PLANTILLA DE DISEÑO DE ESCALERAS

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DISEÑO DE ESCALERAS

 DISEÑO DE ESCALERAS

GENERALIDADES. Acerca del diseño.

Es en el Renacimiento que las escaleras comienzan a tener importancia dentro del proyecto de los edificios. Vasari 1 decía “damos a la escalera la mayor magnificencia posible porque la mayoría guarda el recuerdo de las escaleras y no del resto de la casa”. El esplendor de este concepto está en el Barroco. Generalmente las escaleras tenían poca altura de contrahuella y una ancha huella que las hacía hermosas pero incómodas. Eran “escalinatas” y no importaba si se subía o bajaba lentamente, ya que esto las convertía en “ceremoniosas” y daba tiempo y ocasión de admirar a quien la subía o bajaba, a la vez de realzar la obra de arquitectura.

 

En los tiempos siguientes, el ritmo de vida se fue acelerando, los edificios se fueron convirtiendo en más “funcionales” y las exigencias de rapidez, comodidad y seguridad con el menor gasto de energía 2 posible al subir o bajar, hicieron que los proyectistas fueran pensando más en el diseño, optimizando las formas y dimensiones de las escaleras. En los edificios de altura, la presencia del ascensor relegó las escaleras a un segundo plano, y eso hizo que en muchas ocasiones no se tengan en cuenta ciertas pautas mínimas de seguridad y comodidad en el proyecto. Por eso los reglamentos dan normas sobre dimensiones mínimas en el ancho, medida de los escalones, etc., respetando pautas de comodidad y seguridad. Inclusive la iluminación es muy importante, ya que en un edificio una caja de escaleras sin iluminación natural, requiere pensar sistemas de iluminación de emergencia en caso de cortes de luz.

 

Las escaleras son elementos de comunicación fija entre los distintos niveles de un edificio o lugar.

Son estructuras que según Primiano se pueden clasificar de la siguiente manera:

 

1. Según el material con que están construidas: escaleras de madera, de hierro, de piedra, de mampostería, de hormigón armado, mixtas.

2. Según el destino o uso: escaleras principales, secundarias, de servicio, de sótano, etc.

3. Según su ubicación en el edificio: escaleras interiores o exteriores.

PARTES DE LAS ESCALERAS. Terminología y conceptos.

• Caja: emplazamiento o local donde se sitúa la escalera

• Tramo: sucesión ininterrumpida de escalones entre descansos.

• Descanso: parte horizontal más extensa que limita los tramos entre los niveles de piso, de un ancho no menor a 3 huellas, también llamada rellano. Cada nivel de piso es descanso principal.

• Huella: parte horizontal del escalón.

• Contrahuella: parte vertical del escalón.

• Ojo de la escalera: hueco o vacío central que queda entre los tramos o vuelta de la escalera.

• Nervio o árbol: cuando en vez de ojo, hay un tabique o macizo, generalmente estructural.

• Zanca o limón: estructura resistente en la cual se apoyan los peldaños o escalones.

• Baranda: protección de la escalera que generalmente se sostiene o construye sobre la zanca.

Termina en un pasamano.

• Línea de huella o línea de fe: Línea trazada sobre la proyección horizontal de una escalera, paralela a la proyección horizontal de la zanca, que representa el eje por donde camina la persona que usa la escalera apoyando su mano en la baranda. En general esta línea ideal se sitúa en la parte central de los peldaños cuando el ancho de la escalera es menor o igual a 110 cm. Cuando el ancho es mayor a esa medida, la línea de huella se traza a 50 ó 55 cm del borde interior. Es sobre la línea de huella donde se mide el valor de la Huella del escalón, dato importante para escaleras curvas o compensadas, donde los escalones no son rectangulares. Ver figuras 1 y 2.

Figura 1. Partes componentes de una escalera.

Figura 2. Corte del escalón

 

Figura 3. Corte del escalón

PELDAÑOS O ESCALONES y TRAMOS. Lógica para su dimensionamiento.

Como se ve en la Figura 2, el escalón se compone de un plano horizontal o “Huella” sobre el que se apoya el pie, y un plano vertical o “Contrahuella” que es la altura del escalón. En la Figura 3 puede apreciarse el ángulo de pendiente de la escalera. La relación entre contrahuella y huella del escalón, determina la pendiente de la escalera, que es una relación trigonométrica, como muestra la Figura 4.

Figura 4. Pendiente de la escalera

Para establecer la pendiente adecuada de una escalera estándar, hay que basarse en una relación lógica entre huella y contrahuella. La relación más lógica es aquella que relaciona el paso normal de una persona que camina sobre el plano horizontal, y que supone también que para subir hay que efectuar el doble de esfuerzo que para caminar en el plano.

Estos criterios fueron investigados por conocidos arquitectos hace muchos años, entre los siglos

XVIII y XIX, llegándose de forma empírica 3 a esta expresión:

2 ch + h = p cm

donde p es el paso normal de la persona en el plano, que se estableció en:

p = 60 a 66 cm; longitud del paso del hombre o mujer medio, que podría promediarse en 63 cm,

p = 54 a 55 cm para los niños.

Pendiente ideal = 2 ch + h = 63 cm.

Esta es la llamada expresión empírica de Rondelet 4.

MALAS CONDICIONES DE HUELLAS: para h >32 cm es fácil tropezar con el taco en el borde del peldaño anterior, cuando se baja. Para h < 26 cm, el pie no apoya completo y eso es peligroso.

Proporción ideal => ch = 17 cm / h = 29 cm.

De esta proporción surgen las siguientes reglas:

REGLA DE LA COMODIDAD: h – ch =12 cm

REGLA DE LA SEGURIDAD: h + ch = 46 cm

MEDIDAS ÓPITMAS DE CONTRAHUELLAS. Según qué tipo de escalera, pueden asignarse estos valores ideales de contrahuella:

_ Contrahuellas para escalinatas de pocos peldaños (jardines y exteriores de edificios): 14 a 16 cm.

_ Contrahuellas para teatros y escuelas: 16 a 17 cm.

_ Contrahuellas para casas: 17 a 18 cm.

_ Contrahuellas de escaleras de poco tránsito: hasta 20 cm

_ Contrahuellas de escaleras de sótanos y desvanes: hasta 22 cm.

REGLAMENTO DE EDIFICACIÓN DE LA CIUDAD DE ROSARIO: para escaleras principales: mínimo de huella: 25 cm (libre de nariz); máxima contrahuella: 18 cm. Ancho mínimo: 0,80 m en casas y 1 m en edificios de viviendas colectivas con ascensor.

TRAMOS: Con respecto a los tramos, las reglamentaciones en general marcan un límite de 21 escalones por tramo. Más de 21 escalones se considera muy cansadora la subida y además peligrosa la bajada, por lo que se deben proyectar descansos entre tramos si se supera ese número.

DESCANSOS: El ancho del descanso se proporciona en la medida de 3 huellas con un mínimo de

85 cm. de ancho.

En la Figura 5 hay una clasificación de escaleras según el ángulo de pendiente, y un análisis de las pendientes para todo tipo de escaleras.

Figura 5. Gráfico indicativo de las diferentes pendientes para todo tipo de escaleras.

 

PROYECTO DE UNA ESCALERA. Criterios. Ejemplo.

El primer dato a tener en cuenta es la diferencia de niveles a salvar. El segundo dato es la altura de la contrahuella (ch) a adpotar según el tipo de escalera a proyectar. Suponiendo que se debe salvar una distancia (x) entre niveles de piso, utilizando escalones de altura (ch), el número de escalones

(n)5 necesarios será:

n = c/h

El valor (n) generalmente será un número con decimales, no entero, y la cantidad de escalones deber ser un número entero. Entonces se redondea el valor (n) en el entero mayor o menor siguiente (por ejemplo si el decimal es mayor o menor a 0,5 respectivamente) y se vuelve a calcular pero despejando (ch) para calcular el valor de la contrahuella:

Ch = x/n

Conocido el valor de la contrahuella (ch), se determina el valor de la huella (h) con la fórmula empírica ya explicada:

2 ch + h = 63 cm. ⇒ .h = 63 cm – 2 ch.

El valor de la huella (h) se multiplica por la cantidad de huellas, o sea (n-1) pues siempre en el total de huellas hay una huella menos que el total de contrahuellas. Esto nos dará la longitud (L) que va a ocupar la escalera en proyección horizontal, medida sobre la línea de huella:

L = h . (n-1) = longitud de la escalera en planta

Conocido este valor de longitud, se decide el tipo de escalera a proyectar: de uno o más tramos rectos, o curvos, o mixtos.

 

EJEMPLO: Calcular una escalera para vivienda de dos plantas, con un desnivel a salvar de 3,10m.

1)       cálculo de la cantidad de escalones, adoptando una contrahuella de 17 cm.

2)       Cálculo de la contrahuella real.

3)       Cálculo del valor de la huella (h) con la fórmula empírica ya explicada:

4)       cálculo de la longitud (L) de la escalera:

Si bien da para que sea de un solo tramo por ser n < 21, resulta muy extendida en planta, por lo que se puede hacer una escalera en dos tramos rectos con un descanso intermedio.

ENSAYO DE CONSISTENCIA DEL CONCRETO (SLUMP TEST)

La medida de la consistencia de un hormigón fresco por medio del cono de Abrams es un ensayo muy sencillo de realizar en obra, no requiriendo equipo costoso ni personal especializado y proporcionando resultados satisfactorios. En este ensayo el hormigón se coloca en un molde metálico troncocónico de 30 cm de altura y de 10 y 20 cm de diámetro, superior e inferior respectivamente

El procedimiento se explica ampliamente en la norma ASTM C143-78 “Slump of Portland Cement Concrete”.

EQUIPO NECESARIO

• Cono de Abrams de medidas estandar
• Varilla para apisonado de fierro liso de diámetro 5/8″ y punta redondeada L=60 cm
• Wincha metálica
• Plancha metálica (badilejo) 

PROCEDIMIENTO

1.       Colocar el Cono sobre una superficie plana, horizontal, firme, no absorbente y ligeramente humedecida. Se aconseja usar una chapa de metal cuya superficie sea varios centímetros mayor que la base grande del Cono. Colocar el Cono con la base mayor hacia abajo y pisar las aletas inferiores para que quede firmemente sujeto. Antes de llenar el molde es preciso humedecerlo interiormente para evitar el rozamiento del hormigón con la superficie del mismo.

2.       Llenar el Cono en tres capas: Llénese hasta aproximadamente 1/3 de su volumen y compactar el hormigón con una barra de acero de 16 mm de diámetro terminada en una punta cónica rematada por un casquete esférico La compactación se hace con 25 golpes de la varilla, con el extremo semiesférico impactando al hormigón. Los golpes deben repartirse uniformemente en toda la superficie y penetrando la varilla en el espesor de la capa pero sin golpear la base de apoyo. UTILIZAR LA VARILLA SIEMPRE CON EL EXTREMO REDONDEADO HACIA EL CONCRETO.

3.       Llenar el Cono con una segunda capa hasta aproximadamente 2/3 del  olumen del mismo y compáctese con otros 25 golpes de la varilla, siempre con la punta redondeada en contacto con el hormigón y repartiéndolos uniformemente por toda la superficie. Debe atravesarse la capa que se compacta y penetrar ligeramente (2 a 3 cm.) en la capa inferior pero sin golpear la base de ésta. COMPACTAR CADA CAPA CON 25 GOLPES.

4.       Llénese el volumen restante del cono agregando un ligero "copete" de hormigón y compáctese esta última capa con otros 25 golpes de la varilla, que debe penetrar ligeramente en la segunda capa.
5.       Retirar el exceso del hormigón con una llana metálica, de modo que el Cono quede perfectamente lleno y enrasado. Quitar el hormigón que pueda haber caído alrededor de la base del Cono.

6.       Sacar el molde con cuidado, levantándolo verticalmente en un movimiento continuo, sin golpes ni vibraciones y sin movimientos laterales o de torsión que puedan modificar la posición del hormigón.

7.       Medida del asentamiento: A continuación se coloca el Cono de Abrams al lado del formado por el hormigón y se mide la diferencia de altura entre ambos. Si la superficie del cono de hormigón no queda horizontal, debe medirse en un punto medio de la altura y nunca en el más bajo o en el más alto

CLASIFICACION DEL CONCRETO DE ACUERDO CON LOS VALORES DEL ASENTAMIENTO

En conclusion, el ensayo de consistencia del concreto, o “slump test”, sirve para evaluar su capacidad para adaptarse con facilidad al encofrado que lo va a contener

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO - INTRODUCCION (I PARTE)

El proporcionamiento de mezclas de concreto, mas comúnmente llamado diseño de mezclas es un proceso que consiste de pasos dependientes entre si:

• Selección de los ingredientes convenientes (cemento, agregados, agua y aditivos).
• Determinación de sus cantidades relativas “proporcionamiento” para producir un, tan económico como sea posible, un concreto de trabajabilidad, resistencia a compresión y durabilidad apropiada.

Estas proporciones dependerán de cada ingrediente en particular los cuales a su vez dependerán de la aplicación particular del concreto. También podrían ser considerados otros criterios, tales como minimizar la contracción y el asentamiento o ambientes químicos especiales.

Aunque se han realizado gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas, en buena parte permanece como un procedimiento empírico. Y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseño, están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión para una edad especificada así como una trabajabilidad apropiada. Además es asumido que si se logran estas dos propiedades las otras propiedades del concreto también serán satisfactorias (excepto la resistencia al congelamiento y deshielo ú otros problemas de durabilidad tales como resistencia al ataque químico). Sin embargo antes de pasar a ver los métodos de diseño en uso común en este momento, será de mucha utilidad revisar, en más detalle, las consideraciones básicas de diseño.

CONSIDERACIONES BASICAS

1.     Economía

El costo del concreto es la suma del costo de los materiales, de la mano de obra empleada y el equipamiento. Sin embargo excepto para algunos concretos especiales, el costo de la mano de obra y el equipamiento son muy independientes del tipo y calidad del concreto producido. Por lo tanto los costos de los materiales son los más importantes y los que se deben tomar en cuenta para comparar mezclas diferentes. Debido a que el cemento es más costoso que los agregados, es claro que minimizar el contenido del cemento en el concreto es el factor más importante para reducir el costo del concreto. En general, esto puede ser echo del siguiente modo:

• Utilizando el menor slump que permita una adecuada colocación.
• Utilizando el mayor tamaño máximo del agregado (respetando las limitaciones indicadas en el capítulo anterior).
• Utilizando una relación óptima del agregado grueso al agregado fino.
• Y cuando sea necesario utilizando un aditivo conveniente.

Es necesario además señalar que en adición al costo, hay otros beneficios relacionados con un bajo contenido de cemento. En general, las contracciones serán reducidas y habrá menor calor de hidratación. Por otra parte un muy bajo contenido de cemento, disminuirá la resistencia temprana del concreto y la uniformidad del concreto será una consideración crítica.

La economía de un diseño de mezcla en particular también debería tener en cuenta el grado de control de calidad que se espera en obra. Como discutiremos en capítulos posteriores, debido a la variabilidad inherente del concreto, la resistencia promedio del concreto producido debe ser más alta que la resistencia a compresión mínima especificada. Al menos en pequeñas obras, podría ser más barato “sobrediseñar” el concreto que implementar el extenso control de calidad que requeriría un concreto con una mejor relación costo – eficiencia.

2.     Trabajabilidad

Claramente un concreto apropiadamente diseñado debe permitir ser colocado y compactado apropiadamente con el equipamiento disponible. El acabado que permite el concreto debe ser el requerido y la segregación y sangrado deben ser minimizados. Como regla general el concreto debe ser suministrado con la trabajabilidad mínima que permita una adecuada colocación. La cantidad de agua requerida por trabajabilidad dependerá principalmente de las características de los agregados en lugar de las características del cemento.

Cuando la trabajabilidad debe ser mejorada, el rediseño de la mezcla debe consistir en incrementar la cantidad de mortero en lugar de incrementar simplemente el agua y los finos (cemento). Debido a esto es esencial una cooperación entre el diseñador y el constructor para asegurar una buena mezcla de concreto. En algunos casos una menos mezcla económica podría ser la mejor solución. Y se deben prestar oídos sordos al frecuente pedido, en obra, de “más agua”.

3.     Resistencia y durabilidad

En general las especificaciones del concreto requerirán una resistencia mínima a compresión. Estas especificaciones también podrían imponer limitaciones en la máxima relación agua/cemento (a/c) y el contenido mínimo de cemento. Es importante asegurar que estos requisitos no sean mutuamente incompatibles. Como veremos en otros capítulos, no necesariamente la resistencia a compresión a 28 días será la más importante, debido a esto la resistencia a otras edades podría controlar el diseño.

Las especificaciones también podrían requerir que el concreto cumpla ciertos requisitos de durabilidad, tales como resistencia al congelamiento y deshielo ó ataque químico. Estas consideraciones podrían establecer limitaciones adicionales en la relación agua cemento (a/c), el contenido de cemento y en adición podría requerir el uso de aditivos.

Entonces, el proceso de diseño de mezcla, envuelve cumplir con todos los requisitos antes vistos. Asimismo debido a que no todos los requerimientos pueden ser optimizados simultáneamente, es necesario compensar unos con otros; (por ejemplo puede ser mejor emplear una dosificación que para determinada cantidad de cemento no tiene la mayor resistencia a compresión pero que tiene una mayor trabajabilidad).

Finalmente debe ser recordado que incluso la mezcla perfecta no producirá un concreto apropiado si no se lleva a cabo procedimientos apropiados de colocación, acabado y curado.

INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS

-          Análisis granulométrico de los agregados

-          Peso unitario compactado de lo agregados (fino y grueso)

-          Peso específico de los agregados (fino y grueso)

-          Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados (fino y grueso)

-          Perfil y textura de los agregados

-          Tipo y marca del cemento

-          Peso específico del cemento

-    Relaciones entre resistencia y la relación agua/cemento, para combinaciones posibles de cemento y agregados.

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