Esta escalera helicoidal no deja indiferente a nadie. Cuesta trabajo creer que se mantenga estable. Se hizo posible gracias a un conocimiento apropiado de las tensiones internas. Pero también a un óptimo diseño, que dio como resultado la solución más amigable con el medio ambiente.
Las escaleras de caracol suelen ser un foco de atención allí donde se colocan. Pero la que se construyó en una casa de Formby (Reino Unido) impresiona también por su audacia. Es una preciosa estructura helicoidal de 1,3m de ancho, que discurre por un hueco de 4,6 metros de diámetro. Salva un total dos plantas, comunicando unos vestíbulos que reciben luz natural desde un lucernario. Cada uno de sus tramos es una delicada proeza, que desafía la ley de la gravedad, recorriendo sin apoyo intermedio un recorrido de 320º.
¿Cómo se realizó la escalera helicoidal Formby?
Para lograr que esta belleza fuera estable, se hizo pasar por su eje un par de cables de acero, de 12,9mm de sección. Una vez los 22 peldaños de piedra fueron montados, se aplicó una post-tensión a los cables de 150KN. Si la escalera de piedra fuera de tramo recto, funcionaría de manera similar a una viga o losa de hormigón postensada. No habría problema, porque ese caso está bastante documentado.
Pero no es igual aplicar una tensión a una escalera de piedra que recorre un ángulo de 320º, y tiene un peso propio de 3.3 toneladas. Aquí aparece un abanico complicado de tensiones que no se puede analizar por métodos de elementos finitos en 2D. Hay que irse a las tres dimensiones para analizarlo y resolverlo. Los ingenieros crearon un modelo 3D, con la forma precisa de cada peldaño de piedra, la junta de mortero, y los cables. Utilizaron el software 3D Rhino y Grasshopper.
Si la fricción no es lo suficientemente alta, los esfuerzos de flexión y torsión pueden provocar que en las articulaciones aparezcan grietas, o deslizamientos indeseados. Además, hay que tener en cuenta que la resistencia del material utilizado depende de la dirección.
La importancia de un buen diseño
Con el fin de disminuir al máximo el peso propio de la escalera, y que pareciera lo más delgada posible, el escalón se diseñó con el mínimo espesor en los bordes. El mayor espesor se mantuvo en su “columna vertebral” central. Esta geometría redujo el peso de la escalera, a solo 150kg por peldaño. La carga se distribuye hacia la parte central, por donde discurren los aceros postensados.
Pero también había que garantizar que este diseño fuera viable. Por eso se construyó un modelo a escala, el 70% del tamaño que iba a tener la escalera de la casa. Luego se le hizo una prueba de carga, como se puede ver en la siguiente foto.
Una vez cerrado el diseño, la empresa que iba a fabricar los peldaños realizó las plantillas en 2D.
La instalación de esta espectacular escalera necesitó de 8 semanas, incluida la ejecución y demolición del muro temporal de soporte, necesario antes del postensado.
La solución más ecológica
Para los técnicos encargados, la construcción de estas escaleras era algo más que un ejercicio de ingeniería llevado al límite. De haberse construido en acero y hormigón, la energía utilizada para su fabricación habría sido mayor. Es decir, que habría tenido una mayor huella de carbono. Algo parecido habría ocurrido si se hubiera ejecutado la escalera con cualquier otro material, y luego recubierto de piedra. Esto habría sido bastante caro, por la cantidad de cortes de piedra, y por un mayor tiempo de ejecución. Por eso la construcción con peldaños exclusivamente de piedra era la solución más económica y ecológica.
Esta impresionante escalera helicoidal de piedra fue diseñada por RAL Architects, calculada por Webb Yates Engineers, y construida por The Stonemasonry Company. Fotos de Agnese Sanvito.
El diseño recibió el “Premio a pequeños proyectos 2016” de la Institution of Structural Engineers.
Felicidades por tu trabajo.
Lo que se diseña con la cabeza, se guarda en el corazón.