Зимняя сказка на дачном участке. Лестница-чудесница... ("Сделай сам" №4∙2014)

То ли вниз, а может — вверх

Формы лестниц (Рис. 1) зависят от назначения, местонахождения и от архитектурного оформления сооружения, в котором они находятся.

Рис. 1. Лестницы различных форм

Маршевые лестницы наиболее распространенный тип лестниц — они просты и экономичны. Чаще всего конструкция двухмаршевой лестницы состоит из двух, обычно одинаковой длины, маршей и двух площадок: этажной и междуэтажной. Если вместо междуэтажной площадки запроектировать несколько косых (забежных) ступеней, то длину лестницы, а соответственно и площадь ею занимаемую, можно существенно уменьшить. Встраивая лестницу в такой проем, в который лестница с прямыми площадками не вписывается, забежные ступени делают одновременный набор высоты и разворот, что позволяет запроектировать основные марши более пологими. Маршевые лестницы, как с забежными ступенями, так и междуэтажными площадками, в плане могут иметь Г-, П-, Т-, Ш- и Z-образные формы.

Лестницы, состоящие из одних забежных ступеней, называются винтовыми или лекальными.

Винтовая лестница имеет как достоинства, так и недостатки. Преимущество винтовой лестницы перед маршевой заключается в меньшей площади. Обычно винтовая лестница вписывается в окружность, центром которой является опорная стойка. При ступенях длиной 1 м и равных высотах подступенков, винтовая лестница занимает площадь в полтора раза меньше, чем маршевая. Однако при длине ступеней 1,5 м и равных высотах подступенков, площади, занимаемые винтовой и маршевой лестницами, сравниваются. Дальнейшее увеличение радиуса винтовой лестницы становится нецелесообразным, т. к. она значительно уступает маршевой лестнице в комфортности. Марш винтовой лестницы имеет разный уклон: чем ближе к центру, тем лестница становится круче. При всходе по винтовой лестнице одна нога идет по пологому уклону, другая — по крутому. Кроме того, чем ближе к центру тем уже становится ступенька. Для частичного снижения неудобств всхода, ступени винтовых лестниц, чаще всего, делают без подступенков, что впрочем, никак не улучшает спуска с лестницы.

Если центральную стойку винтовой лестницы расширить или совсем не устанавливать, то получится так называемая спиральная лестница. Спиральная лестница с идеальным внутренним и наружным радиусом называется циркульной, а с изменяемыми внутренним и наружным радиусами — лекальной. Лекальные лестницы, как и маршевые, делают Г-, П- или S-образных форм.

Лестницы, в которых совмещают лекальные и маршевые участки называют комбинированными.

При проектировании лестницы следует придерживаться правила: чем экзотичней лестница на рисунке, тем она дороже, сложнее в изготовлении и часто неудобна в эксплуатации.

При расчете по несущей способности элементы лестницы расчленяются на статически определимые балки — консольные или однопролетные, и рассчитываются по соответствующим формулам. Так как лестницы подвержены действию динамических нагрузок, к жесткости несущих элементов предъявляются повышенные требования: прогиб их не должен превышать 1/400 пролета. Нагрузки, действующие на лестничные марши и площадки, должны собираться путем сложения собственного веса конструкций и временных нагрузок: в жилых домах — 300 кг/м².

При подъеме человек затрачивает примерно в два раза больше энергии, чем при движении по горизонтали (Рис. 2).

Рис. 2. Расчет высоты и ширины рядовых ступеней

Практикой установлено: лестница удобна и безопасна, если удвоенная высота подступенка, сложенная с шириной ступени (проступью), равняется среднему шагу человека. Длина шага человека на плоскости составляет примерно 600–640 мм. Исходя из этого, проступь и подъем определяют по формуле: 2а + Ь = 600…640 мм.

Как альтернативу можно использовать другую, более легкую для запоминания, формулу: а + b = 450 ± 20 мм,

где а — высота ступени (подступенка), b — ширина ступени (проступи). Ширина проступи должна обеспечивать опирание ноги полной стопой, то есть быть не меньше 200 и не больше 320 мм. Оптимальной считается высота подступенка, равная 150, а ширина проступи — 300 мм. При сильном увеличении ширины проступи вы непременно собьетесь с шага, а при сильном уменьшении затруднится спуск. При проектировании забежных ступеней нужно учитывать, что минимальная ширина ступеней с узкого конца должна составлять не менее 100 мм, а нависание проступи над нижней ступенькой должно быть не более 50 мм. Так же нависание верхней ступени над нижней делается тогда, когда другими способами не удается увеличить ширину проступи, в этом случае величина нависания не должна превышать 30 мм для деревянных и 50 мм для железобетонных ступеней.

Наиболее удобные углы подъема лестницы находятся в диапазоне от 23 до 37°. Чем лестница круче, тем меньше ей надо места для установки в доме, и соответственно, чем лестница положе, тем больше места необходимо для нее предусмотреть. Если угол меньше 23° — лестницу можно заменить пандусом (ровной наклонной площадкой), если больше 45°, то лестница переходит в разряд приставных или раскладных (Рис. 3).

Рис. 3. Нормативная зависимость размеров ступеней от крутизны лестницы

Оптимальный угол подъема винтовых лестниц — 25–35°. Наиболее сложным процессом при крутизне лестничного марша более 40^° является спуск с лестницы, а при углах более 45° спуск можно осуществлять только спиной вперед.

Количество ступеней зависит от высоты этажа и угла наклона лестницы. Зная местоположение лестницы в плане и высоту помещения, количество ступеней можно (и проще) установить графически, а после этого, по формулам безопасности определить ширину проступи.

Для графического построения лестницы на миллиметровой бумаге или бумаге «в клеточку» нужно в масштабе нарисовать лестничный марш (Рис. 4), соизмеряя его с высотой этажа.

Рис. 4. Пример графического расчета количества ступеней и высоты подступенка.

Высотой этажа называется разница высотных отметок уровней чистого пола нижнего и верхнего этажа, то есть в размер высоты этажа должны быть включены толщины «одежды» полов. Например, пол нижнего этажа облицован керамической плиткой, а пол верхнего этажа выложен паркетом по лагам и фанерному «черному полу». В расчет высоты этажа должны быть включены все слои данных половых конструкций: внизу — толщины выравнивающей стяжки, плиточного клея и плитки; вверху — толщина лаг, фанеры и паркета. В России еще со времен существования СССР высота этажа — величина регламентированная. Обычно стандартная высота этажа равна 2,8 или 3 м, реже — 2,7 или 3,3 м, что позволяет проектировать высоту помещения (расстояние от пола до потолка) не менее 2,4 м. Такая высота этажа позволяют без особого труда вписать лестницу с размерами ступеней, отвечающим требованиям расчетной формулы безопасности (Рис. 4, таблица 2). Если ваша высота этажа отличается от нормативной и не кратна 3, то высоту ступеней нужно рассчитывать (округлять) с точностью до одного миллиметра, но так, чтобы высоты всех подступенков был и одинаковыми. Погрешность вычисления, набегающую от округления высот, лучше распределить на нижнюю фризовую ступень, а остальные ступеньки марша сделать одинаковой высоты.

Разные по высоте ступени приводят к постройке травмоопасной лестницы. Особенно опасной эта лестница становится во время спуска в ночное время суток. Спускаясь по лестнице, мышечная память нам подсказывает, что должна быть ступенька. Вес тела переносится на ногу, а ступеньки под ней нет… Она — ниже! И всего-то два-три десятка миллиметров, а ногу подвернули… и еще хорошо, если не покатились кубарем вниз.

В домах с нестандартной высотой этажа для выравнивания высоты ступеней допускается опустить уровень чистого пола верхней этажной площадки чуть ниже относительно уровня чистого пола остального этажа. Порожек лучше не делать, а сделать пол этажной площадки в виде пандуса, то есть наклонным. Для подравнивания высоты ступенек потребуется всего несколько миллиметров так, что уклон будет вряд ли сильно заметным. Как вариант, если лестничная площадка огорожена стенами с дверями, полы между этими помещениями можно сделать с небольшим порогом. Такое решение всем хорошо знакомо: уровень этажных площадок в многоквартирных домах, как правило, ниже уровня чистых полов в квартирах. Ноги мы здесь не ломаем — привыкли.

В таблице 1 рисунка 3 приведены размеры ступеней для «уплотненных» лестниц, пригодных для загородных домов. Нередко в планировках этих домов под лестницы оставляется так мало места, что для того, чтобы сделать лестницу короче, приходится жертвовать шириной проступи. Так, например, в лестнице с высотой подступенка 200 мм ширина проступи равняется 250 мм. Взрослый человек не может опереться на такую проступь полной ступней и ему приходится спускаться с лестницы боком или спиной вперед. В таблице 2 рисунка 4 приведены размеры высот подступенков для стандартных высот этажа. Рассчитать ширину проступи по формулам безопасности не составит особого труда. Но есть и еще один способ определить размеры ступеней — графический.

Этот эргономический способ основан на том, что человек, свободно делая по горизонтальной плоскости шаг в 620 мм, может с той же легкостью поднимать ногу на высоту, равную лишь половине этой величины, то есть на 310 мм. Поэтому, если на горизонтальной оси графика (Рис. 5) отложить известное число частей, равных каждая одному шагу (620 мм), а на вертикальной оси — равных высоте подъема ноги 310 мм, то такое построение дает возможность получить размеры подъема и ширины ступеней для лестницы с любым наклоном. Для этого нужно нанести на график линию наклона своей лестницы (ее высота и длина известны) и в точках пересечения с сеткой графика провести перпендикуляры. Это и есть оптимальная высота и ширина ступени для данного уклона лестничного марша. Более того, вы можете воспользоваться этим методом и построить лестницу конкретно «по себя». Например, задав шаг равным 600, а подъем соответственно 300 мм либо задав длину шага такой, какой вы считаете нужным.

Рис. 5. Графический способ подбора оптимальных размеров ступеней (размеры в мм)

Число подъемов в одном марше между площадками (за исключением криволинейных лестниц) должно быть не менее 3 и не более 16. В одномаршевых лестницах, а также в одном марше двух- и трехмаршевых лестниц в пределах первого этажа допускается не более 18 подъемов (ступеней). Однако на практике встречаются марши без поворотных площадок и с большим количеством ступеней, если есть острая необходимость в экономии места.

В зависимости от расположения фризовых ступеней по отношению к лестничным площадкам и способа опирания лестничного марша на площадку могут изменяться длина самого марша и количество ступенек.

1. Начертить оси координат.

2. В масштабе разделить оси на отрезки, равные длине и подъему шага

3. Соединить разбивку (синие линии).

4. По углу либо по высоте и длине начертить линию наклона лестницы (фиолетовая линия).

5. Из пересечений синих и фиолетовой линий провести линии, параллельные осям (пунктир).

6. Вырисовалась линия ступеней (красная).

7. Измерить, с поправкой на масштаб, ступеней.

Лестницы, где фризовые ступени врезаются в площадку заподлицо с их половым покрытием, показывают наибольшую длину, наибольший перекрываемый пролет и наибольшее количество ступеней. Фризовые ступени такого марша могут не изготавливаться, а быть частью напольного покрытия площадок. Их ширина (проступь) тоже может не соответствовать ширине проступи рядовых ступеней. Поэтому фризовые ступени могут врезаться в площадку на любую глубину; но чаще всего, их делают с шириной проступи, равной половине или целой проступи рядовой ступени.

Лестницы, в которых нижняя фризовая ступень делается выше площадки на высоту подступенка, а верхняя врезается в площадку, получаются короче описанных в предыдущем абзаце. Лестницы, в которых фризовые ступени (верхняя и нижняя) делаются соответственно выше и ниже площадок на высоту подступенка, получаются самыми короткими и с наименьшим количеством ступеней.

На самом деле количество подъемов и уклон всех трех лестниц остается прежним, разница только в форме лестничных площадок и способе опирания на них маршей. Лестничные площадки (Рис. 6) при этом получаются уже не прямоугольными, а Г- или П-образными.

Рис. 6. Изменение геометрии лестничных площадок в зависимости от способа врезания в них фризовых ступеней

Применение разных схем делает возможным уменьшать или увеличивать пролет, что позволяет «вписать» лестницу в оставленное под нее место. Представьте себе, что нижнюю площадку, изображенную слева на Рис. 4, мы начинаем перемещать и вдвигать в лестничный марш. Пролет уменьшится на ширину одной проступи. Далее, будем перемещать вместе нижнюю площадку и лестничный марш, вдвигая их в верхнюю площадку — пролет уменьшится еще на одну проступь. При сдвигании лестницы мы можем остановиться на том этапе, на котором захотим, максимальное уменьшение пролета — две ширины проступи. Исчезают две ступеньки: верхняя и нижняя, но количество подъемов остается прежним. Площадки при этом могут потерять прямоугольную форму и приобрести новую геометрию.

Лестничная площадка (Рис. 7) не может быть уже, чем связанный с ней марш. Площадки между лестничными маршами, расположенными по отношению друг к другу под углом 90°, должны быть в одном из направлений как минимум на 100 мм шире марша.

Рис. 7. Рекомендуемые размеры лестничных площадок

Если лестницы, состоящие из двух или трех маршей, имеют двухуровневые лестничные площадки, то разница между уровнями должна равняться высоте ступени. В случае если лестничные марши расположены в одном направлении, размер находящейся между ними лестничной площадки должен равняться длине шага(600–640 мм). Соблюдать размер 620 мм (среднее значение между 600 и 640) необходимо и в том случае, если лестничная площадка лучеобразно делится на две части или на две части параллельно движению марша и состоит из двух уровней. Это же относится к криволинейным и винтовым лестницам. Исключение составляют лестничные марши, расположенные друг к другу под углом 135–180°, размер промежуточной лестничной площадки здесь может быть не равен 620 мм. Размер межэтажной лестничной площадки, расположенной в середине марша должен быть кратным шагу: n∙620 мм, но не должен быть меньше 600 мм.

Самым распространенным является случай, когда лестничная площадка соединяет лестничные марши, расположенные перпендикулярно по отношению друг к другу. Здесь в конфигурации ограждения может произойти непозволительное отклонение на один уровень. Чтобы этого не произошло, поручень ограждения должен всегда идти параллельно ходовой полосе марша. Это достигается за счет того, что проступь последней ступени продолжается и на лестничной площадке. На лестнице с двумя пролетами и параллельным направлением маршей такого же результата можно добиться, отодвинув марши друг от друга. Если по каким-либо причинам прибегнуть к такому решению невозможно, линии ограждений продолжают до точки их пересечения, но при этом полезный размер лестничной площадки отсчитывается отточки пересечения линий ограждений.

Ширина лестничного марша должна быть не менее ширины выхода на лестничную клетку. Ширина лестничного марша определяется пропускной способностью лестницы, то есть количеством человек, которые могут по ней пройти. Ширина внутриквартирных лестничных маршей (Рис. 8) должна быть не менее 0,9–1 м, а в домах повышенной комфортности — 1,25-1,5 м.

Рис. 8. Ширина лестничного марша в домах постоянного проживания

В садовых домиках допускается ширина марша 0,7–0,8 м. Ширину 0,8 м лестница может иметь при условии, что конфигурация ее проста, она сооружена вдоль одной стены и позволяет поднимать габаритные предметы. Шириной менее 0,8 м могут быть только вспомогательные лестницы, например, лестница в подвал или на чердак. Ширина лестницы рассчитывается «в просвете», то есть между поручнями либо между поручнем и стеной лестничной клетки. В винтовых лестницах расстояние от центральной стойки до края ступени рекомендуется не менее 1,1 м.

Между маршами лестницы, расположенными во встречном друг другу направлении, должен быть зазор не менее 100 мм.

Для сокращения размера лестничной клетки по ее длине, вызванную недостатком места, промежуточную межлестничную площадку не делают, а помещают вместо нее забежные ступеньки, с шириной по линии движения, равной ширине прямых ступеней. Такие ступеньки неудобны, особенно при спуске с лестницы, так как ширина их по мере приближения к центру уменьшается и становится недостаточной для постановки ноги. В противоположном конце ступени ширина, наоборот, увеличивается и становится шире среднего шага человека. В этом случае на повороте лестницы желательно делать закругление стен лестничной клетки, этим сокращается длина и ширина ступеней, следовательно и расходы на устройство лестницы. Узкий конец проступи забежной ступеньки всегда должен быть не менее 100 мм.

Чтобы сгладить описанные неудобства забежных ступеней, необходимо, во-первых, допускать их устройство лишь при условии горизонтального расстояния между параллельными маршами, по крайней мере, в 1/4 их ширины и, во-вторых, прибегать к расчету ширины ступеней по одному из следующих графических способов, основанных на пропорциональном уширении концов забежных ступеней за счет ширины прямых.

Предположим, что мы имеем лестницу с двумя параллельными маршами и поворотом на забежных ступенях. Требуется рассчитать ширину забежных ступенек, заменяющих межэтажную площадку.

Проводим посредине марша (Рис. 9,а) линию аbс называемую средней линией движения, на которую наносим ширины проступей, начиная от вершины закругления, распределяя ступени так, чтобы вертикальная линия ВС разделяла среднюю ступеньку по ее ширине на две равные части.

Рис. 9. Два графических способа расчета размеров забежных ступеней

Таким образом получим деления 1, 2, 3, 4 и т. д. Чем больше прямых ступеней войдет в расчет, тем удобнее будет лестница и тем незаметнее будет переход от прямых ступеней к забежным. В данном случае из прямых ступеней, показанных на Рис. 10 пунктирно, мы захватываем три — 6, 7 и 8.

Рис. 10. Расчет забежных ступеней двухмаршевой лестницы с поворотом на 90°

Проведя горизонтальную линию DE, ограждающую прямую ступеньку 8, с которой мы начинаем регулировку ширины проступи, соединяем центр А с делениями 1 и 2 на линии движения. Продолжая эти линии до пересечения с горизонтальной DE, получим на ней отрезок 1–2, откладывая который по направлению от D к Е находим точки 3, 4, 5, 6 и 7. Затем соединяем эти точки прямыми линиями с соответствующими по номерам точками, намеченными по линии движения. В результате графического расчета получаем в горизонтальной проекции форму проступей забежных ступеней левой половины лестницы. Так же поступаем для правой половины лестницы.

Другой способ (Рис. 9,б) регулировки забежных ступеней состоит в следующем: начиная от точки b по линии движения, откладывают ширину проступей согласно принятой норме, но так, чтобы вертикальная линия DB разделяла среднюю ступеньку 1 вдоль на две равные части. Затем, задавшись числом прямых ступеней, входящих в регулировку (в данном случае три ступеньки: 6, 7 и 8) и, получив таким образом отрезок АВ от вертикальной линии DB, проводят к этому отрезку наклонную АС произвольной длины под любым острым углом, и на ней наносят 7 делений, соответственно семи регулируемым ступенькам, в любом масштабе, но так чтобы размеры этих делений последовательно увеличивались на одну часть, причем от точки А первое деление. должно равняться 2, второе — 3, третье — 4 частям и т. д. За одну часть можно произвольно принять, например, отрезок в 3, 5 или 10 мм, это зависит от размера бумаги и масштаба рисования лестницы.

Соединив точку С с точкой В и проведя из каждой точки деления линии, параллельные ВС, мы получим на вертикали АВ соответствующие отрезки. Остается только соединить точки деления с точками 2, 3, 4 и т. д. на средней линии движения и продолжить их до стены, окружающей клетку, чтобы получить размеры и форму проступей забежных ступеней в горизонтальной проекции.

Аналогично рассчитываются и двухмаршевые лестницы с радиальным поворотом на 90°. Сначала вычерчивается средняя линия марша (Рис. 9,в, г). Затем, начиная от центра дуги, в обе стороны от него откладываются отрезки (хорды), равные ширине рядовой ступени. Возможны два варианта расположения забежных ступеней в центре поворота, когда одна ступень делит линию АС пополам или когда две ступени примыкают к этой линии с двух сторон. По разметке линии движения (средней линии) вырисовывается план лестницы со ступенями. Далее, выбирается ступень, от которой будут начинаться забежные ступени и проводится линия ЕВ, она должна пересечься с линией СА, проведенной через центр закругления лестницы. В месте пересечения поставим точку В. Из точки А под любым углом и любой длины проведем линию AD. Разделим линию AD на участки. От точки А первое деление должно равняться 2, второе — 3, третье — 4 частям и т. д. За одну часть принимаем произвольный размер. Соединим конец последнего участка с точкой В. Параллельно полученной линии BD проведем линии по концам всех участков (точкам 2, 3, 4 и т. д.) до пересечения их с линией АВ. Места пересечений соединяем линиями с соответствующими точками 1, 2, 3 и т. д. на линии движения и продлеваем их до стены лестничной клетки. Обведем габариты вычерченных забежных ступеней и снимем размеры с поправкой на масштаб.

Лестницы с радиальным поворотом марша сложны для изготовления, для них нужно изготавливать гнутые косоуры, тетивы или делать под ступени другие опоры, повторяющие радиус изгиба лестницы. Поэтому, поворотные лестницы с забежными ступенями чаще изготавливают без радиуса изгиба, а просто с прямым поворотом на 90°. Расчет размеров таких лестниц ведется графическим методом пропорций. Поскольку лестницы с поворотом на 90° более технологичны в изготовлении и могут быть сделаны в домашних условиях, приведем этот расчет полностью. Вся последовательность отрисовки плана лестницы изображена на рисунке 10.

Необходимо отметить, что графические расчеты размеров забежных ступенек — неидеальны и показывают не совсем точный результат. Поэтому в конце отрисовки лестницы допускается слегка изменять размеры ступеней, но так, чтобы ширина ступени по линии движения оставалась нетронутой. То есть у некоторых забежных ступеней можно изменить размер концов ступеней, слегка сужая или расширяя их, но ширина проступи (ступени) в середине должна остаться прежней. При снятии размеров с чертежа проверяйте размерную цепочку всех ступеней путем сложения, так чтобы сумма размеров, снятых с одной стороны ступеней не получилась больше или меньше действительного размера лестницы на этом участке.

Рассчитав высоту подъема ступеней, их ширину и форму, мы должны четко представлять, что имеем дело с размерами ступеней в плане. На самом деле, со ступенями можно произвести некоторые манипуляции (Рис. 11): увеличить ширину проступи, сделав ступени с валиком, сделать подступенок скошенным внутрь лестницы либо совсем не делать подступенка и оставить ступени открытыми.

Рис. 11. Формы лестничных ступеней

Все эти ухищрения помогают увеличить ширину проступи, делая лестницу более удобной при подъеме, но никак не сказываются на безопасности спуска. При спуске мы имеем все те же расчетные размеры ступенек, а безопасность спуска важнее безопасности подъема. Нависание проступей друг на другом допускается делать не более 30–50 мм.

Проем в перекрытии над лестницей следует конструировать одновременно с лестницей, а лучше на стадии проектирования конструкции дома в целом. Он должен соответствовать безопасному проходу по всей лестнице.

Замечено, что человек ростом 180 см легко перемещается по проходу высотой 185 см, но он обязательно будет инстинктивно наклонять голову и испытывать от этого дискомфорт. Нормальное расстояние между ступенью и потолком должно быть не менее 1,9–2 м. По мере подъема по лестнице этот размер должен сохраняться (Рис. 12) на протяжении всего марша.

Рис. 12. Высота проема над лестничным маршем

Для обеспечения правильного тепло- и воздухообмена размещение лестницы в общей комнате или гостиной допустимо только в тех случаях, когда постоянно отапливаются помещения и первого и второго этажа (мансарды). В других случаях лестницу нужно размещать в «холодном» помещении: на веранде или в специальной лестничной клетке.

Тип лестницы и место ее расположения определяются, исходя из назначения здания или помещения, в котором она должна быть установлена.

При проектировании лестниц, как правило, принимают во внимание следующие основные условия и требования: какого типа движение должна обеспечивать лестница, будучи при этом безопасной и удобной; какова разность уровней; какого размера и какой формы имеется пространство для размещения лестницы; какая строительная технология применима в данных условиях; где и в какой степени лестничные конструкции могут иметь опоры; должны также учитываться нагрузки, которые будет воспринимать лестница в процессе эксплуатации будут ли по ней только ходить или потребуется заносить мебель; а также то, каким эстетическим требованиям должна отвечать лестница в зависимости от своих функций и окружающего интерьера.

Выбрав тип лестницы, определяют ее параметры, а именно: размеры и форму ступеней, количество маршей, полезную ширину, длину горизонтального заложения каждого марша, количество и длину лестничных площадок.

На рисунке 13 изображены примеры проектирования лестницы с «нормальными» размерами ступеней 150x300 мм, к которым мы привыкли в подъездах наших городских квартир.

Рис. 13.1. Пример проектирования лестницы шириной 900 со ступенями 300x150 мм в здании с высотой этажа 2,7 м и толщиной перекрытия 300 мм (прямоугольный лестничный проем)

Рис. 13.2. Пример проектирования лестницы шириной 900 со ступенями 300х150 мм в здании с высотой этажа 2,7 м и толщиной перекрытия 300 мм (Г-образный лестничный проем)

Рис. 13.3. Пример проектирования лестницы шириной 900 со ступенями 300x150 мм в здании с высотой этажа 2,7 м и толщиной перекрытия 300 мм (Г-образный лестничный проем, марш с забежными ступенями)

Высота этажа и толщина перекрытия также приняты по существующим нормам проектирования, что позволяет в ряде случаев «спрятать» две нижние ступени под перекрытием и при этом сохранить расстояние между потолком и ступенями не менее 1,95 м. Рисунки показывают последовательное изменение формы лестницы и изменение размеров проема в перекрытии. Когда ширина прямоугольного проема достигает размера двух лестничных маршей, лестница проектируется двухмаршевой с одно- или двухуровневой междуэтажной площадкой. Дальнейшее уменьшение проема в перекрытии означает отказ от междуэтажной площадки и замену ее забежными ступенями, что делает лестницу менее комфортной, но более компактной.

В зависимости от формы лестницы верхний уровень (на Рис. номер уровня 18) выполняется либо в виде ступеньки, либо в виде верхней этажной площадки. При изменении высоты этажа в большую сторону, под перекрытие могут «уйти» уже не две, а три и более ступеней, следовательно, проем в перекрытии уменьшается. И наоборот, для той же лестницы при уменьшении высоты этажа — проем в перекрытии должен быть увеличен, вплоть до полного повторения горизонтальной проекции лестницы.

Если лестничный проем выполняется не прямоугольным, а виде буквы Г, то под выступающую консоль перекрытия устанавливают стойку, на которую опирают висящий угол перекрытия. Эта же стойка может служить опорой для ступеней лестничного марша. Для различных вариантов компоновки лестницы пример зависимости изменения размеров и формы лестницы, а также размеров лестничного проема изображены на Рис. 13.

Ограждения лестницы должны выдерживать боковую нагрузку примерно 100 кг, чтобы взрослый человек мог на них опереться. Балясины устанавливают с шагом «в просвете» максимум 150 мм. Такой своеобразный частокол (Рис. 14) не позволит ребенку просунуть между балясин голову. При ширине лестницы более 1100 мм желательно сделать дополнительное ограждение по стене, используя пристенный поручень. Рекомендуемая высота ограждения — 900 мм, при высоте лестницы более 6 м — 1100 мм. Высота ограждения наружных входных лестниц при подъеме на три и более ступени должна быть не менее 800 мм.

Рис. 14. Рекомендуемые размеры ограждения лестницы

В ограждениях лестниц, изготовленных из параллельных лестничному маршу досок либо кованых или иных балясин, следует придерживаться того же принципа конструирования. Высота перил должна быть удобной для опирания на них рукой (900-1100 мм), а размеры всевозможных отверстий между балясинами или другими ограждениями перил не допускать протискивание в них головы ребенка. Ширина и высота поручня должна быть удобной для непроизвольного захвата рукой.

Деревянные лестницы изготавливают из сосны и дуба, реже — из кедра, лиственницы, красного дерева, орегонской сосны и араукарии (бразильской сосны). Дубовая древесина высокой плотности — прочна и надежна. Хвойная древесина мягче дуба, но более удобна в обработке. Для изготовления ступеней хвойные породы дерева, особенно ель, лучше не применять, по причине мягкости они быстро изнашивается. Влажность древесины используемой для изготовления лестницы должна соответствовать влажности помещения, в котором она будет находиться.

Косоуры обычно делают из досок толщиной 50–70 мм, шириной не менее 250–300 мм. Найти ровную и без сучков доску такой ширины из единого массива древесины крайне затруднительно. Поэтому для изготовления косоуров лучше всего использовать клееные доски, они не имеют сучков, не подвергаются скручиванию и растрескиванию, а ширина их достаточна для устройства запилов.

Проступи из сплошных одинарных или двух узких шпунтованных досок укладывают на ступенчатые вырезы в косоурах. Толщина проступи зависит от ширины марша. Для ступени длиной 800, 1000, 1200 мм используют доски толщиной 40, 50 и 60 мм соответственно. Толщина проступи относится к ширине марша, примерно, как 1 к 20. Отклонение от этой пропорции возможно только в сторону утолщения проступи либо под ступенями увеличивается количество косоуров — до трех или четырех штук. Так же лестницу можно сделать и на одном надежном мощном косоуре. Доски, применяемые для изготовления проступей, острагивают и шлифуют наждачной бумагой. Передняя кромка проступи может выступать до 50 мм относительно плоскости подступенка, этот выступ обычно закругляют. Торцы проступей подшивают строганным бруском, шпаклюют и окрашивают либо облицовывают шпоном.

К древесине подступенков особые требования не предъявляются, их выполняют из строганых досок толщиной 18–25 мм. Торцы досок подступенков, как и торцы проступей, получаются открытыми, чтобы придать им более красивый вид, их подпиливают под углом 45°. Проступи и подступенки рекомендуется делать из древесины одной породы.

Особое внимание следует уделять надежности косоуров. Из одной заготовки можно выпилить различные по геометрии косоуры. Косоуры, не имеющие в местах опирания на площадочные балки запилов (Рис. 15) надежнее, так как в них меньше ослабленных сечений и отсутствует вероятность скола древесины в месте опирания. Но такие косоуры требуют для своей установки более высокой площадочной балки, что уменьшает высоту прохода под лестницей.

Рис. 15. Зависимость высоты площадочной балки либо толщины всей лестничной площадки от способа опирания верхней части косоура или устройства на нем верхней фризовой ступени

Наличие в лестнице верхней фризовой ступени развязывает руки застройщику при проектировании лестницы. Эта ступень может полностью повторять, по размерам рядовую ступень, быть уже се или вообще отсутствовать. Иными словами, верхнюю фризовую ступень вместе с косоурами можно как бы задвигать в площадочную балку, а это означает что, не меняя уклона лестничного марша, появляется возможность варьировать горизонтальными размерами лестницы. Однако при этом растет высота площадочной балки, усложняются узлы крепления и уменьшается высота прохода под лестницей. Поэтому при наличии в лестнице верхних фризовых ступеней чаще применяют косоуры, верхний конец которых делают с запилом, частично компенсируя, таким образом, рост высоты площадочной балки.

Нижняя часть косоуров опирается на балки пола нижнего этажа или в случае применения двухмаршевой лестницы — на балки междуэтажной площадки. Эта часть лестницы может оказаться на балках, направленных по отношению к лестнице, как в продольном, так и в поперечном направлении. При опирании косоура на поперечные балки узел решается аналогично верхней части, то есть может быть запилен или косоур, или балка (Рис. 16). В случае попадания косоуров на продольные балки они могут быть смонтированы в упор к предварительно запиленным в балку и надежно закрепленным балясинам. В другом варианте две продольные балки соединяются между собой дополнительным поперечным бруском, в который упирают нижнюю часть косоуров.

Рис. 16. Варианты опираний нижних концов косоуров

Важно обратить внимание на то, что любые врезки (запилы) деревянных элементов на практике означают ослабление первоначальных сечений. Некачественно выполненный узел может привести к разрушению конструкции. При наличии выбора из различных конструктивных решений узлов от врезок лучше отказаться в пользу узлов с применением стальных крепежей (угольников, хомутов, болтов и т. д.). Косоуры можно упереть верхом и низом в строительные конструкции перекрытий, при этом можно вообще отказаться от какого-либо крепежа (куда они из распора денутся), но этот вариант возможен только при условии, что упоры в верхней и нижней части косоуров абсолютно жесткие и не предполагают никаких подвижек, что во многих случаях, практически невозможно осуществить.

Обычно лестницы строятся по безраспорному варианту, аналогично схемам наслонных стропильных систем.

При изготовлении лестниц с забежными ступенями косоуры с двух сторон лестницы получаются различной геометрии. В этом случае вырезы в косоурах размечаются по размерам каждой ступени. При этом следует учесть, что высота подступенков остается неизменной, а ширина проступи изменяется, следовательно, изменяется и угол наклона лестницы. С внутренней стороны лестницы устанавливаются ступени с узкой частью проступи, а с внешней — с широким участком проступи. Лестница получается с внутренней стороны с более крутым подъемом, чем с внешней стороны, но при этом ее косоуры остаются параллельными друг другу, в них изменяется только длина запила, характеризующая проступь ступеньки. Шаблон для разметки нужно изготавливать с подвижными направляющими и перенастраивать его всякий раз при разметке следующей забежной ступени.

Если запилы в косоурах получаются слишком глубокими и ослабляют конструкцию лестницы, целесообразно установить под ступеньками три или четыре косоура. Количество косоуров увеличивают также и при использовании в качестве проступей тонких досок, во избежание их прогиба под эксплуатационной нагрузкой.

Найти достаточно широкие, прямые и без сучков доски для изготовления ступенчатых косоуров довольно трудно, поэтому существует другое конструктивное решение. Поверх косоура устанавливаются дополнительные деревянные элементы — кобылки, на которых в свою очередь крепятся детали ступеней. Кобылки могут иметь треугольную форму и устанавливаться прямо на верхнюю продольную кромку косоура. Крепление кобылок на косоурах осуществляется при помощи шкантов, которые устанавливаются в заранее выбранные в прилегающих элементах пазы. Шканты фиксируются в пазах с помощью клея. Для повышения надежности крепления кобылок к косоурам используют более сложную схему. В этом случае в косоуре выпиливается небольшой вырез и применяются кобылки сложной формы (Рис. 18). Для крепления кобылок на косоуре по этой схеме также применяются шканты и клей.

Рис. 18. Косоур с кобылками

Для изготовления косоура требуется ровная доска толщиной от 40 и шириной от 300 мм. При изготовлении прямолинейных лестничных маршей (с одинаковыми косоурами) для разметки вырезов под ступени используется трафарет. Его можно изготовить из небольшого листа фанеры и двух деревянных реек. От угла листа фанеры отмеряются расстояния, соответствующие расчетным: ширине проступи и высоте подступенка (Рис. 17). Полученные точки соединяются прямой, по которой с обеих сторон листа устанавливаются и скрепляются гвоздями рейки. Далее, по этому трафарету в косоуре размечаются и вырезаются соответствующие пазы.

Рис. 17. Варианты опираний нижних концов косоуров

Проступи и подступенки лучше соединять (Рис. 19) шурупами и клеем, поскольку гвоздевое соединение со временем ослабевает.

Рис. 19. Узлы соединения ступеней для косоуров любого типа

Проступь и подступенок крепятся шурупами впотай, в паз или при помощи дополнительной треугольной рейки. Помимо этого, для скрепления деревянных частей лестницы можно использовать всевозможные накладные планки и металлические утолки. Надежное и прочное соединение получается при безгвоздевом соединении — деревянными нагелями. При сплачивании деревянных деталей из твердых пород дерева используют нагели из мягких пород и наоборот, нагели из твердых пород древесины используют для сплачивания деталей из мягких пород. В противном случае нагель, вместо того чтобы соединить детали, расколет их.

Лестница с центральным косоуром (Рис. 20) не загромождает помещение и может стать украшением интерьера.

Рис. 20. Конструкции деревянных лестниц на одном косоуре

Единственную опору лестницы составляет центральный косоур, сделанный из бруса сечением 340x200 мм. Самостоятельно брус можно сделать, склеив несколько досок и положив их под пресс. Затем склеенные доски укрепляются поперечными деревянными шкантами или болтами. В качестве материала для этой конструкции и ее отделки подходит древесина дуба, лиственницы, сосны. При крутом расположении косоура, когда лестница используется в качестве вспомогательной (например, на чердак или антресоли), нижний конец косоура крепится к полу, а верхний, при помощи болтов и дюбелей, к балке, поддерживающей конструкцию площадки. Такая лестница не нуждается в запилах, способ ее установки близок к способу установки приставной лестницы-стремянки, то есть главная задача — укрепить низ лестницы от сползания и верх от заваливания в сторону. При снижении угла наклона косоура верх лестницы лучше крепить по одному из способов, приведенных на рисунках 15, 19.

Треугольные фрагменты косоура выпиливают по шаблону так, чтобы соблюсти параллельность площадок, на которые будут установлены ступени. Срезы и углы выравниваются рашпилем или шлифовальной машиной, затем косоур устанавливается на место, прикрепляется к полу и к балке площадки саморасклинивающимися дюбелями и болтами с шайбами, утопленными в дерево впотай.

Для вспомогательной лестницы могут быть использованы ступени «утиный шаг». Ступеньки делаются из отфугованных досок. После разметки сверлятся отверстия с фасками для крепежа. Каждая ступенька крепится впотай четырьмя болтами с шайбами к косоуру или к дополнительной поперечной балке. Поперечную балку в свою очередь крепят к косоуру вполдерева. Для перехватывания выдергивающего момента при возникновении нагрузки на консоли поперечной балки эти балки дополнительно к запилу укрепляют к косоуру четырьмя деревянными нагелями. Фаски с утопленными головками болтов замазывают синтетической мастикой или шпаклевкой по дереву того же цвета, что и основная конструкция, а затем все сооружение покрывают слоем бесцветного лака.

При недостаточности площадей, выделенных под лестницу, возникает необходимость в устройстве забежных поворотных ступеней (Рис. 21). Сложность строительства такой лестницы резко возрастает. По сути, эта лестница представляет собой гибрид двух прямых одномаршевых лестниц и элемента винтовой лестницы.

Рис. 21. Комбинированная деревянная лестница на косоурах, состоящая из двух элементов прямых лестничных маршей и одного элемента винтовой лестницы

Центральная опорная стойка фрагмента винтовой лестницы одновременно является балясиной для ограждения прямолинейного марша. Забежные ступени врезают узким концом в тело центральной опоры, поэтому размер ее поперечного сечения принимают несколько увеличенным по сравнению с обычными балясинами. Кроме ступеней в центральную опору врезают внутренние косоуры прямых элементов лестниц. Внешние косоуры прямых лестниц и косоуры винтовой лестницы сращиваются между собой на зубчатый шип, а при достаточной толщине косоура на потайной шип. Все врезки и сращивания деревянных лестниц выполняются с особой тщательностью и обязательно с применением клея.

Следует добавить, что практически все вышесказанное относительно лестниц на косоурах можно применять к лестницам на тетивах и наоборот.

Основные принципы построения лестницы на тетивах не отличаются от построения лестницы на косоурах. Лестничные проемы, опирания тетив на нижнюю и верхнюю балки, строятся по тем же принципам, что и в лестницах на косоурах. Главное отличие этих лестниц в способе опирания ступеней. В лестницах на косоурах ступени опираются на доски (косоуры) сверху, а в лестницах на тетивах ступени находятся между досок (тетив). Под действием вертикальной нагрузки на ступень проступь прогибается вниз и выпрямляется после снятия нагрузки, при этом на ее концах возникает распор. Чтобы тетивы не «расползлись» в стороны, их обычно соединяют металлическим прутком диаметром 8-12 мм с резьбой на концах и гайками. Либо используют тяжи других конструкций (Рис. 22).

Рис. 22. Лестница на деревянных тетивах с врезными ступенями

Наиболее распространенная конструкция — лестница с врезными ступенями. При ее изготовлении в тетиве выполняют вырезы — пазы глубиной 15–20 мм, в которые вставляют проступи и подступенки. Для плотного прилегания проступи, пазы тетивы делают с ровными плоскостями и одинаковой глубины.

Во избежание перекашивания конструкции особое внимание следует уделить точности разметки пазов. Для разметки используется шаблон, практически аналогичный шаблону для косоуров, изготовленный из листа фанеры. С разницей лишь в том, что деревянные планки в этом случае прибиваются с отступом в 50 мм. Если отступ не делать тетива будет прорезана до самой кромки доски и превращена в косоур. Размер отступа величина не принципиальная, его можно сделать 40, 30 или 20 мм. В процессе разметки помните, что тетивы являются не одинаковыми деталями, а зеркальным отображением друг друга.

Разметка проступей и подступенков осуществляется перемещением шаблона вдоль кромки тетивы. Для этого вдоль длинной кромки тетивы наносят опорную линию на расстоянии от кромки доски 50 мм (или на выбранном расстоянии). При перемещении шаблона по тетиве карандашом отмечается линия ступеней, вершины которой должны лежать на опорной линии тетивы. На концах тетивы продленная линия разметки проступи будет соответствовать уровню пола, а с другого конца перпендикуляр к вершине линии подступенка будет соответствовать уровню пола второго этажа или междуэтажной площадки. Эти концы иногда советуют сразу отпилить, но все-таки лучше примерить тетиву по месту и вполне вероятно, что концы тетив будут использованы для врезки в перекрытия.

Пазы для проступей можно изготовить ручным инструментом, однако лучше воспользоваться ручной фрезерной машиной. Из какого бы материала ни была изготовлена тетива, из цельной доски или модифицированной (клееной) древесины, в любом случае пазы под ступени придется выбирать наискосок к направлению волокон. Для выполнения качественного паза удобнее воспользоваться электроинструментом и фрезеровать тетивы по фанерному трафарету. Для изготовления трафарета прибейте два бруска к прямоугольному куску фанеры параллельно кромкам тетивы так, чтобы расстояние между ними было равно ширине тетивы. Положите трафарет на тетиву и нанесите на нем опорную линию. Снимите рейки с шаблона ступени и положите его на трафарет для пазов так, чтобы совпали опорные линии. Проведите линии, соответствующие сторонам ступени. Поставьте проступь на трафарет к линии проступи и обведите ее. При необходимости расширьте размер отверстия на расстояние, равное расстоянию между фрезой и круглым фланцем фрезерной машины (Рис. 23).

Рис. 23. Изготовление в тетивах пазов и сборка лестницы

С помощью дрели и лобзика сделайте в трафарете увеличенное отверстие для проступи. Положите тетиву на козлы и установите трафарет на тетиве. Совместите линию первой проступи с линией проступи трафарета и временно прибейте трафарет к тетиве. Пройдите тетиву фрезой на глубину 15–20 мм в два — три прохода. В завершение работы обработайте углы пазов долотом.

Перед сборкой лестницы торец ступени и паз промазывают клеем. Разновидностей клеев для деревянных поверхностей существует достаточно много. Нет необходимости описывать какой-либо из них, инструкция по применению клея предлагается вместе с ним. В случаях, если пазы тетивы испорчены и ступени заходят в них недостаточно плотно, применяется метод расклинивания ступеней в пазах либо ступени укрепляются штырями, шпильками, болтами, шурупами и т. д.

При устройстве соединения на клиньях нужно пазы тетивы расширить с уклоном к задней части, чтобы они получили форму трапеций. Проступь, вставленная в пазы, расклинивается снизу деревянными клиньями, которые прижимают ее к верхней стороне выемки (Рис. 24).

Рис. 24. Варианты соединений ступеней с тетивами

Нередко для увеличения надежности соединения проступь дополнительно прикрепляют к тетиве шурупами, которые ввинчиваются с наружной стороны тетивы. Головки шурупов заглубляют в древесину тетивы и зашпаклевывают либо шурупы вкручивают глубоко в тетиву, отверстия заклеивают деревянными пробками и зашлифовывают.

Возможны и другие способы крепления ступеней к тетивам. Проступи крепят к ним с помощью брусков квадратного и треугольного сечения, с помощью прибоин либо на стальных крепежных элементах. В этих случаях тетивы лестницы должны быть выполнены из строганных досок, быть гладкими, без пазов. К ним с внутренней стороны крепятся шурупами короткие бруски или прибоины. Ступени крепятся непосредственно к ним.

Скрепление проступи и подступенка между собой производят несколькими методами (Рис. 19), аналогичными соединениям лестниц по косоурам.

При устройстве поворотов лестницы на тетивах, не имеющих междуэтажных площадок, можно воспользоваться приемом, описанным для лестницы на косоурах, то есть использовать центральную опорную стойку или стыковать тетивы на балясинах ограждения (Рис. 25), либо использовать вставные поворотные фитинги.

Рис. 25. Варианты устройства соединений типа «шип-паз» в тетивах поворотных лестниц

Стыкование тетив лестницы на балясинах— красивое и изящное конструкторское решение, которое дает прочное и надежное соединение. В этой конструкции лестницы напряжения, возникающие на тетивах (в нижнем поясе лестницы), переносятся на ограждения (в верхний пояс лестницы). Иными словами, на нагрузку, возникающую при использовании лестницы, работает вся лестница: тетивы, балясины и ограждение. Получается единая жесткая пространственная система.

Сочленение тетив на поворотных фитингах более сложное в исполнении, позволяющее не ограничивать проектирование лестницы одним видом ограждения. По сути, этот узел представляет собой усеченный вариант сочленения на балясинах, без верхнего силового пояса. Поворотная балясина, на которой стыковались тетивы в предыдущем варианте, здесь заменяется короткими кусками тетив. К этим узлам предъявляют повышенные требования к качеству врезок и материала тетив.

Укрепление тетив двухмаршевых лестниц (Рис. 26) достигается аналогичными приемами:

— на площадочную балку крепится центральная опорная балясина, в которую врубаются внутренние тетивы восходящего и нисходящего маршей либо тетивы укрепляются болтами к боковым ее граням, пристенные тетивы прибиваются к стене;

— на площадочную балку крепятся две стойки уменьшенного сечения, в одну из них врезается шипом тетива восходящего марша, а в другую — нисходящего.

Рис. 26. Варианты узлов соединения тетив на поворотной площадке двухмаршевой лестницы

Лестничные площадки, чаше всего, изготавливаются из дощатого пятидесятимиллиметрового настила (преимущественно шпунтованного), уложенного поверх площадочных балок, а у стен лестничной клетки — поверх пришитых к ним брусков. Снизу по площадочным балкам делают подшивку.

Чаще всего для тетив применяется модифицированная древесина (клееные доски), а все врезки выполняются на клее. Нужно учесть, что узлы лестницы на деревянных соединениях — это скрип и постепенное расшатывание узлов. Поэтому, при недостатке опыта в столярных работах, для соединения тетив все-таки лучше использовать металлические стяжные изделия, которые могут зафиксировать узлы стыкований на весь срок эксплуатации лестницы. А для того чтобы лестница не рассыхалась, под лестницей или в непосредственной близости от нее желательно поместить большое растение с крупными листьями, которое будет повышать влажность воздуха, например, комнатную пальму.

Удобство и красоту деревянным лестницам может придать нижняя начальная ступень, несколько выступающая из общей ширины марша. На нее часто устанавливают фигурную стойку перил, более замысловатую по форме, чем те, которые установлены на остальных ступенях. Эти особые фризовые ступени иногда называют фальшступенями. Особенно часто их применяют при строительстве маршевых косоурных лестниц, которые начинают одной или двумя удлиненными и закругленными начальными ступенями иногда с удлинением и закруглением обоих концов. На рисунке 27 показаны варианты оформления начальных ступеней лестниц.

Рис. 27. Фальшступени деревянных лестниц

Красота лестницы в большой степени определяется ее ограждением, которое должно быть прочным и архитектурно выразительным. Недостатки отдельных ступеней и лестничного марша можно скрыть ковровой дорожкой, но перила всегда на виду. От их вида создается впечатление обо всей лестнице в целом.

В интерьере большое значение имеет начало ограждения и повороты его на площадках. Возможны три варианта поворота перил двухмаршевых лестниц на 180°. Первый вариант (Рис. 28,а). Линия поручня восходящего марша доходит до пересечения с поручнем нисходящего марша, а в промежутке между маршами идет горизонтально. Так делают, когда перила на площадке значительно отодвинуты от ее края и потому заходят за точку пересечения линий перил маршей. Второй вариант (Рис. 28,б). Линия поручня доходит до площадки, принимает горизонтальное положение, потом поворачивает и идет вверх (или опускается) до линии поручня другого марша. Третий вариант (Рис. 28,в). Линии поручней не доводят до пересечения, а на некотором расстоянии от края площадки делают по лекальной кривой от нижнего поручня к верхнему.

Рис. 28. Варианты поворота перил:

_{а, б, в — на 180°; г, д, е — на 90°}

При повороте перил на 90° затруднение возникает из-за перепада высот в два подъема ступеней в месте пересечения площадки и маршей. Здесь либо устанавливают специальный фитинг (Рис. 28,г) соединяющий перила по кривой, либо в месте пересечения поручней ставят опорную балясину (Рис. 28,д), в которую перила упираются с разных сторон на разной высоте. В лестницах имеющих расширенную площадку (Рис. 28,е), проблема пересечения поручней решается плавным лекальным поворотом изгибом поручней или установкой фитинга.

Поручень служит опорой для руки и вместе с опорными столбами и рядовыми балясинами придает жесткость всей лестнице. Профиль и размеры поручня должны соответствовать размерам опорных и рядовых балясин. Обычно материалом для поручней служит склеенная по всей длине, самое малое, из двух слоев древесина, а при длине свыше 3 метров делают и поперечную склейку (Рис. 29). Паз, выполненный в нижней части поручня должен соответствовать размерам сечения опорной части балясин. Если балясины заканчивается круглым сечением, их закрепляют в отверстия, просверленные в нижней части поручня.

Рис. 29. Поручни и фитинги ограждения лестницы

Размеры покупных поручней могут быть длиной от 2,5 до 3,5 м, либо они изготавливаются на заказ в зависимости от размеров столбов и балясин. Поручни делают на фрезерном деревообрабатывающем станке. При отсутствии такового, в домашних условиях, фигурный поручень может быть изготовлен на простом строгальном станке, прямые режущие ножи которого заменяются на профильные. Сначала из шпона толщиной 1–5 мм склеивается «болванка» поручня и зажимается струбцинами до высыхания клея. Затем на станке поручню придается профиль и шлифуется наждачной бумагой. Использовать цельный массив древесины для изготовления поручней, как впрочем, косоуров, тетив и ступеней, не рекомендуется. Сучки, витиеватость волокон и неравномерность высыхания древесины приводят к порче деревянных изделий.

Дополнительные элементы перил: поворотные и декоративные фитинги, использующиеся в ограждении лестницы, приобретаются отдельно либо изготавливаются на заказ. Фитинги должны иметь конфигурацию и размеры профиля аналогичные перилам.

Опорные столбы (угловые, стартовые, финишные балясины) — необходимая составляющая обеспечивающая жесткость конструкции ограждения. Заготовка для столбов клеится как минимум из двух продольных частей. Выбирая готовые столбы, обращайте на это внимание. Цельнодеревянные столбы даже хорошо высушенные могут впоследствии растрескаться или деформироваться. Если будет выбрана классическая форма (Рис. 30) опорных столбов с токарной обработкой и завершающим шаром, то нужно обращать внимание на длину квадратной части столба. Она должна быть достаточной для примыкания к опорной балясине поручней с двух сторон на разной высоте. Размеры стандартных столбов: высота от 1000 до 1300 мм, сечение от 70x70 до 120x120 мм. Сечение столба должно быть равным или превышать ширину поручня.

Рис. 30. Опорные и рядовые балясины

Толщина рядовых балясин может быть любой, они не являются несущими конструкциями и выполняют только декоративную функцию и функцию ограждения. Тем не менее, рядовые балясины должны быть жестко закреплены в ступень лестницы и поручень перил. Обычно размер рядовых балясин варьируется от 30 до 80 мм высота от 800 до 900 мм, толщина от 30 до 80 мм. Несущей функции у балясин нет, но закреплены они, должны быть жестко. Закрепляют балясины в двух местах: сверху в выборку (паз или отверстие) перил и снизу в ступени или подперилок. При верхнем креплении балясин в паз поручня, между ними (балясинами) вставляется фиксирующий брусок, который приклеивают или прибивают гвоздями без шляпок. Снизу балясины врезают в ступени и закрепляют метизами либо их аналогично верхнему креплению вставляют в подперилок и раскрепляют фиксирующими брусками. Подперилок — это ответный поручню профиль с таким же пазом для крепления балясин.

Особенно красивы металлические ограждения, которые изготавливают холодной и горячей ковкой и гнутьем. Металлические перила применяют для любых типов лестниц: стальных, бетонных, деревянных. К металлическим лестницам ограждение крепят сваркой или болтовыми соединениями. К бетонным — привариванием к закладным деталям. К деревянным лестницам ограждения либо приболчивают, либо прикручивают саморезами через специально изготовленные крепления. Крепление деревянного поручня к металлу выполняют следующим образом. Сначала к стойкам ограждения приваривают металлический поручень из полосовой стали с просверленными отверстиями под шурупы. В нижней части деревянного поручня делают выборку под размер этой полосы. Поручень накладывают на полосу и снизу крепят шурупами.

Наружные лестницы могут быть украшены каменными столбами с широким поручнем. Балясины из искусственного камня (Рис. 31) выполняют методом отливки. Для этого делают деревянную модель балясины и по ней изготавливают гипсовые формы.

Рис. 31. Монолитные балясины

В гипсовых формах, состоящих из двух частей, промазывают внутреннюю поверхность водоотталкивающим материалом. Далее, склеивают половинки форм между собой и скрепляют хомутами. Через отверстие в верхней части формы вливается цементно-песчаный раствор. Отверстие закрывают и начинают вращение формы в горизонтальной плоскости, способствующее равномерному распределению раствора в форме. Для лучшего заполнения формы раствором используются два отверстия расположенные рядом. В одно отверстие заливается раствор, из другого вытесняется из формы воздух.

Подперилок является ответным поручню элементом и нужен для крепления балясины снизу. Используется на ограждениях лестничных проемов балюстрадой, а также в том случае, если балясина устанавливается не на ступень, а на тетиву. Подперилок используется и в качестве расширителя при установке балясин, превосходящих своим сечением толщину тетивы. Принцип крепления балясины к подперилку такой же, как и к поручню. Сначала устанавливается подперилок, затем балясины, сверху ставится поручень. Размеры подперилка такие же, как у поручня.

Крепления (метизы) — разнообразны, но принцип их применения один, крепления не должны быть основаны на пассивном действии. Для надежного крепления дерева к дереву может применяться только активный стягивающий метиз, исключающий возможные ослабления крепежа в процессе эксплуатации.

Использование деревянных шкантов в монтажных узлах, подвергающихся повышенным нагрузкам (тетива, ступени, столбы, поручни), должно быть исключено. И напротив, те метизы, которые вы видите на рисунке 32, зарекомендовали себя как абсолютно надежные.

Рис. 32.1. Варианты крепления элементов лестницы и ограждения

Рис. 32.2. Варианты крепления элементов лестницы и ограждения

Нужно учитывать, что металл, который используется для изготовления метизов, должен быть не сухим, но и не сырым. Опыт показывает, что шпильки кустарного производства, в изобилии представленные на строительных рынках, не выдерживают сколь-нибудь серьезных нагрузок и рвутся даже на этапе монтажа. Можно порекомендовать применение готовых метизов профессиональных серий, либо изготовление их на заказ специалистам из заведомо надежных материалов.

Подробно рассмотрим алгоритм построения ограждения лестницы (Рис. 33).

Рис. 33. Алгоритм установки перил ограждения

1. Задайте высоту перил, то есть минимальное вертикальное расстояние от верхней поверхности ступени до вершины перил.

2. Задайте высоту балюстрады, то есть минимальное вертикальное расстояние от чистого пола этажа до вершины ограждения.

3. Вычислите минимальный требуемый зазор между перилами и любым другим объектом: стеной или торцом ступени. Это поможет определить толщину закупаемых или изготовляемых балясин.

4. Задайте интервал между стойками ограждения и подсчитайте количество балясин.

5. Определитесь с типом установки перил. Например, балясины можно устанавливать на ступени или на подперилок.

6. В зависимости от выбранного типа ограждения и толщины балясин отметьте на лестнице среднюю линию установки перил. Измерьте длину средней линии, она будет равна длине изготавливаемого или закупаемого поручня.

7. В зависимости от выбранного шага установки балясин и их толщины разметьте на средней линии места установки балясин. Следует обратить внимание на то, что конечные балясины значительно шире рядовых. Разметку нужно произвести таким образом, чтобы расстояние между любой из балясин было одинаковым. Как правило, на проступи нормальной ширины размещаются две рядовых классических балясины или три тонких.

8. Соберите нижнюю часть поручня, уложите ее на ступени и промеряйте расстояния между нижней кромкой поручня и ступенями. Эти размеры помогут определить высоту изготавливаемых или закупаемых балясин.

9. Соберите верхнюю часть поручня, уложите ее на ступени и промерьте расстояние между нижним и верхним поручнем.

10. Для обеспечения стыковки поручней решите, какой из способов стыковки применить. Возможны два варианта: состыковать поручень на балясине, для этого она должна быть достаточно высокой и толстой, либо произвести стыковку с помощью поворотных фитингов. Докупите или изготовьте недостающие фитинги.

11. При помощи строительного уровня или отвеса установите концевые балясины. Но пока не закрепляйте их «намертво», достаточно укрепить их временными деревянными планками.

12. Разметьте места креплений поручня. Сделайте все необходимые выборки в поручнях и опорных балясинах и временно установите поручень.

13. Приставьте рядовые балясины по месту их установки и разметьте необходимые распилы и выборки. Не забывайте золотое правило «семь раз отмерь, один отрежь». Учитывайте, что часть высоты балясины уйдет в крепление к поручню и ступени либо в подперилок.

14. Ограждение разберите, вставьте рядовые балясины в ступени или подперилок и вновь соберите.

15. Затяните и закрепите все узлы. Теперь можно приступать к окончательной отделке лестницы.

Если представленный вариант ограждения лестницы вам кажется слишком сложным для исполнения, можно применить упрощенный вариант (Рис. 33).

В котором все элементы ограждения изготавливаются из оструганных и отшлифованных досок с болтовым креплением в предварительно просверленные отверстия. Для того чтобы при затягивании гаек древесина не сминалась, под них и под головки болтов устанавливаются стальные шайбы.

_{http://ostroykevse.ru/index.html}

Проба на прочность

Соединение деревянных элементов по длине называется сращиванием, по ширине — сплачиванием, под углом — связыванием, прикрепление к опорам — анкерованием.

При изготовлении узлов и стыков деревянных соединений изготавливают всевозможные гнезда, отверстия и врезки, что уменьшает сечения и ослабляет деревянные конструкции. Разрушение деревянных конструкций, как правило, начинается с соединений. От правильности выбора их вида, расчета и изготовления, зависит прочность и надежность конструкции в целом.

При соединении сжатых элементов усилия сжатия передаются непосредственно от одного элемента другому. Это наиболее простой вид соединений, в котором не требуются рабочие связи. В соединении изгибаемых элементов уже необходимы рабочие связи — это более сложный вид соединений. Наиболее сложные узлы и стыки у соединений растянутых элементов. Здесь наиболее часто применяются металлические связи.

Существует, примерно, 40–50 различных типов соединений деревянных элементов, которые по характеру работы разделяются на две группы:

Соединения без расчетных связей. В узлах присутствуют только конструктивные связи, обеспечивающие пространственную и геометрическую неподвижность соединения. К этому типу соединений, например, относятся упоры и врубки, работающие на сжатие.

Соединения с расчетными связями, работающими на сжатие (шпонками, колодками), на изгиб (нагелями, болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками), на растяжение (болтами, гвоздями, винтами, хомутами, тяжами), на сдвиг (клеевыми швами).

Главные требования, предъявляемые ко всем соединениям деревянных элементов: обеспечение в узлах и стыках вязкости, дробности и плотности.

При работе древесины на сжатие, растяжение, растягивание и сдвиг в ней, в отличие от металлических соединений, не происходит пластических перераспределений напряжения, а наоборот, присутствует хрупкое разрушение: скалывание вдоль и поперек волокон. Нейтрализация скалывания обеспечивается, прежде всего, работой соединения на смятие древесины, это называется вязкостью соединения. Для наращивания вязкости, соединение «дробят»: увеличивают насколько возможно количество связей, за счет которых напряжения смятия передаются более равномерно. Для устранения «рыхлых» деформаций, соединение делают плотным. Иными словами, например, врубка одного деревянного элемента в другой, должна иметь достаточную площадь для передачи нагрузки, эта площадь для предотвращения скалывания, должна быть раздроблена на несколько площадей, а все соединение должно быть без зазоров, т. е. плотным.

Из досок ограниченных размеров можно склеивать конструкции любых размеров и форм. Для склеивания используется маломерная древесина и древесина пониженного качества с удалением сучков и пороков. Клеевые конструкции могут быть прямыми, изогнутыми, постоянного, переменного, профильного сечений, длиной до десятков метров и высотой поперечного сечения, измеряемой метрами. Клеевые соединения прочны и монолитны, их податливость так мала, что ее не учитывают, поэтому клееные элементы рассчитывают как элементы цельного сечения. Эти соединения водостойки, стойки против загнивания и в химически агрессивных средах, что обеспечивает их надежность и долговечность.

Для склеивания используются доски толщиной не более 50 мм и шириной по пласта не более 180 мм. Доски с большими размерами при усушке и разбухании коробятся. При этом возникают растягивающие поперек волокон напряжения, которые разрушают клеевые швы. Доски должны иметь влажность не более 10±2 %. Перед склеиванием доски острагивают. Причем глубина острожки (снятия неровного слоя) должна быть не менее 3 мм так, чтобы клеевой шов получился максимально тонким (не более 0,1 мм).

При склеивании соединений во избежание коробления конструкции, учитывают направление волокон и годичных слоев древесины склеиваемых деталей. Склеивая заготовки, кромка к кромке, годичные слои соседних брусков и дощечек располагают так, чтобы сердцевина и заболонь одной дощечки примыкали к сердцевине и заболони другой. При склеивании пластями направление годичных слоев в кромках соседних дощечек должно быть противоположным. Чтобы склеенный шов был менее заметен, в клей добавляют минеральные пигменты соответствующего древесине цвета — от 8 до 10 % (по объему).

Для склеивания досок применяются клеи на основе термореактивных смол. Для склеивания древесины с металлом применяется эпоксидный клей ЭПЦ-1.

Сначала доски из массива древесины распиливается на бруски, эти бруски фугуются так, чтобы боковые кромки примыкали друг к другу без зазора. Затем поперечными распилами из брусков выпиливают сучки и пороки древесины. Далее бруски собирают в пакет с ориентированием годовых слоев. Пакет разбирается, на торцах брусков делают зубчатый стык (гребенку), склеиваемые поверхности промазываются клеем, пакет вновь собирается и запрессовывается струбцинами.

Клей наносят равномерно на обе склеиваемые поверхности. Нанесение клея только на одну сторону клеевого шва не обеспечивает равномерного смачивания другой стороны, что приводит к непроклеенным пятнам и снижению прочности всего изделия. Так же не рекомендуется и чрезмерное нанесение клея. Это приводит к его выдавливанию при запрессовке и потере времени на его удаление. После нанесения клея, склеиваемые изделия выдерживают некоторое время, определенное изготовителем клея и указанное в инструкции. За это время из клея испаряется излишняя влага, а концентрация клеящего вещества нарастает. Особенно выдержка необходима для жидких клеев или при высокой температуре клея и воздуха помещения. Поспешная склейка приведет к чрезмерному выдавливанию клея и образованию «голодной» склейки. И, наоборот, в холодном помещении или густом клее время выдержки должно быть уменьшено, вплоть до немедленной склейки. В холодном помещении рекомендуется прогреть склеиваемые детали, но не более чем до 45 °C, т. к. на перегретой древесине клей может быстро высохнуть, образуя сухие пятна. По этой же причине в помещении не допускаются сквозняки и запыленность.

После нанесения клея детали соединяют, плотно прижимают друг к другу и стягивают струбцинами, тисками или кладут под пресс. Самая примитивная струбцина получается из двух досок с просверленными отверстиями и вставленными в них болтами. Для костных клеев рекомендуется поддерживать давление от 0,1 до 0,4 МПа, при склеивании мездровым клеем давление может быть от 0,1 до 1,2 МПа. Величина давления во многом зависит от густоты клея. Давление более 1,2 МПа не рекомендуется, так как ведет к усадке древесины и требует сложного оборудования.

После склеивания досок на боковых поверхностях элементов образуются провесы, которые удаляют фрезерованием. Предел прочности клеевых швов на растяжение невелик, он примерно соответствует прочности древесины растяжению поперек волокон. Необходимо тщательно соблюдать технологию склеивания. В этом случае адгезия (сцепление клея с древесиной) будет достаточна и возможные разрушения будут проходить не по клею, а по древесине.

_{По материалам:}

_{http://mastremont.ru/publ/spravochnik/spravochnik_stroitelja/klassifikacija_soedinenij_derevjannykh_ehlementov/45-1-0-417}

_{http://ostroykevse.ru/Obrabotka_dereva/Soedinenie_Dereva_8.html}