UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO ESCALERAS DE CONCRETO ARMADO DOCENTE: Ing. Carlos Minaya
ESTUDIANTE: Tapia Osorio Marco Antonio
CURSO: Ingeniería Economica
ESCUELA: Ingeniería Civil
1.0 OBJETIVO La escalera es la estructura que tiene como principal objetivo comunicar dos espacios diferentes que se hayan separados por una distancia determinada. Esta estructura es una construcción que avanza de manera diagonal en esa distancia a partir de la superposición de escalones o de peldaños que limitan el esfuerzo o la dificultad de acceso al mínimo posible.
2.0 MARCO TEORICO Las Escaleras comunican, por medio de escalones o peldaños, el desnivel existente entre dos plantas, dos zonas con plantas de diferentes alturas o para comunicar en una ordenación exterior. Las Escaleras se diseñan dentro de ciertas normas establecidas en las ordenanzas de la construcción para ofrecer comodidad y seguridad a quienes las transitan. Forman parte, junto con ascensores, montacargas, escaleras mecánicas y rampas del grupo de estructuras y elementos que sirven para las comunicaciones verticales en los edificios. Por lo general, la circulación habitual en edificios, se realiza por medios mecánicos, como en los casos de ascensores, escaleras mecánicas y montacargas, que economizan energía y tiempo para los usuarios. A pesar de ello, como medida de seguridad, en todos los casos deben existir escaleras normales o de emergencia para permitir la evacuación fluida en el menor tiempo posible. Siempre dentro del marco establecido por las normas en vigor.
UNA MIRADA HISTÓRICA Ya en las primitivas cabañas sobre pilotes se las utilizaba. También era empleada con sentido religioso, como elemento de conexión entre el cielo y la tierra, o de ascensión hacia las alturas para alcanzar la Divinidad. Por ejemplo, en las civilizaciones mesopotámicas, se levantaban los zigurats, o las pirámides escalonadas de las civilizaciones mayas o aztecas.
Pirámide Escalonada A pesar de la evolución que han tenido las escaleras de mano, se han seguido colocando en los exteriores de edificios como elemento de realce para remarcar el emplazamiento en el cual se situaban. Tiempo más tarde, alrededor de los siglos XV y XVI, se situaron en el interior de las edificaciones, manteniendo su carácter respecto de las cualidades del edificio y de los propietarios. Fue el período en que comenzaron a crearse diseños de gran valor arquitectónico con un lenguaje de formas elegantes y suntuosas para brindar representatividad y sentido de poder (Ejemplo del Renacimiento Italiano: Escalera de la Biblioteca Laurenciana, Miguel Angel Buonarotti, Florencia).
Escalera de la Biblioteca Laurenciana Con el empleo de nuevos materiales y nuevas técnicas constructivas, en el siglo XX, combinando el acero con el hormigón armado, se han
concretado diseños en estructuras de las más diversas formas, de tal manera que se ha renovado el antiguo lenguaje formal de éstos elementos constructivos.
TIPOLOGÍAS BÁSICAS Aunque las formas fundamentales son las mismas, por la inclusión de nuevos materiales e innovadores sistemas constructivos, muchas y muy variadas son las soluciones en materia de escaleras, dándole en muchos casos el carácter de protagonista en la estancia donde se encuentran. Básicamente existen tres tipos de escaleras:
Escaleras Rectas Existen muchas variantes, por ejemplo, dentro de las rectas, hay escaleras sencillas de un solo tramo con o sin descansillo intermedio, y otras formadas por varios tramos rectos cambiando la dirección en los descansillos intermedios.
Escaleras Curvas Las escaleras curvas permiten diferentes combinaciones: circulares, ovaladas, elípticas, semicirculares con ojo interior o no. Dentro de las escaleras circulares incluimos las de trazado radial en sus escalones, aunque la forma de la caja sea rectangular. Las escaleras circulares que definen un círculo completo en su desarrollo y que no poseen ojo central, se denominan escaleras caracol; son escaleras de poco ancho (entre 0,50 y 0,70 m), con el inconveniente que son muy incómodas para descender.
Escaleras Compensadas Dentro de las escaleras mixtas se debe evitar que en la combinación de los tramos rectos con curvos exista un cambio brusco, para ello se realiza una compensación del tramo recto al curvo para lograr un paso gradual al usuario. Dentro de este tipo, hay escaleras con giro de 180º (media vuelta) y con giro de 90º (un cuarto de vuelta).
ELEMENTOS DE LAS ESCALERAS Definimos a continuación algunos términos usuales de las diferentes partes y elementos que componen una escalera:
Altura entre plantas Es la distancia que media entre la cota superior del pavimento de dos plantas consecutivas.
Arranque El arranque es el inicio de la escalera en sentido ascendente.
Anchura o ámbito de la escalera El Anchura o ámbito de la escalera, es el ancho de paso de la escalera.
Caja de escalera La Caja de Escalera, es el espacio que contiene la escalera cuando ésta posee su recinto propio.
Contrahuella La Contrahuella o Tabica diferencia de altura consecutivos o entre éstos y un descansillo.
entre
dos
peldaños
Descansillo, Rellano o Meseta Descansillo, Rellano o Meseta, es elector de la escalera con mayor superficie, donde se interrumpe la secuencia de escalones. Debe evitarse el partirlos con escalón (en forma de abanico o triángulo) por razones de seguridad. En los descansillos intermedios rectos las medidas deben ser cómodas para no interrumpir el paso normal de una persona. La fórmula que se utiliza para calcular su longitud es: L = Nº de pasos x 64 + huella del escalón Daremos un ejemplo: Un descansillo de un solo paso en una escalera con 28 cm de huella es L = 64 + 28 = 92 cm. Uno de dos pasos será:
L = (64 x 2) + 28 = 156 cm.
Desembarco de la escalera Desembarco, es la meseta final de la escalera.
Escapada La escapada es la altura libre vertical entre el plano horizontal (huella) y el forjado (techo superior). Por lo general la altura mínima es de 2,10 m.
Flecha Con la flecha se indica en los planos (planta) el sentido ascendente de la escalera.
Huella Se denomina huella a la parte horizontal del peldaño.
Línea de Paso o de Huella
La línea de paso es la línea por la que se pasa la mayoría de las veces, y donde se calculan las fórmulas de contrahuella / huella; es de mucha importancia en escaleras curvas o con peldaños no rectangulares. En éstas últimas se considera una línea separada de 40 cm. del ojo de la escalera. Peldaño o escalón El peldaño o Escalón es la superficie de apoyo y elevación, elemento para pasar de un nivel a otro, se compone de huella y contrahuella.
Pendiente La pendiente, es la relación entre contrahuella y huella; se puede indicar en grados (gradiente), en tanto por ciento o mediante la relación entre huella y contrahuella.
Tramo de la escalera El Tramo de la Escalera es el tramo de la escalera es cada secuencia consecutiva de escalones entre dos descansillos. El número de escalones no debe ser inferior a 3 ni superar los 16. Vuelo del Escalón Parte del escalón que sobresale por su canto anterior a fin de lograr mayor superficie de pisada. El vuelo máximo puede ser de 4 cm., ya que tal elemento sobresalido puede ocasionar tropiezos al usuario. El vuelo no se considera en el cálculo de pendientes ni en la relación huella/ contrahuella.
Zanca La zancaes el elemento resistente, cada una de las vigas que sirven de soporte sobre el cual descansan los escalones de cada tramo de la escalera.
A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO DE ESCALERAS El paso normal de una persona sobre terreno horizontal mide entre 55 y 65 cm. de longitud. En terrenos en subida, el paso se acorta, en ascensión vertical se reduce a la mitad. Para que una escalera sea cómoda, las huellas (H) y las contrahuellas (C) deben guardar la relación indicada en la normativa expresada más arriba. En pendientes muy empinadas como por ejemplo en las escalas de las embarcaciones, se emplean fórmulas específicas. Del mismo modo, para pendientes mucho menores, de ángulo pequeño, se utilizan en rampas o en la combinación de rampas y escaleras. Siempre es más difícil bajar que subir una escalera. Por razones de seguridad, se recomienda que la relación huella/contrahuella se mantenga igual en todo el recorrido de la escalera, ya que el usuario realiza ese avance escalonado (tanto el ascenso como el descenso) con cierto automatismo y equilibrio definido por la pendiente, si se modifican cualquiera de sus dos dimensiones (H /C), trastabilla y pierde el equilibrio pudiendo caer.
DIMENSIONES • Proporciones de los Peldaños Indicamos a continuación las contrahuellas (alturas entre peldaños) mas usuales en relación al destino de la escalera:
Escaleras Escaleras Escaleras Escaleras
al aire libre y en jardines: entre 14 y 16 cm. principales en viviendas: entre 17 y 18 cm. para teatros, cines, edificios públicos: entre 16 y 17 cm. de servicio: 20 cm. como máximo.
Escaleras a desvanes, altillos o sótanos: 22 cm. como máximo. Inclinaciones mayores se utilizan en las llamadas escaleras de mano, o de tipo molinera. En escalas de emergencia, por ejemplo de las chimeneas, se separan los peldaños o barras a una distancia de 30 cm. aproximadamente.
Anchura El proyecto de una escalera además de la relación huella/contrahuella, considera las dimensiones correspondientes a su anchura, a las dimensiones del recinto o la caja de escaleras donde se sitúa la misma. El ancho de una escalera queda las barandillas o zancas.
reducida
a
menudo
por
De acuerdo a la normativa vigente, el ancho útil de una escalera, es la luz libre entre pasamano y pasamano o entre pasamano y muro. La anchura del tramo está en relación con la cantidad de personas que la puedan utilizar al mismo tiempo; de manera que: Ancho de Escalera Para 1 persona......... 1,00 m. (mínimo 0,75 m.) Para 2 personas........ 1,30 m. (mínimo 1,10 m.) Para 3 personas........ 1,90 m. (mínimo 1,80 m.) Para evitar aglomeraciones con los consiguientes accidentes, las puertas de acceso a escaleras deben tener como mínimo el mismo ancho de la escalera.
ESTRUCTURADE LOS PELDAÑOS La estructura o soporte puede realizarse en diferentes materiales tales como hormigón armado, de Ladrillo, madera o acero. Cada uno de estos materiales define una solución estructural diferente; de manera que pueden ejecutarse: bóvedas tabicadas con materiales cerámicos, o losas de Hormigón Armado y zancas de acero, o de madera y viguetas de Hormigón Armado o pretensado.
Sistema de Bóvedas Tabicadas
Construcción tradicional de gran sencillez en su ejecución y notable resistencia estructural. Su nombre deriva de la forma en que funciona estructuralmente, ya que actúa como una bóveda provocando empujes en las paredes donde apoya (como en los arcos). Su construcción consiste en la superposición de varias hojas de mahones o ladrillos. Se emplean del tipo más fino, como máximo de 4 cm. El aglomerante empleado en la primera hilada es yeso, se realiza como encofrado perdido; en las hiladas siguientes se usa mortero de cemento o cal. Deben trabarse las juntas de las piezas cerámicas cuidando que las hiladas no coincidan. Este sistema permite realizar los tramos en forma independiente, apoyándose en los forjados o paredes directamente; o por tramos sucesivos, apoyando el tramo superior sobre el imediato inferior. Estas estructuras de escaleras suelen construirse en recintos, limitadas por paredes estructurales que absorben los esfuerzos. Estas bóvedas toman la silueta de un arco carpanel, que posee sus líneas de arranque a diferente altura. Losas Estas losas de hormigón armado son las más empleadas en la construcción ya que el material posee gran resistencia y protección contra incendios, posee buen aislamiento acústico y puede dejarse el material a la vista como acabado final. Las losas se comportan como vigas de hormigón armado trabajando a la flexión. Sus apoyos pueden estar en los muros (practicando rozas), forjados y jácenas. En forjados y jácenas la armadura de la losa se conecta a la general del edificio, estableciéndose unión consolidada. Las losas pueden adoptar formas quebradas formando descansillos; también tiene la ventaja de que este material, hormigón, se puede moldear adoptando la forma de la escalera: curvas o mixtas, conforme al encofrado previo. Zancas El material más utilizado para zancas es el acero, en forma de perfiles laminados, ya sean planos, compuestos, normalizados; tipos IPN, IPE, UPN o HEB, uniéndose por soldaduras. Las zancas trabajan a la flexión y pueden abarcar uno o varios tramos de escalera, en conjunto con los descansillos intermedios y finales.
Este sistema tiene un armado rápido, mejor para tramos rectos que curvos. Suele construirse apoyadas en forjados u otros elementos estructurales como jácenas, pilares o paredes. Puede construirse en huecos abiertos donde queda a la vista la estructura de las zancas. Se utiliza también en exteriores, en escaleras de emergencias o de incendios.
MATERIALES DE ACABADO Generalmente los peldaños son de fábrica de ladrillos u hormigón sobre el elemento estructural, y se revisten con diversos materiales como: piedras naturales o piedras artificiales, moqueta, vinilo, goma, gres, etc. En algunos casos se emplea piedra maciza para los peldaños, utilizándola para escaleras exteriores.
SEGURIDAD Las escaleras deben ofrecer seguridad y comodidad; es importante tener en cuenta los materiales con que se recubren los peldaños, lograr que su superficie sea antideslizante para evitar resbalones o que presente una superficie regular sin resaltos. Cuando la escalera está situada al aire libre, se utiliza por lo general un emparrillado metálico o una superficie similar para limpiar la suela de los zapatos ya que resulta mejor ubicarlo delante de la escalera que delante de la puerta de la casa. Deberá tenerse en cuenta que en épocas invernales el hielo puede producir resbalones. Para evitar en ascenso dar con la punta del pie en la contrahuella y para incrementar superficie, suele dejarse sobresalir la huella o entrar la contrahuella.
3.0 PROCESO CONSTRUCTIVO La escalera de concreto es una losa dentada e inclinada, que nos permite subir o bajar de un nivel a otro. Una escalera está conformada por tramos, descansos y barandas. Los tramos están formados por escalones; y los escalones, por pasos y contrapasos
Las escaleras pueden ser construidas dentro o fuera de la vivienda y las condiciones que deberán cumplir son las siguientes: • Las escaleras contarán con un máximo de diecisiete pasos entre un piso y otro. Si el número es mayor, se deberá intercalar un descanso que tendrá como mínimo 0.90 m de longitud.
• En cada tramo de escalera, los pasos y los contrapasos serán uniformes, debiendo cumplir con un mínimo de 25 cm para los pasos y un máximo de 18 cm para los contrapasos
TRAZO DE ESCALERA Sobre la superfi cie del muro que se encuentra a un extremo de la escalera, se marca el inicio y el fi n del tramo a trazar. A la distancia vertical, se le divide entre el número de contrapasos; y a la distancia horizontal, se le divide entre el número de pasos. Con estos puntos de referencia y la ayuda de una wincha y un nivel, hacemos el trazo respectivo. Luego se traza el fondo de escalera, teniendo en cuenta que el espesor mínimo es de 15 cm o el que especifi que los planos.
ENCOFRADO DE ESCALERA Siguiendo la línea que marca el fondo de la escalera, se arma la rampa que servirá de base para el encofrado.
Luego, se encofran los contrapasos, usando tablas de 1 ½” de espesor que tengan un largo igual al ancho de la escalera. Estas tablas se deben asegurar con tacos de madera en sus extremos, y además, se debe colocar un listón de refuerzo en el centro de las tablas para que no se curven por la presión del concreto fresco.
COLOCACIÓN DEL FIERRO DE ESCALERA Primero se coloca la armadura de acero longitudinal y transversal que va en el fondo de la rampa. Recuerde que debemos colocar dados de concreto que nos garanticen el debido recubrimiento. Luego, se coloca el acero superior, bastones de una longitud que debe estar indicada en el plano de estructuras. En el extremo inferior y superior de la escalera debe haber “mechas” de acero provenientes de la cimentación o de la losa de techo según corresponda. Éstas deben cumplir con las longitudes determinadas en los planos y servirán para enganchar los refuerzos de la escalera a la estructura del edificio.
PREPARACIÓN DEL CONCRETO El concreto a usarse deberá ser de la misma calidad que el de las columnas y el de los techos. La proporción recomendable es de una bolsa de cemento por 1 buggy de arena gruesa, 1 buggy de piedra chancada y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla pastosa que permita un buen trabajo.
VACIADO DEL CONCRETO Antes de iniciar el vaciado, se deberá humedecer con agua el encofrado, esto evitará que la madera seca absorba el agua del concreto. El transporte del concreto se efectuará mediante latas, que deberán estar limpias para evitar cualquier contaminación de la mezcla. El concreto se debe empezar a vaciar por la parte más baja y debe terminarse por la parte superior. Si lo hacemos en sentido contrario, el concreto resbalará por la rampa de la escalera, produciéndose una separación de la piedra de la mezcla. El vaciado debe hacerse de manera continua hasta terminar toda la escalera. Durante este proceso debe compactarse el concreto con una vibradora. En caso de no contar con una, se chuzará* con una varilla de acero. El desencofrado debe hacerse después de 7 días, tiempo durante el cual debemos mojar el concreto con bastante agua para evitar rajaduras y garantizar el buen desarrollo de la resistencia.
4.0 IMPORTANCIA DE LA ESTRUCTURA EN LA EDIFICACION En el desarrollo progresivo de la vivienda, la escalera va de la mano con la losa, incluso son fundidas de forma paralela en el sitio. Por ella se puede ascender a la nueva propiedad conquistada al techo, con ella puede ganar otro lote cuidando de no disminuir el área libre que le corresponde al patio o que se tenga que volar sobre la fachada. La nueva propiedad que se ha tomado del aire, aísla el contacto del suelo con la calle. Las escaleras progresivamente se irán sobreponiendo unas a otras, como un zigzagueante desdoblar de planos, hasta consolidar una edificación de altura, en la que este elemento de circulación vertical jugará un papel fundamental en la organización de los distintos subnúcleos habitacionales de cada piso. A través de la escalera y de la losa se puede consolidar la idea de acceder a futuras posibilidades de rentabilidad de la vivienda (apartamentos). También permite subir a la terraza, utilizada como patio de tender, que se estará elevando en la medida en que se crece en altura la vivienda. La ubicación de la escalera en este tipo de viviendas es una decisión trascendental, pues de ella depende la posibilidad de dar privacidad a los distintos núcleos habitacionales que cohabitan en la edificación, o generar puntos de tensión y cruce de circulaciones. Así mismo, puede o no estar incluida al interior de algún espacio de estar, en un primer caso cuando ocupa un espacio independiente, se asume como circulación propiamente dicha, dispone de un espacio claramente independiente y se relaciona con otro espacio de circulación como es el zaguán. En el otro caso, cuando se ubica en el interior de un espacio de estar puede modificar el espacio que la contiene haciendo perder parte de su privacidad. Así que, antes de construir, consulte a un profesional respecto del mejor diseño y póngale especial atención a estos dos elementos.
5.0 CONCLUSIONES En conclusión, si va a construir, no soslaye la importancia que tienen los desplazamientos entre los diferentes espacios consolidados se dan a través de espacios de circulación interior. La ubicación de la escalera es una decisión trascendental, pues de ella depende la posibilidad de dar privacidad a los distintos núcleos habitacionales que cohabitan en la edificación, o generar puntos de tensión y cruce de circulaciones. Es imprescindible realizar una exhaustiva supervisión durante la construcción de las escaleras, con fin de evitar fayas de dimensiones y tener un buen acabado final ya que generara malestar y fatiga para los usuarios de esta.
6.0 RECOMENDACIONES Es muy frecuente que no se le dé la debida atención al acabado del concreto en los pasos y contrapasos. Esto puede traer posteriores picados y nivelados que se pueden evitar fácilmente, si se usa un buen encofrado y se pone un poco de esmero en el acabado final. Antes del trazo y después del encofrado, es recomendable chequear que las dimensiones de cada una de las secciones de la escalera sean las correctas. Para ello, debemos verificar las alturas de los contrapasos que generalmente son como máximo 18 cm y el ancho de los pasos que son de 25 cm. Un diseño incorrecto ocasionará escaleras demasiado inclinadas, estrechas, largas e incómodas.
