Почему приставные деревянные лестницы собственными руками иногда выполняют неверно

Рассмотрим такую обычную и незатейливую вещь, которая есть в любом доме как приставная лестница из дерева. Многие делают ее собственными силами, и практически каждый встречался с ситуацией, когда она подводила. Большинство кустарных лестниц небезопасны. Отлично если оторвется перекладина, и нога соскочит на следующую, нижележащую. Но в большинстве случаев при падении с высоты можно получить серьезную травму. Чтобы этого не случилось, рассмотрим, как правильно выполняется приставная деревянная лестница собственными руками.

Как называются части лестницы

Чтобы было легче освещать тему, приведем общепринятые термины, которыми обозначаются ее детали.

• перекладины, на которые мы ступаем или хватаемся руками, называются ступенями;
• длинные бруски, к которым фиксируются ступеньки — это тетивы.

Внимание. Правильнее подниматься по лестнице держась руками не за ступеньки, а за тетивы.

Хотя приставную лестницу применяет один человек, многие пожарные лестницы имеют точно аналогичную конструкцию. Когда в опасной ситуации по лестнице будет перемещаться пару человек один за другим то тот, кто удерживается за тетивы, не рискует сорваться, из-за того что ему отдавит руки находящийся выше.

Почему большинство лестниц сделано неверно

Практически каждая лестница из дерева строится так:

• Находят бруски и планки либо даже жерди подходящего сечения.
• Нарезают материал по размеру.
• Все сбивается гвоздиками внаклад.

Это небезопасный и ошибочный подход. Гвоздь, крепящий ступеньку, может разрушиться от времени и коррозии, или продавится сквозь древесину, что приводит к разрушению соединения.

Не спасает положение и крепеж несколькими гвоздиками, применение саморезов, сквозных болтов с гайками. Также если сечение выбрано неверно, или материал с дефектами, то ступень или тетива, конкретно у длинной лестницы, могут переломиться.

Требования к лестницам

Лестницы из дерева, применяемые на производстве, должны подходить нормативам.

Приведем названия нескольких из них:

• СНиП 12 – 03 – 2001: Охрана труда в строительстве.
• ПОТ РМ-012-2000: Правила по охране труда при высотных работах.
• ГОСТ 24258 – 88: Техусловия на средства подмащивания.

Не будем придумывать ничего нового, используем их и для нашей домашней конструкции. Наша приставная лестница из дерева, чертежи и материалы для нее, способ сборки будут полностью подходить им. Укажем главные требования.

Требования к материалам:

• Ступеньки и тетивы лестниц должны держать вес не менее 120 кг.
• Делаются детали лестниц из сосны, в исключительном случае, ступеньки разрешено делать из твёрдых пород (береза, бук, ясень, дуб).
• Не разрешается Наклон волокон более 7%.
• Дерево не обязана иметь недостатков, нарушающих ее характеристики прочности — трещин, сучков распиленных по оси, завитков, смоляных карманов.
• В тетивах не должно быть трубок сердцевины.

Лестничные элементы делаются из сплошных кусков дерева. Как исключение, разрешается изготовление из склеенных на всю длину реек. При этом многослойный брус не должен по своей прочности уступать сплошному массиву, и не обязан иметь расслоений и вздутий в местах стыка.

Внешние поверхности обязаны быть отциклеваны и не иметь неровностей и задиров.

Требования к конструкции:

• Лестницы из дерева не производятся длиной более 5 метров.
• На верхней внешней грани ступенек сечения с прямыми углами должна быть снята фаска размером не менее 2 мм.
• Тетивы должны связываться перед первой и после последней ступеньки, а еще каждые 2 метра длины между собой стальными стяжками диаметром не менее 2 мм на гайках шайбами.
• Небольшое сечение ступенек — 2х4 сантиметра.
• Шаг ступенек не больше 0,35 метров.
• Сборка ступенек и тетив изготавливается в шип.
• Разрешается соединение железным крепежом, с углубляющим ступенек в подобранные в массиве лестницы пазы.
• Во время сборки в шип, используют клеевой состав стойкий к действию влаги.

Требования безопасности

Не должно быть выступающих древесных и элементов из металла, все детали заглубляются заподлицо.

Если лестница будет опираться на грунт, то снизу тетив монтируются оковка с железными шипами для устранения скольжения. С такой же целью для работы на твёрдых поверхностях (бетон, паркет, керамоплитка) внизу устанавливают резиновые ботинки или накладки.

При опоре части сверху лестницы на трубы или подобные детали вверху устанавливают железные крюки, обеспечивающие хорошую фиксацию и исключающие опрокидывание.

Если соблюсти все такие требования, то ваша лестница будет хорошей — но дополнительно в первую очередь проведите тестирование (о методике мы расскажем немного ниже).

На производстве результат испытаний заносят в специализированный журнал. В нем указывается дата проверки, инвентарный номер, принадлежность подразделению и дата следующего проверки. Запись заверяется подписью ответственного лица.

Примите это во внимание, если вы на работе отвечаете за безопасность собственных подчиненных.

Однако если имеется желание и способности, дополнительно можно провести и расчет конструкции.

Расчет прочности лестницы

Попробуем, чтобы наша инструкция по расчету была понятна даже людям без технического образования, не знакомым с азами сопротивления материалов и теоретической механики. Термины мы приводим, однако это Для того чтобы было ясно и мастерам (или Для того чтобы они не ругались). Просто, берите для расчета ваши размеры. Выполняем следующие шаги.

Готовим исходники

Определяем, как будет смотреться наша лестница древесная приставная собственными руками чертежи делать необязательно, достаточно набросков (эскизов или как их называют у инженеров «кроки»), на которых будут все размеры. Приобретаем сечение ступенек 3,5х5 см, длина 50 см. Сечение струн 4х9 см, длина 240 см.

Для сосны при влаги 15% (усредненное значение в нормальных эксплуатационных условиях) прочностный предел принимаем 100,8 кгс/см 2 (10,08 Мпа). Если будут применяться иные породы, то это значение можно найти в справочниках или в сети.

Модуль упругости древесины сосны 100000 кг/см 2 .

Нагрузку принимаем такую, какую будем прилагать, при испытании и которую просят нормы (усредненный человек намного легче) — 120 кг.

Рассчитываем ступеньки

Рассчитываем момент сопротивления брутто для этого умножаем ширину сечения ступеньки на квадрат ее высоты и делим на шесть: 3,5х52/6=14,58 см 3 .

Рассчитываем самый большой изгибающий момент. Для этого делим статическую нагрузку (вес) на восемь и получившееся число умножаем на разница двойной длины ступеньки (50 см) с вычтенной длиной участка на котором нагрузка приложена (данный участок равён ширине подошвы человека 10 см): х(2х50-10)=1350 кг х см.

Определяем расчетное напряжение от изгиба, для этого самый большой изгибающий момент делим на момент сопротивления брутто: 1350/14,58=92,59 кгс/см 2 .

Получившееся значение 92,59 кгс/см 2 , меньше чем прочностный предел древесины сосны 100,8 кгс/см 2 , значит ступенька удержит.

Рассчитываем тетивы

Для тетив нагрузка прилагается точечно, в месте крепления ступеньки, также берем только половину веса 60 кг (струны две).

Рассчитываем момент сопротивления брутто: 4*9 2 /6=54 см 3 .

Рассчитываем самый большой изгибающий момент: 3600 кгс х см.

Определяем расчетное напряжение от изгиба: 36000/54=66,67 кгс/см 2 .

Вышло тоже меньше 100,8 кгс/см 2 , значит наши тетивы не поломаются. Также было бы неплохо дополнительно высчитать и прогиб, для ступенек он при любых обстоятельствах незначителен, а для тетив важен.

Для этого вычисляем момент инерции поперечного сечения. Он равён ширине сечения помноженной на куб высоты и разделенный на 12: 4х9 3 /12=243 см 2 .

По СНиПу он должен составлять более определяемого. В данной формуле: Р — прилагаемая нагрузка (60 кг), L — длина (240 см), Е — модуль упругости — 100000 кг/см 2 . Считаем = 108 см 2 .

243 см 2 вдвое более чем 108 см 2 , значит прогиб наших тетив отвечает СНиП.

Делаем лестницу

После того, как мы сформировались с требованиями к неопасной лестнице, установили ее размеры и даже рассчитали, можно приступить к изготовлению.

Нам понадобится самый маленький набор материалов, стоимость на них тоже маленькая:

• Брус для ступенек и струн.
• Проволока для стяжек или только лучше длинные шпильки с уже готовой резьбой.
• Гайки и шайбы.
• Резиновые ботинки, куски резины или готовые детали для оковки нижней части с шипами. Если сверху необходимы крючья, то исходя из этого и они.
• Саморезы.
• Клеевой состав для сборки.
• Олифа и краска.

Набором инструмента тоже можно обойтись очень маленьким, тем более если брус у нас уже необходимого сечения, но удобнее, если рядом будет циркулярка и строгальный станок.

• Устройства для разметки — карандаш, линейка, рулетка, угольник.
• Ножовки для металла и дерева.
• Рубанок.
• Киянка или молоток из резины.
• Стамески и долота, а лучше станок для фрезеровальных работ для дерева.
• Дрель.
• Рожковые ключи.
• Плашки с воротком.
• Шлифовальная бумага.
• Кисти для нанесения клея, олифы и краски.

Объясним изготовление древесной приставной лестницы собственными руками по операциям:

• Отделываем заготовки под необходимое сечение.
• При помощи рубанка или станка делаем поверхность их гладкой.
• Размечаем желаемую протяженность брусков, при этом, если наша лестница будет немного сужаться к вверху, учитываем, что ступеньки будут различной длины.
• Режем материал по размеру.
• Размечаем отверстия (если собираем в шип) или ниши (во время сборки с зарезкой) под ступеньки в тетивах. При этом, если собираемся ставить ступеньки в шип, то возможны два вида — врезать в тетиву их на всю территорию сечения (быстрее и проще) или делать шип несколько небольшого размера (более трудоемко).
• Если планируем врезать ступеньки в шип не всей площадью сечения, то готовим шипы на них. Это самый трудный и занимающий большое количество времени процесс. Нужно исключительно в соответствии с формой отверстий на тетивах убрать материал с брусков ступенек, процесс затрудняется, если лестница имеет переменную ширину (сужается кверху). Легче всего выполнить работу, применяя в качестве шаблонов уже готовые отверстия на тетивах. К этой операции нужно отнестись очень серьезно, шип должен входить в отверстие без люфтов.
• Стыкуем ступеньки с тетивами. Если делаем с врезкой в паз, то устанавливаем их в пазы и закрепляем саморезами или гвоздиками. Для верности на все стыки применяем два крепежных элемента. Дополнительно можно намазать стык клеем. Если собираем в шип, то сразу устанавливаем ступеньки в одну тетиву (на клеевую смесь, дополнительно тоже можно задействовать гвоздь или саморез, основное, чтобы он не расколол материал). Подкладывать клинки, ткань или иной материал для плотной посадки нельзя. Если шип входит с зазором, то переделываем его. Когда ступеньки вклеены в одну тетиву, именно так стыкуем их со второй.
• После стыковки ступенек с тетивами сверлим отверстия для стяжек, причем их диаметр должен быть одинаковым с диаметром проволки или шпилек. Высверлив их, сверлом диаметром равным размеру шайбы, на внешних сторонах тетив выбираем отверстие Для того чтобы утопить шайбу с гайкой. Его глубина равна сумме толщины последних.
• Отрезаем шпильки или проволоку по размерам для стяжек. На проволоке при помощи плашки режем резьбу с двоих кончиков, изменяя ее в шпильку.
• Для устранения коррозии окрашиваем или покрываем при помощи лака шпильки. Сделать это заблаговременно необходимо, из-за того что эта их часть будет спрятана в массиве древесины. При этом не трогаем резьбу.
• Устанавливаем стяжки на место. Под каждую гайку ставим шайбу. Затягиваем, контролируя усилие, чтобы не продавить дерево и не создать избыточное давление на ступеньки (первая задача стяжек устранить самопроизвольное раздвигание тетив).
• При помощи ножовки по металлу удаляем выступающие части шпилек. Эту же операцию проводим и с торцами ступенек. Дополнительно (не металл разумеется) стыки можно обработать рубанком.
• Устанавливаем резиновые ботинки или накладки, шипы и если необходимо крючья. Закрепляем их на саморезы.
• Целиком доводим поверхности рубанком и шлифовальной бумагой (если существует возможность шлифовальной машинкой), можно применять циклю.
• Покрываем поверхности лаком или краской, дерево можно просто проолифить.

Наша лестница готова, однако чтобы быть уверенным в ее надежности необходимо ее проверить.

Видео в данной заметке:

Тестирование лестницы

На производстве данную операцию проводят с каждой лестницей после создания и дважды в год (хорошо делать это и дома), тем более операция простая.

Лестницу ставят под угол 75 градусов (плюс минус пять), это ее рабочее положение.

В середине одной из ступенек средней части кладут статическую нагрузку 120 кг (вешают груз). Причем подвешивать его необходимо через жёсткую накладку, перекрывающую 10 сантиметров ширины ступеньки (имитация нагрузки от ступни). Осматривают лестницу.

Если не случилось потери прочности и не видно повреждений лестница считается прошедшей тестирование.