DISEÑO DE ESCALERAS EN CONCRETO ARMADO


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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