¿COMO SE DISEÑA UNA ESCALERA?

Las escaleras son estructuras que tienen la función de facilitar la comunicación entre dos niveles de una edificación. Para el diseño de estas se asumen losas inclinadas apoyadas en sus extremos, de forma longitudinal, transversal o como voladizo. (Las escaleras en voladizo, se apoyan en una viga o en una losa, la cual recibe todos sus esfuerzos en forma de torsión).

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

Ángulo de inclinación:

El ángulo de inclinación se calcula como:

Ecuación

Dimensionamiento:

  • Espesor: Tal como se hace con las losas macizas, el espesor debe cumplir con las solicitaciones para los efectos de deflexión.
  • Ecuación

  • Huella: Se define el ancho de la huella que por lo general se usan valores entre 0.25 y 0.30 m.
  • Contrahuella: Se recomienda usar valores entre 0.16 y 0.19 m, de modo que se obtenga un numero entero de escalones.
  • Número de escalones: Este cálculo siempre debe dar como resultado un numero entero

Cargas de diseño:

Se definen las combinaciones de carga para las escaleras, de acuerdo a las consideraciones de diseño, y estas se suponen actuando en proyección horizontal a la losa. Se pueden calcular por tramos de acuerdo a la inclinación, o se considera una sola correspondiente a la carga del tramo inclinado.

  • Peso Propio: Este lo conforma el peso de la losa, el peso de los peldaños y de los acabados necesarios.
  • Carga Viva: Se considera de acuerdo a los códigos de diseño.

Diseño

Finalmente el diseño se realiza para una franja con un ancho de 1 metro de losa. (Se debe realizar chequeo por flexión y por cortante).

  • Calculo de momentos:

 

Apoyos empotrados

Momento positivo

Momento negativo

Es una práctica común entre los proyectistas diseñar las escaleras con un momento de 1/8wl2 para el refuerzo positivo y 1/24wl2 para el negativo, en los apoyos y los puntos de cambio de inclinación (Harmsen, p. 234)

  • Calculo de cortante:

Calculo cortante buscar como se hace

  • Calculo de acero por flexión:

Formulas iterativas

  • Chequeo Cortante:

EJEMPLO DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE ESCALERAS

Diseñar unas escaleras para superar un nivel de 2.1m, se tiene una longitud horizontal de 3.0m. El uso de estas es residencial y se asumirán apoyos empotrados longitudinales y ancho de 1.0 m

Materiales:
Concreto de 21MPa y acero de 420MPa.
Recordar el peso específico del concreto armado

Ángulo de inclinación:

El ángulo de inclinación se calcula como:

Dimensionamiento:

  • Espesor de losa
    • Huella: Se asumirá una huella de 0.25 m, luego el número de escalones es de 12
    • Contrahuella:

  • Número de escalones: Este cálculo siempre debe dar como resultado un numero entero
  •  

    Cargas de diseño:

    Se diseñará para la combinación:

    • Peso Propio: Revisar cálculos y unidades

    Peso de los escalones:

    Peso de la losa:

    No se asumirán pesos por acabados
    Peso total:

    • Carga Viva: Se considerará una carga viva de

    Finalmente la carga de diseño será:

    Diseño

    • Calculo de momentos:

    Momento positivo

    Momento negativo

     

    Es una práctica común entre los proyectistas diseñar las escaleras con un momento de 1/8wl2 para el refuerzo positivo y 1/24wl2 para el negativo, en los apoyos y los puntos de cambio de inclinación (Harmsen, p. 234)

      • Calculo de cortante:


    Calculo cortante buscar como se hace

    • Calculo de acero por flexión:

    Formulas iterativas


    • Chequeo Cortante:

    RECOMENDACIONES

    • Una buena relación de proporcionalidad para la definición de la huella y contrahuella, se puede obtener a partir de la siguiente expresión.

    • Si el desplazamiento horizontal es libre, se puede realizar el cálculo como simplemente apoyado.
    • Para facilitar el armado del encofrado se recomienda que el acero de temperatura se distribuya a una varilla por paso.
    • El encofrado no puede formar ángulos que dificulten el retirado de la madera después que esta haya fraguado.