Любая лестница, вне зависимости от вида, конструкции и конфигурации маршей, в первую очередь, должна выполнять свою главную функцию – обеспечивать безопасное и удобное (комфортное) перемещение человека с одного уровня на другой. Именно удобство пользования является главным фактором, на основе которого была построена действующая сегодня (на международном уровне) единая методическая основа архитектурно-строительного проектирования лестниц.

А знаете ли вы тот факт, что удобство пользования лестницей зависит от количества энергии, затрачиваемой человеком при подъеме вверх по ее ступеням. В свою очередь, количество килокалорий, потраченных человеком на подъем по лестнице, будет в конечном итоге зависеть от размеров этих ступеней.

Давайте рассмотрим факторы, определяющие правильный выбор размеров ступеней лестницы.

Одним из условий минимальной затраты энергии при ходьбе является регулярное повторение единообразных соразмерных движении тела или, как говорят, соблюдение при движении ритма. Вследствие этого человек инстинктивно делает при ходьбе в каждый промежуток времени определенное число шагов определенной величины, причем число и величина шагов зависят, с одной стороны, от желаемой скорости передвижения, а с другой — от роста человека и возраста. Особенно ярко ритмичность движения проявляется при организованной ходьбе, например, в строю.

У каждого человека в определенные периоды его жизни (детство, зрелый возраст, старость) вырабатывается некоторый нормальный для него ритм передвижения, являющийся для него наиболее удобным, но вместе с тем и для значительных групп людей (например, для взрослых людей молодого и среднего возраста) существует некоторая средняя величина шага и средняя скорость передвижения (число шагов в определенный промежуток времени), которые были приняты в качестве нормали.

Под шагом понимается расстояние S между двумя последовательными положениями ног при ходьбе (см. Рис.1, а). Еще в прошлом веке французскими учеными опытным путем было установлено, что нормальный шаг человека при движении по горизонтальной плоскости составляет S=63 см.

подъем по лестницеРис.1. Схемы движения по лестнице и наклонной плоскости

Если человек передвигается по наклонной плоскости, то величина его шага становится меньше и горизонтальная проекция его будет равна (см. Рис.1, б):

x=S−2·y=S:(1+2·tgα)

На основе экспериментальных исследований доказано, что при подъеме в вертикальном направлении человек теряет ровно в 2 раза больше калорий, чем при движении по горизонтальной плоскости.

Движение вверх по лестнице может быть приблизительно приравнено движению по наклонной плоскости и, исходя из этого, для обеспечения нормальной ритмичности должны быть соблюдены следующие условия:

  1. Все ступени в пределах одного марша должны иметь одинаковые размеры, т.к. в противном случае при ходьбе не будет соблюден ритм движения: «неоднородность» ступеней не только ведет к неудобствам при ходьбе, но связана еще с некоторой опасностью падения, т.к. человек может передвигаться достаточно уверенно и надежно, если при ходьбе он соблюдает не только привычную для него периодичность движений, но и единообразие самих движений, т.е. ритм;
  2. Шаг при подъеме вверх по лестнице должен быть эквивалентен величине шага по горизонтальной плоскости.

Если вышеприведенное равенство применить для определения размеров лестничных ступеней, то в нем будут два неизвестных: высота подступенка «а» и ширина проступи «b». Это равенство допускает любое число решений; однако для того, чтобы ступня могла удобно стать па проступи, и для того, чтобы при ходьбе не пришлось слишком высоко поднимать ногу для перемещения со ступени на ступень, следует считать в качестве минимальной ширины проступи 24 см, а в качестве максимальной высоты подступенка – 20 см.

Эти пределы ограничивают число возможных решений для вышеприведенного равенства, но все же число их остается еще достаточно велико, если не задан уклон марша. Подъем по более пологой лестнице будет для человека легче, чем по крутой лестнице, тем более, что при большой высоте ступеней человек затрачивает больше мускульной энергии, чем при низких ступенях.

Таким образом, можно сделать вывод, что для удобства пользования лестницей огромное значение будет имеет ее пологость или угол наклона к горизонту (уклон). В более пологих лестницах увеличивается число ступеней, ширина проступей и, в конечном итоге, — увеличивается длина самого марша. Отсюда следует, что пологие лестницы занимают больше места и требуют больших размеров лестничных клеток.


Заслуживающие внимание экспериментальные исследования были проведены еще в первой половине прошлого века инженерами Делл и Леманом Дортмундского физиологического института. Исследователи построили опытный лестничный марш, которому можно было придавать любой уклон и на котором можно было устанавливать ступени с любым соотношением размеров проступи и подступенка. Из сопоставления анализов поступившего в организм при вдохе количества кислорода и выброшенного при вдохе количества углекислого газа они определили количество затраченных организмом калорий при передвижении по лестнице на 1 метр подъема. Таким образом было проделано несколько тысяч экспериментов, и на основании этих результатов определено, что количество калорий на 1 м подъема по лестнице с различными измерениями элементов марша колеблется от 10 до 12,5.

На основании произведенных исследований, охвативших людей разного возраста и телосложения, Делл и Леман пришли к следующим выводам:

  • При заданном или выбранном уклоне маршей размеры ступеней, соответствующие равенству «2a+b=63 см», удовлетворяют требованиям минимальной затраты энергии при подъеме по лестнице данного уклона. С тех пор равенство «2a+b=63 см» рекомендовано для определения размеров ступеней большинством отечественных и зарубежных руководств по строительному делу.
  • Оптимальный уклон маршей соответствует условию «b−a=12 см», т.е. случаю, когда разность размеров проступи и подступенка остается постоянной и равна 12 см.
  • Оптимальным с точки зрения удобства и затрат энергии ступени лестницы должны иметь размеры 17 х 29 см, т.к. эти размеры удовлетворяют обоим вышеприведенным условиям.

Ниже приводится таблица, в которой для различной высоты ступеней определены остальные показатели элементов лестниц, удовлетворяющие равенствам:
1) 2a + b = 63 см
2) b – a = 12 см
3) a + b = 45 см.

В этой таблице указано для каждого случая: соответствующая ширина ступени (проступи) – »b’’, уклон марша – ‘’i’’ и количество калорий ‘’q’’, затрачиваемых человеком при подъеме по лестнице на 1 м высоты, согласно данным Делла и Лемана.

размер ступеней лестничного марша

Таблица 1.

Анализируя данные приведенной выше таблицы, можно сделать следующие выводы:

  • При наиболее часто встречающейся на практике высоте ступени (подступенка) от 15 до 18 см затраты энергии во всех трех случаях получаются почти одинаковыми.
  • По формуле «2a+b=63 см» при малой высоте ступеней получаются слишком пологие марши, и, наоборот, при большой высоте ступеней марш получается слишком крутым даже при незначительной ширине ступеней.
  • По формуле Делла и Лемана марши с уклоном 1:1,5 имеют размеры ступеней 24 х 36 см и требуют затраты энергии 11,2 кал/м, тогда как по другим рассматриваемым формулам этому уклону соответствуют размеры ступеней 18 х 27 см с затратой энергии 10,25 кал/м.

В российской практике строительства наибольшее распространение получили стандартизированные размеры ступеней, при которых сумма размеров проступи и подступенка является постоянной и равна 45 см, т.е. « a + b = 45 см».

Похожие статьи

Выбираем лестницу для дома: возможные варианты... В целом их можно разделить на два вида: внешние (крыльцо) и внутренние (предназначенные для связи между этажами в доме). Также их можно разделить в за...
Общие свойства грунтов, влияющие на тип и глубину ... Не зная типологию и характер залегания грунтов, их физико-механических характеристик, уровня залегания водоносного горизонта, невозможно объективно на...
Типы лестниц по планировке Основные функциональные требования, предъявляемые к зданиям и их отдельным элементам, в т.ч. и лестницам, в наши дни остаются такими же, какими были н...
Изгиб. Нормальные напряжения при изгибе... В строительной практике изгиб является пожалуй самым распространенным видом деформаций, который в большей степени характерен для балочных конструкций....
Модульные таблицы для проектирования сооружений в ... В процессе архитектурно-строительного проектирования любой инженер-проектировщик тратит n-нное количество времени на поиск и изучение различной информ...