Приставная лестница из дерева своими руками: требования, расчет, изготовление и испытание

Рассмотрим такую простую и незатейливую вещь, которая есть в каждом доме как приставная деревянная лестница. Многие изготавливают ее самостоятельно, и почти каждый встречался с ситуацией, когда она подводила.

Постараемся помочь сделать лестницу безопасной

Большинство кустарных лестниц небезопасны. Хорошо если оторвется перекладина, и нога соскользнет на следующую, нижележащую. Но во многих случаях при падении с высоты можно получить серьезную травму. Чтобы этого не произошло, рассмотрим, как правильно делается лестница приставная своими руками из дерева.

Как называются части лестницы

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

Их всего две:

1. перекладины, на которые мы ступаем или хватаемся руками, называются ступенями;
2. длинные бруски, к которым крепятся ступени — это тетивы.

Внимание. Правильнее взбираться по лестнице держась руками не за ступени, а за тетивы. Хотя приставную лестницу использует один человек, многие пожарные лестницы имеют точно такую же конструкцию. Когда в аварийной ситуации по лестнице будет двигаться несколько человек друг за другом то тот, кто держится за тетивы, не рискует сорваться, потому что ему отдавит руки находящийся выше.

Почему большинство лестниц сделано неправильно

Почти каждая деревянная лестница сооружается следующим образом:

• Находят бруски и рейки или даже жерди подходящего сечения.
• Нарезают материал по размерам.
• Все сбивается гвоздями внаклад.

Худший вариант, представлен на фото выше, обычно все выглядит более красиво. Это опасный и неправильный подход. Гвоздь, крепящий ступеньку, может разрушиться от времени и коррозии, или продавится сквозь древесину, что приведет к разрушению соединения.

Не спасает положение и крепеж несколькими гвоздями, использование шурупов, сквозных болтов с гайками. Также если сечение подобрано неправильно, или материал с дефектами, то ступень или тетива, особенно у длинной лестницы, могут переломиться.

Требования к лестницам

Деревянные лестницы, используемые на производстве, должны соответствовать 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: Технические условия на средства подмащивания.

Не будем выдумывать ничего нового, применим их и для нашей домашней конструкции. Наша приставная деревянная лестница, чертежи и материалы для нее, способ сборки будут полностью соответствовать им. Перечислим основные требования.

Требования к материалам

• Ступени и тетивы лестниц должны выдерживать вес не менее 120 кг.
• Изготавливаются элементы лестниц из сосны, в крайнем случае, ступени можно делать из твердых пород (береза, бук, ясень, дуб).
• Не допускается наклон волокон более 7%.
• Древесина не должна иметь дефектов нарушающих ее прочностные характеристики — трещин, сучков распиленных по оси, завитков, смоляных карманов. В тетивах не должно быть трубок сердцевины.

• Элементы лестницы выполняются из цельных кусков дерева. В качестве исключения, допускается изготовление из склеенных на всю длину планок. При этом клееный брус не должен по прочности уступать цельному массиву, и не должен иметь расслоений и вздутий на стыках.

• Наружные поверхности должны быть отциклеваны и не иметь неровностей и задиров.

Требования к конструкции

1. Деревянные лестницы не изготавливаются длиной более 5 метров.
2. На верхней внешней грани ступеней прямоугольного сечения должна быть снята фаска размером не менее 2 мм.
3. Тетивы должны связываться  перед первой и после последней ступени, а также каждые 2 метра длины между собой стальными стяжками диаметром не менее 2 мм на гайках шайбами.
4. Минимальное сечение ступеней — 2х4 сантиметра.
5. Шаг ступеней не более 0,35 метров.
6. Сборка ступеней и тетив производится в шип. Допускается соединение металлическим крепежом, с заглублением ступеней в выбранные в массиве лестницы пазы. При сборке в шип, применяют клей устойчивый к воздействию влаги.

Требования безопасности

1. Не должно быть выступающих деревянных и металлических элементов, все детали заглубляются заподлицо.
2. Если лестница будет опираться на грунт, то в нижней части тетив устанавливаются оковка с металлическими шипами для предотвращения скольжения. С той же целью для работы на твердых поверхностях (бетон, паркет, керамическая плитка) внизу устанавливают резиновые башмаки или накладки.
3. При опоре верхней части лестницы  на трубы или аналогичные детали вверху устанавливают металлические крюки, обеспечивающие надежную фиксацию и исключающие опрокидывание.

Если соблюсти все эти требования, то ваша лестница будет надежной — но дополнительно обязательно проведите испытание (о методике мы расскажем чуть ниже). Но если есть желание и способности, дополнительно можно провести и расчет конструкции.

Расчет прочности лестницы

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

Готовим исходные данные

1. Определяем, как будет выглядеть наша лестница деревянная приставная своими руками чертежи  делать необязательно, достаточно набросков (эскизов или как они называются у инженеров «кроки»), на которых будут все размеры. Получаем сечение ступеней 3,5х5 см, длина 50 см. Сечение струн 4х9 см, длина 240 см.

1. Для сосны при влажности 15% (среднее значение в нормальных условиях эксплуатации) предел прочности принимаем 100,8 кгс/см2 (10,08 Мпа). Если будут использоваться другие породы, то это значение можно найти в справочниках или в сети.
2. Модуль упругости древесины сосны 100000 кг/см2.
3. Нагрузку принимаем такую, какую будем прилагать, при испытании и которую требуют нормативы (средний человек гораздо легче)  — 120 кг.

Рассчитываем ступени

1. Рассчитываем момент сопротивления брутто для этого умножаем ширину сечения ступени на квадрат ее высоты и делим на шесть: 3,5х5²/6=14,58 см³.
2. Рассчитываем максимальный изгибающий момент. Для этого делим статическую нагрузку (вес) на восемь и получившееся число умножаем на разность двойной длины ступени (50 см) с вычтенной длиной участка на котором нагрузка приложена (этот участок равен ширине подошвы человека 10 см): х(2х50-10)=1350 кг х см.
3. Определяем расчетное напряжение от изгиба, для этого максимальный изгибающий момент делим на момент сопротивления брутто: 1350/14,58=92,59 кгс/см2.

Получившееся значение 92,59 кгс/см2, меньше чем предел прочности древесины сосны 100,8 кгс/см2, значит ступенька выдержит.

Рассчитываем тетивы

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

1. Рассчитываем момент сопротивления брутто: 4*9²/6=54 см3.
2. Рассчитываем максимальный изгибающий момент:= 3600 кгс х см.
3. Определяем расчетное напряжение от изгиба: 36000/54=66,67 кгс/см2.

Получилось тоже меньше 100,8 кгс/см2, значит наши тетивы не сломаются. Также желательно дополнительно просчитать и прогиб, для ступеней он в любом случае незначителен, а для тетив важен.

1. Для этого вычисляем момент инерции поперечного сечения. Он равен ширине сечения умноженной на куб высоты и разделенный на 12:  4х9³/12=243 см4.
2. По СНиПу он должен быть больше определяемого по формуле: . В этой формуле: Р — прилагаемая нагрузка (60 кг), L — длина (240 см), Е — модуль упругости — 100000 кг/см2. Считаем  = 108 см4.

243 см4 в два раза больше чем 108 см4, значит прогиб наших тетив соответствует СНиП.

Изготавливаем лестницу

После того, как мы определились с требованиями к безопасной лестнице, определили ее размеры и даже рассчитали, можно приступать к изготовлению. Нам понадобится минимальный набор материалов, цена на них тоже небольшая.

1. Брус для ступеней и струн.
2. Проволока для стяжек или еще лучше длинные шпильки с уже готовой резьбой.
3. Гайки и шайбы.
4. Резиновые башмаки, куски резины или готовые детали для оковки нижней части с шипами. Если сверху нужны крючья, то соответственно и они.
5. Шурупы.
6. Клей для сборки.
7. Олифа и краска.

Набором инструмента тоже можно обойтись минимальным, особенно если брус у нас уже нужного сечения, но удобнее, если рядом будет циркулярная пила и строгальный станок. Нам нужны:

1. Приспособления для разметки — карандаш, линейка, рулетка, угольник.
2. Ножовки для дерева и металла.
3. Рубанок.
4. Киянка или резиновый молоток.
5. Стамески и долота, а лучше фрезерный станок для дерева.
6. Дрель.
7. Гаечные ключи.
8. Плашки с воротком.
9. Наждачная бумага.
10. Кисти для нанесения клея, олифы и краски.

Опишем изготовление деревянной приставной лестницы своими руками  по операциям:

1. Обрабатываем заготовки под нужное сечение.
2. С помощью рубанка или станка делаем их поверхность гладкой.
3. Размечаем необходимую длину брусков, при этом, если наша лестница будет немного сужаться к вверху, учитываем, что ступени будут разной длины.

1. Нарезаем материал по размерам.
2. Размечаем отверстия (если собираем в шип) или ниши (при сборке с зарезкой) под ступени в тетивах. При этом, если собираемся устанавливать ступени в шип то возможны два варианта — врезать в тетиву их на всю площадь сечения (проще и быстрее) или делать шип несколько меньшего размера (более трудоемко).
3. Если планируем врезать ступени в шип не всей площадью сечения, то готовим шипы на них. Это самый трудоемкий и занимающий много времени процесс. Необходимо строго в соответствии с формой отверстий на тетивах убрать материал с брусков ступеней, процесс усложняется, если лестница имеет переменную ширину (сужается кверху). Проще всего выполнить работу, используя в качестве шаблонов уже готовые отверстия на тетивах. К данной операции отнеситесь особо ответственно, шип должен входить в отверстие без люфтов.
4. Стыкуем ступени с тетивами. Если делаем с врезкой в паз, то устанавливаем их в пазы и крепим шурупами или гвоздями. Для надежности на каждый стык используем два крепежных элемента. Дополнительно можно промазать стык клеем. Если собираем в шип, то сразу устанавливаем ступени в одну тетиву (на клей, дополнительно тоже можно применить гвоздь или шуруп, главное чтобы он не расколол материал). Подкладывать клинки, ткань или другой материал для плотной посадки нельзя. Если шип входит с зазором, то переделываем его. Когда ступени вклеены в одну тетиву, точно также стыкуем их со второй.
5. После стыковки ступеней с тетивами сверлим отверстия для стяжек, причем их диаметр должен совпадать с диаметром проволоки 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.
6. Отрезаем шпильки или проволоку по размеру для стяжек. На проволоке с помощью плашки нарезаем резьбу с обоих концов, превращая ее в шпильку.
7. Для предотвращения коррозии окрашиваем или покрываем лаком шпильки. Сделать это заранее нужно, потому что эта их часть будет скрыта в массиве дерева. При этом не трогаем резьбу.
8. Устанавливаем стяжки на место. Под каждую гайку ставим  шайбу. Затягиваем, контролируя усилие, чтобы не продавить дерево и не создать лишнее давление на ступени (основная задача стяжек предотвратить самопроизвольное раздвигание тетив).
9. С помощью ножовки по металлу удаляем выступающие части шпилек. Эту же операцию проводим и с торцами ступеней. Дополнительно (не металл конечно) стыки можно обработать рубанком.
10. Устанавливаем резиновые башмаки или накладки, шипы и если нужно крючья. Крепим их на шурупы.
11. Окончательно доводим поверхности рубанком и наждачной бумагой (если есть возможность шлифмашинкой), можно использовать циклю.
12. Покрываем поверхности лаком или краской, дерево можно просто проолифить.

Наша лестница готова, но для того чтобы быть уверенным в ее надежности нужно ее испытать.

Видео в этой статье:

Испытание лестницы

На производстве эту операцию проводят с каждой лестницей после изготовления и каждые полгода (неплохо делать это и дома), тем более операция несложная.

1. Лестницу устанавливают под углом 75 градусов (плюс минус пять), это ее рабочее положение.
2. В середине одной из ступеней средней части прикладывают статическую нагрузку 120 кг (вешают груз). Причем подвешивать его следует через жесткую накладку перекрывающую 10 сантиметров ширины ступени (имитация нагрузки от ступни).
3. Осматривают лестницу.

Если не произошло потери прочности и не видно повреждений лестница считается прошедшей испытание.

Совет. На производстве результат испытаний заносят в специальный журнал. В нем указывается дата испытания, инвентарный номер, принадлежность подразделению и дата следующего испытания. Запись заверяется подписью ответственного лица. Примите это к сведению, если вы на работе отвечаете за безопасность своих подчиненных.

Надеюсь в нашей статье мы дали исчерпывающий ответ на вопрос — как сделать своими руками приставную деревянную лестницу? Выполненная в соответствии с нашими рекомендациями лестница будет по-настоящему надежной и безопасной. Работайте на ней с удовольствием.