Почему массив дуба — эталон для ступеней
Ступень лестницы испытывает больше нагрузок, чем почти любое другое столярное изделие в здании. Она несёт точечные нагрузки от каблуков, истирается песком с обуви, её протирают и иногда заливают водой, а по её передней кромке, свесу, бьют пылесос и чемоданы. И при этом она десятилетиями должна хорошо выглядеть, потому что замена ступени означает разборку лестницы.
Европейский дуб (Quercus robur и Q. petraea) стал ответом по умолчанию по трём причинам. Его ядровая древесина обладает естественной стойкостью: EN 350 относит её к классу стойкости 2 (иногда 2–4) против класса 5, «нестойкие», у бука и ясеня.2 При изменении влажности в помещении он деформируется меньше бука. А его открытая кольцесосудистая текстура лучше скрывает износ и мелкие вмятины, чем гладкая однородная поверхность бука или клёна.
Сюрприз — твёрдость. По методу Янки, который измеряет усилие для вдавливания стального шарика в древесину на половину диаметра, европейский дуб показывает около 4 980 Н, а европейский бук — около 6 460 Н и европейский ясень — около 6 580 Н.1 Дуб достаточно твёрд для любой лестницы в жилом доме, но не является самым твёрдым вариантом. Подробнее о компромиссах — в сравнении дуба, бука и ясеня.
| Порода | Твёрдость по Янке | Плотность | Усушка тангенциальная / радиальная | Естественная стойкость (EN 350, ядро) |
|---|---|---|---|---|
| Дуб черешчатый (Quercus robur) | 4 980 Н | 675 кг/м³ | 8,4 % / 4,7 % | класс 2 (2–4) |
| Бук европейский (Fagus sylvatica) | 6 460 Н | 710 кг/м³ | 11,7 % / 5,8 % | класс 5 |
| Ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior) | 6 580 Н | 680 кг/м³ | 9,6 % / 5,7 % | класс 5 |
Источник: The Wood Database (твёрдость, плотность, усушка); Holz vom Fach / GD Holz (классы стойкости EN 350).
Толщина: 30, 40 или 50 мм и что её на самом деле определяет
«Какой толщины должны быть ступени?» — один из самых частых вопросов о ступенях, и честный ответ таков: ни один европейский стандарт не публикует простой таблицы толщины в зависимости от пролёта. На форумах ходят эмпирические правила, но ни одно из них, насколько нам удалось выяснить, не основано на программе испытаний. Конструктивный расчёт деревянных элементов лестниц регулирует EN 16481 — стандарт методов расчёта несущих элементов, таких как тетивы, ступени, подступенки, столбы и ограждения, который может дополняться методами на основе испытаний.7 Требования к продукции для традиционно проектируемых лестниц из массива содержатся в EN 15644.8
На самом деле лестничный мастер оценивает свободный пролёт, способ опирания ступени и то, насколько жёсткой она должна ощущаться. Здесь помогают два положения элементарной теории балок. Жёсткость доски растёт пропорционально кубу толщины, поэтому переход с 40 на 50 мм делает ступень примерно в 1,95 раза жёстче. Прочность при изгибе растёт пропорционально квадрату — примерно в 1,56 раза при том же шаге. (Оба соотношения — наш собственный расчёт по теории балок для одной и той же породы и ширины.)
Лестницы с подступенками, без подступенков и консольные ступени
На лестнице с подступенками, где подступенки и тетивы поддерживают ступень по краям, ступень работает на коротком пролёте, и толщина — в основном вопрос внешнего вида и глубины завинчивания шурупов. На открытой лестнице без подступенков ступень свободно перекрывает пролёт между тетивами и должна нести всю нагрузку как балка. Консольные, или «парящие», ступени, закреплённые только в стене, — самый сложный случай: крепление, стена и ступень работают совместно и требуют расчёта инженера, а не выбора по каталогу.
Ступени для облицовки бетонной лестницы
Накладные ступени, полностью приклеенные к существующей бетонной лестнице, почти не работают на изгиб. Их толщина определяется конструкцией свеса, клеем и необходимостью сохранить одинаковую высоту всех ступеней после облицовки. Помните о последнем пункте: если отметки чистого пола вверху и внизу марша меняются, меняется и высота первой и последней ступени.
Цельные ламели, сращённые или из одной доски: как устроены ступени
Почти ни одна современная дубовая ступень не вырезается из одной широкой доски. Широкие доски при сушке коробятся и растрескиваются, а дубовые бревна, из которых получаются бездефектные доски шириной 300 мм, редки и дороги. Поэтому ступени склеивают по кромкам из более узких ламелей. Как изготовлены эти ламели — главный выбор, который стоит перед покупателем.
- Цельные ламели (по-немецки durchgehende Lamelle) проходят по всей длине ступени одним куском. Они выглядят как цельная древесина, показывают текстуру без разрывов и являются премиальным вариантом.
- Сращённые ламели (keilgezinkt) собирают из более коротких бездефектных заготовок, соединённых торцами на зубчатый шип с клеем. Зубчатые соединения видны на лицевой поверхности как тонкие зигзагообразные линии. Они лучше используют бревно и стоят дешевле, а хорошо выполненное зубчатое соединение прочно; насколько прочно, разбирает статья о сращивании на мини-шип.
- Цельные ступени из одной доски возможны при небольшой ширине или как акцентное изделие, но они сильнее деформируются и коробятся, и найти их в длинных бездефектных размерах трудно.
Две детали важнее названия. Ламели следует располагать так, чтобы годичные слои чередовались или стояли близко к вертикали, — это сохраняет щит плоским, а клеевые швы должны выдерживать колебания влажности в отапливаемом доме. Оба вопроса разобраны в нашем руководстве по мебельному щиту из массива, где используется та же технология.
Влажность и акклиматизация
Древесина обменивается влагой с окружающим воздухом, пока не достигнет равновесной влажности — уровня, на котором она не набирает и не теряет воду. При температуре около 21 °C древесина приходит примерно к 6 % влажности при относительной влажности воздуха 30 %, примерно к 9 % при 50 % и примерно к 11 % при 60 %.3 Отапливаемый дом в Центральной Европе зимой находится на сухом краю этого диапазона, а летом — ближе к середине.
Показать данные
| Относительная влажность воздуха (ОВ) | Равновесная влажность |
|---|---|
| 30 % ОВ | 6,2 % |
| 40 % ОВ | 7,7 % |
| 50 % ОВ | 9,2 % |
| 60 % ОВ | 11,0 % |
| 70 % ОВ | 13,1 % |
| 80 % ОВ | 16,0 % |
Средние значения для древесины в целом; у отдельных пород они немного отличаются. Источник: Glass & Zelinka (2021), Wood Handbook FPL-GTR-282, глава 4, таблица 4–2 (строка 21,1 °C / 70 °F).
Лаборатория лесных продуктов США рекомендует устанавливать столярные изделия для интерьера, полы и мебель со средней влажностью 8 % при разбросе отдельных деталей от 6 до 10 % для большей части территории США.10 Эта цифра хорошо подходит и для отапливаемого жилья в Европе. Ступень, поставленная с влажностью 12 % из неотапливаемого склада, усохнет на месте; поставленная с влажностью 5 % — разбухнет.
Насколько деформируется дубовая ступень?
Wood Handbook предлагает простую линейную оценку: усушка начинается с предела насыщения клеточных стенок, около 30 % влажности, и равномерно растёт по мере высыхания древесины.3 Полная усушка европейского дуба от свежесрубленного до абсолютно сухого состояния составляет около 8,4 % в тангенциальном направлении (вдоль годичных слоёв) и 4,7 % в радиальном.1 Для ступени глубиной 300 мм, влажность которой снижается с 10 до 7 %, это даёт примерно 2,5 мм усушки при ламелях тангенциальной распиловки и около 1,4 мм при ламелях радиальной распиловки (наша оценка по методу Handbook). Бук с тангенциальной усушкой 11,7 % против 8,4 % у дуба деформируется примерно на 40 % сильнее.1
Отсюда два практических следствия. Оставьте ступени в помещении, где их будут устанавливать, на время, достаточное для акклиматизации, — распакованными, уложенными горизонтально с воздушными зазорами, — и монтируйте их только после высыхания мокрых работ, таких как стяжка и штукатурка. И рассматривайте тёплый пол под площадкой или нижней ступенью как сухой климат: древесина ближе всего к источнику тепла высыхает сильнее всего.
Правильная геометрия: правила зависят от страны
Ступень хороша ровно настолько, насколько хороша лестница, частью которой она является. Высота ступени и ширина проступи (горизонтальное расстояние от свеса до свеса) задаются строительными нормами, а эти нормы национальные. Не смешивайте их: немецкую лестницу проектируют по немецким ограничениям, английскую — по английским.
Германия: DIN 18065
DIN 18065 требует проектировать соотношение высоты ступени и ширины проступи по правилу шага (Schrittmaßregel): удвоенная высота плюс ширина проступи, 2s + a, должна составлять от 590 до 650 мм. Правило восходит к французскому архитектору Франсуа Блонделю, 1683 год. Соотношение, которое воспринимается как самое удобное, — высота 170 мм и проступь 290 мм — удовлетворяет также правилу удобства (a − s = 120 мм) и правилу безопасности (a + s = 460 мм). Высота ступени и ширина проступи могут отклоняться от проекта на ±5 мм.4
Для основных лестниц в жилых зданиях не более чем с двумя квартирами высота ступени должна составлять 140–200 мм, ширина проступи — 230–370 мм, а ширина марша в свету — не менее 800 мм. В других зданиях высота ступени 140–190 мм, ширина проступи 290–370 мм, ширина марша не менее 1 000 мм. Открытые лестницы без подступенков и лестницы с шириной проступи 260 мм и менее должны иметь напуск ступеней не менее 30 мм.5
Англия: Approved Document K
В Англии нормы задаёт Approved Document K (редакция 2013 года). Для частной лестницы в жилом доме высота ступени составляет 150–220 мм, ширина проступи — 220–300 мм, уклон — не более 42°. Обычное соотношение между ними — 2R + G = 550–700 мм. Открытые подступенки в жилых домах допускаются, если ступени перекрывают друг друга не менее чем на 16 мм и через зазор не проходит шар диаметром 100 мм, а свес не должен выступать более чем на 25 мм.6 В Уэльсе, Шотландии и Северной Ирландии действуют собственные документы.
Показать данные
| Высота ступени (мм) | DIN 18065, минимальная проступь | DIN 18065, максимальная проступь | Approved Doc. K, минимальная проступь | Approved Doc. K, максимальная проступь |
|---|---|---|---|---|
| 140 | 310 мм | 370 мм | – | – |
| 150 | 290 мм | 350 мм | 250 мм | 300 мм |
| 160 | 270 мм | 330 мм | 230 мм | 300 мм |
| 170 | 250 мм | 310 мм | 220 мм | 300 мм |
| 180 | 230 мм | 290 мм | 220 мм | 300 мм |
| 190 | 230 мм | 270 мм | 220 мм | 300 мм |
| 200 | 230 мм | 250 мм | 223 мм | 300 мм |
Approved Document K начинается с высоты ступени 150 мм. Оптимум по DIN: высота 170 мм, проступь 290 мм. Источник: Baunetz Wissen, Steigungsverhältnis и Stufen (обзор DIN 18065); HM Government, Approved Document K (2013), таблица 1.1. Значения рассчитаны SARAL.
Румыния и другие рынки
В Румынии и других странах геометрию лестницы задаёт проектировщик по национальным нормам проектирования. Само правило шага применяется по всей Европе, но его пределы национальные, поэтому берите их из чертежей, а не у поставщика ступеней. От вас изготовителю ступеней нужны чистая ширина проступи, величина свеса и все вырезы, а не перепроектирование лестницы.
Дуб, бук или ясень для лестницы?
«Бук или дуб для лестницы» — частый вопрос на немецкоязычных рынках, и данные дают ясную картину. Бук и ясень твёрже дуба и очень прочны.1 Кроме того, у бука спокойная однородная поверхность, которая хорошо принимает морилку и краску. Его слабое место — формоизменение: при самой высокой тангенциальной усушке из трёх пород буковые ступени требуют более строгого контроля влажности и сильнее реагируют на тёплый пол и сухой зимний воздух.1
Ясень твёрдый, вязкий и светлый, с выразительной текстурой, очень похожей на дубовую. На улице он нестоек, но для лестницы в помещении это неважно.2 Дуб по твёрдости находится посередине, деформируется меньше бука, красиво темнеет со временем и легче всего сочетается с дубовыми полами. Для лестницы, которая начинается от дубового пола, дубовые ступени остаются самым надёжным выбором; для окрашенной или очень современной лестницы со светлым однородным видом бук и ясень — хорошие альтернативы.
Отделка: масло с твёрдым воском или лак
Отделка определяет, как ступень изнашивается и как её можно отремонтировать. Есть два семейства.
- Масло и масло с твёрдым воском проникают в поверхность и оставляют тонкое открытое покрытие. Ступень сохраняет ощущение дерева, царапины менее заметны, а изношенный участок можно очистить и локально пропитать заново без шлифовки всей ступени. Цена — уход: промасленные ступени нужно обновлять, чаще всего по линии хода.
- Лак (полиуретановый или акриловый) образует закрытую плёнку, которая хорошо противостоит грязи и жидкостям и почти не требует ухода. Когда она всё же протирается по линии хода, ремонт обычно означает шлифовку и повторное покрытие всей ступени.
Для классификации по пожарной опасности правила ЕС перечисляют оба семейства: акриловые, полиуретановые или мыльные покрытия с расходом 50–100 г/м² и масло с расходом 20–60 г/м².9 Какую бы отделку вы ни выбрали, наносите её на все поверхности, включая нижнюю сторону и торцы, чтобы ступень равномерно поглощала и отдавала влагу.
Противоскользящие свойства: классы R, маятниковый тест и противоскользящие вставки
В Европе преобладают два метода испытаний, и их результаты не пересчитываются друг в друга. В немецком испытании на наклонной плоскости (DIN 51130) испытатель в защитной обуви идёт по образцу, покрытому маслом, на наклоняемой платформе; угол, при котором он поскальзывается, даёт классы от R9 (6–10°) до R13 (более 35°). Маятниковый тест, применяемый в Великобритании по BS 7976, проводит резиновый ползун по поверхности и даёт показатель PTV: 0–24 означает высокий риск скольжения, 25–35 — умеренный, 36 и выше — низкий.11
| Испытание | Класс или значение | Критерий |
|---|---|---|
| Наклонная плоскость (DIN 51130) | R9 | скольжение при 6–10° |
| Наклонная плоскость (DIN 51130) | R10 | 10–19° |
| Наклонная плоскость (DIN 51130) | R11 | 19–27° |
| Наклонная плоскость (DIN 51130) | R12 | 27–35° |
| Наклонная плоскость (DIN 51130) | R13 | более 35° |
| Маятник (PTV) | 0–24 | высокий риск скольжения |
| Маятник (PTV) | 25–35 | умеренный риск скольжения |
| Маятник (PTV) | 36 и выше | низкий риск скольжения |
Источник: Brassington (2009), NBS; диапазоны PTV по рекомендациям UK Slip Resistance Group (2005).
Распространённая ошибка — считать R9 высоким классом сцепления, потому что шкала доходит до 13. На самом деле R9 — низший класс, и поверхности класса R9, а иногда и R10, могут быть недопустимо скользкими во влажном или пыльном состоянии.11 На дубовой лестнице в жилом доме скольжение — это в основном вопрос обуви, носков и отделки. Запрашивайте у производителя отделочного материала результаты испытаний конкретного продукта, добавляйте противоскользящие добавки в последний слой или устанавливайте незаметные противоскользящие вставки у свеса там, где лестницей пользуются дети, пожилые люди или домашние животные.
Класс пожарной опасности: Cfl-s1 без испытаний
Для проектов с требованиями пожарной безопасности, таких как многоквартирные дома, гостиницы и офисы, у массива дуба есть полезное упрощение. Согласно Решению Комиссии 2006/213/ЕС, напольное покрытие из массива дуба с поверхностным покрытием толщиной не менее 20 мм и средней плотностью не менее 650 кг/м³ без испытаний считается соответствующим классу Cfl-s1 — с воздушным зазором под ним или без него. При толщине 8 мм оно достигает того же класса, если приклеено к негорючему основанию. В таблице указано, что это «применимо также к ступеням лестниц».9
С подступенками дело обстоит иначе. На них распространяется таблица для обшивки из массивной древесины, которая после Делегированного регламента (ЕС) 2024/1399 применяется только к необработанной древесине — древесине, которая не покрывалась и не обрабатывалась ничем, кроме камерной сушки.12 Поэтому промасленный или лакированный дубовый подступенок требует классификации на основе испытаний, если её требует проект. Это изменение подробно объясняет статья о вагонке из массива.
Монтаж ступеней на бетон и на деревянные тетивы
На бетонной лестнице ступени приклеивают всей площадью на эластичный клей для деревянных полов, который позволяет древесине немного двигаться, не разрывая клеевой слой. Бетон должен быть сухим, чистым и ровным, а каждую ступень перед укладкой нужно проверить по уровню и на одинаковую высоту: клеевой слой не является выравнивающим. Устанавливайте подступенки раньше ступеней, чтобы свес ступени скрывал верхнюю кромку подступенка.
На деревянной лестнице ступени устанавливают в пазы тетив или на кронштейны и прикручивают снизу, чтобы на ходовой поверхности не было видно крепежа. Отверстия под шурупы в кронштейнах должны быть продолговатыми поперёк волокон, чтобы ступень могла усыхать и разбухать без растрескивания. Какой бы ни была конструкция, защищайте готовые ступени во время оставшихся строительных работ: лист оргалита дешевле, чем повторная шлифовка лестницы.
Как мы делаем ступени в SARAL
Чек-лист заказа для столяров и подрядчиков
- Порода и сорт. Дуб, бук или ясень и сорт по внешнему виду: сколько сучков, заболони и колебаний цвета допускается.
- Конструкция. Цельные или сращённые ламели, ширина ламели и контролируется ли ориентация годичных слоёв.
- Размеры каждой ступени. Длина, глубина и толщина, с отдельным списком забежных ступеней и площадок. Указывайте чистую ширину проступи и свес отдельно.
- Свес и кромки. Прямая, скруглённая или полукруглая передняя кромка, радиус и вырезы под балясины или столбы. Чертежи или файлы DXF помогают избежать недоразумений.
- Влажность при поставке. Целевое значение, например 8 %, и допуск, а также как и на скольких деталях она измеряется.
- Поверхность. Зернистость шлифовки, без отделки, масло или лак; противоскользящая обработка; отделка всех поверхностей.
- Класс пожарной опасности, если нужен. Cfl-s1 для ступеней с покрытием толщиной не менее 20 мм и способ классификации подступенков.
- Упаковка. Комплектами на каждую лестницу с маркировкой по номерам ступеней, с защитой от влаги при транспортировке и хранении.
Если вам нужны щиты, а не готовые ступени, тот же список применим к мебельному щиту из массива для интерьера.
Часто задаваемые вопросы
Какой толщины должны быть ступени?
Это зависит от пролёта и опирания, поэтому единого ответа и официальной таблицы нет. Ступень, полностью опирающаяся на подступенки или приклеенная к бетону, может быть тоньше ступени, перекрывающей пролёт открытой лестницы, а консольные ступени требуют расчёта инженера. Для несущих ступеней применяются методы расчёта EN 16481.7 Каждое увеличение толщины на 25 % делает ступень почти вдвое жёстче (наша оценка по теории балок).
Достаточно ли прочны сращённые дубовые ступени?
Сращённые ламели широко используются для ступеней, и при подходящем клее и контролируемом оборудовании это конструкционное, а не декоративное соединение. Разница в основном визуальная: соединения видны на лицевой поверхности как тонкие линии. Спросите поставщика, как выполняются и испытываются соединения.
Какой влажности должны быть дубовые ступени?
Для отапливаемого дома — в среднем около 8 % при разбросе отдельных деталей от 6 до 10 %.10 Это соответствует равновесной влажности древесины в воздухе помещения с относительной влажностью около 40–50 %.3
Что лучше для лестницы — бук или дуб?
Бук твёрже, дуб меньше деформируется и более стоек. В помещении работают оба. Выбирайте бук ради однородного светлого вида и при стабильном климате в помещении; выбирайте дуб, если лестница примыкает к дубовому полу или тёплый пол делает климат суше.1,2
