Как рассчитать винтовую лестницу из металла. Расчет винтовой лестницы своими руками: формулы, правила, нюансы Компактная винтовая лестница размеры

руками – это возможность сделать самостоятельно уникальные “закручивающиеся” ступеньки.

Они ведут с одного этажа на другой.

Такая конструкция экономит место, которое пришлось бы выделять для установки обычной маршевой лестницы.

Типы конструкций винтовой лестницы могут быть разделены на три большие категории:

• С центральным столбом, на который и упираются ступени.
• Без опоры в середине (ступени крепятся на тетивах – окружающих стенах).
• Объединение первых двух (то есть ступени опираются и на центр и на боковые опоры – применяется для широких конструкций).

При самостоятельной сборке и изготовлении винтовой лестницы наиболее популярным и простым вариантом является первый – с центральным столбом.

Эта серединная (обсадная) опора легко делается из стальной .

Она должна иметь диаметр минимум шесть сантиметров, а толщину своей стенки – от половины сантиметра.

Только в таком случае конструкция будет крепкой.

Для начала работы стоит нарисовать план будущей лестницы на бумаге.

Если смотреть на этот важный элемент сверху, то окажется, что это правильная окружность.

Ее диаметр равен диаметру проема, предназначенного для винтовой лестницы.

Радиус конструкции будет обозначаться латинской буквой R и называется он радиус проема или консоли, причем внешний. Это самое большое измерение лестницы по ширине.

При этом нужно определиться с внутренним радиусом, который будет выглядеть в формуле так: R1. Он равняется толщине опоры, включая толщину ее стеночки. Например, если для постройки винтовой лестницы взяли максимально тонкую из возможных труб, ее R1 будет равен 6 см+0,5 см = 6,5 см. То есть R1=6,5 см=0,065 м.

Следующая величина, с которой нужно определиться, это количество оборотов, которые проходит лестница либо идущий по ней человек. Есть два выражения этого параметра: в градусах или в штуках.

Например, лестница делает два полных оборота вокруг своей опоры-оси. Тогда в штуках (n) этот параметр будет равняться двум, а в градусах (y) 2*360 = 720 0 , так как в одном обороте (в полном круге) триста шестьдесят градусов.

Итак, y=720, а n=2. Первая величина вполне удобна для отображения на чертеже, а вторая – для расчетов. Если лестница имеет более одного целого оборота (y>360, а n>1), то надо учесть следующее.

Человек, идущий по ней, обязательно должен проходить в полный рост, не рискуя удариться головой о верхний ее виток. Именно поэтому между двумя ступеньками, расположенными друг над другом обязательно нужно учесть расстояние в 180-190 см.

Для проверки этого параметра надо брать величину высоты винтовой конструкции (допустим – это пять метров) и разделить на то количество полных оборотов, которые она будет делать вокруг своей оси (в этом примере n=2). Итак, 5/2=2,5 м – показатель отличной просторной лестницы. Такая конструкция будет выглядеть красиво.

Следующий этап – определение длины окружности проема лестницы – L. Она равна 2*p*R*n, где все величины уже были описаны выше, а число p (“пи”) равно приблизительно 3,14.

Второй вариант расчета длины окружности – через y (количество градусов): L=2*p*R*(y/360). Если взять приведенные выше данные, а также принять за длину радиуса 80 см (R=0,8 м), то L будет равна 2*3,14*0,8*2=10,048 м.

Так была вычислена длина окружности внешней. Но идти по лестнице человек будет не по краю, а по середине ступени. Поэтому теперь стоит посчитать расстояние пути движения – l. В практике строительства таких лестниц был выявлен тот факт, что обычно нога ставится на две третьих радиуса винтовой лестницы, то есть за радиус пути движения r нужно брать 2*R/3.

В таком случае предыдущая формула примет вид: l=2*p*(2*R/3)*n или l=2*p*(2*R/3)*(y/360). Посчитаем полезную длину пути: l=2*3,14*(2*0,8/3)*2=2*3,14*0,53*2=6,65 м. Получается, внешняя окружность имеет протяженность более десяти метров, а путь – менее семи.

Для того, чтобы вычислить основные определяющие величины любой винтовой лестницы, нужно определиться с шириной для нее и количеством оборотов, которые она будет делать вокруг своей оси.

Определение параметров ступеней для любой винтовой лестницы

Расчет винтовой лестницы на второй этаж – это наиболее востребованный вариант изготовления подобной конструкции. Для того, чтобы сделать такую лестницу, все описанные выше формулы подходят.

Кроме этого, можно упростить определение ширины и высоты ступеней для лестницы с первого на второй пролет, вычислив их следующим образом.

Сначала надо узнать высоту самого этажа (расстояние от пола до на первом этаже). Эта цифра обозначается буквой H1 (например, H1=4,5 м). Также нужно знать толщину перекрытия между первым и вторым этажом – H2 (допустим, H2=0,5 м). Тогда высота винтовой лестницы будет суммой этих двух чисел: H=H1+H2=4,5+0,5=5 м.

Теперь хозяевам предстоит решить, какой высоты будет каждая ступенька. Рекомендуемая величина – 18-22 см. Для этого примера примем высоту ступени (s) равной двадцати сантиметров (s=0,2 м).

Рассчитаем количество ступеней (x). Для этого нужно разделить высоту лестницы на высоту одного элемента. Получаем: x=H/s=5/0,2=25 ступеней. То есть с заданными ранее параметрами расчетное количество элементов лестницы будет составлять двадцать пять.

Обратите внимание, что последняя верхняя ступень – это пол второго этажа, поэтому ее делать не нужно будет.

Итак, расчет радиусов и длин окружностей лестницы произведен. Также выяснено, сколько ступеней понадобиться сделать. Они могут быть выполнены из , не обязательно делать металлические.

Ступени для винтовой лестницы имеют не прямоугольную форму плоскости, а клинообразную. Это значит, что к центру они сужаются, а к внешнему краю – наоборот, расширяются.

Рассчитаем длину ступени (h) – расстояние от центральной опоры до внешнего края конструкции. Величина вычисляется так – это разность между радиусом лестничного проема и радиусом опоры или R-R1. Итак, длина ступени в приводимом примере равна: h=R-R1=0,8-0,065=0,735 м, то есть h=73,5 см.

Так как величина h меньше метра, можно не боятся делать ступени для подобной винтовой лестницы из дерева (твердых пород). В случае, когда эта величина получается более одного метра, нужно ее делать с дополнительной опорой на боковые тетивы либо брать более надежный , например, сварной металл.

Еще один вариант – сделать металлический каркас для каждого элемента, а сверху установить деревянные планки.

Теперь нужно определить не менее важный, чем все предыдущие величины, момент. Это ширина проступи (та плоскость, на которую становится нога при подъеме по лестнице, либо при спускании человека вниз).

Важный момент: это число будет показывать ширину ступени в том месте, куда обычно опускается ступня – то есть на две третьих от центральной опоры. Эта величина будет обозначаться опять же латинской буквой – буквой d.

Итак, d равняется частному между полезной длиной лестницы (l) и количеством ступеней (x), d=l/x=6,65/25=0,26 м=26 см. Ширина проступи – чуть менее тридцати сантиметров.

По желанию, учитывая потребности тех людей, которые будут пользоваться лестницей, можно сделать ступени уже или шире, соответственно их количество тоже изменится. Оптимальным размером проступи считается величина от двадцати пяти до сорока сантиметров.

С помощью несложных вычислений можно определить длину пути по лестнице и ширину проступи.

Расчет размеров самой ступеньки

Расчет винтовой лестницы, чертежи для которой рисуют на основании вычислений, строят во время планирования построения этой конструкции. Но вычисления не будут полными без определения размеров каждой ступени. Итак, после определения ее длины, надо выяснить, каким будет широкий край.

Необходимо просчитать максимальную ширину проступи. Эту величину обозначим латинской буквой d1. Показатель d1 – это несколько закругленный отрезок по самому широкому внешнему краю ступени, то есть фактически – ширина самого широкого ее места. Для самого узкого отрезка определим такое обозначение – d2 – это глубина проступи вблизи -центра (обсадной трубы).

Обычно ее делают не менее десяти сантиметров. Например, для расчета d2 будет равно 10 см (d2=0,1 м). Проступь d1 рассчитывается так. Длина лестницы (внешняя) L делится на количество ступеней (x): d1=L/x=10,048/25=0,40 м=40 см.

Для дальнейших расчетов потребуется узнать угол каждой ступени. Обозначим его буквой a. Для того, чтобы узнать угол каждого конструктивного элемента винтовой лестницы, нужно сделать следующий простой расчет: a=y/x=720/25=28,8 0 . То есть угол ступени составляет менее тридцати градусов, а именно 28,8 градусов.

Для правильных расчетов, касаемых ступеней с прямым (ровным) внешним краем, придется сделать вычисления по такой формуле: с=2*R*sina/2, где с – длина хорды (отрезка), определяющей максимальную ширину ступеньки (проступи). Итак, для приводимого примера с будет равно 2*0,8*sin28,8/2=2*0,8*0,48/2=0,384м=38,4см.

Теперь можно сделать ступеньку, точнее все двадцать пять ступеней, так как все параметры известны и просчитаны. Чертеж рисуйте в двух вариантах. Разные виды конструкции лестницы, которые будут изготавливаться для лучшего воплощения в жизнь этой затеи, просто необходимы.

Некоторые правила, касающиеся обустройства винтовых конструкций в доме:

• Возле центральной опоры ступени по ширине проступи должны быть от десяти-пятнадцати сантиметров. Меньший размер этого элемента повышает опасность использования лестницы.
• Длина ступеней зависит от наличия свободного пространства в помещении, а также от назначения и использования. Если людей, которые ежедневно или даже ежечасно будут проходить по лестнице, много, тогда есть рациональное зерно в том, чтобы делать лестницу пошире – метр и больше. При редком пользовании узким кругом лиц достаточно радиуса в один метр при ширине ступени от шестидесяти-восьмидесяти сантиметров.
• Высота прохода, как уже упоминалось выше, не должна быть ниже ста восьмидесяти – ста девяноста сантиметров для того, чтобы голова, и лоб в частности, идущего по лестнице человека была в целости и сохранности.
• Самое важное для создания винтовой конструкции с опорой на центр – прочность опорного столба. Точка, на которой он стоит, обязана держать на себе достаточно большую нагрузку. Это нужно учитывать так же, как и то, что стоять эта центральная часть должна строго вертикально.
• Для того, чтобы подъем и спуск по лестнице был удобен, ее размеры требуется сделать пропорциональными друг другу. Как это проверить? Очень просто: возьмите двойную ширину проступи (по пути прохождения), которая в данном примере обозначается латинской буквой d и равняется двадцати шести сантиметрам. Добавьте туда высоту ступени, которая в данном примере обозначался буквой s и равна двадцати сантиметрам. Результат должен быть в пределах шестидесяти шести сантиметров или меньше.
• Чтобы вся конструкция была еще прочнее, нужно и рассчитывать каждую ступень так, что одна немного находит нахлестом на другую.
• Для устойчивости и долговечности, кроме опорного столба, можно сделать дополнительную опору на боковые стены или тетивы. Расчет ступеней при этом не отличается от приведенного выше.
• Практически любой лестнице нужны перила. Это – конструктивный элемент, который придает дополнительную безопасность всему изделию.
• Центральный опорный элемент для винтовой лестницы может быть изготовлен из стали, металла или быть асбоцементным.
• В плане (вид сверху) винтовая лестница не обязательно должна быть круглой. Вот еще несколько вариантов ее формы: овальная, квадратная, неправильной формы с изгибами.
• Если лестница является вспомогательной и ведет в подсобные помещения (на чердак, в цокольное помещение). В случае, когда ею не пользуются часто можно сделать диаметр от 1,4-1,5 м с шириной проступи 55-60 см. А вот установка подобной лестницы с диаметром три метра и более не является целесообразной, так как при таких пространственных возможностях лучше делать обычную маршевую лестницу.
• Придерживайтесь диаметра внутреннего прохода (что возле перил) – сто двадцать – триста тридцать сантиметров.

Кроме того, все конструктивные элементы вместе, собранные в винтовую лестницу, на всякий случай берутся из расчета того, что по ней одновременно могут идти два, а то и три человека.

Будущий ступеней нужно предусматривать как на верхней стороне, так и на внутренней.

Для изготовления винтовой лестницы своими руками нужно изобразить горизонтальную и вертикальную проекции.

Первая из них – рисунок (чертеж) по линии пути, вторая – по внешнему ее краю.

Для этого сначала необходимо произвести расчеты всех важных величин. Таких как высота лестницы, высота и ширина ступени и проступи.

Как сделать винтовую лестницу самостоятельно, можно посмотреть на видео:

Прежде всего, следует определить габариты проема в перекрытии (от этого зависит длина проступи) и расстояние между этажами (определяет количество ступеней). Также необходимо продумать угол закручивания винтовой лестницы. При прохождении полного круга по винтовой лестнице вы заканчиваете движение в той же точке по горизонтали, откуда его и начали. Если вы строите лестницу посередине помещения, вход на лестницу и выход с нее можно устроить в любом удобном месте. Однако если вы планируете установку лестницы в углу или возле стены, обратите внимание на направление вращения и определите точку входа и выхода с лестницы, вполне вероятно, что вам придется отказаться от 360° вращения лестницы и взять за основу другой угол. В домах мансардного типа нужно учесть высоту до перекрытия, чтобы не удариться головой о конструкции мансарды, как при движении, так и при выходе с лестницы.

Перед строительством лестницы нужно составить проект, в котором определяют длину проступи и количество ступеней. Предположим, что мы проектируем винтовую лестницу с углом поворота 360°, диаметром 2 и высотой 3 м.

Приступаем к проектированию лестницы. Длина окружности лестницы (рис. 13, 14) оборотом в 360° исчисляется по формуле: L =2πR. Длина окружности по линии движения вычисляется по формуле L =2πr, где r =2R/3, так как средняя линия движения по винтовой лестнице находится на расстоянии 2/3 радиуса лестницы. Таким образом, длина окружности по средней линии движения составит L =4πR/3 = 4×3,14×1000/3 = 4187 мм (4,19 м).

Этими вычислениями мы получили развертку лестницы, соответствующую обычной одномаршевой лестнице. При высоте этажа (от пола до пола) 3 м рационально принять высоту шага ступенек равной 150 или 200 мм, тогда количество подъемов будет 20 или 15. Предположим, что остановились на варианте лестницы с 15 подъемами. Для 15 подъемов требуется 14 ступенек, последняя 15 ступенька одновременно служит лестничной площадкой. Ширину последней ступени мы можем принять равной ширине двух рядовых ступеней либо трех–четырех. Здесь важно понять, что вступая на первую ступень, общая высота уменьшается на высоту ступени, а в лестницах с поворотом на 360° над головой площадка. При 15 подъемах лестницы высота каждой ступеньки, получается, по 200 мм. Значит, при высоте этажа 3 м мы можем допустить установку площадки шириной в 4 ступени. Поднявшись на четвертую ступеньку, мы теряем 800 мм высоты, а над головой остается еще более 2 м.

Вычислим ширину проступи нашей лестницы по средней линии движения. Она должна подчиняться формулам: 2а+b = 600…640 мм или а+b = 450±20 мм. Подставляя высоту ступеньки в формулы получаем, что ширина проступи по первой формуле должна быть в пределах 200–240 мм, по второй 230–270 мм. А что мы имеем на самом деле? Делим длину развертки 4187 мм на 14 ступенек, получаем 299 мм. Это размеры стандартной лестницы продающейся на строительном рынке, мы ее несколько изменим, поскольку ступенька для такой высоты подъема не проходит по формулам эргономики - она слишком широкая. В ней получается увеличенная ширина шага (2×200+299=699 вместо 620 мм). Целесообразно довести количество подъемов до 17 (16 ступенек плюс площадка). Тогда ширина проступи составит: 4187/16=262 мм, а высота подъемов 3000/17=177 мм. Причем 16 подъемов будут по 177 мм, а самый первый подъем на 9 мм ниже - 168 мм (168+16×177=3000 мм). Эти размеры ступенек удовлетворяют требованиям эргономики и позволяют нам сделать верхнюю площадку шириной до пяти ступенек, поскольку поднимаясь по лестнице, мы можем позволить себе потерять в высоте до одного метра, а это как минимум 5 подъемов.

Необходимо добавить, что подсчет количества ступенек ведется обычным методом подбора. Надо просто делить высоту этажа на разное количество подъемов и смотреть, какие получаются размеры высоты и ширины ступенек и как они соответствуют нормативным формулам, то есть ширине шага человека. Когда высота лестницы не делится без остатка на количество подъемов с точностью до миллиметра, следует увеличить или уменьшить высоту первой ступени. Разница в размерах не превышает 10 мм, то есть практически незаметна. Все остальные ступеньки марша должны быть абсолютно одинаковыми как по ширине, так и по высоте. Небольшое отклонение по высоте между первой ступенькой и остальными допускается потому, что мы не можем кардинально изменить высоту этажа: она такая, какая она есть. Мы можем ее немного подправить толщинами напольных покрытий и подогнать высоту, чтобы она без остатка делилась на высоту подъемов, а если это невозможно, то изменить высоту первой ступени. Расчет ширины проступей более лоялен. Мы всегда можем слегка увеличить или уменьшить размер лестницы в плане, сделав все ступеньки одинаковой ширины, тем более что речь идет об остатке не более 10 мм. В винтовых лестницах еще проще, здесь все ступеньки забежные и делаются открытыми (без подступёнков), то есть ступеньки «забегают» друг под друга. Незначительное уширение проступей никак не скажется, нижняя ступенька просто чуть глубже «забежит» под верхнюю.

Ширину проступи по линии движения определили, теперь нам нужно рассчитать ширину ступени в узкой части. Ступени обычно нанизывают на стальную трубу диаметром 50 мм, для увеличения жесткости стойки и фиксирования ступеней на определенной высоте между ступеньками вставляются стальные гильзы и выточенные на токарном станке шайбы. Следовательно, общий диаметр центральной опорной стойки будет увеличен. Кроме того, в узкой части ступени будет просверлено отверстие диаметром 50 мм, чтобы ступенька не сломалась, ее нужно расширить, добавив во все стороны вокруг отверстия по размеру, равному одному диаметру (50 мм). Таким образом, получается, что ширина узкой части проступи в месте крепления к обсадной трубе составит 50+50+50=150 мм.

Рассчитываем ширину проступи в широкой части ступеней. Длина окружности составит: L =2πR =2×3,14×1000 = 6280 мм. Количество ступеней - 16 (17 подъемов). Значит, ширина проступи в широкой части ступеней будет равна 6280/16=393 мм. Итак, расчетные размеры проступи ступеней (рис. 60) составляют в узкой части 150, по линии движения (на расстоянии двух третей радиуса) - 262, в широкой части - 393 мм. Ступень можно изготовить по этим размерам, но в реальности форму ступени упрощают, соединяя линии разметки широкой и узкой части проступи. Размер ширины проступи по линии движения при этом увеличивается. Однако это мнимое увеличение, ступень действительно становится шире, но когда лестница будет полностью собрана, ширина проступи по линии движения будет равна расчетной. Ступеньки просто «забегут» друг под друга.

Рис. 60. К расчету размеров проступи винтовой лестницы (размеры в мм.)

Не забываем, что полученные нами расчетные размеры справедливы только для радиуса лестницы равному 1 м. При изменении радиуса либо при изменении положения линии движения, например, приняв ее равной R/2, размеры проступи будут другими. Почему можно изменить положение линии движения? Потому, что человек вообще не может неосознанно ходить строго прямо либо по нарисованной или воображаемой линии. В винтовых лестницах, где ступени клинообразные, размер проступи уменьшается от наружной границы лестницы к ее центру. Как бы мы не рассчитывали линию движения, одна нога все равно идет по широкой части ступени, другая по узкой. Многие изготовители винтовых лестниц давно перестали задумываться над этим вопросом и делают свои лестницы с подъемами 200 мм (14 ступеней, 15 подъемов), а ширина проступи у них получается такой, какой получается в зависимости от диаметра лестницы. Человек, пользующийся лестницей, сам найдет, где ему удобнее идти, ближе к краю или ближе к центру.

Все вышеприведенные расчеты велись по длине окружности и дуг. В связи со сложностью применения этих величин при натурной разметке ступеней, в расчетах лучше использовать хорды. Длина хорды вычисляется по формуле с=2Rsina/2 . Тем, кому вычисления с синусами кажутся слишком сложными, можно отказаться от такого расчета и считать хорды равными соответствующим длинам дуг, но учтите, что ступени при этом будут шире, чем нужно, следовательно, и нависание их друг над другом будет больше.

Для определения размера верхней ступени - лестничной площадки нужно понять, как лестница будет ориентирована в помещении. Лестница круглая, ее можно повернуть как угодно и обеспечить удобный заход на нее, но при этом нужно продумать, как сделать с нее выход. Размеры площадки вычисляются, исходя из планировки второго этажа. Некоторые решения размещения лестничных площадок изображены на рисунке 61.

Теперь нужно подготовить под лестницу проем в перекрытии верхнего этажа. Проем проектируется в процессе изготовления чертежей всего дома и оставляется открытым в период строительства. Если этого, по каким либо причинам не произошло, проем выпиливают в готовом перекрытии. Форма проема может быть квадратной или круглой. Главное условие, размер «в свету» оставляемого или выпиливаемого проема должен быть больше диаметра лестницы минимум на 20 см, то есть по 10 см с каждой стороны.

Мы рассмотрим изготовление круглого проема, как более сложного. Прямоугольный проем делается аналогично описываемому способу, но для его обрамления не требуются гнутые профили.

Разметьте планируемый проем на нижней поверхности пола (рис. 62), добавив со всех сторон необходимую для отделки толщину и перенесите разметку с помощью отвеса на потолок. Установите регулируемые домкратные стойки, как показано на рисунке. По центру проема просверлите в верхнем перекрытии сквозное отверстие снизу вверх. Перейдите наверх и найдите просверленное отверстие. Вставьте в отверстие штырь и с помощью шпагата и карандаша очертите круг, обозначающий проем с учетом толщины балки, обрамляющей проем. Сделайте сквозные отверстия для пропускания пилы лобзика и выпилите пол по контуру проема. Выбейте выпиленные куски досок пола. Несущие балки перекрытия пока не трогайте, их выпилим, когда будет готова отделка проема.

Для устройства балки проема, имеющего форму окружности, нужно произвести загиб пиломатериалов. Загиб можно сделать несколькими способами, но наиболее простой способ гнутья, доступный в домашних условиях, «холодноклеевой». На большом и ровном столе, обитом кровельной жестью (обивка стола жестью не допустит приклеивания изготавливаемого элемента к поверхности стола), устанавливаются стальные или деревянные кружала, образующие требуемый диаметр (рис. 63). К столу на расстоянии от кружал чуть большем, чем толщина загибаемого элемента, закрепляются деревянные или стальные упоры. Для обеспечения хорошего обжима высота упоров и кружал выбирается больше, чем требуется для данного элемента. От того, как качественно будут изготовлены кружала, зависит качество изгибаемой конструкции. Вместо упоров и клиньев могут быть использованы струбцины.

Гнутую балку изготавливают из шпона, так называется тонкий лист древесины. В зависимости от способа изготовления различают лущеный, колотый и пиленый шпоны. Лущеный шпон толщиной 0,25–1,66 мм встречается наиболее часто. Качества лущеного, колотого и пиленого шпона примерно одинаковы.

Весь процесс склейки можно сравнить с изготовлением папье-маше из бумаги. В кондуктор последовательно вставляются предварительно промазанные клеем полосы древесного шпона и обжимаются клиньями. Первая и последняя полоса шпона должны быть полной длины и загибаться в кольцо, середина может быть заполнена более короткими кусками. Все полосы шпона делают на 5–10 мм большей высоты, чем требуется, для последующей острожки и шлифовки полученного изделия. Для более качественного обжима допускается использовать шурупы, вкручиваемые впотай, которые навсегда остаются в балке. Процесс изготовления гнутой балки в зависимости от ее толщины может выполняться в один или несколько приемов, то есть в кондуктор можно зарядить весь пакет шпона или только часть, например, половину толщины, а после просушки следующую половину. Для достижения более высокого качества работ можно укладывать в кондуктор по одному слою, обжимать, сушить и вставлять следующий слой. Скорость работ заметно упадет, но повысится качество обжима, следовательно, всей балки. Но при этом не следует забывать о главном правиле: все склеиваемые слои должны быть примерно одинаковой влажности.

После склеивания и просушки изогнутую балку обрамления проема устанавливают в перекрытие. Для этого в перекрытии выпиливают несущие балки и закрепляют обрамление (рис. 64). Гнутую конструкцию прикрепляют к существующим несущим балкам угловыми накладками либо металлическими зубчатыми пластинами (МЗП). Для окончательной отделки проема нужно изготовить два закругленных плинтуса и установить их на шурупах сверху и снизу проема. Плинтусы изготавливаются в том же кондукторе с единственной разницей в том, что они делаются чуть шире балки и значительно ниже.

Винтовые лестницы – это не просто строительные конструкции, они являются украшением в оформлении интерьера. Они компактней и удобней лестниц других форм. Разнообразие размеров, конструкций и используемых материалов позволяет вписать такое сооружение в любой интерьер. И если потратить немного сил и времени на изучение особенностей проектирования и постройки винтовой лестницы, то можно самостоятельно сделать такое функциональное украшение в своем доме.

Виды винтовых лестниц

По форме винтовые лестницы бывают многоугольными и круглыми . Многоугольные устанавливаются возле стены, а в центре помещения эффектней смотрятся круглые конструкции.

По видам конструкции они бывают с опорой ступеней:

• на стойку;
• на стены, расположенные по периметру (стенки колодца, в котором образовывается лестница);
• на ограждение или гнутые тетивы.

Если выбирается конструкция с опорной стойкой, то проступи могут опираться на нее или же в ней защемляться.

С учетом всех особенностей конструкции можно выделить четыре типа винтовых лестниц:

1. Простые клинообразные ступени широким концом опираются на стенки лестничного колодца, а узким на опорный столб, который может быть возведен из кирпичей или составлен из концов ступеней, на которых выполнены утолщения.
2. Ступени закреплены узким концом в среднем монолитном столбе без опоры на стены. Это очень воздушная не загроможденная деталями конструкция.
3. Ступени закреплены в изогнутых тетивах наружным широким краем. В конструкции такой лестницы нет опорного столба. Сооружение очень красивое и необычное и очень сложное в изготовлении.
4. Стальная винтовая лестница с внутренним опорным столбом, который выполняется из толстостенной трубы диаметром не менее 50 мм, так как именно он несет основную нагрузку. Такие лестницы наиболее часто встречаются и отличаются по большей части только элементами декора.

Для всех типов винтовых лестниц существует одна особенность – они, как правило, выполняются без подступенков, так как ступени ближе к опоре узкие и нога при подъеме становится на них со свисанием вперед. Вообще, по винтовой лестнице рекомендуется ходить не слишком быстро, соблюдая правила осторожности. Надежные поручни – это не элемент декора, а жесткая необходимость, и соответствующие типовым нормам размеры проступей еще важней для безопасности движения.

Принятые размеры винтовых лестниц основываются на эргономических принципах и правилах безопасности, то есть в основе лежит удобное перемещение и безопасная эксплуатация сооружения.

Основные размеры:

• ширина лестничного марша 530- 1430 мм;
• диаметр отверстия в перекрытии 1400- 3400 мм;
• диаметр лестницы по наружному краю перил 1300- 3300 мм;
• диаметр прохода по внутреннему краю перил 1200- 3200 мм;
• расстояние между витками (высота прохода) от 1900 мм, выше роста человека, чтобы не пригибаться при ходьбе;
• угол одного поворота лестницы по спирали – 270-360°.
• ширина проступи в районе движения – от 200 мм, а на расстоянии 150 мм от стойки – от 100 мм, хотя оптимальной является ширина 280 мм, так как при спуске, опираясь только на пятку, можно упасть;
• высота подъема ступени 150- 200 мм. Для винтовой лестницы оптимальной будет высота не меньше 170 мм, так как при подъеме верхние ступени зачастую находятся над головой идущего;
• количество ступеней в полном обороте больше 12, во всей же конструкции их должно быть нечетное количество;
• высота перил в пределах 900- 1200 мм.

Если говорить об основной лестнице, а не о чердачной, то диаметр проема в перекрытии должен быть не менее 2000 мм , а проступь должна быть длиной от 900 мм, то есть диаметр лестницы – 1800 мм. Разница в 100 мм на сторону предназначена для того, чтобы выполнить ограждение, и рука удобно располагалась на поручне. Для доступа на чердак будет удобна дополнительная лестница диаметром 1200 мм в проеме – 1400 мм.

Если учесть, что процентов тридцать длины проступи уходит на нависание забежных ступеней друг над другом у центрального столба, то для хождения остается немногим более полуметра. Разойтись на такой лестнице трудно, а увеличивать диаметр смысла нет. Кроме того, по ней сложно носить грузы, для этой цели диаметр отверстия в перекрытии должен быть не меньше 2200 мм. Но все эти недостатки компенсируются красотой и компактными размерами сооружения.

Расчет размеров

При изготовлении металлической лестницы в качестве опоры берут стальную трубу с диаметром 50 мм и толщиной стенки не менее 5 мм. Тогда узкая часть проступи должна быть не менее 150 мм, чтобы выполнить отверстие под трубу, так, чтобы между краем отверстия и краем ступени оставалось расстояние не меньше диаметра отверстия. Эти размеры используются при дальнейших расчетах.

Размеры проема

Условные обозначения:

• H – высота проема;
• R – радиус окружности проема;
• R1 – внутренний радиус проема или наружный радиус опорного столба;
• r – радиус пути движения, обычно r = 2/3 R (две трети радиуса окружности проема);
• γ – угол оборота марша вокруг оси в градусах;
• n – количество оборотов марша вокруг оси, то есть n = γ/360°;
• L – полная длина окружности проема;
• l – полная длина окружности по линии движения.

Форма поступи в винтовой лестнице напоминает лепесток, закругленный с узкой стороны, с отверстием в нем для крепления на опорном столбе, поэтому речь идет о защемленной узким концом консоли.

Условные обозначения:

h – длина поступи, h=R–R 1 (если h меньше 1000 мм, то консоль можно выполнять без металлического каркаса только из массива дерева);

W 1 – максимальная ширина консоли, хорда окружности с радиусом R ;

α – угол между радиусами R, проведенными через внешние края ступени;

W – ширина проступи, хорда окружности с радиусом 2/3R;

C – высота ступени;

Z – толщина консоли;

N – общее количество ступеней;

N 1 – количество ступеней в одном витке.

Расчеты количества ступеней и их размеров

Согласно формуле

• L=2πR =2πR,
• l=2π* r =2π*2/3 R =4πR/3;

примерное количество ступеней в одном полном обороте (витке) можно определить, зная среднюю ширину на линии движения W ≥ 200 мм

N 1 = l/ W =3 l /4 πR.

Если стандартная высота одного витка 1900 мм, то с запасом 100 мм

C = ((1900+100)+ Z)/ N 1 и N = H / C .

угол α= γ/ N , тогда ширина консоли W 1 =R*sinα, а ширина проступи на линии движения

W = r* sin α =2/3R* sin α .

Имея под руками таблицы Брадиса , ширину проступи на линии движения подсчитать несложно. Полученное значение должно быть в пределах 150- 200 мм обязательной ширины. Если оно отличается в любую сторону, нужно менять количество ступеней и делать уточняющий расчет. Таким несложным подбором можно установить количество ступеней для комфортного перемещения по винтовой лестнице.

Существует формула, по которой можно проверить оптимальные размеры ступени: если сложить ширину проступи и удвоенную высоту ступени, то сумма должна быть в пределах от 600 до 650 мм (величина среднего шага).

При расчете винтовой лестницы трудно придерживаться всех правил, ведь кроме безопасности и удобства существуют еще планировка, эстетические моменты, прочностные характеристики и геометрические размеры материала, из которого сделана конструкция. Наиболее жесткие требования предъявляются к высоте ступеней. Их ширина в винтовой лестнице не столь важна, потому что она все равно по длине консоли отличается настолько, что даже шаги правой и левой ногой идущего отличаются по величине. Поэтому определяя оптимальное значение размеров ступени, выбирают обычно вариант, в котором именно высота больше всего соответствует нормам.

Размеры типовых винтовых лестниц

Строить лестницу своими руками хлопотно, расчет параметров не так прост , но есть фирмы, специализирующиеся на проектировании и изготовлении винтовых лестниц по типовым и индивидуальным проектам из различных материалов. Производители массовой продукции предлагают готовые типовые конструкции, предусматривающие изменение базовых размеров в каких-то пределах и комплектующие к ним.

Самая простая и дешевая конструкция – винтовая со ступенями, которые закреплены на центральном столбе и на балясинах винтовых поручней, и может проектироваться так, чтобы движение по ней происходило против часовой стрелки и по ходу. Она выполняется из металла с различными видами покрытия и деревянными ступенями.

В паспорте на изделие обычно указываются стандартные размеры (обозначения могут быть другими, но суть от этого не меняется):

• диаметр лестницы D = 2R = 1200, 1400 или 1600 мм;
• высота лестницы в базовой комплектации H = 2860 мм;
• высота, до которой можно поднять конструкцию за счет изменения расстояния между ступенями H" = 3090 мм;
• высота за счет дополнительной секции H"" = 3320 мм;
• расстояние между ступенями C = 220 - 238 мм;
• толщина ступени Z = 35 мм;
• количество ступеней N = 16;
• количество ступеней за счет дополнительной секции N " = 17;

и в зависимости от количества ступеней и диаметра проема разные значения угла оборота марша γ и длину ступени h.

Если указан угол γ = 450°, значит, количество оборотов лестницы n = γ /360°= 450/360=1,25.

Изучить алгоритм расчета размеров всей конструкции и ее ступеней стоит хотя бы затем, чтобы, выбирая типовую винтовую лестницу, можно было представить, впишется она в существующий проем или нет, насколько она удобна (хотя бы теоретически, походить по ней можно не во всяком магазине) и безопасна, соответствует ли основным параметрам эксплуатации таких сооружений. А заказывая индивидуальный проект, можно будет практически на равных и со знанием дела обсуждать со специалистами параметры будущего украшения интерьера.

Винтовая лестница - это довольно сложная конструкция и в то же время самое хорошее и изящное решение для многоэтажных строений. Установка деревянных или металлических винтовых лестниц является самым оптимальным и компактным решением у себя дома. Это сооружение, которое не требует особых затрат и много пространства, и её можно сделать своими руками. Имеется довольно разнообразный выбор по материалу, дизайну и интерьеру. Какой именно подходит вам, рассмотрим ниже.

Разновидности винтовых лестниц

Винтовые лестницы всегда придавали какой-то определённый шарм дому. При правильном расчёте места и пространства такого рода лестницы могут быть самой любимой и красивой конструкцией в доме. Разновидностей данных сооружений так много, что каждому дому требуется индивидуальное решение. В основном выделяют четыре вида:

1. Винтовые лестницы, которые окружены специальными опорами или стенами. Опоры могут быть как из дерева, так и из металла. А посередине они прикреплены к деревянному столбу или каменной колонне. Такие столбы и колонны могут быть отделаны под материалы на ваш вкус и выбор.
2. Винтовые лестницы, которые не имеют специальных опор. Они обычно находятся посередине комнаты, тем самым не опираясь на стены. Посередине они прикреплены к опорному столбу.
3. Винтовые лестницы, которые не имеют опоры посередине, а опорой служат профессионально сделанные перила. От этой конструкции создаётся впечатление некоей парящей лёгкости. Это, как правило, самое оптимальное и красивое решение для дома, но она требует профессионального расчёта и особого подхода к делу.
4. Наружные винтовые лестницы, которые опираются на стальные трубы диаметром не менее 50 мм. Этот вид также очень распространён, так как не требует особых навыков и знаний для установки. Винтовая лестница такого рода является самым оптимальным решением для дачников, которые собираются делать всё своими руками.

Расчёт винтовых лестниц. Размер

При расчёте размера винтовой лестницы нужно учитывать все главные аспекты этой конструкции, как высоту перил, а также ширину самой лестницы. Если говорить о практике применения данного рода лестниц, то оптимальным размером пролёта является 0,90 м. Этот размер в данном случае мы имеем дело с конструкцией диаметром 2- 2,2 м .

Как рассчитать винтовую лестницу?

При расчёте размера винтовой конструкции нужно первым делом рассчитать ширину проёма. Проём или же просвет на второй этаж может иметь округлую или квадратную форму. При изготовлении проёма нужно учесть то, что его ширина должна быть больше на 20 см чем диаметр лестницы (нужно учитывать перила, 10 см с двух сторон).

Третьим делом нужно рассчитать угол закручивания лестницы. Для этого нужно определить точку входа на первую ступень и выхода из последней ступени. При расчёте последней ступени нужно учесть высоту до потолка. Нужно, чтобы от последней ступени до потолка оставалось больше места, чем рост человека, чтобы не задеть головой потолок при подъёме. Для расчёта угла закручивания нужно сделать предварительный чертёж винтовой лестницы. Эти наброски могут помочь вам наглядно увидеть всю конструкцию.

Расчёт винтовой лестницы на примере

Например, при высоте этажа 2,5 м, угла закручивания 270 ° и ширины проёма 2 м начинаем рассчитывать размер винтовой лестницы.

Сначала мы должны рассчитать диаметр всей конструкции. Как уже было сказано, диаметр нашего сооружения должна быть меньше чем ширина проёма. Так как ширина проёма у нас 2 м , то диаметр винтовой лестницы должен быть 1,8 м. Соответственно, длина ступени или ходовая часть составляет 0,90 м, что является самым оптимальным вариантом.

После определения диаметра конструкции, нужно рассчитать длину лестницы. Для этого используем всем нам известную школьную формулу измерения длину окружности.

Длина круга (L) = 2*П(3,14)*Радиус(R).

В нашем примере L =2*3,14*90=565 см.

Но у нас имеется неполный круг 360°, а 270°. Поэтому нашу длину умножаем на 0,75.

565*0,75=424 см

Теперь нам известна длина лестницы. Она составляет 4,24 м.

Следующий шаг – определение количества ступенек. Так как рекомендуемая высота каждой ступени от 15 до 20 см, мы берём 17 см как фиксированную высоту нашей ступеньки. Итак, нам известны высота каждой ступеньки (17 см) и высота этажа (2,5 м).

Итак, у нас есть количество ступенек . Округлим до 15 количество ступенек и рассчитываем точную высоту каждой ступеньки.

250/15=16,67 см

Во избежание некоторых недочётов при использовании сотых долей первую ступеньку сделаем чуть ниже 16,2 см, а остальные 16,7см.

Теперь нужно рассчитать ширину проступи. Известно, что ширина проступи должна вместить всю стопу. Наиболее удобный размер - это 20 - 25 см. Мы берём 23 см. У нас получилась прямоугольная ступенька. Но нам нужно размеры самой узкой и самой широкой её части. Узкая её часть равна диаметру опоры, которая поддерживает всю конструкцию. Здесь проступь будет иметь отверстие. Чтобы достичь наибольшей прочности нужно, чтобы диаметр проступи была в 2 раза больше чем опорная труба.

Винтовая лестница довольно сложная конструкция и требует большого усердия, хоть и кажется на первый взгляд довольно простой. Поэтому помощь профессионалов своего дела здесь очень даже уместна. Хоть выше и приведены расчёты, но для новичка самому соорудить такую конструкцию сложновато. Наличие опыта играет тут немаловажную роль.

Материал и дизайн винтовых лестниц. Расчёт

Для изготовления винтовой лестницы подходят абсолютно все материалы , будь то дерево и металл или даже бетон. Опорная труба или стойка, как правило, делается из металла. Но она может быть и из прочного дерева, натурального камня или бетона, главное, чтобы была прочная. Ведь вся конструкция держится на ней.

Перила тоже играют немаловажную роль. Как правило, перила делают из декоративных материалов, в основном, из кованого железа. Ажурные материалы, красиво изготовленные из железа, придают интерьеру самый благоприятный вид.

При установке винтовых лестниц нужно учитывать прежде всего удобство и долгосрочность конструкции. Придерживание следующих правил поможет вам при установке наиболее долговечной и безопасной конструкции:

• Установка винтовой конструкции на специальной бетонной "подушке" является самым безопасным решением. Ведь винтовая лестница - конструкция большая и тяжёлая. Часто пол не может выдержать такой нагрузки. Нужно учитывать вес самой конструкции и людей, которые будут по ней передвигаться. Поэтому для продления срока службы вашего сооружения необходимо всё это рассчитать и при необходимости принимать соответствующее оптимальное решение.
• Идеальная высота прохода- 2м, чтобы при подъёме не задеть головой какие-либо элементы вашей конструкции.
• При установке данного сооружения нужно учесть то, что ширина ступеней должна быть не менее чем ваши стопы, чтобы было максимально удобно передвигаться по конструкции. Каждый поворот должен быть оснащён не меньше 12 ступеньками.
• Для обеспечения максимальной безопасности нужно, чтобы смежные ступеньки скреплялись друг к другу дополнительно.

И в заключение приводим наиболее важные детали , которые нужно знать при установке винтовых лестниц. Почему же именно такому виду сооружения мы отдаём преимущество, и что же нужно знать?

• Винтовая лестница являет собой элемент оригинальности и стиля. Поэтому она может подойти под любой интерьер дома.
• Не требует много места - 1,5-2 кв. м более чем достаточно, чтобы вы воплотили любую идею.
• Обходится дешевле, чем привычная лестница.
• Достаточно обладать минимальными навыками при расчёте и установке.

Конечно же, нужно знать правила безопасности и соблюдать их при передвижении по данному сооружению. Быстрая ходьба по ним не рекомендуется, так как довольно крутой угол наклона является источником опасности. Но надёжные перила могут быть, как никогда, полезны в таких случаях. Поэтому самым оптимальным вариантом является винтовая лестница, обладающая 30-40 градусами угла наклона. А высота перил рекомендуется от 0,90 до 1,2 м. Нечётное количество ступеней и закручивание против часовой стрелки также рекомендуется профессионалами, так как многие люди обычно поступают на первую ступень правой ногой.