Construcción de una escalera de caracol

Introducción
Las primeras escaleras conocidas eran externas y las encontraríamos en los accesos a los templos o palacios. En el interior de los edificios principalmente los defensivos como: castillos o torres, había rampas que comunicaban los diferentes niveles. Las primeras escaleras interiores eran muy diferentes a las que conocemos hoy.

(Si no se indica la fuente, todas las fotos y planos son de Jaume Espinalt)
Escaleras de exterior
Los arquitectos entendían que nunca se ponían los dos pies en un mismo escalón y que convenía subir o bajar rápido por motivos de defensa del lugar. Los modelos presentados, responden a esta necesidad, eran escaleras empinadas y adosadas a una pared, es decir tramos rectos, pero comportaban un cierto riesgo.
Las escaleras sólo eran escaleras, no tenían ningún otro nombre. Servían para pasar de un nivel a otro, no tenían otra misión ni ningún tipo de coquetería. Somos nosotros quienes las hemos bautizado y adornado.
Escalera de viña
Es un nombre genérico que todo el mundo conoce. Inicialmente y como todas las escaleras sin excepción, servían para la defensa de los castillos y murallas.

El modelo representa una clásica escalera de bancal de viña, aun se encuentran algunas.

Las vistas (A, B, C) se explican por sí mismas; el dibujo D representa un escalón donde la parte en gris sería la que introduciríamos en el muro entre los sillares y bien calzado.
La fotografía corresponde a una escalera recientemente restaurada con finalidad pedagógica (propiedad de Cal Cuques, cercanías de Manresa).
Escalera en sesgo
Es otro tipo de escalera adosada a un muro. Su finalidad también era la defensa de algún lugar estratégico, si bien éste ya es un modelo más sofisticado.
El escalón era básicamente un dado de piedra al que le hacían un sesgo suficiente para poder meter el pie, todos los escalones eran iguales. En el siguiente dibujo se puede apreciar la parte de escalón que se introduciría en el muro y que sería aproximadamente la mitad de la anchura.
Escalera de la torre de Orange (Carpentras, Francia)
Se mantiene el nombre de una de las pocas escaleras que aún se conservan (posiblemente siglo XIV). A diferencia de los otros modelos presentados, tiene la ventaja de que permite el paso simultáneo a más de una persona. Tiene una estructura muy inteligente ya que el arquitecto procura reducir el máximo peso del escalón (menos material) y al mismo tiempo cada escalón actúa de cartela del escalón superior (mayor seguridad).
Foto de la torre de Orange, obtenida de Goggle Maps, podemos observar que hay instalada una barandilla de seguridad.

Los dibujos (A y B) representan las vistas frontal y superior, en el dibujo (B1) podemos apreciar el escalón entero con el trozo que empotraríamos  en la pared. En los dibujos (C y D) podemos ver la escalera en perspectiva tanto por la parte superior como por la inferior, por la parte superior no difiere de una escalera actual y suficientemente ancha pero con riesgo de caerse. Obsérvese el achaflanado inferior y como cada escalón actúa de cartela del escalón superior.

Escaleras de interior
La evolución natural de la escalera fue aprovechar las esquinas que tenían las habitaciones o torres de defensa, de esta manera nacían las escaleras sobre planta cuadrada antecesores directas de lo que había de convertirse en escalera de caracol.
Escalera sobre base cuadrada
El siguiente modelo representa una escalera construida sobre una base cuadrada o aprovechando una esquina. La parte que solapa el escalón superior sobre el inferior es de 1/6 de la anchura. Las dimensiones del cuadrado no afectaban mucho: si era mayor los escalones tendrían más ancho, si el cuadrado era más pequeño, los escalones también, directamente proporcional. Todos los escalones de cada tramo eran diferentes, pero todos los tramos eran iguales.
Este modelo de escalera aún se sigue construyendo en viviendas modernas tipo "dúplex" (ver foto siguiente)

El siguiente dibujo obra del arquitecto boloñés, Sebastiano Serlio (1514-1554) nos explica este modelo en perspectiva de la época. El arquitecto trabajó mucho el dibujo arquitectónico y nos ha dejado un buen legado documental; el dibujo está representado en perspectiva cónica. (Libro digitalizado por Google)


Podemos ver el mismo modelo en diferentes vistas y con el apoyo del 3D.


Escalera de caracol
Hoy es difícil saber calcular una escalera de caracol, he visto reparaciones de escaleras donde los albañiles sacan un escalón viejo lo dan al cantero, éste lo duplica como quien copia una clave, los albañiles fijan los escalones nuevos y ya está terminada la escalera. (Fotos siguientes)

En este "Cuaderno de taller" mostraremos el cálculo de diversas escaleras. Como siempre, sólo se utilizarán las herramientas que estaban a disposición de los técnicos medievales: compás y regla. Aunque como es lógico ahora tenemos el apoyo de herramientas informáticas que nos ayudarán a visualizar diferentes vistas de la construcción.
Como introducción nos valdremos del libro "Tratado de la Montea y Cortes de Cantería" del Dr. Tomas Vicente Tosca, obra póstuma publicada en 1727.

(castellano antiguo, cuidado con los traductores, las "f " se leen "s ")
Explicanfe las reglas que fe deben obfervar en la fabrica de las efcaleras.
Las leyes que deben obfervar para que fean defcanfadas, y garbofas, fon las figuientes:
1. Que los efcalones ni tengan notablemente mas altura que de medio pie, ni menos que vn tercio de pie.
2. De ancho han de tener cafi el pafo natural, y afsi no han de tener  menos de pie y medio, ni tampoco conviene paffen notablemente de dicha medida.
3. Los grados fean nones, no pares, para que fi al subir fe pone el pie derecho en el primer efcalon, que es lo mas natural, con effe mifmo pie fe entre en el quarto de arriba.
4. El numero de las gradas en cada ramo ò buelo fean 7. ò 9. porque con efto, ni fe tarda mucho, ni fe acelera fobrado al llegar al plano, que firve de defcanso.
5. El estilo ordinario es mover las efcaleras àzia la izquierda del que fube, dirigiendo àzia aquel lado los buelos: y lo contrario fuele tenerfe por defecto. 

La fotografía superior que corresponde al primer tramo de acceso a la azotea de la Seo de Manresa, nos muestra una escalera recta cubierta con bóveda de medio punto y en la parte alta se inicia una escalera de caracol que sube por la izquierda, tal como nos acaban de recomendar. La iluminación se consigue a través de ventanas de aspillera simple.
El siguiente dibujo en 3D muestra diferentes vistas de la misma escalera. El grosor del muro es la resultante de sumar todas las partes: los dos muros exteriores más el espacio central de circulación, la escalera queda en medio como un bocadillo, todo ello hace más de dos metros de espesor.
El tramo recto de escalera empieza a cierto nivel del suelo, hay unos escalones perpendiculares que nos permiten atravesar el muro exterior, un pequeño vestíbulo y después el tramo recta que queda a la derecha de la entrada.
Obsérvense las bóvedas: plana en el vestíbulo e inclinada en la escalera. A pesar de tener el mismo radio, la bóveda inclinada al cortarla por un plano vertical (no perpendicular) para acoplarla a la bóveda del vestíbulo, nos crea una elipse de mal encajar. Este encaje realmente existe, pero no preocupaba a los constructores. El dibujo inferior de la derecha nos muestra la entrada y el vestíbulo desde el interior, podemos observar un dintel en la parte exterior del muro y un arco dentro del vestíbulo, la puerta (no dibujada) es rectangular, una puerta con la parte superior en punto redondo no la podríamos abrir. Este problema que ya venía desde la época románica, no se resolvió casi hasta el renacimiento con los arcos capialzados. (Para saber más)
Vamos ahora a plantear unos modelos de escalera con alma o machón y sin alma; este último modelo lo utilizó con creces el arquitecto Antoni Gaudí, pero no quiere decir que sea de su época, ni mucho menos.
Plantearemos los cálculos y dibujos de las escaleras de caracol como un problema escolar con su solución.
Construcción de una escalera de caracol con machón o alma
En este trabajo se empezarán incorporar una serie de láminas del arquitecto francés Raguenet. Un buen amigo me ha dejado escanear y reproducir su colección privada de laminas, me ha llevado meses de trabajo, hay miles, nos ayudarán a entender mejor los planos y fotografías. Las láminas fueron dibujadas entre la segunda mitad del siglo XIX y poco antes de estallar la primera guerra mundial.


(Raguenet) Escala del hotel Marisy en Troyes del siglo XVI, el hotel todavía existe.
"Queremos construir una escalera de caracol con machón o alma que suba por la izquierda: radio 1VA (1VA=√2/√3), altura del escalón y diámetro del machón 1/4 VA"
Escalera de acceso al campanario de la Seo de Manresa.



En este primer modelo se han incorporado una serie de dibujos, vistas y proyecciones en 2D y 3D que los arquitectos medievales no utilizaban, se ha hecho sólo con la intención de familiarizarnos con el estilo. El arquitecto medieval habría dibujado para el cantero, sólo la letra (A)

Letra (A)

  • Hemos dibujado un círculo con un radio de 1VA y su machón con diámetro de 1/4 de VA. 
  • Hemos dividido el círculo en 12 partes que sabemos que nos da espacio suficiente para poner bien el pie para subir y bajar (X). 
  • Dibujamos 1/4 de escalera y lo marcamos con las letras A, B, C, D. En este espacio habrá 3 escalones de 1/4 de VA de altura. 
  • Trazamos los escalones A a centro; B a centro; C a centro; D a centro; etc. 
  • Calculamos el solapado o cama del escalón que se corresponde a 1/6 de sector de arco (X) B-C; C-D; etc. 
  • Trazamos líneas que van de los puntos 1 a 1 '(tangente al machón); 2 a 2 ', etc. 
Letra (B)
  • Hemos unido los puntos B-2; 2-2', hemos tomado todo el machón y hemos cerrado por b'-B y tenemos el segundo escalón completamente dibujado. 
  • Hemos alargado el escalón 1 palmo de VA que es el espacio que penetrará en el muro para poder fijarlo. 
Letra (C)
  • Hemos dibujado unos cuantos escalones pero he enfatizado tres (rojo, azul, verde) con su correspondiente solapamiento o cama. Estos puntos de solapamiento era necesario marcarlos en la parte superior de los escalones con una escarpia para facilitar el montaje. 
  • El solapamiento o cama de los escalones es el área delimitada por C-2; 2-2 '; el machón y hasta c'-C. 
Con estos pasos hemos dibujado en planta la escalera de caracol, ahora nos queda dibujarlo en alzado.

Letra (D)
  • Hemos recuperado la figura (A) 
  • Proyectamos el radio del machón sobre el dibujo (E) 
  • Proyectamos los puntos A; B; C; D sobre el dibujo (E) 
Letra (E) 

  • Cada escalón tendrá 1/4 de VA, podemos dibujar las alturas de tres escalones, el centro del machón y el radio de la escalera. 
  • La parte inferior del escalón depende del presupuesto, puede ser sencillamente cuadrado (igual por encima que por debajo) tener un punto redondo (1/4 de caña) como en la foto superior o tan sofisticado como convertir la parte inferior de cada escalón en una parte de bóveda de punto redondo (ver más abajo el "vis" de Saint Gilles). 
En los dibujos laterales en perspectiva del plano superior, se aprecia un recorte que va del centro de la base a un tercio de la altura, no perjudica el escalón y evita que personas altas puedan golpearse la cabeza.


La mejor manera de verificar que se ha seguido el proceso correctamente, es crear una maqueta a escala del modelo.
Construcción de una escalera de caracol con ojo



(Raguenet) Parte central y superior de la escala de la "Maison de la Ouvre" en Strasbourg, siglo XVI.
Las siguientes fotografías, que nos recuerdan las escaleras de Gaudí, son el modelo que reproduciremos, la complejidad que apreciamos en la barandilla-pasamanos, se resolvía mediante maquetas a escala, no afecta en absoluto al cálculo; solo tiene que ver con el presupuesto, ya que es un problema añadido para la estereotomía de la pieza (plantillas y trabajo del cantero). Si observamos la parte superior de la escalera, apreciaremos un agujero por donde alguien podría caer sin demasiado problema.



Escalera de la Seo de Manresa principios del siglo XX, vistas interiores y maqueta."
Queremos construir una escalera de caracol con ojo que suba por la izquierda: diámetro del ojo 6 palmos de VA; longitud del escalón 8 palmos; anchura del escalón 3 palmos; altura del escalón 1 palmo; cóncava (diámetro interior escalera) 22 palmos; convexa (diámetro interior más la parte de escalón que penetra en el muro) 26 palmos”
Notas: 1VA = 4 palmos; las convenciones: cóncava y convexa son originales de la época.

En este modelo tenemos un solo dibujo que nos permitirá construir toda la escalera, las vistas 3D son para demostrar que el modelo funciona.
Letra (A) 
  • Casi se explica por sí mismo: Hemos dibujado los tres círculos (ojo, cóncava, convexa) la forma del escalón sigue la línea A, B, C, D; las líneas a'- a 'y b'- b' son marcas de cantero, la primera línea indica la parte que tenemos que esconder dentro del muro para dar solidez a la escalera y evitar que el escalón se rompa; la segunda línea nos indica el solapamiento entre dos escalones, recordemos que no tiene machón y el escalón inferior tiene que aguantar al superior. 
Esta escalera era muy peligrosa por el riesgo de caer por el ojo a pesar de llevar alguna barandilla de madera, se utilizaba básicamente en torres de defensa, si instalaban una polea en la parte superior podían subir paquetes o bajarlos bajo tierra hacia las bodegas, en este caso el ojo hace aproximadamente 1.30 metros de diámetro.



La escala que nos presenta Raguenet, 
(foto superior) se popularizó por su elegancia y seguridad se encuentra en diversas catedrales góticas francesas y también en la Seo de Manresa, (fotos superiores) aunque en este caso es de principios del siglo XX. Obra del arquitecto Soler y March a partir de una idea de Antoni Gaudi.
Variante sobre el modelo anterior
El modelo representa una mejora en cuanto a la seguridad y resistencia; construimos un cilindro de un espesor equivalente a 1/4 de VA y un diámetro interior de 2.5 VA y hacemos que los escalones reposen directamente sobre el cilindro a medida que vamos subiendo. La nueva estructura nos permite alumbrar a través de unas ventanas de simple aspillera y podemos instalar en la parte superior una polea por donde podremos subir o bajar paquetes; también podríamos abrir algunas aberturas para dejar los paquetes a la altura del edificio que más nos convenga.

El modelo presentado lo encontramos dentro de las dos torres de la iglesia del Mar de Barcelona (siguiente fotografía), tiene varios accesos, pero en el cilindro solo hay las aberturas de las aspilleras, no permite la subida o bajada de paquetes a diferentes alturas. A pesar de que los escalones son pequeños y no permiten el paso simultáneo de dos personas, nadie puede hacerse daño ni caer por el hueco de la escalera.




El "vis" de Saint Gilles (Francia)
Ni arquitectos ni historiadores se ponen de acuerdo en la fecha de construcción de la escalera de la abadía de San Gilles, unos la ven románica y otros mucho más moderna. El primero que la interpreta y dibuja es Philibert de l'Orme (primera mitad del siglo XVI) en su libro "Arquitectura" libro IV. Formó parte de una antigua abadía pero hoy sólo queda la torre campanario.
Se incorpora este modelo de escalera de caracol por la complejidad de su parte inferior, donde en lugar de ver la base de los escalones como en el modelos presentados hasta ahora, aquí el arquitecto lleva la escala a un nivel de sofisticación nunca visto antes, forrando la parte inferior de la escalera con una bóveda de cañón. Debemos tener presente que una bóveda de cañón románica, es un tramo plano y recta, donde los sillares pueden ser todos iguales, en este caso la bóveda es en espiral ascendente, lo que quiere decir que todos los sillares se calcularán y cortaran uno por uno. Una escalera de este tipo sólo la podía pagar la iglesia, la nobleza no tenía el dinero suficiente para poder permitírselo.
Este tipo de construcción lo podemos interpretar con "machón" o con "ojo"


El arquitecto francés F. Guillaumot nos presenta su versión con machón
Otro arquitecto francés, M. Frézier nos presenta su versión con ojo; en este caso incorpora un ventanal en el ojo muy peligroso como se ha comentado al hablar de la escalera de la torre de la iglesia del Mar de Barcelona; es un trabajo extraordinariamente complejo para el corte de los sillares. (Libros digitalizados por Google)

Para facilitar la interpretación de todo ello incorporo mi versión en sólido 3D de la escala de la versión con "machón".
La escalera y su perspectiva

Hace un momento hemos visto a Sebastiano Serlio como nos dibujaba una escalera sobre base cuadrada en perspectiva. El siguiente dibujo nos muestra otra escalera del mismo autor y nos permite compararla con la próxima lámina obra de Leonardo da Vinci (murió pocos años después de nacer Sebastiano), sólo es un borrador, pero no aporta nada y es difícil de interpretar para muchas personas, en cambio podemos interpretar perfectamente el dibujo de Sebastiano.
(Lámina de Leonardo, libro propiedad del autor del blog)
Las tres siguientes figuras reproducen la escalera de Leonardo trabajando el modelo en forma sólida y 3D, en el dibujo superior se ha buscado un ángulo que dificulte su interpretación. El dibujo central, por el hecho de incorporar color en algunos planos hace que su lectura sea más fácil, compárese el dibujo inferior donde se han armonizado todos los planos y su interpretación ya es más complicada, con la propuesta de Leonardo

Ultima actualización: Junio 2016