Las cerchas de acero presentan unas cuantas formas recurrentes: Pratt, Warren, Howe, Fink, poste rey y poste reina, luz norte, además de algunos perfiles planos y especiales. El nombre de cada una describe principalmente cómo están dispuestos sus elementos internos de la red. La elección de la forma adecuada para un edificio depende mucho menos de su apariencia que de tres factores: la luz libre que se debe cubrir, las cargas que el techo o el piso deben soportar y la propia forma del techo. Esta guía clasifica los tipos más comunes según las luces que admiten y las cargas que soportan, y luego propone un método sencillo para reducir las opciones a una sola alternativa.
Qué soporta una cercha de acero
Una cercha de acero es una estructura abierta compuesta por miembros rectos dispuestos en triángulos; esa triangulación le permite cubrir grandes distancias utilizando mucha menos cantidad de acero que una viga maciza de igual alcance. Cada miembro soporta principalmente fuerzas axiales —tensión pura o compresión pura— en lugar de flexión, razón por la cual una celosía profunda y ligera puede superar en rendimiento a una sección laminada pesada.
El vocabulario es el mismo para todos los tipos. Los miembros horizontales superior e inferior son las cuerdas, mientras que los miembros diagonales y verticales entre ellas forman la red. En una cercha de techo simplemente apoyada bajo carga gravitatoria, la cuerda superior trabaja en compresión y la cuerda inferior en tensión. Por ello, las secciones más pesadas se encuentran en la cuerda superior y cerca de los apoyos, donde se concentra la cortante máxima. Cuando se designa una cercha —Pratt, Howe, Warren—, se está nombrando el patrón de la red, pues ese patrón determina qué miembros soportan la tensión y cuáles la compresión. Esta simple idea explica la mayoría de las diferencias que se describen a continuación.
Los principales tipos de cerchas de acero y sus aplicaciones
Los tipos comunes de cerchas de acero se agrupan claramente según la luz: pequeños perfiles de poste rey y fink para viviendas, cerchas de medio alcance de poste reina y Howe, y cerchas de largo alcance de Pratt y Warren para techos industriales y puentes. A continuación se indica la banda de luces que cada tipo suele cubrir y la función para la que está especialmente diseñado.
Armazones Pratt y Warren
Los armazones Pratt y Warren son los caballos de batalla de gran luz, utilizados comúnmente desde aproximadamente 20 m hasta unos 100 m en el ámbito de los puentes. En un armazón Pratt, las diagonales están dispuestas de modo que, bajo la carga gravitatoria, las diagonales trabajan a tensión y las verticales más cortas a compresión. Como el acero sometido a tracción puede emplear perfiles más ligeros, este diseño convierte al Pratt en una opción eficiente y económica para grandes cubiertas, hangares de aviones y puentes ferroviarios. El armazón Warren elimina la mayoría de las verticales y utiliza diagonales iguales dispuestas en triángulos equiláteros alternados; así, sus miembros comparten tensiones y compresiones de manera sucesiva, y el conjunto requiere menos elementos. Esto lo convierte en una elección sólida para cubiertas industriales con cargas uniformes, naves de grúas y pórticos, así como puentes modulares; sin embargo, una carga puntual aislada debe aplicarse sobre una junta del panel, no en medio de la cuerda. Ambas configuraciones constituyen la columna vertebral de un típico edificio de acero con celosía.
Howe Trusses
Un armazón Howe es el espejo geométrico del Pratt y suele abarcar luces de entre 6 m y 30 m. Patentado por William Howe en 1840, invierte la lógica de la red: bajo la carga gravitatoria, sus diagonales soportan compresión y sus verticales, tracción. Esta disposición responde bien a cargas pesadas y concentradas, razón por la cual los armazones Howe se emplean en estructuras de cubierta más robustas, graneros agrícolas y talleres, así como en puentes donde el peso de la carga supera la economía del acero.
Fink Trusses
Un armazón Fink es el especialista para luces reducidas en cubiertas inclinadas, normalmente abarcando entre 5 m y 9 m. Su red se pliega en forma de W subdividida, situando los elementos cortos cerca de la trayectoria de la carga, lo que proporciona una alta relación resistencia-peso con la menor cantidad de acero de cualquier perfil común. Este es el armazón detrás de la mayoría de las cubiertas inclinadas residenciales y comerciales ligeras, donde las luces son cortas y la pendiente es pronunciada.
Armazones King Post y Queen Post
Los armazones King post y Queen post son los perfiles más sencillos, diseñados para las luces más cortas. Un armazón King post utiliza una única vertical central que une el vértice con la cuerda inferior. Este perfil resulta adecuado para luces de aproximadamente 5 m a 10 m y es la opción natural para pequeñas cubiertas, cobertizos y tramos cortos y simples. Un armazón Queen post añade una segunda vertical y una pieza horizontal de tensión entre ambos montantes. Esto amplía su rango útil a unos 8 m a 12 m y evita que la carga recaiga sobre el centro de la viga de unión, lo que lo hace idóneo para viviendas medianas, graneros y pequeños salones.
Armazones North-Light y Saw-Tooth
Los armazones North-light y Saw-tooth existen para introducir luz natural en edificios profundos, y la versión North-light suele abarcar entre 20 m y 30 m. Un armazón North-light es deliberadamente asimétrico: una cara corta y empinada está acristalada y orientada hacia el norte en el hemisferio norte, de modo que el piso recibe luz diurna constante sin la ganancia de calor del sol directo. Repitiendo esta unidad en múltiples travesaños, se obtiene la cubierta en forma de dientes de sierra que se observa sobre grandes fábricas y naves logísticas, donde la iluminación uniforme es fundamental y las cumbreras acristaladas pueden ahora albergar paneles fotovoltaicos. Ambos tipos son elementos básicos en fábricas, talleres y edificios industriales de acero.
Entramados de cuerda paralela (planos)
Un entramado de cuerda paralela, o plano, mantiene sus cuerdas superior e inferior paralelas en lugar de inclinadas, y es la opción preferida cuando la profundidad estructural es limitada. Construido según un arreglo Warren plano o Pratt plano, soporta pisos, techos planos o de baja pendiente y cubiertas de puentes. Su profundidad abierta resulta útil para instalar conductos, tuberías principales de rociadores y otros servicios directamente a través de la estructura.
Perfiles especializados: Entreamados en tijera, en abanico y en K
Los entramados en tijera, en abanico y en K son soluciones orientadas a formas que responden a problemas específicos, más que a cubiertas de uso general. Un entramado en tijera permite que sus cuerdas inferiores se crucen y se inclinen hacia arriba, creando un techo abovedado o de catedral ideal para iglesias, salones y espacios destacados. Esto requiere más acero y admite mayor deflexión, por lo que las luces deben mantenerse moderadas. Un entramado en abanico se asemeja a un Fink, pero añade elementos de alma que irradian desde los apoyos, distribuyendo la carga entre más puntos del panel en techos inclinados de mayor tamaño. Un entramado en K organiza su alma en forma de K, lo que reduce la longitud de los miembros de compresión; esto resulta ventajoso en elementos muy profundos o muy largos, como puentes de gran luz y estructuras altas. Cuando las luces superan lo que cualquier entramado plano puede manejar sin problemas, se recurre a una estructura de armazón espacial se convierte en la alternativa.
| Tipo de entramado | Luz típica | Carácter web | Dónde encaja |
|---|---|---|---|
| Pratt | ~20–100 m | N-web; diagonales en tensión | Techos de gran luz, hangares, puentes |
| Warren | ~20–100 m | Triángulos equiláteros; menos elementos | Techos industriales, naves de grúas, puentes modulares |
| Howe | ~6–30 m | Inverso de Pratt; diagonales en compresión | Techos pesados, graneros, puentes |
| Fink | ~5–9 m | Red W subdividida | Techos inclinados residenciales / comerciales ligeros |
| Poste rey | ~5–10 m | Poste central único | Techos pequeños, cobertizos, luces cortas |
| Poste reina | ~8–12 m | Dos postes + pieza de tensión | Casas medianas, graneros, salones |
| Luz del norte | ~20–30 m | Asimétrico, cara acristalada al norte | Fábricas, talleres, almacenes |
| Dientes de sierra | Matriz de múltiples travesaños | Crestas acristaladas repetidas | Grandes edificios industriales de múltiples travesaños |
| Cordón paralelo (plano) | Vigas de luz limitada | Cordones paralelos | Pisos, techos planos, techos de servicio |
| Scissors | Moderado | Cordones inferiores cruzados y inclinados | Techos abovedados / de catedral |
| Fan | Techos de pendiente media | Tipo fink con alma adicional | Techos de mayor pendiente |
| Armadura en forma de K | Miembros muy largos o profundos | Alma en forma de K | Puentes largos, estructuras altas |
Adecuar una armadura a la luz, la carga y la forma del techo
La luz es el primer filtro, porque la profundidad de la cercha depende directamente de ella. Un punto de partida común es una relación entre la luz y la profundidad de alrededor de 10 a 15; así, para una luz de 24 m, la profundidad suele situarse entre 1,6 m y 2,4 m antes de realizar cualquier verificación detallada. Además, las cerchas suelen convertirse en la opción estructural más económica cuando la luz libre supera aproximadamente los 20 m. Por debajo de ese valor, una viga laminada o un pórtico rígido suelen cumplir la misma función con menor complejidad de fabricación.
La carga es el segundo filtro y elimina más opciones que la sola luz. Las cargas gravitatorias del propio tejado, la nieve y la elevación por el viento se combinan en un caso de carga dominante —tal como establece la norma ASCE 7— antes de definir la forma final. Las cargas concentradas modifican la solución con mayor rapidez. Un polipasto, un equipo de climatización en la azotea o una tubería principal de rociadores deben ubicarse en una junta del panel, pues una barra que soporta esa carga en medio de la luz terminaría sometida a flexión para la cual no fue diseñada. Cuando intervienen cargas puntuales pesadas o cargas móviles de grúas, la geometría regular de una cercha Pratt o Warren resulta adecuada; en cambio, los techos más ligeros y uniformemente cargados permiten adoptar formas Fink o de luz norte.
La forma del tejado es el tercer filtro y, a menudo, el más visible. Un tejado de pendiente pronunciada sugiere perfiles Fink, Howe o Pratt; un tejado plano o de baja pendiente apunta a cerchas de cordón paralelo; un techo abovedado requiere una cercha en tijera; y una necesidad de iluminación natural orienta hacia techos de luz norte o de dientes de sierra. Para luces moderadas, también conviene considerar un Marco portal frente a cercha, ya que un pórtico rígido a veces resulta más sencillo de fabricar y montar. Asegurar estos tres factores desde el principio implica la misma disciplina que se emplea para diseñar edificios de acero techos y pórticos en su conjunto.
Fabricación y conexiones que influyen en la elección
La forma en que se fabrica y conecta una cercha determina qué tipo resulta práctico, a veces incluso más que los propios cálculos estructurales. Las cerchas de acero suelen soldarse en taller para formar subensamblajes transportables y luego ensamblarse en obra mediante tornillos en las juntas; por ello, el tamaño de los elementos, el acceso para la soldadura y las dimensiones que caben en un camión influyen directamente en la elección del perfil. Las uniones encierran toda la lógica de la cercha, razón por la cual conexiones de estructuras de acero — placas de refuerzo, uniones en T soldadas y empalmes atornillados — se detallan junto al dimensionamiento de las piezas estructurales, en lugar de después.
Dado que una cercha es tan buena como las secciones y uniones de las que está compuesta, la capacidad de fabricación debe considerarse desde el inicio del proceso de selección, no solo en la fase de taller. Qingdao Fabricación KAFA Co., Ltd. cuenta con líneas dedicadas a la producción de secciones H‑beam, secciones tipo caja y correas C/Z, y posee las certificaciones de diseño, fabricación e instalación para estructuras de acero tanto ligeras como pesadas. Esta amplia gama permite a los fabricantes verificar simultáneamente el dimensionamiento de las alas y el alma, el acceso para soldadura y las divisiones para transporte. Su planta de 20.000 metros cuadrados en Qingdao opera bajo el sistema de gestión de calidad ISO 9001:2015, y la cercha se considera uno de los principales elementos de carga. componentes metálicos para edificios en lugar de ser un añadido posterior a las columnas y el revestimiento.
Elegir la cercha de acero adecuada
Elegir bien consiste en filtrar primero según criterios lógicos, en lugar de partir de una forma preferida. En primer lugar, fije la luz libre: para luces cortas, incluya en la lista final las cerchas de poste rey, poste reina y Fink; mientras que para luces superiores a unos 20 m, oriente su elección hacia los perfiles Howe, Pratt y Warren. A continuación, aplique el caso de carga dominante — nieve, levantamiento por viento y cualquier carga concentrada o de grúa — lo que suele reducir la lista a uno o dos candidatos. Finalmente, deje que la forma del techo y las necesidades de iluminación natural definan la configuración final: opte por una cercha de tijera para techos abovedados o por una cercha de luz norte para lograr una iluminación uniforme en la fábrica. Establezca primero la luz libre y el caso de carga dominante; así, el perfil de la cercha —Pratt, Fink, de luz norte u otro— casi siempre quedará determinado por estos dos parámetros, mientras que la fabricación y el detalle de las conexiones confirmarán la elección antes de iniciar el corte del acero.
Preguntas frecuentes
¿Qué tipo de cercha de acero abarca la mayor luz?
Las cerchas Pratt y Warren cubren las mayores luces entre los tipos más comunes, generalmente desde unos 20 m hasta 100 m en aplicaciones de puentes. Para miembros que resultan muy profundos o muy largos, suele emplearse una cercha K, ya que su alma reduce la longitud de los elementos de compresión; y más allá de las cerchas planas, toma el relevo una estructura espacial.
¿Cuál es la cercha de acero más económica para un tejado inclinado?
La cercha Fink es la opción económica habitual para cubiertas de pendiente corta, ya que su entramado en forma de W subdividido permite cubrir luces de 5 m a 9 m con la menor cantidad de acero entre los perfiles pequeños. El ahorro se logra gracias a las barras del alma cortas y a una alta relación resistencia-peso, no a reducir el tamaño de las barras de los cordones según lo exija el caso de carga.
¿Cuál es la diferencia entre una cercha Pratt y una Howe?
Una cercha Pratt y una Howe son imágenes especulares entre sí. Bajo cargas gravitatorias, la cercha Pratt somete sus diagonales a tracción y sus montantes a compresión, mientras que la Howe invierte esta disposición. En acero, la cercha Pratt suele ser preferida porque sus largas diagonales en tracción pueden emplear perfiles más ligeros, mientras que la Howe resulta adecuada para cargas concentradas pesadas, donde las diagonales en compresión aportan ventajas.
¿Qué profundidad debería tener una cercha de acero para su luz?
Una cercha de acero suele diseñarse con una relación entre luz y profundidad de aproximadamente entre 10 y 15. Esto sitúa una luz de 24 m en un rango de profundidad inicial de unos 1,6 m a 2,4 m, cifra que luego el ingeniero ajusta teniendo en cuenta el límite de deflexión y el caso de carga predominante, en lugar de fijarla únicamente según esa relación.
¿Son mejores las cerchas de acero que una estructura portal?
Ninguna de las dos es universalmente superior; la elección adecuada depende de la luz y de la profundidad de la cubierta. Una cercha suele resultar más conveniente en luces claras muy largas y cuando existe espacio suficiente para su profundidad, mientras que una estructura portal rígida puede ser más sencilla de fabricar y montar en luces moderadas. Compare ambas ante el mismo caso de carga antes de tomar una decisión.
¿Pueden dejarse expuestas las cerchas de acero para cubiertas?
Las cerchas de acero suelen dejarse a la vista en talleres, almacenes e interiores de comercios, donde la estructura abierta forma parte del diseño y permite un fácil acceso para las instalaciones. Aun así, las cerchas expuestas requieren protección contra la corrosión y, cuando sea necesario, protección contra el fuego, según lo exijan el uso del edificio y las normativas aplicables.
Lecturas adicionales
- SteelConstruction.info – Cerchas — Recurso industrial BCSA / Steel for Life. Aborda los tipos de cerchas, los rangos de luz y las directrices de relación entre luz y altura que rigen el dimensionamiento.
- ASCE 7, Cargas mínimas de diseño y criterios asociados para edificios y otras estructuras — Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. La norma de carga que determina qué luz y qué tipo de cercha requiere realmente una cubierta.
- AWS D1.1, Structural Welding Code – Steel — Sociedad Estadounidense de Soldadura. El código que regula las uniones soldadas que mantienen unidas las cerchas de acero fabricadas.
