Las cubiertas inclinadas son, tradicionalmente, incluso hoy en día, estructuras de cerchas de madera que pueden construirse en una gran variedad de formas y pendientes. Tanto la forma como la pendiente del techo cumplen funciones tanto funcionales como estéticas. El objetivo principal de las cubiertas es cumplir con los requisitos básicos de desempeño dictados por el clima: proteger el edificio de las condiciones atmosféricas como la precipitación, el viento, el frío y el calor, al tiempo que separa los espacios interiores destinados a almacenamiento, vivienda u otras funciones, similar a las paredes. La cercha de la cubierta actúa como la parte estructural portante del techo inclinado, soportando el peso del techo y transfiriéndolo a las estructuras inferiores.
Las formas de cubierta más utilizadas son las siguientes:
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Cubierta a dos aguas;
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Cubierta tipo pabellón o piramidal, incluyendo formas especiales como cúpula y cono;
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Cubierta inclinada a un agua;
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Cubierta a cuatro aguas;
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Cubierta a media agua;
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Cubierta mansarda;
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Cubierta a dos aguas tipo holandés.
Se distingue entre cubiertas de baja y alta pendiente según el ángulo de inclinación. Esta película muestra las estructuras de cerchas de madera tradicionales y contemporáneas más comunes:
1. Cubierta con cerchas
La cubierta con cerchas pareadas es una solución simple que puede usarse para luces de 5 a 7 metros. Tradicionalmente, los pares de vigas se conectan mediante una viga de atado que descansa sobre las vigas de pared con una sola unión ensanchada. Las vigas de atado también forman el sistema estructural del forjado, creando una cercha de techo integrada con el mismo. A menudo se instalan aleros en voladizo en los extremos de las vigas. Los aleros y extremos de las vigas se unen típicamente a las vigas de atado mediante uniones de caja ensartadas, mientras que las vigas se encuentran en la parte superior con uniones abiertas de espiga y mortaja. Toda la estructura se refuerza lateralmente con arriostramientos de viento que abarcan de 3 a 4 vigas.
En la construcción contemporánea, las cubiertas pareadas se ensamblan directamente sobre la estructura de forjado ya completado. Las vigas, generalmente espaciadas a intervalos de 90–100 cm, se fijan a la viga de coronamiento mediante uniones de encaje de “pico de pájaro”. La viga de coronamiento se ancla a la estructura del forjado inferior mediante pernos de anclaje. Las vigas se encuentran en la parte superior con una unión a tope, apoyándose en la viga cumbrera mediante encajes de “pico de pájaro”. Pares de vigas de atado conectan los extremos superiores de las vigas con uniones ensanchadas simples, proporcionando soporte total a la viga cumbrera.
2. Cubierta con viga de collar
La cubierta con viga de collar puede emplearse para luces de hasta aproximadamente 10 metros. En este caso, se instala una barra horizontal comprimida conocida como viga de collar entre los pares de vigas, actuando como soporte intermedio para evitar la deformación de las vigas.
La longitud máxima recomendada es de 4 metros. Tradicionalmente, el diseño típico utilizado era una unión de caja ensartada o una unión a cola de milano. La principal desventaja de estas soluciones es que debilitan las vigas precisamente en el punto de mayor esfuerzo de flexión. En otros aspectos, la cercha es idéntica a la cubierta con cerchas pareadas cerradas.
En la construcción contemporánea, las vigas de collar y las vigas se aseguran con escuadras y correas fijadas con pernos. Todos los demás detalles de unión permanecen similares a la construcción estándar de cubierta con cerchas pareadas cerradas.
3. Cerchas con correas
En muchos tipos de cerchas, las vigas también se apoyan en puntos intermedios. El método de soporte más común son las correas, que transfieren la carga a postes o puntales situados en las cerchas principales. Las estructuras de techo construidas de esta manera se denominan cerchas con correas.
La cercha de correas más típica es la cubierta con doble correa, con luces de 10 a 12 metros. En los diseños tradicionales, las correas se apoyan en postes colocados sobre las vigas de atado, las cuales se apoyan lateralmente mediante puntales inclinados. Junto a los postes, las vigas de atado también ayudan a estabilizar la posición de las correas. Los refuerzos de rodilla refuerzan la conexión entre los postes y las correas.
Tipos de uniones típicas:
- Las vigas de atado y las vigas de collar se conectan a las vigas mediante uniones a cola de milano reforzadas con pernos.
- Las vigas de atado se conectan a los postes y a las correas mediante uniones ensanchadas simples; de igual forma, la viga cumbrera y las vigas de collar se unen mediante ensanchamientos simples.
- Los puntales se conectan tanto a los postes como a las vigas de atado mediante uniones de caja ensartadas.
- Los postes se conectan a las vigas de atado y correas mediante espigas rectas.
- Los refuerzos de rodilla unen los postes y las correas mediante espigas de caja ensartadas.
- Finalmente, las vigas se apoyan sobre las correas mediante uniones simples de “pico de pájaro”.
En la construcción moderna de cerchas, tanto los postes como los puntales inclinados descansan directamente sobre una placa de postes. Los métodos de unión se han simplificado respecto a los tradicionales; por ejemplo, los extremos de las vigas de atado utilizan uniones más simples en lugar de uniones a cola de milano.
La cubierta con triple correa es una versión mejorada de la cubierta con doble correa. Aquí, la viga cumbrera también se apoya en un poste. Está arriostrada lateralmente mediante puntales inclinados que siguen la alineación de los puntales inferiores y se fijan a las vigas de atado con pernos. Los refuerzos de rodilla conectan la viga cumbrera y el tercer poste central. Esta versión es adecuada para luces de 11 a 13 metros.
Una variación interesante de las cubiertas con doble y triple correa es la cercha mansarda tradicional, que maximiza el espacio útil del ático. El diseño mansarda presenta un perfil característico de techo a cuatro aguas quebrado, donde la sección bajo la correa asciende con mayor pendiente, mientras que la sección superior tiene una pendiente más suave.
4. Cerchas de suspensión
Las cerchas de suspensión utilizan vigas tensadas y postes de suspensión para soportar vigas horizontales. En el pasado, esta solución se utilizaba cuando no era posible proporcionar soporte de columna.
Las cerchas con poste rey abarcan hasta 8 metros. Los postes de suspensión se instalan en las cerchas principales entre las vigas de atado y la cumbrera. En la parte superior, el poste se cuelga mediante un perno entre pares de vigas de collar, conectando las vigas con una unión a cola de milano. En la parte inferior, las vigas de atado se conectan a los colgadores de vigas atornillados a los postes de suspensión. El sistema de suspensión se completa con puntales inclinados que actúan como vigas comprimidas, conectados a los postes de suspensión mediante uniones de doble ensanche, reforzadas con correas de acero.
Los puntales inclinados transfieren cargas a las vigas de atado cerca de los apoyos, donde se conectan con uniones de doble ensanche. Además de la viga superior y la cumbrera, toda la estructura se refuerza longitudinalmente con una viga principal conectada a las vigas de atado en la cercha principal mediante ensanches simples.
Las cerchas con poste reina cuelgan los postes de suspensión de las correas. Las correas se colocan sobre las vigas de atado, suspendiendo la viga de amarre en dos puntos. El sistema de suspensión se completa con vigas de tensión (vigas comprimidas horizontalmente que conectan las uniones superiores de los puntales inclinados). Las vigas de tensión y los postes de suspensión se conectan con uniones de espiga con hombro, mientras que los puntales inclinados se conectan a las vigas de atado y los postes de suspensión mediante uniones de doble ensanche. Al duplicar los postes, también se duplican las vigas principales, y las conexiones de correas se refuerzan con refuerzos de rodilla en las cerchas principales.