escaleras ultima

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

CONCRETO ARMADO I PGINA 1

I. OBJETIVOS:

El siguiente trabajo tendr como finalidad el desarrollo de las siguientes

capacidades:

1. OBJETIVOS PRINCIPALES:

El entendimiento de cada una de las partes de la escalera, para la

futura comprensin pero en un plano a escala.

Saber resolver problemas que se nos presente y tomar decisiones,

ya que existen tipos de escaleras peligrosas, a modo de ejemplo

tenemos a la escalera caracol, para resolver este problema

aplicamos el conocimiento obtenido en esta investigacin.

Intentar ver de otro ngulo a la situacin de escaleras: un ejemplo en

el caso de los discapacitados.

2. OBJETIVOS SECUNDARIOS:

Adquirir la disciplina intelectual ms adecuada para realizar un

trabajo en forma metdica, utilizando procedimientos y recursos

coherentes con el fin perseguido, fomentando el sentido de la

autonoma y la responsabilidad individual y colectiva (integrantes del

grupo).

Integrar y aplicar en la realidad personal los conocimientos

adquiridos, mostrando iniciativa, inters y motivacin por el tema.

Utilizar las tecnologas de la informacin y de la comunicacin como

herramienta de aprendizaje y de comunicacin.

Expresar y comunicar las ideas de todos los integrantes a fin de

obtener un buen trabajo y un mayor entendimiento del tema.

Participar activamente tanto en la realizacin y la exposicin oral del

trabajo como en la realizacin de un pequeo resumen que valore la

exposicin de sus compaeros.



II. DEFINICION:

Una escalera es una construccin diseada para comunicar varios espacios situados a diferentes alturas. Est conformada por escalones (peldaos) y puede disponer de varios tramos entre los descansillos (mesetas o rellanos).

Pueden ser fijas, transportables o mviles. A la escalera amplia, generalmente artstica o monumental se la llama escalinata. La transportable o de mano, elaborada con madera, cuerda o ambos materiales, se la denomina escala. Aquella cuyos peldaos se desplazan mecnicamente se llama escalera mecnica.

III. COMPONENTES DE UNA ESCALERA:

Una escalera fija, de fbrica, est compuesta de peldaos, y dispone de las siguientes zonas:

Tramos o zancas: los elementos inclinados que sirven de apoyo a los peldaos;

Descansillos, mesetas o rellanos: los elementos horizontales en que termina cada tramo;

Peldaos o escalones: los elementos de un tramo que sirven para apoyar el pie;

o la huella o pisa es la zona horizontal del escaln o peldao en donde se asienta el pie;

http://es.wikipedia.org/wiki/Escalera_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Descansillo&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pelda%C3%B1o&action=edit&redlink=1



o la tabica o contrahuella es la parte vertical del escaln.

Tambin puede disponer de:

Mamperln: listn de madera con que se guarnece el borde de los peldaos en las escaleras de fbrica. Suele ser de forma redondeada, y sobresalir ligeramente de la tabica.

Zanqun: pieza que recubre la parte inferior de la pared, a modo de pequeo zcalo o rodapi.

Arranque y desembarco: son los escalones iniciales y finales de la escalera.

Adems, suele tener una barandilla de proteccin rematada en un pasamano para dotarla de seguridad y facilitar su trnsito.

Los escalones se apoyan sobre una estructura, a modo de vigas inclinadas, que reciben el nombre de zancas; suelen ser de muy diversos materiales: madera, acero, hormign, etc.

http://es.wikipedia.org/wiki/Barandillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vigahttp://es.wikipedia.org/wiki/Maderahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n



IV. TIPOS DE ESCALERAS:

Escaleras fijas:

Escalera imperial: la que posee un tramo de ida y dos tramos de vuelta ms estrechos, paralelos al primero y laterales.1

Escalera ciega: aquella en que no existe un hueco vertical entre los diversos tramos que se solapan.

Escalera con descansillos o rellanos: aquella cuyos tramos estn separados por descansillos.

Escalera cuadrada: la de tramos iguales por cuatro lados, y a escuadra.

Escalera de ida y vuelta: la que tiene sus tramos en dos sentidos opuestos.

Escalera de caracol: la que se construye con tramos de forma circular ascendente.

El diseo de escaleras de caracol suele basarse en la comodidad y

practicidad de la misma, y como ya hemos dicho antes, la principal

caracterstica y ventaja que presentan las escaleras de caracol, es

precisamente, la cantidad de espacio que ahorran. Es importante tener en

cuenta que los diseos de escaleras de caracol estn dedicados nica y

exclusivamente a las escaleras fijas, ya que, por la complejidad de la

estructura que presentan, es realmente imposible realizar una escalera de

caracol que sea porttil; adems esto resultara extremadamente

peligroso. Una de las diferencias entre los diseos de las escaleras de

caracol y los diseos de las escaleras convencionales es que, adems del

poco espacio utilizado, las escaleras de caracol no requieren de una

construccin.

Por lo general, su estructura se coloca ensamblada o empotrada a la pared

mediante soldaduras o tornillos especializados que permiten una correcta

fijacin de la misma. De todas formas, debemos destacar, que por el tipo

de colocacin que lleva la escalera de caracol, resultan bastante ms

inseguras que las escaleras fijas rectas. Adems, las escaleras rectas

suelen tener una estructura de material armado, mientras que las de

caracol, se sostienen en una construida de acero.

http://es.wikipedia.org/wiki/Escalera#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Escalera_de_caracol



ESCALERA CIEGA



ESCALERA CON DESCANSILLOS

ESCALERA IMPERIAL



ESCALERA DE IDA Y VUELTA



ESCALERA CARACOL

Escaleras transportables, o ligeras:

Escalera de mano: la porttil. Escalera chapera: la fija que se emplea en las obras y que est

formada por dos maderos inclinados y paralelos sobre los cuales se clavan unos travesaos ms o menos anchos.

Escalera de cuerda: la formada por dos maromas paralelas unidas por varios travesaos o barrotes de madera o hierro en forma de peldaos.

Escalera de escapulario: la portatil que se pone en la pared de los pozos de las minas.

Escalera de esprrago: conformada por un madero atravesado por pequeas estacas salientes.

Escalera de tijera, o doble: la compuesta de dos escaleras de mano unidas por la parte superior con bisagras.

Por su uso:

Escalera de incendios o de emergencia: la que sirve para evacuar un edificio en caso de incendio u otro tipo de catstrofes. Suele estar situada en el exterior de la edificacin, o en el interior de un recinto protegido mediante muros y puertas resistentes al fuego.

Escalera de servicio: la destinada al uso del servicio, de menor importancia que la principal hecha para facilitar la fcil circulacin.

Escalera hurtada: la que est disimulada.

Por su mecanismo:

Escalera mecnica: la que dispone de peldaos mviles.

Una escalera mecnica o elctrica es un dispositivo de transporte, que consiste en una escalera inclinada, cuyos escalones se mueven hacia arriba o hacia abajo. La escalera mecnica transporta a las personas sin que se tengan que mover, ya que los peldaos se mueven mecnicamente. Se usan para transportar con comodidad y rpidamente un gran nmero de personas entre los pisos de un edificio, especialmente en centros comerciales, aeropuertos, intercambiadores de transporte pblico (metro, autobuses urbanos), etc.

http://es.wikipedia.org/wiki/Escalera_de_manohttp://es.wikipedia.org/wiki/Escalera_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transportehttp://es.wikipedia.org/wiki/Centro_comercialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aeropuertohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transporte_p%C3%BAblicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transporte_p%C3%BAblicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_(sistema_ferroviario)http://es.wikipedia.org/wiki/Autob%C3%BAs



Por su sistema constructivo:

Escalera a la catalana: la conformada por tres capas de rasillas, recibidas con yeso, que siguen la lnea del anti-funicular. son escaleras hechas de rasilla contrapeadas en varias capas de modo que se crean formas como bovedas, arcos, etc.

Escalera colgada: aquella cuyos escalones no estn fijos ms que por un lado en el muro y por el otro libres, es decir, colgados.

Escalera de ojo colgada: la que en medio deja un vano circular o cuadrado en lugar de las almas y cuyos peldaos se sostienen uno a otro por su garganta de semican.

ESCALERA A LA CATALANA

http://es.wikipedia.org/wiki/Muro_de_carga



ESCALERA COLGADA

V.DISEO DE ESCALERAS SISTEMA DE ESCALERAS DE UN TRAMO SIMPLEMENTE APOYADO Estructuralmente hablando, los sistemas de escaleras apoyados de forma longitudinal se clasifican en sistemas longitudinales simplemente apoyados y los sistemas longitudinales empotrados, sin embargo debido que con base en anlisis de rigidez de estructuras se ha determinado que no existe un empotramiento perfecto, por lo que es recomendable realizar el diseo de estas estructuras como elementos simplemente apoyado o en su defecto articulados. En esta seccin se dispondr a realizar el anlisis y diseo estructural de un sistema de escaleras de un tramo con apoyos simples en sus extremos y con las medidas y magnitudes de cargas presentadas en la figura 15.

En este grafico se analizara los pasos y contra pasos en la cual estarn en funcin de los tn y tp.

Siendo tp=al ancho total del concreto que se va a utilizar de forma paralela.



Las cargas se pueden analizar de las siguiente manera:

La cual estar dividida en zona de descanzo y zona de peldaoz,lo cual se hara el metrado de carga correspondiente por un metro lineal y se hallara la carga ultima empleando: la siguiente formula.

Lo cual se iniciaran con hacer el anlisis esttico hallando, las reacciones y los momentos flectores y el momento mximo.

Luego se desarrollaran a calcular lo momentos de diseo, tanto positivo y negativo, para luego sacar el rea de acero tanto positivo y negativo y acero de temperatura

Momento negativo= x momento de diseo

Siendo :

1/3=vigas peraltada, pared y placas



= viga chata y muros

Momento positivo= x momento de diseo

Siendo :

1=muro de ladrillo

0.9= viga chata simple

0.8=muro de corte o placa

Para hallar las reas de acero se utilizan las siguiente formulas



EJEMPLO DE APLICACION

1. Disear la siguiente escalera que se muestra en la figura, utilizar fc=210 kg/cm2 y fy=4200 kg/cm2

DISEO DE ESCALERA PRIMER TRAMO



T=L/20 =0.15

T=L/25 =0.11 Promedio T=0.14

P= 25

CP= 18

Tn= 17.25

TP= 26.25

METRADO DE CARGAS

METRADO DE CARGAS

ZONA DE PELDAOS ZONA DE DESCANSO

PESO PROP= 630.0 PESO PROP= 336.0

ACABADOS= 100 ACABADOS= 100

WD= 730.03 WD= 436.00

WL= 400 WL= 400

Wu1= 1702.04 Wu1= 1290.4

1702.04

1290.4

1.8 0.9

fy=0 Ra+Rb= 4225.04

mb=0 RA= 2236.01

RB= 1989.03 V=



MOMENTO POSITIVO:

Mdiseo positivo= Mmax = 0.8

Mdiseo +

= 1174.999

fc= 210 FY= 4200 MU= TN.M 1.174999 recubr cm 2

diametro acero utilizar cm = 1.27 area acero utilizar cm2 = 0.71 d=h-rec-acero/2

d= 11.37 a= 20 % de

d a= 2.27

ITERANDO

AS= 3.04

a= 0.72

AS= 2.82

a= 0.66

AS= 2.82

a= 0.66

s= 0.252

3/[email protected] m

X= 1.31 M max= 1468.75



MOMENTO NEGATIVO:

Mdiseo negativo= 1/2.Mdiseo +

= 0.5 APOYO RIGIDO

Mdiseo - = 587.499526



d= 11.37 a= 20 % de d

a= 2.27

ITERANDO

AS= 1.52

a= 0.36

AS= 1.39

a= 0.33

AS= 1.39

a= 0.33

s= 0.512


ACERO DE TEMPERATURA:


ACERO DE TEMPERATURA

Astm= 0.0018.b.h Astm= 2.0457 s= 0.347069463



DISEO DE ESCALERA SEGUNDO TRAMO

T=L/20 =0.15

T=L/25 =0.11 Promedio T=0.14

P= 25

CP= 18

Tn= 17.25

TP= 26.25

METRADO DE CARGAS

ZONA DE DESCANSO ZONA DE PELDAOS

PESO PROP= 336.0 PESO PROP= 630.0

ACABADOS= 100 ACABADOS= 100

WD= 436.00 WD= 730.03

WL= 400 WL= 400

Wu1= 1290.4 Wu1= 1702.04



1702.04

1290.4

1.25 1.95

fy=0

Ra+Rb= 4643.83 mb=0

RA= 2478.69 RB= 2165.14 V=

X= 1.46 M max= 2020.78 MOMENTO POSITIVO:

Mdiseo positivo= Mmax

= 0.9 Mdiseo + = 1818.702



d= 11.37 a= 20 % de d

a= 2.27

ITERANDO

AS= 4.70

a= 1.11

AS= 4.45

a= 1.05

AS= 4.44

a= 1.04

s= 0.291




MOMENTO NEGATIVO:

Mdiseo negativo= 1/2.Mdiseo + = 0.5

Mdiseo - = 909.351



d= 11.52 a= 20 % de d

a= 2.30

ITERANDO

AS= 2.32

a= 0.55

AS= 2.14

a= 0.50

AS= 2.13

a= 0.50

s= 0.333

3/[email protected] ACERO DE TEMPERATURA:

ACERO DE TEMPERATURA

Astm= 0.0018.b.h Astm= 2.0457 s= 0.34706946

3/[email protected]



SISTEMAS DE ESCALERAS ORTO POLIGONALES Este sistema de escaleras como se coment en la seccin 2.1.3.4 es un sistema que se caracteriza por no poseer una losa plana que le sirva de recubrimiento al sistema sino solamente est compuesto por huella y contrahuella, este sistema se puede clasificar como un sistema especial y debido a esto para su anlisis deben aplicarse mtodos que no son aplicables a los otros sistemas. Para el anlisis estructural de este sistema de escaleras se emplear un mtodo denominado Mtodo de aproximacin de la analoga de la columna que considera el sistema como una estructura aporticada de un vano y se obtienen los momentos por medio de este criterio. Para solucin de un sistema de este tipo se deber tomar como consideracin especial un empotramiento imperfecto en los apoyos con esto se pretende anular los momentos de empotramiento en la estructura aunque para este tipo de escaleras se recomienda emplear vigas de empotramiento en los extremos aunque para su anlisis no sean incluidas. Debido a que el sistema de escaleras se considerara un marco o prtico como le denomina el ACI318S se podrn aplicar todas aquellas recomendaciones de anlisis que establece el captulo 8 del cdigo citado anteriormente, el anlisis se conducir especficamente a la seccin 8.3 de donde se extraen las siguientes ideas y procedimientos: Los extremos deben considerarse parcialmente empotrados y sin momentos.



Procedimiento de clculo:

Para llevar a cabo el anlisis y el diseo de esta estructura como bien se mencion se emplearn todos aquellos valores de carga, longitudes, alturas, huellas y contrahuellas del sistema anterior, este procedimiento se realizara de esta forma para poder observar como varan las caractersticas tanto fsicas como estructurales de un sistema de escaleras cuando vara su configuracin. Sin embargo, se presentan a continuacin el resumen de datos que se emplearan de forma comn con el ejercicio anterior. Determinando el diagrama de momento flexionante Para el diseo a flexin de este tipo de elementos se deben tomar todas las consideraciones que se presentaron al principio de esta seccin (Ver Captulo 8 ACI318S) habiendo ya evaluado y comprobado que se satisfacen, se puede entonces proceder a desarrollar el diagrama de momento que ser el que nos permitir posteriormente determinar el rea de acero principal. Mextremos = (1/12)*Wu*L = (1/12)*(1100 lb/ft)*(9.84 ft) = 8,875.68 lb*ft

Mcentral = (1/24)*Wu*L = (1/24)*(1100 lb/ft)*(9.84 ft) = 4,437.84 lb*ft

Determinando el rea de acero El procedimiento para la determinacin del rea de acero redunda en el mismo anlisis planteado para el caso del sistemas simplemente apoyado de la seccin 5.2, a continuacin se aplicarn los mismos procedimientos y obtendr el rea de acero principal con la diferencia que su colocacin ser diferente, esto se podr observar en el esquema de armado al final del ejemplo.



Ecuacin de grado 2 para la determinacin del valor de cuanta de acero. [(8.87568 Klb*ft) * (12 plg /1 ft)] / [0.9*39.36 plg*(3.54plg)] = p(60 Ksi) * [ 1 (0.59*(60Ksi)*p)/(4 Ksi)] p = 0.001946 ; p = 0.1110 Para descartar uno de los valores presentados deben establecerse valores de cuantas mximas y mnimas que permitan descartar los valores arrojados en los clculos, por lo que a continuacin se presentan dichos valores. Lo que permite elegir el valor de la cuanta mnima, ya que uno de los resultados esta por arriba del mximo y el otro por debajo del mnimo. pmn. = 0.00333 pmx. = 0.01425 As = 0.00333 * (39.36 plg * 5.12 plg) = 0.67 plg Se podrn aplicar 6 No.3 15 cm; siempre y cuando el espaciamiento sea menor al mximo permitido. La separacin para la distribucin del acero se realiza mediante el siguiente razonamiento y se comprobar si es posible colocar el acero con la distribucin propuesta.

Smax = 45 cm

S = 3 * t Donde: t = es el espesor de la losa. S = 3 * (4.92 plg.) = 14.76 plg. (37.50 cm) ; si chequea la distancia propuesta.

Realizacin del esquema de armado de las escaleras La figura 25 representa bsicamente la forma en que un sistema de escaleras de este tipo debe armarse estructuralmente hablando para ello se tendr en cuanta todos los criterios de armado que establece el cdigo ACI318S y algunas normas guatemaltecas, los requisitos y normas de los que se habla se citaron ya en la seccin 5.2, por lo que se recomienda citarlas nuevamente para cada uno de los sistemas que se disearon y de aqu en adelante se disearn.



Luego de haberse realizado el diagrama de armado del sistema de escaleras vale la pena establecer que los requerimientos de armado para este tipo de escaleras sern los mismos que se tomaron para el sistema de escaleras simplemente apoyado, vase seccin 5.2, adems el corte para este tipo de escaleras no se revisa pues como se puede observar en la Figura 25, el armado se realiza a manera de estribos que longitudinalmente trabajarn como acero a flexin, pero que contribuyen tambin a la resistencia de los esfuerzos de corte que le induce la carga aplicada. Respecto de los sistemas de apoyos de este caso particular de sistema de escaleras, se debern tomar en consideracin todos los parmetros tanto de anlisis, diseo y ejecucin que proporcionan los cdigos que emplean la aplicacin de la carga ssmica en un sistema.

Mtodo de analogas de la columna

Consiste en el isomorfismo entre las formulas correspondientes a los hiperestticos en la estructura de un solo vano y de las tensiones en la seccin principal de una pieza prismtica corta, solicitada a comprensin excntrica. La seccin de la columna se obtiene distribuyendo alrededor del eje de la estructura. Y centrada con el, un ancho igual a la inversa del momento de inercia por el coeficiente de elasticidad.

La carga que se somete tiene por valor unitario a lo largo de un segmento transversal, el momento isosttico que corresponde a esa seccin de la estructura real.

Mt=momento total.

MS =Momento en cualquier punto correspondiente a la estructura isosttica.



Donde:

EJERCICO DE APLICACIN:

Disear una escalera orto poligonal por el mtodo de analogas de columna

Materiales

Fc=210kg/cm2 Fy=4200 kg/cm2 N de pasos= 12 S/c=500 kg/m2 N de contrapasos =11



Escaleras apoyadas transversalmente

Escaleras continuas: son escaleras cuyos escalones se apoyan en sus extremos de tal manera que se soportan como vigas independientes cada uno de ellos, pudiendo sus apoyos ser considerados empotrados o simplemente apoyados de acuerdo a su condicin de borde.



Escaleras helicoidales

Una escalera helicoidal en su anlisis comprende el estudio de momentos torsores, momentos flectores y fuerzas de corte.

Una escalera helicoidal puede o no tener descanso intermedio, habindose desarrollado mtodos que puedan analizar cualquiera de estos tipos de escalera ya sea mediante clculos matemticos, tablas o grficos de lneas de influencia

Para una carga uniformemente repartida en todo el pao, siempre y cuando exista simetra de carga y estructura, se observa que el momento torsor y la fuerza de cortes se anulan en el medio del pao, existen varios mtodos para su anlisis siendo los ms conocidos los siguientes:

mtodo de Bergman.

mtodo de Nicolski.

mtodo de Mattock.

mtodo de Morgan.

mtodo de Scordelis.

MTODO DE BERGMAN

Por la aplicacin del trabajo virtual para una viga finita curva de radio R constante,se obtiene la siguiente expresin para el MC que es el momento flector en el medio cuando la viga se encuentra empotrada en los extremos.

En donde:

= mitad del ngulo central

K= EI/GJ relacin de flexin a torsin

W=carga total (wd+wl) por ml

Esta frmula para MC se puede escribir como:

Donde u representa la parte fraccionada izquierda de la anterior expresin u es vista como una funcin solo de k y . para cualquier seccin en particular k podr obtenerse de la tabla1 .



Debemos mencionar tambin que el uso del valor del momento torsor sin ninguna modificacion

es erroneo.los valores computados con las magnitudes del momentoen el plano vertical y no en el plano inclinadoactual de la seccion de la escalera.por ello es permisible para el diseador el reducir este valorde (mt) y corte multiplicando por cos.

Donde es el angulo vertical entre la horizontal y una tangente al eje longitudinal de la real inclinacion del escalon



1. disear la escalera helicoidal con el mtodo de bergam

escaleras ultima

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