ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНИИ ХОДА

Великому Галилею приписывают выражение: "Наука начинается там, где начинают считать". Поэтому автор в этой главе попытается представить читателю достаточно обоснованные численные критерии удобства лестницы.

Можно воспользоваться рекомендованными размерами подъёма и проступи ступени h x a = 150x300, 160x300 и 170x290 мм, которые действительно удобны, хороши для проектирования, но не применимы, если дом уже простроен и высота лестницы (Н) не кратна (h). Также существуют формулы "удобства" (a-h=120 мм) и "безопасности" (a+h=450 мм). К сожалению, они действуют только в очень узком диапазоне размеров.

Есть и более универсальный способ. На основании обмеров классических римских и греческих построек знаменитый французский архитектор Франсуа Блондель в 1672 году предложил формулу а = S — 2h, где S — параметр, называемый "средний шаг человека", обычно принимаемый 600 — 640 мм. Формулой Блонделя, как принято называть это соотношение в мировой строительной литературе, мы успешно пользуемся по сей день, только вот часто забываем упомянуть имя изобретателя. Выражние а = S — 2h легко преобразуется в более удобное для использования неравенство 600< а + 2h <640 мм. Нижним пределом применения этой формулы обычно считают минимальный подъём ступени h = 120 мм, а = 400 мм, уклон 17 градусов. Более пологими делают уже не лестницы, а пандусы, хотя в некоторых случаях возможны исключения. Верхним пределом можно считать h = 220 мм, а = 200 мм, уклон 48 градусов, но такая лестница опасна и по ней можно спускаться только задом наперед. Впрочем, формула Блонделя применима и для стремянок: при а = 0, промежутки между поперечными брусками будут h = 320 мм.

Следует уточнить понятие "средний шаг человека". Каким шагом ходит человек по лестнице интересуются специалисты следующих областей знаний: художники компьютерной анимации; медики-ортопеды; военные; модельеры; криминалисты.

При построении математической трехмерной модели движения человека по лестнице художники-аниматоры (а вместе с ними и ортопеды) показали, что это перемещение сильно отличается от ходьбы по горизонтали. Выделяют три способа движения вверх: ходьба по наклонной плоскости, шаги по ступеням лестницы, лазанье по стремянке. При этом специалисты еще раз, совершенно независимо, подтвердили справедливость формулы Блонделя, приравняв параметр "относительная амплитуда шага человека" к 640 мм.

Медики при проектировании оборудования (в частности, беговых тренажеров) рекомендуют принять верхний предел шага 1500 мм. Наверно, речь идет о молодых людях, скачущих через две ступени с параметром Зп + 2а. Каких-либо рекомендаций по размерам ступеней и формул медики не дают, но настаивают на следующем: при ходьбе по неодинаковым ступеням внутренние органы человека, особенно почки, испытывают удар, который не смягчают ни ковры, ни мягкие стельки в обуви. Крутые лестницы с узкими ступенями опасны, особенно опасен спуск. В Японии, где и строили лестницы круче 45 градусов, из-за падения с них гибнет до 600 человек в год.

С военными все четко и ясно: шаг мужчин — 750 мм, шаг женщин — 500 мм. Поэтому в общем строю им ходить запрещено. Усреднив, получаем (750+500) :2 = 625 мм — опять прав Блондель!

Модельеры рекомендуют для изящной походки длину шага, не превышающую размера обуви, т.е. для цикла одной ноги 500 мм. Но особенно внимательно к шагу человека приглядываются криминалисты. В их учебниках глава "Отпечатки ног" следует сразу за главой "Отпечатки рук". Отмечают ряд важных особенностей шага человека, которые надо знать проектировщикам лестниц:

• — длина шага правой ноги у всех "правшей" больше, чем левой: у мужчин — на 20 мм, у женщин — на 3 мм. При прочих равных условиях поворотные лестницы с правым заходом удобнее на подъём, но хуже на спуск, левые — наоборот. Сам автор предпочитает оценивать удобство лестницы на спуск. Это движение неудобно, поскольку используют только проступь, а не всю ширину ступени, как при подъёме. Поэтому лестницы с левым заходом (поворот при спуске налево) предпочтительнее — правая нога шагает шире;
• — шаг мужчины обычно составляет 650-900 мм, солдатский шаг — 750 мм, шаг женщины — 500 мм, причем длину шага измеряют, как расстояние между задними краями двух последовательных отпечатков пяток обеих ног;
• — линия ходьбы имеет вид ломаной линии, отчего укорачивается шаг, но зато походка становится устойчивее. Поперечное расстояние между следами правой и левой ноги достигает 110-120 мм у мужчин и 120-130 мм у женщин;
• — ось стопы не совпадает с направлением линии ходьбы и составляет с ней угол около 30 градусов (рис. 7);
• — обычная длина следа ноги в обуви от 219 до 299 мм.

Рис. 7 Шаги

Из всего вышеизложенного следуют выводы. Для проектирования лестниц на стадии разработки чертежей дома следует принимать 600<а+2п<640 мм. Для проектирования лестниц, встраиваемых в уже существующие здания, можно воспользоваться более широким интервалом значений, например, использовать стандарт, применяемый в Англии и Уэльсе 550<a+2h<700. Высота подъёма ступени от 150 до 190 мм удобна, предельная высота по СНиП 21-01-97 — 220мм. Спускаться по лестнице опаснее, чем подниматься, поэтому удобство хода надо оценивать именно "на спуск". Из-за разницы шага правой и левой ног предпочтительны лестницы с левым заходом — спускаться по ним удобнее.

Вернемся к разнообразию лестниц. По убеждению автора, описывать их по направлениям, поворотам, забегам и винтам — дело почти бесполезное. Например, в родовом имении графов Орловых на колокольню церкви, построенную Жилярди в 18 веке, ведет очень высокая деревянная лестница, которую описывают, как "распашную с эллиптическими полуповоротными маршами на сборных винтовых тетивах" — понять такое сложно. К тому же, всегда найдется вариант лестницы, не попадающий под классификацию ни по расположению ступеней, ни по способу их крепления. Условно можно предположить, что самым простым и удобным вариантом является прямой марш, далее следует лестница с площадкой, менее удобной будет лестница с забежными ступенями, в крайнем случае можно вставить винтовую и, наконец, при монтаже мы будем пользоваться стремянкой. В числе многих работу автора нашлась одна лестница (рис.1 и фото 73), которая, наряду со своей простотой, может продемонстрировать последовательность расчетов по размещению лестницы в заданную строительную конструкцию. Эскизы замеров и пожелания заказчика этой лестницы даны в предшествующей главе. Встраивать лестницу в здание на стадии проектирования проще, но общий ход рассуждений очень похож. Приведенные ниже расчеты можно производить при замерах.

Начать лучше всего с подъема ступени h, который очень легко определить делением высоты лестницы Н (расстояние от пола до пола) на предполагаемое число (n) подъёмов. Во всяком случае число ступеней должно быть целым. В нашем примере можно задаться такими значениями: если Н = 3050 мм, то при 17 подъёмах h = 3050:17=179.4 мм, при 18 подъемах h = 3050:18 = 169.4 мм и при 19 подъёмах h = 3050:19 = 160.5 мм.

Далее определим, куда лестница ни в коем случае не должна заходить (рис. 8). Это проход шириной 1000 мм и высотой 2000 мм от выхода с первого этажа вдоль парапета нижнего проема к двери спальни. На рисунке указанная область заштрихована. Видно, что лестница не может начинаться от двери спальни, поскольку слишком сужает проход до парапета. Придется располагать лестницу поперек окон по наружней стене дома. В таком случае по длине мы ограничены радиатором отопления и габаритами проема.