Проектирование спиральных лестниц
Сравнительные характеристики лестниц
Изучение площадей спиральной и прямой лестницы. Ширина забежной ступени. Разные виды спиральных лестниц: «самба», с закругленными тетивами, без центральной опоры и тетив, а также с центральной опорной стойкой. Ключевые элементы конструкции и схемы их размещения.
|
| Рис. 1. Сравнительные характеристики площадей спиральной и прямой лестниц со ступенями длиной 1000 мм (стрелками указано направление движения): 1 – спиральная лестница; 2 – прямая лестница; a – промежуточная площадка. |
|
| Рис. 2. Ширина забежной ступени: 1 – ширина на пути движения правой ноги; 2 – ширина на пути движения левой ноги. |
|
| Рис. 3. Спиральная лестница «самба» с проступями «утиный шаг»: 1 – проступи; 2 – перила. |
|
| Рис. 4. Спиральная лестница на изогнутых тетивах: 1 – тетивы. |
|
| Рис. 5. Спиральная лестница без центральной стойки и тетив: 1 – проступи; 2 – балясины; 3 – поручни; 4 – стойки перил. |
|
| Рис. 6. Спиральная 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 спиральной лестницы на центральной стойке: 1 – центральная стойка; 2 – проступь; 3 – деревянные втулки; 4 – промежуточные металлические шайбы. |
|
| Рис. 9. Схема построения проступей для спиральной лестницы |
|
| Рис. 10. Взаиморасположение и крепление соседних проступей спиральной лестницы: 1 – верхняя проступь; 2 – нижняя проступь; 3 – место крепления опорного кронштейна. |
|
| Рис. 11. Вариант конструкции ограждения спиральной лестницы: 1 – проступи; 2 – ограждения из прямоугольных брусков. |
Ключевые аспекты проектирования
Наиболее важным компонентом лестницы, который обеспечивает вертикальные перемещения, является ступень. Конструкция и форма ступеней определяют два главных типа лестниц: прямые и спиральные. Спиральная лестница создается за счет установки ступеней, ширина которых различается от одного конца к другому, вокруг центральной стойки.
Конструкции спиральных лестниц имеют свои преимущества и недостатки. Среди основных плюсов можно выделить меньшую занимаемую площадь по сравнению с прямыми лестницами.
Спиральные лестницы часто укладываются по кругу, центр которого совпадает с опорной стойкой, а радиус определяется длиной ступени. При длине ступени 1000 мм и равной высоте подступенка (даже без учета промежуточной площадки), спиральная лестница занимает примерно в полтора раза меньше места, чем прямая (см. рис. 1).
Тем не менее, увеличивая длину ступени до 1500 мм, площади, которые занимают спиральные и прямые лестницы, становятся схожими. При дальнейшем увеличении длины ступени значительно возрастает площадь, требуемая для установки спиральной лестницы.
Также нужно учитывать, что оптимальное движение по спиральной лестнице, в основном, происходит по центру марша, где требуется обеспечить возможность опоры на перила. Это подразумевает, что длина ступени в таких лестницах имеет свои ограничения.
Поэтому ключевым недостатком спиральной лестницы является ограниченная ширина проступи в зоне движения. Это объясняет частое применение ступеней без подступенков. Необходимо также помнить, что ширина проступи на спиральной лестнице различается при опоре на правую и левую ноги (см. рис. 2).
Для ноги, находящейся ближе к центральной стойке и опирающейся на уже меньшую по ширине часть проступи, существует высок риск соскальзывания, особенно при спуске.
Отсутствие подступенков дает возможность части стопы находиться за внутренним краем проступи при подъеме. В связи с этим спиральные лестницы чаще используют в качестве дополнительных и декоративных, нежели основных.
Уникальная конструкция спиральной лестницы, позволяющая избежать проблемы узкой проступи и её неудобств, называется «самба» (см. рис. 3). В таких лестницах используются ступени с особой формой «утиный шаг», чаще всего размещенные в лестницах с высоким углом наклона.
Эти забежные проступи имеют неодинаковую ширину по длине, что делает их направленными поочередно в разные стороны. Применение подобного типа проступи в проектировании спиральных лестниц, где все ступени подразумеваются забежными, требует креативного подхода.
Нормативные требования к проектированию
При проектировании спиральных лестниц важно учитывать, что ширина проступи по линии движения (т.е. по центру марша) должна составлять не менее 200 мм, а на расстоянии 150 мм от центральной стойки – не меньше 100 мм.
Если спиральная лестница используется в качестве основной, длина проступи должна составлять не менее 800 мм, а проем в перекрытии – диаметр от 2000 мм.
Если же спиральная лестница носит вспомогательный характер, длины 550–600 мм будут по сути достаточны, проем в этом случае может составлять до 1400 мм. Такие конструкции чаще всего используют для доступа в чердачные помещения.
Кроме того, высота прохода не может составлять менее 2000 мм для удобного использования спиральной лестницы.
Конструктивные особенности и крепление
Существуют разные виды несущих конструкций для спиральных лестниц и способы крепления ступеней. Один из вариантов – использование тетив, расположенных по бокам от ступеней.
Тетивы в данном случае имеют спиралевидную форму и изготавливаются из склеенных древесных элементов (см. рис. 4). Следует отметить, что их изготовление требует специальных навыков и может быть сложно.
Также можно создать спиральную лестницу без опорных балок (см. рис. 5). В этом случае забежные ступени соединяются друг с другом и с перилами, которые крепятся к балясинам.
Первая и последняя ступени также прикрепляются к балясинам, а последняя фиксируется в перекрытии. Нагрузки распределяются по всей структуре данной лестницы.
Самый традиционный вариант – это конструкция с центральной опорной стойкой (см. рис. 6). Рекомендуется использовать толстую металлическую трубу диаметром 50 мм для стойки, которая должна находиться строго вертикально, что контролируется строительным отвесом. Важно обратить внимание на крепление стойки к полу, так как это место принимает на себя нагрузки от лестницы и движущихся по ней людей.
Опорную стойку можно забетонировать или зафиксировать анкерными болтами. Эти болты также подходят для крепления стойки к деревянному полу. Для надежного крепления нижний конец стойки должен быть оснащен фланцем (см. рис. 7).
Для установки ступеней на центральной стойке в них предварительно сверлятся отверстия в узкой части с соответствующим диаметром.
Необходимо разместить ступени на необходимом расстоянии друг от друга по высоте, определяемом высотой подступенка.
Эта задача решается с помощью втулок, которые должны соответствовать высоте подступенка с учетом толщины доски ступени (см. рис. 8). Дополнительно между втулкой и простой устанавливается металлическая шайба для предотвращения деформации деревянных элементов.
Важно учитывать толщину шайб при изготовлении втулок; в противном случае высота лестницы может увеличиться не по проекту.
Втулки изготавливаются из дерева и имеют внутренние отверстия диаметром, соответствующим диаметру центральной стойки. Все втулки должны быть одинаковыми, за исключением нижней, где учитываются особенности крепления опорной стойки к полу.
Обычно высота подступенков составляет 180–200 мм, что выше соответствующего показателя для прямой лестницы. На практике эта величина может немного меняться в зависимости от расстояния между перекрытиями и количества ступеней.
Основная сложность при проектировании спиральных лестниц заключается в определении формы и размеров проступей. В отличие от прямой лестницы, где все проступи имеют одинаковую ширину и прямоугольную форму, спиральная лестница требует забежных ступеней с увеличенной шириной от центральной стойки к внешним контурам.
Перед началом проектирования важно определить размеры проема в перекрытии, так как это будет влиять на длину проступи, а также расстояние между этажами – оно определяет количество ступеней и угол поворота лестницы.
Например, если мы проектируем лестницу с углом поворота в 360 градусов, то длину ступени примем равной 1000 мм. Допустим, мы выберем 16 ступеней, тогда радиусы на чертеже делят окружность на соответствующее количество.
Однако, помните, что проступи в спиральных лестницах накладываются друг на друга. Поэтому ширина проступи должна составлять более 200 мм.
Радиусы окружности на чертеже – это оси симметрии проступи, от которой будет построен её проекционный элемент (см. рис. 9). Эта линия делится пополам, и через эту точку следует провести перпендикуляр.
Эта линия будет представлять середину проступи, где ширина должна быть не менее 200 мм, а оптимальная ширина – около 220 мм. Длина отрезка должна соответствовать масштабу, необходимому в данной точке.
Далее от центральной окружности откладываем на центральной линии проступи расстояние 150 мм, обозначая это как точку В. В этом месте ширина ступени не должна быть менее 100 мм.
Проводим перпендикулярный воздействие с центром в точке В. Длина этого отрезка – масштабная ширина проступи. Затем проведем две линии через точки А1, В1 и А2, В2.
Следует учесть, что проступь в узкой зоне должна иметь отверстие для центральной стойки, не уменьшая прочность. Для этого форма проступи должна напоминать классическую замочную скважину.
Возле опорной стойки будет круглая часть проступи радиусом 80–100 мм. Построим соответствующую окружность (в масштабе) так, чтобы её центр совпадал с центром основной окружности. Указываем точки пересечения линий, проходящих через А1, В1 и А2, В2 обоих окружностей, как С1, С2, D1, D2.
Таким образом, необходимая контурная линия проступи формируется из отрезков С1-D1, С2-D2, малой дуги С1-С2 и большой дуги D1-D2. Теперь полученные размеры можно перенести в реальный масштаб для изготовления проступи.
Проступь должна изготавливаться из прочной древесины толщиной 50 мм. Возможна также реализация конструкций с проступями, горизонтальные размеры которых уменьшаются по направлению к центральной стойке, но такой подход трудоемок. Обычно проступи располагаются внахлест, частично накладываясь друг на друга при взгляде сверху.
Это позволяет устанавливать опорные кронштейны между нижней и верхней проступями, что увеличивает долговечность конструкции (см. рис. 10). На широких концах также высверливаются отверстия для установки ограждений.
Сборка спиральной лестницы производится в строгой последовательности. После установки центральной стойки поочередно устанавливаются втулки и проступи, перемежающиеся металлическими шайбами. Затем проступи разворачиваются и занимают свои места по окружности.
Спиральная лестница может подниматься как против, так и по часовой стрелке, однако более популярно последнее направление. Важно правильно расположить первую и последнюю ступени в помещении.
Затем между широкими частями проступей устанавливаются и фиксируются опорные кронштейны. В завершение на верхнюю часть центральной стойки навинчивается последняя втулка, крепящаяся гайкой, которая может быть дополнена декоративным элементом. Заключительная ступень фиксируется в перекрытии при помощи крепежных элементов.
Наконец, устанавливаются стойки и поручни. Поручни могут иметь криволинейную форму (что сложно в производстве) или состоять из прямых брусков (см. рис. 11).
Итоговая конструкция спиральной лестницы отвечает всем необходимым требованиям и способна выполнять свою основную функцию.