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.

Главным элементом лестницы, который позволяет достичь основной цели – перемещения по вертикали, – является ступень. Форма и взаиморасположение ступеней обуславливают два основных типа конструкций лестниц – прямую и винтовую лестницы. Ступени, ширина которых увеличивается от одного конца к другому, установленные на центральной стойке или иным способом и расположенные по кругу, образуют винтовую лестницу.

Конструкция винтовой лестницы имеет как достоинства, так и определённые недостатки. Основным преимуществом винтовой лестницы является меньшая (по сравнению с лестницей прямой) площадь, ею занимаемая.

В большинстве случаев винтовая лестница умещается в окружность, центром которой служит опорная стойка, а радиус определяется длиной ступени. При длине ступени 1000 мм и одинаковой высоте подступенка (даже без учёта возможной промежуточной площадки) винтовая лестница занимает места примерно в полтора раза меньше, чем прямая (см. рис. 1).

Но уже при длине ступени 1500 мм, при равных прочих характеристиках, площади, занимаемые винтовой и прямой лестницами, сравниваются. Дальнейшее увеличение длины ступени приводит к значительному увеличению площади, на которой располагается винтовая лестница.

Следует также учитывать, что оптимальный путь передвижения по винтовой лестнице проходит примерно по середине марша, при этом должна быть обеспечена возможность опоры на перила. Из этого следует, что длина ступени в винтовой лестнице имеет конечные размеры.

В связи с этим выявляется главный недостаток винтовой лестницы – слишком малая ширина проступи на линии движения. Именно этим определяется распространённая практика выполнения ступеней без подступенков. Надо учитывать, что ширина проступи винтовой лестницы неодинакова в местах опоры на неё левой и правой ноги (см. рис. 2).

Для ноги, которая расположена ближе к центральной стойке винтовой лестницы и, соответственно, опирается на участок проступи меньшей ширины, повышается опасность соскальзывания, особенно при движении вниз.

Отсутствие подступенка позволяет части ступни размещаться за внутренней кромкой проступи по ходу движения вверх. Именно в связи с вышеперечисленными обстоятельствами винтовые лестницы чаще применяются в качестве дополнительных и декоративных и значительно реже – в роли основных.

Оригинальная конструкция винтовой лестницы, которая позволяет устранить проблему недостаточной ширины проступи и связанные с этим неудобства, известна под названием «самба» (см. рис. 3). В такой винтовой лестнице используются проступи со сложной конфигурацией «утиный шаг». Обычно эти проступи применяются в прямых лестницах с большим углом наклона.  

Поскольку в данном случае проступи имеют неодинаковую на своем протяжении ширину, то они в некотором роде являются забежными, причём поочередно противоположно направленными. Использование проступей «утиный шаг» в конструкции винтовой лестницы, где все ступени по определению являются забежными, требует остроумного проектного решения.

При проектировании винтовых лестниц следует исходить из того, что ширина проступи на линии движения (т. е. по середине марша) не может составлять менее 200 мм, а на расстоянии 150 мм от центральной стойки должна быть не меньше 100 мм.

При использовании винтовой лестницы в качестве основной проступь выполняется длиной не менее 800 мм, а проём в перекрытии должен иметь диаметр от 2000 мм.

Если винтовая лестница играет роль дополнительной, то длина проступи в 550–600 мм вполне достаточна и требует проёма до 1400 мм. Такая конструкция винтовой лестницы является компактной, и основная область её применения – обеспечение доступа в чердачное помещение.

Кроме этого, параметром, определяющим удобство винтовой лестницы в эксплуатации, является высота прохода, которая не может быть меньше 2000 мм.

Существует несколько видов несущих конструкций для винтовых лестниц и, соответственно, способов крепления ступеней на них. Можно выполнить винтовую лестницу на основе тетив (опорных балок, расположенных по бокам от ступеней).

В этом случае тетивы имеют изогнутую спиралевидную форму и выполняются из склеенных деревянных элементов (см. рис. 4). Надо заметить, что изготовление таких опорных конструкций связано с большими трудностями и требует специальных навыков.

Кроме того, можно выполнить винтовую лестницу вообще без опорных балок (см. рис. 5). В такой конструкции забежные ступени соединяются друг с другом, а также с перилами, которые в свою очередь крепятся к балясинам (начальным и заключительным стойкам перил).

Также к балясинам крепятся первая и последняя ступени. Последняя ступень в свою очередь фиксируется на перекрытии. Нагрузки в такой винтовой лестнице определённым образом распределяются по всей конструкции.

Наиболее традиционный и часто используемый тип винтовой лестницы – это конструкция с центральной опорной стойкой (см. рис. 6). Поскольку такая стойка является несущей конструктивной основой винтовой лестницы, наиболее рационально выполнить её из толстостенной металлической трубы диаметром 50 мм.  

Центральная стойка винтовой лестницы должна располагаться строго вертикально – это контролируется с помощью строительного отвеса. Особое внимание необходимо уделить креплению центральной стойки к полу, поскольку место крепления воспринимает нагрузки от веса самой винтовой лестницы и перемещающихся по ней людей.

Опорная стойка может быть забетонирована в пол (с использованием растяжек) или зафиксирована с помощью анкерных болтов.

Анкерные крепёжные изделия можно использовать и в случае крепления опорной стойки к деревянному полу. Для применения анкеров нижний конец стойки должен быть оборудован фланцем с отверстиями (см. рис. 7). На укреплённые в полу анкерные болты устанавливается фланец, и затем на болтах затягиваются гайки.

Для размещения ступеней винтовой лестницы на центральной стойке в них заранее высверливаются отверстия, которые находятся в узкой части проступи и имеют диаметр, соответствующий диаметру центральной стойки.

Теперь необходимо разместить проступи на должном расстоянии друг от друга по вертикали. Это расстояние определяется высотой подступенка.

Для решения такой задачи применяются втулки, имеющие размер, соответствующий высоте подступенка за вычетом толщины доски, из которой выполняется проступь (см. рис. 8). Кроме того, между втулкой и проступью располагается металлическая шайба, которая служит прослойкой между деревянными деталями винтовой лестницы и предохраняет их от деформации в местах соприкосновения.  

Толщину шайб следует учитывать при изготовлении втулок. Если этого не сделать, то реальная высота винтовой лестницы может превысить проектную на несколько сантиметров.

Втулки выполняются из древесины и имеют внутренние отверстия диаметром, соответствующим диаметру центральной стойки. Все втулки выполняются одинаковыми, за исключением нижней, при изготовлении которой следует учитывать особенности места крепления опорной стойки к полу.

Обычно высота подступенка в конструкции винтовой лестницы составляет 180–200 мм, что несколько превышает подобный размер для прямой лестницы. На практике эта величина может слегка изменяться в ту или другую сторону. Это зависит от расстояния между перекрытиями (от уровня чистого пола одного этажа до уровня чистого пола следующего этажа) и количества ступеней.

Главная трудность при проектировании винтовой лестницы состоит в определении формы и размеров проступей. В отличие от прямой лестницы, где проступи имеют одинаковую ширину и прямоугольны в плане, винтовая лестница подразумевает использование забежных ступеней, а ширина подобных ступеней увеличивается по направлению от центральной стойки к наружному контуру.

Прежде всего следует определить габариты проёма в перекрытии (от этого зависит длина проступи) и расстояние между этажами (это определяет количество ступеней). Также необходимо установить угол поворота винтовой лестницы.

Предположим, что мы проектируем винтовую лестницу с углом поворота 360о, т. е. окончание марша параллельно его началу.

Длину проступи определим в 1000 мм. Определив количество ступеней (допустим, их будет 16), делим соответствующим числом радиусов окружность на чертеже (чертёж выполняется в соответствующем масштабе). На первый взгляд мы имеем перед собой изображение нашей винтовой лестницы сверху, однако это не так.

Не следует забывать, что в конструкции винтовой лестницы проступи располагаются «внахлёст» и в плане перекрывают друг друга. При выбранных нами показателях ширина проступи, если её определять на чертеже от одного радиуса до соседнего, будет меньше необходимых 200 мм.

Радиусы, которые делят окружность на чертеже, мы условно обозначим как центральные линии (ось симметрии) проступи и от одной из них будем строить проекцию данного элемента винтовой лестницы (см. рис. 9). Эту линию следует разделить пополам (точка А) и через указанную точку провести перпендикулярный линии отрезок.

Данный отрезок с центром в точке А будет обозначать середину проступи, где её ширина должна быть не менее 200 мм. Оптимальная ширина проступи в нашем случае будет составлять 220 мм. Длина отрезка должна в масштабе соответствовать требуемой в этом месте ширине проступи. Концы отрезка обозначим как А1 и А2.

Далее от центра окружности отложим на центральной линии проступи расстояние, соответствующее в масштабе регламентированным 150 мм, и обозначим это как точку В. В этом месте ширина проступи не может быть меньше 100 мм.

Проведём перпендикулярный отрезок с центром в точке В. Длина этого отрезка соответствует в масштабе ширине проступи. Концы отрезка обозначим как В1 и В2. Теперь проведём две прямые через точки А1, В1 и А2, В2.

Не следует забывать, что проступь в узкой части должна быть оборудована отверстием для центральной стойки, при этом прочность ступени не может быть снижена. Для этого проступь выполняется по форме, напоминающей классическую замочную скважину.

Вокруг опорной стойки расположен круглый участок проступи радиусом 80–100 мм. Построим на чертеже соответствующую окружность (в масштабе), при этом её центр будет совпадать с центром основной окружности. Обозначим точки пересечения прямых, проходящих через точки А1, В1 и А2, В2, и обеих окружностей как С1, С2, D1, D2.

Таким образом необходимый контур проступи складывается из отрезков С1-D1, С2-D2, малой дуги С1-С2 и большой дуги D1-D2. Теперь можно перевести получившиеся размеры в реальный масштаб и изготовить правильно построенную проступь.

Проступь выполняется из прочной древесины и имеет толщину, как правило, 50 мм. Существуют конструкции с проступями, толщина которых уменьшается по мере удаления от центральной стойки, однако выполнение подобных элементов весьма трудоёмко. Обычно проступи располагаются внахлёст 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 увеличивает надёжность конструкции (см. рис. 10). Кроме того, на широких концах проступи предварительно высверливаются отверстия для установки ограждений.

Работы по сборке винтовой лестницы следует выполнять в определённом порядке. После установки и закрепления центральной стойки на неё поочередно устанавливаются втулки и проступи, перемежающиеся металлическими шайбами. Затем нанизанные на стойку проступи разворачивают веером, и они занимают свои места по окружности.

Винтовая лестница может иметь направление подъёма как против, так и по часовой стрелке, но наиболее часто встречается последнее. Следует уделить особое внимание правильной ориентации в помещении первой и последней ступеней.

Далее между широкими частями проступей устанавливаются и закрепляются опорные кронштейны. После этого на верхнее окончание центральной стойки (оборудованной резьбой) надевается и затягивается гайкой последняя втулка.

Эту гайку целесообразно дополнить декоративным оголовком. Последняя ступень винтовой лестницы фиксируется на перекрытии с помощью крепёжных изделий и металлических элементов.

И, наконец, устанавливаются стойки перил и поручни винтовой лестницы. Конструкция поручней может иметь криволинейное очертание (что достаточно трудоёмко в исполнении) или состоять из прямых брусков (см. рис. 11).  

Получившаяся в итоге винтовая лестница вполне способна нести соответствующие нагрузки и выполнять своё предназначение.