Los tipos de cerchas pueden variar en función del equilibrio, conformación y origen o diseñador. Las cerchas son elementos constructivos utilizados para dar soporte horizontal en estructuras de acero y madera. Son estructuras reticulares, con barras rectas y rígidas e interconectadas en nudos que forman triángulos planos o pirámides tridimensionales.
Este tipo de elementos tiene la propiedad de soportar cargas en su plano, en especial aquellas que actúan sobre las uniones o nodos. Por ello, su utilización en la construcción es de gran importancia, porque es un sistema articulado e indeformable que no se corta o flexiona. Esto implica que sus elementos participan de forma activa en términos de compresión y tracción.
A diferencia del cuadrado, esta formación triangular no es inestable, por lo que puede aplicarse en obras de pequeña o gran magnitud. Las cerchas pueden estar compuestas de diversos materiales, y las más utilizadas son las de madera, las metálicas y las de hormigón armado.
Dependiendo del uso que se le quiera dar a esta estructura, se emplean en la construcción de techos de almacenes, naves industriales, hangares para aviones, iglesias, estadios, puentes o sistemas de vigas.
Tipos de cerchas
Según la función del equilibrio
Una cercha puede ser totalmente isostática o determinada estáticamente en relación con el equilibrio mecánico aplicado a la forma externa de la estructura. Lo mismo sucede con los elementos internos, que son evaluados en sus reacciones y esfuerzos para conocer su estabilidad. Las categorías resultantes de esta evaluación son las siguientes:
Isostáticas
Se refiere a una clase de estructura que se analiza mediante los principios y las fórmulas que dan a conocer los valores estáticos. Como su naturaleza está determinada estáticamente, la eliminación de algunos de los componentes que unen la armazón causaría una falla catastrófica en todo el sistema.
Hiperestáticas
La esencia de este tipo de configuración es su estado de equilibrio, lo que significa que el momento flector tiene un valor igual a 0 en cada una de las barras que componen el sistema.
A pesar de esto, la cercha puede presentar condiciones de inestabilidad por el tipo de diseño con nudos fijos, que puede asemejarse a una estructura isostática.
Según su conformación
Este tipo de cerchas presenta una estructura plana compuesta por nudos articulados y que presentan varias formas:
Simple
Esta cercha es una conformación definida estáticamente, por lo que la cantidad de varillas y de uniones articuladas deben satisfacer la fórmula apropiada. Presenta la forma conocida de un triángulo y su cálculo se basa en la estática gráfica y el equilibrio de los nudos.
Compuesta
Al igual que la anterior, presenta una estructura con determinación estática que se puede diseñar a partir de 1 o 2 cerchas simples. En este caso, ambas estructuras están unidas por una barra adicional en un punto común para que se mantengan fijas. También pueden incluir 3 varas adicionales o un armazón interno que cumpla con los criterios de equilibrio.
Compleja
Dado que pertenece a la categoría hiperestática, su diferencia radica en que no excluye a los modelos anteriores e incluye al resto de geometrías. Aunque está compuesta por uniones fijas, su cálculo puede hacerse mediante el método de Heneberg, o el método matricial de la rigidez. El primero es aproximado, mientras que el segundo es mucho más preciso.
Según su origen o diseñador
Por otra parte, algunas cerchas comúnmente usadas llevan el nombre de sus creadores o de la ciudad donde se usaron por primera vez. Entre ellas, destacan:
Cercha Long
Esta variante apareció en 1835 y está relacionada con Stephen H. Long. Es un diseño en el que los cordones horizontales de arriba y abajo están unidos por montantes verticales. Todo el conjunto está arriostrado por diagonales dobles y semejan unas X encerradas por cuadros.
Cercha de Howe
A pesar de que ya se había utilizado antes, esta estructura fue patentada en 1840 por William Howe. También conocida como belga, utiliza montantes verticales entre el cordón superior e inferior y se aplica mucho en madera. Este diseño se compone de barras diagonales que reciben la compresión y otras verticales que soportan la tracción.
Cercha de Pratt
Creada por Caleb y Thomas Pratt en 1844, es una variación del modelo anterior pero con un material más resistente: el acero. Se diferencia de la cercha de Howe en el sentido de las barras, que forman unas V. En este caso, las varas verticales reciben la compresión y las diagonales sufren la tracción.
Cercha de Warren
Patentada en 1848 por los ingleses Willboughy Monzoni y James Warren, esta estructura se caracteriza por formar triángulos isósceles o equiláteros, dando la misma longitud a las diagonales. Las fuerzas de compresión y tracción están presentes en estos elementos cruzados debido a la aplicación de cargas verticales en los nudos superiores.
Cercha K
Por lo general se aplica al diseño de puentes y debe su nombre a la orientación de un elemento vertical en combinación con las partes oblicuas. Se presenta como triángulos que parten del centro y su diseño permite mejorar el desempeño de las diagonales comprimidas.
Cercha Baltimore
Otro modelo característico de los puentes de esta ciudad. Incorpora mayor soporte en la parte inferior de la estructura. Esto evita el colapso por compresión y controla la distensión. Sus secciones se ven como 3 triángulos en 1 ligados mediante una barra horizontal.
Es importante señalar que estas estructuras pueden ser tanto triangulares como rectangulares. Eso se ejemplifica claramente en los techos a dos aguas, tipo tijera y de volado.
Cuando se hace uso de los montantes, la incorporación de estos elementos verticales en puentes, techos y bóvedas le dan un aspecto un poco más cuadrado.
Referencias
- Muzammar, C. Types of Trusses. Recuperado de es.slideshare.net.
- Estructuras hipostáticas, isostáticas e hiperestáticas. Recuperado de prezi.com.
- Estructuras tipo: función, formas generales, elementos… Recuperado de ocwus.us.es.
- Celosías planas. Recuperado de dadun.unav.edu.
- Partes integrantes de una cercha. Recuperado de construmatica.com.