WO2000035624A1

WO2000035624A1 - Metodo de union angular de extremos de perfiles

Info

Publication number: WO2000035624A1
Application number: PCT/ES1998/000322
Authority: WO
Inventors: Luis Castro Gomez
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-06-22
Anticipated expiration: 2001-06-15
Also published as: EP1101562A1; AU1563999A

Abstract

Método de unión angular de extremos de perfiles disponiendo entre ellos una pieza auxiliar de unión que recibe, soporta, combina y transmite las tensiones existentes en las distintas zonas de los extremos de los perfiles, rellenando de material de unión los huecos entre los perfiles, la pieza auxiliar de unión y las prolongaciones de las caras de los perfiles, lo que nos permite mantener las secciones de los perfiles en el material de unión y en la pieza auxiliar de unión, al menos hasta su plano medio, y por tanto mantener sus módulos resistentes. Es aplicable a la construcción de toda clase de uniones resistentes a flexión de perfiles tubulares o abiertos de máquinas y estructuras, móviles o fijas, como carrocerías de autobuses, semirremolques, cajas de camiones, contenedores, máquinas de obras públicas, aperos de labranza, edificios y naves industriales.

Description

MÉTODO DE UNION ANGULAR DE EXTREMOS DE PERFILES

Sector técnico - Este método se encuadra en los sectores de la mecánica y la construcción Se refiere a la unión por soldadura, forjado, moldeado o por otros procedimientos, de los extremos de dos perfiles laminados, plegados, soldados, moldeados o de otro tipo, tal como es necesario para la construcción de material móvil ferroviario y otros vehículos terrestres como autobuses, camiones, remolques yautomóviles, navios, aeronavesy vehículos espaciales, para la construcción de naves industriales, torres y edificios, para la construcción de máquinas de obras públicas, mineras, industriales y agrarias, y piezas y útiles en general, ya seanmetá cos, de plástico, o de otros mateπales Es muy conveniente para la unión de perfiles metálicos huecos, que trabajen a flexión

Antecedentes - Actualmente se practican uniones de perfiles abiertos, generalmente defectuosas, que en algunos casos alcanzan resistencias próximas a las de los perfiles unidos, como la representada en la figura 1 , en la que ( 1 > 2) son dos dobles te, (3) una pieza auxiliar de unión, (4) la arista concava de la unión, posible cuando se sueldan perfiles abiertos, y (5) una prolongación de la pieza auxiliar de unión, necesaria para alcanzar la máxima resistencia de la unión, a veces ausente También se hace sm mtercalar la pieza (3), que se sustituye por una o dos piezas laterales, que pueden ser suficientes También se hacen uniones defectuosas prolongando conpiezas auxiliares las alas de los perfiles y soldándolas a las almas Con mucha frecuencia se hacen uniones con la pieza auxiliar de grueso insuficiente o con poca sección de soldadura e incluso sm la pieza (3), con o sm refuerzos en las distmtas partes de los perfiles

En cuanto a las uniones que se practican actualmente de perfiles cerrados como tubos cilindricos, cuadrados y rectangulares, la situación es más grave, ya que no sabemos que se haya hecho mnguna cuya resistencia se aproxime a la de los perfiles unidos Se hacen uniones sm pieza auxiliar con resistencia menor que el 40% de la resistencia de los perfiles, se refuerzan a veces con piezas exteπores que generalmente no consiguen igualar la resistencia de los perfiles, y también se hacen uniones como la representada en la figura 2, con resistencia insuficiente por los momentos locales que se generan en la zona (4) y concentraciones de esfuerzos en la zona (5), por insuficiente longitud de la pieza auxiliar (3), las piezas (1 y 2) representan trozos de los perfiles unidos

Nadie hasta ahora tubo la idea de acortar la pieza auxiliar (3) figura 2, en la zona de la aπsta cóncava (4) y rellenar de mateπal de unión la acanaladura resultante, a fin de evitar los momentos locales, por no estar en la misma recta las sumas de las tensiones de tracción y de compresión de los perfiles y las correspondientes reacciones de la pieza auxiliar de unión, momentos que debilitan la unión

Explicación - Supongamos que se trata de unir dos extremos de perfiles iguales de modo que el ngulo que formen los ejes longitudinales de los perfiles este en el mismo plano de otros dos ejes homólogos de los perfiles En este caso procederemos a cortar los extremos a unir por planos normales al del ángulo, que formen con los e es longitudinales ángulos iguales a la mitad del ngulo que forman los ejes longitudinales, y uniremos esas superficies cortadas a una pieza auxiliar de unión, plana, intercalada, de grueso suficiente, de modo que las superficies cortadas queden enfrentadas entre si, simétricamente con relación al plano medio de la pieza auxiliar de unión Todo ello según se ve en la figura 3 , que es una vista lateral de una unión de dos tubos cuadrados o rectangulares (1 y 2), con la pieza auxiliar de unión (3 ) Hay una arista concava (4) y una arista convexa (5) En la arista concava se ve como la pieza auxiliar de unión es mas corta de lo habitual para que el material de unión pueda situarse en la prolongación de los perfiles y que las tensiones de los perfiles puedan llegar a la pieza auxiliar sm desplazamientos que dañan lugar a tensiones altas por el momento debido al desplazamiento de las reacciones con relación a las acciones En la arista convexa, (5), se ve como todas las tensiones pueden cruzarse entre si dentro de la pieza auxiliar de unión Si en estas aristas hay mas mateπal de pieza plana como puede verse en la figura 4, zona (5), o mas mateπal de unión como en la zona (4), no se perjudica la unión

El grueso de la pieza auxiliar de unión y la abertura del ángulo de los perfiles hacen posible la fácil aportación del material de unión a la acanaladura, zona (4), que dejan entre si las tres piezas

Uniones de este tipo son posibles aunque los perfiles sean de diferentes cantos y anchos, utilizando una pieza auxiliar de unión plana, siempre y cuando su plano medio contenga las resultantes de las tensiones de tracción y de las de compresión de los perfiles que habría si la unión trabajase solamente a flexión, lo cual es siempre posible En la figura 5 puede verse una unión de este tipo en la que la pieza (2) tiene más canto que la ( 1 ) En las figuras 6 y 7 pueden verse vaπaciones de este método en las que se desplazan las soldaduras de la aπsta cóncava unos milímetros a lo largo de los perfiles, de modo que sean más fáciles de soldar, si bien suponen un mayor coste por la necesidad de fabricar piezas auxiliares de unión específicas para cada sene de uniones iguales En dichas figuras (ly2) son los perfiles, y (3) las piezas auxiliares de unión, en la figura 6 los tramos de los perfiles

(6) y en la figura 7 los tramos de las partes de los perfiles (6) que van a las aristas cóncavas

Uniones como las descritas en las figuras 3 a 7 son de general aplicación en la construcción de toda clase de vehículos acuáticos, terrestres, aéreos y espaciales, así como en la construcción de máquinas, utensilios y estructuras, de aplicación en las obras, industria, minería, agricultura, mobihano urbano y doméstico

En la figura 8 puede verse una unión de perfiles compuesto de chapa plegada (ly2) y refuerzos (7 y 8) La pieza plana auxiliar de unión (3) se une a la chapa plegada antes de componer los perfiles En las figuras 9 y 10 pueden verse vanantes de la figura 8 con la pieza auxiliar de unión (3) plegada de una de las chapas (2), y también si pliegue, las tres piezas ( 1 , 2 y 3 ) previamente mdependientes, luego unidas entre si y uniendo finalmente los refuerzos

(7 y 8) En ninguno de estos casos hay dificultad para soldar la arista cóncava Para que no haya momentos locales en las aristas cóncavas el material de unión debe rellenar los espacios vacíos entre las caras de las piezas (1, 2 > 3) En la figura 11 puede verse una sección de perfil compuesto de chapa (1 ) y refuerzo en U plegado (7)

Uniones como las de las figuras 8, 9 y 10 son muy adecuadas para vagones de ferrocarril, cajas de camión, contenedores y análogos

Las ventajas de este método de unión angular de extremos de perfiles son las siguientes

- La resistencia de la unión a flexión es muy próxima a la de los perfiles - Mínima masa posible de material de unión

- Bajo coste de construcción

- Mejor aprovechamiento del espacio en la zona de la unión

- Buen aspecto de la unión Es posible que bajo el acabado superficial no se noten los materiales de la unión - Mínima masa de los perfiles unidos, ya que no es necesaπo sobredimensionarlos para tener la resistencia requerida en el conjunto.

Incluso en la unión de perfiles abiertos, que se puede hacer según la figura 1 , no objeto deestapatente, este métodode unión aseguramayorresistencia, al unir también lasplatabandas en las zonas de las almas de los perfiles, que según la figura 1 quedarían ocultas y no unidas, por inaccesibles.

Claims

REIVINDICACIONES

1 ^a - Método de unión angular de extremos de perfiles, intercalando entre ellos una pieza plana auxiliar de unión, convexa, de grueso uniforme y adecuado, de modo que las partes homologas o más parecidas de los extremos de ambos perfiles queden lo mejor enfrentadas que sea posible y de modo que el plano medio de la pieza auxiliar de unión contenga las resultantes de todas las tensiones de tracción y de las de compresión, que se presentarían en ambos perfiles, si trabajasen exclusivamente a flexión, caracterizado porque la pieza auxiliar de unión deía en la arista o aristas cóncavas de la unión un espacio hueco acanalado, paralelo a dicha o dichas aristas cóncavas de la unión, cuyo fondo es el grueso real o aparente de la pieza auxiliar de unión y las paredes laterales de la acanaladura son los cantos aparentes de los extremos cortados de las partes de los perfiles que se dirigen a las aristas cóncavas de la unión, caracterizado también porque dicha acanaladura se rellena de material de unión, de modo que las secciones de los perfiles se prolonguen según sus ejes longitudinales, con su forma y dimensiones, en el material de unión y en la pieza auxiliar de unión hasta el plano medio de esta, sm discontinuidades

2^a - Método de unión angular de extremos de perfiles como el descrito en la reivindicación 1 ^a caracterizado porque se unen los dos extremos a una pieza auxiliar de unión que consta de una parte plana más dos pequeños tramos de mateπal con la sección y dirección de los perfiles a unir, o solamente de las zonas correspondientes a la arista o aristas cóncavas

3^a - Método de unión angular de extremos de perfiles como el descrito en la reivindicación 1 ^a caracteπzado porque si los perfiles a unir están compuestos por piezas planas y, unidos a ellas, refuerzos constituidos por perfiles simples o compuestos, la pieza auxiliar de unión puede ser una parte plegada de una de las dos piezas planas, o las dos piezas planas pueden ser una sola pieza plegada y la pieza auxiliar de unión de otra pieza unida a la arista de pliegue, o las tres piezas previamente independientes, caracterizado asimismo porque entre las prolongaciones de los planos exteriores de las tres piezas planas, plegadas o no, no debe haber espacios vacíos, sino que deben estar rellenos de material de unión, caracterizado también porque las dos piezas planas pueden llevar vanos de estos refuerzos, y caracterizado asimismo porque la pieza auxiliar de unión puede ser tan larga como la arista que forman las dos piezas planas y estar unida a ellas a lo largo de toda la ansia 4^a.- Método de unión angular de extremos de perfi llees.

Esta memoria consta de 7 páginas incluida la de resumen_.

HOJA DE SUSTITUCIÓN