Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ ДВУХМАРШЕВОЙ ЛЕСТНИЦЫ ЗДАНИЯ

Изобретение относится к способам качественного усовершенствования двухмаршевой лестницы здания или сооружения (далее - здания).

Известен способ модернизации двухмаршевой лестницы здания с устройством промежутков (зазоров) между лестничными маршами и между поручнями их ограждений (перил) /Архитектурные конструкции. / Под ред. проф. А.В. Кузнецова. Академия архитектуры. Кабинет строительной техники. - М., 1940. - 743 с. («Лестницы»), с.504-556/ [1].

В известном способе величину промежутков (зазоров) между лестничными маршами в плане в свету принимают равной 100÷140 мм (рис.219 «Сборные двухмаршевые лестницы из крупных железобетонных элементов»; фиг.1 - схема лестницы); с.539.

Решетчатое ограждение марша составляют из вертикальных металлических стоек и прикрепляют к ним наклонный поручень; в известном способе поручень принимают как простую балку 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 известного способа, относится то, что при этом способе невозможна беспрепятственная прокладка рукавной линии в двухмаршевых лестницах при зазорах между маршами менее 100 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.

Известен способ модернизации двухмаршевой лестницы здания с устройством зазоров между лестничными маршами и между поручнями их ограждений /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 способе величину зазоров между лестничными маршами принимают в плане в свету равной: 90÷140 мм, Лист 4.01 «Лестницы из маршей и площадок», план; с.54 [2].

Решетчатое ограждение марша составляют из верхней и нижней наклонной стальной обвязки в виде ленты из полосового железа b×n=30×4 мм и вертикальных стоек ⌀10 мм с шагом 150 мм; на верхнюю обвязку укрепляют 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 способа, относится то, что при этом способе невозможна беспрепятственная прокладка рукавной линии в двухмаршевых лестницах при зазорах между маршами менее 100 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.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является способ модернизации двухмаршевой лестницы здания с устройством зазоров между маршами лестниц шириной в плане в свету шириной 100÷160 мм /Малахова, А.Н. Проектирование железобетонных и металлических лестниц. / А.Н. Малахова, Д.В. Морозова, учебное пособие. - М.: АСВ, 2008. - 168 с. (с.8-13; 91-98; 105-107)/ [3] - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа модернизации двухмаршевой лестницы здания, принятого за прототип, относится то, что невозможна беспрепятственная прокладка рукавной линии в зазорах шириной 100 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 лестницам здания.

Сущность изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик ограждений лестничных маршей, создании оптимальных условий для пожаротушения и повышения безопасности людей при вынужденной эвакуации.

Технический результат изобретения - повышение несущей способности и жесткости ограждений лестничных маршей, уменьшение металлоемкости при их изготовлении, обеспечение возможности беспрепятственной прокладки пожарной рукавной линии между маршами и надежное их закрепление, а также увеличение пропускной способности эвакуационного пути.

Указанный технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в известном способе модернизации двухмаршевой лестницы здания путем создания зазоров между лестничными маршами и между поручнями их ограждений, особенностью является то, что предварительно проводят технический осмотр двухмаршевой лестницы и поверочные расчеты на прочность и деформативность элементов ограждения лестничных маршей и площадок, затем измеряют величины зазоров в плане в свету между лестничными маршами и поручнями их ограждений в условных точках пересечения восходящих поручней ограждения и нисходящих лестничных маршей, затем, с учетом ширины зазоров между лестничными маршами и между поручнями их ограждений, изготовляют ограничительные элементы, закрепляя их наглухо с одного конца к полосовой стальной ленте поручня ограждения и/или к стойке решетки ограждения восходящего лестничного марша и с другого конца - к нижней грани нисходящего лестничного марша; на лицевую поверхность ступеней лестничного марша выкладывают стальные накладки на упругой подкладке, перекрывающие ширину зазора между лестничными маршами в плане в свету; ограничительными элементами, устанавливаемыми горизонтально к осям, проходящим через условные точки пересечения восходящих поручней и нисходящих лестничных маршей, создают место для беспрепятственной прокладки рукавной линии по высоте лестницы здания.

В случае отсутствия проектных материалов, а также при наличии дефектов и повреждений, снижающих несущую способность и деформативность ограждения лестничного марша, производят поверочные расчеты по прочности и зыбкости ограждения с учетом данных технического осмотра лестницы.

Ограждение лестничного марша, не отвечающего требованиям поверочного расчета, приводят в нормальное состояния путем усиления с учетом установки ограничительного элемента ограждения в условной точке пересечения восходящего поручня и нисходящего лестничного марша.

Расчет и конструирование ограничительного элемента ограждения, устанавливаемого в условной точке пересечения восходящего поручня и нисходящего лестничного марша, выполняют с учетом данных технического осмотра, которым устанавливают геометрические размеры элементов ограждения, класс или марку стали, расчетные сопротивления стали при растяжении, сжатии и изгибе, дефекты и повреждения элементов ограждения, расчетную нагрузку и схемы работы несущих элементов ограждения лестничных маршей.

Ограничительный элемент ограждения включают в совместную работу с усиливаемым поручнем ограждения лестничного марша.

При проектировании и изготовлении опорного и/или ограничительного элемента ограждения в виде гнутого арматурного стержня минимальный диаметр загиба в свету, мм, и максимальный угол загиба, град., принимают в зависимости от класса арматуры и диаметра арматурного стержня.

Сварные соединения элементов ограждения лестничного марша и ограничительного элемента ограждения, выполняемых из горячекатаной арматурной стали, производят точечной или стыковой контактной сваркой, а также дуговой и ручной сваркой.

Ограничительный элемент выполняют в виде стального отрезка арматуры класса A 240 (A-I) диаметром 10÷40 мм или арматуры класса A 400 (A-III) диаметром 10÷25 мм.

Ограничительный элемент выполняют в виде отрезка стальной трубы по ГОСТ 10704 диаметром 60÷76 мм или трубы по ГОСТ 8732 диаметром 45÷60 мм.

Ограничительный элемент устанавливают вертикально на расстоянии D=100-150 мм от условной точки пересечения восходящего поручня и нисходящего лестничного марша.

Прямые или отогнутые ветви ограничительного элемента заделывают в гнезда глубиною не менее 60 мм, специально высверливая в торцах или на нижней поверхности нисходящего железобетонного марша, выполненного в виде плоской плиты.

Размер диаметра ограничительного элемента определяют по расчету на сжатие на горизонтальную нагрузку на ограждение во время вынужденной эвакуации людей совместно с расчетом стержня на изгиб на вертикальную нагрузку от рукавной задержки и пожарных рукавов, наполненных водой, с учетом коэффициентов безопасности и динамичности нагрузки. За дополнительные опорные точки принимают условные точки пересечения на поперечном разрезе лестничной клетки наклонных линий, которые проходят соответственно по верху поручня ограждения восходящего марша и по низу нисходящего марша лестницы в пределах каждого этажа.

Ограничительный элемент в окрестности опорной промежуточной точки лестничного марша устанавливают на каждой лестничной площадке.

Пара установленных ограничительных элементов ограждения на поэтажные марши представляет собой ограничители горизонтального перемещения рукавной линии в лестничной клетке.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом изобретения заключена в следующем.

Использование предлагаемого способа модернизации двухмаршевой лестницы здания обеспечивает, во-первых, оптимальное проектирование (реконструкцию, усиление, ремонт) ограждений лестничных маршей с качественным улучшением эксплуатационных характеристик по несущей способности, жесткости и снижению зыбкости; во-вторых, выявление удобного места для беспрепятственной и быстрой прокладки и закрепления рукавной линии в двухмаршевых лестницах здания; в-третьих, повышение безопасности людей при их вынужденной эвакуации из здания.

Оптимальную модернизацию двухмаршевой лестницы с качественным улучшением эксплуатационных характеристик производят за счет:

а) увеличения полезной ширины лестничных маршей на 50-300 мм вследствие уменьшения величины зазора между маршами в плане в свету;

б) повышения долговечности конструктивных элементов лестницы в 4-8 раз (с 10-20 до 80 лет);

в) устранения дефектов конструктивных элементов лестницы в виде обломов кромок ступеней, истертости верхних лицевых поверхностей ступеней вдоль ходовых линий путем укладки стальных накладок;

г) снижения физического износа конструктивных элементов лестницы по причине укладки на поверхность ступеней марша стальных накладок;

д) увеличения силы трения, приложенной к точке контакта обуви человека со ступенью лестницы, в 1,5 раза (f₁/f₂=0,62/0,42≈1,5, здесь f₁ и f₂ - статические коэффициенты трения обуви по металлу и камню);

е) снижения деформативности ограждений лестничных маршей вследствие перевода простой балки пролетом l в двухпролетную неразрезную балку с пролетами l₁ и l₂ (при l₁=(1/3)·l; l₂=(2/3)/l происходит уменьшение прогиба ограждения от горизонтальной нагрузки в 5 раз);

ж) 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;

з) 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;

и) замены варианта проектирования (изготовления) стояка-сухотруба при малых зазорах между лестничными маршами в плане в свету на вариант установки ограничителей горизонтального перемещения рукавной линии;

к) 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:

а) прокладку и закрепление рукавной линии диаметром 51; 66; 77; 89; 150 мм в двухмаршевой лестнице при величине зазора до 50 мм;

б) 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);

в) надежное крепление рукавной линии рукавными задержками к устанавливаемой распорке или ограничительного элемента (за соединительные головки напорных рукавов через 10÷20 м);

г) снизить трудоемкость подачи рукавной линии на верхние этажи здания и выполнить 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:

а) беспрепятственной и своевременной эвакуации людей;

б) увеличения скорости движению людского потока и пропускной способности эвакуационного пути;

в) снижения времени эвакуации людей по лестницам здания;

г) снижение зыбкости поручня ограждения лестничных маршей за счет снижения прогибов поручня от горизонтальной нагрузки в 5 раз;

д) увеличения ширины лестничных маршей за счет уменьшения зазора между ними;

е) 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 - промежуточная опорная точка;

8 - границы места прикладки рукавной линии;

9 - ограничительные элементы (ограничители горизонтального перемещения рукавной линии);

10 - зазор между маршами; 11 - стальные накладки на ступени марша.

На фиг.4 и 5 изображена распорка, установленная в дополнительной опорной точке, и схема ее крепления к поручню ограждения восходящего марша (фиг.4, вид снизу) и к низу нисходящего марша плитной железобетонной конструкции (фиг.5, узел A на фиг.4, вид сбоку) позиции 1-11, см. описание к фигуре 1 и 2;

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).

Сведения, подтверждающие возможность применения изобретения с получением указанного выше технического результата.

Пожарно-техническим обследованием административного 6-этажного здания (высота этажа H=4,0 м) установлено, что в 2-х из 4-х лестничных клетках двухмаршевые лестницы уложены с зазорами шириною 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 850-900 мм. 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 ограждения 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. на одну лестницу.

В зонах дополнительных опорных точек пересечения элементов маршей горизонтально установлены стержни-распорки 12 (стальные стержни ⌀14-18 мм) длиной l_p=z+l₁+l₂=50+40+100=190 мм с прямой ветвью l₁=40 мм с одного конца (закрепление к стальной ленте 4×40 мм) поручня ограждений и отогнутой ветвью распорки 14 длиной l₂=100 мм с другого конца (закрепление к низу восходящего лестничного марша плитной конструкции).

Длина нахлестки (l, мм) одностороннего шва для стержня арматуры класса A 240 (A-I) принята равной l=6·d (при d=10÷40 мм); для стержней арматуры класса A 400 (А-III) принята равной l=8·d (при d=10÷25 мм); для двухстороннего шва длина нахлестки принята равной l=4·d; здесь d - диаметр стержня, мм.

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 стальных накладок на ступени марша 11 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 стальную накладку на ступени марша 11 установлено по 6 шт. анкерных болтов фирмы «Fischer».

Источники информации

1. Архитектурные конструкции. / Под ред. проф. А.В. Кузнецова. Академия архитектуры. 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.8-13; 91-98; 105-107).