentes longitudes dentro de su longitud máxima y mínima. Las conexiones entre las tres alas (1a, 1 b, 1c) son de tipo 5 y tipo 6 y su posición a Io largo del perfil se alterna ordenadamente.
En las conexiones tipo 5 el elemento "conector-actuador" (5b) se sitúa entre Ia segunda (1b) y Ia tercera ala (1c) provocando una separación (L) entre éstas. La distancia entre Ia primera (1a) y Ia segunda ala (1 b) es despreciable y depende del grosor del elemento de conexión entre éstas (5a) o de otros elementos necesarios para Ia configuración general del sistema estructural al unir varios perfiles.
En las conexiones tipo 6 el elemento "conector-actuador" (6b) se sitúa entre Ia primera (1a) y Ia segunda ala (1b) provocando una separación (L) entre éstas. La distancia entre Ia segunda (1b) y Ia tercera ala (1c) es despreciable y depende del grosor del elemento de conexión entre éstas (6a) o de otros elementos necesarios para Ia configuración general del sistema estructural al unir varios perfiles.
La alternancia descrita en Ia posición de los elementos "conectores-actuadores" (5b y 6b) en Ia secuencia de las conexiones puntuales a Io largo del perfil (8), unida a Ia alta capacidad de deformación elástica de las alas (1a, 1b, 1c) del perfil que permite que estas deformen sin llegar a plastificar, provoca Ia silueta ondulada de las alas en alzado longitudinal del perfil.
En Ia figura 1a se muestra en alzado lateral el perfil estructural (8) en posición plana, puesto que, siendo iguales las distancias entre conexiones (5, 6), todos los elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b) que lo conforman están en Ia misma posición en cuanto a su longitud (L). EI material que conforma sus alas (1a, 1b, 1 c) tiene capacidad para Ia deformación elástica y los elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b) tienen Ia capacidad resistente necesaria como para al modificar su longitud efectiva (L), también modificar Ia cantidad requerida de deformación en cada tramo de las alas para cada configuración formal del perfil, (en este caso mantenerlo en su configuración formal plana).
A nivel general cuando se curva un perfil continuo se produce Ia contracción de una ala y Ia compresión de Ia otra.
En el caso de Ia presente invención el procedimiento para el cambio de curvatura del perfil se consigue localmente, en cada tramo entre conexión y conexión (5, 6), modificando Ia longitud de cada elemento "conector-actuador" (5b ó 6b) respecto a sus inmediatamente vecinos (6b ó 5b repectivamente). Cada diferencia entre Ia longitud de un elemento "conector-actuador" (5b, 6b) y Ia longitud de sus inmediatamente vecinos provoca un diferente radio de curvatura en el tramo del perfil (8) en cuestión. Los elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b) pueden adquirir diferentes longitudes dentro de su longitud máxima y mínima; esto significa que un mismo perfil puede adquirir multiplicidad de radios de curvatura, tanto a Io largo de su longitud como en un mismo tramo a Io largo del tiempo.
Así pues es posible determinar una tabla de igualación entre las distancias verticales (L) entre las alas -por ejemplo La, Lb, Lc, Ld- modificadas por los elementos "conectores- actuadores" (5b, 6b) y los radios de curvatura que dichas distancias provocan en cada tramo del perfil (8).
Por ejemplo, una manera de estructurar dicha tabla de igualaciones sería determinar el radio de curvatura (R) adoptado por el perfil (8) para cada distancia (L) del elemento "conector-actuador" (por ejemplo 5b) -tantas entradas de distancias (L) como precisión en Ia reproducción de curvaturas se requiera; (por ejemplo La, Lb, Lc y Ld) - fijando Ia distancia L de sus dos elementos "conectores-actuadores" (6b) inmediatamente vecinos (6b, 5b) -por ejemplo a La-.
Esta tabla será Ia información de igualaciones entre distancias (La, Lb, Lc, Ld) y radios (Ra, Rb 1 Rc, Rd) que se usará para reproducir Ia curvatura deseada en el perfil (8) y por (o tanto en e! conjunto del sistema estructural (9).
Así pues el procedimiento para el control de dicha curvatura se simplifica enormemente por Ia posibilidad de parametrizar radios de curvatura (R) -por ejemplo Ra, Rb, Rc, Rd- mediante distancias verticales (L) -por ejemplo La, Lb, Lc, Ld- que se controlan mediante los citados elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b). En las figuras 2a-2d, se pueden ver cuatro ejemplos de las posibles curvaturas realizables por el perfil estructural objeto de Ia invención (8).
Los ejemplos pueden interpretarse como el movimiento del perfil entre las posibles curvaturas realizables con un mismo perfil en un mismo tramo, o también como curvaturas realizables en un mismo perfil a Io largo de distintos tramos. En los cuatro ejemplos, Ia longitud del elemento "conector-actuador" (6b) es Ia misma (La) para que, modificando una de las variables -La longitud (La, Lb, Lc y Ld) del
elemento "conector-actuador" (5b)- medir el radio de curvatura que adopta el perfil (Ra, Rb, Rc, Rd) y poder establecer una tabla de igualaciones que relaciona Longitudes y Radios, que servirá para todos aquellos perfiles que respondan a las mismas dimensiones que los que han sido objeto de análisis en Ia tabla de igualaciones. La figura 2a muestra Ia posición plana del perfil puesto que todos los elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b) generan Ia misma distancia entre alas. Las figuras 2b-2c muestran otras posibles curvaturas realizables por el perfil (8) en gradación de radio más grande a más pequeño en función de Ia distancia entre las alas que generan los elementos "conectores-actuadores" (5b), al convinar dichas distancias con las distancias provocadas por los "conectores-actuadores" (6b)- que en este caso se han fijado a La.
Se entiende que también es posible invertir el signo de Ia curva fijando Ia longitud del elemento "conector-actuador" (5b) y modificando entonces los elementos "conectores- actuadores" (6b). Como ya hemos dicho, esto permite crear convexidades y concavidades de curvatura en un mismo perfil.
También se desprende de estas figuras, que Ia manipulación de Ia curvatura del perfil se realiza localmente en cada tramo del perfil (8). Es decir que Ia manipulación de Ia longitud de cada elemento "conector-actuador" en referencia a las longitudes de sus elementos "conectores-actuadores" inmediatamente vecinos, genera un radio de curvatura local en el tramo del perfil manipulado.
Una vez descrito el perfil (8) y su procedimiento para su puesta en forma, es importante describir el sistema estructural (9): En Ia forma de realización preferente este sistema se basa en una parrilla a base de los perfiles anteriormente descritos. En Ia parrilla los perfiles (8) se cruzan unos con otros sin interrumpirse las tiras continuas (1a, 1b, 1c) que los conforman, y se unen en estos cruces mediante uniones tipo tijera (7) que permiten cierta deformación angular que es necesaria para que Ia retícula asuma los cambios de forma de los perfiles. Además este tipo de unión permite el pliegue del sistema (Figs. 3b, 3c, 3d, 3e) antes de su puesta en forma por Io tanto es una ventaja para el transporte de Ia estructura. Una vez los perfiles que conforman el sistema son puestos en forma mediante el control paramétrico de sus elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b) el sistema debe fijarse para eliminar Ia posibilidad de pliegue y activar al cien por cien su capacidad estructural. Esta fijación del sistema puede realizarse de diversas maneras. Por ejemplo mediante Ia triangulación del sistema, y/o mediante el bloqueo de las uniones tipo tijera, y/o mediante Ia fijación en los bordes del sistema.
La figura 3a muestra una vista axonométrica de una posible porción de sistema estructural (9) tipo retícula a base de los perfiles (8) descritos en figuras anteriores. Todos los cruces entre los distintos perfiles están resueltos mediante uniones tipo tijera (7) que permiten por un lado que el sistema sea plegable en su posición plana, y por otro lado, permiten cierta deformación angular que es necesaria para que Ia retícula asuma los cambios de forma de los perfiles.
Como es evidente de Ia figura, Ia retícula representada está en su posición plana puesto que, siendo iguales las distancias entre conexiones (5, 6, 7), todos los elementos "conectores-actuadores" (5b, 6b) que Io conforman están en Ia misma posición en cuanto a su longitud (L).
Las figuras 3b-3e, muestran cuatro vistas axonométricas del transcurso del movimiento del sistema estructural en retícula (9) en su configuración plana, desde su estado recogido a su estado extendido.
En Ia forma de realización preferente, el sistema estructural (9) a base de una parrilla a base de los perfiles (8) que se cruzan unos con otros sin interrumpirse las tiras continuas (1a, 1b, 1c) que los conforman, y se unen en estos cruces mediante uniones tipo tijera (7), que permiten cierta deformación angular que es necesaria para que Ia retícula asuma los cambios de forma de los perfiles. Además este tipo de unión permite el pliegue del sistema (Figs. 3b, 3c, 3d, 3e) antes de su puesta en forma por Io tanto es una ventaja para el transporte de Ia estructura. Una vez los perfiles que conforman el sistema son puestos en forma mediante el control paramétrico de sus elementos "conectores- actuadores" (5b, 6b) el sistema debe fijarse para eliminar Ia posibilidad de pliegue y activar al cien por cien su capacidad estructural. Esta fijación del sistema puede realizarse de diversas maneras. Por ejemplo mediante Ia triangulación del sistema, y/o mediante el bloqueo de las uniones tipo tijera, y/o mediante Ia fijación en los bordes del sistema.
En una posible forma de realización de cubierta Ia estructura se cubre en su superficie superior, mediante una membrana elástica e impermeable. También es posible cubrirla en su superficie inferior con otra membrana. El espacio intermedio puede ser utilizado para el paso de instalaciones y el aislamiento térmico.
En el caso de una posible forma de realización de un forjado con forma de topografía, el cubrimiento se realizaría con placas rígidas colocadas a modo de escamas de pez, es decir de manera que no todos sus lados están conectados a Ia estructura sino que
algunos quedan sueltos y se solapan en una dirección debido a Ia falta de planeidad de Ia topografía que genera Ia estructura.
Existe Ia posibilidad de realizar Ia conexión del elemento técnico descrito (8 ó 9) a un sistema de control (10) -ej- computador con software-. En este tipo de instalación, los elementos "conectores-actuadores" (5, 6) existentes incorporarían un elemento de accionamiento (11) que se conectaría, controlaría y activaría desde este sistema de control -ej. computador con software y hardware de transmisión- En este conjunto el sistema de control -ej. computador- podría realizar una o varias de las siguientes funciones independiente, consecutiva o alternativamente.
1. Calcular Ia distancia de elongación de los elementos "conectores-actuadores" para adoptar el radio de curvatura requerido en el sistema constructivo. Una de las estrategias utilizadas para realizar este calculo para el perfil estructural descrito puede ser analizar mediante el software los radios de curvatura de la sección que se quiere conseguir y asignar -también mediante el software- a cada tramo de radio de perfil el numero (cantidad) y elongación de "conectores-actuadores" que se requieren según los parámetros definidos en Ia tabla de igualación anteriormente explicada y que define Ia relación existente entre radio conseguido por el elemento básico del perfil al modificar Ia elongación de un "conector-actuador" respecto a sus dos contiguos-.
2. Automatizar el control de los elementos "conectores-actuadores" mediante el computador conectado a estos. Se necesita un sistema de transmisión que entienda los datos de las elongaciones necesarias en los "conectores-actuadores" -calculados por cualquier medio- y que transmita esos datos a los elementos "conectores-actuadores" de manera que estos al recibirlos se posicionen automáticamente según Ia distancia requerida. Para esto puede ser necesario: -un software que sea una interfaz capaz aceptar los comandos de usuario -datos de elongación necesaria en los conectores introducidos directamente por el usuario o a través de leerlos de una tabla en formato de archivo de programa- y que los envíe a los "conectores-actuadores" de Ia estructura física de manera consecuente.
-un hardware. Una interfaz entre el computador y el controlador del sistema de activación del elemento "conector-actuador"
-un flrmware de control. Programa residente en el hardware, que interpretará los comandos provenientes del computador y rutara convenientemente las ordenes a los elementos "conectores-actuadores".
3. detectar y recibir los datos provenientes de ios elementos "conectores- actuadores" existentes en el elemento estructural físico. Es decir sería un método de comprobar por ejemplo el estado de elongación en el que realmente se encuentran estos elementos instalados en Ia estructura. También permitiría conocer Ia fuerza que estaba realizando un elemento "conector-actuador" en el instante antes de colocarse en Ia posición requerida. Así pues si incorporamos esta función a Ia instalación podemos realizar un sistema de control en lazo cerrado sobre los actuadores, es decir un sistema de control en el que se captura el estado del elemento "conector-actuador" y se excita en función de este estado. Para un control preciso del movimiento deben aplicarse métodos de control en lazo cerrado. Para conseguir este feedback del que estamos hablando es necesario incorporar al elemento "conector-actuador" un elemento sensor que será de un tipo o de otro dependiendo de Ia tecnología de actuador utilizado. Por ejemplo, en el caso de los actuadores lineales con motor eléctrico se tratará de una pieza llamada encoder, mientras que en el caso de un actuador de tipo neumático por ejemplo se tratará de sensores de posición.
Para los elementos "conectores-actuadores" de este tipo de instalación (conectados a un sistema de control), existen varios tipos de tecnologías que se pueden utilizar. Actuadores con motores eléctricos de corriente continua o alterna de varios tipos, actuadures pneumáticos, hidráulicos, pistones. Estos actuadores se pueden encontrar en el mercado o bien diseñar de modo que se adapten de Ia forma más conveniente a las funciones para los que son requeridas.
La transmisión de Ia información desde el sistema de control a los actuadores, y por Io tanto Ia actuación automatizada de dichos actuadores, puede realizarse en taller para luego transportarse Ia estructura ya en forma hacia el lugar donde va a ser colocada; también se puede realizar esta transmisión una vez Ia estructura ha sido transportada a Ia obra, y también se puede realizar Ia transmisión una vez se ha instalado Ia estructura. Es decir, este último caso podría significar que la estructura, una vez instalada en su ubicación final, podría cambiar de forma en función de requerimientos funcionales de Ia estructura, (por ejemplo, requerimientos de tipo espacial, funcional, de orientación solar, de aprovechamiento energético, etc)
Este tipo de estructura, ya en Ia instalación previamente comentada en Ia que existe Ia conexión de los elementos actuadores a un sistema de control, como en Ia que no existe dicha conexión, puede utilizarse como estructura de encofrados de superficies curvas. Ya
sea para realizar encofrados recuperables de geometría variable a Io largo de Ia vida de una misma estructura, como para realizar encofrados recuperables o no, con una única geometría fija pero con Ia de que se pude producir mediante elementos estandarizados, y posteriormente ensamblarse de manera que podamos tener una estructura de encofrado para encofrar una geometría curva más o menos compleja.