Расчет конструкции
Схема расчета винтовой лестницы
Количество забежных ступенек рассчитывается по такому же принципу, как и в аналогичных расчетах при изготовлении маршевых лестниц прямого типа:
Чертеж для изготовления конструкции
- Глубина ступенек по средней линии — минимум 200 мм;
- Глубина ступеньки на расстоянии от опорной стойки на 150 мм — минимум 100 мм;
- В широкой части, у края лестницы, глубина ступеньки — до 400 мм;
- Диаметр конструкции – 1,5 — 3 метра;
- Диаметр для прохода внутри лестницы – 1,2 – 2,8 метра;
- Ширина марша – в пределах 750 — 1430 мм;
- Проем в перекрытии диаметром – 1,3 – 3метра.
Важный расчетный параметр, при разработке чертежа винтовой лестницы — высота подъема, для комфортного передвижения по ней.
Для примера взят расчет лестницы высотой 3 метра и шириной марша 900 мм:
- D = 900 х 2 + 200 = 2000 мм, где:
- 900 – ширина марша в мм;
- 200 — диаметр опорной стойки, в мм.
Радиус подъема конструкции равен сумме ½ ширины марша лестницы и радиуса стойки: Rn = 0,4 + 0,1 = 0,5 м
Для расчета количества ступенек используется формула, по которой подсчитывается число ступенек на один виток спирали:
- L = 2 πr : 0,2 = 2 х 3,14 х 0,5 : 0,2 = 17,2 где:
- L – число ступенек в одном витке лестничной спирали;
- r – радиус подъема конструкции;
- 0,2 – глубина проступи.
Округлив полученную величину, получаем, что один виток лестничной спирали состоит из 17 ступенек. Обычно лестница содержит один виток, но может состоять из нескольких.
Оптимальная высота ступеньки рассчитывается так, чтобы высота витка спирали была удобной и безопасной для перемещения человека достаточно высокого роста. Для этого к росту человека 1800 мм добавляется дополнительно 200 мм, затем эта величина делится на число ступенек в одном витке: h = 200 : 17 = 12 см
Общее количество ступенек для винтовой лестницы, высота которой 300 см: n = 300 : 12 = 25 ступенек.
Чтобы винтовая лестница своими руками из металла была долговечной, безопасной и комфортной для передвижения, стоит соблюдать несколько полезных правил при разработке чертежей:
- При отсутствии в конструкции подступенков, повышается ее безопасность. В этом случае нога будет прочно опираться на ступеньку и не соскальзывать с нее и в узком месте;
- Если высота прохода не меньше 2 метров, обеспечивается безопасное и комфортное перемещение и довольно высокого человека;
- Место для размещения и жесткого крепления стойки для опоры конструкции выбирается так, чтобы она выдерживала вес конструкции и массу не менее двух-трех человек;
- При размещении ступенек внахлест на несколько сантиметров, обеспечивается комфорт передвижения, к тому же дополнительно укрепляется вся конструкция. Это обеспечивает установка кронштейна между задней и передней кромками расширенной части смежных ступенек.
Конструктивные размеры для монтажа винтовой лестницы
Разработка чертежа винтовой лестницы
После проведения замеров и выполнения расчетов, составляется чертеж конструкции. При этом на нем должны быть: основной вид, вид сверху и узлы для сборки лестницы, как на фото, что позволит самостоятельно создать качественный и подробный чертеж.
На виде сверху рекомендуется тонкими линиями начертить план помещения, указать на нем место установки и вид лестницы, направление движения человека на второй с первого.
Чтобы винтовая лестница на второй этаж (чертеж для ее изготовления) была понятной и содержала все необходимые сведения, имеется специальная инструкция для ее разработки:
- На чертеже указываются тип лестницы, масштаб изображения, обычно 1:5 или 1:10;
- Деревянная поверхность в разрезе наносится круговыми линиями;
- Металлические элементы – линиями под 45°, с удобным для восприятия шагом;
- Бетон – хаотичным расположение точек и маленьких кружочков;
- Пунктирными линиями указываются невидимые детали, прилегающие к конкретной поверхности, например, ступеньки на основном виде, примыкающие к тетивам;
- Выносятся номера позиций, для составления спецификации;
- Указываются габаритные и привязочные размеры для сборки конструкции. Если отдельные детали изготавливаются по сборочному чертежу, проставляются все размеры для их изготовления или дополнительно разрабатывается детальный чертеж;
- Разрабатывая конструкции на винтовые лестницы, на чертежах обязательно составляется спецификация узлов и деталей, с указанием их количества, материала для изготовления, массы. При отсутствии места, ее можно приложить к сборочному чертежу на отдельном формате;
- Угловой штамп содержит: наименование организации разработавшей чертеж, название изделия, должности и фамилии проектировщиков, масштаб изображения, массу всей конструкции.
Формулы расчета лестниц
…При расчете лестницы определяют основные размеры лестничного марша, которые максимально соответствуют удобству и безопасности перемещения. Оптимальный вариант – широкая и пологая лестница. Но на практике в каждом конкретном случае приходится исходить из параметров того места, которое оставили для лестницы. Иногда берешься за голову: как можно затолкать в данное пространство ниши 18-20 ступенек.
Основные параметры лестницы включают в себя высоту подъема, тип лестницы, площадь в плане, крутизну, число ступеней. Все эти параметры не являются независимыми, то есть их нельзя все назначить. Для прямой лестницы высота подъема и крутизна определяют площадь в плане и, наоборот, площадь в плане и высота подъема определяют крутизну. При проектировании надо сразу задать значения определяющих параметров. После этого можно вычислить крутизну, которая определит число ступеней.
Базовые формулы расчета лестниц.
- Формула среднего шага (S), она же, формула Блонделя: S = a + h×2 (600 ≤ a + h×2 ≤ 640).
- Формула безопасности: a + h = 460 мм.
- Формула удобства: a – h = 120 мм.
Практики предпочитают золотое сечение, дублирующее СП.
Все приведенные расчеты и формулы – это теория относительности, плюс-минус километр. Все расчеты делаются исключительно по существующей ситуации. Для понятия удобства проступи и подступенка существует золотое сечение – это 300 мм проступь и от 150 до 170 мм, подступенок, толщина ступени от 40 мм и до удобства обработки. От уровня наклона косоура, зависит исключительно высота подступенка. Просвет зависит от роста ходока, индивидуально. Карлику потребуется подступенок высотой от 120 мм и просвет 1000 мм.
Материалы изготовления
Для изготовления лестничных конструкций для коттеджей или многоуровневых квартир используются различные материалы и их комбинации.
Металл
Металл в качестве материала для изготовления лестниц отличается прочностью и длительным сроком службы. Экземпляры из него уместны в любом интерьере независимо от площади помещения.
Материал незаменим при монтаже наружной конструкции:
- на верхний этаж;
- мансарду;
- чердак.
Лестничные сооружения могут изготавливаться полностью из металла или иметь только основание из него.
Металлические модели бывают:
- сварные;
- кованые.
По типам сооружения:
- на двух косоурах;
- на 1 косоуре.
В основании конструкции — прочная балка из металла, двутавр или швеллер, на которую приходится максимальная нагрузка. На нее крепятся ступени.
Сильные стороны такой лестницы:
- долговечность;
- компактность;
- невесомость.
Экземпляры из нержавеющей стали не поддаются коррозии и прослужат полстолетия, сохранив первозданный внешний вид. Хромированные или окрашенные варианты обладают ограниченным сроком эксплуатации — не больше 6-7 лет.
Металл часто комбинируют с другими материалами:
- деревом;
- стеклом;
- бетоном.
Пластичность основы позволяет придать строению и ее деталям любую форму. Винтажная лестница с коваными поручнями смотрится легко и изящно.
Стекло
Стеклянные модели призваны служить доминантой интерьера и его украшением. Если на первое место выходит дизайн, этим конструкциям нет конкурентов. Для ежедневной эксплуатации рекомендуется построить еще одну, функциональную и удобную лестницу.
Экземпляры из стекла станут важной частью интерьеров в стилях:
- бионика;
- хай-тек;
- минимализм;
- техно.
При помощи такой модели можно гармонизировать предметы и поверхности из металла, дерева и камня, присутствующие в доме.
Достоинства строения:
- оригинальный внешний вид;
- прочность.
Конструкции делятся на 2 вида:
- Сборные — крепятся к стене при помощи металлической опоры. Из стекла изготавливаются ступеньки, они монтируются на больцы или используются на винтовых сооружениях. Оформление лестницы на второй этаж в тандеме с металлом очень гармонично. Материал усиливает эффект глянца и придает надежность хрупкому изделию.
- Сварные — надежнее, выдерживают большие нагрузки. Ступеньки строений держатся на косоурах. Для безопасности поверхность следует оснастить антискользящим покрытием.
Стеклянные сооружения могут повредиться при сильном ударе, на их поверхности со временем появляются заметные царапины. Для большей прочности лучше устанавливать закаленные или ламинированные разновидности. Более надежным считается акриловое стекло, но оно имеет свойство темнеть со временем.
Древесина
Дерево считается наилучшим материалом для лестницы, предназначенной для установки в частном доме. Материал подойдет для любых строений, в качестве маршевых — выглядит наиболее органично. Для кантри или американского стиля подобное решение незаменимо.
Дерево обладает массой положительных свойств, таких как:
- экологичность;
- природность;
- доступность;
- долгий срок службы;
- малый вес по сравнению с другими материалами;
- возможность комбинирования.
Представляя лестницу в доме, возникает образ прочной деревянной конструкции с фигурными перилами и красивой глубокой текстурой. Это может быть роскошное венге, дуб или древесина простых пород.
Оптимальными вариантами считаются:
- бук;
- орех;
- ясень.
Сосна недостаточно прочна для требуемой нагрузки.
Лаковое покрытие защитит дерево от негативного воздействия окружающей среды, но его придется регулярно обновлять. Этот вид изделий по душе ценителям натурального дерева и простоты конструкции.
Камень
Камень — лучший материал для создания внешних и внутренних лестничных сооружений. Такой экземпляр дополнит интерьер помещения, в котором царит роскошь.
Конструкция может быть выполнена из:
- гранита;
- сланца;
- мрамора различных оттенков;
- кварцита или известняка.
Лестничные марши из гранита отличаются:
- прочностью и стойкостью к неблагоприятным воздействиям извне;
- надолго сохраняют первозданный внешний вид.
Строения со ступеньками, изготовленными из крошки натуральных камней, прочны и долговечны.
Мрамор обладает потрясающей глубокой текстурой, подходящей для любого интерьера. В качестве лестничного покрытия он быстро изнашивается, буквально через несколько лет.
Достоинства строения:
- прочность;
- простота установки;
- привлекательный вид;
- компактность;
- относительно доступная цена.
Изделия из гранита или кварцита прослужат дольше. Более экономичный и облегченный вариант — экземпляр с каменными накладками для ступеней.
Модели из камня часто комбинируют с металлическими поручнями, их можно вписать во многие стили.
Цены за готовые лестницы на второй этаж и за услуги установки
Модель | Характеристики | Цена, руб. |
Стандарт-2 |
|
7 300 |
Левозаходная В-12 |
|
15 500 |
PH-LS 5 |
|
24 000 |
Spiral Color 160 |
|
77 000 |
Calgary Grey D14 |
|
53 000 |
Что касается услуг по установке лестниц, то они по регионам разняться. К примеру, производитель модели Spiral Color 160 производит установку за 25000 руб. При этом отдельно 1500 руб. возьмут за проведения замеров. Если заказана тонировка, то прибавляется еще 11000 руб.
Требования к конструкции
Для удобного использования лестницы ее конструктивные особенности должны отвечать усредненным эргономическим характеристикам пользователей и конструкции здания. Стандартные принятые в строительстве термины, описывающие конструкцию лестницы:
- ступень – опорная поверхность для ноги. Ступени бывают прямыми (ширина одинакова по всей длине), забежными (ширина по внешнему и внутреннему краю различаются, нормальная ширина сохраняется по центральной линии подъема), имеют нормальную или измененную высоту и ширину. Выделяют консольные, закрепленные посредине или с обеих сторон варианты. Ступени состоят из проступи (горизонтальная часть) и подступенка (вертикальная часть, расположенная между двумя проступями). СНиП нормирует ширину проступи и подступенка для жилых помещений 30 и 18 см соответственно, для чердачных и подвальных – 26 и 17,1 см;
- лестничный марш – ряд ступеней, идущих с постепенным повышением, связывающий две площадки (два этажа);
- косоур – наклонная балка, на которую укладываются ступени, может быть один, два или более, в зависимости от ширины и нагрузки конструкции;
- тетива – наклонная балка аналогично косоуру, но крепление ступеней идет не сверху, а сбоку, с помощью пазов или крепежных элементов;
- больцы – металлические (обычно) элементы, соединяющие ступени в единую конструкцию;
- опорный столб – центральная часть винтовой лестницы, на которую опираются одним концом забежные ступени или в которую вмонтированы консольные ступени;
- лестничная шахта (проем) – ограниченное несущими стенами пространство в здании, где располагаются лестничные марши;
- перила – ограничивающие лестницу с внешней и/или внутренней стороны элементы, используются для опоры при движении, обеспечивают безопасность эксплуатации. Могут быть функциональными или декоративными, состоят из поручней и стоек. При оформлении декоративной деревянной конструкции опоры поручней называются балясинами, а ряд перил с одинаковым углом наклона – баллюстрадой;
- лестничная площадка – разделяет марши лестницы, может быть только на этажах или межэтажной;
- уклон лестницы – отношение высоты подступенка к ширине проступи, выражается дробным числом или в градусах (реже в процентах).
При выборе размеров конструктивных элементов лестницы, следует учитывать не только конфигурацию помещения, но и комфорт использования. При этом расчет лестницы на второй этаж ведется на основании таких параметров:
- нагрузка на конструкцию – 180…220 кг на ступень, не менее 100 кг на перила. При активном использовании подъема или весе пользователей выше нормы прочностные параметры лучше увеличить;
- высота ступени. Данные СНиПа (30 см) основаны на том, что для человека удобным является подъем в пределах 15…20 см, то есть четверти шага (для взрослого человека среднего для европейцев роста нормален шаг длиной 60…80 см);
- ширина проступи – стандарт в 30 см основан на среднем размере ступни (26…32 см) и данных о том, что для комфортного опирания требуется размещение 90% площади ступни на проступи;
-
угол наклона лестницы. Средний, принятый для домашнего и общественного пользования, параметр составляет 26…33 градуса исходя из оптимальных размеров проступи и подступенка (ниже приведена схема, как сделать лестницу с учетом оптимального угла);
- ширина конструкции – 90…100 см. Данные приняты с учетом возможности разойтись на спуске/подъеме двум людям, пронести габаритные вещи;
-
высота прохода – не менее 200 см. «Психологический минимум», то есть спокойно воспринимаемое человеком расстояние от макушки до свода (проема) составляет 10…20 см.
Также при выборе конструктивных элементов необходимо учитывать соответствие дизайна изделия общему стилю оформления здания изнутри, возможности отделки и использование подходящих материалов.
Различие лестниц по количеству и конфигурации маршей
Маршевые лестницы
Маршевые лестницы — удобные, практичные, надежные, состоят из одного и более маршей. Каждый из них состоит из ряда ступеней, в количестве от двух до пятнадцати, больше ступеней в одном марше делать не рекомендуется. Подъем и спуск на таких лестницах происходит по прямой, под углом 30-45 к плоскости пола.
Маршевые лестницы можно разделить на следующие виды:
- лестницы с прямым маршем;
- одномаршевые поворотные лестницы с забежными ступенями;
- Г-образные лестницы
- П-образные лестницы
1. Лестницы с прямым маршем
Данный тип лестницы является самым удобным, но занимает больше всего пространства. В домах небольшой площади, возводить подобные конструкции не рекомендуется.
Одномаршевая лестница.
В помещениях с высокими потолками монтируют два и более маршей, делая между ними площадку.
Одномаршевая лестница с площадкой.
Конструкции с прямыми маршами рекомендуются для домов где живут маленькие дети и пожилые люди.
2. Одномаршевые поворотные лестницы с забежными ступенями
Поворотные одномаршевые лестницы применяются в случае когда выход прямого марша приходится в не удобное место, например стену.
Конструкции с забежными ступенями и поворотом на 90 градусов.
Прямые лестницы с поворотом на 90 градусов применяются в частных домах, где выход с прямого отрезка необходимо повернуть. Обычно поворот делают в нижней части, при помощи забежных ступеней. Они сочетают преимущества прямых маршевых и винтовых лестниц. Удобны для монтажа в углу помещения.
Лестница с забежными ступенями и поворотом на 90 градусов.
Конструкции с забежными ступенями и поворотом на 180 градусов.
Аналогично повороту на 90 градусов, лестницы с разворотом на 180 градусов позволяют сэкономить место, сделать более пологий подъем. Промежуточную площадку не применяют, разворот происходит на забежных ступеньках.
Лестница с забежными ступенями и поворотом на 180 градусов.
3. Г-образные лестницы
Конструкция из двух маршей, расположенных под углом 90 градусов друг к другу, соединенных площадкой, называется Г-образной лестницей.
В отличие от одномаршевой поворотной, обладает преимуществами:
- наличие площадки дает возможность отдыха при подъеме старикам, детям;
- прямые марши удобнее забежных ступеней;
- свободное место под пролетом, где можно оборудовать шкаф или поставить предметы интерьера.
Г-образная лестница.
4. П-образные лестницы
Конструкция из двух прямых маршей, которые соединяются площадкой и развернуты на 180 градусов относительно друг друга, называется П-образной лестницей. Это самый распространенный вид в частных домах и многоквартирных домах, общественных зданиях.
Основные преимущества такой лестницы:
- комфортное передвижение по маршам;
- наличие свободного пространства;
- большой выбор материалов для изготовления, декорирования.
П-образная лестница.
Спиральные лестницы
Криволинейные лестницы без центрального силового элемента, называются спиральными. Характерное отличие — круглый или овальный лестничный проем.
Монтируются спиральные лестницы в больших помещениях с высокими потолками, так как они занимают много места. Размещение может быть пристенное, повторяя изгибы стены или в центре помещения.
Размер элементов — ширина марша от 1,2 метра, а минимальный внешний радиус 3,5-4 метра. Они уместны в холлах больших загородных домов, гостиниц, бизнес-центров, офисов.
Могут вызывать дискомфорт у людей со слабым вестибулярным аппаратом.
Спиральная лестница.
Винтовые лестницы
Винтовые лестницы — конструкции с центральным силовым элементом. Все ступени крепятся к центральному столбу. Она занимает минимум места независимо от высоты подъема. Используется в помещения с малой интенсивностью движения.
Ходить по винтовой лестнице нужно осторожно, придерживаясь за перила. У людей со слабым вестибулярным аппаратом может быть головокружение. Подъем крупногабаритных предметов по ней исключен
Всю мебель нужно поднять заранее или через окно
Подъем крупногабаритных предметов по ней исключен. Всю мебель нужно поднять заранее или через окно.
Винтовая лестница.
Лестницы гусиный шаг
При ограниченном пространстве используют лестницу с большим углом наклона и ступенями, ориентированными только под левую или правую ногу. Такую конструкцию называют «гусиный». Благодаря прямому маршу и большому углу наклона, она занимает минимум места. Для ее эксплуатации или подъему габаритных предметов потребуется сноровка.
Требования к пожарным лестницам
У многих зданий и сооружений имеются пожарные лестницы. При этом, в подавляющем большинстве они смонтированы и эксплуатируются с отступлениями от требований ГОСТ. В данной статье рассмотрим подробно, в каких случаях требуется монтаж лестниц, какие технические требования к ним предъявляются и как они должны эксплуатироваться.
Основным нормативным документом, устанавливающим требования является ГОСТ Р 53254-2009 “Техника пожарная. Лестницы пожарные наружные стационарные. Ограждения кровли. Общие технические требования. Методы испытаний” .
Пожарные лестницы бывают двух видов — вертикальные и маршевые.
Вертикальные лестницы требуются для целей тушения пожара и обслуживания здания, а м аршевые лестницы к тому же могут использоваться как эвакуационные пути.
Необходимость устройства пожарных лестниц:
Для зданий высотой 10 метров и более от уровня проезда пожарных машин до верха наружной стены (парапета) или до карниза кровли должны предусматриваться выходы на кровлю, в том числе по наружным пожарным лестницам.
Число выходов на кровлю следует выполнять не менее, чем один выход:
- на каждые полные и неполные 100 м длины здания с чердачным покрытием;
- один выход на каждые полные и неполные 1000 м 2 площади кровли здания с бесчердачным покрытием для зданий классов Ф1, Ф2, Ф3 и ф4;
- по пожарным лестницам через 200 м по периметру производственных зданий;
- на каждые полные и неполные 40000 м 2 кровли производственных зданий (наружные лестницы допускается использовать при условии высоты здания до отметки чистого пола верхнего этажа не более 30 м).
Допускается не предусматривать пожарные лестницы:
- на главном фасаде здания, если ширина здания не превышает 150 м, а со стороны, противоположной главному фасаду, имеется линия противопожарного водопровода;
- для выхода на кровлю одноэтажных зданий с покрытием площадью не более 100 м 2
Вертикальная лестница — это пожарная лестница, конструктивно состоящая из двух параллельных вертикальных тетив, жестко соединенных поперечными опорными ступенями.
В каких случаях используют вертикальные пожарные лестницы:
- для подъема пожарных на высоту не более 20 метров;
- в местах перепада высот кровли зданий более 1 м, но не более 20 м;
Пожарные лестницы должны выполняться из негорючих материалов.
При высоте лестницы более 6 м, должно быть предусмотрено ограждение.
Прямоугольные площадки вертикальных лестниц для выхода на кровлю должны иметь длину не менее 0,8 м.
Допускается выполнять нижнюю секцию вертикальной лестницы выдвижной с обеспечением надежной фиксации в рабочем положении.
Ограждения кровли не должны пересекать выход на кровлю с площадок лестниц.
Размеры элементов вертикальных лестниц
Маршевая лестница — это пожарная (эвакуационная) лестница, состоящая из жестко соединенных между собой маршей и площадок.
Маршевые наружные лестницы бывают эвакуационными (3-го типа — наружные открытые) или пожарными типа П2, предназначенными для обеспечения тушения пожара и проведения спасательных работ (с допустимым углом наклона до 80,5 º ).
Необходимость устройства маршевых пожарных лестниц:
М аршевыми должны быть пожарные лестницы, предназначенные для подъема пожарных на высоту более 20 метров и в местах перепада высоты кровли более 20 метров.
Необходимость устройства эвакуационных лестниц определяется исходя из требуемого количества эвакуационных выходов.
Размещение маршевых лестниц:
Наружные эвакуационные лестницы должны располагаться не ближе 1 м от окон, предпочтительно у глухих (без световых проемов) частей стен класса не ниже К1 с пределом огнестойкости не ниже REI 30.
Пожарные лестницы (в том числе ступени и площадки) должны выполняться из негорючих материалов.
Направление открывания двери, ведущей из здания на наружную лестницу, не нормируется.
Для маршевых лестниц должны соблюдаться следующие размеры:
- ширина сту пени — не менее 0,25 м;
- высота ступени — не более 0,22 м;
- высота ограждений маршей и площадок — не менее 1,2 м;
- ширина лест ниц — не менее 0,9 м.
Для эвакуационных лестниц ширину определяют расчетом, исходя из числа людей (по СП 1.13130.2009).
Не допускается выполнять ступени с различной шириной и высотой в пределах одного марша эвакуационной лестницы.
Между маршами лестниц и между поручнями ограждений лестничных маршей следует пред усматривать зазор шириной не менее 75 мм (для прокладки пожарных рукавов ).
Расстояние от нижней ступени пожарной лестницы до земли выполняется не более шага ступеней в лестничном марше.
Размеры элементов лестничных маршей в зависимости от угла наклона маршей: