Cálculo de cabriada de steel frame

Una cabriada simétrica a dos aguas tipo Fink o W, la más usada en viviendas de steel frame: cordón superior en cuatro tramos, cordón inferior horizontal en tres y cuatro diagonales en W que van del cuarto de la luz al tercio, del tercio a la cumbrera y de vuelta. Apoya en los dos muros y no necesita apoyo intermedio. Para cabriadas tijera, de una pendiente, truncas o de más de 14 m, el esquema cambia y hay que calcularlas aparte.

La calculadora resuelve el reticulado por el método de rigidez directa, con las cargas aplicadas en los nudos del cordón superior (cubierta, peso propio y mantenimiento o nieve) y del inferior (cielorraso). Como la Fink es isostática, los esfuerzos no dependen de la sección. Después suma la flexión que el cordón superior toma entre nudos por la carga repartida (w·a²/8) y la del cordón inferior por el cielorraso, y verifica cada barra con la combinación que le resulta más desfavorable: 1,4D; 1,2D + 1,6(Lr ó S) y, si se carga la succión de viento, 0,9D + 1,0W, que invierte el cordón inferior a compresión y las diagonales.

Las barras comprimidas por el art. C.4 con pandeo flexo-torsional de la sección de simetría simple (C.4.2), tomando como longitud de pandeo el tramo entre nudos en el plano de la cabriada y la separación del arriostramiento fuera de él; la flexión de los cordones con pandeo lateral entre arriostramientos (C.3.1.2.1); la interacción compresión-flexión (C.5.2.1) y tracción-flexión (C.5.1); la tracción por fluencia (C.2); la esbeltez máxima de 200; y la flecha en servicio con el límite L/240. Las uniones se estiman con tornillos #10 por el art. E.4.3.1 (volcamiento y aplastamiento, φ = 0,45).

Porque en una cabriada bien triangulada los esfuerzos son bajos: con 8 m de luz, cada 60 cm y cubierta de chapa, el cordón superior toma unos 7 kN de compresión, que un PGC 100 de 0,90 mm resiste si está arriostrado cada 60 cm por el OSB o las correas. Lo que suele mandar en la práctica no es el perfil sino las uniones: con chapas finas hacen falta muchos tornillos por nudo, y por eso muchos fabricantes trabajan con 1,25 o 1,60 mm. La calculadora muestra la cantidad de tornillos del apoyo para que se vea esa diferencia; también se puede elegir un perfil y verificarlo.

Depende de la luz, la pendiente y el perfil: una Fink de 8 m con 20° en PGC 100×0,90 tiene unos 22 m de perfiles y pesa alrededor de 32 kg; en PGC 100×1,25, 44 kg. Por m² de cubierta, con cabriadas cada 60 cm resultan 6 a 7 kg/m² y cada 1,20 m, 4 a 5 kg/m², sin contar correas ni arriostramientos. La calculadora lo muestra para cada caso.

El arriostramiento entre cabriadas (central y longitudinal), que es estructura y va en el proyecto; el aplastamiento del alma en el apoyo sobre la solera; los aleros, que trabajan en voladizo; los tímpanos; y la verificación de los anclajes a la succión del viento. Es un predimensionado para anteproyecto y presupuesto; la documentación de obra la calcula y firma un ingeniero matriculado.