CERCHAS METALICAS

Las cerchas metálicas han sido uno de los elementos de construcción mas antiguos, sin embargo hasta hoy en día se consideran innovadores. Han hecho posibles la construcción de obras que marcaron un precedente en la historia de la arquitectura, pero que mas que eso: crearon iconos monumentales en las ciudades. 

(La torre Eiffel por Gustave Eiffel , El estadio Olímpico de Stratford por Rod Shear y El museo del mañana por Santiago Calatrava son edificios construidos con tales estructuras)

Han sido realizadas de múltiples formas, inclusive en formas no lineales aplicándose mediante técnicas constructivas donde no solo se han utilizan para la elaboración de un techado, sino que hacen posibles las fachadas intricadas típicas de la arquitectura contemporánea.

El arquitecto Frank Gerhy fue uno de los arquitectos que comenzó a diseñar mediante cerchas metálicas estructuras intrincadas. Entre sus obras con este sistema se encuentra El Walt Disney Concert Hall en la Ciudad De Miami, Florida. En esta el diseñador utilizo Cerchas Pratt planas donde mediantes estas fue moldeando los diferentes picos que forman la fachada que seria recubierta de metal.

Walt Disney durante su construcción: Se pueden observar las vigas Pratt componiendo la estructura que soportaría la fachada

Walt Disney Concert Hall en 2012

Se estima que las cerchas estructurales fueron utilizadas por lo griegos en el 347 a.C en tal caso eran realizadas de madera, sin embargo fueron estudiadas por Andrea Paladio en el 1570 d.C cuando publico el libro "Quattro Libri dell'Architettura"  donde explicaba la construcción de puentes utilizando cerchas fabricadas en madera.

Ponte Vecchio Diseñado por Andrea paladio con cerchas de madera

Las Cerchas Metálicas

Las cerchas son una estructura compuesta, por elementos rectos y unidos por los extremos donde estos puntos de unión transmiten la carga hacia las columnas que sostienen dichas cerchas. Una armadura proporciona una estructura ligera compuesta por una luz con una resistencia mayor que otros tipos de armazón.

Están conformadas por:
Par o cuerda Superior: esta puede ser una sola línea o ser dos líneas inclinadas que forman en conjunto las aguas de la cercha


Tirante o cuerda inferior: Esta es la pieza horizontal de una cercha encargada de soportar y transferir las cargas a los apoyos, esta pieza une el extremo inferior de los pares o cuerdas superiores impidiendo su separación. 

Pendolón: Este es el elemento vertical que une la cuerda superior con la inferior con la función de soportar las cargas acumuladas en el centro estructural de la cercha evitando las deformaciones a flexión 

Diagonal: Es la pieza inclinada que tiene por función unir un punto de la cuerda superior con la cuera inferior

Montante: Elemento vertical que une un punto de la cuerda inferior con otro punto de la cuerda inferior, trabajan de forma muy parecido al pendolón pero es de menor tamaño

Nodos: Son los puntos donde se unen cada uno de las partes de la cercha, estas uniones pueden ser de múltiples maneras, según el material y el tipo de cercha. por ejemplo: Soldadas o unidas con tornillos o remaches.

Cerchas soldadas y cerchas apernadas

CLASIFICACION DE CERCHAS

Según su función del equilibro


Las cerchas isostáticas: Son aquellas que se pueden analizar mediante principios y formulas que revelen los valores estáticos. De naturaleza determinada estáticamente, que si llegara a eliminar algunos de los componentes de las que están hechas fallarían.

Las cerchas Hiperestáticas: esta caracterizada por su estado de equilibrio, el momento flector es de valor igual a 0 en cada una de las barras que conforman la cercha. Puede que presente condiciones de inestabilidad, ya que su diseño puede que se asemeje a una estructura isostática.

Según su Conformación
Cercha simple. De conformación definida estáticamente, donde la cantidad de varillas y de uniones articuladas tienen que ser de acuerdo a una fórmula apropiada. Su forma es de triángulo y su cálculo es basado en la estática gráfica y en el equilibrio de sus nudos.


Cercha compuesta. Estructura con determinación estática, la cual se puede diseñar a partir de una o dos cerchas simples. También pueden tener 3 varas adicionales o a su vez un armazón interno, con tal que siga los criterios de equilibrio.

Cercha compleja: Se compone por uniones fijas y su cálculo se realiza o por el método por el método matricial de la rigidez.

TIPOS DE CERCHAS METALICAS

Cercha tipo Pratt

Se adapta mejor a construcción de acero que de madera. La armadura tipo Pratt se caracteriza por tener las diagonales perpendiculares a la cuerda superior y la cuerda inferior en tensión. Es una de las armaduras más empleadas para techos. Suelen diseñarse con nudos articulados.

(La cercha pratt puede construirse con la cuerda superior a dos aguas o de forma plana)

Se le debe su nombre a Tomas y Caleb Pratt, por el hecho de que en 1884 adaptaron la viga al nuevo material de construcción: El Acero. Utilizándose para la construcción de múltiples puentes ferrocarrileros en Los estados Unidos Y en Europa.

 Cercha tipo Howe

formada por elementos horizontales superiores e inferiores entre los cuales se encuentran dispuestas las barras verticales y diagonales, donde los elementos verticales trabajan a tracción y los diagonales, a compresión. fue patentada en 1840 por William Howe, aunque ya había sido usada con anterioridad.

 Cercha tipo Warren

Es empleada en luces reducidas, medianas y grandes, con la ventaja de poseer una malla poco tupida. Puede llevar barras montantes agregadas para reducir las luces de las barras sometidas a la compresión, o reducir la flexión en las barras del cordón inferior. Fue patentada en el año 1848 por sus creadores, James Warren y Willoughby Theobald Monzani.

Cercha tipo Long
En esta Las cuerdas superior e inferior se unen mediante montantes verticales arriostrados por diagonales dobles, inhibiendo las fuerzas de Torsión, compresión y los momentos cortantes. es una de las cerchas mas estables y resistentes a las cargas.

 Cercha tipo Vierendeel

Tiene como características principales las uniones obligatoriamente rígidas y la ausencia de diagonales inclinadas, no aparecen formas triangulares como en la mayoría de celosías, sino una serie de marcos rectangulares. Se trata por tanto de una estructura empleada en edificación por el aprovechamiento de sus aperturas.

 Cercha De Cuerda Y Arco

Es una cercha tipo Warren sin embargo posee la cuerda superior de forma arqueada partiendo desde un extremo de la cuerda inferior hasta el otro extremo de tal cuerda. con verticales que unen cada uno de los nodos diagonales con la cuerda superior o inferior, según el sentido de la diagonal.

 Cercha tipo Fink

En su forma más básica tiene miembros que siguen un patrón en V que puede repetirse varias veces. Como los acordes superiores se inclinan hacia abajo desde el centro, el patrón V se vuelve notablemente más pequeño. Como las armaduras Fink dependen más de miembros diagonales, pueden ser muy eficientes para transmitir cargas al soporte.

 Cercha tipo Mansard

La armadura Mansard es una variación de la armadura Fink, con la ventaja de reducir el espacio no usado a nivel de techos. Sin embargo, las fuerzas en las cuerdas superior e inferior se incrementan debido a la poca altura de la cercha o a la pequeña razón entre altura y claro de la armadura. 

Cercha tipo Tijera

Cercha a dos aguas cuyas barras de tracción van desde la base de cada cordón hasta el punto medio del otro cordón superior. Se puede emplearse para distancias pequeños que requieren altura libre superior. 

Cercha tipo Diente De Cierra

El techo diente de sierra se usa principalmente para los talleres, su propósito es ayudar en la distribución de la luz natural sobre las áreas de piso cubiertas. Ayuda a tener claros de hasta 15 metros. Este tipo de armadura es de forma asimétrica así como también lo son sus cargas.