Рис. 16.Лестницы на безбалочных опорах:
а — выполненная по конструкции стен; б — монолитная лестница на песчаном основании по грунту
Монолитные железобетонные лестницы хороши с точки зрения прочности и огнестойкости. Однако их выполнение на месте кустарным способом трудоемко. Необходима сложная опалубка и длительное твердение бетона. Монолитные железобетонные лестницы применяют главным образом в качестве входных лестниц, либо в зданиях с монолитным каркасом. Устройство монолитной входной лестницы имеет преимущество по сравнению с такой же междуэтажной лестницей, так как отпадает необходимость в нижней опалубке и транспортировании бетонной смеси на высоту.
Еще одна лестница может быть построена без каких-либо видимых несущих элементов, этого достигают при консольной заделке ступеней в стену. Такие лестницы (рис. 17) называют консольными.
Рис. 17.Лестница с консольными ступенями, ступени устанавливают методом защемления в конструкцию стены
Ступени заделывают в кирпичную стену на 12,5 см (1/2 кирпича) или на 25 см (1 кирпич). При заделке на минимальную глубину (12,5 см) каждая пятая ступень должна быть заделана на глубину 25 см, а все ступени своими свободными концами должны соединяться между собой больцами. Это делается для того, чтобы частично перераспределять давление с нагруженных ступеней на не нагруженые. При максимальной заделке ступеней в стену и правильном армировании какие-либо дополнительные меры, направленные на безопасность лестницы, не предусматриваются.
Замечание: несущую (рабочую) арматуру в железобетонных конструкциях устанавливают в растянутой зоне. В данном случае: в ступенях — вверху, в плите — внизу.
Площадки консольных лестниц могут быть такие же, как и при косоурных или тетивных лестницах, то есть лежать на балках или на стенах, либо и на стене, и на балке.
Несмотря на конструктивную простоту консольные лестницы применяются редко, так как при заделке ступеней в стену требуют ювелирной работы с вертикальными и горизонтальными размерами.
Винтовые лестницы редко используются в качестве основных. Во вновь строящихся домах такие лестницы проектируют, главным образом, из соображений эстетики или для экономии места. Они хороши для перемещения в мансарду или, наоборот, в цокольный этаж многоуровневого дома. Могут использоваться как вспомогательные лестницы, ведущие к техническим выходам из помещения (рис. 18). Недостаток винтовой лестницы — в переменной ширине ступеней. Это замедляет и затрудняет движение.
Рис. 18.Закручивающиеся лестницы:
а — винтовая с центральной опорной стойкой; б — спиральная без центральной стойки (на больцах, тетивах или косоурах); 1 — косоур или тетива; 2 — центральная стойка (обсадная труба)
Несущей центральной опорой винтовой лестницы обычно служит металлическая труба, к которой по окружности через интервалы 150–200 мм консольно приваривают клиновидные проступи длиной 700 мм и более или последние крепят другим способом. Например, каждый элемент такой лестницы представляет собой трубчатую часть с приваренной к ней металлической ступенькой. Трубчатые элементы вставляют один в другой и фиксируют, набирая необходимую высоту. Ступени поворачиваются вокруг центральной оси на определенный угол, образуя единый лестничный марш. Винтовые лестницы могут иметь не только круглую форму, но и в точности повторять геометрию стен лестничного проема. Делается это прежде всего благодаря изменению геометрии ступеней. Конструкция и геометрия металлического основания в этом случае практически не изменяются.
Материалами для изготовления винтовых и круговых лестниц служат дерево, архитектурное и специальное стекло, металл, камень, бетон, композитные материалы.
Спиральные, или веерные (терминология не определена, в различных источниках одни и те же лестницы называют по-разному) лестницы выполняют на тетивах, косоурах (деревянных, стальных, железобетонных) и больцах. В самой простой конструкции ступени веерной лестницы (деревянные, бетонные, из стекла и металла) располагаются вокруг кирпичного столба, опираясь на него узким торцом, а широким — на ограждающие лестницу стены.
Рис. 19.Спиральные лестницы (веерные; криволинейные циркульные, или лекальные)
Различия между винтовыми лестницами и спиральными весьма незначительны, поскольку эти конструкции заимствуют друг у друга некоторые элементы. И всё же… спиральные лестницы имеют круглую шахту посередине, а у винтовых лестниц с центральной стойкой ступени нанизываются на одну опору.
В удобстве спиральные лестницы выигрывают по сравнению с винтовыми тем, что их ступени более приспособлены для ходьбы, но начисто проигрывают им в технологии строительства. Спиральные лестницы архисложны и в проектировании, и в изготовлении.
Наружную лестницу следует располагать под крышей (козырьком) и желательно изготавливать из камня (кирпича).
Вследствие того, что вес здания и вес примыкающей к нему входной лестницы несопоставимы, а также в результате воздействия сил морозного пучения грунта, часто происходит деформация входной лестницы. Для предотвращения деформаций лестницы крыльцо лучше всего строить по истечении срока, позволяющего зданию осесть из-за естественного уплотнения грунта. Между стеной здания и крыльцом нужно выполнить деформационный шов. А коробку входной двери следует устанавливать с пороговым бруском, который не позволит заклиниться двери о площадку крыльца.
В простых случаях, когда входная лестница невелика, расположена около стены и имеет не более двух ступеней, достаточно выпустить из стены несколько рядов кирпичей или камней в виде консолей для поддерживания этих ступеней.
Если входная лестница состоит более чем из двух ступеней (рис. 20) и, кроме того, имеет площадку, то обязательно устройство отдельного фундамента для нее.
Рис. 20.Наружные лестницы на подпорных стенках:
а — каменных; б — деревянных; 1 — из кирпича по щебеночно-песчаной засыпке.; 2 — из сборных железобетонных ступеней по кирпичным подпорным стенкам; 3 — деревянные подпорные стенки; 4 — фундамент
Такие фундаменты делают в виде самостоятельной опорной стены, параллельной стенам здания, или же в виде отдельных перпендикулярных к зданию фундаментов-бычков, на которые опирают ступени и площадки. Для лестницы шириной до 1,5–2,0 м достаточны две такие стены под концами ступеней, но при увеличении ширины лестницы число опор должно быть соответственно увеличено.
Из деревянных входных наиболее рациональна лестница на консольных балках (рис. 21,г). Площадка таких лестниц находится на консолях, то есть неподвижна по отношению к дому, а нижняя часть опирается на фундамент. В результате сезонного колебания уровня грунта нижняя часть лестницы будет перемещаться вместе с фундаментом, не оказывая никакого влияния на площадку, и почти незаметно.
Рис. 21.Наружные лестницы:
а — на тетивах; б, в — на косоурах; г — на консольных балках и косоурах (или тетивах); 1 — тетива; 2 — косоур; 3 — консольные балки
Со всех ступеней наружных лестниц должен быть предусмотрен отвод воды. При небольшом размере лестницы и небольшом количестве ступеней допустимо укладывать последние с небольшим уклоном наружу. Более рационально отводить воду по специальным лоткам, которые устраивают около боковых ограждений лестницы. Такие лотки устраивают в виде открытых или закрытых решетками углублений в ступенях. Для сбора воды ступени должны быть уложены с уклонами по направлению к лоткам.
Ограждение наружных лестниц обычно делают в виде сплошной массивной стенки из камня, или в виде решетчатых металлических перил, или балюстрады.
При статическом расчете элементы лестницы расчленяют на статически определимые балки — консольные или однопролетные — и рассчитывают по соответствующим формулам. Так как лестницы подвержены воздействию динамических нагрузок, к жесткости несущих элементов предъявляются повышенные требования: прогиб их не должен превышать 1/400 пролета. При расчете лестниц, кроме собственного их веса, учитывают временные нагрузки: в жилых домах — 300 кг/м2.
При подъеме человек затрачивает примерно в два раза больше энергии, чем при движении по горизонтали. 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 60–64 см. Исходя из этого, проступь и подъем определяют по одной (любой) из формул (рис. 22):
Рис. 22.Геометрические размеры ступеней:
а — размеры ступенек должны соответствовать средней длине шага взрослого человека; б — размеры проступи могут быть увеличены устройством на ступенях валиков; в — ширина проступи забежных ступеней или ширина проступи трапециевидных ступеней в узкой части; г — уклоны лестниц
2а + b = 64 (60–65) см (1)
или
а + Ь = 45 (43–47) см, (2)
где: а — высота ступени; b — ширина проступи.
Наиболее удобные углы подъема (спуска) находятся в диапазоне от 23° до 37°. Чем лестница круче, тем меньше ей надо места для установки в доме, и, соответственно, чем лестница удобнее (положе), тем больше места необходимо для нее предусмотреть. Если угол меньше 23° — лестница переходит в разряд пандусов, если больше 45° — в разряд приставных (раскладных). Наиболее сложным процессом при крутизне более 40° является спуск с лестницы, а при углах более 45° спуск можно осуществлять только спиной вперед.