Estructura de techos en Steel Frame: cabios, cabriadas y aleros

El techo: la parte del steel frame donde el viento manda

En un muro, la carga baja. En un techo de steel frame, no siempre: la cubierta es liviana, y cuando sopla fuerte el viento la levanta más de lo que el peso propio la baja. Esa inversión de signo es lo que vuelve al techo la pieza más malinterpretada del sistema, y la que menos tolera improvisaciones.

Esta guía recorre, con gráficos, cómo se resuelve la estructura de techo en steel frame: las dos grandes familias —cabios y cabriadas—, las partes y los tipos de cabriada, el arriostramiento que evita el volcamiento, y los aleros y tímpanos que rematan el conjunto. Sigue la práctica difundida en Argentina y el marco normativo de CIRSOC 303 con perfiles IRAM IAS U 500-205. Está escrita desde EDICI, estudio de cálculo de steel frame que documenta estos detalles en planos de montaje para obras de todo el país.

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Qué tiene que resolver la estructura de techo

Antes de elegir entre un sistema y otro, conviene tener claro para qué está el techo, estructuralmente hablando:

• Sostener la cubierta y sus cargas: peso propio de la estructura y del paquete de cubierta, más las sobrecargas de uso y mantenimiento y, donde corresponde, nieve (las cargas gravitatorias salen de CIRSOC 101).
• Resistir el viento, que sobre un techo actúa sobre todo como succión (tira hacia arriba). En steel frame esta suele ser la carga que gobierna el diseño.
• Llevar todo eso a los muros, en los mismos ejes en que están los montantes. La regla del in-line framing que ordena todo el sistema —y que desarrollamos en Encuentros en Steel Frame— no termina en el entrepiso: las cabriadas y los cabios también se alinean con los montantes de abajo, para que la carga baje de forma axial.
• Formar un conjunto espacial estable, no una fila de piezas planas paradas de canto. De ahí el arriostramiento.

Con eso en mente, hay dos maneras de armarlo.

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Familia 1 — Cabios: vigas inclinadas

Los cabios son perfiles PGC posicionados como vigas inclinadas. Y acá está la clave que se olvida seguido: como toda viga, un cabio debe apoyar en ambos extremos. No "arranca en el muro y sube en el aire": si no encuentra apoyo arriba, no es una viga, es una pieza en voladizo que nadie calculó.

En el esquema se ven los tres elementos del detalle:

• El cabio propiamente dicho: el perfil PGC inclinado que sigue la pendiente.
• El panel vertical de apoyo: la estructura que recibe el extremo superior del cabio. El tipo de apoyo central depende del diseño del proyecto — puede ser un panel portante interior, una viga, un muro.
• El rigidizador de alma en la zona de apoyo: un recorte de perfil que se coloca dentro del alma del PGC para que, con la reacción concentrada del apoyo, el alma no se abolle. Es el mismo criterio que se usa en los apoyos de las vigas de entrepiso.

Los cabios son la solución natural cuando la casa ya tiene un apoyo intermedio disponible (un tabique portante en el eje central, por ejemplo) o cuando se dispone una viga en la cumbrera.

Cabios sobre viga cumbrera y pieza Hanger

Cuando no hay un panel vertical justo debajo de la cumbrera, el apoyo superior de los cabios lo da una viga cumbrera: una viga que corre a lo largo de todo el caballete y recoge la carga de los cabios de ambos faldones.

La unión del cabio a la viga cumbrera se materializa con una pieza Hanger (colgadera): un herraje que "cuelga" el cabio de la viga y transfiere la reacción. Sin esa pieza, el cabio simplemente se apoya de canto contra el alma de la viga, que no está pensada para recibir la carga así.

Ojo con la lógica de este esquema: la viga cumbrera junta la carga de todos los cabios y la lleva a sus propios apoyos, que define el proyecto. Es decir, se concentra mucha carga en pocos puntos. Esa concentración es un tema de cálculo, no un detalle menor.

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Familia 2 — Cabriadas: reticulados para grandes luces

La cabriada resuelve el problema desde el otro lado: en vez de buscar un apoyo intermedio, se lo fabrica adentro. Es un reticulado de perfiles PGC que se autosostiene apoyando solo en sus dos extremos, sobre los muros. Por eso las cabriadas son aptas para cubrir grandes luces sin apoyos intermedios — y por eso son lo que permite las plantas libres, sin tabiques portantes en el medio.

Los tres tipos que aparecen una y otra vez en obra:

• Cabriada simétrica: el clásico techo a dos aguas, con la cumbrera centrada y los dos faldones de igual pendiente.
• Viga reticulada: un solo faldón, de menor a mayor altura. Es la solución para cubiertas de una sola pendiente.
• Cabriada tijera: el cordón inferior también sube, en lugar de ser horizontal. Es lo que permite un cielorraso inclinado y ganar altura interior sin subir la cumbrera.

La elección entre uno y otro tipo no es solo estética: cambia el esquema de barras, las solicitaciones internas y —muy concretamente— cuánto material lleva la cabriada.

Las partes de una cabriada

Todas las cabriadas comparten la misma anatomía: perfiles PGC vinculados según diseño.

• Cordón superior (PGC): acompaña la pendiente y recibe la cubierta. Su prolongación más allá del muro es lo que forma el alero.
• Cordón inferior (PGC): cierra el reticulado por abajo. Suele ser también el soporte del cielorraso.
• Diagonales y montantes: las barras internas que triangulan el conjunto. Son las que hacen que el reticulado sea rígido: sin triangulación, la cabriada es un mecanismo, no una estructura.

En un reticulado no hay barras decorativas: cada diagonal y cada montante está donde está porque el esquema estático lo pide. Sacar una "porque molestaba" —para pasar un conducto, para meter un tanque— cambia el reticulado entero y es una de las intervenciones más peligrosas que se hacen en obra.

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El arriostramiento: lo que evita el volcamiento

Acá va la advertencia que subrayamos en nuestro manual de steel frame: una vez montadas, las cabriadas deben arriostrarse para evitar volcamientos.

El motivo es geométrico. Una cabriada es muy rígida en su plano (por eso cubre luces enormes) y muy esbelta fuera de él: parada sola, es una lámina de canto. La primera cabriada montada no se sostiene por sí misma, y un conjunto de cabriadas sin vincular puede caer en efecto dominó ante un empuje lateral —o directamente ante una ráfaga durante el montaje.

Hay dos niveles de arriostramiento, y se ven en los esquemas:

• Arriostramiento central entre cabriadas: vincula las cabriadas entre sí en la zona de los montantes, cerca de la cumbrera. Impide que giren.
• Arriostramiento longitudinal: recorre el conjunto en diagonal, atando varias cabriadas a lo largo del techo. Es el que convierte la fila de reticulados planos en una estructura espacial capaz de tomar el empuje longitudinal.

Un error frecuente en obra: tratar el arriostramiento como una ayuda de montaje que después se saca o se afloja "porque las chapas ya lo agarran". No lo es. El arriostramiento es parte de la estructura definitiva, tal como lo son las cruces de San Andrés en los muros.

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Cubiertas de varias pendientes: cabriadas tipo y truncas

Una casa real casi nunca es un rectángulo puro. Apenas aparece un ala, un retiro o un techo a cuatro aguas, la geometría del techo deja de ser una repetición de la misma cabriada.

En estos casos conviven dos poblaciones de piezas:

• Cabriadas tipo: las de luz completa, que se repiten a lo largo del cuerpo principal. Son las que se fabrican en serie.
• Cabriadas truncas: cabriadas más cortas, que van perdiendo desarrollo a medida que se acercan a la zona donde el faldón lateral corta el volumen. Cada una es distinta de la anterior.

Esta zona es donde el techo se vuelve un problema de proyecto y no de catálogo: cada cabriada trunca apoya distinto, tiene una luz distinta y le baja una carga distinta. Es también donde más se improvisa en obra y donde más patologías aparecen.

Paneles de techo

En los faldones que no se resuelven con cabriadas completas —el faldón de una limatesa, el remate de un techo a cuatro aguas— la estructura se completa con paneles triangulares inclinados: paneles armados con los mismos perfiles, con forma de triángulo, que se montan sobre las cabriadas tipo y cierran la geometría.

Son la misma lógica de panelización que se usa en muros, aplicada a un plano inclinado: piezas prefabricadas, moduladas, que llegan armadas y se atornillan en su posición.

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Aleros y tímpanos

El techo no termina en la línea del muro. El alero —esa prolongación que protege la fachada del agua y del sol— también es estructura, y también se calcula: es un voladizo y, sobre todo, es la zona más solicitada por la succión del viento de todo el techo.

Dos piezas aparecen en la lámina:

• Paneles inclinados que conforman el alero: los paneles que continúan el plano del faldón más allá del muro, apoyados en la prolongación de los cordones superiores de las cabriadas.
• Panel de cierre que conforma el tímpano: el panel triangular que remata las fachadas laterales, entre la última cabriada y el borde. El tímpano no es un tapajuntas: es un panel estructural que cierra el frente del techo.

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El rol del viento: la carga que invierte el signo

Este es el punto que separa un techo de steel frame bien calculado de uno que se levanta con la primera tormenta seria.

Cuando el viento pasa sobre una cubierta, no la "empuja hacia abajo": la mayor parte del faldón queda bajo succión, es decir, una presión que tira hacia arriba. En una cubierta pesada (una losa, una teja sobre estructura maciza) el peso propio se come esa succión sin drama. En una cubierta liviana de steel frame, no: el viento puede levantar más de lo que el peso propio baja.

Las consecuencias son concretas:

• Las uniones y los anclajes pasan a trabajar a tracción, no a compresión. Un apoyo que "descansa" bajo peso propio tiene que agarrar bajo succión.
• La cadena completa importa: cubierta → cabriada/cabio → muro → fundación. Basta con que un eslabón esté pensado solo para gravedad para que el techo tenga un punto débil.
• Los aleros y los bordes son las zonas de succión más alta. No es casualidad que en los temporales lo primero que vuela sea un alero.

La succión se determina según CIRSOC 102 (Acción del viento sobre las construcciones), en función de la velocidad de la zona, la altura, la exposición y la geometría de la cubierta. Lo explicamos en detalle en Cargas de viento según CIRSOC 102, y podés estimar la presión de tu zona con nuestra calculadora de cargas de viento, gratis y sin registro.

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Errores comunes en techos de steel frame

• Cabios sin apoyo en un extremo. El error conceptual número uno: tratar al cabio como si fuera una barra de cabriada. Un cabio es una viga y apoya en los dos extremos, siempre.
• Omitir el rigidizador de alma en los apoyos. El perfil se ve entero, pero el alma se abolla justo donde se concentra la reacción.
• Cabios colgados a la viga cumbrera sin pieza Hanger, apoyados de canto contra el alma. Es una unión que no fue diseñada para eso.
• Sacar una diagonal de la cabriada para pasar un conducto o meter un tanque. Cambia el esquema estático del reticulado completo.
• Aflojar o retirar el arriostramiento después del montaje, "porque la cubierta ya arriostra". El arriostramiento longitudinal es estructura definitiva.
• Correr una cabriada de su eje y perder el in-line framing: la solera superior del muro pasa a trabajar a flexión para la que no fue calculada.
• Diseñar el techo solo para gravedad. Sin verificar succión, el paquete de anclajes y uniones queda subdimensionado exactamente donde más se lo necesita.
• Aleros "a ojo", agrandados en obra para mejorar la fachada. Un alero es un voladizo en la zona de máxima succión: si crece, cambia el cálculo.

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Qué define el cálculo (y qué se documenta en planos)

Nada de lo anterior es una elección de obra. El proyecto estructural define:

• Sistema: cabios (con qué apoyo intermedio, con o sin viga cumbrera) o cabriadas.
• Tipo de cabriada (simétrica, reticulada, tijera) y el esquema de barras: cuántas diagonales, cuántos montantes, en qué nudos.
• Sección de cada perfil PGC y la separación entre cabriadas o cabios —alineada con los montantes de los muros—.
• Uniones: tornillería, chapas de nudo, piezas Hanger, rigidizadores de alma.
• Arriostramiento central y longitudinal.
• Anclaje del techo al muro, verificado a succión.

Todo eso se dimensiona según CIRSOC 303 (estructuras de acero conformado en frío) con perfiles IRAM IAS U 500-205, con cargas gravitatorias de CIRSOC 101, viento de CIRSOC 102 y —donde corresponda— sismo según INPRES-CIRSOC 103. Y se documenta en planos de montaje, para que en obra no haya que decidir nada: solo ejecutar.

Si querés dimensionar rápido perfiles y cómputo de tu proyecto en steel frame, tenemos una calculadora de steel frame gratuita. Para la estructura completa —con firma de ingeniero matriculado— está el cálculo.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre cabios y cabriadas en steel frame?

El cabio es un perfil PGC posicionado como viga inclinada: como toda viga, tiene que apoyar en sus dos extremos, así que necesita un apoyo intermedio (un panel vertical, una viga cumbrera). La cabriada, en cambio, es un reticulado armado con perfiles PGC —cordón superior, cordón inferior, diagonales y montantes— que se autosostiene entre los dos muros extremos y es apta para cubrir grandes luces sin apoyos intermedios. La elección entre una y otra la define la geometría del proyecto y el cálculo.

¿Qué es la viga cumbrera y para qué sirve?

Es la viga que corre a lo largo de la cumbrera y da apoyo al extremo superior de los cabios cuando no hay un panel vertical en ese punto. Los cabios se vinculan a ella con una pieza Hanger (colgadera) que materializa el apoyo. La viga cumbrera trabaja recogiendo la carga de todos los cabios que llegan a ella y llevándola a sus propios apoyos, por eso su sección y sus apoyos son un punto crítico del cálculo.

¿Qué partes tiene una cabriada de steel frame?

Se arma con perfiles PGC vinculados según diseño: el cordón superior (que acompaña la pendiente y recibe la cubierta), el cordón inferior (que suele hacer de cielorraso y, bajo cargas gravitatorias, trabaja traccionado), y entre ambos las diagonales y los montantes, que triangulan el reticulado. La prolongación del cordón superior más allá del muro forma el alero. Cada barra se dimensiona por cálculo: en un reticulado no hay piezas decorativas.

¿Qué tipos de cabriada existen?

Las más habituales son la cabriada simétrica (dos aguas, con cumbrera centrada), la viga reticulada (de un solo faldón, para cubiertas de una pendiente) y la cabriada tijera, donde el cordón inferior también sube y permite ganar altura interior o un cielorraso inclinado. En cubiertas de varias pendientes conviven cabriadas tipo (las de luz completa, que se repiten) con cabriadas truncas, más cortas, que resuelven la zona donde se cruzan los faldones.

¿Por qué hay que arriostrar las cabriadas?

Porque una cabriada es una pieza muy rígida en su plano y muy esbelta fuera de él: recién montada, sola, tiende a volcarse. Por eso se vinculan entre sí con arriostramiento central (entre cabriadas, en la zona de los montantes) y arriostramiento longitudinal, que recorre el conjunto en diagonal y lo convierte en una estructura espacial estable. No es un elemento provisorio de montaje: es parte de la estructura definitiva.

¿Por qué el viento es la carga que manda en un techo de steel frame?

Porque la cubierta es liviana. El viento, al pasar sobre el techo, genera succión: una presión que tira hacia arriba y que en una cubierta liviana puede superar el peso propio, de modo que el techo tiende a levantarse en vez de bajar. Eso invierte el signo de las cargas y hace críticas las uniones y los anclajes, que pasan a trabajar a tracción. La succión se determina según CIRSOC 102 (viento) según la zona, la altura y la geometría de la cubierta.

¿Quién define la estructura de techo: el calculista o el montador?

El proyecto estructural. La elección entre cabios y cabriadas, el tipo de cabriada, la sección de cada perfil, la separación entre cabriadas, el arriostramiento y las uniones se dimensionan según CIRSOC 303 (perfiles conformados en frío) con perfiles IRAM IAS U 500-205, con cargas de CIRSOC 101 y viento de CIRSOC 102, y quedan documentados en planos de montaje. El montador ejecuta esos planos. Improvisar un techo en obra —sacar una diagonal, correr una cabriada, omitir el arriostramiento— es una de las fuentes más habituales de patologías del sistema.