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 ступени лестницы?
Строительство лестницы и предшествующий ей правильный расчет и измерение всех необходимых величин, на первый взгляд, могут показаться слишком объемными и невыполнимыми. Поверьте, как только вы подробнее ознакомитесь с основными принципами проведения расчетов, то поймете, что это не так сложно.
С помощью необходимых измерительных инструментов и воспользовавшись нашими советами, вы сможете узнать, какие замеры необходимы при возведении лестницы и, как правильно их выполнить, чтобы исключить путаницу и уменьшить риски непоправимых ошибок. Эти знания помогут вам, когда возникнет желание или необходимость рассчитать количество ступеней вашей лестницы.
Итак, рассмотрим основные и самые важные моменты, на которые стоит обратить особое внимание при расчетах и измерениях:
1. Для начала поговорим об основных составляющих лестницы. Лестница представляет собой чередование площадок и маршей. А основные элементы марша — это проступь и подступёнок, именно они влияют на величину уклона лестницы и ее высоту. При этом подступенком считается расстояние между верхними поверхностями двух соседних ступенек, а их горизонтальная плоскость называется проступью.
2. Размер лестницы представляет собой расстояние между напольным покрытием нижнего этажа и уровнем пола на следующем этаже, которое измеряется с помощью обыкновенной рулетки.
3. Чтобы рассчитать количество ступенек, необходимо разделить высоту от первого этажа до верхней части второго этажа на высоту подступенка. Оптимальной считается высота от 15 см до 17,5 см. Но, получив в результате деления дробное число, не стоит удивляться и паниковать. Если, к примеру, получилась цифра 7,5, конечно, вариант в семь с половиной ступенек не подходит. Тогда общее количество ступеней, 7 или 8, выбирается по собственному усмотрению с учетом общего размера лестницы.
После этого, снова поделите высоту на количество ступеней и получите точную высоту подступенка.
Например, высота лестницы 290 см, делим на 15, получим 19,3. Округляем до 19 — это и будет общее количество ступеней. Теперь делим 290 на 19, получаем 15,26 см — высота подступенка вашей лестницы.
4. Теперь рассчитаем ширину проступи, стоит не забывать о ее самом рациональном значении, равном 25-30 см. Соотношение размеров ступени вычисляется по формуле 2a+b=h, где a — высота ступени, b — ширина ступени, h — средняя длина шага равная 60-64 см. Таким образом, ширина проступи b=60-2a.
Если взять высоту подступенка из предыдущего примера, то ширина проступи будет равна 60-2*15,26. Получается 26,42 см. можно округлить до 27 см.
5. Рассчитайте общую длину лестницы, для этого воспользуемся следующей формулой: из полученного количества ступенек необходимо вычесть 1 и умножить на ширину проступи. Рассмотрим на конкретном примере, если количество ступенек равно 19, а ширина проступи 27 см:
(19 — 1) Х 27 = 486 см или 4, 86 м.
6. Чтобы рассчитать положение первой проступи, необходимо из общей высоты лестницы вычесть высоту подступенка. Расположение второй проступи высчитывается путем вычитания высоты подступенка от расстояния между первым этажом до первой проступи. Продолжая вычисления, отмечаем на чертеже расположение и расстояние между всеми ступенями.
7. При отсутствии свесов на ступенях, длина марша равна сумме ширины всех ступенек.
8. Если вы планируете наличие свесов на ступенях, длина марша высчитывается сумме ширины всех ступенек с вычетом из нее суммы ширины свесов.
- Средняя толщина проступи составляет 2.5 см, это стоит учитывать при покупке строительных материалов.
- Проверьте несколько раз все вычисления и правильность разметки до резки любых материалов, чтобы избежать лишних затрат на покупку новых материалов.
- Если вы выбираете ширину проступи в 25 см, при расчетах учитывайте свес в 2,5 см. Определяя высоту подступенка, убедитесь, что шаги не будут слишком короткими или длинными при подъеме или спуске по лестнице.
Считаем количество ступеней будущей лестницы
Для комфортного и безопасного подъема на второй этаж в частном доме не обойтись без лестницы с надежными и широкими порогами. Для ее возведения потребуется выполнить грамотный расчет.
Красиво сделанная деревянная лестница
Пошаговая инструкция подсчета требуемого числа порогов
Перед созданием лестницы любого типа первоначально требуется учесть все нюансы, а именно:
- Расчет числа ступеней начинается с определения месторасположения будущей конструкции. При этом потребуется правильно провести точный замер высоты пола на первом этаже до уровня пола на втором этаже. Делая измерения, учитывайте правило — минимальный угол наклона пролета конструкции не должен быть меньше 30-40 %. Это необходимо для учета техники безопасности и физиологических особенностей человека различного возраста.
- Определяем правильно высоту расположения площадки и ее параметры. Владельцам двухмаршевых площадок в целях экономии пространства и строительного материала можно посоветовать заменить площадку практичными поворотными порогами на 90 градусов.
- Приступаем к расчету количества необходимых ступеней. Для этого нам понадобятся показатели среднестатистического человека, а именно – рост и вес (170 см/70 кг). Согласно этим данным, высота подступенка должна находиться в пределах 16-18 см. Подступенок – это вертикальная плоскость, в которую в процессе ходьбы упирается носок. Для определения количества ступеней требуется высоту пола до площадки разделить на длину подступенка. Полученный результат округляем в большую сторону. Длина подступенка должна быть равной полной длины лестницы. Допустим, если мы берем подступенки равные 17, 5, то не следует делать так, чтобы все они имели высоту 18 см, а последний ровнялся 11.
Некоторые справочные данные, используемые при расчетах
Расчет необходимого числа ступеней с помощью калькулятора
Помимо математического подсчитывания числа порогов с помощью формулы можно воспользоваться специальной онлайн программой. Для получения требуемого результата достаточно заполнить поля калькулятора требуемыми данными. Далее, система сама рассчитает и предоставит готовый результат онлайн. Для того чтобы рассчитать число порогов, понадобятся такие данные, как:
- Длина и ширина проступи.
- Параметры подступенка.
Обычный калькулятор для расчета лестниц из дерева
Таким готовым шаблоном онлайн удобно пользоваться тем, кто затеял строительство лестницы, но не имеет большого количества опыта в решении этого вопроса. Поделитесь с нами информацией о том, как вам удалось грамотно рассчитать лестничную конструкцию и размеры ступеней лестницы самостоятельно.
(Насколько Вам понравилась статья)
Источники: http://ostroykevse.com/Lestnica/02.html, http://buildercamp.ru/stairs/kak-rasschitat-stupeni-lestnicy.html, http://makeladder.com/raschety-i-parametry/raschet-stupenej-lestnicy.html
