Расчет размеров ступеней и уклона лестничного марша
При расчёте по несущей способности элементы лестницы расчленяются на статически определимые балки — консольные или однопролётные, и рассчитываются по соответствующим формулам. Так как лестницы подвержены действию динамических нагрузок, к жёсткости несущих элементов предъявляются повышенные требования: прогиб их не должен превышать 1/400 пролёта. 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). Практикой установлено: лестница удобна и безопасна, если удвоенная высота подступёнка, 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+b = 600. 640 мм .
рис.2. Расчет высоты и ширины рядовых ступеней
Как альтернативу можно использовать другую, более легкую для запоминания, формулу: а+b = 450 ± 20 мм. где а — высота ступени (подступёнка), 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 подступёнка, 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 подъёма 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 неё 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). 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.
рис. 3. Нормативная зависимость размеров ступеней от крутизны лестницы
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 подступёнка. Таблица высот для ступенек в зданиях с нормативной высотой этажа
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 подступёнков были 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 подступёнка 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 подступёнков 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)
Как рассчитать количество и высоту ступеней лестницы на 2 этаж: правила расчета
Одна из основных задач, которая стоит перед проектировщиком подъема на этаж, связана с расчетом ступеней лестницы. От правильного выполнения этих работ зависит внешний вид, конфигурация и безопасность использования конструкции.
Особенности лестничных конструкций различного типа
Как рассчитать ступени лестницы, во многом зависит от типа конструкции. На сегодня в строительстве в основном используются такие виды лестниц:
- маршевые прямые — самые простые, но и наиболее габаритные, состоят из расположенных в прямой последовательности ступеней на второй этаж;
- маршевые поворотные — похожи на прямые марши, но на определенных участках могут сворачивать в сторону;
- винтовые — каждый следующий элемент повернут по отношению к предыдущему. Подъем на второй этаж конструируется с постоянным поворотом, а ступени крепятся к опорной оси.
Лестничные конструкции существуют разных видов, но подсчет ступеней имеют почти одинаковый
Поворотные лестницы могут содержать забежные ступени или дополнительные промежуточные площадки.
Несмотря на то что эти конструкции отличаются друг от друга, принципы расчетов для ступеней примерно одинаковые.
Количество ступеней
Один из главных вопросов связан с количеством ступеней, так как именно от этого зависит размер лестницы и её конфигурация. Существуют определенные стандарты. Например, не может быть меньше трех и больше 18 ступеней в одном марше. Это связано с удобством использования и требованиями к самой конструкции.
Как правильно рассчитать количество ступеней лестницы? Для этого нужно взять за основу ширину шага и длину проекта. Вычислить длину лестницы можно с помощью рулетки или применив теорему Пифагора. В первом случае нужно вывести линию от пола второго этажа до места, где будет начинаться подъем на второй этаж. Во втором же случае величина вычисляется путем сложения возведенных в квадрат расстояний от пола первого этажа до второго в месте края просвета, а также в месте, где будет находиться первая ступень. Так вы сможете найти квадрат гипотенузы и вычислить длину проекта.
Для того чтобы узнать количество ступеней на второй этаж, нужно разделить длину на примерную высоту подступенка. Это число нужно округлить до целого, а затем пересчитать высоту подступенка, опираясь на новые данные.
Необходимые замеры для подсчета количества ступеней лестницы
Ширина шага
От ширины шага зависят практически все показатели расчета для лестницы. Она обозначает комфортное расстояние, при котором человек может сделать один шаг между ступенями. Для среднего количества ступеней (15 штук) такой шаг позволит без усилий и больших затрат энергии подняться на верхний этаж.
Проводить какие-нибудь специфические расчеты не нужно. Оптимальная величина уже известна. Отталкиваясь от неё, была составлена формула расчета параметров ступеней лестницы:
Ширина шага должна составлять примерно 60–65 см. Допускаются небольшие отклонения. При этом она должна являться суммой двух чисел:
Комбинируя разные сочетания, можно вывести идеальные параметры для этих величин.
Ширина шага — самый главный показатель при расчете лестницы
Ширина лестницы
Помимо упомянутых уже показателей, важно также учесть и ширину лестницы в целом. Иными словами, это длина ступеней. Она напрямую зависит от типа конструкции и сферы её использования. Чаще всего речь идет об обычных лестницах для частных жилых домов.
Для такого проекта ширина обычно устанавливается в пределах 80–120 см. Минимальная граница подходит в том случае, если лестница примыкает к стене и для неё не требуются габаритные поручни. Лучше всего брать метровую ширину, так как такие ступени не займут много места, но и передвигаться по ним одному человеку будет вполне комфортно.
Для винтовых конструкций обязательно наличие перил. К тому же часть ступеньки будет заужена, а потому фактически недоступна для использования. Поэтому ширина устанавливается на уровне не менее 120 см.
Ширина лестницы в целом имеет не маловажную роль в расчетах
Глубина проступи
Расчет следующих параметров производится на основе вышеописанных показателей. Если тогда они брались скорее интуитивно, далее можно будет уточнить их значение на основе принятых стандартов и используемых формул.
Для стандартной лестницы на второй этаж расчет ступенек должен учитывать рамки эргономичности и безопасности. Во многом на это влияет именно глубина проступи, так называемая ширина ступеньки.
Определять её следует на основании уже описанной ширины шага. Для этого используется та же формула. Важно обеспечить комфортное соотношение между подступенком и проступью. В среднем можно остановиться на пропорции 1:1,5. На проступи должна полностью размещаться стопа человека. Обычно её устанавливают на уровне не менее 20, но не более 30 см.
Во многом на этот показатель также влияет уклон конструкции. Оптимальный градус наклона колеблется в пределах 30–40 градусов.
Схематическое изображение глубины проступи и формулы для правильного расчета
Высота подступенка
Последним и наиболее важным параметром лестничной ступени является её высота, то есть размер подступенка. Она определяет расстояние между двумя соседними ступеньками. Базовую длину устанавливают на основе соотношения с проступью согласно стандартам, а также с учетом формулы для ширины шага. Обычно это число находится в промежутке 15–20 см.
Также важно произвести контрольный расчет высоты подступенков ступеней лестницы, используя формулы удобства и безопасности. Для определения степени безопасности необходимо прибавить к ширине проступи значение высоты подступенка. Сумма должна находиться в пределах 44–48 см. Для определения уровня удобства формула меняет знак. Теперь от проступи нужно отнять величину высоты ступени. Нормальны считается индекс в пределах 10–14 см.
Еще одним наиболее важным параметром для лестницы является высота подступенка
Расчет площадок
Если высота лестницы выходит за пределы 3 метров или вам нужно обустроить поворот на 90 и 180 градусов, вы наверняка столкнетесь с необходимостью проектирования вспомогательных площадок. Это прямой участок лестницы, который не только служит поворотным элементом, но и позволяет передохнуть при подъеме.
После того как были произведены расчеты количества ступеней лестницы, можно сделать вывод о том, нужна ли вам такая площадка. Ее ширина должна соответствовать длине ступени. Также важно сохранять высоту подступенка, так как мышечная память затруднит передвижение по конструкции с разными параметрами её элементов.
Схематическое изображение основных типов лестничных площадок
Забежные ступени
Альтернативой размещения площадок могут стать забежные ступени. С их помощью можно сделать небольшой поворот. Чтобы обустроить такие элементы лучше всего использовать графический метод расчетов. В отношении к осевой линии следует прорисовать сектора разделения поворотного участка конструкции.
Для забежных ступеней нужно брать запас для проступи, так как их ширина будет неодинаковой даже в пределах одной ступени. Обычно её увеличивают на 6–12 см. Точные размеры подгоняются уже на месте сборки.
Все результаты расчета должны соответствовать стандартам ГОСТ и СНиП. Тогда ваша лестница будет и безопасной, и очень удобной при минимальных затратах площади и материалов.
Как рассчитать ступени лестницы
Базовые требования к лестничным конструкциям
Лестница, устанавливаемая в частном доме должна:
- быть комфортной, удобной, практичной, и надежной;
- обеспечивать безопасный для всех членов семьи, включая детей и людей преклонного возраста, гостей, проход как при спуске, так и подъеме;
- иметь безопасное размещения балясин, перил или других ограждений;
- соответствовать нормам комфортной ходьбы (в данном случае речь идет о том, что ступени должны иметь идеальные размеры, правильное сочетание ширины и высоты);
- располагать достаточным освещением для безопасной эксплуатации в темное время суток (предполагает установку бра, настенных, потолочных и напольных врезных точечных светильников и ряда других осветительных приборов).
В связи с обозначенными параметрами важен не только расчет количества ступеней, но и таких параметров, как:
Определяем основные параметры, основываясь на нормы и правила
Для того чтобы определить какие ступени будут использованы и посчитать их количество, необходимо с помощью рулетки при проектировании дома определить высоту от пола этажа, с которого начинается лестница (учитывайте толщину финишного покрытия), до межэтажного проема с учетом пола верхнего этажа. Запишите это значение как Н.
Нормы, по которым проектируется конструкция и производится расчет основных параметров, следующие:
- максимальный угол наклона составляет 45-50 градусов, все что больше – это приставные лестницы;
- оптимальный угол наклона составляет – 27 градусов;
- ширина одной ступени должна совпадать с 45 размером обуви, то есть быть не менее 30,00 сантиметров;
- оптимальный угол наклона – 23-37 градусов;
- ширина забежных ступеней в самом узком конце должна быть не менее 10,00 сантиметров;
- расстояние между балясинами перил или других ограждений – не более 15,00 сантиметров;
- высота ограждения должна учитывать физиологические особенности всех членов семьи, особенно если по лестницам носятся маленькие дети, поэтому перила необходимо делать высотой не менее метра;
- количество ступеней по нормам колеблется от 3 до 18, но это в идеальном варианте, не всегда получается использовать промежуточные площадки или забежные ступени, размеры комнаты являются критическим условием при проектировании;
- в помещениях, где по лестнице будут бегать маленькие дети, расстояние между ступенями не должно превышать 120,00 мм, а расстояние между балясинами 100,00 мм;
- конструкция должна выдерживать нагрузку в 180,00 — 220,00 кг, а ограждения нагрузку не менее 100,00 кг.
Ширина марша может быть различной, обычно используются стандартные значения:
- 125 сантиметров и более – это лестницы повышенной комфортности, характерные для больших домов;
- лестницы с шириной марша 110,00 сантиметров устанавливаются в специально отведенных помещениях;
- если ширина конструкции составляет 90,00 сантиметров, то она должна иметь ограждения с обеих сторон или одной стороной примыкать к стене, которая может быть несущей;
- конструкция шириной 80,00-70,00 сантиметров устанавливается в домах, которые не предполагают постоянного проживания, ведут в подсобные помещения и эксплуатируются не интенсивно.
Винтовая лестница должна иметь ширину не менее 110,00 сантиметров, оптимальное значение – 140,00 сантиметров.
Рассчитываем ширину и высоту ступенек
Перейти к калькулятору
Источники: http://ostroykevse.com/Lestnica/02.html, http://vseolestnicah.ru/elementy-i-komplektuyushhie/raschet-stupenej-lestnicy-na-vtoroj-etazh.html, http://2ladders.ru/rasschitat-stupeni-lestnicy
