ДВУХМАРШЕВАЯ ЛЕСТНИЦА ЗДАНИЯ
HALF-PACE STAIR OF BUILDING

Изобретение относится к устройству лестничного узла здания и может быть использовано для качественного усовершенствования двухмаршевых железобетонных лестниц.
Известна двухмаршевая лестница здания с созданием промежутков зазоров между лестничными маршами и между поручнями их ограждений / Архитектурные конструкции / под ред. проф. А.В. Кузнецова. Академия архитектуры СССР. Кабинет строительной техники. - М., 1940. - 743 с. («Лестницы», с.504; 536; 539; 556)/ [1].
В известной двухмаршевой лестнице величину промежутков (зазоров) между лестничными маршами в плане в свету принимают равной:
100÷440 мм (рис.219 «Сборные двухмаршевые лестницы из крупных железобетонных элементов»; фиг.-1 - схема лестницы); с.539 [1].
Решетчатое ограждение марша составлено из вертикальных металлических стоек с прикреплением к ним наклонного поручня; в известной лестнице поручень принят как простая балка на двух опорах, которые устанавливают на поворотах ограждения лестничного марша (фиг.1 и 2: «Поворот перил двухмаршевой лестницы»); с.556 [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной двухмаршевой лестницы, относится то, что при этом устройстве лестницы невозможна беспрепятственная прокладка рукавной линии в двухмаршевой лестнице при зазорах между маршами менее 75 мм; снижается удобство протаскивания рукавных линий между лестничными маршами; возможно загромождение рукавными линиями проходов и лестничных маршей здания; повышается трудоемкость подачи рукавной линии на верхние этажи здания; при длинных пролетах ограждений лестничных маршей возможна потеря деформационных свойств из-за больших прогибов поручня от расчетной нагрузки, вследствие этого возможно появление неустойчивого, легко переходящего в колебание ограждения (зыбкости); снижение несущей и ограждающей способности перил лестничных маршей; снижение необходимой площади лестничных клеток за счет увеличения величины промежутков (зазоров) между лестничными маршами; снижение безопасности людей при эвакуации по лестнице за счет проявления зыбкости ограждения лестничных маршей; увеличение времени эвакуации людей из здания в целом.
Известно устройство двухмаршевой лестницы здания с проектированием зазоров между лестничными маршами / Шерешевский, И.А. Конструирование гражданских зданий. Учебное пособие / И.А. Шерешевский. - М.: «Архитектура-С», 2005, - 176 с. (с.54; 57; 58; 148) / [2].
В известном устройстве двухмаршевой лестницы величина зазоров между лестничными маршами принята в плане в свету равной:
90÷140 мм (Лист 4.01 «Лестницы из маршей и площадок», план; с.54) [2].
Решетчатое ограждение лестничного марша составлено из верхней и нижней наклонной стальной обвязки в виде ленты из полосового железа b×h=30×4 мм и вертикальных стоек ⌀10 мм с шагом 150 мм; на верхней обвязке ограждения укреплен фигурный поручень b×h=54×34 мм из древесины твердой породы (Лист 4.04 «Лестничные марши и площадки для этажей высотой 2,8 м ребристой конструкции; марши u-образные без фризовых ступеней»; разрез 1-1), с.57 [2].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства двухмаршевой лестницы, относится то, что при использовании этой лестницы невозможна беспрепятственная прокладка рукавной линии в двухмаршевых лестницах при зазорах между маршами менее 75 мм; снижается удобство протаскивания рукавных линий между лестничными маршами; повышается трудоемкость подачи рукавной линии на верхние этажи здания; при длинных пролетах ограждений лестничных маршей возможна потеря деформационных свойств из-за больших прогибов поручня от расчетной нагрузки, вследствие этого возможно появление неустойчивого, легко переходящего в колебание ограждения (зыбкости); снижение несущей и ограждающей способности перил лестничных маршей; снижение необходимой площади лестничных клеток за счет увеличения величины зазоров между лестничными маршами; снижение безопасности людей при эвакуации по лестнице за счет проявления зыбкости ограждения лестничных маршей.
Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является устройство двухмаршевой лестницы здания с проектированием зазоров между маршами лестниц шириной в плане в свету 100 мм / Малахова А.Н. Проектирование железобетонных и металлических лестниц. / А.Н. Малахова, Д.В. Морозова, учебное пособие. - М.: АСВ, 2008. - 168 с.(с.5-11; 91-98; 105-107), / [3], - принято за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства двухмаршевой лестницы здания, принятого за прототип, относится то, что невозможна беспрепятственная прокладка рукавной линии в зазорах шириной 75 мм и менее между лестничными маршами: при зазорах 50 мм и менее на концевых участках маршей напорные рукава диаметром 51 и 66 мм трудно протащить, а напорные рукава диаметром 77, 89 и 150 мм в указанных местах застревают; следовательно, повышается трудоемкость подачи рукавной линии на верхние этажи здания; невозможна прокладка пожарных линий из рукавов больших диаметров; невозможно боевое развертывание пожарного подразделения в минимально короткий срок; при закреплении поручня ограждения марша только по их концам снижает эксплуатационные качества лестницы: ее прочности, устойчивости и пространственной жесткости, увеличивается зыбкость ограждения, снижается безопасность вынужденной эвакуации людей; снижается скорость движения людского потока и пропускная способность эвакуационного пути; увеличивается время эвакуации людей по лестнице здания.
Сущность изобретения заключается в следующем: задачи, на решение которых направлено заявленное изобретение, состоят в создании удобного места для беспрепятственной и быстрой прокладки рукавной линии в двухмаршевой лестнице здания, а так же возможность рационального проектирования, реконструкции, ремонта и изготовления вновь ограждения лестничных маршей с улучшением эксплуатационных характеристик по несущей способности, жесткости, снижению зыбкости, для повышения безопасности людей при их вынужденной эвакуации из зданий.
Технический результат - увеличение полезной ширины лестничных маршей, уменьшение ширины лестничной клетки и зазора между маршами в плане в свету, сокращение расхода стали на изготовление составного ограждения сочлененных лестничных маршей, снижение физического износа конструктивных элементов лестницы, в том числе - проступей, возможность качественного ремонта облома кромок ступней и истертостей лицевой поверхности ступней вдоль ходовой линии, увеличение силы трения, приложенной в точках контакта обуви человека и ступеней лестничного марша, повышение долговечности конструктивных элементов лестницы; возможность беспрепятственной прокладки рукавной линии в лестнице между маршами при зазоре между ними менее 75 мм; повышение удобства протаскивания рукавной линии между лестничными маршами; незагромождение рукавными линиями проходов и лестничных маршей здания, нахождение наиболее удобного и кратчайшего пути к позициям ствольщиков, надежное закрепление к опорному или ограничительному элементу ограждения рукавной линии, прокладываемой на высоте; снижение трудоемкости подачи рукавной линии на верхние этажи здания; возможность прокладки пожарных линий из рукавов больших диаметров; упрощение прокладки и закрепления рукавных линий по высоте; создание надежной опоры для движения людей при вынужденной эвакуации; повышение устойчивости ограждений лестничных маршей; увеличение жесткости поручня ограждения; повышение жесткости крепления ограждений к восходящим и нисходящим лестничным маршам; повышение эксплуатационных свойств ограждения лестницы (прочности, устойчивости, пространственной жесткости, снижение зыбкости); восприятие дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок на поручни ограждений маршей при вынужденной эвакуации людей; повышение безопасности работы ограждения лестницы в нормальных условиях и чрезвычайных ситуациях; увеличение несущей способности ограждений маршей; увеличение скорости движения людского потока и пропускной способности эвакуационного пути; снижение времени эвакуации людей по лестнице здания.
Указанный технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в известном устройстве двухмаршевой лестницы здания, состоящей из лестничных маршей, площадок и их решетчатого ограждения, особенностью является то, что ограждение восходящего и нисходящего лестничного марша выполнено в плоскости по вертикали, расположенной в зазоре между лестничными маршами; стойки ограждения маршей оборудованы отогнутыми лапками, прикрепленными к верхней или к боковой плоскости лестничного марша; на лицевую поверхность ступеней лестничного марша уложены стальные накладки на упругой подкладке, перекрывающие ширину зазора между лестничными маршами в плане в свету; элементы, ограничивающие горизонтальное перемещение рукавной линии, установлены вертикально к оси, проходят через дополнительные опорные точки ограждения, создавая место для беспрепятственной прокладки рукавной линии по высоте лестницы.
Величина зазора между лестничными маршами и поручнями ограждения маршей в плане в свету принята минимальной из условия размещения стоек ограждения. Полезная ширина лестничных маршей увеличена за счет уменьшения ширины зазора между ними на величину b≈0,5·z, где z - величина зазора между лестничными маршами в плане в свету, мм.
Начало нижней обвязки ограждения нисходящего лестничного марша выполнено с углом наклона φ=2·α, где α - угол наклона лестничного марша, град. Ограждение восходящего и нисходящего лестничных маршей выполнено составным, соприкасающимся внахлестку концевой частью верхней обвязки восходящего марша с начальной наклонной частью нижней обвязки ограждения нисходящего лестничного марша.
Ограждения восходящего и нисходящего лестничных маршей выполнены в одной плоскости по вертикали обособленно друг от друга.
Ограждения лестничных маршей установлены по боковым поверхностям смежных лестничных маршей в зазорах между ними шириной менее 15 мм.
На лицевую поверхность проступей и подступенков ступеней лестничных маршей уложены стальные накладки из прокатной широкополосной толстолистовой стали толщиной 2÷4 мм с рифленой поверхностью.
Стальную накладку выполняют на одну или несколько ступеней лестничного марша.
Подкладка под стальную накладку проступи лестничного марша выполнена из листа резины толщиной 3÷4 мм.
min
Крепление стальной накладки к проступи лестничного марша произведено шестью дюбель-болтами диаметром d=10÷16 мм с потайной головкой; минимальная заделка болта L=4·d, мм.
За дополнительную опорную точку ограждения принята точка пересечения стальной ленты поручня ограждения восходящего марша и низа нисходящего лестничного марша.
В окрестности опорной точки ограждения лестничного марша опорный элемент ограждения установлен в горизонтальном положении.
Элемент, ограничивающий горизонтальное перемещение рукавной линии, установлен вертикально на расстоянии 100÷200 мм от опорной точки ограждения.
Решетчатое ограждение лестничных маршей выполнено из вертикальных стальных стоек и прикрепленного к ним наклонного поручня. Расстояние между стойками решетки ограждения 140-160 мм, высота ограждения лестничного марша 850-900 мм; несущие стойки ограждения заделывают в гнезда, выдолбленные в ступенях, или приваривают к закладным деталям лестничного марша.
К верху стальных стоек прикреплена лента из полосового железа толщиной 4÷5 мм и шириной 20÷40 мм, к которой прикреплен поручень ограждения.
Опорный элемент ограждения лестничного марша выполнен в виде отрезка горячекатаной арматуры диаметром 10÷25 мм или в виде отрезков ленты из толстолистовой стали или полосового железа толщиной 4-10 мм.
Элемент, ограничивающий горизонтальное перемещение рукавной линии, выполнен в виде отрезка из круглой стали диаметром 10-40 мм или отрезка стальной трубы диаметром 45-60 мм.
Пара установленных ограничительных элементов на поэтажные лестничные марши представляет собой ограничители горизонтального перемещения рукавной линии в лестничной клетке.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом работы заключена в следующем.
Использование предлагаемой двухмаршевой лестницы здания обеспечивает, во-первых, оптимальную модернизацию (реконструкцию, усиление, ремонт) лестницы с качественным улучшением эксплуатационных характеристик по несущей способности, жесткости, снижению зыбкости; во-вторых, выявление удобного места для беспрепятственной и быстрой прокладки и закрепления рукавной линии в двухмаршевой лестнице здания; в-третьих, повышение безопасности людей при их вынужденной эвакуации из здания.
Оптимальную модернизацию двухмаршевой лестницы с качественным улучшением эксплуатационных характеристик производят за счет:
- увеличения полезной ширины лестничных маршей на 50-300 мм вследствие уменьшения величины зазора между маршами в плане в свету;
- повышения долговечности конструктивных элементов лестницы в 4-8 раз (с 10-20 до 80 лет);
- устранения дефектов конструктивных элементов лестницы в виде обломков кромок ступеней, истертости верхних лицевых поверхностей ступеней вдоль ходовых линий путем укладки стальных накладок;
- снижения физического износа конструктивных элементов лестницы по причине укладки на поверхность ступеней марша стальных накладок;
1
2
1
2
- увеличения силы трения, приложенной к точке контакта обуви человека со ступенью лестницы в 1,5 раза (f/f=0,62/0,42≈1,5, здесь f и f- статические коэффициенты трения обуви по металлу и камню);
1
2
1
2
- снижения деформативности ограждений лестничных маршей вследствие перевода простой балки пролетом l в двухпролетную неразрезную балку с пролетами l и l (при l=(1/3)·l; l=(2/3)/l происходит уменьшение прогиба ограждения от горизонтальной нагрузки в 5 раз);
- повышения несущей способности поручня ограждения лестничных маршей при переводе простой балки в неразрезную двухпролетную - по изгибаемому моменту в 3-4 раза, по величине опорной реакции на распорку - в 3 раза;
- повышения несущей способности стойки ограждения в 1,5 раза по изгибаемому моменту вследствие замены схемы работы стойки с защемленным нижним и шарнирно закрепленным верхним концом на схему работы стойки с защемленными обоими концами;
- замены варианта проектирования (изготовления) стояка-сухотруба при малых зазорах между лестничными маршами в плане в свету на вариант установки ограничителей горизонтального перемещения рукавной линии;
- экономии металла на изготовление элементов ограждения лестничных маршей и ограничителей горизонтального перемещения рукавной линии.
Выявление удобного места в двухмаршевой лестнице для беспрепятственной прокладки рукавной линии позволяет:
- прокладку и закрепление рукавной линии диаметром 51, 66, 77, 89, 150 мм в двухмаршевой лестнице при минимальной величине зазора (до 50 мм);
- определить кратчайший путь по лестнице к позиции ствольщика (длина рукавов, проложенных по верху лестничных маршей, в 2,5÷3 раза больше, чем в просветах между лестничными маршами);
- надежное крепление рукавной линии рукавными задержками к устанавливаемой распорке или ограничительного элемента (за соединительные головки напорных рукавов через 10÷20 м);
- снизить трудоемкость подачи рукавной линии на верхние этажи здания и выполнить боевое развертывание пожарного подразделения в минимально короткий срок; произвести оперативное тушение пожара и проведение спасательных работ.
Повышение безопасности людей при их вынужденной эвакуации из здания вследствие:
- беспрепятственной и своевременной эвакуации людей;
- увеличения скорости движения людского потока и пропускной способности эвакуационного пути;
- снижения времени эвакуации людей по лестницам здания;
- снижение зыбкости поручня ограждения лестничных маршей за счет снижения прогибов поручня от горизонтальной нагрузки в 5 раз;
- возможность увеличения ширины лестничных маршей за счет уменьшения зазора между ними;
- применения негорючих материалов на изготовление дополнительно устанавливаемых распорок на ограждениях лестничных маршей и ограничителей горизонтального перемещения рукавной линии.
На чертежах представлено.
На фиг.1, 2 и 3 изображена лестничная клетка здания с двухмаршевой лестницей из крупных железобетонных элементов: продольный разрез А-А (фиг.1), поперечные разрезы Б-Б (фиг.2) и В-В (фиг.3):
1 - восходящий лестничный марш; 2 - ограждение восходящего марша;
3 - нисходящий лестничный марш; 4 - ограждение нисходящего марша;
5 - поручень ограждения; 6 - стойка ограждения; 7 - опорная точка;
8 - границы места прикладки рукавной линии; 9 - ограничители горизонтального перемещения рукавной линии; 10 - зазор между маршами; 11 - стальные накладки на ступени марша;
m
эт
n
0
A и B - длина и ширина лестничной клетки, мм; L - ширина лестничной площадки, мм; L - длина проекции лестничного марша, мм; b - ширина лестничного марша, мм; Z - промежуток между лестничными маршами, мм; H - высота этажа здания, мм; H - расстояние между лестничными площадками, мм; H - высота цокольного лестничного марша, мм.
На фиг.4 и 5 изображена распорка, установленная в опорной точке, и схема ее крепления к поручню ограждения восходящего марша (фиг.4) и к низу нисходящего марша плитной железобетонной конструкции (фиг.5):
12 - стержень распорки; 13 - прямая ветвь распорки;
14 - отогнутая ветвь распорки; 15 - сварка двухсторонним швом;
16 - стальная прокладка к ленте поручня (4×40×80 мм);
17 - строительный раствор.
На фиг.6÷11 изображены повороты ограждений двухмаршевых лестниц:
тип 1 - вид сбоку (фиг 6); вид спереди (фиг.7);
тип 2 - вид сбоку (фиг.8); вид спереди (фиг.9);
тип 3 - вид сбоку (фиг.10); вид спереди (фиг.11) позиции 1÷11 (см. описание к фигуре 1÷3).
Сведения, подтверждающие возможность применения изобретения с получением указанного выше технического результата.
Пожарно-техническим обследованием административного 6-ти этажного здания (высота этажа H=4,0 м) установлено, что в 2-х из 4-х лестничных клетках двухмаршевые лестницы уложены с зазорами от 20 до 100 мм между маршами в плане в свету. Лестничные площадки размещены в уровне этажей и между ними. Марши лестниц железобетонные. Высота ограждений 85-90 см. Ограждения устроены из стальных звеньев, приваренных в горизонтальной плоскости маршей. Ограждения верхней площадки крепятся в специальных гнездах по краю железобетонной фризовой ступени или приварены к фризовой ступени. Звенья ограждений заполнены стальными решетками. Вертикальные (несущие) стойки ограждений 6 выполнены стальными прямоугольного - 25×32 мм или круглого сечения диаметром 25-32 мм. Поручни ограждений 5 выполнены из древесины твердых пород и соединены шурупами к полосовой стальной ленте 4×40 мм по верху стоек ограждений 6. Ограничители горизонтального перемещения рукавной линии установлены на границах места прокладки рукавной линии в вертикальном положении в виде отрезков круглой стали диаметром 12-40 мм или отрезков трубы диаметром 45-60 мм. Длина ограничительного элемента 200-400 мм, количество 24 шт.
p
1
2
1
2
В зонах опорных точек пересечения элементов маршей горизонтально установлены распорки (стальные стержни ⌀14-18 мм); длиной l=z+l+l=50+40+100=190 мм с прямой ветвью l=40 мм с одного конца (закрепление к стальной ленте 4×40 мм) поручня ограждений и отогнутой ветвью длиной l=100 мм с другого конца (закрепление к низу восходящего лестничного марша плитной конструкции).
Осмотром существующих лестничных маршей здания обнаружены тяжелые повреждения железобетонных ступеней в виде сколов. В проекте модернизации лестничных маршей использованы рифленые стальные накладки толщиной 2 мм. Ширина накладок принята равной полезной ширине лестничного марша. Для закрепления стальных накладок использованы анкерные болты диаметром 10 мм, длиной 80 мм, марки SL M-N фирмы «Fischer» с потайной головкой. Под стальные накладки уложены резиновые прослойки толщиной 3-4 мм. На каждую накладку установлено по 6 шт дюбель-болтов фирмы «Fischer».
Источники информации
1. Архитектурные конструкции / под ред. проф. А.В. Кузнецова. Академия архитектуры СССР. Кабинет строительной техники. - М., 1940. - 743 с. («Лестницы», с.504; 536; 539; 556).
2. Шерешевский И.А. Конструирование гражданских зданий. Учебное пособие / И.А. Шерешевский. - М.: «Архитектура-С», 2005, - 176 с. (с.54; 57; 58; 148).
3. Малахова, А.Н. Проектирование железобетонных и металлических лестниц. / А.Н. Малахова, Д.В. Морозова, учебное пособие. - М.: АСВ, 2008. - 168 с. (с.5-11; 91-98; 105-107).