Como bien conocemos las escaleras son estructuras inclinadas que
nos permiten trasladarnos de un nivel a otro en una edificación, ellas también
son calculadas para que si cumplan con su función de forma óptima, el diseño de
este tipo de elementos estructurales cumplen con el principio de estabilidad isostático
es decir se toman como miembros simplemente apoyados, sobre las vigas de los
dos niveles.
Las escaleras deben cumplir este parámetro para
el diseño de su losa la relación es altura h >L/20 siendo L la proyección
horizontal de la longitud total de la escalera en el tramo considerado en los
extremos que presenten continuidad con alguna placa o losa de entrepiso se
dispondrá de acero necesario para poder resistir los momentos negativos
generados .
En esta siguiente sección explicaremos de forma
breve como es el diseño de una escalera de concreto armado, para que así puedan
apreciar que pasos seguir.
Ejemplo de diseño de escalera en concreto armado.
Diseñar la losa de la escalera
indicada con un fc 280 kg/cm2 y un fy 4200kg/cm2 el edificio es residencial y
la sobrecarga variable de la escalera es 300 kg/m2 aproximadamente.
El espesor estimado de la losa de
la escalera h= L/20 = 430/20 = 21 cm
Análisis de cargas
Primero se debe determinar el peso
propio de la losa de la escalera
Debemos tomar en cuenta el grado
de inclinación de la escalera para diseñar la losa de forma horizontal, esto hará
mas fácil el diseño de la misma.
Posterior a este cálculo, se debe
analizar el peso de los escalones o peldaños y del revestimiento que sería un
total de 240kg/cm2
Por norma se deben mayorar estas
cargas permanentes por lo que se sumaran y se multiplicaran por el 140% así se tendrá
un diseño con mayor magnitud generando un factor de seguridad.
Carga permanente mayorada qu= (615 + 240) 1,40= 1197 kg/cm2
Ahora pasamos a analizar la carga
variable, que en teoría son las personas u objetos que va a transitar por dicha
escalera.
Esta de igual forma debe ser
mayorada pero por un factor de 170% este es mayor que el caso anterior debido a
que son cargas impredecibles y variantes en el tiempo y en magnitud.
Pu= 300 * 1,7 = 510 kg/cm2
Al tener las dos cargas tanto la
permanente como la variable se deben sumar para obtener una carga total por
diseño.
Qt= 1197+510= 1707 kg/cm2
En el principio hablamos que la
escalera se comporta de forma isostática ahora vamos a demostrar para que nos
sirve este concepto, por ser simplemente apoyada la magnitud del momento se
calcula con la siguiente formula.
Esta fórmula cumple con los
principios de elemento isostáticos, donde desarrolla un momento de cero en el
apoyo y uno máximo en la mitad del elemento graficando una parábola.
Para el diseño del acero se debe
calcular el factor u es necesario para encontrar los valores w y ju de las
tablas de diseño.
Sustituyendo los valores.
Obtenemos un valor que debemos buscar en la tabla que aparece en la clase de
vigas y de losas en una dirección.
Esto corresponde a w= 0,05 y a
ju=0,97
Diseño en acero para la escalera
de concreto armado. Este corresponde al sentido longitudinal.
Al sustituir los valores se puede
obtener el área de acero necesaria por metro lineal de forma longitudinal en la
losa de la escalera.
Se debe diseñar el acero buscando
en la tabla la cantidad de cabillas correspondientes del diámetro de ½ pulgada
para este caso son cabillas de ½ a cada 20cm por metro ósea 5 cabillas por cada
metro lineal
En el sentido transversal se
coloca un acero mínimo por retracción.
El diseño de acero transversal
corresponde a cabillas de 3/8 a cada 20cm 5 cabillas por metro lineal.
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