Конструкции винтовой лестницы
12 Мая 2009
Несомненно, что ступень является главным элементом любой лестницы, ведь именно от того, как ступени расположены, и какую они имеют форму, зависят особенности конструкции лестницы. Выделяют два основных типа лестниц: винтовые и прямые, и каждый из них имеет свои собственные достоинства и недостатки, которые заслуживают более детального рассмотрения.
Конструктивно винтовая лестница состоит из ступеней, ширина которых уменьшается от одного ее конца к другому, и которые устанавливаются на центральной стойке или просто идут по кругу как на лестнице 1. На лестнице же 2 показана прямая лестница, где a – это промежуточная площадка. Направление движения по лестницам указано стрелками.
Рис.1
Основным преимуществом лестниц винтового типа является то, что они занимают очень небольшую площадь, совокупные размеры которой в разы меньше, чем если бы это была прямая лестница аналогичных размеров. Обычно центральным элементом винтовой лестницы служит опорная стойка, вокруг которой и располагаются ступени, от длины которых зависит радиус окружности, в которую помещается лестница. К примеру, если длина ступени составляет 100 см, то при одинаковой длине подступенка, винтовая лестница оказывается в 1,5 раза более экономичной в отношении занимаемого пространства, нежели прямая. (видно на рис 1.) Впрочем, чем больше длина ступени, тем менее заметной становится эта разница – если брать длину не 100см, а 150, то оказывается, что площадь винтовой лестницы оказывается равной площади прямой.
Рис. 2
1- Ширина проступи забежной ступени на пути правой ноги
2- Ширина проступи забежной ступени на пути левой ноги
Наиболее рекомендуемым с точки зрения удобства и безопасности с точки зрения передвижения по винтовой лестнице, является ее центральная часть, причем с обязательным условием, чтобы сохранялась возможность опоры на перила. То есть, винтовая лестница не может иметь какую угодно ширину, потому что длина ступени в ней ограничена. В этом и заключается основной недостаток винтовой лестницы, и чтобы как-то преодолеть его, используется практика выполнять ступени без подступенков. По ходу движения вверх эта мера позволяет ступне размещаться за внутренней кромкой проступи. Для той ноги, которая расположена ближе к центральной стойке, опасность соскальзывания выше, если осуществляется движение вниз. И это одна из причин, по которой винтовые лестницы редко делают главными, чаще всего они играют декоративную роль или роль дополнительной лестницы.
Рис 3.
Винтовая лестница с проступями «утиный шаг» типа «самба»
1 – проступи
2 – перила
Впрочем, любая проблема решаема – устранить вопрос недостаточность ширины проступи, позволяет конструкция установки винтовой лестницы под названием «самба» (смотрите рис. 3). Ее особенность в том, что проступи имеют неодинаковую ширину, они выполняются по сложной конфигурации «утиный шаг», и часто используется и на тех прямых лестницах, где наблюдается большой угол наклона. Проступи при этом являются поочередно противоположно направленными и забежными. Сконструировать такую лестницу непросто, потому что это требует серьезных проектных решений.
Обычно при проектировании винтовых лестниц исходят из того, что на линии движения ширина проступи не может быть меньше 20 см. Если расстояние от стойки составляет 15 см, то этот показатель не должен быть менее 10 см. Если винтовая лестница устанавливается не как декоративная, и не как дополнительная, а именно как основная, то проступь должна иметь длину не менее 80 см, а диаметр проема в перекрытии – не менее 200 см. В обратном случае, если лестница проектируется именно в качестве дополнительной, то длина проступи может быть 55-60 см, а диаметр проема в перекрытии – не более 140 см. Это компактная конструкция винтовой лестницы, и встретить ее можно довольно часто – нередко она используется для обеспечения доступа в чердачное помещение, например. Еще одним параметром, по которому можно судить и степени комфортности пользования винтовой лестницей, является высота прохода – она не должна быть меньше 200 см.
Рис. 4.
Винтовая лестница с изогнутыми тетивами
1-Тетивы
Для винтовых лестниц выделяют несколько видов несущих конструкций и способов крепления ступеней. Одним из вариантов является изготовление винтовой лестницы на тетивах – расположенных по бокам от ступеней опорных балках. В случае винтовой лестницы с центральной опорной стойкой, тетивы имеют изогнутую форму спиралей и изготавливаются из дерева(смотрите рис. 4). Эта конструкция простой не является, потому что изготовление ее связано с немалыми трудностями.
Рис. 5.
Лестница винтовая без тетив и центральной стойки
1. Проступи
2. Балясины
3. Поручни
4. Стойки перил
Но в принципе винтовую лестницу можно сделать вообще без опорных балок - забежные ступени в ней будут соединяться друг с другом и перилами, крепящимися к балясинам. (смотрите рис. 5)
К ним крепится первая и последняя ступени, причем последняя еще и фиксируется в перекрытии. В результате особенности конструкции винтовой лестницы позволяет определенным образом распределять нагрузки по всей конструкции.
Рис. 6.
Лестница винтовая с опорной стойкой по центру
1. Фланец на нижнем конце центральной стойки;
2. Центральная опорная стойка;
3. Забежные ступени;
4. Опорные кронштейны;
5. Поручни;
6. Стойки перил
Как уже отмечалось выше, наиболее распространенный тип винтовой лестницы представляет собой конструкцию с центральной опорной стойкой, которая является ее несущей основой (смотрите рис. 6). Именно поэтому желательно, чтобы центральная опорная стойка была выполнена из металлической трубы диаметром 50 мм. Располагаться центральная стойка должна строго вертикально – проконтролировать это можно посредством строительного отвеса, и отдельное внимание стоит уделить качеству крепления центральной стойки к полу, потому что это очень важно. Место крепления центральной стойки к полу воспринимает нагрузки не только от веса самой винтовой лестницы, но и от перемещающихся по ней людей. Опорная стойка фиксируется либо с помощью анкерных болтов, либо бетонируется в пол. Анкерные болты подходят в качестве крепежного элемента центральной опорной стойки в случае, когда она крепится к деревянному полу. Нижний конец стойки при этом должен быть оснащен фланцем с отверстиями, на болтах которого затем и будут затянуты гайки. (смотрите рис. 7)
Рис 7.
Фланец для крепления к полу центральной стойки
1. Фланец;
2. Центральная стойка;
3. Нижняя деревянная втулка;
4. Металлическая шайба;
5. Анкерные болты
На центральной стойке заранее должны быть высверлены отверстия, предназначенные для размещения ступеней. Располагаются они в узкой части проступи, а диаметр их соответствует диаметру центральной стойки. Когда дело доходит до размещения проступей, то нужно соблюдать принцип их равномерного расположения – расстояние, на котором устанавливаются проступи, должно исходить из высоты подступенка. С этими целями применяются втулки, размер которых соответствует высоте подступенка за вычетом толщины доски, применяемой для самой проступи. (смотрите рис. 8)
Рис.8.
1 – центральная стойка;
2 – проступь;
3 – деревянные втулки;
4 – промежуточные металлические шайбы.
При изготовлении втулок необходимо учитывать толщину шайб, потому что в обратном случае реальная высота винтовой лестнице может быть больше проектной. Выполняются они из древесины, а их внутренние отверстия должны совпадать с диаметром центральной стойки. Между втулкой и проступью при этом располагается металлическая шайба, которая предохраняет деревянные детали винтовой лестницы от деформации, служа своеобразной прослойкой между ними. Все втулки для винтовой лестницы делаются одинаковыми, исключение составляет только нижняя, потому что при ее изготовлении учитываются особенности крепления опорной стойки к полу. Высота подступенка в конструкции винтовой лестницы обычно составляет 18-20 см – это больше, чем аналогичный показатель для прямой лестницы. Но на практике нередко встречаются случаи, когда реальная высота подступенка отличается указанной выше, причем она может быть как меньше, так и больше. Влияние на высоту подступенка оказывает как количество ступеней, так и расстояния между перекрытиями.
При проектировании винтовой лестницы проблему может представлять определение формы и размеров проступей. В прямой лестнице проступи имеют прямоугольную форму и одинаковую ширину, но так как в винтовой лестницы ступени забежные, и ширина их увеличивается от центральной стойки к наружному контуру, то здесь проступи делать одинаковыми не получается. Чтобы рассчитать их размеры, необходимо для начала определить габариты проема в перекрытии и расстояние между этажами, исходя из чего можно будет рассчитать длину проступи и количество ступеней. Важным моментом является установка угла поворота винтовой лестницы. Если создается винтовая лестница, угол которой составляет 360 градусов, при длине проступи в 100 см и определенном числе ступеней Х, окружность на чертеже делится соответствующим числом радиусов. Естественно, что поступи в конструкции винтовой лестницы располагаются внахлест, то есть перекрывают друг друга. На составленном чертеже может показаться, что это тот самый вид сверху, который будет иметь лестница, но если ориентироваться по чертежу, то при заданных параметрах ширина проступи будет меньше необходимых 20 см.
Рис. 9.
Схема построения проступей для винтовой лестницы
Обозначенные на чертеже радиусы являются центральными линиями проступи, и от любого из них можно построить его проекцию. (смотрите рис. 9) Линия в данном случае делится пополам, и через ее срединную точку проводится перпендикулярный отрезок. Ширина проступи не должна быть менее 20 см, а дальнейший расчет показывает, что оптимальной шириной проступи является даже не 20, а 22 см. Длина полученного отрезка должна соответствовать ширине проступи, на центральной линии которой от центра окружности откладывается отрезок 15 см длиной. В этой точке проведем перпендикулярный отрезок, концы которого соединятся с концами первого отрезка.
В своей узкой части проступ должна быть оборудована отверстием для центральной стойки, причем это не должно негативно отразиться на прочности ступени. Вокруг опорной стойки располагается участок проступи радиусом 80–100 мм – на чертеже строится соответствующая окружность, центр которой должен совпадать с центром новой окружности. Там, где прямые, проходящие через концы вышеуказанных отрезков будут пересекаться с окружностью, образуются точки пересечения, через каждую пару которых можно провести отрезки, через которые и сложится необходимый контур проступи. Осталось дело за малым – перевести все расчеты в реальный масштаб и приступать к изготовлению проступей.
Рис. 10.
Взаиморасположение и крепление соседних проступей винтовой лестницы
1 – верхняя проступь;
2 – нижняя проступь;
3 – место крепления опорного кронштейна
Как правило, толщина проступи составляет 5 см, а изготавливается она из древесины. Есть конструкции, предусматривающие уменьшение толщины по мере удаления от центральной стойки, но из-за трудоемкости исполнения подобных элементов, они распространены не слишком широко. Чаще всего проступи располагают внахлест, и поэтому при взгляде сверху кажется, что они перекрывают друг друга. Это дает возможность устанавливать опорные кронштейны между передней кромкой широкой части верхней проступи и задней кромкой широкой части нижней проступи, тем самым повышая совокупную надежность конструкции. (смотрите рис. 10) Для установки ограждений на широких концах проступи заранее высверливаются отверстия.
Сборка винтовой лестницы должна осуществляться поэтапно. Сначала монтируется и закрепляется центральная опорная стойка, затем на нее крепятся втулки и перемежающиеся металлическими шайбами проступи, после чего проступи разворачивают, чтобы они встали по своим местам. Можно по желанию выбрать направление подъема – он может идти против часовой стрелки и соответствие с направлением ее движения, причем последнее встречается гораздо чаще. Чтобы подъем и спуск по лестнице были травмобезопасными и удобными, обратите внимание на то, чтобы первая и последняя ступени были правильно ориентированы в помещении. После всего этого, широкими частями проступей монтируются опорные кронштейны, и на верхний конец опорной стойки надевается и крепится втулка, причем желательно, чтобы она имела декоративный оголовок.
Рис.11.
Вариант конструкции ограждения винтовой лестницы
1 – проступи;
2 – ограждения из прямоугольных брусков
На перекрытии посредством крепежных изделий и металлических элементов фиксируется последняя ступень винтовой лестницы, после чего можно приступать к установке перил и поручней, конструкция которых может представлять собой как сочетание прямых брусков, так и быть криволинейной. (смотрите рис. 11)
Правильно просчитанная и смонтированная лестница отличается надежностью и долговечностью – она исправно будет переносить все нагрузки и служить своему предназначению.