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DISEñO GEOMÉTRICO DE ESCALERAS DE EDIFICIOS

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ortaamaro
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Jue Dic 03, 2009 5:54 am

Escaleras de edifícios.

Las Escaleras, definiciones básicas.

En toda obra arquitectónica (fundamentalmente en las edificaciones sociales) existe la necesidad de disponer de espacios que hagan posible el traslado de un lugar a otro en el mismo nivel (pasillos, galerías) y de un nivel o piso a otro (Escaleras, Rampas, etc.), que a manera de resumen se clasifican seguidamente en dos grupos:

1. Elementos de circulación horizontal:

• Galerías
• Pasillos

2. Elementos de circulación vertical:

• Escaleras.
• Rampas
• Escalinatas
• Ascensores
• Ascensores mecánicos

En este documento se estudiaran las Escaleras y las Rampas, por ser de los más frecuentes elementos de circulación vertical de las edificaciones sociales (Escuelas, Teatros, Cines, Edificios de Viviendas, Edificios de Oficinas, etc.).
Con seguridad más de una vez se han sentido cansados cuando ascienden al usar determinadas escaleras y hasta se habrán planteado si esa molestia se puede evitar. Puede responder afirmativamente a esta inquietud, ya que cumpliendo con una serie de recomendaciones constructivas, tomadas de la experiencia práctica, mediante un racional proyecto y correcta construcción se pueden evitar tales molestias.

Las Escaleras y las Rampas:

Los dos elementos tienen la misma función, diferenciándose solo en el uso para el cual fueron proyectados:
- Las Escaleras: se emplean para propiciar el movimiento de ascenso e descenso de las personas de un nivel a otro, o sea la necesaria circulación vertical.
- Las Rampas: para el ascenso e descenso de personas, pero también de equipos y diversos aparatos (autos, sillas de rueda, muebles, etc.)
La selección de uno u otro tipo de elemento de circulación vertical debe tenerse en cuenta una serie de factores que seguidamente se enumeran:

Factores a tener em cuenta:

1. La función o finalidad específica del edificio (si es de vivenda, para oficinas, para
escuela, un hospital, etc.).
2. La magnitud de las cargas que circularan (si son vehículos o solamente personas)
3. El volumen de la carga que se debe evacuar en un momento dado en caso de
incendio, de accidentes, en eventos deportivos, etc. (Ejemplo: para garantizar la
circulación en: Teatros, Cines, Stadium Deportivos, etc.)
Generalmente se prefieren las rampas cunado la cantidad de personas que deben circular es grande o cuando deben circular equipos, así para facilitar el acceso a personas discapacitadas eliminando así las denominadas barreras arquitectónicas; las Escaleras cuando el movimiento es limitado y solo de personas normales.

Las Escaleras.

Las escaleras son elementos soportantes inclinados de las edificaciones, las mismas ocupan um lugar importante como elemento de circulação vertical entre distintos niveles de edifícios desde 2 y hasta 5 pisos o plantas, dado por:
1. Su frecuencia de uso.
2. Grandes possibilidades de solución arquitectónica.
3. Economia.

Además de su valor funcional, las escaleras son elementos que pueden tener gran valor plástico o estético, por eso las mismas pueden complementar o formar parte del ornato del local en que encuentran (ejemplo los Recibidores o Hall de los hoteles, etc.)

Clasificación de las Escaleras:

Las mismas se pueden clasificar atendiendo a distintos aspectos:
1. Respecto a los materiales de construcción empleados: de concreto armado, madera, metálicas, pétreos naturales, pétreos artificiales y mixtas.
2. De acuerdo al Sistema Constructivo empleado en su construcción: monolíticas, prefabricadas e mixtas.
3. Al Proyecto Estructural: en macizas, poligonales (de viga o de losa); orto- poligonales, vigas voladas o en voladizo, escalones volados (en viga, en muro, en columna), apoyadas en barandas, etc.
4. Por su forma en Planta:

- Rectas ou de tramos rectos:


- Curvas (em espiral ou de caracol)

- Mixtas (pueden desarrollarse en 1, 2 o 3 tramos rectos que a su vez pueden tener varios tramos curvos)

5. Función:

- Escalinatas.
- Principales o normales
- De servicio, auxiliares ou de emergência.

Em quanto a sua função:

- Escalinatas:

Además de su función pueden tener carácter principal y ornamental, se utilizan tanto en interiores como en los exteriores de los edificios.
En interiores para el acceso a salones de gran importancia como en teatros, anfiteatros, salas de conferencia, etc.; em exteriores tienen mayor empleo como acceso a edifícios desde los parqueos o estacionamientos, formando parte del proyecto de las áreas verdes o jardines, para comunicar explanadas a distintos niveles. Ejemplos: la Escalinata de la casi Tricentenária Universidad de la Habana, al ISPJAE ambas ubicadas en la capital de Cuba, a la Rectoría de la Universidad Central de Las Villas (UCLV) en Santa Clara en el centro de Cuba (ver foto siguiente):





Escalinata de acceso a la Rectoría de la Universidad Central de Las Villas (UCLV) desde un parqueo.

Diferentes tipos de Escaleras de acuerdo con su proyecto estructural:

a) Macizas
b) Apoyadas en las barandas.
c) Poligonales
d) Ortopoligonales
e) De pasos volados
f) Em voladizo.

As escaleras, como estructuras soportantes inclinadas de los edificios, deben cumplir además con las siguientes especificaciones de proyecto:
— Ser de fácil y seguro ascenso y descenso
— Tener variados diseños.
— Integrarse armónicamente con el local donde están ubicadas
En el ascenso deben proyectarse zonas de descanso cada 8 o 10 pasos o escalones como máximo, lo que significa cada 1,20 m a 1,50 m en altura de manera tal que una persona desde su início o arranque pueda ver claramente la superficie del descanso siguiente, lo cual desde el punto de vista psicológico es muy bueno, ya que contribuye a disminuir a sensación de cansancio e aumenta la seguridad en su uso.

Escaleras de uso principal:

Es el tipo más importante, debido a su frecuencia de empleo en las edificaciones. Son los elementos de circulación vertical más importantes de los edificios bajos (hasta 4 y 5 plantas). Estas tienen gran importancia ornamental, por lo que su acabado debe garantizar un aspecto agradable.
De acuerdo a las formas que puede adoptar su desarrollo, necesitan distintas áreas o superficies en planta, áreas que se denominan “cajas de escaleras” y poseen un ancho que permite el paso de varias personas subiendo y bajando

Escaleras de Servicio:

Son escaleras secundarias, de poca frecuencia de uso, generalmente utilizadas por el personal de limpieza, mantenimiento y de otros servicios auxiliares. Generalmente se ubican fuera del área normal de circulación, en lugares poco visibles
A la hora de diseñarlas no necesitan que sean amplias e cómodas, solamente tener a un ancho mínimo requerido para cumplir con su función. Sus materiales componentes no tiene que ser caros, simplemente la calidad adecuada para cumplir con su cometido con la debida seguridad.

Escaleras de Emergencia (o de escape):

Son elementos de circulación vertical que tiene que existir en los edificios obligatoriamente de acuerdo a las leyes y reglamentos vigentes para ser empleadas en caso de incendios, para garantizar así la evacuación segura e rápida de las personas que habitan o emplean edificios multi plantas.
Desarróllanse en pozos o cajas de escalera exclusivas y aisladas del resto del edificación, en ocasiones adosadas a las paredes del fondo en lugares de fácil acceso. Las mismas deben ser de fácil e segura circulación, debiendo emplearse en su construcción materiales incombustibles, no debe tenerse presente el garantizar el ornato.

Las Rampas.

A diferencia de las escaleras las rampas no presentan pasos o escalones, son elementos estructurales inclinados con pendientes generalmente entre un 10 % - 16 %, equivalentes a ángulos entre los 5 y los 10 grados de inclinación
Las rampas requieren de mayor espacio que las escaleras y su acabado depende del lugar donde se encuentra, pero siempre deben hacerse con superficies antiresbalantes.

Si las Rampas se comparan con las escaleras se aprecia las siguientes:
- Ventajas:

1. Mayor seguridad en la circulación.
2. Mayor comodidad.
3. Permiten a circulación de vehículos y equipos ligeros.
4. Permiten evacuar con seguridad y rapidez mayor cantidad de personas ante una
emergencia.
5. Facilitan la circulación a las personas discapacitadas

Desventajas:

1. Mayor longitud de recorrido, ocupando más área.
2. Requieren de estructuras más resistentes y más complejas.
3 De manera general son más costosas.

Partes componentes de las Escaleras.

Para su correcto análisis y posterior diseño geométrico e estructural, es muy importante conocer sus partes principales, se emplea para ello una escalera poligonal de una rama y de un solo tramo (ver Figura siguiente):















Tramo:
Grupo de escalones, peldaños o pasos existentes entre los descansos o entre un descanso e el arranque o desembarco de la escalera.


Rama.
Cambio de dirección de grupos de escalones durante o desarrollo de la escalera de un nivel a otro.

Cajas de Escaleras:

Es la zona o local destinado en el edificio en cuyo interior se sitúa la escalera.
Atendiendo a lo anteriormente expresado, se pueden enumerar los siguiente tipos:
1. Escalera de Rama Recta.
2. De Doble Rama.
3. De Triple Rama.
4. De Desarrollo Curvilíneo (helicoidales).
Em general se pueden desarrollar en 1, 2 e 3 ramas, las que a su vez pueden tener uno o varios tramos, lo que puede observarse en las Figuras siguientes:



Normas y especificaciones generales para el dimensionamiento o proyecto geométrico de las escaleras:

1. Para establecer el ancho adecuado de la escalera.

Recomiéndase:
Entre 60 cm - 75 cm: para uma sola 1 persona circulando.
Entre 105 cm - 120 cm: para dos 2 personas circulando.
Un ancho algo superior a 1,20 m en edificios de uso público de gran circulación de
Personas (pudiendo tener 1,50 y hasta los 2 metros).

2. Los tramos no deben tener más de 12 escalones, peldaños o pasos sin descanso
intermédio.

3. Los descansos no deben tener longitudes menores de 85 cm., con el objetivo de ofrecer una interrupción cómoda e agradable durante el ascenso

4. Tener una proporción entre las dimensiones de los escalones cómoda, que debe cumplir con la expresión empírica de Rondelet:

2 a + h = (60 - 66) cm. Expresión de Rondelet

Donde:
a = contrahuella (Altura VERTICAL del escalón o peldaño)
h = huella (Longitud HORIZONTAL del escalón o peldaño)

La magnitud (60 - 66) cm. representa la longitud media del paso de una persona en un plano horizontal. Para los niños este valor, se reduce a 55 cm. aproximadamente, para el caso particular de Cuba se adopta el valor de 64 cm., por lo que la fórmula de Rondelet queda como: 2 a + h = 64 cm.

5. O valor da huella y de la contrahuella no puede modificarse nunca para evitar accidentes que pueden resultar fatales. Esto implica que:

Suma o ∑ de las alturas de las contrahuellas = altura da escalera = altura de NPT a NPT o de uno a otro piso o nivel.

Escapada: es la altura vertical disponible entre el borde de un escalón o paso y el techo o losa que queda encima (ver esquema siguiente), la misma debe existir para lograr el espacio suficiente para cuando se transportan as muebles e otros objetos e hasta para las personas asegurando la debida comodidad e seguridad al emplearla (Ver fig. 5.44). Luego debe existir una “escapada” entre los 2 metros y los 2,40 metros, por excepción como mínimo podrá ser de solo 1,85 metros.



7. La posición de la escalera dentro del edificio debe cumplir lo siguiente recomendación: que la distancia máxima horizontal para acceder a la misma debe ser menor o igual a 30 metros, tal como puede apreciarse seguidamente en la figura vista en planta:


Vista en Planta de un Edifico, observe la posición central de la caja de escalera.

8. Debe tratarse de cumplir con las siguientes recomendaciones al diseñar los distintos tipos de elementos de circulación vertical, que se muestran seguidamente:


NOTAS:
- donde dice Ramas debe decir Rampas
- Las escaleras normales son las denominadas principales

Procedimiento de Proyecto Geométrico de las Escaleras:

Proyectar geométricamente una escalera significa definir adecuadamente sus dimensiones, así como su forma para lo cual debe cumplirse con la:
Metodologia para su Projecto Geométrico:


Procedimiento:

1ero. Definir el tipo de escalera (principal, secundaria o auxiliar).

2do. Selección de la contrahuella (a) de acuerdo con el tipo de escalera.

3ero. Calcular la cantidad o # de contrahuellas mediante: # a = altura da escalera / a

30. Cálculo de la dimensión de la huella (b), acorde con la expresión o formula de
Rondelet (2 a + h = 64 cm), o sea, mediante: h = 64 cm - 2 a

4to. Calcular el número o cantidad de huellas: # h = # a – 1

NOTA: los valores de “a” y de “h” tienen que estar dentro do rango especificado en la Tabla anterior.

4to. Definir y representar debidamente el desarrollo de la escalera o su diseño geométrico a escala adecuada, tanto en:

a) Planta (dimensiones de la caja de escalera y de la escalera como tal).
b) Elevación (sección transversal donde se aprecien las dimensiones y cantidad de los escalones, descansos, etc. de la escalera).




EJEMPLO:


Proyectar geométricamente la escalera de un edificio social destinado a Viviendas, de un tramo recto, para ascender e descender un desnivel entre pisos de 2,70 metros.

SOLUCIÓN:

1ero. Definir el tipo de Escalera: de acuerdo a la finalidad de uso del edificio debe proyectarse una Escalera Principal para 2 Personas subiendo o bajando a la vez, luego el ancho de la misma según lo recomendado debe oscilar entre: 1,05 metros a 1,20 metros. Adoptándose: 1,10 metros

2do. Selección de la contrahuella (a):

Para las Escaleras principales en la Tabla: a = (16 - 20) cm.
Se adopta: a =17 cm.

3ero. Cálculo da quantidade ou # a (Contrahuellas):

# a = 2,70 m / 0.17 m = 15,88 Es decir: 15 o 16 contrahuellas.

Se comprueba cual de estos dos valores (15 u 16) resulta más conveniente para cumplir con lo establecido:

Com: # a = 15: Altura o desnível entre los pisos del Edifício/ # a
Sustituyendo: a= 2,70 m /15 = 0.18 m (queda dentro del rango
aconsejado en la Tabla (entre 16 y 19 cm)

Ahora con # a = 16
a = 2,70 m/16 = 0.168 m
Cumple también con lo establecido, pero como no da un valor exacto se
adoptará finalmente: 15 escalones con una a = 18 cm (cada uno)


4to. Cálculo de “b” o de la magnitud de la huella:

De acuerdo a la fórmula do Rodelet para el caso particular de Cuba:
2 a + b = 64 cm, entonces despejando:
b= 64 cm - 2a
b = 64 cm -2 (18)
b = 28 cm

Se comprueba si la b (huella) cumple con lo establecido o recomendado en la Tabla para las Escaleras Normales o Principales que es: b= (26 - 32) cm, luego como: h = 28 cm, cumple satisfactoriamente.



5to. Representar debidamente la Escalera calculada:

Determinando la Altura de la Escalera como: Altura = # a x a
Altura = 15 x 0,18 m = 2,70 metros (coincide exactamente com es devnivel o altura entre pisos)


Calculando ahora el desarrollo de la Escalera.

# a = 15 contrahuellas

Como: # h = # a – 1

Então:

# h = 15 – 1 = 14 huellas

Representando los Detalles Constructivos de la Escalera en Planta y Elevación. Así como algunos detalles complementarios:

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