INTRODUCCION La escalera nació antes que los volúmenes provistos de varias plantas. Primeramente, en forma de peldaños esculpidos sobre un madero, que se colocaba para ascender a cabañas próximas a los cauces de los ríos. Más tarde, aparecieron aparec ieron los peldaños de madera atados at ados a parantes verticales. Las escaleras más antiguas, pertenecientes al pueblo abilonio, !acia "### a.$., eran de piedra o ladrillos % se encontraban en el exterior de los edificios en forma de rampa, colocadas para poder subir. La continua evolución de la &rquitectura % la $onstrucción, de la mano de la 'ngeniería, !an propiciado que, modernamente, casi cualquier espacio pueda conectarse a trav(s de una escalera, que puede adoptar las formas más capric!osas % e)ecutarse con diversos materiales. La piedra, el ladrillo % la madera, continúan de actualidad, pero tambi(n el !ormigón !ormigón armado, la estructura estructura metálica, metálica, la c!apa, el vidrio o combinacion combinaciones es de todos ellos, que es una de las señas de identidad de la arquitectura moderna. Los sistemas de escaleras son estructuras mu% importantes dentro de la configuración de una edificación, %a que a la vista de cualquier usuario se pueden definir como la estructura que le permite a un individuo trasladarse de un punto a otro de la edificación, dic!os puntos con la característica de encontrarse en diferentes cotas de nivel medidas, a partir de un punto común. *n muc!os de los casos que actualmente ac tualmente pueden observarse en nuestro país, el edificador !a pensado de esta manera tan simple % !a perdido de vista la gran importancia que estos sistemas )uegan en la vida de una edificación. Luego de conocer el papel tan importante que )uega un sistema de escaleras en una edificación % cómo este se puede convertir en un sistema de seguridad % evacuación, así como comprobar que se carece de bibliografía confiable acerca de estos temas. +e pretende proporcionar la información necesaria neces aria para que todo aquel interesado in teresado en (ste, tenga las !erramientas necesarias para poder -''' implementar sistemas eficaces. Para ello ello se inic inició ió un proc proceso eso inve investi stiga gati tivo vo en el cual cual se prete pretend ndía ía reco recopi pila larr toda toda la información necesaria para ampliar el conocimiento acerca de los tipos de sistemas de escaleras existentes.
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I.
MARCO TEORICO
ESCALERA La cone conexi xión ón entr entree dos dos plan planos os situ situad ados os a dist distin into to nive nivell se real reali iaa sobr sobree elem elemen entos tos constructivos inclinados que en función de sus pendientes % formas se clasifican en rampas % escaleras. *n caso de verticalidad verticalidad entre arranque % desembarque se resuelve el acceso acceso o transporte mediante ascensores Las escale escaleras ras son element elementos os constr construct uctivo ivoss que propor proporcio cionan nan acceso acceso entre entre dos planos planos /plantas0 situadas a distinto nivel, constituida por peldaños o escalones
CLASIFICACION Las escaleras se pueden clasificar por su la forma de su directri en1 escaleras de tramos curvos, rectos % mixtos. Las escaleras curvas estarán traadas basándose en una directri curva, generalmente circular o elíptica % sus !uellas no tienen forma de paralelogramo /trapeoidales o triangulares0. Por el contrario, las escaleras rectas están traadas basándose en directrices rectas % todas las !uellas son paralelogramos. Las escaleras mixtas son las que comb combin inan an tram tramos os rect rectos os % curv curvos os en su tra traad ado. o. Las Las esca escale lera rass curv curvas as se clas clasif ific ican an atendiendo a la forma de su de su directri % a la existencia o no de un macio central. Las escaleras rectas se clasifican basándose en el número de tramos que las componen1 2 tramos, dos tramos, etc. Las escaleras mixtas se producen, con carácter general, cuando el espacio en que debe ubicarse la escalera es pequeño % !a% necesidad de colocar peldaños el espacio que naturalmente ocuparía la meseta. *n estos casos es más seguro que la escalera no disponga % se utilicen escaleras de escalones compensados, %a que los peldaños traados radialmente producen un brusco % peligroso cambio de pendiente.
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SISTEMA DE ESCALERAS CIRCULARES +e le denomina sistema de escaleras circulares al sistema que emplea como punto de apo%o un elemento de concreto armado ar mado diseñado para resistir esfueros de flexo comprensión, este se considera un caso especial de los sistemas de escalera escalerass con escalon escalones es en voladi voladio o empotr empotrado adoss transve transversal rsalmen mente, te, %a que la filosofía de funcionamiento se basa en escalones empotrados en una columna central la cual le sirve no solo como sistema de empotramiento sino que a su ve le brinda estabilidad al sistema como tal. *ste tipo de sistemas se emplea en edificaciones en las cuales no se cuenta con áreas amplias para la construcción de sistemas constituidos por losas, este sistema se considera como uno de los más adecuados para situaciones en las que no se cuenta con áreas amplias en los ambientes %a que por su tamaño compacto % realiando un correcto análisis % diseño de la estructura nos brindará un servicio calidad.
Fig.02 escalera circ!lar de co"cre#o
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CAR'AS ACTUANTES EN SISTEMAS DE ESCALERAS $argas % su clasificación *n este traba)o de graduación se define como carga a aquellas fueras que se aplican sobre determinada estructura % producen esfueros variados en la misma, las cargas pueden clasificarse en tres grandes grupos1 cargas muertas, cargas vivas % cargas ambientales. $arga viva o de ocupación La carga viva se le conoce tambi( tambi(n n con el nombre nombre de carga carga de ocupac ocupación ión,, esta esta se basa basa princi principal palmen mente te en el concepto de su nombre, pues se puede definir como carga viva al con)unto de fueras que actúan en un momento dado en una estructura como producto de la ocupación de muebles o usuarios de una edificación, para el caso específico de sistemas de escaleras se definirá como elementos de carga viva a los usuarios que por ellas transitaran3 además esta carga puede llegar a encontrarse de forma parcial o total en una estructura o simplemente no darse. La carga viva será variada de acuerdo con el uso que se le pretenda dar a una estructura, en la tabla '' se presenta una seria de valores de cargas con sus respec respectiv tivas as dimens dimension ionales ales que que se recomi recomiend endan an ser emplead empleadas as para para casos casos especí específic fico. o. *stas *stas cargas cargas se presen presentan tan unifor uniformem mement entee distri distribui buidas das,, aunque aunque cabe cabe mencionar mencionar que a lo largo de la vida de una edificación edificación estas cargas cargas serán inciertas, inciertas, sin embargo embargo los valores valores presentado presentadoss superan superan los promedios promedios esperados, esperados, por lo que se !ace (nfasis en el incluir la carga de impacto en los casos recomendados, los sistemas de escaleras son uno de ellos, para los cuales se sugiere agregar a la carga viva entre un mínimo de 245 % un máximo de 6#5 en concepto de carga por impacto.
Fig.0( cargas )!e ac#*a" e" !"a escalera
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contemplen en su diseño un 745 más de la carga para cubrir los esfueros que esta pudiera llegar a impartirle a un elemento, este porcenta)e es recomendado cuando !ablam !ablamos os de sistema sistemass de escale escaleras ras de emerg emergenc encia. ia. *n el caso caso de los sistemas sistemas de escaleras se puede apreciar con facilidad que estos elementos son totalmente expuestos al impacto pues con el simple caminar de un usuario se i mpacta la estructura.
CAR'A MUERTA $arga muerta o peso propio $arga muerta se le denomina al con)unto de fueras que actúan actúan de forma forma perman permanente ente,, tanto tanto en posició posición n como como en magnit magnitud ud dentro dentro de una estruc estructur turaa a lo largo largo de su períod período o de vida. vida. 8enera 8eneralme lmente nte,, la carga carga muert muertaa está constituida por el peso propio de una estructura, dic!a carga puede estimarse de manera mu% cercana mediante un análisis correcto de la configuración de una edificación, se consideran carga muertas los acabados finales de una residencia, los barandales, losas % apo%os de un sistema de escaleras así como todo recubrimiento que puede llegar a aplicársele.
CAR'AS AM+IENTALES Las cargas ambientales son todas aquellas fueras que actúan en una estructura las cuales proviene de la naturalea, entre las cargas ambientales más comunes se puede mencionar la succión % presión del viento, el empu)e de suelos, las fueras inerciales inducidas por sismos, cargas por acumulación de agua de lluvia en superficies planas, fuer fueras as causad causadas as por por los cambios cambios de temper temperatu atura. ra. *ntre la carga carga viva viva % la carga carga ambiental comparten un factor común. *n ambos casos es mu% incierto el determinar su incidencia % su permanencia sin embargo conviene apo%arse en códigos que se basan especí específic ficame amente nte en el diseño diseño de estruc estructur turas as someti sometidas das a este este tipo de fuera fuerass para para desarrollar un sistema estructural acorde a la necesidad.
CAR'A S,SMICA Las causas % efectos que puede causar un sismo fue expuesto en la sección 6.2.7. *n esta sección se expondrán las ecuaciones % procedimientos que deben realiarse para la determinació determinación n de la magnitud % posición posición de la carga sísmica en una estructura, estructura, %a que son variados los códigos que proporcionan m(todos para la determinación de estas fueras, sin embargo se emplearán los procedimientos de los códigos 9$ /9niform uilding $ode0 2:;4 % /9niform uilding $ode0 9$ 2::<. *stos dos códigos son los
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llama a esta carga, está en función de varios factores, % de la carga muerta de una edificación es fácil comprender que los factores de ma%oración serán los empleados comúnmente a la carga muerta.
A-OOS ESTRUCTURA DE ESCALERAS *xisten muc!as formas de resolver las escaleras desde el punto de vista de estructural, pero atendiendo al comportamiento resistente de sus componentes se pueden clasificar clasi ficar en tres grupos1 2= >ancas % peldaños resistentes. Pueden estar resueltas con cualquier material, siendo más frecuentes en caso de escaleras de madera o acero. La anca puede estar en posición central % los peldaños serían voladios o en posición lateral % los peldaños serían asimilables a vigas biapo%adas. 7= >anca estructural o portante resistentes resistentes % peldaños peldaños autoresistente. autoresistente. +e caracterian caracterian porque porque la anca no es lineal lineal sino superficial % sobre ella se disponen los peldaños apo%ados en toda su longitud. $omo e)emplo más frecuente se encuentran las escaleras resueltas con peldaños de ladrillo apo%a apo%ados dos sobre una losa de !ormi !ormigón gón.. 6= Peldañ Peldaños os resiste resistente ntes. s. *s el caso de las escaleras con peldaños empotrados en una pared /de pates o apo%o lateral0 o en un macio central /escaleras de caracol0, % las escaleras de peldaños colgados. *n cada caso los elementos de la escalera deberán ser calculados de acuerdo al sistema estático que proceda % con los requerimientos de peso propio % sobrecargas que se deducan de los materiales elegidos % el uso a que se destine el edificio respectivamente. & la vista de los presentado % aprendido del texto de ?. ?*@8*L A+istema de estructurasA el elemento constructivo escalera puede ser resuelto por uno o varios de los cinco sistemas planteados.
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FI'. 0$ A-OO DE ESCALERAS MATERIALES DE UNA ESCALERA DE CONCRETO ARMADO CONCRETO
*s la mecla mecla de varios varios elementos elementos mediante mediante la cual cual se obtien obtienee como como result resultado ado un elemen elemento to mu% cercano cercano a una roca artifi artificia cial, l, los materi materiale aless que en el concre concreto to se involucran son gravas, cemento, arena % agua. Las gravas % las arenas constitu%en el cuerpo cuerpo del concre concreto to % el agua agua % el cemento cemento son compon component entes es que químicam químicament entee reac reacci cion onan an crea creand ndo o un efec efecto to de aglom aglomer erac ació ión n de todo todoss los los demá demáss mater materia iale less participante en esta mecla % creando de esta forma una masa sólida. 26 *sta mecla se vierte en formaletas que tiene como fin moldear la masa formada con la mecla descrita en el párrafo anterior, el agua que se debe emplear en un concreto no es únicamente la necesaria para que el cemento reaccione químicamente sino que debe aplicársele una dosificación correcta para que la relación entre agua % cemento sea la correcta tanto para que que el conc concre reto to alca alcanc ncee su capa capaci cida dad d comp compre resi siva va como como para para que que la mec mecla la sea sea traba)able % al ser vertida en las formaletas tenga la capacidad de adaptarse a su forma % poder rodear el acero que se encontrara e mbebido en este tipo de estructuras, en el caso de los sistemas sistemas de escale escaleras ras se puede puede afirma afirmarr que constitu% constitu%en en los sistem sistemas as más eficientes pues tanto el acero como el concreto traba)an mu% bien en con)unto.
ACERO DE REFUER/O Bebi Bebido do a que que el conc concre reto to aunq aunque ue pres presen enta ta gran grande dess capa capaci cida dade dess de resis resisten tenci ciaa compresiva se !a determinado que sus características mecánicas no son iguales ante esfueros de tensión, además que debido a su gran rigide este material se considera altamente frágil, estas características son las que limitan el empleo del concreto en todo
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DEFICIENCIAS CONSTRUCTIAS DE LOS SISTEMAS DE ESCALERAS $omo se !a podido apreciar en las secciones anteriores, los sistemas de escaleras son sistemas que mu% a menudo se ven afectados por factores de diversas índoles se pudo observar que desde el análisis % el diseño estos son sistemas vulnerables a ser afectados % en el momento de la construcció construcción n de dic!os dic!os elementos no es la excepción, excepción, %a que se debe analiar la realidad nacional !ablando específicamente de la mano de obra % su calidad. *n el mercado de la construcción se encuentran diversos tipos de obreros, muc!o muc!oss de ello elloss empl emplean eando do un sin núme número ro de traba traba)o )oss para para los los cual cuales es no está están n capacitados, mediante estadísticas tomadas para este caso específico se pudo constatar que esta información no es errónea, pues con base en encuestas realiadas a 74 personas se obtuvo que el 6C5 de los traba)adores de la construcción !an recibido algún curso que les permite e)ercer con un conocimiento básico las labores que realian. Por otro lado, se obtuvo que el C"5 del personal de la construcción nunca !a recibido un adie adiest stram ramien iento to de los los trab traba) a)os os que que real reali ian an sino sino que que en su ma%or ma%oría ía 7: !an !an sido sido !eredados por sus padres o como algunos de ellos argumentan la necesidad los !a movido a realiar traba)os % aprenderlos con el transcurrir del tiempo.
+I+LIO'RAFIA D D
*sca *scaler leras as % rampa rampass /cu /curso rso 2::: 2:::D7 D7## ###0 #0
CRIT CR ITER ERIO IO DE ANÁL ANÁLIS ISIS IS,, DISE DISEÑO ÑO,, EJEC EJECUC UCIÓ IÓN N Y EJEM EJEMPL PLOS OS DE ÓN