Subido por Noelia Patricia Alarcon Rivera

53. Entramados Inclinados. Cubiertas y Cerchas

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Escuela Politécnica de Cuenca
Arquitectura Técnica
Unidad Temática 14
Lección 53
BLOQUE TEMÁTICO 4
UNIDAD TEMÁTICA 14
LECCION 53
ENTRAMADOS INCLINADOS.
CUBIERTAS Y CERCHAS
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Arquitectura Técnica
Unidad Temática 14
Lección 53
INDICE
1.- GENERALIDADES. INTRODUCCIÓN. COMPONENTES.
1.1. Elementos interesantes de la cubierta
1.2. Ventajas de la Cubierta de madera
2.- TIPOS.
2.1. Cubiertas a un agua
2.1.1. Cubierta a la Molinera
2.1.2. Faldón de pares
2.1.3. Cubierta de cabios
2.2. Cubiertas a dos agua
2.2.1. Cubierta de pares
2.2.1.1. Cubierta de par y picadero
2.2.1.2. Cubierta de par y hilera
2.2.1.3. Cubierta de par y nudillo
2.2.2. Cubierta de correas
2.2.3. Cubierta de cabios
2.2.3. Cubierta Shed o en diente de sierra
2.3. Cubiertas a cuatro aguas
2.3.1. Cubiertas de planta cuadrada
2.3.1.1. Cubierta de pabellón
2.3.2. Cubiertas de planta rectangular
2.3.2.1. Cubierta con faldones
2.3.2.2. Cubierta de par y picadero
2.3.2.3. Cubierta de cuchillos
2.4. Cubiertas con par de buharda
2.5. Entramados de cubiertas jabalconadas
2.6. Mansardas
2.7. Cobertizos
2.8. Cubiertas de crucero
3.- CERCHAS
3.1. Disposiciones constructivas de los nudos con uniones antiguas
3.2. Disposiciones constructivas de los nudos con uniones modernas.
3.3. Tipos de Cerchas
3.4. Arriostramiento de cerchas
3.5. Cubiertas de grandes naves
4.- PÓRTICOS
4.1. Pórticos biarticulados
4.2. Pórticos triarticulados
4.3. Pórticos en voladizo
4.- ARCOS
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1.- GENERALIDADES. INTRODUCCIÓN. COMPONENTES
Hemos estudiado hasta ahora los elementos estructurales necesarios para conformar los
espacios horizontales del edificio o plantas del mismo. A través de pórticos, entramados
verticales y horizontales, etc. Hemos creado las zonas habitables; sin embargo al llegar a la
última planta nos encontramos con la necesidad de cerrar el edificio. Al conjunto de
elementos que forman parte de este cierre (estructuras, rellenos, coberturas, etc.) se le
denomina cubierta.
Entendemos por armadura de cubierta el sistema estructural que soporta el cerramiento
superior del edificio con el trazado adecuado para la evacuación del agua de lluvia.
En el curso anterior veíamos que las cubiertas con planos sensiblemente horizontales se
denominaban terrazas o azoteas y las formadas por planos inclinados o faldones se
denominaban tejados. La estructura necesaria para realizar estos faldones constituye lo que
denominamos entramado inclinado.
El término armadura de cubierta se emplea para referirse a muy diversos sistemas
estructurales, que van desde la simple disposición de parecillos sobre muros, hasta el
entramado espacial de cubierta en un pabellón.
Estos entramados serán distintos según el tipo de edificio, luces a cubrir, etc. En los edificios
de viviendas no hay grandes luces por lo que las cubiertas serán sencillas y los entramados
son realmente forjados inclinados. Cuando las luces a salvar sean grandes, las cubiertas se
complican y habrá que utilizar cerchas como sustentación de la cobertura.
1.1.Ventajas de los entramados de madera en la cubierta
- Ligereza. El bajo peso específico de la madera y la esbeltez de sus perfiles, confieren a las
cerchas de madera una extraordinaria ligereza, lo que se traduce en menores cargas
transmitidas a la estructura y a la cimentación.
- Facilidad de transporte y manipulación. Muchas veces sin necesidad de medios auxiliares o
con un mínimo de personal su puesta en obra es rápida y sencilla.
- Los trabajos de impermeabilización y revestimiento se realizan con gran seguridad, ya que
los elementos de cerramiento soportan directamente las cargas puntuales de montaje.
- El comportamiento térmico. La baja conductividad térmica de la madera (42 veces menor
que el acero, y 12 veces menor que el hormigón), garantiza que la armadura no presente
puentes térmicos como ocurre con la estructura metálica. Este aspecto tiene especial interés en
el cado de cubiertas habitables.
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2.- TIPOS DE CUBIERTAS.
2.1.- Cubiertas a un agua.
También llamadas “faldones”, se construyen en un solo plano inclinado. Son las cubiertas de
estructura más sencillas que encontraremos, disponiéndose generalmente, en cubriciones de
pequeñas luces en piezas poco importantes, desde el punto de vista arquitectónico, y en
porches anexos a la edificación principal.
Sus disposiciones más características, corresponden a las siguientes tipologías:
2.1.1.- Cubierta a la molinera.
Es la cubierta más sencilla, formada
únicamente por correas que apoyan en muros
piñones, constituyendo un forjado inclinado.
Para este tipo de cubierta la luz a salvar es
reducida.
Las correas se apoyan en el muro a través de un durmiente. Para evitar el vuelco de la correa
deben colocarse ejiones o codales, o bien practicar un cajeado en el durmiente.
Si se trata de una construcción de entramado ligero, el apoyo de las correas sobre el muro
puede realizarse a través de herrajes de cuelgue, quedando la correa enrasada con el muro.
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2.1.2.- Faldón de pares.
Este tipo de cubiertas están formadas por pares que apoyan en muros a través de los
durmientes de cumbrera y alero, formando el encuentro, por cajeado en los pares
generalmente.
Es muy frecuente, el uso de esta cubierta, en la formación de porches anexos, donde
el muro de cota inferior, se sustituye por una “carrera”, apoyada a su vez en pies derechos.
2.1.3.- Cubierta de cabios.
Se realizan cuando las luces a cubrir,
superan
una
determinada
longitud(generalmente
>
4m),
necesitamos disponer un apoyo
intermedio, en los pares, dicho
apoyo lo podemos materializar de
distintas formas.
Pasamos de una estructura simple
con elementos únicamente a flexión,
a estructuras compuestas con
elementos de madera a compresión e
incluso a tracción.
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2.2.- Cubierta a dos aguas.
Son elementos inclinados, constituidos por dos faldones o planos que dan la pendiente a la
cubierta y forman la cobertura.
2.2.1.-Cubierta de pares.
Quedan constituidas por dos faldones de pares, que apoyan a nivel inferior en muros de
carga, y superiormente en una cumbrera común.
Dependiendo del elemento de cumbrera y de su funcionamiento estructural. Las podemos
clasificar en:
2.2.1.1.- Cubierta de par y picadero.
Se resuelve mediante pares que apoyan sobre los muros, y se disponen en dirección de la
máxima pendiente del faldón. La separación entre estos pares es muy reducida, por lo que en
algunos casos se denominan parecillos.
Los pares se apoyan en durmientes que coronan los muros. En el muro central se fijan
mediante clavado o ensamble de cruce a media madera, para compensar los empujes de cada
faldón, y en el apoyo inferior se efectúa un cajeado de barbilla pasante que impide la
transmisión de empujes.
En realidad los empujes debidos a la inclinación de las piezas pueden contrarrestarse, pero
no así el empuje del viento, por lo que al final puede resultar más eficaz disponer apoyos
articulados y no deslizantes para que los empujes del viento sean compartidos por los muros.
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Se denomina picadero al durmiente de la cumbrera.
En algunos casos este picadero está levantado sobre
una estructura de enanos que permite la ventilación
completa de la cubierta.
2.2.1.2.- Cubierta de par e hilera
En esta armadura los pares se encuentran
en el caballete sobre una pieza horizontal
denominada hilera. Esta se soporta por el
empuje de los pares y su misión es
simplemente recibirlos.
En los muros donde se apoyan los pares se
producen
empujes
que
deben
contrarrestarse con un atirantado. Existen
dos soluciones: disponer de un tirante para
cada par, formando en cierta manera una
cercha,
o apoyar los pares sobre un estribo que se atiranta cada cierto numero de pares.
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2.2.1.3.- Cubierta de par y nudillo.
Se trata de una estructura de pares con una
pieza horizontal dispuesta a media altura,
denominada nudillo. También recibe el
nombre de cercha imperial, de puente, o con
falso tirante.
En nudillo trabaja normalmente a compresión
y su función es acortar el vano de los pares.
Para que el nudillo trabaje a tracción bajo
cargas gravitatorias, uno de los apoyos de la
cercha debe ser deslizante, hecho que en la
práctica no ocurre.
El nudillo podría, sin embargo, trabajar a
tracción bajo el efecto de succión del tiempo.
2.2.2. Cubiertas de correas.
Cuando los apoyos se encuentran próximos, y las luces a cubrir no son importantes, los
pares se apoyan directamente sobre ellos, a través del obligado durmiente, formando
realmente dos faldones a la molinera.
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2.2.3. Cubierta de cabios.
Se trata de cubiertas elementales
constituidas de faldones de cabios, con un
caballete común que apoya sobre las
jácenas, carreras, o sobre muros de cargas,
con algunos apoyos intermedios también
formados por jácenas.
Sobre los cabios se colocarán las correas,
las cuales recibirán posteriormente a la
cobertura final(enlatonado, tejas...).
2.2.4. Cubiertas Shed o en diente se sierra.
Son cubiertas a dos aguas que están dispuestas en serie, de manera que las vertientes son de
distinta inclinación; una de ellas es vertical o muy inclinada, y generalmente acristalada.
Estas cubiertas suelen emplearse para cubrir grandes naves de fábricas, almacenes, etc.
Cuchillo para cubiertas SHED
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2.3.- Cubiertas a cuatro aguas.
Costituyen una solución al cierre lateral de las de dos aguas, sustituyendo el paramento
vertical triangulado, por un faldón que remata en la cubierta, dejando asía la coronación o
los muros de apoyos, a la ,misma cota. No obstante la ventaja más notoria que presentan se
refleja en la mayor estabilidad en cuanto a empujes longitudinales se refiere que en su forma
geométrica les confiere, lo cual se traduce en una mejor resistencia a los empujes del viento.
2.3.1. Cubiertas de planta cuadrada.
2.3.1.1. Cubiertas de pabellón.
Es aquélla en la que los faldones
concurren en un mismo nudo o cúspide,
donde se reúnen las cuatro aguas o
vertientes. Cuando los planos que forman
son muy inclinados, la cubierta se llama
torre, aguja o flecha.
Encontramos ene esta tipología, unas estructuras simples formadas, en la mayoría de los
casos, por la composición de varios cuchillos que se intersectan entre sí compartiendo un
único pendolón central, como observamos en la figura.
Otra forma de resolver esta cubierta, con la intención
de aprovechar su espacio interior, consiste en
transmitir los esfuerzos horizontales de los pares, a los
durmientes perimetrales que formarán un zuncho
cerrado. Dicho zuncho debe ser capaz de absorber los
empujes y para ello deberemos rigidizar las esquinas
ya que este es su punto más débil.
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2.3.2. Cubiertas de planta rectangular.
Constructivamente son similares a las de dos aguas, salvo en los faldones de alero de menor
dimensión, en los cuales deberemos disponer el encuentro de un plano distinto.
2.3.2.1. Cubiertas con faldones.
Esta cubierta es de cuatro aguas, debido
a que se ha evitado todos los hastiales.
Para ello se dispone un alero continuo en
todo en contorno de la planta, con otros
dos planos llamados faldones que cortan
las otras dos vertientes según líneas
salientes o limatesas, las cuales
concurren en el nudo del caballete.
2.3.2.1. Cubierta de par y picadero.
Encontramos en este tipo de cobertura , la
concepción estructural más simple de cierre
inclinado, aplicado a las cuatro aguadas, donde los
pares del faldón menor, apoyan en la limatesa,
formada por una carrera única. El encuentro entre
las dos limatesas, se rigidiza con un brochal entre
ambas. También conseguiremos mayor estabilidad
ante empujes del viento, si conectamos algunos
pares opuestos, con puentes.
Si la dimensión longitudinal de la cubierta no fuera
excesiva(<20 m) la estabilidad ante esfuerzos en
este sentido estaría asegurada por la propia forma
geométrica de la cubierta, siendo innecesario el
arriostramiento longitudinal.
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2.3.2.2. Cubiertas de cuchillos.
Se construyen por una estructura resistente de cuchillos a lo largo de toda su longitud,
finalizando sus extremos con elementos también resistentes, que formarán las limatesas.
•
Cubierta a cuatro aguas con cuchillos a la española:
•
Cubierta a cuatro aguas con cuchillos en “W”:
2.4. Cubiertas con par de buharda.
Las buhardas se construyen colocando un brochal entre los parecillos a la altura del
arranque, y otro al terminar el hueco, y apoyando sobre ellos y los parecillos la estructura.
Su forma puede ser normal, de alero en pico o en chaflán.
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2.5. Entramados de cubierta jabalconadas.
Jabalcones o tornapuntas, son piezas de
madera que se colocan en diagonal para
asegurar la estabilidad del pórtico.
2.6. Mansardas
Este tipo de cubierta presenta en sus vertientes una
línea de quebranto paralela al caballete y al alero,
formada por la intersección de dos planos interiores,
que son muy inclinados con los superiores que son
de poca inclinación.
El objeto de estas cubiertas es aprovechar los
sotabancos para viviendas o almacén.
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2.7. Cobertizos.
Cubierta ligera de construcción simple formada por un
tejadillo sobre varios pies derechos, abierta por uno o
varios lados.
2.8. Cubiertas de crucero.
Esta cubierta consta de ocho vertientes,
formadas por dos caballetes que se cortan
ortogonalmente y cuatro limahoyas, formando
un frontón a cada lado del edificio.
3. - CERCHAS
Las cerchas son el elemento resistente principal del entramado inclinado, estas están formadas
por piezas lineales que se organizan mediante triangulaciones en que los nudos son
articulados. Con esto se consigue que los esfuerzos que actúan sobre las barras sean de
tracción o compresión según sus ejes, sin que aparezcan esfuerzos transversales secundarios.
Para ello es necesario que los nudos no sean rígidos y que las cargas actúen sobre ellos, ya
que si lo hacen sobre puntos intermedios pueden originarse esfuerzos secundarios.
Partes de una cercha:
- Nudos: son los puntos en que se encuentran las barras que la componen.
- Pares: piezas exteriores que llevan la pendiente (inclinación) de los faldones y trabaja
normalmente a compresión.
- Tirantes: son las piezas que unen los pares por su parte inferior trabajando a tracción.
- Montantes: barras interiores verticales que trabajan a compresión.
- Péndolas: barras interiores verticales que trabajan a tracción, si se trata de la péndola central
se denomina pendolón.
- Tornapuntas: barras interiores inclinadas que trabajan a compresión.
- Tirantillas: barras interiores inclinadas que trabajan a tracción.
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3.1. Disposiciones constructivas de los nudos con uniones antiguas
En construcciones antiguas, para conseguir una buena construcción posterior, aunque no sea
necesario en algunas ocasiones, debe mantenerse constante el espesor de todas las barras de la
cercha.
- Unión de par con tirante horizontal: En la cual el nudo se resuelve con cualquier
tipo de ensamble, como por ejemplo:
Con espera sencilla
Con doble espera
Con doble espera asegurada con perno
O asegurada con abrazadera
-
Unión de par con tirante inclinado: La unión se consigue intercalando una pieza
auxiliar entre el tirante y el apoyo, asegurando el conjunto con pernos. Ocurriría esta
unión por ejemplo en la cercha alemana o en la Polonceau peraltada.
-
Unión de tornapunta al par: Puede ser:
A simple espera asimétrica
-
O con pequeña espera y pletinas
Unión de los pares con el pendolón: En este el pendolón es pasante y los pares
acometen a él con el ensamble a doble espera, pudiendo hacer, el cogote, de apoyo
para la correa.
También se puede
reforzar con pletinas.
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Unión de tornapuntas y pendolón con el tirante: Aunque no haya concurrencia con
los ejes, la solución más constructiva y usada de siempre, es el ensamble a doble
espera de los tornapuntas en el pendolón y la unión del conjunto con el tirante en cola
de milano a media madera:
, O con estribo
-
Unión de péndola con tirante: Este tipo de unión depende de muchas circustancias
(barras debilitadas por otras uniones...), y puede realizarse:
-
Con ensamble en
cola de milano a
media madera
- O con estribo
Siendo la mejor solución la de la disposición del estribo, ya que permite la utilización
de la sección total del tirante.
-
Unión al tirante de la tirantilla y el tornapuntas: La tirantilla se ensambla al tirante
en cola de milano a media madera o con estribo, y el tornapuntas se ensambla por
medio de esperas, procurando que no apoye en la tirantilla pues la desequilibraría.
-
Unión en el par de dos tirantillas y un tornapuntas: La utilización de estribos puede
crear algunos problemas por el cruce de los mismos. Por eso dependiendo de los
esfuerzos de las piezas, se puede realizar:
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Con las tirantillas en cola de milano a media madera (quedan muy debilitadas)
O cortando los pares y ensamblandolos a espera retrasada en las tirantillas, debiendose
reforzar con pletinas (disminuye la capacidad del par por no ser suficiente el cogote)
-
Unión en la cumbrera de dos tirantillas con los pares: En esta unión lo que se hace
es desplazar los ejes de las tirantillas:
- Unión de tirante quebrado con tirantilla y tornapunta:
-
Unión en el par de tirantilla y tornapuntas: Puede ser:
Con tirantilla pasante
-
O con el par pasante
Unión en el par de péndola y tornapuntas: Es similar a la anterior, pero variando el
ángulo de la pieza a tracción.
Unión en el tirante de péndola y tornapuntas: igual que la unión al tirante de la
tirantilla y el tornapuntas, variando solamente que el ángulo de la pieza a tracción.
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Unión de tirantes-tornapuntas con pendolón: La unión de los tirantes-tornapuntas
se hace a media madera y el pendolón se une con el estribo.
El mejor aprovechamiento de la madera y del trabajo de una cercha, se consigue sustituyendo
algunas barras sometidas a tracción por piezas metálicas, generalmente redondos.
-
-
3.2. Disposiciones constructivas de los nudos con uniones modernas.
Para solucionar los nudos de una cercha con uniones modernas, inicialmente analizaremos las
tensiones a las que están sometidas las barras a unir, además del tipo de madera con la que
vamos a trabajar, la longitud de las piezas, la construcción sencilla, etc.
Cuando se trate de barras sometidas a tensiones más bien pequeñas, podemos utilizar piezas simples
unidas con placas y clavos.
Sin embargo, si las tensiones son mayores conviene utilizar barras dobles o triples unidas por llaves
o conectores.
Con estas soluciones, directamente o a través de forros, conseguimos una simetría de
esfuerzos y un mejor reparto en las uniones, además de facilitarlas.
Además estas disposiciones constructivas de los nudos, con uniones de placas, llaves, etc. nos
brindan, pues, todo tipo de posibilidades
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Ejemplo: Análisis de las distintas posibilidades para el nudo par-tirante
La disposición lógica sería la siguiente, donde el par está formado por dos piezas (ganando sección
y por tanto inercia contra el pandeo) y el tirante por una barra.
-
Otra posibilidad de construir este nudo sería por ejemplo, con la misma sección de madera y
superficie de conectores, en la cual tendríamos barras sencillas y forros exteriores, o barras dobles y
forro interior.
-
Sin embargo, si utilizáramos barra triple en compresión (par) y doble en tracción (tirante), la
sección de madera sería la misma pero la superficie de llaves o conectores sería doble.
Ejemplo: Cercha Polonceau peraltada con nudos resueltos con barras múltiples y forros.
En el nudo C es necesario el desplazamiento de los ejes de la tirantillas, con lo que no habrá
concurrencia en un punto, pero sí habrá simetría. Este nudo podrá ser reforzado con placa de
nudo pero se tratará de una unión muy rígida.
3.3. Tipos de Cerchas
Los tipos de cercha van derivando, según las caracteristicas de su destino (luces a salvar,
cargas….), desde la más sencilla formada por tres piezas (dos pares y un tirante) hasta la más
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complicada;No hay duda que para cada hipótesis de cerramiento superior podemos utilizar
una forma triangulada particular, y cada una de ellas conpproblemas y condicionantes; por
ejemplo si se aumenta la altura de una cercha, disminuímos sección en el par y el tirante, sin
embargo, debemos aumentar las barras interiores. Como este ejemplo se pueden dar
numerosos planteamientos distintos que han dado lugar a una serie de cerchas tipo,
consolidadas a lo largo del tiempo, para diferentes utilizaciones.
Algunos de los tipos de cercha más utilizados son:
CERCHAS BÁSICAS O CON VIGAS EN CELOSÍA:
Una de las tipologías estructurales más frecuentes es la viga de celosía, especialmente en
construcción industrial para resolver luces apreciables y pórticos mixtos.
Presentan buena relación peso-resistencia en comparación con las vigas de alma llena.
Algunas tipologías de este tipo de viga son:
Fig. 1, tipología muy frecuente denominada
WARREN
En la figuras 2, 3 y 4, se mantiene la
malla propia de las warren pero se le
añaden montantes, en nudos inferiores
y superiores, respectivamente
En la fig. 5, podemos ver una viga de malla tipo
PRATT.
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En la 6 y 14, vemos una viga de celosía de malla
tipo HOWE, de numero de tramos par e impar
respectivamente.
En las 7, 8 y 9, vigas de celosía de mallas más
complejas formadas mediante combinación de
mallas tipo warren y pratt. Esta complejidad,
obliga a que tengan un uso más restrictivo.
En la fig. 10, tipología de marcos con cruz de san
andrés, adecuada para estructuras de entramados
laterales en construcción industrial
En la fig. 11, se observa una tipología característica e
interesante: la viga en k, adecuada para mejorar el
comportamiento de las diagonales a compresión, que
suelen se barras críticas.
En la 12 podemos ver una viga con cordón inferior
poligonal. La malla es del tipo Howe, pudiendo ser
otra, adecuada a las cargas que tiene que soportar.
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En al fig. 13, se muestra una viga del tipo
VIERENDEL, necesariamente de nudos rígidos, ya
que no es triangulada.
EJEMPLOS:
Cercha básica en celosía de cordón
inferior recto y superior inclinado a dos
aguas, con malla tipo Pratt en la
construcción de un taller naval
Cercha básica en celosía de cordón recto,
con malla tipo Pratt en la piscina del
Muro (Mallorca)
Cercha básica en celosía de cordón superior curvo,
con malla de tipo Warren en el anfiteatro de las
luces del norte Norge en 1992.
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Cercha básica en celosía de cordón superior
ligeramente inclinado a dos aguas e inferior
suavemente curvado, con malla de tipo Warren en el
Polideportivo de Sant Llorent de Horton.
Cerchas básicas en celosía con marcos en cruz de
san andrés, sobre pórticos de vigas de alma llena
de madera en el Hotel H10 Estepona Palace.
Estepona (Málaga).
CERCHAS COMPUESTAS:
Cercha sencilla: Es el tipo de cercha más sencilla, en la que los pares trabajan a compresión y el
tirante a tracción. Es utilizada para luces pequeñas de hasta 6 metros.
Cuando las luces son algo mayores, el tirante resulta inflexible aún para su propio peso; por ello se
le añade al tipo anterior, un pendolón que trabajando a tracción, sostiene al tirante en su punto
medio. Este tipo se utiliza para luces comprendidas entre 6 y 8 metros.
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-
Cercha a la española: Se trata de cerchas para luces de entre 8 y 12 metros, cuando el problema de
flexión no será solo del tirante, si no también de los pares. Para solucionarlo, se apuntalan el
pendolón con dos tornapuntas que parten en dos la luz libre de cada par.
-
Según va aumentando la luz a salvar, van siendo necesarios un mayor numero de barras para que
éstas no sobrepasen las medidas lógicas. A continuación se reflejan gráficamente los tipos más
utilizados, indicando con trazo grueso las barras que trabajan a compresión y con fino las que
trabajan a tracción:
Tipo Palladio (con pieza horizontal llamada puente)
Cuchillo Polonceau: Este tipo de cercha se trata de dos módulos iguales unidos por una barra.
Estas barras comprimidas, son perpendiculares al cordón superior. Si se tratara de cubrir
grandes luces, utilizaríamos un Polonceau doble.
Cuchillo Polonceau peraltado
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Cercha Belga o Swan: En este tipo de cerchas todas las barras son diagonales y las que están
sometidas a compresión son perpendiculares a los pares. Este tipo se obtiene dividiendo el
cordón superior en una parte más que el cordón inferior.
De este tipo de cerchas deriva la cercha Swan con montantes.
Cercha inglesa: son las más comunes. Y con ella se pueden conseguir dos soluciones: una, si
las prolongaciones de las diagonales se cortan por debajo del cordón inferior, y otra, si se
cortan por encima de los pares. Esta última es menos económica, ya que las diagonales
sometidas a compresión son barras más largas que la anterior, y por tanto, se necesita una
mayor sección.
Cuchillo Alemán: se utiliza par aluces muy pequeñas comprendidas entre 4 y 6 metros
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Las celosás peraltadas de este tipo (herencia de los entramados en tijera de la carpintería
británica), ofrecen una presencia más esbelta que las de tirantes horizontales, a cambio de un
incremento de la solicitación de estos, que complica apreciablemente la solución de los tres
nudos inferiores. El recurso de series de placas insertadas con pasadores de pequeño diámetro,
permite la transmisión de esfuerzos de gran magnitud, sin concentraciones de esfuerzos
tangenciales o la presencia local de tracciones perpendiculares a la fibra.
Cuchillo en diente de sierra: Es el tipo de cercha triangular más utilizado en cuanto a la
iluminación natural se refiere, debido a las óptimas soluciones que se pueden obtener. Cuando
se ha decidido usar este tipo de cercha en la cubierta de una edificación se pueden conseguir
varias soluciones, al considerar la orientación del Sol y la eliminación o no de las columnas
interiores.
Las cerchas triangulares de una sola vertiente o faldón se pueden considerar derivadas de las
de dos faldones, adoptando
media cercha de estas últimas. Su utilidad está,
fundamentalmente, en la construcción de marquesinas, vierte aguas, cobertizos...
El encuentro de las barras en los nudos, deben cumplir una serie de condiciones:
- Las uniones deben ser lo menos rígidas posibles, pues el trabajo de las cerchas se basa en la
articulación de sus nudos.
- Los elementos auxiliares deben de ser lo más sencillos posible.
- Los esfuerzos deben equilibrarse, por lo que los ejes de las piezas que forman la cercha deben
concurrir, a ser posible en un punto.
Los diferentes nudos que se originan en las cerchas, loa podemos tipificar en unos
cuantos que se repetirán, con diferente sección de barras, ángulos de encuentro…, pero
con el mismo concepto de trabajo.
Estas disposiciones son las comentadas en el punto anterior, clasificadas en uniones
tradicionales y uniones modernas.
3.4. Arriostramiento de cerchas
Hemos estudiado las cerchas como elementos triangulados, y como tales, indeformables ante
las fuerzas que actúan sobre su plano, pero si existiesen fuerzas fuera de él (empujes del
viento, puentes-grúa...) es preciso el arriostramiento de la estas cerchas entre sí, para evitar su
vuelco.
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Por lo tanto la estabilidad total de la estructura de la cubierta de madera se consigue mediante
un sistema de arriostramiento que debe ser considerado en el diseño de la cercha, y este debe
plantearse en tres etapas:
- Proyecto de la cercha: el proyectista debe asumir unas hipótesis de cálculo respecto al
pandeo de cada barra y a la estabilidad del conjunto.
- Fase de montaje: el constructor o responsable de la instalación debe tomar
precauciones para evitar daños a las cerchas durante la manipulación y disponer los
apuntalamientos o arriostramientos temporales que garanticen la estabilidad durante la
obra.
-
Arriostramiento definitivo: debe ejecutarse en coherencia con las disposiciones
inicialmente diseñadas, y que en muchos casos depende también de elementos
constructivos como el tablero de cerramiento.
Estos arriostramientos definitivos serán diferentes según si los esfuerzos son mayores o
menores.
Si los esfuerzos no son muy grandes, podían considerarse éstos absorbidos por el material de
cobertura, sobre todo si va íntimamente unido a correas y parecillos.
Si no, deberán disponerse estructuras trianguladas rigidizando el plano de faldones, el de
tirantes o incluso el de pendolones o barras en celosía.
- Arriostramiento en el plano de los faldones(o pares): si se utiliza como material de
cerramiento un tablero estructural dispuesto adecuadamente,
no sería necesario arriostrar en este plano, pues este
funcionaría como un diafragma continuo.
Pero si se trata de un sistema de correas apoyadas sobre las
cerchas, deberán añadirse en los extremos del faldón unas
triangulaciones que disminuyan la longitud de pandeo del
par, y por lo tanto rigidicen la estructura.
- Arriostramiento en el plano de los tirantes: su finalidad es
mantener la distancia entre las cerchas y en caso de que el
tirante quede comprimido por efecto de una inversión de
esfuerzos inmovilizar el tirante en algunos puntos. También
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resulta eficaz para transmitir los empujes laterales del viento o sismo a los muros o
elementos que resisten estas acciones. En general, se aprovecha el arriostramiento
temporal.
Arriostramiento en el plano de las barras en celosía: su objetivo es mantener las
cerchas en posición vertical y guardar la distancia entre ellas, pero además, puede
aprovecharse para reducir la longitud de pandeo de las barras que queden
comprimidas. Consiste en cruces de arriostramiento similares a las del temporal y que
se completan con una línea de atado que acota la longitud de pandeo de las
tornapuntas.
Línea de
arriostramiento
3.5. Cubiertas de grandes naves
Las cubiertas de grandes naves, usualmente están formadas por cerchas tradicionales. La
separación de estas cerchas varía entre 3 y 4 m necesitando por lo tanto, una estructura
secundaria de correas y a veces una estructura de tercer orden formada por cabios y parecillos.
Normalmente estos sistemas se vienen utilizando en casas con entramados muy pesados y en
obras de restauración.
Los tipos más habituales de cerchas de gran escuadría según su luz son los siguientes:
Los sistemas para asegurar la estabilidad de este tipo de cerchas de grandes escuadrías son
similares a las de las cerchas ligeras, con la diferencia de la mayor luz, mayor peso y la
existencia de muros de fábrica, que sirven de cerramiento y estructura vertical. Por lo general
para asegurar esta estabilidad suele bastar con fijar la cumbrera, dejando libre el vano desde
este punto hasta el alero.
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El arriostramiento en el plano de las barras de celosía se soluciona mediante diagonales en los
vanos extremos del plano vertical que definen los pendolones o con tornapunta en la
cumbrera.
El arriostramiento en el plano de los tirantes no suele ser necesario.
Algunos ejemplos de cerchas para este tipo de cubiertas son:
Podemos ver en la figura 1 una forma general de armadura simple con peralte, en la 3, 4 y 5
con cordón inferior recto, o quebrado en la figura 2 en la que las barras del cordón superior se
han sustituido por vigas de celosía de diferentes tipos de mallas.
En las figuras 6, 7 y 8, podemos ver una forma clásica de cubierta a dos aguas con diferentes
tipos de malla, generalmente la belga y la inglesa.
En las 9, 10, 11 y 12 vemos la utilización del arco en diferentes posiciones.
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EJEMPLO:
En esta fotografía podemos observar, una cercha formada por dos cerchas inglesas sobre dos
vigas en celosía de tipo Warren, para salvar una gran luz.
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EJEMPLO DE COBERTIZO , CON CERCHAS DE MADERA LAMINADA Y VIGAS EN
CELOSÍA.
PROGRESIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN DEL COBERTIZO:
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4.- PÓRTICOS
Hasta ahora, todas las soluciones constructivas dadas se hacen con madera aserrada, pero
últimamente se recurre a construir y dar soluciones estructurales con madera laminada
encolada. Tiene la ventaja frente a la madera aserrada en que se tiene la posibilidad de crear
cualquier sección según las necesidades, sin tener limitaciones de la naturaleza.
La madera laminada la podemos considerar como un todo homogéneo y compacto que va a
responder a las solicitaciones mejor que lo haría la madera aserrada o enteriza de idénticas
dimensiones. Por lo tanto, aplicaremos a la madera laminada, todas las consideraciones
realizadas a la madera aserrada, en cuanto a normas de construcción se refiere(coincidencia de
ejes de nudos, dirección de esfuerzos en el sentido de las fibras,...)
En estructuras de madera laminada encolada existe la tendencia al uso de anclajes y uniones
metálicas, que confieren a la construcción gran rigidez en sus nudos, rapidez de montaje y
limpieza de ejecución, aprovechando la trabajabilidad de la madera. Las cimentaciones suelen
ser de hormigón, en masa o armado, con los anclajes dispuestos a espera para recibir la pieza
de soporte.
La realización de estructuras de grandes luces, con pórticos rectos o curvos quedando vista la
estructura, se convierte en una de sus principales aplicaciones.
Los pórticos y arcos, forman las estructuras más espectaculares que se pueden realizar con
madera laminada encolada, puesto que la curvatura de las propias piezas, adaptándose a la
morfología de la estructura ofrecen un estilo muy singular, difícil de conseguir con otros
materiales.
La disposición de pórticos de madera laminada encolada nos lleva casi siempre a adoptar una
solución articulada en sus apoyos, para liberar al soporte y anclaje, de momentos flectores en
dicho punto.
Por pórtico se entiende un sistema de dos o tres articulaciones, con unas traviesas horizontales
u oblicuas, con empotramientos de pilares con uniones adecuadas en cada caso.
4.1.- Pórticos biarticulados.- Se presentan en construcciones de poca luz entre apoyos,
disponiendo vigas de gran canto, bien planas o con pendiente en su parte superior para alojar
la cubierta.
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4.1.- Pórticos triarticulados.- Su estructura permite alcanzar luces mayores que con la
disposición anterior y suelen realizarse en pabellones y grandes superficies de luz importante,
ofreciendo
Sus innumerables disposiciones, aprovechar al
máximo las posibilidades del material, realizando
piezas continuas y curvas, dejando ver el
funcionamiento de
la estructura.
Las articulaciones en su parte central se
resuelven con elementos metálicos, como
vemos en las figuras, dejando libre el
movimiento de giro, y coaccionando los
desplazamientos laterales.
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Por supuesto debemos dotar de estabilidad
transversal a la estructura en su conjunto,
mediante arriostramientos en los planos
perpendiculares a los pórticos.
4.3.- Pórticos en voladizo.- Su uso
queda justificado en la realización de
graderíos, parches anexos a edificación,
y elementos que no puedan tener más
de un apoyo. El
fuerte empotramiento del soporte es
condición fundamental de estabilidad.
Predimensionado de pórticos
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5.- ARCOS.
Se ejecutan de la misma forma que los pórticos, variando únicamente en la morfología de las
piezas que componen la estructura. Los más comunes son los arcos triarticulados, ya que se
corresponden con las luces mayores. Los empujes horizontales que se transmiten a los apoyos
son muy importantes, debiendo disponer tirantes, en los casos en que el terreno o la estructura
de base no sean capaces de absorberlos.
Distinguiremos dos funcionamientos diferentes de la misma tipología según sean su número
de articulaciones:
- Isostático, con tres articulaciones
- Hiperestático, con dos articulaciones.
Para la realización de las estructuras que se apoyan en muros, la técnica del arco, partido o
continuo, es una de las más interesantes, con la posibilidad de ser atirantados.
La elección de la forma arco presenta diferentes ventajas, ya no sólo por ser la forma que
permite conseguir grandes luces de la manera más sencilla, sino por permitir la creación de
arcos con gran altura, que generan espacios polivalentes, la creación de altillos y, por lo tanto
la duplicidad de plantas que permite el total aprovechamiento de espacios con un gran
volumen a fin de ser aprovechado al máximo, o la articulación de un espacio de gran altura
con una luz natural muy controlada.
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Predimensionado de arcos
Las articulaciones en los arranques se pueden
realizar como se muestra en las figuras:
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