Qué es una cercha para cubiertas inclinadas y cómo diseñarla correctamente?

Los tejados inclinados requieren cerchas porque dan soporte y estructura a la forma del tejado. Se trata de una estructura, generalmente de metal o madera, destinada a soportar las cubiertas del tejado y a dispersar el peso uniformemente por toda la estructura. Las cerchas son un componente esencial de cualquier proyecto de construcción de cubiertas inclinadas, ya que garantizan la estabilidad y longevidad de la cubierta.

Para que su proyecto de cubierta tenga éxito, el diseño de la cercha es esencial. Una cercha bien diseñada garantiza que el peso se transfiera de forma segura a las paredes del edificio, además de soportar el tejado. Esto evita problemas estructurales y aumenta la longevidad del tejado. A la hora de diseñar una cercha, hay que tener en cuenta la luz, la pendiente y los requisitos de carga de la cubierta. Si tiene en cuenta estos factores, podrá elegir los materiales y el diseño ideales para sus necesidades específicas.

El proceso de diseño implica la elaboración de un plan exhaustivo que especifique las medidas y la disposición de la cercha. Debe calcular las cargas que soportará el tejado, teniendo en cuenta el peso de los materiales de cubierta, la nieve y el viento. Con la ayuda de esta información, podrá elegir el tipo y el tamaño correctos de los elementos de la cercha. Para asegurarse de que su diseño cumple todos los códigos de construcción y las normas de seguridad, suele ser conveniente consultar a un ingeniero de estructuras.

Crear una cercha para su tejado inclinado puede ser una tarea factible si adopta el enfoque adecuado. Puede construir un tejado que tenga un aspecto fantástico y perdure en el tiempo prestando atención a los pequeños detalles y asegurándose de que su diseño es sólido y eficaz. Cualquier aficionado a la construcción puede beneficiarse de conocer los fundamentos del diseño de cerchas, tanto si está construyendo una casa nueva como remodelando una antigua.

En los tejados a dos aguas, una cercha es un armazón estructural esencial formado por triángulos conectados que dan estabilidad y soporte al tejado. El diseño adecuado de las cerchas evita que el tejado se hunda y garantiza su longevidad, al tiempo que le permite soportar diferentes cargas, como la nieve, el viento y el peso de los materiales de la cubierta. En el diseño de cerchas, la selección adecuada de materiales, el cálculo de dimensiones y ángulos, y la garantía de los puntos de conexión son elementos cruciales. Un sistema de cerchas diseñado de forma inteligente puede aumentar significativamente la longevidad y la seguridad de una cubierta inclinada con un diseño y una construcción meticulosos.

De qué se trata?

Un componente interconectado que soporta una o más vertientes del tejado se denomina cercha.

El objetivo del diseño es distribuir equitativamente la carga a la que están expuestos los muros y el tejado del edificio.

Utilizando metal o madera, se crea una estructura así de rígida. Además, los componentes de madera se utilizan con más frecuencia en la construcción de dachas, dependencias para mascotas y edificios residenciales de poca altura. Los cobertizos, cenadores, garajes, invernaderos y hangares de almacén se montan utilizando cerchas metálicas.

Requisitos clave del dispositivo

Es fundamental que conozca y tenga en cuenta la información de la documentación reglamentaria SNiP 2.01.07-85, SNiP II-23-81, antes de empezar a construir una cercha para un tejado inclinado. Seleccionar las dimensiones y la forma ideales de la estructura.

Necesidad de determinar con precisión

• ángulo de inclinación óptimo;
• tipos, grado de carga del tejado;
• material, método de conexión de elementos estructurales;
• Tipo de material de cubierta;
• ¿Es necesario o no un techo??.

Utilice una de las opciones de calculadoras de construcción en línea si tiene problemas para localizar los datos de origen de una zona concreta y garantizar la exactitud de los cálculos. Tanto los constructores noveles como los experimentados encontrarán útil este asistente electrónico.

Características de diseño

Cada cercha está formada por varios componentes interconectados. Entre los principales

1. Correa superior.
2. Cinturón inferior.
3. Celosías. Colocados entre las correas superior e inferior. Sirven de refuerzo estructural.
4. Bastidores. También son nervios de refuerzo que se fijan en ángulo recto a los cordones superior e inferior.
5. Tirantes. También añaden rigidez a la cercha. Montado en la superficie en ángulo. Uno de los tipos de tirantes – sprengel.
6. Nudo. Se denomina así al punto de unión de varias aristas.
7. Panel – distancia entre nudos adyacentes.
8. vano. Parte de la celosía entre los soportes (postes).

La experiencia en la construcción con éxito demuestra que la resistencia de un tejado aumenta con el número de rejillas en cada vano de la finca.

Si el montaje de una cercha de madera se realiza inmediatamente en la parte superior del edificio, es preferible construir y montar una cercha metálica en el suelo de acuerdo con el plano desarrollado, y luego levantarla con ayudantes.

Tipos

En la construcción privada se utilizan los siguientes tipos de cerchas, en función de la forma y la complejidad de la estructura:

1. Triangular. Su forma sencilla permite montar el armazón rápidamente, sin necesidad de cálculos complejos. Se utilizan cuando se construyen cubiertas con un gran ángulo, marquesinas. Proporcionan una buena iluminación natural del espacio bajo cubierta. El grosor del metal y la madera para la disposición se selecciona teniendo en cuenta el peso del material de cubierta. Al soldar piezas metálicas, habrá que esforzarse para conseguir esquinas afiladas en los soportes.
2. Poligonal. Fabricado con tubos perfilados. Aplicación – tejado de almacenes, hangares. Las luces son grandes. La soldadura de las piezas requiere grandes habilidades. Plus – consumo económico de metal.
3. Con correas paralelas. Una excelente opción para una cercha duradera. Cómodo montaje a partir de metal. Todos los elementos se repiten. El número de juntas es mínimo. Este diseño se puede soldar por su cuenta.
4. Trapezoidal con soporte de pilar. Será la solución óptima cuando sea necesario fijar el edificio de forma segura. Tiene tirantes en los laterales.

El tipo de cubierta influye directamente en la forma de la cercha. La mejor opción para un tejado plano cubierto con ondulina o tela asfáltica es una viga rectangular o trapezoidal. Es preferible utilizar una cercha triangular de chapa ondulada para un tejado con fuerte pendiente en el que se vayan a instalar tejas metálicas.

Cuando se construye una granja, hay tres opciones a considerar en cuanto a la inclinación del tejado:

• 6-15 grados;
• 15-20 grados
• 22-35 grados.

Es preferible construir un tejado inclinado utilizando una cercha trapezoidal para pendientes de hasta 15 grados. Además, la cercha debe ser más alta cuanto menor sea el peso del tejado. Las inclinaciones mayores requieren diseños de sistemas de cabrios más intrincados.

Selección de materiales

La norma establece que los tubos perfilados de varias secciones sean de metal o de madera dura. Los sistemas de cabrios combinados son muy comunes. Veamos con más detalle las cualidades, ventajas y desventajas de cada material.

Árbol

Materias primas habituales en la construcción de estructuras bajas. La madera blanda y las tablas canteadas son los tipos de madera más populares. Esto se debe a que es barato, sencillo de procesar y ajustable.

Se pueden utilizar dos tipos diferentes de madera

1. Madera laminada encolada. Se obtiene encolando varias tablas en una fábrica. Cuesta caro. Pero incluso con el paso del tiempo no se agrieta ni encoge. El indicador de humedad oscila entre el 8% y el 12.
2. Tableros, madera de humedad natural. Es barato. Pero a menudo, al secarse, empieza a deformarse, encogerse o agrietarse.

Las ventajas de construir un sistema de vigas de madera incluyen:

• disponibilidad de materias primas
• bajo precio;
• seguridad ambiental;
• comodidad, facilidad de procesamiento (corte, perforación, dimensionamiento);
• Aspecto original (encajará perfectamente en un chalet de estilo rústico, con entramado de madera);
• Posibilidad de automontaje.

Este diseño también tiene sus inconvenientes:

• vida útil limitada;
• la necesidad de cuidados periódicos;
• favorece el proceso de combustión.

Antes de instalarla, la madera debe impregnarse con retardantes del fuego (para la seguridad contra incendios) y antisépticos (para la protección contra la humedad y los insectos) para aumentar su vida útil.

Se necesitan cálculos precisos para la instalación de elementos de viga de madera, lo que elimina la posibilidad de que la madera se hunda bajo el peso del tejado.

Para ello, es fundamental tener en cuenta dónde deben colocarse las vigas transversales o los separadores. La correa central de una pieza gruesa de madera debe colocarse a lo largo de las vigas corridas. Los componentes de madera se pueden unir cortándolos o utilizando fijaciones metálicas como tacos, pernos, anclajes y clavos.

El uso conjunto de componentes metálicos y de madera puede ahorrar tiempo y aumentar la vida útil de una cercha de cobertizo.

Los almacenes y otros edificios industriales se construyen con cerchas abiertas. El sistema de vigas se cierra y se cubre con materiales de techo en la construcción privada.

Los edificios grandes, donde la longitud de la luz puede superar los 16 metros, no utilizan madera para sus cerchas. Sólo los bastidores metálicos pueden garantizar la fiabilidad y resistencia de las unidades estructurales.

Tubos metálicos perfilados

Los tubos con perfiles cuadrados o rectangulares se utilizan para hacer cerchas. El tamaño del edificio y la carga determinan el diámetro y el grosor de las paredes del perfil metálico.

A la hora de elegir las dimensiones de los tubos perfilados, hay que tener en cuenta las siguientes consideraciones:

1. Para edificios pequeños, tubos de hasta 4.5 m de longitud con dimensiones de 40 * 20 * 2 mm son suficientes.
2. Cuando se necesita montar una cercha con una longitud de 5 m, las dimensiones del perfil deben ser de 40 * 40 * 2 mm.
3. Si este es el techo de una casa grande, oficina, taller de producción, entonces las dimensiones de los tubos de perfil para la granja debe ser 40 * 60 * 3 mm.

Es preferible utilizar tubos cuadrados con un grosor de entre 3 y 5 mm cuando se crean cerchas a mano. Tratar con ellos será menos difícil.

Las principales ventajas de una estructura de tejado metálica son:

1. Tiene una gran capacidad de carga, por lo que no se deforma bajo cargas pesadas.
2. Posibilidad de utilizar cualquier tipo de material de cubierta.
3. A diferencia de la madera, el metal no arde ni se pudre.
4. Creación de armazones complejos sin riesgo de pérdida de resistencia.
5. Larga vida útil.
6. No requiere mantenimiento periódico.
7. Las cerchas metálicas prefabricadas son ligeras.
8. Precio asequible del perfil metálico.
9. Fabricación de armazones de formas no estándar.
10. Consumo económico de material.

La selección correcta del grosor del perfil metálico determina la rigidez y la estabilidad del armazón en su conjunto. En este caso, no está justificado intentar ahorrar dinero.

Elección de la forma del tejado

Otros diseños de tejado, además del estilo "lean-to", también tienen demanda en la construcción privada:

• abovedado;
• A cuatro aguas;
• arqueado;
• hastial.

Debido a su diseño sencillo, un tejado a dos aguas es fácil de construir por su cuenta. Si se elige el metal como material, la estructura tendrá los siguientes componentes:

• cordón superior;
• cordón inferior;
• postes;
• diagonales;
• cerchas (tirantes);
• elementos de fijación (remaches, cartelas, soldaduras).

Los tejados a dos aguas con cerchas tipo Polonso son cada vez más comunes para cocinas de verano, garajes y pequeñas casas de veraneo. Este armazón tiene forma triangular, con el cordón inferior roto y elevado.

Tipos de cargas y matices de los cálculos

Hay que tener en cuenta los efectos de las distintas cargas sobre una cercha a dos aguas para calcular con precisión sus parámetros:

1. Permanente. Esto incluye el peso de la propia estructura del tejado, la chimenea, las antenas de televisión.
2. Temporal. Exposición a la nieve, el viento y otras influencias externas.
3. Especial. Considerado en casos excepcionales. Por ejemplo, cuando el edificio está situado en una zona sísmica, cerca de un volcán.

Para calcular la carga de viento deben tenerse en cuenta los siguientes elementos:

• altura del edificio;
• la dirección del viento predominante en una región determinada;
• zona densamente edificada o zona abierta.

Hay que conocer el peso de la nieve por metro cuadrado de tejado para calcular la carga de nieve. Los datos se extraen de la tabla específica de cada región. Estas cifras se multiplican por un factor de corrección (que varía en función del ángulo de inclinación de la pendiente).

El tipo de celosía más utilizado en la construcción de tejados inclinados para viviendas particulares es la triangular, con vigas en ángulo.

Utilice la siguiente fórmula para determinar la altura de una cercha triangular:

1/5*L, donde L es la longitud de la envergadura de una sola estructura.

Se utiliza un ángulo de 35 a 50 grados para erigir la cercha triangular. Para un indicador, lo ideal son 45 grados. La altura de una viga rectangular se calcula multiplicando 1/6*L.

Otro factor crucial que hay que tener en cuenta al calcular grandes cerchas metálicas con una luz de 30 metros o más es el ascensor de construcción.

Características para averiguar los parámetros de la estructura de madera

• Al volar hasta 4.5 m se utilizan cabrios macizos con una sección recomendada de 50×150 mm a una inclinación de 0.6 m, 75×175 mm a un paso de 1.1 m.
• Al volar hasta 6 m. Con una gran pendiente, hay que unir los cabrios a lo largo y utilizar puntales. Sección recomendada 50×200 mm a un paso de 0.6 m, 100×200 mm a un paso de 1.1 m.
• Al volar más de 6 m. Aquí todos los cabrios serán compuestos; se necesitarán caballetes intermedios para redistribuir parte de la carga y reducir el pandeo de la viga. La sección transversal será la misma que para un vano de hasta 6 m de longitud.

Utilice la siguiente información para conocer las dimensiones de la estructura metálica:

• con una anchura de hasta 4.5 m – tamaño del producto 40*20*2 mm;
• con una anchura de 4.5 – 5.5 m – tamaño del producto 40*40*2 mm;
• con una anchura de más de 5.5 m – tamaño del producto 40*40*3 mm o 60*30*2 mm.

La distancia máxima entre dos apoyos es de 1.7 metros, así que téngalo en cuenta cuando calcule el paso. Si se incumple este parámetro, la resistencia y fiabilidad de la estructura quedarán en entredicho.

Para facilitar los cálculos Es preferible utilizar una calculadora de construcción en línea, puesto que ya dispone de datos tabulados para cada región.

Sólo queda introducir las dimensiones originales del edificio -incluyendo su anchura, longitud y diámetro- así como el grosor de la tubería de la granja.

Ejemplo para un tejado con una luz de 6 m

Examinaremos las características de cálculo de una cercha metálica para un toldo de 4 por 6 m, por ejemplo.

1. Material – perfil metálico cuadrado 3*3 cm con grosor de pared 1.2 mm.
2. En el diagrama del aparato, la longitud del tramo inferior será de 3.1 m, la superior – 3.9 m.
3. En el lado de la parte perpendicular estrecha del bastidor, los apoyos verticales 0.6 m de altura se coloquen.

Es imprescindible soldar los puentes oblicuos con un triángulo para reforzar el marco. Conviene utilizar un perfil más fino. Una luz de 6 m requerirá 5 dinteles. Sepárelos la misma distancia. Los separadores pueden utilizarse para reforzar los puentes colocándolos en ángulo recto. Un perfil separador de 20 por 20 mm es suficiente, y debe haber un 0.5 m de separación entre ellos.

Producción

En lo que respecta a las cerchas metálicas, la experiencia de construcción indica que si se suministra un plano previamente creado, resulta mucho más sencillo y rápido encargar a fábrica un conjunto de componentes necesarios para la estructura del tejado.

No todos los propietarios de una casa particular son capaces de llevar a cabo la experiencia y la preparación necesarias para fabricar ellos mismos las piezas del armazón.

Para evitar la putrefacción y los daños causados por los insectos, las estructuras de madera se tratan previamente con compuestos específicos durante la fabricación.

Una empresa de construcción puede proporcionarle la instalación del tejado llave en mano si no tiene tiempo para diseñar e instalar el armazón.

Cómo reforzar el marco?

Los tirantes auxiliares de tablas se fijan a las cerchas de madera y se colocan en el mismo plano que el soporte central. Esto reforzará las correas superior e inferior del armazón.

Asegúrese de que la carga se aplica a los nodos al crear un proyecto de armazón metálico.

Los tirantes y los cordones superior e inferior sólo se comprimen o estiran en esta situación. Esto le permitirá economizar tomando porciones de una sección transversal más pequeña.

El montaje de un armazón sobre bisagras es muy práctico, siempre que la carga que se le aplique se distribuya uniformemente.

Instalación

La secuencia de ensamblaje y fijación de los distintos materiales de la estructura varía. Examinemos cada una de ellas por separado.

Metal

1. Preparación de la finca. Es mejor ensamblar y soldar los elementos en el suelo.
2. Fijación de los postes verticales del marco. La instalación vertical se comprueba con una plomada.
3. Los tubos se sueldan a los bastidores en posición horizontal. Todas las soldaduras están limpias.
4. La granja sube. No podrás hacerlo solo, así que tendrás que contratar ayuda.

Tras desengrasar y aplicar un compuesto anticorrosión, el bastidor terminado se pinta del color deseado.

Es preferible prever puentes de apoyo específicos que serán más anchos que el armazón para facilitar el montaje en el suelo. Los elementos estructurales serán más fáciles de soldar sobre ellos.

Madera

A continuación se muestra la secuencia en la que se completa el proceso de instalación:

1. Impregnar los elementos de madera con un agente protector – antiséptico.
2. Se fija el Mauerlat. Su grosor es igual al de las paredes de soporte. Se impermeabiliza el Mauerlat y se fija horizontalmente.
3. Se hacen marcas en el Mauerlat donde se montarán los cabrios. Se cortan aberturas para ellos.
4. Si las luces son largas, habrá que empalmar las vigas a lo largo, reforzándolas con esquinas o placas metálicas.
5. Las cerchas se fijan de forma que sobresalga al menos 30 cm del Mauerlat. La fijación se realiza con pernos y soportes metálicos.
6. Se colocan los puntales. Se necesitan cuando la longitud de los cabrios es superior a 4.5 m.
7. Se rellenan los listones de revestimiento.
8. Se monta un techo en el interior del bastidor. Aislamiento del espacio bajo el tejado, si lo prevé el proyecto.

Aspecto	Explicación
Definición	Una cercha es una estructura diseñada para soportar un tejado inclinado.
Componentes	Una cercha se compone de vigas, tirantes y conectores.
Importancia	Las cerchas distribuyen el peso del tejado uniformemente, proporcionando estabilidad.
Materiales	Los materiales más comunes son la madera, el acero y el aluminio.
Consejos de diseño	Calcule bien las cargas y utilice materiales de calidad.
Instalación	Siga las directrices del fabricante y los códigos de construcción locales.
Mantenimiento	Inspeccione periódicamente si hay daños y repárelos si es necesario.

Cualquiera que trabaje en proyectos de construcción o remodelación debe comprender y diseñar cerchas para cubiertas inclinadas. Las cerchas proporcionan a su tejado el soporte y la forma esenciales que necesita para soportar diferentes cargas y condiciones meteorológicas. Soportan la integridad estructural del edificio y distribuyen el peso uniformemente por todo el tejado.

Es fundamental tener en cuenta elementos como la inclinación del tejado, los materiales elegidos y el estilo general de la casa a la hora de diseñar una cercha. La resistencia y funcionalidad de las cerchas vienen determinadas en parte por cada uno de estos componentes. Además de aumentar la longevidad de su tejado, unas cerchas bien diseñadas también mejoran el atractivo visual de su casa.

Utilizar los principios y técnicas de diseño adecuados garantiza que el rendimiento de las cerchas sea óptimo. Esto incluye elegir el tipo adecuado de cercha, medir y cortar los materiales con precisión y asegurarse de que el montaje se realiza correctamente. Utilizar un software de diseño acreditado o buscar asesoramiento profesional puede suponer una gran diferencia en la calidad del diseño de un sistema de cerchas.

Su tejado a dos aguas será resistente y estéticamente bonito si presta atención a estos detalles y sigue las mejores prácticas. Comprender el diseño de las cerchas es esencial para cualquier constructor, novato o experimentado, que desee completar con éxito un proyecto de construcción o remodelación.

Vídeo sobre el tema

Cerchas de madera para garaje, tejado a dos aguas.

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