Различные виды лестниц, их элементы. Условные изображения на планах и разрезах зданий, необходимые расчеты

Введение
В 1624 году английский поэт, архитектор и дипломат Сэр Генри Уоттон писал: «Сделать хорошую лестницу — сложная архитектурная задача». Он рекомендовал хорошо освещать лестницу, чтобы никто не мог случайно упасть или споткнуться, оставлять достаточно места над головой, «чтобы поднимающемуся человеку хватало воздуха», подчёркивал значение широких ступеней и небольшого уклона, «так как ноги наши сильнее устают при подъёме, чем при спуске».
Так же к рекомендациям английского архитектора и дипломата можно добавить, что лестницы занимают одно из важнейших мест в здании, так как по ним осуществляются вертикальные коммуникации между помещениями или площадками, находящимися в различных уровнях. Так как каждое сооружение индивидуально и имеет свои функционально-конструктивные характеристики, то и лестницы, являющиеся путями сообщения в здании, будут индивидуальны и учитывать требования, предъявляемые к объекту строительства в целом.
Наиболее регламентированными и подчиняющимися определённым правилам будут лестницы, расположенные в общественных местах нахождения людей. Поскольку, помимо основной функции вертикального сообщения, они так же выполняют эвакуационную функцию в случаях пожара или других чрезвычайных ситуациях. Если в обычной современной жизни люди всё чаще могут позволить себе использование механических средств подъёма и спуска (лифты, эскалаторы), то в случае эвакуации эти механизмы должны быть отключены и обесточены. Потоки людей направляются в направлении лестничных клеток, являющихся путями эвакуации. Если лестница запроектирована с нарушениями, то в панике люди наиболее склонны действовать по наитию, и вовремя не реагировать на отклонения. Например, лестницу в одну-две ступени они могут попросту не заметить по ходу движения и, споткнувшись, упасть. А в случае эвакуации большого количества спешащих к выходу людей это неминуемо приведёт к катастрофе. Поэтому, в общественных зданиях не допускается наличие лестниц менее трёх ступеней. О требованиях, предъявляемых к лестницам общественных мест пребывания людей, мы более подробно рассмотрим в первой главе данной курсовой работы.
Лестницы в индивидуальном домостроении допускают большую вариативность. Требования, предъявляемые к ним, носят больше эстетический и экономический характер. Немаловажными являются вопросы эргономики и комфорта. Часто применяются конструкции и материалы, которые менее прочны (дерево, стекло), но при этом создают визуальный эффект, подчёркивающий вкусы хозяина и стилистику жилища.
Разнообразные модификации таких лестниц мы рассмотрим во второй главе, где так же остановимся на вопросах эргономики лестничного пространства и возможных вариантах лестниц в стеснённых условиях.
В третьей главе мы рассмотрим вопросы, относящиеся к графической части проектирования лестниц, связанные с этим расчёты и обозначения на планах и разрезах.
Возможно ли собрать лестничную конструкцию самостоятельно, не прибегая к услугам проектировщиков? Какие вопросы прорабатываются в процессе проектирования? Какие стадии включает в себя составление проекта лестницы? Что служит отправной точкой для создания проекта? Попробуем разобраться в этих непростых вопросах в третьей главе данной курсовой работы. 
Глава 1 Лестницы в современном градостроительстве. Разновидности и
общие характеристики.
Современные мегаполисы стремительно растут ввысь. Конечно, в первую очередь, это обусловлено достижениями инжиниринговых транспортных систем: скоростные бесшумные лифты, эскалаторы высотой более 60 метров и протяжённостью более 130 метров. Но данные средства вертикального передвижения недостаточны для комфортного и безопасного длительного пребывания человека на большой высоте. В некоторых критических ситуациях человеку необходимо надёжное основание для перемещения в высотном здании. Одним из таких случаев может стать возгорание (пожар) или отсутствие электроснабжения. В таком случае у людей нет возможности воспользоваться механическими средствами подъёма и спуска, и большое количество людей устремляются на лестницу. Если в пятиэтажном здании количество людей может достигать 200-500 человек, то в башне Федерация, которая находится в Деловом центре Москва-Сити, при полной загрузке двух башен Запад и Восток, количество обитателей превысит 60 000 человек. Следовательно, требования, предъявляемые к их вертикальным связям, роль которых выполняют и лестницы, постоянно усложняются и совершенствуются.
Эта потребность особенно остро возникает в местах большого скопления людей, в учреждениях, где находятся маломобильные группы населения (по состоянию здоровья или в силу преклонного возраста), так же в детских и образовательных заведениях, поскольку молодое поколение более импульсивно и не имеет опыта действий в чрезвычайных ситуациях. Здания с такими характеристиками относят к классу функциональной опасности здания (Ф1). Класс здания определяется по «Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности» ФЗ № 123. Параметры, которые необходимо учитывать для определения класса здания по пожарной безопасности:
– назначение здания или сооружения,
– возраст, физическое состояние пребывающих в здании людей,
– количества людей, находящихся в здании, сооружении, строении,
– возможности пребывания их в состоянии сна,
– наличие взрывчатых и пожароопасных веществ и материалов в здании.
Всего существует 5 классов по категориям Ф. И каждая группа имеет свои специфические требования по устройству лестниц и лестнично-лифтовых холлов. Это выражается в проектном регламенте по применению того или иного типа лестницы. Лестницы так же имеют свою номенклатуру и подразделяются на виды и подвиды.


Рис.1 Классификация лестниц по пожарной безопасности

Таким образом, видим, что во всех зданиях высотой 28 метров и более необходимо предусматривать как минимум одну незадымляемую лестницу. Незадымляемость обеспечивается подачей чистого воздуха в помещение лестничной клетки, или же тамбур-шлюз перед лестничной клеткой. В таком случае, у находящихся в помещениях людей будет возможность выбраться из горящего здания и не отравится угарными газами. Угарные газы могут проникать в лестничную клетку через дверной проём, который выходит на каждый этаж. Если в некоторых типах зданий достаточна подача притока воздуха через специальный вентканал, то в случае повышенной этажности и/или специфики находящихся в здании людей, необходимо устройство поэтажных тамбур-шлюзов, которые создают воздушный барьер перед входом в лестничную клетку.
При проектировании многоэтажных зданий и соответственно лестниц в них, так же следует учитывать параметры самих лестничных маршей, межлестничных площадок, а так же ограждений, не позволяющих человеку упасть в межлестничный пролёт.


Рис.2 Конструкция лестницы в пределах одного этажа.
1 – лестничные площадки, 2 – лестничные марши, 3 – фрагмент ограждения

Как видим на рисунке, лестничные марши соединяются между собой посредством межлестничных площадок. И чаще всего для перехода на один этаж используют два лестничных марша. Такая лестница будет называться прямая двухмаршевая лестница. Такой тип лестницы получил наибольшее распространение и традиционно считается наиболее удобным и комфортным как для передвижения человека, так и для проектирования многоэтажных зданий. Потому что в этом случае мы получаем стандартный лестничный пролёт на всех этажах здания. И это значительно упрощает конструктивную схему и расчёт нагрузок на фундамент здания. Далее надо задаться необходимыми параметрами ступеней и спроектировать данный лестничный пролёт.
Для того чтобы понять какие ступени являются оптимальными для подъёма и спуска человека по лестнице, эмпирическим путём было установлено, что при движении по наклонной плоскости длина стандартного шага человека несколько уменьшается. И уменьшается пропорционально углу уклона плоскости движения. Т.е. если шаг среднестатистического человека равен
60-64см на ровной горизонтальной поверхности, то при движении по горке длина шага будет примерно равна 25-55см в зависимости от крутизны горки.
Учёные долго пытались выявить данную закономерность. Это удалось французскому математику Франсуа Блондель. Проводя опыты на ступенях различных конфигураций и размеров, он установил, что при увеличении высоты ступени на 1 см, ширину проступи надо уменьшить на 2 см.

Рис.3 Схема расположения элементов ступеней

Таким образом, он вывел формулу, которой современные архитекторы и строители пользуются до настоящего времени.
2h + b = 60 – 64см
Казалось бы, что если уменьшить высоту ступени, то человеку станет заметно легче подниматься по такой лестнице. Но это далеко не так. Поднимаясь по такой лестнице, человек не будет попадать в такт, и будет вынужден либо укорачивать шаг, либо семенить на некоторых ступенях. И в итоге, при длительном подъёме он собьётся и устанет значительно больше.
Как уже давно замечено, оптимальный размер ступени составляет
30см × 15см(h). В современных зданиях рекомендован именно этот размер ступеней. Но иногда бывает так, что площадь лестничной клетки имеет недостаточный габаритный размер и это не позволяет развернуть лестничный марш. В таком случае допускается уменьшить проступи до 25см. И, следовательно, увеличить высоту ступеней до 17-18см


Рис.4 Изменение уклона лестницы путём изменения размеров ступеней

Что позволяет сэкономить значительную площадь. Тем не менее, эта мера является вынужденной, и при возможности проектировщики стараются не прибегать к ней.
Так же имеется ещё одно важное ограничение, которое следует соблюдать при проектировании многопролётных лестниц. Все размеры ступеней на всех маршах должны быть строго одинакового размера. Что так же обусловлено рефлекторной частотой шага человека. Если человек прошёл один марш с одним уклоном ступеней, то автоматически он будет выстраивать этот шаг на всех последующих маршах. И в случае не попадания в определённый ритм, он с большой долей вероятности споткнётся, и возможно получит травму. В ситуации спешки и неподготовленности люди, как правило, не смотрят, где расположены ступени. Поэтому на всех этажах размеры ступеней лестницы регламентируются как одинакового размера. Исключение из этого правила может составлять только самая нижняя на марше ступень, которую допускается подкорректировать по высоте в случае необходимости на несколько сантиметров. Так как при переходе с марша на площадку люди обычно более внимательны и осторожны.
Далее рассмотрим, какое минимальное и максимальное количество ступеней допускается размещать в одном марше. Эти требования так же прописаны в СНиПе. Максимально допустимое количество между площадками составляет 16 ступеней. Допускается в марше первого этажа организация 18 ступеней, т.к.