1381152691 PDF diseño de escaleras metálicas

Escaleras metálicas T2

Diseño estructural de escaleras metálicas

C4

Elementos de la escalera

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Escaleras metálicas Tema 2

Diseño estruc tural de escaleras metálicas

Clase 4

Elementos de la escalera

ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. Dis eño de los element os de la escal era ............................................................................. 3 1.1.

Las zancas ................................................ ................................................................... 3

1.2.

Tipos de zancas .................................... ....................................................................... 4

1.3.

Unión entre los peldaños y las zancas ......................................................................... 7

1.4.

 Apoyos de las zancas de los descansillos ................................................................. 11

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1. Diseño de los elemento s de la escalera 1.1. Las zancas Las zancas constituyen la estructura portante de la escalera, y normalmente están formadas por un perfil metálico o por la unión de estos. La función de la zanca consiste en recibir las cargas que transmiten los peldaños y conducirlas hacia los apoyos de la escalera. El tamaño de los perfiles utilizados para formar las zancas depende de las cargas transmitidas por los peldaños y de la longitud del tramo de la escalera. Los perfiles metálicos más utilizados como zancas son:

Figura 1.1. Perfi les us uales para zancas de escaleras metálic as, a los que po dríamos añadir, modernamente, los perfiles tubulares rectangulares (perfiles RHS)

La utilización de perfiles IPE, IPN, UPN y RHS para la construcción de las zancas se utiliza principalmente en escaleras ubicadas en espacios abiertos como parques, centros comerciales y zonas industriales donde el tamaño del canto de las zancas no ocasiona problemas desde el punto de vista arquitectónicos. En espacios cerrados relativamente pequeños como oficinas, viviendas etc, el uso de estos perfiles puede ocasionar inconvenientes estéticos; en estos casos se pueden utilizar como zancas chapas de acero laminado que reproduzcan el peldañeado produciendo escaleras visualmente menos pesadas, e incluso es posible diseñar las barandas de la escalera como elementos estructurales que, a modo de cerchas, doten a la escalera de la rigidez necesaria y permitan una gran reducción de sus secciones resistentes.

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1.2. Tipos de zancas Zanca única En este caso la estructura de la escalera se resuelve disponiendo una única zanca encargada de soportar las cargas impuestas sobre los peldaños. Esta zanca puede ubicarse de dos maneras respecto al peldaño: •

En la primera de ellas el eje vertical del perfil de la zanca coincide con el centro de gravedad del peldaño. Debido a la excentricidad de la carga (figura 1.1.3), la zanca estará sometida a un momento torsor igual a

P*e,

donde

P  es

la resultante de la

sobrecarga de uso aplicada únicamente en una mitad del peldaño y

e  es

la distancia

del punto de paso de esta resultante al eje del perfil central.

Figura 1.2 Disposición de los peldaños en una escalera con zanca central

 Al utilizar una única zanca como estructura para la escalera, se debe evitar el uso de perfiles abiertos debido a que ofrecen una menor resistencia a la torsión que los perfiles cerrados. En estos casos los perfiles tubulares resultan los más indicados:

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Figura 1.3 Excentri cid ad de la carga en una zanca central form ada por un perfi l RHS

La siguiente figura muestra una escalera metálica cuya zanca central es un perfil tubular circular al que se unen las barras que dan soporte a los peldaños de vidrio.

Figura 1.4 Escalera con zanca central cir cular

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•

La segunda manera de ubicar la zanca es en un extremo del peldaño (figura 1.5). En este caso la carga aplicada ocasiona también un momento torsor igual a en este caso

P es

P*e,

pero

la suma de la carga permanente y la sobrecarga de uso en todo el

ancho del peldaño. Por supuesto, ubicar la zanca en un extremo incrementa en mucho el momento torsor.

Figura 1.5 Zanca lateral

Figura 1.6 Excent rici dad de la carga en una zanca lateral

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Zanca doble En este caso se disponen dos zancas lateralmente, las cuales soportan el peldaño en cada extremo. Con esto se consigue una reducción en el tamaño del perfil de la zanca, ya que cada una de estas recibirá la mitad de carga que se soporta en el caso de una única zanca central y podemos considerar nulo el momento torsor.

Figura 1.7 Zancas dob les

1.3. Unión entr e los peldaños y las zancas La unión entre la zanca y el peldaño puede hacerse por la parte lateral de la zanca o por la parte superior de la misma, dependiendo de las condiciones estéticas que se quieran dar a la escalera. Unión por la parte superior d e la zanca En este caso la unión se realiza utilizando chapas plegadas de acero, que garanticen la horizontalidad del peldaño y la unión entre éste y la zanca.

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Donde: 1 . Zanca escalera 2 . Pieza de huella 3 . Chapa de acero pl egada 4. Angu lar en T

Figura 1.8. Chapas utilizadas para unir s uperior mente el peldaño y la zanca

Otra manera de realizar la unión por la parte superior de la zanca, consiste en utilizar como peldaño una chapa de acero que reproduzca el peldañeado de la escalera (figura 1.9).

Figura 1.9. Perfiles uti lizados para unir el peldaño con la zanca

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Unión Lateral Si la unión se realiza por la parte lateral de la zanca existen dos formas de realizarla, dependiendo del material del que está hecho el peldaño: •

Peldaño metálico En este caso el peldaño puede estar conformado por perfiles IPE, IPN, UPN, perfiles tubulares o por perfiles triangulares compuestos por la unión de varias chapas (ver figura). Debido que los dos elementos a unir (zanca y peldaño) son del mismo material la unión se puede realizar por medio de soldadura. Cuando el peldaño es metálico debe estar recubierto por alguna superficie rugosa que evite el deslizamiento; generalmente se recubre con una lámina metálica corrugada.

Figura 1.10. Perfiles uti lizados para unir el peldaño con la zanca

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•

Peldaño de madera Si el peldaño utilizado es de madera, la unión entre la zanca y éste se realiza por medio de perfiles metálicos que se pueden soldar a la zanca y atornillar a la madera (figura siguiente).

Figura 1.11. Perfiles ut ili zados para unir el peldaño y la zanca

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1.4. Apoy os de las zancas de los descansi llos Los apoyos de las zancas en el arranque, en los descansillos y en el desembarco de la escalera están dados por el diseño particular de cada proyecto. A continuación se describen algunos de los apoyos más utilizados en los descansillos.  Ap oy o d e la zanca en el d esc ans il lo so br e un per fi l m etál ic o Este tipo de apoyo se utiliza cuando el tramo de la escalera es demasiado largo, y se hace necesario apoyarlo en el descansillo para cumplir las condiciones de servicio (flechas, vibraciones), sin tener que recurrir a la utilización de perfiles de gran canto. Aunque generalmente no será necesario, hay que comprobar que tanto los perfiles de las zancas como la viga de apoyo no necesiten de rigidizadores verticales que eviten la inestabilidad de las almas frente a las reacciones puntuales.

Figura 1.12. Apoyo de la zanca en el descansi llo s obre vig as metálicas

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 Ap oy o d e la zanca en el d esc ans il lo so br e un mu ro Este caso es análogo al anterior, pero el apoyo se realiza en la coronación de un muro en vez de en perfiles metálicos. Una manera de resolverlo se muestra en la siguiente figura:

Figura 1.13. Apoy o de la zanca en el descansi llo so bre muro

Igualmente como en el anterior, la reacción puntual que se genera en la zanca exige comprobar si se requieren rigidizadores que coarten la inestabilidad por pandeo del alma.

Zanca del descansil lo apoyada en vig a de acero a media altur a Este apoyo se realiza haciendo coincidir la parte superior del perfil de apoyo y el de la zanca; la unión se puede ejecutar por medio de perfiles angulares soldados a la viga y a la zanca o mediante soladura directa de alma. Este tipo de apoyo es muy común cuando la escalera se desarrolla en cuarto de vuelta o en vuelta completa, apoyando la zanca a nivel del descansillo en una viga metálica ubicada a mitad de altura.

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Figura 1.14. Apoy o de la zanca en vi ga a media altur a

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Zancas sob re un elemento vertical de sop orte En este caso la zanca a nivel de descansillo se apoya directamente sobre los elementos de soporte vertical de la escalera. Se utiliza cuando el ancho del descansillo coincide con la separación de los pilares de la escalera. La unión se muestra en la siguiente figura:

Figura 1.15. Apoyo de la zanca en pil ares metálicos

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