Este documento describe el proceso de predimensionado de sistemas estructurales basados en cables, arcos y cerchas. Explica que primero se realiza un análisis de carga para determinar el peso que actuará en la estructura. Luego, describe la trayectoria que sigue la carga a través de los diferentes elementos estructurales hasta los cimientos, indicando las fuerzas internas generadas en cada componente durante el proceso de predimensionado. Finalmente, presenta esquemas que ilustran el camino de las cargas y las fuerzas de diseño en sist

1. Facultad de Arquitectura y Diseño julio 2014 Sistemas Estructurales 30
Universidad de Los Andes, Venezuela 1 Prof. Jorge O. Medina M.
PREDIMENSIONADO DE SISTEMAS DE
CABLES, ARCOS Y CERCHAS
Introducción
Los sistemas basados en cables arcos y/o cerchas, contienen varios elementos además de los principales,
que requieren también ser predimensionados para estimar las dimensiones y observar la factibilidad del
diseño arquitectónico propuesto. Por ello, se describe el camino de la carga así como las fuerzas de diseño que
se generan a lo largo del camino, de los elementos que conforman el sistema, cabe destacar que el diseño se
detalló previamente.
Para establecer las fuerzas de diseño primero se realiza el análisis de carga que permite cuantificar la
carga que se aplica sobre el sistema, luego se describe la trayectoria que sigue la carga en el tablero desde el
punto de aplicación hasta el sistema estructural que sostiene el tablero. Posteriormente se indica los
componentes del sistema estructural y las fuerzas de diseño, para finalizar el camino de la carga desde el
punto de aplicación hasta los cimientos.
Análisis de carga
El primer paso importante es el análisis de carga, en este se estima el peso que va a actuar en la
estructura. El análisis de carga se realiza según los pesos de los materiales y elementos constructivos a
emplear en la edificación. En ausencia de una información más precisa se pueden adoptar los valores del
Capítulo 4 sobre acciones permanentes del “Criterio de acciones mínimas para el proyecto de edificaciones”
COVENIN 2002-88. El valor de la carga permanente por lo general es la suma de los siguientes componentes:
1. Peso del pavimento (entrepiso) o revestimiento de techo (techo).
2. Peso de losa.
3. Peso de la tabiquería (entrepiso) o de impermeabilizante (techo).
4. Peso del acabado.
Esta misma normativa puntualiza la forma para determinar las cargas variables, para obtenerla existen
dos alternativas, el estudio estadístico de la carga a lo largo del tiempo o los valores mínimos indicados en la
Tabla 5.1 de la mencionada Norma, la cual está organizada según los usos de la edificación y sus ambientes
(COVENIN, 1988).
Ejemplo de análisis de carga
Los valores indicados en el ejemplo son tomados de la Norma “Criterio de acciones mínimas para el
proyecto de edificaciones” COVENIN 2002-88 o del documento “Pesos de los elementos constructivos”.
Análisis de carga para un entrepiso
Elemento Peso kgf/m²
Granito 100
Losa nervada armada una dirección 20 cm 270
Bloque de arcilla 15 cm 230
Friso de cal y cemento 4 cm de espesor 19*4=76
Total Carga Permanente (CP) 676
Carga Variable Educacionales área privada (CV) 300
Análisis de carga para un techo
Elemento Peso kgf/m²
Teja curva de arcilla con mortero de asiento 100
Manto asfáltico de 5 mm de espesor 3 capas 6*3=18
Machihembrado 50
Total Carga Permanente (CP) 168
Carga Variable Techo sin acceso (CV) 100

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Sistema de Tablero
Las cargas se aplican en los tableros o losas del sistema que está conformado según dos variantes:
1. Losa sobre vigas (Figura 1).
2. Losa sobre correas y traviesas (Figura 4).
Figura 1. Esquema de losa sobre viga.
Losa sobre vigas
Para la primera variante la secuencia de predimensionado del sistema consiste primero en establecer el
espesor de la losa según los requisitos por el tipo de material y apoyo (véase predimensionado de losas). Debe
señalarse que la dirección de análisis para la losa es perpendicular a la dirección de la viga (véase Figura 1).
Luego se establece las dimensiones del elemento de apoyo de la losa (vigas), según la carga y tipo de apoyo
de la viga. Es conveniente distinguir que la carga sobre la viga puede ser la reacción de la losa analizada con
un ancho de 1 m según la dirección de análisis (véase Figura 2) o bien la carga sobre la losa multiplicada por
el ancho tributario (véase Figura 3). La alternativa de la Figura 2 es la más adecuada ya que se aproxima más
al comportamiento estructural del sistema, por otra parte la opción de la Figura 3 requiere menos pasos para el
predimensionado pero se aleja más del valor esperado en el elemento. Una vez que se tiene la carga sobre la
viga se predimensiona según los métodos indicados (véase predimensionado de vigas).
Figura 2. Alternativa por reacción de la losa sobre viga.
Figura3. Alternativa por ancho tributario.

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Losa sobre correas y traviesas
La secuencia de predimensionado para la variante de losa sobre correas y traviesas (Figura 4) comienza
en determinar el espesor de la losa apoyada sobre las correas según el esquema de la Figura 5b. La carga
sobre las correas es la reacción de la carga mayorada actuando sobre la losa en una franja de un metro de
ancho como se observa en la Figura 6.
Figura 4. Esquema de losa sobre correas y traviesas.
(a) (b)
Figura 5. Esquema de losa sobre las correas.
Figura 6. Reacción de la losa sobre la correa.
Para el predimensionado de la correa, se determinan las fuerzas de diseño sobre las correas con una
carga uniformemente distribuida cuyo valor es la reacción de la losa (Rlosa). Los apoyos de la correa son las
traviesas (véase Figura 7) que se ubican a lo largo del elemento según el esquema de la Figura 5a.
El predimensionado de las traviesas sigue al esquema de la Figura 8, donde las reacciones de las correas
se aplican como carga puntual, ya que esta carga tiene un punto de aplicación, al contrario de la losa sobre la
Rlosa
wu u=W x1 m
Correas

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correa que está a todo lo largo del elemento, de ahí que la carga sea distribuida porque se obtuvo del análisis
de un metro de ancho de la losa.
Para finalizar, las reacciones de la traviesa son el último paso que lleva la carga desde la losa hasta el
sistema estructural sobre el cual se apoya el tablero.
Figura 7. Carga sobre la correa.
Figura 8. Carga sobre la traviesa.
Predimensionado del Sistema
En los sistemas estructurales formados por cables, arcos y cerchas, el proceso de predimensionado de
los elementos sigue el trayecto de las cargas, donde cada elemento se diseña según las fuerzas internas que se
generan en cada componente1
. En la Figura 9 se indica el trayecto de las cargas así como las fuerzas que se
generan en cada parte del sistema.
De forma similar al esquema de cálculo de la Figura 9 de arco, la Figura 10 y 11 representa los sistemas
de cables y cercha, así como los elementos que los componen y la fuerza de diseño respectiva.
Figura 9. Trayectoria de cargas en sistema de arco.
1
Los tipos de fuerzas internas son: Tracción, Compresión, Corte, Flexión y Torsión.
Rlosa
Rcorrea
Traviesas
Rcorrea
Rtraviesa
1. Acción del
peso 2. Flexión en
el tablero
3. Compresión
en el puntal
4. Compresión en
el arco principal
5. Empuje en
el terreno
5. Compresión
en la fundación

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Figura 10. Trayectoria de cargas en sistemas de cables.
Figura 11. Trayectoria de cargas en sistema de cerchas.
Bibliografía
COVENIN (1988). COVENIN 2002-88 “Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de
Edificaciones”. Caracas, Venezuela: Fondonorma.
1. Acción del
peso
1. Acción del
peso
2. Flexión en
el tablero
2. Flexión en
el tablero
3. Tracción
en el tensor
3. Tracción en el
cable principal
4. Tracción
en el cable
principal
5. Compresión
en la torre
5. El anclaje
sostiene la
tracción del cable
4. Compresión
en la torre
6. Compresión
en la fundación
5. Compresión
en la fundación
1 Acción del peso aplicado
en los nodos
2 Compresión,
cordón superior
2 Compresión
o Tracción,
vertical
2 Tracción,
cordón inferior
2 Tracción o
Compresión,
diagonal
3. Compresión
en la fundación