Расчет винтовой лестницы на второй

Как рассчитать винтовую лестницу?

Компактная винтовая лестница становится привычным интерьерным решением для загородных домов. Эта изящная конструкция украсит любое помещение и поможет сохранить полезную площадь в строениях с ограниченными габаритами.

Сделать стандартную винтообразную лестницу на второй этаж своими руками вполне по силам любому. Главным условием успешного встраивания данной конструкции в межэтажное пространство является правильный расчет всех параметров изделия.

Расчет винтовой лестницы на второй этаж рекомендуется начинать с выполнения наброска или чертежа, который станет затем пошаговым планом производства этого изделия.

Существует три основных типа винтовых лестничных маршей, который используют для загородных домов:

1. С центральным опорным столбом, к которому различными способами крепят ступени.
2. С креплением ступеней на тетиве без центральной опоры.
3. Комбинированное крепление ступеней на тетивах и опорном столбе.

В зданиях, предназначенных для индивидуального жилья, чаще всего используется первый способ. Дальнейшие примеры расчета винтового лестничного марша будут основываться именно на такой конструкции.

Чертеж винтовой лестницы с нанесенными на него размерами позволит избежать ошибок при монтаже.

Начинают рассчитывать лестничный марш с определения радиуса и длины окружности.

План лестницы сверху выглядит как правильная окружность с диаметром, соответствующим размеру проема в междуэтажном перекрытии. Радиус этого проема принято обозначать буквой R.

Радиус опорной трубы обозначают как R1. Этот размер включает в себя и толщину стенки трубы. Для организации винтовой конструкции рекомендуется использовать стальную трубу диаметром не менее 60 мм и толщиной стенки от 5 мм.

Чертеж лестницы с размерами.

В качестве межступенчатых разделителей, а также для обеспечения крепежа узкого конца ступени, используют отрезки труб с большим диаметром, чем диаметр опорного столба и высотой равной высоте ступеней.

На следующем этапе необходимо посчитать число оборотов лестницы. Если марш делает два полных оборота (n=2), это соответствует 720 градусам, которые обозначают у.

Выполняя расчет числа оборотов, необходимо учитывать оптимальную высоту для свободного прохода человека. Она должна составлять 185-190 см, что позволит не ударяться головой о верхние ступеньки.

Например, при высоте от пола первого этажа до пола второго этажа 5 метров и числе оборотов n=2, высота между оборотами лестничного марша будет 2,5 метра. Что вполне достаточно.

Если высота этажа не позволяет выполнить полный оборот, для дальнейших расчетов в формулах используется значение в долях от целого оборота. Например: 2/3n, 3/4n.

Для вычисления длины внешней окружности необходимо использовать формулу: L=2*3,14*R*n. Если R=1 м, то L=2*3,14*1*2=12,56 м.

Необходимо понимать, что передвигаться по лестнице человек будет не по внешнему краю, а примерно посередине ширины ступеньки. Для того, чтобы понять, как рассчитать среднюю линию ступенек винтовой лестницы, следует помнить, что для спиральных лестниц нужно брать расчетное расстояние 2*R/3.

Таким образом, получаем еще одну величину – длину окружности пути движения человека (I). Ее можно рассчитать по формуле: I=2*3,14*(2*R/3)*n, что в нашем случае составляет: I=2*3, 14*(2*1/3)*2=8,37 м.

Расчет высоты ступеней и их необходимого количества

Как рассчитать ступени винтовой лестницы? Следует замерить высоту от поверхности пола первого этажа до потолка (H1) и добавить толщину междуэтажного перекрытия из бетона или дерева (H2). Допустим, что высота H1=5 м, а Н2=0,25 м, получается, что общая высота Н=5+0,25=5,25 м.

Нормальными габаритами ступени считаются: высота – не более 20 см, ширина – не менее 27 см, свес – не более 4 см.

Возьмем высоту ступени s=20 см.

Чтобы определить количество ступеней, необходимо высоту этажа разделить на желаемую высоту ступени: х=Н/s=5,25/0,2=26,25 ступеней. Если первую ступеньку сделать на высоте 25 см, оставшиеся ступени будут иметь высоту 20 см, причем последняя, 26 ступенька, будет соответствовать уровню пола второго этажа, т.е. являться площадкой лестницы.

Расчет длины ступеней и ширины проступи

Важным параметром размеров винтовой лестницы в частном доме является длина и ширина ступеней. Так как винтовая конструкция обычно имеет небольшие размеры, необходимо учесть, чтобы человеку было удобно подниматься по ней на второй этаж.

В силу поворотного устройства пролета, сама ступенька для винтовой лестницы имеет неправильную, клинообразную форму с широким внешним концом и узким концом, который предназначен для крепления на опорном столбе.

Расчет размеров ступенек производится поэтапно:

1. Изначально определяется размер самой широкой, внешней части ступеньки (d1), ее выполняют слегка закругленной. Чтобы рассчитать показатель d1, следует разделить внешнюю длину лестницы на количество ступенек: d1=L/x=12,56/26=0,48 м;
2. Чтобы определить ширину проступи в средней линии (d2), в том месте, где будет проходить человек, необходимо использовать длину окружности пути I. Схема расчета остается прежней: d2=I/x=8,37/26=0,32 м. Данная величина вписывается в стандартные размеры ступеней и будет комфортна для перемещения по лестнице;
3. Следующим шагом определяется значение ширины ступени около опорной трубы (d3). Этот показатель зависит от диаметра трубы, но обычно он составляет не менее 10 см;
4. Если ступенька изготавливается с прямым внешним обрезом, для определения максимальной ширины ступени требуется найти угол (а) по формуле: а=y/x=720/26=27,69 градуса. Далее вычисляется максимальная ширина (с) ступеньки: с=2*R*sin a/2=2*1*0,55/2=0,55 м.

Расчетный размер длины ступени (h) определяется от несущей опоры лестницы до внешнего края. Данная величина находится следующим образом: из радиуса проема следует вычесть радиус опоры. R-R1=1-0,065=0,939 м.

Вычисленная длина ступени не превышает одного метра, поэтому для изготовления ступенек можно использовать дерево твердых пород. Если по расчетам выходит, что длина ступени более 1 м, необходимо предусмотреть дополнительные точки опоры для деревянных ступеней, или применять стандартные сварные конструкции из металла. При необходимости перекрытия большого проема, металлические ступени являются оптимальным решением.

После выполнения всех поэтапных расчетов размеров ступеней, можно приступать к их изготовлению, но для точного соблюдения всех параметров, следует сделать чертеж этой детали, особенно в том случае, когда выполнением заказа будет заниматься стороннее лицо или организация.

Расчет площадки лестницы

Радиус площадки обычно чуть меньше радиуса проема, исключение составляет способ возведения винтовой лестницы с балясинами, которые опираются на наружный край ступеней, в этом варианте радиусы совпадут.

Если взять диаметр проема равный 200 см и сократить его на 20 см (часть проступи используемой при ходьбе), то длина ступеньки составит: (200-20)/2=90 см.

Чтобы определить ширину верхней площадки, следует учитывать потери высоты при передвижении по маршу. Каждая ступенька в нашем случае уменьшает расстояние до площадки на 20 см. Соответственно, необходимо рассчитать минимально возможную высоту для начала организации площадки. Если взять средний рост человека в 180 см, то от уровня пола второго этажа, где организуется площадка, до нижней ступеньки будет девять ступеней (180/20=9).

В нашем случае на два полных оборота приходится 26 ступенек, соответственно на один (конечный) – 13 ступеней. Ширина площадки высчитывается по количеству ступеней: 13-9=4. Значит, ширина площадки будет равна ширине 4 ступеней, за минусом отверстия в середине под опорный столб.

Ширина ступени d1 составляет 0,48 м, а значит, ширина площадки составит: 0,48*4=1,92 м, что вполне достаточно для комфортного подъема. Больший размер площадки не позволит в повороте свободно проходить под ней.

Изучив вышеперечисленные методы вычислений, каждый домашний мастер без проблем разберется с тем, как рассчитать винтовую лестницу на второй этаж и самому изготовить все необходимые элементы конструкции. Для более быстрого подсчета можно воспользоваться специальными программами, которые позволяют точно и быстро рассчитать параметры винтового лестничного марша.

Как рассчитать винтовую лестницу — размеры лестничного марша и ступеней

Винтовая лестница, как правило, устанавливается в тех случаях, когда необходимо сэкономить пространство или дополнить интерьер. Отлично подойдет для дачи или частного дома в качестве лестницы на второй этаж, чердак или мансарду. Может быть собрана на самых маленьких площадях. Уступает в компактности разве что раскладной лестнице.

Конструкция винтовых лестниц не очень практична. По ней сложно заносить габаритные вещи на 2 этаж и Вы вряд ли разминетесь с идущим навстречу человеком, если это, конечно, не монолитная конструкция из бетона. Также следует помнить о трудностях, с которыми сталкиваются пенсионеры или маленькие дети при подъеме по крутому маршу.

Спиральная лестница может быть как деревянной, так и металлической. Очень часто эти материалы комбинируют, чтобы объединить лучшие качества каждого из них.

Если Вы взвесили все «за» и «против» и решили сделать винтовую лестницу своими руками, сначала надо провести расчет ступеней лестницы.

Размеры винтовой лестницы на второй этаж дома

Чтобы понять, как рассчитать винтовую лестницу, необходимо разобраться, какие размеры и параметры важны для проектирования. Итак:

• Н – высота лестницы — это сумма расстояния до потолка и толщины перекрытия;
• Н₁ – расстояние между витками;
• h – высота ступени;
• h₁ – глубина ступени или проступь;
• R – внешний радиус;
• R₁ – радиус основной линии подъема;
• r – радиус внутренней опоры.

Учитывая то, что безопасность конструкции стоит на первом месте и следуя требованиям ГОСТ, СНиП и прочим нормам, надо обязательно брать во внимание ограничения на параметры и размеры ступеней:

1. расстояние между витками Н₁ должно быть не меньше, чем рост человека, иначе, вы будете биться головой об ступеньку над вами. Рекомендуемое значение – не менее 2 м;
2. надо помнить, что движение осуществляется в основном по линии подъема, отстоящей от внешнего края ступени, примерно, на треть ее радиуса. В этом месте глубина проступи должна быть самой удобной – от 20 до 30 см;
3. ширина ступени возле центральной опоры не должна быть меньше 10 см;
4. из соображений безопасности диаметр винтовой лестницы должен быть либо не менее трех метров, либо установка перил обязательна. Высота поручня составляет 90 — 100 см.
5. для экономии пространства, зачастую, подступенки не используются, но при этом расстояние между ступенями должно находиться в границах безопасных норм, то есть, от 12 до 22 см.

Как рассчитать винтовую лестницу — расчет лестничного марша

Конструкция винтовой лестницы требует тщательного проектирования. Только при условии правильности вычислений изделие будет безопасно, удобно и привлекательно внешне. Для удобство можно составить схему с размерами и по ней проводить расчет лестницы для дома.

Сначала необходимо определить площадь участка, на котором будет находиться изделие, так как от этого зависят минимальные размеры и расчет поворотной лестницы в целом. Далее измерьте расстояние между полом первого и второго этажа, а также толщину перекрытия, то есть, высоту лестницы. Определитесь, где у вас будет вход, а где выход – от этого будет зависеть угол, на который закручивается лестничный марш.

Когда все предварительные измерения сделаны, необходимо определить количество ступеней. Предположим, что нам надо провести расчет винтовой лестницы, радиус которой 1 м, высота 3 м и угол закручивания 360° (вход на лестницу расположен строго под выходом).

R = 1000 мм, H = 3000 мм, ω = 360°;

Для этого мы находим длину марша (L) по основной линии подъема. Она будет равна 2πR₁, при этом R₁ = 2/3 R, так как эта линия отступает от внешнего края лестницы, примерно, на треть радиуса. Подставив в формулу наши значения:

L = 2πR₁ = 4/3πR = 4/3 * 3,14 * 1000 = 4190 мм (все расчеты проводятся в миллиметрах).

Получается, что длина окружности (L) равна 4,19 м. Теперь делим полученное число на глубину проступи (h₁), например, 25 см.

n = L / h₁ = 4190 / 250 = 16,796

Округлив ответ, выходит, что у нас должно быть 17 ступеней. Учитывая то, что последняя совпадает с полом второго этажа, уменьшаем общее количество ступенек на единицу. То есть, на о один виток нам надо 16 ступеней.

Зная количество ступеней, можно рассчитать их глубину у внешнего и внутреннего края, разделив соответственно длину внешней и внутренней окружности на полученное число.

Мы возьмем глубину проступи у центральной опоры за 10 см (минимальное значение), а внешнюю рассчитаем по формуле:

h₁внеш = L_в / n, где

L_в = 2πR = 2 * 3,14 * 1000 = 6280 мм подставляем в начальную формулу

h₁внеш = 7536 / 17 = 0,369 м = 369 мм — глубина проступи у внешнего края (показано на фото).

Высота подступени определяется делением общей высоты лестницы (H) на количество ступенек:

h = H / n = 3000 / 17 = 176 мм

Можно немного подкорректировать размеры ступеней, соблюдая при этом эталонную формулу — 2h + h₁ = 60..65 см — сумма глубины и удвоенной высоты ступени должна равняться, примерно, 60 – 65 см. Давайте попробуем увеличить высоту подступенка до 19 см и проверить по стандартам:

2 * 190 + 250 = 630 мм — удовлетворительно

Поскольку подступенки, как правило, не используются в конструкциях данной формы, то можно немного увеличить расстояние между ступенями и за счет этого внести небольшие коррективы в размеры лестницы.

Чтобы лучше усвоить материал посмотрите видео о том, как рассчитать лестницу:

Расчет площадки лестницы и высоты лестничного прохода

Особое внимание надо уделить расчету площадки на втором этаже. В случае разворота марша на 360°, начало находится непосредственно под этой площадкой (выходом). При подъеме на каждую ступеньку расстояние до нее уменьшается на высоту ступени, то есть на 19 см (в нашем случае). Преодолев 4 ступеньки, потеря высоты составит около 76 см. С учетом толщины перекрытия (h_п) остается в запасе еще около 2 метров. То есть ширина лестничной площадки вполне может равняться ширине 4 ступеней, но не более. Ведь если увеличить до пяти ступеней, тогда расстояние до перекрытия будет менее 2 метров. В таком случае высокий человек будет цепляться головой, что неприемлемо.

Н₁ = H — 4h — h_п = 300 – 76 – 20 = 204 см — удовлетворительно

Н₁ = H — 5h — h_п = 300 – 95 – 20 = 185 см — не подходит

Проектирование винтовой лестницы — схемы и чертежи

Проектирование винтовых лестниц можно делать и через специальные программы. Такой способ более трудоемкий и не каждый захочет разбираться, моделировать самостоятельно.

Компьютерный расчет лестницы, как правило, нужен для крупного строительства и совсем не обязателен при сооружении самодельной конструкции. На видео объяснятся как сделать 3d модель лестницы.

Заключение

Проект винтовой лестницы должен быть продуман до мелочей, тогда изделие получится удобным и безопасным. Не рекомендуется делать ступени разного размера. Подъем и спуск ни в коем случае не должны создавать чувство дискомфорта. Материалы деталей и узлов должны быть прочными и полностью соответствовать нагрузкам, которые будет испытывать конструкция. То есть надо правильно рассчитать параметры лестницы.

Расчет размеров винтовой лестницы

Расчет спиральной лестницы

Укажите необходимые размеры

H — высота лестницы
D1 — наружный диаметр
D2 — внутренний диаметр
C — количество ступеней
Z — толщина ступеней
A — угол поворота лестницы

справка

Длина ступеней в винтовых лестницах не должна быть менее 80 см.
Ширина ступени в центральной части должна быть не меньше 20-25 см, в самой широкой части — не больше 40 см. Высота ступеней винтовой лестницы может быть больше чем высота, рекомендуемая для маршевых лестниц. Нормальной высотой ступеней для маршевых лестниц считается 16 см, для винтовых — 18 см.

В том месте, где наступает нога, ступень винтовой лестницы должна быть около 25-30 см, по краю — не меньше 30-35 см. Такая глубина ступени будет достаточно удобна. Тогда ступня человека встанет на ступень полностью, не свисая за край.

Размеры ступени винтовых лестниц.

h — длина ступени
W1 — ширина ступени в широкой части
W2 — ширина заготовки ступени
α — расчетный угол ступени

All-Calc.com

Архивы

Винтовая лестница

справка

Расчет винтовых лестниц.

Длина ступеней в винтовых лестницах не должна быть менее 80 см.
Ширина ступени в центральной части должна быть не меньше 20-25 см, в самой широкой части — не больше 40 см. Высота ступеней винтовой лестницы может быть больше чем высота, рекомендуемая для маршевых лестниц. Нормальной высотой ступеней для маршевых лестниц считается 16 см, для винтовых — 18 см.

В том месте, где наступает нога, ступень винтовой лестницы должна быть около 25-30 см, по краю — не меньше 30-35 см. Такая глубина ступени будет достаточно удобна. Тогда ступня человека встанет на ступень полностью, не свисая за край.

Размеры ступени винтовых лестниц.

h — длина ступени
W1 — ширина ступени в широкой части
W2 — ширина заготовки ступени
α — расчетный угол ступени

Если лестница находится в середине комнаты, ориентацию входа и выхода можно делать какую угодно (и какую удобно) сторону. Если же винтовая лестница будет располагаться у стены или в углу, продумайте, чтобы выходить было удобно, и подберите подходящее количество оборотов (один, полтора, две трети и пр.). Один оборот равен углу 360 градусов, полтора оборота = 540, две трети = 240, и т.д.

У винтовой лестницы с полным оборотом длина окружности L=2πR.

Длина окружности по линии движения L =2πr, где r =2R/3, (или L=4πR/3) так как средняя линия движения по винтовой лестнице находится на расстоянии 2/3 радиуса лестницы.

Ширина проступи винтовой лестницы должна попасть в интервалы: 2а+b = 600…640 мм или а+b = 450±20 мм.