Лестница для частного дома выбор типа, проект, расчет, постройка самостоятельно

Монтаж

Лестничная клетка – один из достаточно сложных модулей строения. В более менее крупных организациях связанных со строительством проектировкой лестниц, и исключительно их, занимаются особенные профессионалы. Однако на данный момент, при систематическом повышении расценок на строительные работы, в т.ч. проектные, и землю под строительство, многие застройщики-индивидуалы любят строить собственный дом собственноручно, начав с проекта. А цена земельных участков в местах с достаточно отличной инфраструктурой тут же склоняет к подбору дома 2-ух- или полутораэтажного. В котором в первую очередь будет хотя бы одна лестница. Да и в одноэтажном доме или домике на даче необходимо подниматься на чердачный этаж, опускаться в подвал. И прекраснее всего это делать поудобнее и побезопаснее. Другими словами, в каждом доме без лестницы абсолютно нельзя обойтись.

В реальной публикации речь пойдёт о том, что необходимо знать, чтобы создать лестницу собственными руками или выбрать стандартную покупную по собственным потребностям. И также – чтобы читатель смог адекватно оценить плюсы и минусы пошаговых и видеоинструкций из иных источников. За видимой обычностью лестницы прячется очень крупная натуральная база, рассмотреть которую можно, только обладая конкретными знаниями. А постоянное пользование лестницей, на вид такой же, как и другие, но спроектированной немного неверно, может привести и к хроническим расстройствам здоровья.

В строительных руководствах и правилах о лестницах расписано, кажется, все до очень мелких подробностей. Но ориентируются они на лестницы единого пользования в высотных домах; предусмотреть все многообразие характерных особенностей и требований никакими общими нормами невозможно. Относительно лестниц в личных домах и наши СНиП, и «забугорные» DIN обходятся самыми общими указаниями. Мы также не собираемся выводить некий многоцелевой рецепт строительства лестницы. Но мы расскажем:

  • Как точно подобрать лестницу в собственный дом.
  • Как высчитать ее под собственную определенную семью.
  • Какими способами можно «обжать» лестницу, чтобы она, не теряя удобства, отнимала минимум полезной площади.
  • Каковы специфики строительства лестниц различных видов.

В публикации применены материалы, полученные от опытнейших проектантов и рабочих лестниц; существенная их часть уникальна. Проектирование и постройка лестниц в доме при их помощи позволяет выгадать 3-7% всей площади строения касательно того, что выходит при «втискивании» в проект стандартных лестниц, учтя и оплату консультаций. Зная, сколько стоит строительство одного общего квадрата у вас в регионе, вы сами сумеете подсчитать, какое количество денег собственных родных или ипотечных, которые нужно отдать как минимум вдвойне, вам сейчас не придется пускать на ветер, то бишь зарывать под лестницу.

О спиральных лестницах

Пристрастие спиральными лестницами не просто дань моде, хотя они на самом деле элегантны и дают возможность, как выражаются между собой декораторы, «включить яростный креатив» с применением фактически любых подходящих для строительства материалов в самых произвольных комбинированиях, см. рис.

Винтовая лестница не просто сохраняет площадь строения. Ее основное, неоценимое положительное качество – она дает возможность вынуть себя до любой заданной наперед высоты, ограничиваясь одной и такой же, причем небольшой, площадью под лестницей. Не менее имеет большое значение и то, что спиральную лестницу можно создать самому, совсем не имея способностей строителя, а готовые наборы для их сборки (см. рис.) стоят в пару раз доступнее любой заказной лестницы и поступают в продажу в большом ассортименте с дизайном на самые разные вкусы.

Детали сборной спиральной лестницы

Вместе с тем спиральные лестницы не лишены больших недостатков:

  1. Размер хожей части ступеньки – проступи, см. дальше – оптимален лишь в одном месте и как раз там, куда никогда не ступают, точно в середине ее.
  2. Наклонный угол лестницы в границах ширины ступеньки меняется в три раза и более.
  3. Спиральные лестницы для левшей и правшей обязаны производится в зеркальном отражении: для правшей закрученными по часовой стрелке (вправо), а для левшей наоборот.
  4. Мебель и прочие большие и тяжелые предметы на этажи повыше придется подымать как хотите, но исключительно не по лестнице.

Дадим добавочные пояснения. К п. 1: человеку присуще ходить, немножко раздвинув ноги, иначе тело так и пытается повалиться набок. Манекенщицы подиумную походку отрабатывают долгими тренировками и ходят ею исключительно на показах (да и там, бывает, падают), а в жизни – как и все остальные.

К п. 2: на ступенях с переменным уклоном правой и левой ногам приходится переступать с разным размахом и частотой, к чему тактильное ощущение (натуральная мышечная память) не приспособлено. Более того, центр тяжести тела при этом испытует рывки не только вверх-вниз, но и вбок. Это ведет к очень высокой утомляемости и повышает риск нарушений костно-мышечного аппарата, подробно см. дальше.

К п.3: левши начинают восхождение по лестнице с левой ноги, а правши с правой. На лестнице, закрученной не в ту сторону, тактильное ощущение и по настоящему требуемый ритм движения оказываются действующими вразнобой, в противофазе. Это усугубляет действие отрицательных моментов, описанных к предыдущему пункту.

Все указанные влияния владеют кумулятивным эффектом, т.е., пока не превзойден их некоторый количественный порог, не сказываются, а после сказываются сразу. Благодаря этому винтовая межэтажная лестница может использоваться исключительно в жилых домах с четким разделением по этажам: первый – жилой, где семья проводит большую половину времени, а второй – спальный, куда поднимаются/откуда спускаются не больше 3-4 раз в день.

Видео: пример установки и сборки спиральной лестницы

С чего начинаем?

Приниматься за любую лестницу без проекта – зряшное дело. Но проектирование лестницы без непрерывного учета параметров материала который применяется невозможно. Благодаря этому уже на шаге эскизного проекта дома следует подобрать материал для лестницы. Постройка/перестройка ее в доме существующем также даёт определенную свободу подбора, благодаря этому вопрос про материал необходимо рассмотреть первым. По ходу изложения коснемся и значительных свойств технологий, дадим варианты конструкций. А уж их подогнать под себя вы сумеете со знанием дела, познакомившись с разделом о планировании, он в конце текста.

Подбор материала

В личных домах самодельные лестницы делаются очень часто из дерева, металла или композиционного материала из бетона и стали. Они все без проблем держат требуемую СНиП нагрузку в 150 кг, а большое количество видов и очень высокую, в 250 кг, как и настил пола.

Дерево

Древесная лестница – по технологии наиболее доступный и простой для самодельщика вариант. Однако со стоимостью все выходит не очень просто. Лестницы из прямослойного дерева пород хвои очень быстро рассыхаются, начинают поскрипывать и шататься. Данный недостаток в большей мере возмещается тем, что древесная лестница слабо связана по нагрузке с конструкцией строения и ее можно отремонтировать или сделать снова, не затевая капремонта, однако это периодические лишние расходы и работа, а деловая древесина обозримой перспективе дешеветь не будет.

По 100-300 лет и более служат лестницы из мелкослойных плотных лиственных пород: дуба, бука, ореха, клена, ясеня. Но рубка таких деревьев строго ограничена законом, древесина идет в продажу только прекрасно выдержанная и обработанная защитными средствами от вредителей, благодаря этому лиственные лесоматериалы дороги, а длинномерные – слишком дороги. Фактически вечны лестницы из вяза и эвкалипта, но подходящие этим деревам биоценозы очень уязвимы экологично, благодаря этому вязовая и эвкалиптовая древесина заготавливается в небольших количествах и вся идет на нужды обувной промышленности (вяз, на колодки для элитной обуви) и автомобилестроения. В торговой сети делового вяза и эвкалипта нет.

Примечание: лиственную древесину сильно любят грибок, червячок и жучок. Благодаря этому при самостоятельном изготовлении лестниц из них первейшая производственная операция – максимальная пропитка средствами комплексной защиты от вредителей.

Все таки, в бытовых условиях лестницы из обыкновенной хвойной древесины применимы в таких вариантах:

  • Чердачная лестница, в особенности складывающаяся или выдвигающаяся, см. дальше, в конце. Климат чердачного этажа обеспечит ей служебный срок не меньший, чем у стропильных ног.
  • Лестница в сезонно обитаемую мансарду или на полуторный этаж, когда на улице холодно отделенные от помещений для жилья плотной дверью и неотапливаемые, по такой же причирне.
  • Лестница в полутора-двух этажной даче, обитаемой только в жаркий период времени. Тут также дело решает климат помещения.
  • Лестница в спальную мансарду или антресоль. Лестницы такого типа очень просто как следует пропитать водно-полимерной эмульсией, отлакировать или прокрасить, что надолго убережет их от пересыхания. А на всякий случай и ее заменить будет относительно дешево, т.к. аналогичные лестницы делаются маленькими, см. дальше.

О высокопарных лестницах

Новейшие технологии компьютерного проектирования дают возможность сразу распечатывать шаблоны-лекала для деталей лестниц из натуральной древесины самой необычной комбинации, см. рис. Заказанный во всемирной сети проект или разработанный собственноручно в онлайне стоит очень мало. Соорудить по нему лестницу самому не слишком сложно, чем обыкновенную; методика – аналогичная, см. дальше. Применение подобных лестниц дает возможность сэкономить до 1,5-2 кв. м. площади, что может решить судьбу проекта в общем.

Лестницы из натурального дерева, смоделированные на компьютере

Но физиологически-эргономические требования в программы заложены общие, средние по СНиП или DIN, причем ради экономии по умолчанию применяются предельные значения показателей. Благодаря этому, заказывая проект или настраивая САПР, установите для начала свои/семейные параметры, как будет описано дальше, и скажите их разработчикам или сами «забейте», подобрав заранее онлайновую программу, которая дает возможность это делать.

О лестницах-мебели

Древесная лестница «3 в 1»

Дерево – чрезвычайно эластичный конструкционный материал. Оно дает возможность, Проявив определенную долю выдумки, построить лестницу, совсем не отнимающую напрасно полезной площади. К примеру, на рис. с правой стороны – изделие «3 в 1»: лестница в спальную антресоль (кровать – чердачный этаж), она же шкаф, она же стеллаж-кладовка. Если приделать к ней так же и глухие лестничные ограждения, то и нельзя сказать, что это лестница. А для строительства необходимы самые традиционные доски, пила, молоток, дрель да инструмент для измерений. Безо всяких высоко-информационных технологий.

Деревянно-лестничная методика

Все деревянные изделия выполняются в общем по обыкновенной «древесной» технологии и теми же инструментами. Однако древесная лестница, в сущности, есть мебельный аксессуар, скрепленный с конструкцией строения. Однако в нем очень ровные поверхности стен и точно прямые углы бывают исключительно в теории даже без облицовки. А древесная лестница благодаря собственному маленькому весу, легкости и чистоте технологии, крепится к чистовому настилу пола в полноценно отделанном помещении. Благодаря этому касательно к ней возникают определенные свойства:

  1. Лекало для прилежащей к поверхности стены ригельной балки (тетивы, см. о планировании) вычерчивается на обороте ленты обоев или распечатывается на принтере А3-А2 обязательно, в масштабе 1:1.
  2. Лекало тетивы на время крепится по месту к поверхности стен, следуя всем их изломам с изгибами.
  3. Выкройка тетивы проверяется и исправляется точно в размер по месту до нулевых щелей вверху, внизу и по поверхности стены.
  4. При помощи копирующих ступеньки планок, выверенных в горизонтальном положении по уровню, корректируется шаблон второй ригельной балки. Его для этого комфортно приклеить на полосу картона для упаковки.
  5. По подогнанным лекалам корректируются горизонтальные размеры ступенек и деталей площадки. Высота всех ступенек обязана быть строго одинакова, а площадка – горизонтальна!
  6. Определяются точные высоты подпорок.
  7. Сообразно габаритам верхнего проема уточняется высота верхушек лестницы и их стоек – балясин.
  8. Детали лестницы вырезаются в размер и собираются в одно; потом – финишная отделка.

Примечание: лестницу свободную, не прикрепленную к поверхности стены, сделать намного легче. Она по результатам измерений на месте собирается сразу нацело. Верхние площадки для опоры балок (очень часто вертикальные – плечи) обрезаются точно в поверхность. Потом лестницу приставляют по месту и подгоняют по полу пятки балок. Но так выполняются только лестницы чердачные и в спальные закутки. Межэтажная древесная лестница должна быть обязательно скреплена с поверхностью стены.

Видео: установка лестницы из дерева

Металл

Лестница из металла в приватном строительстве очень часто применяется в конфигурации с прочими материалами:

  • Каркас – металлический сварной, левая поз на рис.
  • Ступеньки – древесные (средняя поз.) либо бетонные.
  • Декоративная облицовка – любая по вкусу, средствам и умению, правая поз.

Металлодеревянная лестница

Общая сложность и стоимость комбинированной металлодеревянной лестницы приблизительно на 65% больше, чем древесной. Но ее каркас из металла вечен, а облицовку можно ремонтировать или менять, не затевая серьезного ремонта в помещении и не прерывая пользования лестницей. Железная лестница тоже может быть установлена у уже выстроенном здании, но после ее строения потребуется ремонт облицовки средней степени. Общая методика монтажного процесса такая:

  1. Готовят 2 балки под площадку из швеллера 60-100 мм. Заход балок в несущую стену из бетона кроме облицовки не меньше 80 мм; в кирпичную и древесную не меньше 120 мм. Устанавливать лестницу из металла в стенки из ПГБ или ячеистого бетона автоклавного твердения нежелательно; если все-таки стоит, то балки должны лежать в стене на всю ее толщину, но не меньше чем на 150 мм без облицовки. Эти предложения необходимо принимать во внимание при подсчете длины балок.
  2. В стенках пробивают гнезда под балки; в той, что толще – глубиной в 2,3 захода балки. Если стенки из ПГБ или ячеистого бетона автоклавного твердения, взамен гнезд пробивают сквозные отверстия.
  3. Заводят в гнезда сначала дальнюю, а потом ближнюю балку.
  4. Выводят балки в горизонталь по уровню вдоль и поперек, а всю площадку в прямоугольник шнуром по диагоналям. Для выведения балки в гнездах подклинивают обрезками листового металла снизу и с двоих боков. Расклиненная балка должна сидеть в гнезде туго, чтобы ее нельзя было переместить рукой в горизонтальном положении.
  5. Балки в каменной стене, сбрызнув гнезда водой из пульверизатора, цементируют. В древесной – заделывают компаундом из опилок, густо (до консистенции сухого творога) замешанных на жидких гвоздях.
  6. Снимают настил пола и стяжку до перекрытия там, куда придутся пятки балок.
  7. Через 2 недели еще раз выверяют площадку на горизонталь вдоль и поперек и прямоугольность.
  8. Снимают размеры наклонных балок, готовят их.
  9. Приваривают балки к площадке, а их пятки крепят к перекрытию анкерами М12х90.
  10. Возрождают стяжку, а пока она сохнет, варят из уголка каркасы ступенек.
  11. Вертикальные полки каркасов ступенек под заливка бетона ориентируют вверх; под древесные ступеньки – вниз.
  12. Зашивают или бетонируют ступеньки.
  13. Делают заключительную облицовку лестницы.

Железная цельносварная винтовая лестница

Цельнометаллические лестницы стационарного типа не очень красивы и благодаря этому в бытовых условиях применяются нечасто. Например на рис. с правой стороны показана винтовая сварная железная лестница. На двух перекрытиях, нижнем и верхнем, под ее стойку нужны стальные подпятники диаметром не меньше 180 мм. К плитам перекрытия они закрепляются 4 анкерами М8х120 каждый.

Эту лестницу можно несколько благоустроить, приклеив на нижние ступеньки, чтобы спрятать подкосы, дерево или ЭППС и округлив накладки по шаблону. После монтажных работ верхушек лестницы (неплохо бы из нержавеющей стали) и покраски лестницы на проступи ступенек приклеивают рифленую резину, линолеум или ковролин.

Видео: комбинированная металлодеревянная лестница

О лестницах на больцах

Bolzen по-немецки болт. Лесничники больцами называют силовые, несущие эксплуатационную нагрузку болты лестниц в отличии от крепежных. А лестница на больцах значит – лестница без опорных балок, исключительно на болтах, см. рис. с правой стороны.

Лестница на больцах

Больцевые лестницы относятся к числу комбинированных металлодеревянных. Важные их части – вертикальные больцы в обоймах-проставках, объединяющие висячие края ступенек. Они распределяют по ступеням нагрузку, благодаря этому лестница на больцах никак не меньше надежна, чем балочная.

Комплектов деталей для больцевых лестниц в продаже не менее, чем для винтовых, а они стоят еще не так дорого. При самостоятельном конструировании лестницы на больцах необходимо принимать во внимание следующее:

  • Монтаж лестницы на больцах вероятна исключительно на несущие бетонные или стены из кирпича.
  • Ступеньки – доска из крепкого мелкослойного лиственного дерева толщиной от 40 мм. Замена древесины на МДФ или ВДФ (модифицированная древесина большой плотности, HDF) неприемлима.
  • Стеновые больцы – М8х(120 + толщина облицовки), в железных цанговых анкерах, по 2 на ступеньку. Использовать самосверлящие шурупы в дюбелях нельзя!
  • Вертикальные больцы – М12х(высота подступёнка, см. дальше + 2 толщины ступеньки + 35 мм).
  • Балясины из труб с внутренней резьбой под больц могут играть роль гаек, но сами лестничные ограждения нагрузки не несут, она вся приходится на больцы.

Видео: сборка лестницы на больцах

Бетон

Железобетонные лестницы лучше всего применяются в массовом типовом строительстве. Тут им альтернативы фактически нет: все остальные необходимо собирать на месте, а бетонные везут готовыми с ЖБК и устанавливают одинаково с другими частями сборной конструкции.

В личных домах строятся лестницы из бетона 2-ух видов: комбинированные с металлом (не путать с композиционным материалом из бетона и стали!) и монолитные. В первых плиты ступенек и площадок делают способом налива бетона в такой же каркас, как для металлодеревянной лестницы, очень сильный арматурой. Горизонтальные поверхности, менее подверженные изнашиванию, декорируют любым еще одним вариантом.

Комбинированная бетонная лестница абсолютно доступна для самостоятельного изготовления. Ее сложность приблизительно в два раза больше, чем у металлодеревянной, однако это возмещается тем, что о скрипе и постоянном ремонте хожей части лестницы можно не вспоминать раз и насовсем.

Раствор бетона для ступенек и площадок необходим специальный, с очень высокой устойчивостью к изгибу. Замешивают раствор исключительно в бетоньерке, ручным миксером не успеть вымесить до полной однородности. Его состав (части – объемные) и метод приготовления:

  1. Цемент ПЦ-400 – 1 часть.
  2. Небольшой сухой песок речной – 2 части.
  3. Крошка из мрамора – 2 части.
  4. Вода – 0,7 части.
  5. Водный ингибитор С3 – 0,01 часть.

Для замеса включают пустую мешалку, загружают постепенно крошку мрамора, сухой цемент и песок. 1 мин месят всухую, потом тонкой струёй вводят воду. Месят еще 1 мин, вводят водный ингибитор и месят еще минуту. Раствор подходящ для заливки на протяжении 20 мин по завершении замеса, благодаря этому с загрузкой не надо перебарщивать. Пускай лучше мешалка работает не под полной нагрузкой, однороднее перемесит.

Изготовление лестницы из заливаемого в металл бетона имеет следующие специфики:

  • Швеллер на площадку берут от 80 мм, а уголок на рамки ступенек от 40 мм.
  • Арматура – стальные рифленые прутья, 8-10 мм на площадку и 6-8 мм на ступеньки.
  • Каркас ступенек – 1-2 продольных прутка и 3-5 поперечных; площадки – с ячеей не больше 200хтриста миллиметров.

    Арматура для металлобетонной лестницы

  • Поперечные прутья каркаса приваривают к нижним полкам швеллера/уголка, а продолговатые сверху них, см. рис. с правой стороны.
  • Все рамы ступенек перед замесом бетона закрывают снизу идеальными досками от 40 мм, а раму площадки – щитом из подобных же досок. Между досками/щитом и рамами укладывают пленку из полиэтилена.
  • Поддоны рамок туго подпирают брусьями, трубами и т.п. Подпорки должны плотно прижимать поддон к раме.
  • После заливки всю конструкцию накрывают пленкой из пластика. Во время жары года рядом с ней ставят 3-4 открытых ведра с водой. Мочить застывающий бетон разным способом, как это делают для фундаментов, непозволительно!
  • Время выдержки до набора 80% прочности и возможности продолжения работ – 3 недели. Обрабатывать лестницу и использовать ее под полной нагрузкой (400 кг) можно через еще 4 недели.

Пояснения. Раствор описанного состава выделяется очень высокой пластичностью, прекрасно держит любую облицовку, а после полировки и сам хорошо смотрится. Но он склоннен к выделению т. наз. цементного молока, что резко ухудшает качество готовой отливки, благодаря этому вытекание молока необходимо предупреждать всеми методами.

Плита под вертикальной нагрузкой работает в общем на изгиб. При этом ее лицевой слой сжимается, а нижний тянется. Сжатие бетон держит прекрасно, а вот растяжение – отвратительно. Этим обстоятельством и поясняется предлагаемое размещение арматуры.

Видео: каркасная бетонная лестница

Что же касается монолитных монолитно бетонных лестниц, то для индивидуального строительства они годятся исключительно в виде готовых стандартных или заказных изделий. Самому возводить лестницу-монолит не рекомендуется по следующим причинам:

Опалубка для монолитной лестницы из бетона

  1. Для устранения вытекания цементного молока и поддержки очень тяжёлой массы бетона нужна крепкая опалубка специализированной конструкции из дорогих очень качественных досок: выдержанной древесины, влагостойкой фанеры от 25 мм, МДФ, см. рис. с правой стороны.
  2. Чтобы утвердить усадку лестницы и строения, бетон нужно подвергать виброуплотнению. В условиях в промышленности отливку трясут на особых стендах, но ручные кустарные способы уплотнения использовать нельзя. Нужно только как то задеть наконечником вибратора за арматуру, и в толще бетона появляются каверны, наполненные цементным молоком. От них в последствии поползут трещины, а отремонтировать монолитную лестницу, связанную в одно с силовой конструкцией строения, скорее всего не возможно.

Видео: изготовление монолитной лестницы из бетона

Конструируем лестницу

Выше уже не как то употреблялись нестандартны лестничные термины. Рисунок их поясняет, добавить остается немногое:

Приспособление лестницы

  • Тетива – ригельная балка лестницы, воспринимающая как вертикальную, так и горизонтальную нагрузку. Для этого лестничные ступени врезаются в тетиву.
  • Косоур – балка, держащая лишь вертикальную нагрузку; ступеньки на косоур ложатся.
  • Проступь – длина (т.к. ступеньки вытянуты в ширину) хожей части ступеньки, на которую ставят ногу. Равна длине стопы ходока в обуви.
  • Забежные ступеньки – кусочек спиральной лестницы, встроенный между прямыми маршами. «Забежки» используют, если никак невозможно выгадать место для площадки на лестнице, т.к. они владеют всеми минусами лестниц винтового типа. Их и назвали забежными вследствие того что все, кто может, через них перепрыгивают.
  • В монолитной лестнице размер подступенка и высота ступеньки совпадают.
  • Подступенок может быть пустым, тогда называют его просветом, а всю лестницу – лестницей с просветами.
  • Заступок делают, чтобы на лестнице с уклоном более 45 градусов получить нужную проступь ступеньки, см. ниже.

Лестницы с просветами очень повсеместно применяются в личных домах. Их травмоопасность больше, чем у цельных, на них легче сбить носки обуви. Однако если лестницей все время пользуются одни и те же люди, такие недостатки сводятся на нет. Зато лестница с просветами гораздо бюджетнее, легче в изготовлении и меньше заслоняет свет. Если лестница начинается в жилой комнате, то вариант с просветами намного более предпочтительный.

Дополнительно о ступеньках

Размеры и приспособление ступенек лестницы

Дальше в процессе расчета лестницы мы убедимся, насколько это вредные величины – проступь и высота ступеньки, и как они не терпят друг друга. Рекомендованные СНиП их значения для лестниц единого пользования и служебных показаны на рис. с правой стороны. Дабы получить доступные размеры, очень часто приходится ступеньки делать со свесом. Однако в частных домах, где с лестницей не разгуляешься, его возможного размера оказывается мало, а большой свес выполняет лестницу травмоопасной и губительной для обуви.

Выход нашли проектировщики еще самых первых хрущевок: подступенок необходимо делать наклонным наружу. Прекраснее всего вогнутым, как показано на рис. слева, но вполне можно и плоским. Если всю лестницу отделать линолеумом или ковролином, то без ущерба и для нее, и для ходока, и для его обуви можно довести заступок до 60 мм.

Человек и лестница

Человек как биологический объект образовался не в высокогорье, и вся его кинематика и физиология движения рассчитаны на перемещение по идеальным поверхностям, горизонтальным или наклонным. Хождение по лестнице заставляет организм человека делать кое-что, ему не присущее, благодаря этому лестницу необходимо проектировать таким образом, чтобы не комфортные факторы сказывались поменьше.

Человек

Не вдаваясь в детали физиологии, учтем сразу, что человеческая мускулатура будет работать по двум энергетическим циклам: гликогенному и кислородному. Гликогенный – наш традиционный. На гликогене каждый долгое время развивает среднюю мощность сообразно собственному телосложению и физической подготовке.

Кислородный цикл включается у неподготовленного человека в критических обстоятельствах. На кислороде мышцы работают за счет своих запасов энергии. Кислородный цикл позволяет развивать очень высокую мощность, но краткосрочно – свое энергодепо мышц выцветает за 2-3 с; для его пополнения необходимо приблизительно так же времени. Знаменитые ситуации проявления традиционными людьми восхитительной силы поясняются именно работой на кислороде.

Примечание: самый простой человек в самых обыкновенных обстоятельствах, взбегая по лестничному пролету в 17-18 ступенек одним духом, прыгая через ступеньки, развивает на 1,5-2 с мощность в 600-1500 Вт, или 0,8-2 л.с.

Каждое включение «кислорода» вызывает невольное уменьшение мышц приблизительно на 0,1-0,2 с, на что тратится энергия мышечного депо. Т.е. 20-30 включений кислорода полноценно истощают мускульные сверхспособности, даже в том случае, если не было сделано никакой полезной работы. Данный процесс подобен расходу топлива на заводку и прогрев ДВС.

Человек на лестнице

Для ясного понимания последующего полезно вообразить для себя, что вся масса тела человека сконцентрирована в его центре тяжести (ЦТ). У человека ЦТ размещен в области поясницы немножко в середину от столба позвоночника. При движении по идеальной поверхности, вверх или вниз, ЦТ двигается приблизительно одинаково и прямолинейно; вся развитие человека приспособила его кинематику именно к этому.

На лестнице ЦТ испытует рывки вверх-вниз, а на винтовой так же и вбок. При этом каждый раз приходится тело разгонять и здесь же тормозить. Инерция человека не мала: пробуйте уронить груз в 75-80 кг с высоты ступеньки в 14-18 см, удостоверьтесь. ВНС воспринимает ритмичные толчки как форс-мажор, и на лестнице при каждом этапе включает кислород.

Лестница и человек

Из предыдущего уже идут важные выводы: повышать кол-во ступенек одного марша более 20 нельзя даже для самой пологой лестницы, ходок на подобной выдохнется безо всякой видимой причины. Второе – между маршами очень желательно устраивать площадки не меньше 1,2-1,5 м шириной. Всего 2-3 шага на гликогене, и можно опять включать кислород.

Дальше, самый простой расчет по нулю производной даёт минимум общих энергозатрат на лестнице при отношении проступи к высоте ступеньки 2:1, что отвечает наклонному углу лестницы в 30 градусов. По настоящему самый минимум приходится на больший угол, приблизительно 32-34 градуса. А дело все в том, что преодоление/гашение инерции происходят не очень быстро, а за время реакции мышц, 0,1-0,2 с.

Зависимость расхода энергии на лестнице от ее наклона

В сторону меньшего наклона затраты на энергию становятся больше очень быстро, см. рис. Здесь снова полная аналогия с автодвижком: газуя без меры на первой-второй, раньше весь бачок и мотор сожжешь, чем куда-то доедешь. А именно: расход энергодепо на включение/выключение кислорода оказывается много больше, чем на говоря по существу передвижение. Делаем 3-ий вывод: через чур пологие лестницы бесполезны; Наклон меньше 28 градусов некомфортен и утомителен, а менее 25 – только пандус.

Большие наклоны оказываются экономично. Тут проявляется то, что ЦТ значительную часть размаха шага двигается относительно одинаково. Традиционному человеку не потребуется восстанавливать кислород, восходя на 4,5 м по лестнице в 75 градусов, этот угол и считается предельным для лестниц общего назначения.

Угловая диаграмма лестниц

«Восходя» выше сказано неспроста. При спуске по лестнице начинает действовать другой фактор, а конкретно – баланс тела. Чтобы ЦТ не вышел за пределы опорной площади и не случился «бух», приходится, переступая, наклоняться вперед. Но, сходя по лестнице с уклоном более 45 градусов, хожую ногу далеко не вынесешь, там воздух. Благодаря этому по очень лестницам с уклоном более 45 градусов приходится опускаться спиной вперед, а максимальный Наклон лестниц единого пользования в большинстве случаев считают равным 45 градусов.

Рабочие для расчетов пользуются не энергетическими кривыми, а сводными секторными диаграммами, см. рис. Там ничего не ясно из физиологии, но воочию показаны возможные наклонные углы. Они немного отличаются от «энергетических», так как статистически усреднены.

Лестница для себя

Нам необходимо, проектируя лестницу, выгадать побольше площади. Природный путь к этому – взять Наклон намного больше. Но перебарщивать нельзя, когда-то да обнаружиться кумулятивная вредность, о которой сказано вначале. Как тогда без трудных исследований найти свои энергетические возможности, а по ним – наклонный угол лестницы?

Первое, что делаем – находим усредненный рост ? взрослых физически полноценных членов семейства. У «очень маленьких» кинематика с физиологией значительно другие, им еще раз поразмяться только для пользы. А престарелых и немощных нормальные люди на второй этаж не загоняют.