¿Qué son las cerchas metálicas?
Las cerchas metálicas son estructuras trianguladas diseñadas para cubrir grandes luces, con gran resistencia, alta rigidez y pesos reducidos.
Sus usos son amplios, desde naves industriales, galpones, centros comerciales, bodegas logísticas, terminales de pasajeros, coliseos, cubiertas residenciales con grandes extensiones, gracias a su eficiencia estructural y rapidez en su montaje.
Principios estructurales
El principio básico de las cerchas metálicas consiste en organizar los elementos con forma de triángulos, lo que ayuda a distribuir las cargas hacia los apoyos de manera eficiente, reduciendo los esfuerzos de flexión que por lo general exigirían perfiles de mayor tamaño.
El desempeño de las cerchas se basan en normas internacionales tales como AISC (American Institute of Steel Construction) la AWS (American Welding Society). y normas locales obligatorias como la NEC (Norma Ecuatoriana de la Construcción).
Triangulación estructural
El usar una estructura triangular evita deformaciones indeseadas, mantiene la estructura estable incluso con cargas variables, contra el viento o pesos de la cubierta.
Transferencia axial de las cargas
Con una viga convencional, se predomina los momentos flectores en cambio las cerchas transfieren las cargas principalmente como:
- Compresión en los cordones superiores y algunas diagonales
- Tensión en los cordondes inferiores y algunas diagonales
Lo que permite usar perfiles más livianos reduciendo considerablemente el uso del acero.
Reducción del momento flector
Las subdivisiones de las luces en múltiples triángulos reducen la magnitud de los momentos permitiendo cubrir luces de 12 a 40 metros o más sin necesidad de columnas intermedias.
Componentes de una cercha metálica
Una cercha metálica esta conformada por varios elementos que cumplen un rol específico en su comportamiento estructural, estos son:
Cordón superior
Elemento de la cercha que recibe los esfuerzos de la compresión, principalmente en cargas gravitacionales y el peso propio de la estructura.
Cordón inferior
Elemento que trabaja en tensión y equilibra el comportamiento del cordón superior.
Montantes
Elemento vertical que conecta a los cordones ayudando a distribuir cargas puntuales o cargas de la cubierta.
Diagonales
Elementos inclinados que completan la triangulación trasladando la carga hacia los apoyos.
Uniones o nudos
Son los puntos en donde covergen los elementos, en donde pueden ser soldados o apernados y aplicados de manera correcta, para garantizar la resistencia y durabilidad. Se lo suele diseñar siguiendo las normas AISC 360 y soldaduras según AWS.
Materiales y recubrimientos
Las cerchas metálicas se fabrican principalmente con acero estructural, en donde el tipo, el calibre y la forma influyen en la capacidad, peso y durabilidad de la estructura.
En el Ecuador los materiales con los que se fabrican tienen que cumplir los requisitos de la NEC-SE-AC, y seguir las normativas internacionales tales como ASTM, AISC, y de AWS para la soldadura y fabricación.
Tipos de acero usado en cerchas
El acero más común usado es el ASTM A36, ASTM A572 grado 50, y ASTM A500, cada uno tiene características que influyen directamente en la rigidez, peso, costos y durabilidad de la estructura.
| Tipo de acero | Resistencia mínima | Aplicaciones típicas | Ventajas principales |
|---|---|---|---|
| ASTM A36 | 250 MPa | Cordones, montantes y diagonales en cerchas de 12 a 20 m | Más económico, fácil de soldar, y alta disponibilidad en el Ecuador |
| ASTM A572 Grado 50 | 345 MPa | Naves industriales, centros logísticos, cerchas con equipos suspendidos | Mayor resistencia, redución de peso en estructura y secciones |
| ASTM A500 (HSS tubulares) | Varía según la sección (superior a A36/A572) | Para cordones y diagonales en estructuras expuestas | Mayor rigidez ante la torsión, estética superior, menos susceptible a pandeo |
Tipos de recubrimientos
Los recubrimientos son un factor crítico para la durabilidad de cualquier estructura metálica, especialmente en el Ecuador que posee condiciones ambientales muy cambiantes.
Dependiendo del ambiente, las cerchas pueden requerir, galvanizado, pintura con base epóxica, esmaltes industriales, o una combinación de sistemas. La correcta elección puede extender la vida útil de la estructura de 20 hasta 50 años.
| Recubrimiento | Vida útil estimada | Nivel de protección | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|
| Galvanizado en caliente (ASTM A123) | 20–40 años | Muy alta | Costas, ambientes corrosivos, industria |
| Sistema epóxico | 10–20 años | Alta | Sierra, Oriente, naves industriales |
| Pintura poliuretano | 12–25 años | Alta (UV) | Estructuras expuestas al sol, comerciales |
| Esmalte industrial / alquídico | 5–10 años | Media | Interiores, proyectos económicos |
| Sistema dúplex (Galv. + PU) | 40–50 años | Máxima | Costas severas, marítimo, industria pesada |
Recomendaciones para el Ecuador
- Para la costa, es preferible el galvanizado en caliente para la protección contra la corrosión
- En la sierra se puede aplicar pintura epóxica más poliuretano para el control de las dilataciones térmicas
- En proyectos con luces mayores a 30 metros se debe aplicar análisis dinámicos sismícos según la NEC
Ventajas técnicas vs otros sistemas
Las cerchas metálicas tienen beneficios significativos frente a sistemas como vigas metálicas de alma llena, estructuras de madera o pórticos de concreto.
- Alta eficiencia estructural que cubren grandes luces usando menos cantidad de acero que una viga.
- Menor peso total, lo que reduce las cargas sísmicas según NEC-SE-DS.
- Mejor rigidez y menores deformaciones, lo que limita los desplazamientos verticales y horizontales
- Su diseño por modulos permite una fabricación, transporte y montaje más rápido.
- Flexibilidad en diseños arquitectónicos, permitiendo cubiertas inclinadas, pórticos de gran altura y espacios más libres sin columnas
- Menor costo que las soluciones en concreto o acero pesado, especialmente para superficies amplias (800 m2 o más)
Tipos de cerchas metálicas
Las cerchas se clasifican según la disposición de los elementos (diagonales y montantes), en donde cada configuración tiene sus beneficios y comportamientos estructurales específicos, con usos ideales según la luz, carga o tipo de proyecto.
Te presentamos una tabla comparativa de los principales tipos.
| Tipo | Luz típica | Comportamiento | Usos ideales |
|---|---|---|---|
| Pratt | 12–30 m | Buena eficiencia | Bodegas, galpones |
| Warren | 15–35 m | Cargas distribuidas | Naves grandes |
| Howe | 30–40 m | Mayor rigidez | Logística pesada |
| Fink | 8–20 m | Liviana | Comercio / vivienda |
Aquí tienes un análisis más profundo de los tipos de cerchas metálicas.
Aplicaciones de las cerchas metálicas
Naves industriales
Las cerchas cubren grandes luces sin columnas, lo que optimiza las operaciones de producción y logísticas.
Además se pueden colocar equipos como puentes grúa, ductos, equipos suspendidos lo que reduce el peso total frente a vigas de alma llena, cumpliendo los requisitos de construcción de la NEC.
Galpones industriales
Estructuras metálicas versátiles para almacenamiento, talleres, operaciones logísticas ligeras.
Se adaptan a diversas áreas de trabajo, con configuraciones sencillas de ventilaciones y cubiertas que se pueden reforzar para cargas moderadas cuando el proyecto lo necesite.
Centros comerciales
Las cerchas permiten cubrir amplicas superfices sin la necesidad de columnas, facilitando pasillos, locales y zonas comunes.
Son compatibles con cubiertas ligeras y sistemas de climatización ofreciendo buena estabilidad con bajo peso estructural.
Puentes
Las cerchas proporcionan gran rigidez con menor peso, lo que lo hace para luces medianas y grandes.
Fabricada en el taller modularmente, se montan rápidamente, cumpliendo todas las normativas y exigencias de los proyectos.
Proyectos Realizados
Normativas aplicadas - NEC
En Ecuador, los diseños, fabricación y montaje deben cumplir con la NEC (Norma Ecuatoriana de la construcción), la cual establece los requisitos obligatorios para las estructuras de acero.
NEC-SE-AC
NEC-SE-DS
NEC-SE-CM
