Проектирование винтовых лестниц
Сравнительные характеристики площадей винтовой и прямой лестниц
Ширина проступи забежной ступени
Винтовая лестница «самба» с проступями «утиный шаг»
Винтовая лестница на изогнутых тетивах
Винтовая лестница без центральной стойки и тетив
Винтовая лестница с центральной опорной стойкой
Фланец для крепления центральной стойки к полу
Расположение элементов винтовой лестницы на центральной стойке
Схема построения проступей для винтовой лестницы
Взаиморасположение и крепление соседних проступей винтовой лестницы
Вариант конструкции ограждения винтовой лестницы
![]() |
Рис. 1. Сравнительные характеристики площадей винтовой и прямой лестниц со ступенями длиной 1000 мм (стрелками указано направление движения): 1 – винтовая лестница; 2 – прямая лестница; a – промежуточная площадка. |
![]() |
Рис. 2. Ширина проступи забежной ступени: 1 – ширина на пути движения правой ноги; 2 – ширина на пути движения левой ноги. |
![]() |
Рис. 3. Винтовая лестница «самба» с проступями «утиный шаг»: 1 – проступи; 2 – перила. |
![]() |
Рис. 4. Винтовая лестница на изогнутых тетивах: 1 – тетивы |
![]() |
Рис. 5. Винтовая лестница без центральной стойки и тетив: 1 – проступи; 2 – балясины; 3 – поручни; 4 – стойки перил. |
![]() |
Рис. 6. Винтовая лестница с центральной опорной стойкой: 1 – фланец на нижнем конце центральной стойки; 2 – центральная опорная стойка; 3 – забежные ступени; 4 – опорные кронштейны; 5 – поручни; 6 – стойки перил. |
![]() |
Рис. 7. Фланец для крепления центральной стойки к полу: 1 – фланец; 2 – центральная стойка; 3 – нижняя деревянная втулка; 4 – металлическая шайба; 5 – анкерные болты. |
![]() |
Рис. 8. Расположение элементов винтовой лестницы на центральной стойке: 1 – центральная стойка; 2 – проступь; 3 – деревянные втулки; 4 – промежуточные металлические шайбы. |
![]() |
Рис. 9. Схема построения проступей для винтовой лестницы |
![]() |
Рис. 10. Взаиморасположение и крепление соседних проступей винтовой лестницы: 1 – верхняя проступь; 2 – нижняя проступь; 3 – место крепления опорного кронштейна. |
![]() |
Рис. 11. Вариант конструкции ограждения винтовой лестницы: 1 – проступи; 2 – ограждения из прямоугольных брусков. |
Ключевым элементом лестницы, обеспечивающим вертикальное перемещение, являются ступени. Формы и взаиморасположение ступеней задают два основных типа лестниц – прямую и винтовую. Винтовая лестница формируется ступенями, ширина которых увеличивается от одной стороны к другой, установленными на центральной стойке или иным способом и располагающимися по кругу.
Конструкция винтовой лестницы имеет свои плюсы и минусы. Главным её достоинством является меньшая по сравнению с прямой лестницей занимаемая площадь.
Чаще всего винтовая лестница помещается в окружность, центром которой служит опорная стойка, а радиус определяется длиной ступени. При длине ступени 1000 мм и равной высоте подступенка (без учета возможной промежуточной площадки) винтовая лестница занимает примерно в полтора раза меньше пространства, чем прямая (см. рис. 1).
Однако уже при длине ступени 1500 мм площади, занимаемые винтовой и прямой лестницами, сравниваются. Увеличение длины ступени значительно увеличивает площадь, на которой располагается винтовая лестница.
Также стоит учитывать, что оптимальный путь передвижения по винтовой лестнице проходит примерно по середине марша, при этом необходимо обеспечить возможность опоры на перила. Это вынуждает соблюдать определенные размеры длины ступени в винтовой лестнице.
Из-за этого возникает главный недостаток винтовой лестницы – узкая ширина проступи на линии движения. Это и есть причина, почему ступени часто выполняются без подступенков. Следует отметить, что ширина проступи винтовой лестницы отличается для левой и правой ног (см. рис. 2).
Для ноги, расположенной ближе к центральной стойке винтовой лестницы и опирающейся на более узкий участок проступи, возрастает риск соскальзывания, особенно при спуске.
Отсутствие подступенка дает возможность части ступни находиться за внутренней кромкой проступи при восходящем движении. Именно по этой причине винтовые лестницы чаще применяются как дополнительные и декоративные, и существенно реже – как основные.
Оригинальная конструкция винтовой лестницы, позволяющая решить проблему недостаточной ширины проступи и связанные с этим неудобства, называется «самба» (см. рис. 3). В такой лестнице используются ступени с конфигурацией «утиный шаг», обычно применяемые в прямых лестницах с крутым углом наклона.
При этом проступи имеют неодинаковую ширину по всему своему длине, и в некотором роде являются забежными, причем поочередно направлены в разные стороны. Применение «утиных шагов» в конструкции винтовой лестницы, где каждая ступень забежная, требует умелого проектного решения.
При проектировании винтовых лестниц важно помнить, что ширина проступи на линии движения (то есть по середине марша) не может быть менее 200 мм, а на расстоянии 150 мм от центральной стойки она должна составлять не меньше 100 мм.
При использовании винтовой лестницы в основном проступь выполняется длиной не менее 800 мм, а проём в перекрытии должен иметь диаметр от 2000 мм.
Если же речь идет о дополнительной винтовой лестнице, то длины проступи в 550–600 мм будет достаточно, и проём не должен превышать 1400 мм. Такая конструкция является компактной и чаще всего используется для доступа в чердачные помещения.
Кроме того, одним из параметров, влияющих на удобство эксплуатации винтовой лестницы, является высота прохода, которая не должна быть меньше 2000 мм.
Существует несколько видов несущих конструкций для винтовых лестниц, а также соответствующие способы крепления ступеней. Винтовая лестница может быть построена на основе тетив – опорных балок, помещенных по бокам от ступеней.
В данном случае тетивы имеют изогнутую спиралевидную форму и создаются из склеенных древесных элементов (см. рис. 4). Следует отметить, что изготовление таких опорных конструкций связано с трудностями и требует специальных навыков.
Кроме того, возможно создание винтовой лестницы без опорных балок (см. рис. 5). В такой конструкции забежные ступени соединяются друг с другом, а также с перилами, которые крепятся к балясинам (начальным и конечным стойкам перил).
Также к балясинам прикрепляются первая и последняя ступени. Заключительная ступень фиксируется на перекрытии. Нагрузки в подобной винтовой лестнице распределяются по конструкции.
Наиболее распространённым типом винтовой лестницы является конструкция с центральной опорной стойкой (см. рис. 6). Так как эта стойка является основой конструкции, целесообразно выполнить её из толстой металлопрофилированной трубы диаметром 50 мм.
Центральная стойка требует строгого вертикального расположения, что проверяется строительным отвесом. С особым вниманием следует подойти к креплению центральной стойки к полу, так как это место воспринимает нагрузки от веса конструкции и перемещающихся лиц.
Опорная стойка может быть закладной в пол (с использованием растяжек) или фиксированной с помощью анкерных болтов.
Анкерные крепёжные элементы также можно использовать для крепления опорной стойки на деревянном полу. Для этого нижний конец стойки должен быть оснащён фланцем с отверстиями (см. рис. 7). На закрученные в полу анкерные болты устанавливается фланец, после чего зажимаются гайки.
Для монтажа ступеней на центральной стойке в них предварительно просверливаются отверстия, находящиеся в узкой части проступи и диаметром, соответствующим диаметру центральной стойки.
Теперь важно разместить проступи на нужном расстоянии друг от друга по вертикали, которое определяется высотой подступенка.
Для решения этой задачи используются втулки, размеры которых соответствуют высоте подступенка за вычетом толщины доски, из которой выполнена проступь (см. рис. 8). Также между втулкой и проступью располагается металлическая шайба, которая предохраняет деревяшки винтовой лестницы от деформаций в местах соприкосновения.
Толщина шайб должна быть учтена при проектировании втулок. Пренебрежение этим может привести к значительному превышению реальной высоты винтовой лестницы над проектной.
Втулки выполняются из дерева и имеют внутренние отверстия диаметром, соответствующим диаметру центральной стойки. Все втулки стандартные, кроме нижней, при создании которой учитываются особенности крепления опорной стойки к полу.
Как правило, высота подступенка в винтовой лестнице составляет 180–200 мм, что немного больше, чем в прямой лестнице. На практике эта величина может варьироваться в зависимости от расстояния между перекрытиями и количества ступеней.
Основная сложность проектирования винтовой лестницы заключается в определении формы и размеров проступей. В отличие от прямой лестницы, где проступи имеют одинаковую ширину и представляют прямоугольники в плане, винтовая лестница предполагает применение забежных ступеней, ширина которых увеличивается от центральной стойки к внешнему контуру.
Первым делом нужно установить размеры проема в перекрытии (от этого зависит длина проступи) и расстояние между этажами (что определяет количество ступеней). Также следует определить угол поворота винтовой лестницы.
Если предположить, что проектируется винтовая лестница с углом поворота 360°, то есть окончание марша будет параллельно его началу.
Установим длину проступи в 1000 мм. Исчислив количество ступеней (например, 16), делим соответствующую окружность на чертеже (в соответствующем масштабе) на количество радиусов. На первый взгляд, мы имеем изображение нашей винтовой лестницы сверху, однако это не так.
Не забывайте, что в конструкции винтовой лестницы проступи располагаются «внахлест» и в плане перекрывают друг друга. При заданных показателях ширина проступи, если её определять на чертеже от одного радиуса до соседнего, будет меньше необходимых 200 мм.
Радиусы, делящие окружность на чертеже, можно условно обозначить как центральные линии (осевые линии симметрии) проступи, и от одной из них начнём строить проекцию данного элемента винтовой лестницы (см. рис. 9). Эту линию следует разделить пополам (точка A) и провести отрезок перпендикулярно указанной линии.
Этот отрезок с центром в точке A обозначает середину проступи, где её ширина должна быть не менее 200 мм. Оптимальная ширина проступи в нашем случае составит 220 мм. Длина отрезка должна в масштабе соответствовать требуемой ширине проступи в данной точке. Концы отрезка отметим как A1 и A2.
Далее от центра окружности отложим на центральной линии проступи расстояние, соответствующее в масштабе 150 мм, и обозначим его как точку B. В этом месте ширина проступи не может быть меньше 100 мм.
Проведем отрезок перпендикулярно с центром в точке B. Длина этого отрезка соответствует в масштабе ширине проступи. Концы отрезка обозначим как B1 и B2. Теперь проведем две прямые через точки A1, B1 и A2, B2.
Не забывайте, что узкая часть проступи должна быть оборудована отверстием для центральной стойки, при этом прочность ступени не может быть снижена. В связи с этим, проступь формируется в виде, напоминающем классическую замочную скважину.
Вокруг опорной стойки создается круглый участок проступи радиусом 80–100 мм. Построим на чертеже соответствующую окружность (в масштабе), где её центр совпадает с центром основной окружности. Обозначим точки пересечения прямых, проходящих через точки A1, B1 и A2, B2, и обеих окружностей как C1, C2, D1, D2.
Таким образом, необходимая форма проступи будет состоять из отрезков C1-D1, C2-D2, малой дуги C1-C2 и большой дуги D1-D2. Теперь можно перевести полученные размеры в реальный масштаб и изготовить компактную проступь.
Проступь создается из прочного дерева и, как правило, имеет толщину 50 мм. Существуют конструкции с уменьшенной толщиной проступей в направлении от центральной стойки, однако изготовление таких элементов требует значительных усилий. Обычно проступи располагаются с нахлестом, и при взгляде сверху частично перекрывают друг друга.
Это позволяет устанавливать между задней кромкой широкой части нижней проступи и передней кромкой широкой части верхней проступи опорные кронштейны, что повышает надежность конструкции (см. рис. 10). Дополнительно, на широких концах проступи заранее просверливаются отверстия для установки ограждений.
Работы по сборке винтовой лестницы выполняются в установленной последовательности. После установки и закрепления центральной стойки последовательно устанавливаются втулки и проступи, перемежающиеся металлическими шайбами. Затем, нанизанные на стойку проступи разворачиваются веером и принимают свои места по окружности.
Винтовая лестница может подниматься как против, так и по часовой стрелке, но наиболее часто встречается последнее направление. Нужно особенно внимательно подходить к правильной ориентации в помещении первой и последней ступеней.
Затем, между широкими частями проступей устанавливаются и крепятся опорные кронштейны. Позже на верхний конец центральной стойки (оснащенной резьбой) устанавливается и затягивается гайка последняя втулка.
Эту гайку разумно дополнить декоративным элементом. Последняя ступень винтовой лестницы фиксируется на перекрытии с помощью крепежных материалов и металлических элементов.
Наконец, устанавливаются стойки перил и поручни винтовой лестницы. Конструкция поручней может быть криволинейной (что трудоемко в исполнении) или состоять из прямых брусков (см. рис. 11).
Таким образом, итоговая винтовая лестница способна нести соответствующие нагрузки и выполнять свои функции.