Las estructuras hiperboloides son estructuras designadas con geometría hiperbólica. A menudo se trata de estructuras altas como torres donde se aprovecha la resistencia estructural de la geometría hiperbólica para apoyar un objeto, como tanques de agua, pero también se utiliza para efecto decorativo, así como por su economía estructural. Las primeras estructuras hiperboloides fueron construidas por el ingeniero ruso Vladímir Shújov (1853-1939).
Historia
La primera estructura hiperboloide erigida en el mundo fue una torre de celosía en acero, localizada en la localidad de Polibino, región Lipetsk. La torre hiperboloide fue construida y patentada en 1896 por el ingeniero y científico ruso Vladimir Shújov. Sin embargo, Antoni Gaudí ya había utilizado estructuras hiperboloides integradas en la construcción de algunos de sus edificios, como en la majestuosa bóveda del Palau Güell, en 1888. Las estructuras hiperboloides fueron construidas posteriormente por otros arquitectos famosos, como Le Corbusier u Oscar Niemeyer. El ingeniero español Eduardo Torrojadiseñó más tarde la torre de agua de cáscara delgada en Fedala1 y la azotea de Hipódromo de la Zarzuela en forma de hiperboloide.
Propiedades
Las estructuras hiperboloides tienen una curvatura Gaussiana negativa, lo que significa que su forma curva suele ser hacia dentro en vez de rectas o hacia afuera. Al ser una superficie doblemente reglada, se pueden hacer con un entramado de vigas rectas, por lo tanto, suelen ser fáciles de construir y más fuertes que las estructuras curvadas, las cuales no están regladas y en su lugar deben ser construidas con vigas curvadas
Las estructuras hiperboloides suelen ser más estables frente a las fuerzas externas que los edificios "rectos", pero sus formas a menudo generan grandes cantidades de volumen inutilizable (baja eficiencia). Por lo tanto se utilizan con mayor frecuencia en estructuras de un sólo propósito como torres de agua, torres de enfriamiento, y estructuras con un fin estético.2
Estas estructuras son preferidas en las torres de enfriamiento. En la parte inferior, el ensanchamiento de la torre proporciona un gran área donde se evaporará el agua circulada. Al evaporar y elevarse, el estrechamiento a mitad de la torre acelera el flujo laminar y, a continuación, al ensancharse, el contacto entre el aire caliente y el atmosférico permitirá una mezcla por turbulencia.
Una escalera es una construcción diseñada para comunicar varios espacios situados a diferentes alturas. Está conformada por escalones (peldaños) y puede disponer de varios tramos separados por descansos, mesetas o rellanos.
Pueden ser fijas, transportables o móviles. A la escalera amplia, generalmente artística o monumental, se la llama escalinata. La transportable o «de mano», elaborada con madera, cuerda o ambos materiales, se la denomina escala. Aquella cuyos peldaños se desplazan mecánicamente se llama escalera mecánica.
Peldaños de la escalera
Las escaleras deben poder subirse manteniendo el ritmo para evitar caídas. Para ello, su pendiente ha de ser constante. Es decir, la razón geométrica entre la profundidad de sus peldaños (llamada huella) y la altura de éstos (llamada contrahuella, tabica o peralte) debe ser constante. Si llamamos H a la longitud de la huella y C a la de la contrahuella, la razón entre ambas es la pendiente (m) de la escalera:
- m = C/H
Por razones ergonómicas y de seguridad, en las escaleras fijas, los valores de C y H, expresados en centímetros, deben cumplir la siguiente relación:
- 2C + H = 64 cm, o fórmula de medida del paso.
Una norma adecuada para el diseño de escaleras es hacer que la suma de la profundidad de la huella, más dos veces la altura de la tabica, sea igual a la longitud media de un paso (de 59 a 68 cm) y no superar 16 escalones en cada tramo. El ancho de la huella ha de ser mayor de 80 cm por persona, y un metro en las de urgencias. Los peldaños serán siempre iguales en el mismo tramo de escalera, para evitar traspiés.
Tipos de escaleras
Fijas
- Escalera de un tramo: aquella que no tiene giros.
- Escalera con descansos o rellanos: aquella cuyos tramos están separados por descansos.
- 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.
- Escalera imperial: la que posee un tramo de ida y dos tramos de vuelta más estrechos, paralelos al primero y laterales.1
Transportables, o ligeras
- Escalera de mano: la portátil.
- Escalera chapera: la fija que se emplea en las obras y que está formada por dos maderos inclinados y paralelos sobre los cuales se clavan unos travesaños más o menos anchos.
- Escalera de cuerda: la formada por dos maromas paralelas unidas por varios travesaños o barrotes de madera o hierro en forma de peldaños.
- Escalera de escapulario: la portátil que se pone en la pared de los pozos de las minas.
- Escalera de espárrago: conformada por un madero atravesado por pequeñas 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 urgencias: la que sirve para evacuar un edificio en caso de incendio u otro tipo de catástrofes. Suele estar situada en el exterior de la edificación, 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 circulación.
- Escalera hurtada: la disimulada.
Por su mecanismo
- Escalera mecánica: la que dispone de peldaños móviles.
Por su sistema constructivo
- Escalera a la catalana: la conformada por tres capas de rasillas, recibidas con yeso, que siguen la línea del antifunicular.2
- Escalera colgada: aquella cuyos escalones no están fijos más 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 peldaños se sostienen uno a otro por su garganta de semicañón.
Por el número de tiros
- Escalera de un tiro: cuando todos sus tramos se agrupan en igual dirección y sentido, uno tras otro.
- Escalera de dos tiros: cuando algunos tramos se agrupan en una dirección y sentido y el resto en otro sentido y otra dirección.
- Escalera imperial: la que tiene un primer tramo central, descansillos, y dos tramos laterales en dirección contraria.
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