Estructuras metálicas compuestas por cerchas-vigas-y-perfiles

¿Qué es una Cercha de acero, para qué sirve y cuáles son sus tipos?

Una cercha es un armazón compuesto de un sistema triangulado de elementos estructurales rectos interconectados, que sirve de base para la construcción de diferentes estructuras y cumple con la función trasladar cargas pesadas o bien, como estructura de transferencia.

Una cercha de metal se utiliza en construcciones de longitudes gigantescas, como terminales de aeropuertos, perchas de aviones, techos de estadios deportivos, auditorios y otras edificaciones destinadas al entretenimiento. ¡Sigue leyendo y descubre más de estos elementos!

¿Cómo funcionan las cerchas?

El principio de resistencia con el que funcionan estas estructuras, se basa en la tensión distribuida a lo largo de las barras donde la carga axial es obvia, ignorando el fenómeno de flexión que puede ocurrir. Las barras de acero que forman una cercha constituyen triángulos que, dispuestos en cascada, forman un plano estable y permiten ahorrar material.

Las cerchas de acero son capaces de redistribuir la tensión a través de barras de acero, esto les permite trabajar con fuerzas axiales que actúan en dirección del eje longitudinal. Las conexiones de unión se forman soldando o atornillando los extremos de las barras juntos a una placa común, llamada placa de refuerzo o nodo.

Estructura de techo armada con cerchas metálicas

Esto supone que todas las cargas externas que actúan sobre una armadura en las juntas, únicamente trabajan en esta parte de la estructura. Por otro lado, los miembros individuales, es decir, los que no están conectados a la placa de refuerzo, no están sujetos a momentos de flexión y fuerzas cortantes, sino a fuerzas axiales de compresión o tensión.

¿Qué tipos de cerchas existen? 

El diseño de una cercha está determinado por su función, dicho de otro modo, esta clase de  elemento constructivo de sujeción horizontal tiene una cantidad ilimitada de tipos que responden a necesidades específicas y se clasifican por su especificidad, a continuación te presentamos algunas de las más utilizadas:

Cercha Pratt 

Diseñada por Thomas Pratt en 1844, son estructuras con miembros diagonales en tensión para soportar las cargas de gravedad; se utilizan comúnmente en edificios de gran envergadura cuyas estructuras oscilan entre los 20 y 100 metros, de igual modo, se ocupan en construcciones donde predominan las cargas de levantamiento, como en el caso de los colgadores de aviones.

Diagrama de las cerchas tipo Pratt
Diagrama de las cerchas tipo Pratt

Tipo Warren 

Este tipo de cerchas se conforman de barras diagonales de la misma longitud posicionadas  alternativamente en tensión y compresión. Se ven mucho en tipologías cubiertas y son fáciles de identificar porque sus elementos diagonales forman triángulos equiláteros cuando se unen con la barra superior e inferior. Entre sus variantes se encuentra la subdividida, la doble y la cuadrilátera.

Esquema de la estructura de las cerchas tipo Warren
Esquema de la estructura de las cerchas tipo Warren

Cercha de Luz del Norte 

Estas cercha metálicas se usan en tramos cortos de edificios industriales tipo taller. Su principal característica radica en permitir una mayor entrada de luz natural a través de cristales en la pendiente más empinada que está direccionada al norte. Es común emplazar en la porción más inclinada, otra cercha de forma perpendicular al plano para tener grandes espacios libres de columnas.

Diagrama que ejemplifica la estructura de las cerchas tipo luz del norte
Diagrama que ejemplifica la estructura de las cerchas tipo luz del norte

Cercha de Diente de Sierra 

Estamos hablando de otro tipo de cercha que aprovecha la luz solar, usada principalmente en edificios de gran superficie con una sola altura o varias bahías, tal es el caso de las naves industriales o fábricas. Sus superficies más empinadas están acristaladas y orientadas en sentido contrario a la posición del ecuador, para cubrir a los trabajadores de la exposición directa al sol.

Esquema de las cerchas tipo diente de sierra
Esquema de las cerchas tipo diente de sierra

Tipo W o Fink 

Construida con barras subdiagonales que tienen como función reducir la longitud de las barras de compresión, las cerchas de este tipo disminuyen el peso del acero en la estructura, debido a que las barras se subdividen en elementos más cortos. Su uso principal se encuentra en la construcción de techos para casas medianas.

Diagrama de la estructura de las cerchas tipo W o Fink
Diagrama de la estructura de las cerchas tipo W o Fink

Partes de una cercha 

Las cerchas son estructuras que soportan una gran cantidad de fuerzas axiales, por lo que conocer sus componentes es de suma importancia para llevar a cabo su construcción de la forma correcta. A continuación te presentamos las partes de estos elementos y el rol que cumple cada uno de los mismos:

  • Par o cuerda superior: piezas inclinadas que forman en conjunto las aguas de la armadura.
  • Tirante o cuerda inferior: se encarga de soportar y transferir las cargas de los apoyos y une el extremo inferior de los pares o cuerdas superiores para que no se separen.
  • Pendolón: elemento vertical que une la cumbrera con el tirante, evitando que se pandee.
  • Diagonales o tornapuntas: se trata de piezas inclinadas dispuestas para unir la cuerda superior con el tirante.
  • Montante: une un punto del par con la cuerda interior.
  • Uniones o nodos: son los puntos hechos de placa de acero donde se unen todos los elementos mencionados con anterioridad.
  • Cabios: elementos paralelos a los pares que transmiten las cargas a las correas.
  • Correas: componentes perpendiculares a los pares que transmiten las cargas sobre estos mismos.
Diagrama que muestra las partes que conforman una cercha
Diagrama que muestra las partes que conforman una cercha

¿Cómo hacer una cercha metálica? 

Uno de los tipos de cerchas de acero inoxidable más frecuentes que se utilizan en construcciones particulares, como graneros, bodegas o explanadas medianas, es la que está hecha con perfiles PTR de acero, a continuación te describimos su proceso constructivo:

1. Corta dos perfiles PTR del largo que requerirá tu cercha, estos serán la cuerda superior e inferior, pero también necesitarás segmentos de perfil PTR a manera de montantes y, finalmente, segmentos del mismo material que serán las tornapuntas.

Las longitudes, así como el número de montantes y tornapuntas, estarán sujetos a las cargas axiales que deba resistir tu cercha.

Esquema donde se ven los tamaños de los perfiles PTR necesarios para construir la cercha metálica
Esquema donde se ven los tamaños de los perfiles PTR necesarios para construir la cercha metálica

2. Coloca en una superficie amplia y plana las dos cuerdas de tu cercha, suelda en cada extremo un montante para darle estabilidad, después suelda los demás montantes a la distancia que requieran tus cargas axiales.

Diagrama del soldado de los montantes de la cercha metálica.
Diagrama del soldado de los montantes de la cercha metálica.

3. Una vez que estén todos los montantes soldados, tendrás una estructura rectangular con diversos cuadrantes, en cada uno de ellos suelda transversalmente los tornapuntas.

Estos últimos deben ir colocados de forma alterna, es decir, en el primer cuadrante suelda el tornapuntas empezando de la esquina superior izquierda hacia la esquina inferior derecha, en el siguiente cuadrante suelda este elemento empezando por la esquina inferior izquierda hacia la esquina superior derecha y así sucesivamente.

Esquema del soldado de los tornapuntas de la cercha
Esquema del soldado de los tornapuntas de la cercha

4. Corta placas de acero y suéldalas en los puntos donde se intersectan las cuerdas, los montantes y las tornapuntas para reforzar la cercha.

Diagrama del soldado de las placas de acero en la cercha
Diagrama del soldado de las placas de acero en la cercha

En los pasos anteriores te presentamos el proceso constructivo de cerchas de acero para vanos no mayores a 9 metros, que están pensadas para resistir vientos exteriores. Sin embargo, te recomendamos consultar a personal capacitado que te asesore en el cálculo de las cargas axiales de este tipo de estructura y te brinde la información necesaria para saber si es la adecuada para tu proyecto o, de no ser así, te dé una mejor opción.

¿Cómo hacer una cercha de madera?

El proceso constructivo de una cercha de madera sigue los mismos principios que una elaborada con piezas de metal. La diferencia es que los nodos de las estructuras hechas  de madera se realizan con ayuda de placas metálicas y tornillos acordes al ancho de las vigas. A continuación te diremos algunas consideraciones a tomar en cuenta para trabajar con este material:

  • En ocasiones las estructuras de madera resultan más pesadas que las que se elaboran con metal.
  • Selecciona el tipo correcto madera, para lo cual te recomendamos asesorarte con algún proveedor que te indique los beneficios que puedes obtener de su catálogo.
  • Realiza los cortes con una sierra de calar, esto les dará mayor precisión y disminuirá los tiempos de construcción.

Recuerda que en Panel y Acanalados Monterrey podrás adquirir el perfil PTR necesario para la construcción de una cercha. Comunícate con una ejecutiva de ventas, quien realizará para ti una cotización gratuita de este y otros productos de acero. Para ello, envíanos un WhatsApp o llámanos al 55 5888 9667, ¡con gusto te atenderemos!

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Referencias