Лестница

Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям лестниц.
Из уровня техники известна лестница, включающая опорный каркас, состоящий из группы элементов, которые последовательно соединены между собой и постепенно смещены по вертикали, группу ступеней, установленных на опорном каркасе, и перила, содержащие группу вертикальных опор, и поручень, причем элементы выполнены из двух вертикальных цилиндров, соединенных между собой горизонтальной поперечиной, причем один из цилиндров предыдущего элемента установлен внутри цилиндра последующего элемента (RU 144122 U1, 10.08.2014).
Известен облицовочный элемент ступени лестницы, выполненный из бетона, содержащий монолитно сформованные проступь с подступенником, причем подступенник с проступью образует острый угол (RU 144965 U1, 03.04.2014).
Также известен конструктивный элемент лестницы, включающий косоур с проступями, причем он выполнен из металлической арматуры, залитой бетоном или полимербетоном, и содержит подступенки и несъемную опалубку из тонколистового металла (RU 106276 U1, 10.07.2011). Лестница с таким конструктивным элементом является достаточно массивной, ее нужно формовать на самом объекте или тратить значительные ресурсы на спецтехнику, что является трудоемким и неудобным при ее производстве. Для этой конструкции характерны низкая скорость и сложность изготовления за счет большого количества технологических операций, растянутых во времени, а также большая масса лестницы, высокая материалоемкость.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является лестница, содержащая направляющие, на которых установлены поперечные ступени, при этом к направляющим прикреплен опорный каркас, поперечные ступени выполнены из армированного бетона в виде монолитно сформированных проступи и подступенка, причем поперечные ступени выполнены Г-образными в сечении, проступь ступени сформирована из бетона, а направляющие выполнены из армированного бетона (US 4995205, 26.02.1991).
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что ступени из бетона сформованы без ребер жесткости на тыльной стороне, что приводит к необходимости повышения толщины и, соответственно, массы ступеней лестницы для обеспечения высокой устойчивости к нагрузкам конструкции такой лестницы либо к снижению устойчивости к нагрузкам для обеспечения снижения массы лестницы и толщины ее ступеней.
Задачей заявленной полезной модели является создание более совершенной конструкции лестницы, обладающей оптимальными эксплуатационными, прочностными и массогабаритными характеристиками.
Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение массы лестницы с одновременным сохранением ее устойчивости к нагрузкам.
Технический результат полезной модели достигается за счет создания конструкции лестницы, содержащей Г-образные в сечении ступени и направляющие, соединенные с тыльной поверхностью ступеней, причем ступени выполнены из бетона в виде монолитно сформованных проступи и подступенника и содержат на тыльной стороне ребра жесткости, а к направляющим прикреплен опорный каркас.
Проступь и подступенник выступают одновременно в качестве несущих и облицовочных элементов, при этом подступенник каждой верхней ступени сопряжен с проступью каждой нижней ступени. При этом проступь выступает в качестве дополнительного ребра жесткости и создает необходимую объемную жесткость лестницы.
За счет совместного формования проступи и подступенника в монолитную ступень с Г-образным сечением проступь и подступенник работают как единая конструкция, что обеспечивает устойчивость лестницы к нагрузкам. За счет наличия на тыльной стороне ступеней ребер жесткости обеспечивается возможность снижения массы лестницы (снижение массогабаритных показателей проступи и/или подступенника) при сохранении ее устойчивости к нагрузкам.
Для обеспечения в конструкции необходимой прочности на изгиб (1,6-120 МПа) требуется меньше материалов, не требуется дополнительная облицовка, которая утяжеляет конструкцию. Ступени в такой конструкции лестницы выдерживают высокую нагрузку на изгиб, что позволяет выдерживать нагрузку от пешеходов.
Значение толщины проступи ступени может быть выбрано большим или меньшим, в зависимости от прочности бетона на растяжение при изгибе. При этом, чем лучше характеристики бетона, тем тоньше может быть ступень. Заявленная конструкция обеспечивает возможность для ступени работать как несущий и облицовочный элемент одновременно и связывать между собой направляющие в единую конструкцию.
В частном случае реализации полезной модели проступь ступени может быть сформована из бетона с прочностью на растяжение при изгибе 1,6-120 МПа, что дополнительно обеспечивает снижение массы лестницы при сохранении ее устойчивости к нагрузкам, поскольку данные прочностные характеристики являются достаточными для Г-образной ступени, принимающей нагрузку на изгиб не только проступью, но подступенником, выступающим в качестве дополнительного ребра жесткости.
Поперечные ступени могут быть сформованы из бетона с прочностью на сжатие 20-460 МПа.
Ступени могут быть выполнены из бетона с армированием композитной фиброй и/или композитной арматурой.
Фибра и/или арматура может быть выполнена композитной.
Опорный каркас может быть выполнен металлическим и/или бетонным.
Поперечные ступени могут быть выполнены с переменной толщиной.
Ребра жесткости могут быть сформованы совместно с поперечными ступенями и могут быть выполнены из бетона.
Верхняя часть подступенника может быть выполнена с утолщением в виде карниза.
Проступь и подступенник могут быть сформованы с образованием между ними угла в диапазоне 60-90°.
На проступях могут быть выполнены отверстия под балясины перил.
Под внутренней поверхностью проступи может быть смонтирована одна или несколько поперечин, опирающихся на направляющие.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 представлен общий вид конструкции лестницы; на фиг. 2 представлен вид сзади конструкции лестницы; на фиг. 3 представлено изображение вида сзади конструкции лестницы.
Лестница содержит направляющие (1), на которых установлены поперечные ступени (2). К направляющим прикреплен опорный каркас (3), поперечные ступени выполнены из бетона в виде монолитно сформованных проступи (4) и подступенника (5), причем поперечные ступени выполнены Г-образными в сечении и содержат на тыльной стороне ребра жесткости (на чертежах не показаны), а направляющие (1) выполнены из металла или бетона и соединены механическим, клеевым или механически-клеевым способом с тыльной поверхностью ступеней (2).
Низкие характеристики бетонных поверхностей лестниц являются следствием того, что экономически нецелесообразно и технологически сложно формовать массивные бетонные элементы из высокомарочного бетона с высокими характеристиками лицевой поверхности. Низкие свойства лицевой поверхности требуют дополнительной ее отделки облицовочными элементами, что в условиях нашей полосы требует тщательной гидроизоляции и минимизации стыковочных швов (для того, чтобы исключить попадание воды под облицовку, что ведет к замерзанию и отрыву облицовочных элементов), что влечет за собой необходимость осуществления дополнительных технологических операций: изготовления и монтажа съемной или несъемной опалубки, заливки бетона, распалубки, контроля и коррекции монолита в местах дефектов или стыков опалубки, вывоза мусора, подготовки для облицовки, гидроизоляции, подбора клея и материала облицовки, последующей облицовки, вывоза мусора. Все эти операции растянуты во времени и предполагают возможность допущения ошибки для исполнителей, которая приведет к тому, что входная группа не будет служить долго, в связи с чем придется закрывать объект на реконструкцию.
В заявленной полезной модели используются в качестве облицовочного и конструктивного элемента тонкостенные бетонные элементы г-образного сечения, которые предполагают изготовление большего количества деталей не непосредственно на строительной площадке, а серийно в условиях цеха, на основе простых повторяющихся технологических операций, максимально снижающих человеческий фактор и сборку на строительной площадке уже готовых элементов, сопряженных согласно компьютерному чертежу, что сокращает время монтажа лестницы непосредственно на объекте, минимизирует строительный мусор, значительно снижает зависимость от человеческого фактора в процессе монтажа и исключает необходимость осуществления дополнительной операции по облицовке этой лестницы.
Полезная модель позволяет использовать отличную от общепринятых технологию монтажа, которая позволяет снизить влияние ошибок монтажника на последующие эксплуатационные характеристики лестницы.
В заводских условиях для производства тонкостенных Г-образных ступеней по чертежам с помощью компьютерной программы производится разработка и изготовление форм, в которых предусматривают формирование отверстий для креплений и ребер жесткости на тыльной стороне ступеней. В них заливается бетон с прочностью на растяжение при изгибе 1,6-120 МПа, после застывания формы снимаются. Ступень готова к дальнейшей сборке. Тонкостенные Г-образные ступени могут заменить облицовку и обладают облегченной конструкцией, легко соединяются своей тыльной стороной с направляющими в заводских условиях. Там же изготавливается по компьютерному чертежу каркас и на объект эту конструкцию доставляют в виде модулей или полностью собранной, где рабочим остается собрать эти модули или установить готовую лестницу, что обеспечивает ускорение монтажа.
Заявленная конструкция предполагает перенос большей части операций по сборке в производственный цех с высоким уровнем организации труда и высоким КПД использования исходных материалов из-за цикличных типовых операций, которые могут использовать остатки предыдущего процесса повторно, что обеспечивает также снижение количества строительного мусора на объекте.
Значение толщины проступи ступени может быть выбрано большим или меньшим в заявленном диапазоне в зависимости от прочности бетона на растяжение при изгибе. При этом, чем лучше характеристики бетона, тем тоньше может быть ступень.
Заявленные диапазоны прочности растяжения на изгиб бетона проступи, прочности на сжатие бетона ступени и толщина проступи являются оптимальными для заявленной конструкции и обеспечивают возможность ступени работать как несущий и облицовочный элемент одновременно и связывать между собой направляющие в единую конструкцию.
В частном случае реализации полезной модели лестницу собирают следующим образом.
Осуществляют формование нескольких Г-образных в сечении элементов - проступи и подступенника. Г-образные ступени формируются в разборных формах. Затем Г-образные элементы прикрепляют тыльной стороной к направляющим, выполненным из бетона или металла. К полученным косоурам закрепляют металлический каркас с помощью болтовых соединений. С обратной стороны облицовочных элементов монтируют ребра жесткости из бетона или металла. Полученную конструкцию лестницы и устанавливают на землю или основание.
Опорный каркас может быть выполнен из металла или из металла и бетона. Вертикальные опорные элементы могут быть выполнены из металла. Горизонтальные поперечины - металлическими. Также возможным является изготовление опорного каркаса полностью из металлических профилей.
Заявленная конструкция обладает рядом преимуществ при устройстве лестниц на улице в условиях нашей полосы. Также эта конструкция из-за использования Г-образных ступеней в качестве несущей облицовки и их точных геометрических размеров, полученных при серийном производстве, предполагает практическую возможность компьютерного проектирования входной группы и несложной сборки элементов в условиях хорошо оснащенного цеха с последующей доставкой на объект готовых модулей.
Пример 1
Проводились испытания на прочность на растяжение при изгибе проступи ступени при различной толщине проступи, ширине направляющих и расстояниях между ними (таблица 1).
Чем меньше проступь ступени, тем сама ступень легче. Тонкостенные Г-образные ступени являются легкими и обладают необходимой устойчивостью к нагрузкам.
Предложенная полезная модель характеризуется облегченной конструкцией, быстротой сборки при полном сохранении прочности, надежности и долготы эксплуатации изготовленной лестницы.