Estructuras de escalera de caracol

El elemento principal de la escalera, que le permite lograr el objetivo principal de moverse verticalmente, es el escalón. La forma y la posición de los escalones determinan dos tipos principales de estructuras de escaleras: escaleras rectas y de caracol. Escalones, cuyo ancho aumenta de un extremo al otro, montados en un poste central o de otro modo y dispuestos en círculo, formando una escalera de caracol.

Estructuras de escalera de caracol
Higo. 1.
Características comparativas de las áreas de escaleras de caracol y rectas con escalones de 1000 mm de largo (las flechas indican la dirección del movimiento):
1 – escalera de caracol;
2 – escalera recta;
a – plataforma intermedia

El diseño de la escalera de caracol tiene ventajas y desventajas. La principal ventaja de una escalera de caracol es el área más pequeña (en comparación con una escalera recta) que ocupa..

En la mayoría de los casos, la escalera de caracol encaja en un círculo, cuyo centro es el poste de soporte, y el radio está determinado por la longitud del escalón. Con una longitud de escalón de 1000 mm y la misma altura de contrahuella (incluso sin tener en cuenta una posible plataforma intermedia), una escalera de caracol ocupa aproximadamente una vez y media menos espacio que una recta (ver Fig.1).

Pero ya con una longitud de escalón de 1500 mm, siendo todas las demás características iguales, se comparan las áreas ocupadas por una espiral y una escalera recta. Un aumento adicional en la longitud del escalón conduce a un aumento significativo en el área en la que se encuentra la escalera de caracol.

Estructuras de escalera de caracol
Higo. 2.
Ancho de la banda de rodadura de la bobinadora
1 – ancho en la trayectoria del movimiento de la pierna derecha;
2 – ancho en la trayectoria del movimiento de la pierna izquierda

También debe tenerse en cuenta que la trayectoria óptima de movimiento a lo largo de la escalera de caracol transcurre aproximadamente en la mitad de la marcha, mientras que debería ser posible sostener la barandilla. De esto se deduce que la longitud de un escalón en una escalera de caracol tiene dimensiones finitas.

En este sentido, se revela la principal desventaja de la escalera de caracol: el ancho de la banda de rodadura es demasiado pequeño en la línea de movimiento. Esto es lo que determina la práctica común de realizar pasos sin contrahuellas. Debe tenerse en cuenta que el ancho de la pisada de una escalera de caracol no es el mismo en los lugares donde descansan las patas izquierda y derecha (ver Fig.2).

Estructuras de escalera de caracol
Higo. 3.
Escalera de caracol «samba» con peldaños «paso de pato»
1 – banda de rodadura;
2 – barandillas

Para una pierna que está más cerca del poste central de la escalera de caracol y, en consecuencia, descansa sobre una sección más pequeña de la banda de rodadura, existe un mayor riesgo de resbalar, especialmente al bajar..

La ausencia de una contrahuella permite que parte del pie se coloque detrás del borde interior de la banda de rodadura a lo largo del movimiento ascendente. Es en relación con las circunstancias anteriores que las escaleras de caracol se utilizan a menudo como adicionales y decorativas y con mucha menos frecuencia como las principales..

Estructuras de escalera de caracol
Higo. 4.
Escalera de caracol sobre cuerdas curvas
1 – cuerdas de arco

El diseño original de la escalera de caracol, que elimina el problema del ancho insuficiente de la huella y el inconveniente asociado, se conoce como samba (ver Fig. 3). Esta escalera de caracol utiliza peldaños con una compleja configuración de «escalón de pato». Por lo general, estos peldaños se utilizan en escaleras rectas con un gran ángulo de inclinación..

Dado que en este caso los peldaños tienen un ancho desigual a lo largo de su longitud, de alguna manera están rodando hacia adentro y alternativamente dirigidos de manera opuesta. El uso de peldaños «paso de pato» en la construcción de una escalera de caracol, donde todos los peldaños son por definición, requiere una solución de diseño ingeniosa.

Estructuras de escalera de caracol
Higo. cinco.
Escalera de caracol sin poste central y cuerdas de arco (haga clic para ampliar)
1 – banda de rodadura;
2 – balaustres;
3 – pasamanos;
4 – postes de barandilla

Al diseñar escaleras de caracol, se debe partir del hecho de que el ancho de la huella en la línea de movimiento (es decir, en el medio de la marcha) no puede ser inferior a 200 mm, y a una distancia de 150 mm del poste central debe ser de al menos 100 mm..

Cuando se usa una escalera de caracol como huella principal, se hace una longitud de al menos 800 mm y la abertura en el techo debe tener un diámetro de 2000 mm.

Si la escalera de caracol juega un papel adicional, entonces la longitud de la banda de rodadura de 550–600 mm es suficiente y requiere una abertura de hasta 1400 mm. Este diseño de escalera de caracol es compacto y su principal área de aplicación es proporcionar acceso al ático..

Además, el parámetro que determina la conveniencia de la escalera de caracol en funcionamiento es la altura del paso, que no puede ser inferior a 2000 mm..

Hay varios tipos de estructuras de soporte para escaleras de caracol y, en consecuencia, formas de colocarles escalones. Puede hacer una escalera de caracol a base de cuerdas de arco (vigas de soporte ubicadas a los lados de los escalones).
Estructuras de escalera de caracol
Higo. 6.
Escalera de caracol con poste de soporte central (haga clic para ampliar)
1 – brida en el extremo inferior
rejilla central;
2 – poste de apoyo central;
3 – escalones sinuosos;
4 – soportes de soporte;
5 – pasamanos;
6 – postes de pasamanos

En este caso, las cuerdas del arco tienen forma de espiral curva y están hechas de elementos de madera pegados (ver Fig. 4). Cabe señalar que la fabricación de tales estructuras de soporte está asociada con grandes dificultades y requiere habilidades especiales..

Además, es posible hacer una escalera de caracol sin vigas de soporte (ver Fig.5). En tal diseño, los escalones de entrada están conectados entre sí, así como a las barandillas, que a su vez están unidas a los balaustres (los postes de barandilla inicial y final).

Estructuras de escalera de caracol
Higo. 7.
Brida para fijar el pilar B al suelo
1 – brida;
2 – poste central;
3 – funda de madera inferior;
4 – arandela de metal;
5 – pernos de anclaje

Además, el primer y último escalón se adjuntan a los balaustres. El último escalón, a su vez, se fija en el suelo. Las cargas en una escalera de caracol de este tipo se distribuyen de cierta manera en toda la estructura..

El tipo de escalera de caracol más tradicional y de uso común es la estructura de soporte central (ver figura 6). Dado que dicho bastidor es la base estructural de soporte de una escalera de caracol, es más racional hacerlo a partir de una tubería de metal de paredes gruesas con un diámetro de 50 mm..

Estructuras de escalera de caracol
Higo. 8.
La disposición de los elementos de la escalera de caracol en el pilar central.
1 – poste central;
2 – banda de rodadura;
3 – casquillos de madera;
4 – arandelas metálicas intermedias

El poste central de la escalera de caracol debe ubicarse estrictamente verticalmente; esto se controla mediante una plomada de construcción. Se debe prestar especial atención a la fijación del pilar central al suelo, ya que el punto de fijación quita la carga del peso de la propia escalera de caracol y de las personas que se desplazan por ella..

El poste de soporte se puede hormigonar en el piso (usando cuerdas de sujeción) o fijar con pernos de anclaje.

Los sujetadores de anclaje también se pueden usar al anclar la pata de soporte a un piso de madera. Para utilizar anclajes, el extremo inferior del poste debe estar equipado con una brida perforada (ver Fig. 7). Se instala una brida en los pernos de anclaje fijados en el piso, y luego se aprietan las tuercas en los pernos.

Estructuras de escalera de caracol
Higo. nueve.
Esquema para la construcción de peldaños para una escalera de caracol (haga clic para ampliar)

Para colocar los peldaños de la escalera de caracol sobre el pilar central, se pretaladran en ellos agujeros, que están en la parte estrecha de la pisada y tienen un diámetro correspondiente al diámetro del pilar central.

Ahora debe colocar los peldaños a la distancia vertical correcta entre sí. Esta distancia está determinada por la altura de la contrahuella..

Para solucionar este problema, se utilizan casquillos que tienen un tamaño correspondiente a la altura de la contrahuella menos el grosor de la tabla de la que está hecha la banda de rodadura (ver Fig. 8). Además, se coloca una arandela metálica entre el casquillo y la banda de rodadura, que sirve como capa intermedia entre las partes de madera de la escalera de caracol y las protege de la deformación en los puntos de contacto..
Estructuras de escalera de caracol
Higo. diez.
Interposición y fijación de peldaños adyacentes de una escalera de caracol
1 – banda de rodadura superior;
2 – banda de rodadura inferior;
3 – el lugar de fijación del soporte de soporte

Se debe tener en cuenta el grosor de las arandelas al realizar los casquillos. Si esto no se hace, entonces la altura real de la escalera de caracol puede exceder el diseño en varios centímetros..

Los casquillos están hechos de madera y tienen orificios internos con un diámetro correspondiente al diámetro del poste central. Todos los casquillos son iguales, a excepción del inferior, en cuya fabricación se deben tener en cuenta las peculiaridades del lugar de fijación del poste de soporte al suelo..

Por lo general, la altura del contrahuella en la construcción de una escalera de caracol es de 180-200 mm, que es un poco más alta que un tamaño similar para una escalera recta. En la práctica, este valor puede variar ligeramente en una dirección u otra. Depende de la distancia entre las losas (desde el nivel del piso terminado de un piso hasta el nivel del piso terminado del siguiente piso) y el número de pasos.

La principal dificultad al diseñar una escalera de caracol es determinar la forma y el tamaño de los peldaños. A diferencia de una escalera recta, donde los peldaños tienen el mismo ancho y son de planta rectangular, una escalera de caracol implica el uso de peldaños de bobinado, y el ancho de dichos peldaños aumenta en la dirección desde el pilar central hasta el contorno exterior..
Estructuras de escalera de caracol
Higo. once.
Una variante del diseño de la barandilla de la escalera de caracol.
1 – banda de rodadura;
2 – vallas de barras rectangulares

En primer lugar, debe determinar las dimensiones de la abertura en el piso (la longitud de la banda de rodadura depende de esto) y la distancia entre los pisos (esto determina el número de pasos). También es necesario establecer el ángulo de rotación de la escalera de caracol..
Supongamos que estamos diseñando una escalera de caracol con un ángulo de rotación de 360 ​​grados, es decir, el final de la marcha es paralelo a su comienzo..
Definimos la longitud de la banda de rodadura como 1000 mm. Habiendo determinado el número de pasos (por ejemplo, habrá 16 de ellos), dividimos el círculo en el dibujo por el número correspondiente de radios (el dibujo se realiza en la escala apropiada). A primera vista, tenemos frente a nosotros una imagen de nuestra escalera de caracol desde arriba, pero esto no es así.

No debe olvidarse que en la construcción de una escalera de caracol, los peldaños se «superponen» y se superponen entre sí en el plan. Con los indicadores que hemos elegido, el ancho de la banda de rodadura, si se determina en el dibujo de un radio al siguiente, será inferior a los 200 mm requeridos..

Los radios que dividen el círculo en el dibujo, los designamos convencionalmente como las líneas centrales (eje de simetría) de la pisada y a partir de uno de ellos construiremos el saliente de este elemento de la escalera de caracol (ver Fig.9). Esta línea debe dividirse por la mitad (punto A) y, a través del punto especificado, trazar un segmento perpendicular a la línea..

Este segmento centrado en el punto A marcará la mitad de la banda de rodadura, donde su ancho debe ser de al menos 200 mm. El ancho óptimo de la banda de rodadura en nuestro caso será de 220 mm. La longitud del segmento debe corresponder a la escala requerida en este lugar para el ancho de la banda de rodadura. Los extremos del segmento se indican como A1 y A2.

Además, desde el centro del círculo, posponemos en la línea central de la banda de rodadura, la distancia correspondiente a la escala regulada de 150 mm, y la denotamos como punto B. En este lugar, el ancho de la banda de rodadura no puede ser inferior a 100 mm..

Dibujemos un segmento perpendicular centrado en el punto B. La longitud de este segmento corresponde a la escala del ancho de la huella. Los extremos del segmento se denotarán como B1 y B2. Ahora dibujemos dos líneas rectas a través de los puntos A1, B1 y A2, B2.
No debe olvidarse que la banda de rodadura en la parte estrecha debe estar equipada con un orificio para el poste central, y la resistencia del escalón no se puede reducir. Para hacer esto, la banda de rodadura tiene una forma que se asemeja a un ojo de cerradura clásico..

Alrededor de la pata de apoyo hay una sección redonda de la banda de rodadura con un radio de 80 a 100 mm. Construiremos un círculo correspondiente (a escala) en el dibujo, mientras que su centro coincidirá con el centro del círculo principal. Denotamos los puntos de intersección de las líneas que pasan por los puntos A1, B1 y A2, B2, y ambos círculos como C1, C2, D1, D2.

Por tanto, el contorno de la banda de rodadura necesario consta de los segmentos C1-D1, C2-D2, un pequeño arco C1-C2 y un gran arco D1-D2. Ahora puede convertir las dimensiones resultantes a una escala real y hacer una pisada construida correctamente.
La banda de rodadura está hecha de madera maciza y suele tener un grosor de 50 mm. Hay diseños con peldaños, cuyo grosor disminuye con la distancia del pilar central, pero la implementación de dichos elementos es muy laboriosa. Por lo general, las huellas se superponen y, cuando se ven desde arriba, se superponen parcialmente entre sí..

Esto permite instalar soportes de soporte entre el borde trasero de la parte ancha de la banda inferior y el borde delantero de la parte ancha de la banda superior, lo que aumenta la confiabilidad de la estructura (ver Fig. 10). Además, los orificios están perforados previamente en los extremos anchos de la banda de rodadura para la instalación de vallas..

El montaje de la escalera de caracol debe realizarse en un orden específico. Después de instalar y asegurar el poste central, los casquillos y las huellas se instalan alternativamente en él, alternando con arandelas de metal. Luego, los peldaños colgados en el bastidor se abren en abanico y se colocan alrededor de la circunferencia..
Una escalera de caracol puede tener direcciones de ascenso tanto en sentido antihorario como en sentido horario, pero esta última es la más común. Se debe prestar especial atención a la orientación correcta en la sala de los primeros y últimos pasos..
Además, entre las partes anchas de las huellas, se instalan y fijan soportes de soporte. Después de eso, se coloca la última manga y se aprieta con una tuerca en el extremo superior del poste central (equipado con una rosca).
Es recomendable complementar esta nuez con una cabeza decorativa. El último escalón de la escalera de caracol se fija al suelo con sujetadores y elementos metálicos..

Finalmente, se instalan postes de pasamanos y pasamanos de escaleras de caracol. El diseño de los pasamanos puede tener un contorno curvo (que es bastante laborioso en la ejecución) o consistir en barras rectas (ver Fig.11).

La escalera de caracol resultante es bastante capaz de transportar las cargas correspondientes y cumplir su propósito.

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