Винтовые лестницы из дерева: расчет и устройство своими руками

Расчет лестницы из металла 90°

Главный результат работы данного калькулятора:

1. Информация, необходимая для изготовления тетив, рамы площадки и их соединения
2. Информация, необходимая для изготовления ступеней и площадки

Согласно этой информации, выполняется расчет металлической лестницы 90 градусов и изготавливаются детали, из которых собирается конструкция.

Все остальные чертежи показывают конечный вид конструкции: после состыковки тетив и ступеней друг с другом.

Особенностью данного калькулятора является реализация двух функций:

1. Оценка удобства лестницы;
2. Корректировка конструкции лестницы.

Оценка удобства лестницы осуществляется по трём критериям:

1. Соответствие конструкции средней длине шага. В соответствии с этим критерием, сумма глубины ступени и двух высот должна равняться средней длине шага. Средняя длина шага человека – 63 см.
2. Глубина ступени. Комфортная глубина ступеней – от 28 см. При заданной длине проёма, регулировать глубину ступени можно изменением выступа.
3. Угол наклона лестницы. Оптимальный угол наклон лестницы – от 30° до 40°. При углах наклона от 20° до 30° и от 40° до 45° уровень комфорта перемещения между этажами существенно снижается. Углы наклона, выходящие за указанные выше пределы могут существенно повлиять на скорость перемещения между этажами и уровень безопасности лестницы.

По результатам оценки конкретной конструкции выдаётся показатель уровня удобства по каждому из критериев, а лестнице присваивается общий уровень удобства. Калькулятор металлической лестницы с поворотом 90° оценивает, соответствует ли лестница общеизвестным критериям удобства, но всегда надо помнить, что железная лестница в Вашем доме должна максимально эффективно служить Вашим целям. И если, в соответствии с этими целями, Вам необходимо построить самую нестандартную лестницу в мире — дерзайте.

Если есть необходимость улучшить конструкцию лестницы, калькулятор выдает совет, как это сделать:

1. Уменьшить/увеличить количество ступеней;
2. Увеличить выступ ступеней (если глубина ступеней недостаточная для комфортной ходьбы);
3. Уменьшить/увеличить длину проёма.

После проведения корректировки конструкции, нормируемые параметры станут ближе к идеалу, но, возможно, подобную корректировку придётся проводить ещё несколько раз.

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

С чего начать проект

Перед началом разработки проекта и составления расчетов винтовой конструкции, необходимо определиться с размерами проема, ведущего на второй этаж. Также исходными данными для расчетов служит межэтажное расстояние. Все эти параметры будут влиять на длину проступей и общее количество ступеней

Прежде чем приступить к проектированию, очень важно определить угол закручивания конструкции

Проект винтовой лестницы.

Если спланируете лестницу с полным кругом – 360 градусов, то выход с лестницы на верхний этаж будет находиться в проекции точки начала движения. Если лестницу разместить в середине помещения, точки входа и выхода можно спланировать в любом месте. Но, при проектировании винтовой лестницы у стен, следует учесть направление вращения, и точно рассчитать место начала и окончания, поскольку может случиться, что вам не подойдет конструкция с углом вращения в 360 градусов.

Разметка проема проводится параллельно к полу.

Важно понимать, что удобство и безопасность перемещения по винтовой лестнице обеспечивается правильной конструкцией и оптимальными размерами ступенек. При этом за основу берутся эргономические показатели, такие как длина шага человека и длина стопы

Так, оптимальным считается длина шага в пределах 59-65 см. А длина стопы взрослого человека приблизительно равна 30 см.

Проектирование винтовой лестницы в компьютерной программе.

Составление чертежей винтовой лестницы своими руками

Конечно, правильный монтаж изделия играет большую роль, но, прежде всего, необходимо сделать точные чертежи. Даже маленькая погрешность может привести к снижению прочности и надежности подъема. Для создания правильных чертежей необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

https://youtube.com/watch?v=lS9D9Qidius

1. Заранее необходимо продумать, как будет использоваться пространство рядом с лестницей на первом, а также на втором этаже, какие функции оно будет выполнять, как часто станет использоваться.
2. Еще стоит учитывать комфорт использования этой конструкции, например, для подъема крупных вещей и мебели. Если устанавливать высокие перила, они будут этому препятствовать.
3. Если в доме проживают маленькие дети, необходимо предусмотреть дополнительную защиту или ограничить доступ ребенка к лестнице.
4. После составления чертежей необходимо тщательно все проверить. Внимательно продумывайте каждую деталь строения: крепления, вид, размеры, форма ступеней и т.д.
5. Винтовую лестницу можно устанавливать в любой части комнаты: на отдельной стойке в центре помещения либо у стены (внутренний край ступени находится возле стойки, а внешний – крепится к стене).
6. Также следует учесть все особенности помещения, выбрать подходящие материалы и продумать дизайн лестницы. Наиболее востребованный вариант: изделие на металлическом каркасе с деревянными ступенями.

Самостоятельное создание чертежей — трудоемкий и сложный процесс, но немного терпения и усидчивости поможет хорошо справиться с этой работой. Можно даже найти уже готовые чертежи на нашем портале, но их придется подгонять под ваш случай. Также можно пользоваться онлайн-конструкторами лестниц.

Как правильно рассчитать размеры винтовой лестницы в частном доме на второй этаж

Рассмотрим, как происходит расчет конструкции винтовой лестницы со стандартными размерами. Допустим, угол поворота винтовой лестницы составляет 360°, диаметр равен 2000 мм, а высота — 3000 мм.

Во-первых, необходимо определить длину окружности по средней линии движения. Расчет размеров винтовой лестницы своими руками должен производиться по формуле: L = 2mR, где г = 2R : 3. Следует помнить, что средняя линия движения отстоит от радиуса лестницы на две трети. После преобразования формула выглядит следующим образом: L = 4wR: 3. Подставляем результаты, получаем: 4 х 3,14 х 1000 : 3 = 4187 мм.

Во-вторых, нужно определить высоту шага ступеней. При высоте этажа 3000 мм данный размер в конструкции винтовой лестницы на второй этаж может быть равен 150 или 200 мм, т. е. число подъемов будет составлять 20 или 15.

Ширина пятнадцатой ступени может быть равной ширине 2-4 основных ступеней. Но следует учитывать, что при подъеме на первую ступень общая высота сокращается на высоту ступени, т. е. на 200 мм, что соответствует 15 подъемам. При этом в винтовых лестницах с поворотом 360° над головой располагается площадка. Следовательно, при высоте этажа 3000 мм необходимо соорудить площадку шириной в 4 ступени. Это означает, что на четвертой ступени общая высота сократится на 800 мм, но при этом над головой будет сохраняться безопасный промежуток более 2000 мм.

При правильном расчете винтовой лестницы на второй этаж важно определить ширину проступи по средней линии движения. Здесь применимы следующие формулы: 2h + b = 600-650 мм и h + b = 460 мм

Преобразовав формулы (b = 600-650 мм — 2h и b — 460 мм — К) и подставив в них значение высоты ступени (200 мм), можно вычислить ширину проступи, которая, исходя из первой формулы, будет составлять 200-240 мм, а согласно второй — 240 мм.

Теперь необходимо проверить, соответствуют ли эти значения тем, которые есть на самом деле. При делении длины развертки 4187 мм на 14 ступеней получаем 299 мм. Такая ступень является слишком широкой. Если в проекте указать проступи с подобным параметром, то возникнет необходимость в увеличении ширины шага. Для проверки следует произвести расчеты по первой формуле. Получаем: 2 х 200 + 299 = 699 мм вместо средних 620 мм. Это означает, что нужно увеличить число подъемов с 15 до 17, что включает 16 ступеней и одну площадку.

После вычислений станет ясно, что ширина проступи будет 262 мм (4187 мм : 16 подъемов), а высота подъемов — 177 мм (3000 мм : 17 ступеней), причем первый подъем необходимо уменьшить на 9 мм, чтобы уложиться в общую высоту этажа (168 мм+ 16×177 мм = 3000 мм). При таких размерах ступеней винтовой лестницы появляется возможность спроектировать верхнюю площадку шириной в 5 ступеней, так как они составят 1000 мм, что при общей высоте 3000 мм создаст нужный запас в 2000 мм.

В целом подбор количества ступеней осуществляется следующим образом: необходимо разделить общую высоту этажа на определенное число подъемов и сопоставить полученные высоту и ширину ступеней с тем, подходят ли они ширине среднего шага человека. Если при подсчетах будет образовываться остаток, то следует увеличить или, наоборот, сократить высоту первой ступени. Возможная разница составит менее 10 мм, что в результате практически не будет заметно. Такое допущение оправдано тем, что изменить высоту этажа нельзя, ее можно только скорректировать за счет укладки напольного покрытия, чтобы при делении ее на высоту подъемов получалось целое число.

Не менее важно при расчете размеров винтовой лестницы на второй этаж своими руками определить ширину ступени в ее узкой части. В качестве опоры забежных ступеней винтовой лестницы выступает центральная стойка в виде обсадной трубы диаметром 50 мм, на которую нанизываются ступени

Для того чтобы стойка стала более жесткой, а ступени были надежно зафиксированы, между ними необходимо вставить гильзы с шайбами. В этом случае произойдет увеличение диаметра трубы. Кроме того, в узкой части каждой ступени следует просверлить отверстие диаметром 50 мм. Для большей прочности ступени ее нужно расширить, сделав больше поверхность вокруг отверстия на аналогичную величину (на 50 мм). Становится понятно, что ширина узкой части ступени равна 150 мм.

Таким образом, можно определить все параметры проступи, ширина которой в узкой части составляет 150 мм, по линии движения — 262 мм, а в широкой части — 393 мм.

Руководствуясь полученными размерами, можно изготовить ступень, но обычно поступают гораздо проще, соединив разметку в узкой и широкой частях. Благодаря этому проступь становится шире, хотя после монтажа она не превышает расчетной ширины, потому что ступени являются забежными.

Далее представлена пошаговая инструкция по возведению винтовой лестницы в доме своими руками.

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:

1. На выбранном месте, для последующей установки опорной стойки, устанавливается упорный фланец, который является опорным нижним узлом.
2. Первая ступень устанавливается на пол. В нее вставляется центральный стержень (стойка), заводится во фланец и закрепляется. Вертикальность центрального стержня проверяется строительным уровнем.
3. 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).
4. Лестничная площадка, или верхняя ступень винтовой лестницы, крепится к боковым стенам проема на уровне второго этажа.
5. Опорный стержень закрепляется в верхней части конструкции.
6. Завершается сборка спиральной лестницы монтированием ограждений и поручней.

Общие сведения

Виды винтовых лестниц

Прежде чем приступать к каким-то расчетам, необходимо определиться с видом конструкции.

Они бывают нескольких типов и в первую очередь различаются по форме:

• Многоугольные.
• Круглые.

Многоугольная форма может быть использована, если конструкция будет устанавливаться рядом со стеной. Такое решение позволит сэкономить пространство еще больше. Если же лестница будет размещена в центре помещения, то лучше использовать круглую форму.

Также, винтовые лестницы различают по видам конструкции:

• С опорой ступеней на стены, которые расположенные по периметру (лестница образуется в колодце).
• С опорой на стойку.
• С опорой ступеней на ограждение или гнутые тетивы.

При использовании опорной стойки устройство также различается на:

• Защемление проступи в стойке.
• Опирание проступи на стойку.

Сделать гнутую лестничную тетиву своими руками очень сложно, поэтому, при самостоятельном изготовлении конструкции это вариант отпадает. Можно построить колодец, если это не противоречит общей концепции интерьера. Однако, самый оптимальный вариант – это опора консоли на стойку.

Виды винтовых лестниц

Особенности конструкции

Винтовые лестницы чаше всего выполняются без подступенков, так как они делают конструкцию неудобной в использовании. Дело в том, что в средней линии ширина забежной лестничной ступени уже длины стопы, поэтому нога становится не полностью. В результате появляется угроза соскальзывания, что может привести к травмам.

Отсутствие подступенков позволяет становиться всей ступней на проступь. Таким образом, движение по такой лестнице получается более удобным и безопасным.

Расчет винтовой лестницы на второй этаж

Решение сделать самостоятельно лестницу должно начинаться с просчёта особенностей будущего изделия, маршей, размера и формы ступенек и других нюансов, которые в итоге нарисуют общую картину. Удобный калькулятор винтовой лестницы в онлайне поможет рассчитать абсолютно все важные параметры и определиться с количеством материала, который понадобится в процессе реализации данного проекта, а также увидеть параметры в чертежах.

Рассчитать винтовую лестницу с помощью нашего сервиса легко: интерфейс калькулятора достаточно прост в применении и интуитивно понятен для проводимых расчётов.

Прямая лестница на тетивах

Расчет таких конструкций определяется формулой, в основе которой лежит длина ступни. Также рассчитывают удобный наклон и глубину ступенек. Если глубины не хватает, то можно увеличить выступ ступени.

Из вышесказанного делаем вывод, что, воспользовавшись лестничным онлайн-калькулятором, вы сможете максимально точно рассчитать параметры для постройки прямых, с поворотами, винтовых и других конструкций. Для этого необходимо только посчитать основные показатели, ввести их в калькулятор и нажать «Рассчитать», и тогда вы получите не только привлекательное внешне, но и надежное строение.

Полезные советы

Лестница, сделанная в соответствии с ГОСТом

• Перед тем, как определить параметры будущей лестницы, требуется предварительно определиться с общим предназначением конструкции с ее типом и ее основным предназначением, с устройством ступеней, которые в свою очередь могут быть поворотными и прямыми.
• При расчетах показателей ширины стоит рассмотреть ее строго в двух направлениях, то есть общая ширина лестничного проема и чистовая ширина стандартного марша. Общая ширина – это сам марш и ширина поручней, а также ограждений. что касается чистовой, то она учитывает исключительно размер прохода, то есть без поручней.
• Говоря более точно, ширина марша на основании расчета только на одного человека должна быть не меньше 800 см, как правило, берут от 800 до 90 см. если по лестнице часто будет перемещаться более одного человека, данный элемент расчета будет равен 1250 см, не меньше.

Составление проекта винтовой лестницы

Главный параметр данной конструкции — угол закручивания. Лестница может проходить полный круг или лишь его часть, при этом высота до перекрытия учитывается так, чтобы человек не ударился головой при подъеме. В проекте также рассчитываются высота ступеней, их длина и количество. Они выполняются забежными в винтовой конструкции, поэтому не предусматривают подступенков. Это облегчает расчеты, то есть позволяет округлить в большую сторону параметры проступей.

Допустим, требуется сделать расчет винтовой лестницы с углом закручивания 360º, высотой 3 м, диаметром 2 м. Сначала вычисляется длина окружности по формуле: L=4ПR/3 (радиус переводят в мм). Таким образом, L=4х3,14х1000/3=4,19 м. Следует отметить, что ширина ступеней винтовой лестницы увеличивается при удалении от вертикальной стойки. Для конструкции с такими параметрами высоты целесообразно принять количество ступеней 17 штук. При этом настоящих подъемов будет 16 штук, так как последняя 17-я ступень — это верхняя площадка.

В таком случае ширина проступи посередине составит: L/16, то есть 4,19/16=26,2 см. Высоту рассчитывают методом деления общей высоты конструкции на количество подъемов: 3000/17=176,5 мм. Ступени жестко крепятся узкой частью к вертикальной стойке диаметром 50 мм. Для этого в них проделывают отверстия такой же величины и расширяют на эти же 50 мм, чтобы они не сломались от нагрузки. В итоге ширина ступеней в узкой части равняется 50+50+50=150 мм.

В широкой части снова рассчитывается длина окружности, но уже по другой формуле: L=2ПR, то есть 2х3,14х1000, она равняется 6,28 м. Разделив этот параметр на 17 ступеней, получают их ширину 39 см. Следует отметить, что расчет ступеней выполняется с учетом их забега друг на друга. Полученные величины вдоль середины ступеней в проекте больше, чем будет их реальная рабочая ширина, и они станут эргономичными и удобными.

Параметры ступеней

Отдельно следует остановиться именно на расчете ступеней винтовой лестницы, рассмотрим, как это сделать своими руками. Практически весь смысл проектирования сводится к определению граничных параметров ступеней и их оптимального расположения на опорной оси.

Так как рассчитать винтовую лестницу своими руками нужно с нуля, в начале следует измерить расстояние от нижнего яруса до пола второго потолка. Это и будет сама опора, то есть высота лестницы. Полученную цифру нужно разделить на предполагаемое количество ступеней. Так вы получите высоту подступенка. Если этот показатель не вписывается в нормативные рамки, его можно подкорректировать и изменить показатели, участвующие в расчетах в пределах доступных отклонений.

Самым сложным этапом для выполнения своими руками является расчет ширины ступеней винтовой лестницы. Здесь нужно воспользоваться формулой для определения окружности конструкции. При этом учтите, что полезной считается не более 2/3 площади ступени, поэтому 2πR умножают на дробь. Результат делят на количество ступеней, за исключением верхней площадки, то есть на четное число. Вы получите ширину проступи в центральной части ступеней. Линия может идти неравномерно, так как элементы располагаются поворотным принципом по спирали.

Радиусом в данном случае выступает длина ступени. Ее следует брать не менее 100 см. При этом проход для двоих уже будет весьма затруднительным. Точное его значение можно определить посредством сопоставления диаметра конструкции с площадью проема. Учтите, что часть пространства займет опорный столб и ограждение с поручнями. То есть, если вы хотите сконструировать просторную лестницу, лучше взять небольшой запас. Если же такой необходимости нет, можно свести все параметры к минимуму, чтобы обеспечить комфортное передвижение для одного человека среднестатистической комплекции.

Схематическое построение винтовой лестницы и формулы для определения параметров ступеней

Расчет размеров

В качестве опоры для конструкции подойдет стальная труба 6-8 см в диаметре, при этом толщина стенок должна составлять минимум 5 мм. Каркас консолей чаще всего вываривают из стального уголка. Сами же консоли можно выполнить из деревянного массива.

Длина окружности

При дальнейших расчетах радиус окружности проема будем обозначать как – «R». Еще его называют внешним радиусом консоли

Также необходимо взять во внимание внутренний радиус проема, который будет обозначаться как –«R1»,он включает в себя радиус опорной трубы + толщина ее стенки

Схема графического построения лестницы

Одним из самых важных параметров винтовой лестницы является количество оборотов, которые совершает марш вокруг опорной оси. Оборот обозначается как – «γ» и выражается в градусах (один оборот — 360◦). Иногда он выражается и безразмерной величиной–«n». Для чертежных построений удобнее угловая величина, а для расчетов – безразмерная.

Согласно формуле, длина окружности, обозначенной как«L», составляет:

L=2πR*n или L=2πR* (γ/360).

Но, нас данная величина не устраивает, так как по самому краю ходить никто не будет. Поэтому длину окружности следует рассчитывать по линии движения.Как показывает практика, радиус пути движения, который обозначен как «r»,составляет две трети от радиуса лестницы, т.е. — 2R/3. Из этого следует:

l=2π*2R/3*n=4πR/3*n

Размеры ступеней

Основная особенность винтовых лестниц заключается в специфической форме проступи. Ступень такой конструкции является лепестком, который с одной стороны закруглен.

Консоль характеризуется такими параметрами:

• Длина ступени, которая обозначается как«h».Чтобы вычислить это параметр, необходимо от радиуса лестничного проема отнять внешний радиус опоры.
• Максимальная ширина консоли, обозначается как«W1» – является хордой по широкому краю проступи.
• Ширина заготовки, обозначается как«W2» – является размером касательной к окружности ступени, которая ограничена продленными радиусами, построенными по краям проступи;
• Угол ступени, обозначается как«α» – рассчитывается как угол между радиусами проема, которые проведены через края ступеней.

Как и в случае с прямым маршем, количество консолей рассчитывается путем деления высоты проема на высоту подъема ступени. При этом подъем должен находиться в пределах 15-20 см. Как показывает практика, такая высота при ходьбе является самой безопасной и комфортной.

Чертеж конструкции

Величину угла ступени «α» можно вычислить по следующей формуле: α= γ/количество ступеней.

Зная угол проступи, а также ее ширину,можно вычислить максимальную ширину проступи по формуле: W1=R*sinα

Нам необходимо узнать ширину проступи в центре, т.е.на линии движения, которая обозначается -«W», для этого надо выполнить следующий расчет: w= r* sinα=(2R*sinα)/3

Ширина проступи на линии движения должна составлять 20-30 см.Если значение, полученное при расчетах, не укладывается в этот диапазон, то следует варьировать количество консолей. Однако, в этом случае измениться подъем ступени.

Оптимальные размеры ступеней на линии движения

Если при изменении числа ступеней подъем выходит за пределы допустимого диапазона, то можно изменить не количество консолей, а оборот лестницы.В таком случае вместо верхней проступи устанавливается площадка необходимого размера.

Чертеж конструкции удобней выполнять как развертку на основании вертикальной и горизонтальной проекции. Лучше сделать две такие развертки, не только по плоскости линии внешнего карая, но ипо линии пути.

Теперь, когда все расчеты выполнены, можно приступать к изготовлению винтовой лестницы.