El documento aborda el diseño y uso de cerchas metálicas en la construcción, destacando su importancia en estructuras industriales y arquitectónicas. Se describen diferentes tipos de cerchas, como las Pratt y Warren, junto con sus aplicaciones, componentes, y métodos de construcción, así como la selección adecuada de materiales y conexiones. Además, se discuten los beneficios del uso de cerchas de acero, como su resistencia y bajo costo, en comparación con otros materiales de construcción.

1. CERCHAS
METALICAS.
Alumno: Luis Evariste Ferrer.
C.I:27.650.003.
Docente: Rafael Padra Rivodo.
ARQUITECTURA.
Código: 41.
PROYECTO DE ESTRUCTURA.

2. CERCHAS METALICA.
Una cercha es esencialmente un
sistema triangulado de
(generalmente) elementos
estructurales interconectados
rectos; a veces también se conoce
como una viga de red abierta. Los
elementos individuales están
conectados en los nodos; A
menudo se supone que las
conexiones están nominalmente
ancladas. Las fuerzas externas
aplicadas al sistema y las
reacciones en los soportes
generalmente se aplican en los
nodos. Cuando todos los miembros
y las fuerzas aplicadas están en el
mismo plano, el sistema es un
plano o una cercha 2D.

3. Uso de cerchas en un
edificio.
Las cerchas en una amplia gama
de edificios, principalmente donde
hay un requisito de tramos muy
largos, como en terminales de
aeropuertos, perchas de aviones,
techos de estadios deportivos,
auditorios y otros edificios de
ocio. Las cerchas también se
usan para transportar cargas
pesadas y, a veces, se usan
como estructuras de
transferencia. Este artículo se
centra en los edificios industriales
típicos de una sola planta, donde
las cerchas se utilizan
ampliamente para cumplir dos
funciones principales :
 Para llevar la carga del techo.
 Para proporcionar estabilidad
horizontal.
En el primer caso (izquierda) la estabilidad
lateral de la estructura es proporcionada por
una serie de cerchas de portal; Las
conexiones entre las cerchas y las
columnas proporcionan resistencia a un
momento de flexión global. Las cargas se
aplican a la estructura del portal mediante
correas y rieles laterales.
En el segundo caso, (derecha) cada cercha
y las dos columnas entre las cuales se
extiende, constituyen una estructura simple;
la conexión entre la cercha y una columna
no resiste el momento de flexión global, y
las dos bases de la columna están
ancladas. Es necesario apuntalar en ambas
direcciones en el nivel superior de la
estructura simple; Se logra por medio de
una viga de viento longitudinal que
transporta las fuerzas transversales debidas
al viento en las paredes laterales al
arriostramiento vertical en las paredes del
aguilón. La estabilidad longitudinal también
es proporcionada por una viga de viento en
el techo y el refuerzo vertical en las
elevaciones.

4. ESTABILIDAD LATERAL PROPORCIONADA POR PORTAL DE CERCHAS.
Estabilidad longitudinal proporcionada por viga transversal del viento y
arriostramientos transversales verticales (azul).
Sin viga longitudinal del viento.

5. EDIFICIO ARRIOSTRADO EN AMBAS DIRECCIONES.
Estabilidad lateral proporcionada por la viga longitudinal del viento y
arriostramientos verticales en los aguilones (azul).
Estabilidad longitudinal proporcionada por viga transversal del viento y
arriostramientos verticales (verde)

6. Las cerchas comprenden conjuntos de
elementos de tensión y compresión. Bajo
cargas de gravedad, las cuerdas superior e
inferior de la cercha proporcionan la
resistencia a la compresión y la tensión a la
flexión general, y el arriostramiento resiste las
fuerzas de corte. Se puede crear una amplia
gama de formas de cerchas. Cada uno puede
variar en la geometría general y en la elección
de los elementos individuales. Algunos de los
tipos de uso común se muestran a
continuación.
TIPOS DE SERCHAS.

7. Las armaduras de acero son tipos de
cerchas de acero que se utiliza en la
industria de la construcción. Se
utilizan para soportar el peso del
techo y las paredes de un edificio.
De esta forma, existen muchos tipos
diferentes de cerchas de acero, el
acero es uno de los materiales más
utilizados para la construcción
porque es fuerte y fácil de trabajar.
Son ampliamente utilizados en
edificios comerciales y residenciales.
Y se usa para hacer techos y marcos
de techo. A menudo se construyen
con formas triangulares y se pueden
construir de muchos tamaños
diferentes según las necesidades del
edificio.
El acero es un material muy fuerte, por
eso es tan popular para estos tipos de
cerchas de acero. Del mismo modo que
son relativamente económicos en
comparación con otros tipos de
materiales como la madera o el
hormigón, lo que los convierte en una
buena opción para los arquitectos o
diseñadores que necesitan ahorrar dinero
en sus proyectos.
No obstante, vienen en muchas formas,
tamaños y estilos diferentes, pero todas
tienen algunas cosas en común: ocupan
menos espacio que las estructuras de
madera tradicionales, se pueden
ensamblar en el sitio rápidamente con un
trabajo mínimo y pueden abarcar muchas
distancias sin apoyos intermedios.

8. Cercha Pratt ('N').
Las cerchas de Pratt se usan comúnmente en edificios de gran envergadura que
varían de 20 a 100 m. En una cercha de Pratt convencional, los miembros
diagonales están en tensión para las cargas de gravedad. Este tipo de cercha se
usa donde las cargas de gravedad son predominantes (ver abajo a la izquierda).
Se muestra una cercha de Pratt alternativa (abajo a la derecha) donde los
miembros diagonales están en tensión para las cargas de elevación. Este tipo
de cercha se usa donde predominan las cargas de levantamiento, lo que puede
ser el caso en edificios abiertos como colgadores de aviones.
Cercha tipo Pratt
(cargas de gravedad).
Cercha tipo Pratt
(cargas elevadoras).

9. Es posible agregar miembros secundarios (como se ilustra a la izquierda) para :
 Crear puntos de soporte intermedios para cargas aplicadas.
 Limite la longitud de pandeo de los miembros en compresión (aunque en
una cercha 2D, la longitud de pandeo solo se modifica en un eje).
Para la cercha Pratt y cualquiera de los tipos de cerchas mencionadas a
continuación, es posible proporcionar una pendiente simple o doble a la cuerda
superior de una cercha de soporte de techo. A continuación se muestra un
ejemplo de un cercha Pratt doble.
Cercha tipo Pratt
con miembros
secundarios.
Cercha tipo Pratt
doble.

10. Cercha tipo Warren.
En este tipo de cerchas, los miembros diagonales están alternativamente en
tensión y en compresión. La cercha Warren tiene miembros de la red de
compresión y tensión de igual longitud, y menos miembros que una cercha
Pratt. Se puede adoptar una cercha Warren modificada donde se introducen
miembros adicionales para proporcionar un nodo en (por ejemplo) ubicaciones
de correas.
Las cerchas tipo Warren se usan comúnmente en edificios de gran envergadura
que varían de 20 a 100 m. Este tipo de cercha también se utiliza para la cercha
horizontal de vigas de pórtico / grúa.

11. Cercha de Luz del Norte.
Las cerchas de Luz del Norte se usan tradicionalmente para tramos cortos en
edificios industriales tipo taller. Permiten obtener el máximo beneficio de la
iluminación natural mediante el uso de acristalamiento en la pendiente más
empinada que generalmente mira hacia el norte o el noreste para reducir la
ganancia solar. En la porción más inclinada de la cercha, es típico tener una
cercha que corre perpendicular al plano de la cercha de Luz del Norte, para
proporcionar grandes espacios libres de columnas.
El uso de la aurora boreal para aumentar la luz natural puede reducir las
emisiones operativas de carbono de los edificios, aunque su impacto debe
explorarse utilizando modelado térmico dinámico. Aunque las luces del norte
reducen el requisito de iluminación artificial y pueden reducir el riesgo de
sobrecalentamiento, al aumentar el volumen del edificio también pueden
aumentar la demanda de calefacción de espacios.

12. Cercha de Diente de Sierra.
Una variación de la cercha de luz del norte es la cercha de diente de sierra que
se usa en edificios de varias bahías. Similar a la cercha de la luz del norte, es
típico incluir una cercha de la cara vertical que corre perpendicular al plano de
la cercha de diente de sierra.

13. Cercha de Fink.
La cercha Fink ofrece economía en términos de peso de acero para techos de
poca altura y altura alta, ya que los miembros se subdividen en elementos más
cortos. Hay muchas formas de organizar y subdividir las cuerdas y los
miembros internos. Este tipo de cercha se usa comúnmente para construir
techos en casas.

14. Cercha Pratt .
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.

15. CERCHA O ARMADURAS VIERENDEEL.
Uso de las cerchas Vierendeel.
Las cerchas Vierendeel son armaduras rígidamente articuladas que solo tienen miembros
verticales entre los acordes superior e inferior. Los acordes son normalmente paralelos o
casi paralelos. Los elementos en las armaduras Vierendeel están sujetos a flexión, fuerza
axial y corte, a diferencia de las cerchas convencionales con miembros de banda
diagonales donde los miembros están diseñados principalmente para cargas axiales.
Las cerchas Vierendeel suelen ser más caras que las armaduras convencionales y su uso
se limita a los casos en que los miembros de la banda diagonal son molestos o
indeseables.
Las armaduras Vierendeel son resistentes a los momentos. Los miembros verticales cerca
de los soportes están sujetos a los momentos más altos y, por lo tanto, requieren que se
usen secciones más grandes que las de la mitad del tramo. Deben transferirse momentos
de flexión considerables entre las verticales y los acordes, lo que puede dar como
resultado detalles caros y rígidos.

16. 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.

18. Muchas soluciones están
disponibles. La elección de
los miembros depende de
la magnitud de las fuerzas
internas, la facilidad de las
conexiones entre los
miembros, la estética y
cualquier necesidad de
conectar secciones de
cercha prefabricadas en el
sitio. Al seleccionar
miembros, la resistencia al
pandeo fuera del plano,
será importante, junto con
la resistencia bajo carga
inversa, por ejemplo,
levantamiento.
Tipos de secciones miembros de la cercha.
Ángulos atornillados para formar cerchas
ligeras de largo alcance

19. Para tramos más pequeños, las secciones en T se utilizan con frecuencia para
cuerdas, con ángulos utilizados como miembros internos. Los miembros
internos pueden estar atornillados o soldados a las tres. Los ángulos o
canales consecutivos pueden usarse para tramos más largos o cargas más
pesadas, con una placa de refuerzo utilizada en los nodos para conectar los
miembros.
Secciones transversales de elementos típicos para cerchas de construcción
livianas.

20. Para cerchas grandes y cargas pesadas, que generalmente se encuentran en
cerchas de transferencia en edificios, los miembros pueden ser secciones
enrolladas. Los nodos suelen estar soldados. Todas las conexiones necesarias
se completan con empalmes atornillados dentro de la longitud entre nodos.
Para muchas cerchas expuestas, las secciones
huecas se eligen por su eficiencia estructural y por
razones estéticas. Los nodos generalmente se
soldarán en el taller. Como parte del diseño de la
cercha, es esencial verificar la resistencia de las
juntas ya que el diseño de la junta puede dominar la
selección de miembros y la geometría final de la
cercha. Los miembros deben seleccionarse
cuidadosamente para evitar el costoso refuerzo de
cerchas fabricadas a partir de secciones huecas.
Diferentes tipos de
secciones de acero
utilizadas en cerchas.

21. Cómo elegir el mejor tipo de cerchas de acero para sus
necesidades de construcción
Cabe destacar que las estructuras de
acero son tipos de cerchas de acero que
se utiliza para techos. Consiste en una
serie de unidades triangulares, que están
conectadas por miembros de metal o
madera. Las armaduras de acero se
utilizan generalmente en lugar de las
vigas y viguetas tradicionales para
reducir el peso en el techo y proporcionar
más espacio para el aislamiento y la
ventilación.
Es por esto que hay dos tipos principales
de cerchas de acero: rígidas y flexibles.
Las armaduras de acero rígidas suelen
utilizarse en grandes edificios
comerciales, mientras que las flexibles
suelen utilizarse en edificios
residenciales con techos de poca
pendiente.
Por ende, para elegir el
mejor tipo de cerchas de
acero para sus necesidades
de construcción es
determinar el tipo de
sistema de estructura de
techo que desea utilizar. Si
desea un techo con una
pendiente pronunciada,
necesitará un sistema de
estructura de techo con más
miembros verticales como la
viga en V o la viga en I.

22. Si desea un techo con menos pendiente, necesitará un sistema de estructura
de techo con más miembros horizontales como la caja o las vigas a dos
aguas.
De esta forma sería determinar las vigas comunes y cuántas necesitarás. Para
obtener más información sobre la estructura del techo, consulte las siguientes
guías: Detalles de la estructura, estructura del techo, armazón del techo, tipos
de armazón.
Igualmente, el acero es un material muy utilizado en la construcción. Es fuerte,
duradero y confiable. Por tal motivo las cerchas de acero son una de las
estructuras más populares para techos porque son fáciles de instalar y
mantener. En la actualidad encuentras muchos tipos de cerchas de acero
entre las que puede elegir.

23. Tipos de conexiones.
Para todos los tipos de secciones de
miembros, es posible diseñar conexiones
atornilladas o soldadas. En general, en la
construcción de acero, los empalmes
atornillados se prefieren a los empalmes
soldados para economía y velocidad de
montaje. Cuando se utilizan conexiones
atornilladas, es necesario evaluar las
consecuencias de la "holgura" en las
conexiones. Para reducir estas
consecuencias (típicamente, el aumento
de las desviaciones), se recomiendan
conjuntos precargados para producir
juntas antideslizantes.
Las secciones huecas generalmente
están conectadas por soldadura,
mientras que las secciones abiertas
están conectadas por atornillado o
soldadura, lo que generalmente implicará
el uso de placas de refuerzo.

24. Las cerchas pequeñas que se
pueden transportar enteras desde
la fábrica de manufactura hasta el
sitio, se pueden soldar por
completo. En el caso de cerchas
de techo grandes que no pueden
transportarse enteras, los
subconjuntos soldados se
entregan al sitio y se atornillan o
se sueldan juntos en el sitio.
Las cerchas de techo livianas, las
conexiones completamente
atornilladas son menos
favorecidas que las conexiones
soldadas debido al requerimiento
de placas de refuerzo y sus
mayores costos de fabricación.

25. Estabilidad lateral.
Es necesario diseñar miembros en compresión contra el pandeo
fuera del plano. Para cerchas simplemente soportados, la cuerda
superior está en compresión para la carga por gravedad, y la cuerda
inferior está en compresión para la carga de elevación. Para cerchas
de portal, cada cuerda está en parte en compresión y en parte en
tensión.
La restricción lateral de la cuerda superior generalmente está dada
por las correas y la viga transversal del viento del techo.

26. Para la restricción de la cuerda inferior, puede ser necesario un refuerzo
adicional, como se muestra a continuación. Tal arriostramiento permite que la
longitud de pandeo del cordón inferior se limite fuera del plano de la cercha a
la distancia entre puntos restringidos lateralmente; los miembros diagonales
transfieren las fuerzas de restricción al nivel de la cuerda superior, donde se
proporciona el refuerzo general del techo.
uiones negros gruesos clave : dos cerchas consecutivas.
Azul : la correa que completa el arriostramiento en la región superior.
Verde : el elemento longitudinal que cierra el arriostramiento en la región
inferior.
Rojo : arriostramiento vertical del techo.

27. Conexiones.
Las celosías Vierendeel tienen juntas rígidas que deben transferir importantes
momentos de flexión, especialmente cerca de los soportes. Por lo tanto, las
juntas soldadas son comunes y pueden implicar un refuerzo local significativo
de los miembros en la junta. Si las uniones están atornilladas, serán
necesarias conexiones sustanciales, generalmente utilizando pernos
precargados.

28. El efecto de los ensamblajes no precargados en la desviación de
la cercha.
Cuando las conexiones entre los elementos que conforman una cercha, están
atornilladas, con pernos en cizalla y cojinete, el espacio libre introducido en
estas conexiones (que permite el deslizamiento) puede tener un impacto
significativo. efecto sobre el desplazamiento de los nodos.
Para facilitar el montaje de la estructura, los pernos se ubican en agujeros que
son más grandes que los propios pernos. Para tamaños de pernos estándar,
generalmente se hacen orificios que son 2 mm más grandes que el perno
(generalmente conocido como orificio de separación).
Para que una conexión con agujeros de separación
transmita la carga, el perno debe entrar en contacto
con una u otra de las partes conectadas, lo que
permite el deslizamiento en la conexión. Para un
miembro de tensión conectado, este deslizamiento
puede considerarse como una extensión adicional
que se agrega al alargamiento elástico del miembro
en tensión. Del mismo modo, para un miembro de
compresión conectado, el deslizamiento se
considera como una reducción en la longitud que se
agrega al acortamiento elástico del miembro
comprimido.

29. El deslizamiento total en las diferentes conexiones de una estructura de
celosía puede conducir a un aumento significativo de los
desplazamientos, lo que puede tener consecuencias más o menos
graves :
 En la mayoría de los casos, el efecto visual es la peor consecuencia.
 El aumento de la desviación puede conducir a una reducción de la
altura libre debajo de la cuerda inferior, lo que podría prevenir o
alterar el uso anticipado. Por ejemplo, la desviación adicional de una
cercha que sostiene las puertas suspendidas en un gablete de un
hangar de avión podría impedir el buen funcionamiento de las
puertas.
 El aumento de la desviación puede dar como resultado una reducción
en la pendiente del techo soportado e incluso, si la pendiente nominal
es pequeña, una inversión de la pendiente; El riesgo de ingreso de
agua aumenta.

30. Por lo tanto, es esencial, en lo que
respecta a las estructuras de cercha,
controlar el efecto de la holgura de la
conexión en los desplazamientos. Para
hacer esto, a menudo es necesario :
 Utilizar pernos precargados
(conexiones de categoría B o C).
 Utilizar conexiones soldadas en lugar
de conexiones atornilladas.
Consideraciones
detalladas de diseño para
elementos.
Los miembros de la cercha están
sujetos a fuerza axial, pero
también pueden estar sujetos a
momentos de flexión, por ejemplo,
si las cuerdas se han modelado
como continuos.

31. Bibliografía.
https://plussteel.com.bo/cerchas-metalicas/
http://termiserprotecciones.com/que-es-una-cercha-en-
construccion-usos-tipos/
https://www.cype.pe/blog/como-funcionan-las-
estructuras-metalicas-articuladas-tipo-cercha/