Cerchas | ¿Qué son, cómo funcionan y sus 7 tipos principales?
A diferencia de una tridilosa, la cercha es un sistema estructural de barras rectas unidas por nudos que forman triángulos. Esta geometría permite cubrir grandes distancias sin soportes intermedios.
Una cercha es un conjunto de barras rectas conectadas en sus extremos mediante nudos articulados. La base de su diseño es el triángulo. A diferencia de otras formas geométricas, el triángulo no se deforma bajo presión a menos que se rompa una de sus barras. Esto aporta una gran estabilidad al sistema.
Desde el año 1500, en Europa se utilizan elementos compuestos basados en la triangulación. Sin embargo, su fabricación masiva para obras civiles comenzó a mediados del siglo XVIII. Para que una estructura se considere cercha, debe constar de varios de estos triángulos, formados por tres vigas y tres articulaciones cada uno. Son la solución estándar para cubiertas, hangares y puentes donde se necesita salvar grandes claros sin columnas que estorben.
Principios básicos: Cordones y altura efectiva
La resistencia de una cercha metálica depende de la separación entre sus cordones. A mayor altura entre el eje superior e inferior, mayor capacidad para resistir la flexión.
Para evitar vigas macizas de alturas imprácticas en los puentes, se opta por el diseño de cerchas. El concepto central es la distancia entre los ejes. Se genera un elemento horizontal abajo, llamado cordón inferior, y uno arriba, el cordón superior. Ambos se conectan mediante diagonales o montantes verticales. La regla general es física simple: cuanto mayor sea la altura o distancia entre el cordón superior y el inferior, mayor será la resistencia de la estructura a doblarse o flectarse. Esto permite optimizar material manteniendo la rigidez necesaria para soportar cargas pesadas.
Clasificación: Los 7 estilos de cercha en construcción más comunes
Existen múltiples configuraciones según la disposición de las diagonales y verticales. Las más conocidas son Warren, Howe, Pratt y Parker.
El diseño de la trama interna define el nombre y el comportamiento de la cercha compuesta. A continuación, explicamos las diferencias visuales y estructurales de los siete modelos principales utilizados en puentes y cubiertas.
Cerchas tipo Warren
La cercha Warren se identifica por formar una serie de triángulos equiláteros o isósceles. Puede presentarse con o sin montantes verticales. Este diseño distribuye las fuerzas de manera muy eficiente. Es la elección habitual para proyectos que requieren mucho espacio libre, como hangares de aviones o grandes centros logísticos.
Funciona mejor cuando la carga se reparte uniformemente. Aunque es ligera y fuerte, requiere perfiles de acero más pesados que otros modelos y su red de diagonales puede complicar el paso de instalaciones eléctricas o conductos de aire.
Este diseño en acero es fácil de reconocer porque sus diagonales crean una forma de 'W' continua. Es una de las más utilizadas por su eficiencia. Existen dos variantes:
Warren estándar: Solo diagonales uniendo los cordones.
Warren con verticales: Se añaden elementos verticales (pendolones) para reducir la luz de los cordones superiores e inferiores, mejorando su resistencia local.
Diferencias entre Howe y Pratt
La distinción principal entre Howe y Pratt radica en la inclinación de las barras diagonales respecto al centro de la estructura.
A menudo se confunden, pero su comportamiento es opuesto:
Cercha Howe: comienza con una forma de techo en el centro y mantiene esa inclinación hacia los lados. Las diagonales trabajan típicamente a compresión.
Cercha Pratt: es la inversa. Si invertimos la dirección de las diagonales de la Howe (excepto en los extremos), obtenemos una Pratt. Aquí las diagonales suelen trabajar a tracción, lo cual es ideal para el acero.
Cercha King Post (Poste Rey)
La King Post es la cercha a dos aguas más básica, formada por un triángulo simple y un poste vertical central. Es económica y fácil de instalar, ideal para luces cortas.
Esta es la forma más elemental de una armadura. Su diseño consiste en un triángulo base dividido por un poste vertical (el rey) y dos diagonales de apoyo. Debido a su simplicidad mecánica, funciona muy bien en estructuras pequeñas. Se utiliza habitualmente en viviendas modestas, garajes o cobertizos. Es una opción muy rentable y rápida de fabricar. Sin embargo, su capacidad para cubrir distancias largas es muy baja y ofrece pocas opciones estéticas para quienes buscan diseños complejos. Además, el poste central reduce el espacio útil en el ático.
Cercha Plana
Diseñada con cordones paralelos, la cercha plana funciona como una viga reforzada. Permite techos planos y facilita la instalación de equipos en la cubierta. A diferencia de las formas triangulares clásicas de tejado, la cercha de acero galvanizado plana tiene cordones superiores e inferiores rectos y paralelos.
Las diagonales internas forman triángulos que le dan una capacidad de carga muy superior a una viga simple. Se utiliza masivamente en edificios comerciales y almacenes que requieren techos planos. Esto facilita la instalación de paneles solares o equipos de aire acondicionado en la cubierta. Sin embargo, no es apta para zonas con fuertes nevadas debido a la falta de pendiente para el drenaje natural y requiere un buen sistema de impermeabilización.
Modelos complejos: Baltimore, Cap y Parker
Para mayores exigencias de carga y luz, se utilizan diseños reforzados como la Baltimore o de geometría variable como la Parker.
Cercha Baltimore: es una evolución de la Pratt. Se le agregan barras adicionales formando una especie de 'M' o subdivisiones internas. Esto refuerza la estructura para cargas muy altas.
Cercha Cap: presenta una configuración específica en sus nudos y barras, siendo una opción intermedia en ciertos diseños históricos o específicos.
Cercha Parker: es fácil de identificar por su cordón superior curvo o poligonal, formando un arco. Al aumentar la altura en el centro (donde el momento flector es máximo), se optimiza el material y se logra una gran eficiencia estructural.
Preguntas frecuentes
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La función de una cercha es cubrir grandes distancias (luces) sin necesidad de apoyos intermedios, proporcionando una estructura ligera y rígida gracias a su geometría triangular.
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La Warren utiliza una serie de triángulos (forma de W) a menudo sin verticales, mientras que la Pratt tiene montantes verticales y diagonales que se inclinan hacia el centro de la estructura.
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Principalmente acero y madera. La madera es común en techos residenciales y arquitectura sostenible, mientras que el acero se usa en puentes y naves industriales por su alta capacidad de carga.
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La forma curva o de arco aumenta la altura en el centro de la estructura, justo donde la fuerza de flexión es mayor, lo que la hace muy eficiente para resistir cargas pesadas.
