Когда заходит речь о лестнице, в первую очередь на ум приходят (в переносном смысле, а не доской по голове!) ступени — наиболее значимые и функциональные элементы сооружения. Если упомянуть термин «подступенок», то в большинстве случаев тоже не возникнет понятийных проблем: понятно, что речь идёт о какой–то перемычке между ступенями или опоре под ними. Но когда возникает необходимость обозвать элементы, на которых крепятся ступени (а также при наличии и подступенки), появляются проблемы, не каждый сходу вспомнит нужный термин.
Проблема даже несколько глубже, чем кажется на первый взгляд: конструкция, несущая на себе массив ступеней называется то тетивой, то косоуром. Я попытался разобраться в различии и у меня не получилось внести кристальную ясность, поскольку многие авторы используют их произвольно, поочерёдно, как синонимы. Тем не менее, для себя, — не претендуя на энциклопедичность определения, — решил, что тетивой называется прямая балка (как правило, деревянная) к которой изнутри крепятся ступени (как правило, врезаются в деревянный массив). Например, моя чердачная лестница является несомненной «обладательницей» тетив.
Читать дальше...В отличие от тетивы, косоур имеет хотя бы одну поверхность в форме ломаной линии, на горизонтальные отрезки которой укладываются ступени, а подступенки, опять же при их наличии, крепятся к вертикальным отрезкам. Кстати, в лестницах, собранных на тетивах, подступенков, скорее всего, быть не может.
В принципе, терминологические измышлизмы не столь важны, гораздо существенней практическое исполнение — прочность, надёжность, технологичность. С этих позиций деревянная тетива для моей межэтажной лестницы категорически неприемлема. Во–первых, потому что деревянная, — недавно установленная деревянная чердачная лестница, хоть и сделана в заводских условиях, а уже скрипит ступенями под нагрузкой. Во–вторых, конструктивные особенности лестничной шахты (габариты, ограждения) требуют укладки ступеней на несущую балку и наличия подступенков — оба фактора отвергают использования тетивы в моём понимании термина.
Полностью отказываться от дерева я не намерен, но деревянными будут только ступени и подступенки, а основная несущая часть — металлическая. И со стальными косоурами (ну, не из латуни, бронзы или алюминия их делать, в конце концов!) есть несколько серьёзных проблем. Особым шиком среди изготовителей лестниц пользуются «ломаные» косоуры. Суть решения заключается в том, что профильная труба необходимого сечения разрезается под углом 45° на отрезки (см. эскиз внизу слева), а затем эти отрезки собираются и свариваются воедино (места сварки на изображении помечены красным цветом). Идея заманчива и эстетична, особенно если лестница устанавливается без отдельной выгороженной шахты, то есть, открыта для обозрения со всех сторон.
Вместе с тем, у такой конструкции существуют два непреодолимых для меня «противопоказания»: обрезка профильной трубы под 45° является, мягко говоря, нетривиальной задачей даже для опытных слесарей–сварщиков (требуются особые аккуратность, навык и умение — см. ссылки на использованные ресурсы, в «подвале» этой публикации), качество сварки элементов имеет особое значение, поскольку от этого зависят не только местная, но и общая прочность и надёжность — разрушение одного сварного шва приведёт не только к обрыву одной ступени, может повредиться весь лестничный пролёт. Несмотря на недавно приобретённый в процессе изготовления каркаса ворот дополнительный опыт в непростом деле резки и сварки металлоизделий, требуемые для создания лестницы «особые аккуратность, навык и умение» я, откровенно говоря, в должной мере не приобрёл, поэтому решил поискать более простые решения.
Мой задумчивый и пытливый взор обратился на катаный уголок 35×35×3 мм — его я приобрёл вместе с профильными трубами и частично использовал при сооружении ворот. Теперь возникла идея сформировать из него «лежак» для ступени и «стояк» для подступенка. Кардинальные отличия от использования профильной трубы — гораздо меньшее количество резов, причём только один, «коварный», под 45° (см. эскиз внизу справа), гораздо меньшие объёмы сварки (в которой я всё ещё не очень силён) и отсутствие угрозы для общей прочности конструкции (если оборвётся одна ступенька, это никак не повлияет на незыблемость пролёта).
Вот и получилась у меня комбинированная конструкция, в которой явно наличествует косоур (ломаная линия из уголков) и тетива (сплошная, цельная наклонная балка). И как теперь всю эту «красоту» называть? Впрочем, проблема названия, опять–таки, не так уж важна, важнее определиться с местной прочностью.
Расчёты «лестничного сопромата», предпринятые полтора года тому назад привели к выбору уголка 45×45×3 мм в качестве опоры для ступени. Но!
опора под свободным концом балки.
В памяти надёжно засел результат побочного исследования, произведённого при написании дипломного проекта по строительной механике. Исследовалось влияние степени защемления балки: в строймехе, как и в её «младшем» брате, сопромате, используются понятия «жёсткое защемление» и «свободная опора» — для большинства случаев этих двух вариантов вполне достаточно (особенно для студентов, которые умудрились сдать экзамены по этим традиционно ненавистным предметам).
У меня же возникла ситуация, когда и свобода опоры оказалась под сомнением и защемление представлялось недостаточно жёстким. В конечном итоге оказалось (это было экспериментально мной доказано!), что если принять свободное опирание за ноль, а жёсткое защемление за единицу, то до «ужесточения» опоры, примерно, до 0,8–0,9 расчёт можно производить как для свободного опирания практически без погрешности.
Исходя из максимального изгибающего момента значение момента сопротивления для сечения уголка должно быть не менее W = M/σ = 16,6 Н·м/157 МПа =0,106 см3, а имеющийся у меня уголок 35×35×3 мм имеет табличную характеристику W=0,93 см3 многократно перекрывает мои потребности.
Теперь можно пробовать воплощать проект в жизнь…
Комментариев нет:
Отправить комментарий