Расчет ограждения лестницы
Для удобного и безопасного передвижения по лестницам они всегда обеспечиваются ограждениями и перилами. При их расчете, как правило, руководствуются строительными нормами, которые регламентируют основные параметры.
Крепление ступеней к стене на коренных брусках.
К достоинствам лестниц на больцах следует отнести легкость, к недостаткам – повышенную ширину ступеней: стандартных 300 мм не хватает из-за большого, не менее 70 мм, носа. Кроме того, лестница одной стороной должна примыкать к стене, и если ставить у стены массивную деталь (тетиву или косоур), то возникает явная ассиметрия и теряется та воздушность, ради которой и затеяна вся конструкция. Поэтому со стороны стены у этих лестниц используется консольное крепление на коренных брусках или стальных болтах.
Крепление ступеней к стене на увеличенных коренных брусках.
Иногда для крепления ступени к стене вместо древесины используют стальной уголок, но его трудно замаскировать. Основная проблема этого крепления – точность установки брусков по отверстиям, просверленным в каменной стене. На предыдущем рисунке использованы бруски минимального размера, но их можно значительно увеличить, и даже закрыть всю стену параллельной полу обшивкой с шагом, равным высоте подъема ступени.
Крепление ступени на кронштейне.
Если стена достаточно прочная, например из монолитного бетона; то можно закрепить к ней ступени только одним концом на кронштейне.
Кронштейны на хребтовом косоуре.
Подобные кронштейны используются, если несущим элементом является хребтовый косоур.
Крепление ступени на закладном элементе.
Консольное крепление ступеней чем-то напоминает уменьшенный вариант установки выносного балкона.
Консольное крепление ступени со скрытыми закладными деталями.
Можно попытаться разместить консольные балки внутри ступеней. Для этого следует взять ступень потолще, миллиметров 55–60, и просверлить в ней с торца отверстие глубиной 3/4 длины. Диаметр должен соответствовать выбранной закладной детали (не менее 30 мм). Закладные детали из хорошей стали (лучше закаленной) вмуровывают на достаточную глубину в стену по шаблону и на них надевают ступень. Стоит ли говорить, что такой способ доступен только при наличии специального оборудования для точного сверления отверстий.
Консольное крепление со скрытыми закладными деталями при двух опорных точках.
Если же у нас предусмотрена опора ступени в двух разнесенных точках, то консольное крепление упрощается и становится вполне выполнимым. В стену и в ступень можно засверливать отверстия на глубину 100–120 мм и диаметр стержня брать 15–20 мм.
Так, высота ограждения лестниц принимается не менее 900 мм. Как правило, этот размер берется от от рабочего ребра ступени до верхней точки перил. Для балконов и балюстрад высота ограждения принимается
Каркас лестницы на косоурах в деревянном срубе.
Все приведенные выше способы крепления предполагают передачу нагрузку от ступеней к строительным конструкциям здания. Так получается не всегда, и для лестницы с площадками и поворотами приходится использовать дополнительные опорные столбы, которые вместе с другими несущими деталями образуют жесткий каркас лестницы. На этом рисунке приведен пример каркаса лестницы, способного компенсировать осадку сруба деревянного дома. Такой усложненный каркас крепится наглухо к нижнему венцу и на скользящие опоры в верхней части столбов. Обратите внимание на своеобразную форму косоуров для забежных ступеней.
Сечение косоура.
Главное требование к каркасу лестницы, конечно, прочность. Ее достигают достаточным сечением деталей и особыми способами их соединения. При этом сечение исчисляют не по поперечному разрезу, а по вертикали. Второе требование к каркасу – эстетическое и относится к деревянным деталям. Считается, что на лестнице не должны быть видны поперечные срезы древесины, крепежные детали и зазоры между деталями.
Использование декоративных заглушек.
Если не удается закрыть места крепления какими-либо конструкциями, например торцами косоуров, то в отверстия вставляют декоративные заглушки. У данного каркаса все торцовые распилы древесины закрыты либо стенами, либо другими деталями.
Несущий каркас без столбов для лестничной площадки.
На рисунке изображен каркас площадки двухмаршевой лестницы. Если лестница окружена с трех сторон достаточно прочной стеной, ставить столбы нет смысла. Закрепляем на расчетном уровне пристенные балки глухарями к стене, к ним закрепляем четырьмя глухарями (по два справа и слева) лобную доску и ребра жесткости. Для большей прочности крепления можно добавить в соединение или шпонку 18 × 50 × 100, или три шканта 16 × 40. Можно (при наличии времени) вместо шпонки сделать шип на пристенной балке и паз на лобной доске. Правда, следует заметить, что чем прочнее и совершеннее становятся клеи, тем меньше потребность в сложных соединениях. При хорошей подгонке плоскостей и сильном сжатии при застывании клеевые соединения могут выдержать большую нагрузку вообще без каких-либо дополнительных креплений. Сверху на указанную конструкцию будет уложен сам щит площадки, а к лобной доске прикрепят косоуры маршей.
Проектирование несущих конструкций лестниц производится с учетом основного критерия – функциональности:
❐ жесткость и прочность конструкции, т. е. способность выдержать расчетную нагрузку, отсутствие прогиба и вибрации при эксплуатации;
❐ оптимальная высота подъема ступени для безопасности и комфортности передвижения;
❐ необходимая ширина марша (не менее 1,1 м по нормам пожарной безопасности) для удобства перемещения;
❐ оптимальный угол наклона конструкции и многое другое.
Лестница на висячем столбе.
Крепление несущих деталей к полу требуется не всегда, и прочность такого соединения может оказаться даже вредной при подвижности основных строительных конструкций. Весьма прочным крепление к полу и перекрытиям должно быть в случае применения висячих столбов. Но такая конструкция применяется лишь в крайнем случае и требует выполнения всех соединений максимально прочными. На рисунке изображена такая лестница. Применение висячего столба в данном случае диктовалось несимметричностью расположения проемов в перекрытиях первого и второго этажей.
Модель лестницы с несущими конструкциями.
Для рассматриваемого ранее примера (см. с. 109) выбрана несущая конструкция на косоурах и опорных столбах.
Первичная установка косоуров и столбов в рассматриваемом примере.
Намечаем на плане лестницы косоуры и столб, затем размечаем конфигурацию пристенного косоура. Пристенный косоур для удобства отделки пускаем не по самой стене, а отодвигаем от нее на 40 мм. В таких конструкциях нередко приходится в ущерб эстетике применять несимметричное расположение косоуров, т. е когда внутренний идет с отступом от края ступеней, а другой, проходя по стене, совпадает с краем лестничного марша. По возможности такого расположения следует избегать и размещать косоуры на одинаковом расстоянии от краев ступени. Сами ступени также лучше не упирать в стену. Нарисуем проекционным методом расположение косоура на стене. Длина детали получилась более 4500 мм, что в нашем случае чрезмерно много. Действительно, косоуры такой длины по условиям прочности необходимо делать шириной не менее 300 + 143 = 443 мм, что слишком утяжелит конструкцию. Для внутреннего косоура, длина которого значительно меньше, такое сечение не требуется, но ставить разные косоуры на один марш некрасиво. Уменьшить сечение косоура необходимо и потому, что он проходит поперек двухсветного окна, и чем меньше он будет, тем меньше его загородит. Выходом из положения является установка дополнительного столба по стене под лестницей. Косоур тогда можно разделить на три меньшие части: косоур 1, косоур 2 и косынку, которую следует прикрепить к косоуру при изготовлении детали. Немаловажны и экономические соображения такого расклада деталей – увеличение объема работ перекрывается уменьшением стоимости деталей, и лестница становится дешевле без ухудшения качества.
Элементы ограждения.
Основными элементами лестничного ограждения являются столбы, балясины и поручни. Поручни могут иметь различную конфигурацию, но его сечение должно быть удобным для руки. Минимальным размером поручня считается диаметр 40 мм, но наиболее удобен профиль 45 × х 70 мм. Назначения больших или меньших размеров вполне допустимы и диктуются общей конструкцией лестницы. Они могут быть ступенчатыми, криволинейными, со сложными поворотами.
Ограждение не обязательно начинать с первой ступени лестницы. Если оно начинается с заходного столба, то можно поставить его и на вторую, а то и на третью ступень. В конце же, наоборот, выходной столб должен стоять еще до ступеней, на площадке с балюстрадой.
Подвод поручня к заходному столбу.
Ограждение должно быть прочным и устойчивым. Это достигается как способом крепления столбов; балясин и секций ограждения, так и конфигурацией ограждения. Некоторые конструктивные решения, направленные на обеспечение надежности ограждения, можно заложить еще на стадии конструирования лестницы. Прежде всего, желательно запроектировать повороты на ограждении, ведь даже небольшой угол придает перилам устойчивость. Наиболее эффективен этот способ в зоне заходного столба, который можно отвести немного в сторону от плоскости ограждения и применить горизонтальный поворотный элемент.
Криволинейный поручень.
Повороты ограждения можно осуществлять через столбы, а можно и с помощью криволинейных поворотных элементов. Некоторые лестницы проектируются с заходными столбами самой причудливой формы и даже в виде скульптур.
Сплошное ограждение.
Лестницы могут иметь и сплошное ограждение из дерева, металла, стекла и т. п. Главное, чтобы по верху проходил поручень, сечение которого должно по ширине быть не меньше самого парапета. Столбы для сплошного ограждения не являются необходимым элементом, а скорее дополнительным украшением.
Наиболее распространенный тип ограждения (секция балюстрады).
Несмотря на все преимущества сплошных и орнаментальных ограждений лестниц, более всего распространены перила с балясинами и фигурными столбами. Балясины, как правило, расставляются равномерно по всей длине лестницы.
Ограждение в виде стальной решетки.
Сплошное ограждение имеет несколько важных преимуществ: во-первых; такую конструкцию можно изготавливать отдельно в мастерской и монтировать на месте секциями, что повышает и качество, и производительность труда;
во-вторых, можно или вообще обойтись без вертикального членения секции ограждения, или выполнить его независимо от шага ступеней, а нижнюю часть секции сделать криволинейной или ломаной линией. Последнее чрезвычайно важно при использовании заходных ступеней. Как видно из рисунка, расставить балясины на последних ступенях такого марша трудно, и высота их будет разной;
в-третьих, для таких секций можно использовать разнообразные материалы и отделку, барельефы, горельефы, скульптуру, витражи. В современных условиях очень часто проем ограждения заполняют стеклом. Даже в домашних условиях нетрудно скомбинировать металлическую решетку с деревянными вставками или с декоративным стеклом. Не менее интересно сочетание металла с камнем и позолотой. Чаще всего комбинируют столбы и поручень из дерева с металлической решеткой.
Расстановка балясин на лестнице.
На лестнице решено устанавливать по одной балясине на каждую ступень, т. е. с шагом 275 мм. Сечение балясин выбрано 50 × 50 мм. Просвет между балясинами на лестничном марше получился 225 мм. К этому значению можно приблизиться и на балюстраде. При трех балясинах расстояние между ними будет (1165 – 50 × 3): 4 = 254 мм, при четырех (1165 – 50 × 4): 5 = 193 мм, при пяти балясинах (1165 -50 × 5): 6 = 153 мм. Примем ближайшее меньшее значение 193 мм.
Расстановка балясин с половинками.
На балюстрадах в местах примыкания ограждения к стенам применяют половинки балясин или столбов, чтобы промежуток между стеной и балясиной не выглядел «голым». Помимо эстетической роли, эти оконечные детали весьма функциональны, так как упрощают крепление поручня к стене.
Рейка в поручень над балясинами.
Балясины можно крепить как непосредственно к поручню, так и дополнительной переходной рейкой, встраиваемой в поручень. Такой прием значительно упрощает крепление балясин и позволяет закрыть места крепления.
Подбалясенник на косоуре.
Подбалясенник почти всегда применяют для балюстрад и балконов, он очень удобен для монтажа балясин на тетивы. Если применить подбалясенник на косоурах, то можно значительно улучшить пропорции ограждения – все балясины станут одинаковой высоты, а само ограждение можно монтировать целой секцией.
