Las estructuras metálicas articuladas tipo cercha

Las estructuras metálicas articuladas tipo cercha se emplean para salvar grandes luces por su formidable capacidad de redistribución de tensiones a través de sus barras, haciéndolas trabajar principalmente a esfuerzo axil.

Las cerchas metálicas son estructuras que permiten salvar grandes luces con poco material, gracias a su morfología de barras formando triangulaciones. El triángulo es la forma geométrica que, aunque se articulen sus nudos, mantiene su forma, por lo que una serie de triángulos concatenados forman una estructura plana o espacial estable.

El principio resistente de las estructuras en celosía es la distribución de las tensiones a lo largo de sus barras, con esfuerzo eminentemente axial, despreciando los posibles fenómenos de flexión en las barras. Esto se consigue analíticamente, estudiando el modelo como si todos sus nudos fuesen articulados, si bien en la práctica casi nunca se construyen con nudos rótula.

Los métodos de cálculo de este tipo de estructuras metálicas son varios, desde los métodos gráficos de Cremona, al equilibrio de nudos, pasando por el método matricial, como el empleado en la hoja de cálculo aportada en el siguiente enlace: Cercha educacional Barras.

Una vez estudiados los esfuerzos, es necesario comprobar la capacidad resistente de las barras, en especial aquellas que están sometidas a compresión, pues serán las que experimenten el fenómeno del pandeo.

En cerchas con aplicación en las estructuras metálicas de naves industriales, como las que se estudian en el Máster de Cálculo de Estructuras de Obra Civil en la escuela EADIC, el fenómeno de pandeo afecta de distinta manera a cada una de las barras que componen la triangulación.

Es necesario estudiar el pandeo según plano paralelo o perpendicular a la cercha.

En el plano de la cercha, la longitud de pandeo es igual o menor a la longitud de cada tramo de triangulación, pues la confluencia de barras genera su propio arriostramiento a pandeo.

En el plano perpendicular a la cercha, el cordón superior está atado por las correas de cerramiento, por lo que la longitud de pandeo se asocia a la distancia entre correas.

Sin embargo el cordón inferior tiene liberado el modo de pandeo en el plano horizontal a lo largo de toda su longitud, por lo que encontramos en este elemento el punto débil del dimensionamiento de cerchas articuladas. Por este motivo puede ser habitual encontrar diseños con un cordón inferior cuyo eje fuerte de inercia esté orientado para resistir mejor en horizontal.

Se trata este tipo de soluciones estructurales, de una forma versátil, económica y de buen resultado estético para resolver grandes luces, cuyo dimensionamiento debe estudiarse de acuerdo a ciertos aspectos propios de las estructuras articuladas.

Autor: José Cándido Guisado López, docente en el Máster de Cálculo de Estructuras de Obra Civil de EADIC.