Construcción de una escalera de caracol

Con este trabajo se inicia una nueva serie denominada "Cuaderno" en referencia a los cuadernos de taller que tenían los arquitectos medievales como Villard de Honnecourt; se expondrán métodos constructivos de diferentes partes de un edificio medieval, acompañados de planos, explicaciones y fotografías. El esfuerzo que representa, quiere dar respuesta a las diversas consultas que he ido recibiendo por parte de mis lectores.
Lámina del libro de J.B.A. Lassus (1858) digitalizado por Google sobre la obra de Villar. La nota manuscrita en latín y francés, comenta una amable discusión entre dos arquitectos.
"Istud presbiterium invenerunt Ulardus de Hunecort et Petrus de Corbeia inter se disputando"
"Deseure est une glise a double charole. K Vilars de Honecort trova et Pieres de Corbie"

Introducción
Las primeras escaleras conocidas eran externas y las encontraríamos en los accesos a 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 día. 

Escalera en esviaje
Los arquitectos entendían que nunca se ponían los dos pies en un mismo escalón y que debía irse rápido para subir o bajar. El modelo presentado, responde a esta necesidad, eran escaleras muy empinadas y adosadas a una pared, es decir tramos rectos, pero suponían un cierto riesgo. El escalón era básicamente un dado de piedra que le hacían un sesgo suficiente para poder introducir el pie, todos eran iguales. En el siguiente dibujo se ha incorporado la parte de escalón que se introduciría dentro de los muros que sería aproximadamente la mitad de la anchura. Podemos ver en este modelo un primer paso que nos acercará a las escaleras de caracol.


Escalera sobre planta cuadrada
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 antecesoras directas de lo que habría de convertirse en escalera de caracol. La parte que solapa el escalón superior sobre el inferior es 1/6 de la anchura. Las dimensiones del cuadrado no afectaban mucho: si era mayor los escalones tendrían más anchura, 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.
El siguiente dibujo obra del arquitecto boloñés, Sebastiano Serlio (1514-1554) nos muestra el modelo en perspectiva de la época. Este 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)
A continuación podemos ver diferentes vistas del mismo modelo con el soporte 3D.
Escalera de caracol
Hoy día 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 llave, los albañiles ajustan 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 hoy 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, algunas "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 lateral que corresponde al primer tramo de acceso a la azotea de la Catedral de Manresa, nos muestra una escalera recta cubierta con bóveda de medio punto y ya en la parte superior se inicia una escalera de caracol que sube por la izquierda, tal como nos acaban de recomendar. La iluminación es por ventanas de aspillera simple. 
El siguiente dibujo en 3D muestra diferentes vistas de la misma escalera. El grueso 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 a continuación el tramo recto que queda a la derecha de la entrada. 
Obsérvese las bóvedas: plana en el vestíbulo e inclinada en el tramo recto de la escalera. A pesar de tener el mismo radio, la bóveda inclinada al cortar en un plano vertical (no perpendicular) para acoplarse 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 en el 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. (ver siguiente enlace)
Vamos ahora a plantear unos modelos de escalera con alma o machón y sin alma, este último modelo lo utilizaba con creces 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 1era. guerra mundial.
(Raguenet) Escalera del hotel Marisy de Troyes del siglo XVI, el hotel todavía existe.
 "Queremos construir una escalera de caracol con machón o alma que suba por la izquierda: radio 1 VA (1VA = V2/V3), altura del escalón y diámetro del machón 1/4 VA"

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 1 VA 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 corresponde a 1/6 de sector de arco (X) BC; CD, 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 poderlo fijar.

Letra (C)
- Hemos dibujado unos cuantos escalones pero he enfatizado tres (rojo, azul, verde) con su correspondiente solapamiento o cama. Estos puntos de solapamiento hay que 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 (dibujo inferior)
En los dibujos laterales en 3D 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.


Modelo de escalera con la parte inferior del escalón en forma de bóveda de medio punto

Construcción de una escalera de caracol con ojo
(Raguenet) Parte central y superior de la escalera de la "Maison de l'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 o pasamanos, se resolvía mediante maquetas a escala, no afecta en absoluto en el 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 observáramos la escalera por la parte superior, apreciaríamos un agujero por donde podríamos caer sin demasiados problemas.


"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; ancho del escalón 3 palmos; altura del escalón 1 palmo; cóncava (diámetro interior de la 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 solo tenemos un dibujo que nos debe permitir 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 debemos esconder en el muro para dar solidez a la escalera y evitar que el escalón se rompa, la segunda línea nos indica el solapamiento entre dos escalones, hemos de tener en cuenta que no tiene machón y el escalón inferior tiene que aguanta 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 para las bodegas, en este caso el ojo hace aproximadamente 1.30 metros de diámetro.

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 su iluminación 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 en el 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 mejor modo de verificar que se ha seguido el proceso correctamente, es crear una maqueta a escala de los modelos.
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, comparese con el dibujo inferior donde se han harmonizado todos los planos y su interpretación ya es más complicada.


Ultima actualización: Febrero 2014