Правильный расчет винтовой лестницы: поэтапная работа

Как собрать лестницу самостоятельно

Для правильной сборки и монтажа винтовой лестницы понадобится выполнить ее чертеж и по нему определить точную очередность установки отдельных элементов. Любая винтовая лестница, чертеж которой уже выполнен, устанавливается в следующей последовательности:

Опорная стойка.
Проступи и промежуточные втулки.
Распределение ступеней по окружности (ориентир – правильная установка первой и последней ступеней).
Опорные кронштейны.
Закрепление последней ступени (к перекрытию).
Балясины и поручни.

Собирается винтовая лестница своими руками в следующем порядке:

На выбранном месте, для последующей установки опорной стойки, устанавливается упорный фланец, который является опорным нижним узлом.
Первая ступень устанавливается на пол. В нее вставляется центральный стержень (стойка), заводится во фланец и закрепляется. Вертикальность центрального стержня проверяется строительным уровнем.
На центральный стержень (обсадную трубу) должны быть «нанизаны» ступени и втулки. Выполняется эта работа в определенном порядке (по чертежу). Все элементы закрепляются. При этом постоянно следует сверяться с вычерченной предварительно схемой или инструкцией (в случае готовой сборной конструкции).
Лестничная площадка, или верхняя ступень винтовой лестницы, крепится к боковым стенам проема на уровне второго этажа.
Опорный стержень закрепляется в верхней части конструкции.
Завершается сборка спиральной лестницы монтированием ограждений и поручней.

Типы лестниц

Лестницы в доме могут быть различных типов. Наиболее распространенные следующие:

обычная с межэтажной площадкой;
угловая;
винтовая;
прямая без площадки;
комбинированная.

При выборе типа нужно учитывать площадь дома, планировку, соответствие общему дизайну помещения.

При проектировании очень важную роль играет то, из чего будет изготовлена конструкция, так как проект должен учитывать свойства используемого материала. В его качестве применяют дерево, металл, железобетон и другие материалы. Для домашнего использования оптимальным будет изготовление лестницы с металлическим каркасом, обшитым деревом. Это удобно, так как из металла можно сделать любую конструкцию, он прочный и может выдержать любые нагрузки и со временем не потеряет своих свойств. Дерево также дает полет для фантазии.

После определения основных характеристик будущей лестницы можно приступать к проектированию. Данный процесс достаточно сложен и ответственен.

Размер ступеней.

Формула удобства и формула безопасности.

Широко известна формула удобств:

Согласно этому соотношению лестница будет наиболее удобной.

Лестница считается безопасной если сумма размеров (с) ширины проступи и высоты подступенка равняется 45 см. (30+15, 27+18, 25+20).

Соответственно данное уравнение носит название формулы безопасности.

Трудность в том, что данные формулы применимы в небольшом диапазоне размеров и не всегда удается реализовать необходимую пропорцию на практике. В таком случае следует с минимальным отклонением «попасть» в указанные формулы или воспользоваться универсальной формулой Блонделя, которая учитывает средний шаг человека. (подробнее ниже ).

В спец. литературе под авторством Самойлова В.С. «Современный загородный дом» рекомендована следующая таблица:

Высота и ширина ступеней при их различном количестве ступеней и уклоне

Обратите внимание: в одномаршевых лестницах, а также в одном марше двух- и трехмаршевых лестниц в пределах первого этажа допускается не более 18 подъемов (ступеней). Предельная высота ступени 220 мм. (СНиП 21-01-97)

(СНиП 21-01-97)

Предельная высота ступени 220 мм. (СНиП 21-01-97)

Для проектирования простой деревянной лестницы на косоурах замерьте высоту между этажами (расстояние по вертикали от пола нижнего этажа до пола верхнего).

К слову высота между этажами — это самый «больной» размер. В домах из камня сплошь и рядом встречаются отклонения от проекта на 4-5 см, а деревянные подвержены усушке и усадке (до 15 см. на этаж). В идеале следует дождаться полной усушки сруба за несколько лет.

Также размеры для расчета лестницы лучше снимать когда настелены чистовые полы или четко задавать горизонтальные уровни высот.

Итак, пусть высота в нашем случае: H = 278 см.

Выбираем высоту подступенка: пусть h = 18 см. разделив высоту между этажами на высоту подступенков получается необходимое кол-во ступеней: 270. 18 = 15

Для определения оптимальной ширины ступени используйте формулу удобств. a — h = 12. h = 18 см. Удобная ширина проступи: a = 12 + h = 30 см.

Т.о необходимо 15 ступеней шириной 30 см. и длиной зависящей от ширины проема в межэтажном перекрытии.

Проверям лестницу по формуле безопасности: a + h = 46 + 3 см

В данном случае: 18+ 30 = 48 см.

Лестница безопасна и удобна в эксплуатации.

( Данный пример вычислений приводит Столяров А.Н. «Строим лестницы». )

Французский архитектор и инженер ещё в далеком 1672 г. предложил следующее соотношение:

в котором S — это средний шаг человека, который лежит в пределах 600 — 640 мм .

Т.о. формула Блонделя может быть преобразована в неравенство:

600

Нижним приемлемым для практики результатом будет min. подъем ступени:

h = 120 мм, a = 400 мм, уклон 17 градусов. С меньшим углом выполняют уже не лестницу, а пандус (рампу) — пологую наклонную площадку.

h = 220 мм, a = 200 мм, уклон 48 градусов. На верхнем пределе формулы Блонделя получается не самая удобная лестница пригодная к эксплуатации только при движении лицом к ступеням.

Спуск по лесенке опаснее чем подъем, следовательно удобство использования оценивают на движении вниз.

Пример размышлений мастера согласно формуле Блонделя:

Замеряем высоту между этажами H = 3050 мм.

Определяем подъем ступеней h путем деления H на возможное число подъемов (n).

При 17 подъемах: h = H / n = 3050 / 17 = 179.4 мм. При 18: h = H / n = 3050/18=169.4 мм. При 19: h = H / n = 3050/19 = 160.5 мм.

Далее вычисляем линию хода: А = 5000 мм

Длина линии хода не должна быть меньше высоты между этажами (H) (иначе лестница будет непрактично крутая ).

В нашем примере: А (5000) > H (3050)

При n = 18 проступь a = 5000 / ( n — 1 ) = 294мм.

(n-1) Действительное число ступеней на 1 меньше расчетного значения. Данный факт легко принять если первую ступень считать на уровне пола.

Параметр шага по Блонделю: 169 x 2 + 294 = 632. Следовательно размер приемлем, органичен и лежит в пределах среднего шага человека.

Т.о. мы определили ширину проступи и высоту подступенка для удобного перемещения, однако этого недостаточно для возведения комфортной и безопасной лестницы.

Только что в размышлениях была упомянута линия хода (А). Давайте рассмотрим подробнее этот и другие параметры, которые необходимо учитывать при проектировании лестницы.

Как самому сделать винтовую лестницу из дерева: заключительный этап

Заключительным этапом является сборка лестницы и установка поручня. Чтобы не тратить времени, рекомендуется приобрести готовый поручень из поливинилхлорида и придать ему желаемую форму с помощью строительного фена. Наверное, самым креативным решением будет изготовление гнутого деревянного поручня. Не стоит переживать о возможных трудностях при его создании, так как уже имеется определенный опыт, полученный при конструировании обрамления для круглого лестничного проема. Но нужно следить за тем, чтобы поручень был изогнут не только в горизонтальной плоскости. Он должен иметь уклон, характерный для лестницы.

Склеивать полосы шпона и изгибать поручень необходимо непосредственно на лестнице, накрыв ее полиэтиленовой пленкой, чтобы не испачкать клеем. Порядок выполнения работ следующий. Сначала требуется промазать шпон клеем, скомпоновать заготовки в пакет и уложить на ступени. Затем необходимо притянуть будущий поручень струбцинами к стойкам, стараясь не пропустить ни одну из них. На участках между струбцинами поручень следует стянуть шпагатом и оставить до высыхания. После этого можно снять струбцины и шпагат.

Чтобы самому сделать винтовую лестницу как можно более прочной, необходимо соблюдать следующие условия. Работать нужно быстро и аккуратно, чтобы не допустить высыхания клея, в противном случае полосы шпона будут изгибаться неравномерно и могут вовсе сдвинуться. Чтобы не повредить древесину, под зажимы струбцин рекомендуется подкладывать, например, фанеру. Во избежание необходимости отделывать поручень можно придать ему прямоугольное сечение с заоваленными ребрами.

Не рекомендуется делать поручень широким и высоким. Желательно его изогнуть при достижении высоты в 30 мм и ширины более 50 мм.

Установку поручня удобнее всего начинать с верхней балясины, притянув его двумя шурупами. Далее можно постепенно переходить к следующим стойкам. Так нужно двигаться до тех пор, пока не будет прикручен весь поручень. После этого рекомендуется обработать его наждачной шкуркой и произвести отделку так же, как и других деревянных деталей лестницы.

Если нет возможности самостоятельно сконструировать гнутые детали для винтовой лестницы, можно изменить форму проема, сделав его прямоугольным. В таком случае поручень также будет иметь вид прямоугольных сегментов, опиленных под определенным углом. При этом края ступеней не нужно закруглять, лучше их выполнить по хордам.

На этих фото показаны винтовые лестницы в доме, возведенные своими руками:

Материалы для самостоятельного изготовления лестниц

Выбор материала диктуется не только личными предпочтениями обитателей дома, но и их характеристиками, общим дизайном интерьера, конструкцией перекрытий. Например, пол на деревянных балках может не выдержать веса бетонной конструкции, и она вряд ли гармонично впишется в деревенский интерьер бревенчатой избы.

Современные технологии позволяют делать лестницы из самых разных материалов, включая полимеры и стекло. Но в домашних условиях и без специального оборудования их использование невозможно. Для изготовления своими руками больше всего подойдут традиционные дерево, металл, бетон и их комбинации.

Дерево

Деревянные интерьерные лестницы самые доступные и популярные. Среди них есть как очень простые и недорогие, изготовленные из хвойной древесины, так и эксклюзивные, сделанные из дорогих пород дерева, украшенные резными декоративными элементами. Поэтому выбрать модель для самостоятельного монтажа сможет любой домовладелец в соответствии со своими финансами и практическими навыками работы с деревом.

Настоящее произведение искусства

Плюсы и минусы лестниц из дерева

Популярность деревянных лестниц обусловлена множеством положительных качеств как самой древесины, так и изготовленных из неё конструкций.

Небольшой вес, позволяющий устанавливать такие лестницы в любом доме и на любых перекрытиях.
Привлекательный внешний вид: дерево хорошо вписывается в любой интерьер от этно до ультрасовременного.
Комфортность и безопасность: деревянные детали приятны на ощупь, не скользят.
Простота изготовления: своими руками проще всего сделать именно деревянную лестницу.

К недостаткам можно отнести необходимость обработки древесины не только декоративными, но и защитными составами, предотвращающими гниение и возгорание. А также её свойство со временем высыхать, из-за чего возникает скрип при ходьбе от трения соприкасающихся элементов.

Защитное покрытие сохранит красоту лестницы и продлит срок службы

Кроме того, лестницы из дерева не рекомендуется устанавливать во влажных помещениях и рядом с источниками открытого огня – печами и каминами.

Из какого дерева лучше сделать лестницу

Древесину для изготовления межэтажной лестницы выбирают с учетом её свойств и стоимости.

Готовые деревянные элементы для лестниц

Металл

Металлические конструкции обладают двумя важными достоинствами:

у них очень высокая несущая способность;
они занимают мало места благодаря небольшому сечению несущих элементов.

Кроме того, металл – достаточно гибкий материал, позволяющий придавать себе любые формы и создавать весьма интересные и необычные конструкции.

Но для этого необходимы специальные инструменты и оборудование, умение работать ими, знание особых свойств металла. Поэтому среди самодельных лестниц металлические встречаются гораздо реже деревянных.

Металлический каркас межэтажной лестницы

Бетон

Самые долговечные, надежные и прочные лестницы делают из монолитного железобетона, заливая раствор в опалубку с установленным в ней металлическим арматурным каркасом. Из дополнительных плюсов можно выделить их пожаростойкость, отсутствие скрипа при ходьбе и возможность отделки самыми разными материалами от дерева и ковролина до плитки из натурального камня.

Бетонная лестница в кирпичном доме

Однако вес у таких конструкций очень большой, что ограничивает их установку в большинстве загородных домов. Ещё один минус – сложность изготовления: наличие мокрых и грязных работ, необходимость переноса тяжестей, устройства лесов и длительный период высыхания бетона до достижения эксплуатационных характеристик.

Поэтому бетонные лестницы лучше всего возводить во время строительства дома и до его внутренней отделки.

Комбинации материалов

Комбинирование различных материалов позволяет создавать своими руками универсальные лестницы самых разнообразных форм и стилей. Если для изготовления несущих элементов используются все те же дерево, металл и бетон, то ступени и ограждения можно делать из стекла, керамической плитки, кованых элементов, пластика и т.д.

Комбинированная лестница со стеклянным ограждением

Изготовление деталей конструкции лестницы

Главный несущий элемент, опорный столб делают из металлической трубы, реже — из деревянного стержня, кирпичей или бетона. Диаметр варианта из металла делается с толщиной от 5 см, остальных от 15 или 50 см. Центральная стойка изготавливается с запасом прочности с расчетом на массу всех элементов, нескольких людей и тяжелого багажа. Ступеньки, в свою очередь, несложно сделать самостоятельно. Для этого рекомендуют проклеенные бруски. Сначала формируют шаблон, а затем каждая ступенька вырезается из заготовки с размеченным радиусом. Последнюю, верхнюю ступеньку лучше делать платформой вровень с полом и с большей шириной. Что касается стоек и балясин, то требуется не менее 50×50 мм в разрезе для дерева и 15×15 мм для металла. Самостоятельное изготовление балясин станет интересным занятием, нужны лишь минимальные навыки работы на токарном станке и схема. Перила, в свою очередь, имеют изогнутое строение, поэтому для всех вариантов создания характерен высокий уровень сложности:

Выпиливание коротких частей из цельного массива.
Склеивание из тонкого шпона.
Выпиливание изогнутых деталей из блока.

Расчет лестницы с забежными ступенями

Расчет забежной лестницы выполняется на основании таких данных:

планируемая конструкция (угол поворота, тип поворотных элементов, количество поворотов и способ монтажа);
предполагаемый угол подъема, ширина и высота пролета с учетом эргономики и необходимого психологически комфорта;
намеченный к использованию материал.

Первый пункт требует анализа геометрии здания в целом, возможностей по размещению конструкции. Так, если требуется подъем на второй этаж в ограниченном пространстве, имеет смысл остановиться на таком варианте, как П-образная забежная лестница. При этом выбор количество поворотов выясняется автоматически – два, тип поворотного элемента (радиусный или угловой) выбирается исходя из опыта монтажников, поскольку при радиусной конструкции установка ступеней и выполнение закругления стыка между стенами создает дополнительные сложности.

Ниже представлено два варианта П-образной модели. Они различаются как по соотношению длин прямых участков, так и типу поворота. Слева представлен общий поворот на 180 градусов, справа – два отдельных, на 90 градусов каждый. Первый вариант можно считать комбинацией обычного прямого подъема с винтовым участком, но ступени на повороте являются именно забежными – то есть при виде сверху их внутренняя часть выглядит не треугольником, а трапецией.

Построение геометрических элементов в таких конструкциях выполняется графически, на основании нормативов.

Помимо минимальных размеров узкой стороны проступи учитывается также стандартная ширина ступеней, высчитываемая эмпирически в зависимости от ширины шага человека.

Ниже показан ход построения геометрии забежных ступеней.

Если необходимо выполнить поворот с большим количеством ступеней, число отрезков на центральной линии увеличивается до желаемого, соблюдается условие – ширина забежных ступеней по линии хода примерно равна ширине прямых ступеней. При изменении угла поворота (более или менее 90 градусов) угловая лестница должна быть перестроена с учетом этого параметра.

Расчет угла подъема и величины проема

Эргономика при расчетах лестничных маршей учитывается не только в отношении ширины проступи. Необходимо выдержать удобный для подъема (спуска) угол наклона, требуемую высоту подступенка, комфортные высоту и ширину проемов. Как ясно из иллюстрации выше, высота проема, измеряемая по нормали к направлению хода, должна быть примерно равна среднему росту пользователей, измеренная по нормали к поверхности проступи – на 10% больше. Таким образом, средняя высота проема принимается равной 2 м.

Угол наклона и габариты ступеней выбираются из соображений комфорта, причем наличие в доме пожилых людей с ограниченной подвижностью требует выбора меньшего угла из стандартного диапазона.

Оптимальный угол наклона поворотно-забежной лестницы

Поворотно-забежная лестница подразумевает оптимальный угол наклона в 35…45 градусов и ступени высотой 20…21 и шириной 21…23 см.

Вычисление количества обычных и забежных ступеней

При известной высоте этажа и длине проема, который может быть выделен для устройства конструкции, расчет ступеней опирается на графический метод с подстановкой собственных значений.

Для высоты этажа 3,0 м и стандартной высоте подступенка 0,19…0,21 мы можем выбрать количество ступеней равным 14, 15 или 16, причем в первом и третьем случае придется немного уменьшать высоту первой или последней ступени. Оптимальный вариант – 15.

Учитывая необходимую глубину проступи 21…23 см и считая, что между прямыми участками располагаются шесть забежных ступеней, получаем длину прямого участка равной:

Однако половину ступени использовать нельзя, то есть нам придется разделить 9 прямых ступеней на две неравные части – 4 и 5. Выбирать, какая из них будет вверху, какая внизу, следует в зависимости от конфигурации помещения. Обычно «нечетную» ступень добавляют в нижний пролет и делают радиусной, расширяя таким образом нижнюю часть лестницы. Соответственно получаем верхний прямой участок длиной 88 см и нижний 110 см (принята ширина проступи 22 см).

Определить длину поворотного участка можно, добавив к большему из двух прямых ширину пролета (иногда этот размер немного увеличивается или уменьшается для экономии места). Таким образом, вся длина проема составит 110+100 = 210 см.

Ширина проема принимается равной двум ширинам пролета (марша) с небольшим зазором (50…60 мм). При стандартной ширине марша 1 м проем будет шириной 2,05…2,06 м.

Более точно построить геометрию можно на основании замеров помещения, где конструкция будет смонтирована.

Лестница на второй этаж прямая: оптимальные размеры

За основу для построения прямой и двухмаршевой угловой конструкций с переходной площадкой берутся требования, которые фиксирует ГОСТ и «Строительные нормы и правила».

Так, лестница в жилом помещении должна иметь такие величины:

Ширину лестничного марша в пределах полутора метров.
Высоту прохода в два метра или минимум на 50 мм больше роста самого высокого жильца.
Угол наклона в 35-45 градусов.
Высоту подступенка в 150-250 мм, глубину проступи – 250-350 мм.
Высоту поручней в 900 см и расстояние между балясинами в 15 см.

Прямая лестница на второй этаж — конструкция прочная и безопасная

Благодаря этим размерам можно спроектировать прочную и безопасную конструкцию, которой будет удобно пользоваться и взрослым, и детям, и пожилым людям.

Основные разновидности

В зависимости от того, как будут закреплены ступени на винтовой лестнице в подвал или на верхние этажи, можно выделить несколько разновидностей такой конструкции. Единственная общая черта заключается в том, что, в любом случае, ступени будут закреплены с незначительными поворотами, вследствие чего образуется что-то похожее на направление резьбы обыкновенного винта – именно отсюда и было взято название этого сооружения. Если рассмотреть несколько разновидностей лестниц сверху, далеко не всегда можно увидеть только круглый лестничный пролет.

Многоугольный лестничный пролет будет образован в том случае, если некоторые из ступеней зафиксированы не только по отношению к центральному столбу, но и на других двух стенах. Обычно такая разновидность лестницы располагается в узких нишах, при невозможности использовать большое количество пространства. Такое сооружение хорошо поместится даже в углу помещения.

В других разновидностях лестниц ступени могут консольно размещаться на внутреннем столбе по центру. Также иногда имеет место вариант закрепления на столбе-опоре и гнутых тетивах с ограждениями. Это значит, что такая конструкция не предполагает наличия центральной стойки.

Ещё один из самых распространенных вариантов подразумевает фиксацию ступеней на обсадную трубу и поддержку их с другой стороны изогнутыми перилами. Такой может быть как винтовая, так и полувинтовая лестница.

Как построить винтовую лестницу на второй этаж своими руками, чертежи

Комплектующие стоят недорого и собрать изделие заблаговременно не составит труда.
Сборка винтовой лестницы из металла своими руками довольно проста и от мастера не требуется наличие специальных навыков и инструмента.
Металлические изделия долговечны, надежны, устойчивы к повреждениям.
Простота работы с материалом позволяет реализовать практически любую идею, создать оригинальные конфигурации.
Металл прекрасно сочетается с другими материалами и от этого лестница будет выглядеть только богаче.

Самыми популярными в нашей стране стали винтовые лестницы маршевой и винтовой конструкции. Простые маршевые лестницы имеют свои преимущества. Они просторны, ими удобно передвигаться и переносить по ним грузы. Лестничный марш из металла легко спроектировать, а в дальнейшем ремонтировать при необходимости. В то же время, винтовые лестницы более оригинальны, необычны, поэтому многие владельцы загородных особняков желают установить между этажами именно винтовой вариант. Расположить винтовую лестницу можно на ограниченном пространстве.

В нашей стране наибольшее распространение получили винтовые лестницы из металла с элементами ковки

Строительные нормы

Основные габариты конструкции не должны меняться. В противном случае не будет обеспечена надлежащая безопасность эксплуатации.
Рекомендованная ширина проема: 80-90 см.
Высота перил (ограждения, которые не позволяют упасть вниз) должна быть в пределах 90-120 см. Они должны быть по обе стороны (исключение, если конструкция примыкает к стене).
Глубина прямых ступеней должна быть в пределах 20-40 см (оптимальные значения 25-32 см). Высота в диапазоне 10-18 см.
Оптимальный угол уклона – 45 градусов.

Остальные параметры подбираются исходя из помещения, используемых материалов, типа конструкции и факторов эксплуатации.

Выбор сооружения

Классическая спиральная лестница своими руками имеет упор ступенек на стену дома с одной стороны, и фиксацию к несущей стойке — с другой. Характерным и главным отличительным признаком винтовых изделий является устройство отдельной каменной, бетонной или кирпичной колонны.

Чтобы правильно выбрать модель необходимо знать ее устройство, тип, функциональное назначение и дизайн лестничного изделия.

Классификация сооружения происходит по таким основным признакам:

Используемые стройматериалы;
Дизайн: ее форма — спиральная, стиль — хай-тек, классика, конструктивные признаки — модульная;
Форма;
Место эксплуатации сооружения;
Конструкция ограждения;
Габариты и другие размеры для изготовления изделия.

По функциональному назначению они бывают:

Входные в здание или в помещение;
Конструкции между этажами;
Вспомогательные, для использования в подсобных помещениях;
Вход на чердак или на мансарду;
Вход в подвал.

Разработка чертежей в 3D

Если вам не по карману нанять профессионального архитектора, то воспользуйтесь бесплатными онлайн калькуляторами.

Рабочий чертеж

Особенности сооружения

Как сделать спиральную конструкцию удобной и безопасной?

Для этого следует придерживаться некоторых правил:

Выбирать правильно место для расположения и комфортное направление, в котором будет осуществляться вход на нее. С увеличением крутизны угла, увеличивается количество ступенек;
Тщательно нужно рассчитывать размеры каждой ступеньки, с учетом толщины материалов. В расчеты должна приниматься и толщина опор (см. Проектирование винтовой лестницы – особенности и основные этапы);
Выбирается «ширина шага». Для винтовых лестниц он равен 180 мм, размер можно увеличивать до 250 мм;

Удобный подъем на второй этаж

На лестницах-спиралях обязательно должны быть поручни, желательно с двух сторон. Обязательно необходимо устанавливать ограничительную балюстраду на втором этаже, чтобы она закрывала лестничный проем;
Нужно учитывать нагрузку на опорные стойки. При передвижении людей, сооружение со временем станет расшатываться. При изготовлении конструкции необходимо обеспечить определенный запас прочности, а для ремонта выбирать надежные материалы.

Иногда встречаются типы с «утиным шагом», они отличаются от обычных моделей большим углом уклона, который может составлять 45° — 65°, размерами и формой ступенек.

Поэтапные расчеты для винтовой лестницы