Винтовые лестницы, столь любимые в малоэтажном строительстве (они занимают мало места и достаточно красивы), являются конструкциями повышенной травматичности при передвижении по ним. Из этих соображений они не могут служить путями эвакуации, и, следовательно, в качестве основных их устраивать не рекомендуется. Тем не менее, поскольку ответственность за возведение малоэтажного частного дома возложена на застройщика, то запретить устройство винтовых лестниц нельзя.
Материалом для изготовления элементов винтовых лестниц чаще всего служит дерево, металл или их сочетания.
Требования к винтовым лестницам
Как уже было отмечено, винтовые лестницы могут нести опасность при передвижении по ним. Однако, придерживаясь некоторых правил по их проектированию, возможно несколько снизить риски получения травм при пользовании винтовыми лестницами. Вот эти правила.
Ширина марша с центральной стойкой должна варьироваться в пределах 600... 1000 мм.
Оптимальная высота ступеней должна быть в пределах 180. ..200 мм. Если делать подступёнок ниже, то увеличится число оборотов, что, разумеется, не повышает удобство пользования лестницей.
Линия марша, по которой производят расчётную ширину проступей, должна проходить не посередине марша, а в 250...400 мм от наружной кромки ступеней (человек не должен задевать плечом стену).
Высота прохода под ступенями должна быть не менее 2200 мм.
При числе ступеней больше 18 нужна промежуточная площадка для отдыха, как и в случае прямых лестниц.
При разработке архитектурной части проекта архитектору необходимо знать, сколько же места займёт лестница, т.е. каковы её габариты, чтобы предусмотреть достаточно места для размещения лестницы. Для этого, исходя из изложенных требований, производится расчёт параметров винтовой лестницы, в том числе её диаметр.
Пример расчёта 1. Прикинем параметры винтовой лестницы, которую нужно запроектировать на высоту 3200 мм.
Примем высоту подступёнка b равной 190 мм. Для выхода на нужный уровень 3200 мм необходимо 17 подъёмов:
n = 3200 : 190 = 16,8 подъёмов.
Округляем до 17 подъёмов. Тогда высота лестницы составит:
H = 190 х 17 = 3230 мм.
Превышение полученной высоты лестницы над нужным уровнем на 30 мм легко корректируется за счёт слоёв конструкции перекрытия или лестничной площадки. Если такой возможности нет, то превышение распределяется на подступёнки равномерно (мы помним, что все ступени в марше должны быть одинаковой высоты).
Посчитаем, сколько нужно подъёмов, чтобы выполнить требование к высоте прохода под ступенями — не менее 2200 мм:
2200 : 190 = 11,6 подъёмов; округляем до 12 подъёмов.
Тогда полный виток завершится на высоте 2280 мм (12 х 190 = 2280 мм), что нас вполне устраивает.
Примем ширину проступи в расчётной части 240 мм; расчётную часть возьмём на расстоянии 300 мм от внешнего контура ступеней, т.е. в пределах требуемых 240...400 мм. Таких проступей в полной окружности за один оборот будет 12 - по числу подъёмов. Определим длину окружности в расчётной части:
240 х 12 = 2880 мм.
Посчитаем диаметр окружности расчётной части по формуле диаметр окружности = её длина, делёная на число π:
2880 : 3,14 (число π) = 917 мм; округлим до 920 мм.
Диаметр лестницы по внешнему контуру (в чистоте) с учётом расстояния от внешнего контура расчётной части 300 мм составит:
920 + 300 х 2 = 1520 мм.
Так, мы посчитали, что диаметр винтовой лестницы должен составить округлённо 1,5 м.
Пример расчёта 2. Возьмём высоту подступёнка 160 мм, а расчётную величину проступи - ту же, что и в предыдущем примере, т.е. 240 мм; таким же оставим и положение расчётной части окружности - 300 мм от внешнего контура.
При высоте подступёнка 160 мм за один оборот нужно сделать 14 подъёмов (160 мм х 14 подъёмов = 2290 мм). Длина расчётной окружности составит 3360 мм (240 мм х 14 ступеней). Тогда диаметр этой окружности будет: 3360 мм : 3,14 = 1070 мм, а диаметр винтовой лестницы - 1070 + 300 х 2 = 1670 мм, т.е. около 1,7 м.
Этот пример показывает, как на величину диаметра винтовой лестницы влияет высота подступёнка.
Приведённая на рисунке схема определения объёмов лестницы является теоретической. Здесь не учтены способы опирания проступей и размеры элементов, на которые проступи опираются. Например, тетивы могут привести к значительному увеличению диаметров лестницы - внутреннего и внешнего.
Способы опирания ступеней в винтовых лестницах
Опирание ступеней в винтовых лестницах может производиться следующими способами.
- Опирание ступеней с двух сторон на стены лестничной клетки. Приём применяется в закрытых лестничных клетках. В настоящее время к таким лестницам прибегают нечасто по некоторым причинам, одна из которых - необходимость выкладывать круглые, достаточно малых радиусов, стены. Да и архитектура таких домов должна быть соответствующей, ныне не особенно популярной.
- Опирание ступеней по внешнему контуру на стену, по внутреннему - на центральную стойку. Такие лестницы занимают меньше места, по сравнению с первыми, прежде всего за счёт малых размеров центральной стойки. Возводятся в полузакрытых объёмах.
- Консольное опирание ступеней по внешнему контуру на стену. Свободные концы ступеней (по внутреннему контуру) чаще всего подвешивают к перилам, реже — к перекрытию. Возводятся в полузакрытых объёмах.
- Консольное опирание ступеней на центральную опору, в том числе подвешивание ступеней по внешнему контуру к перилам. Лестница является истинным украшением интерьера. Ставят такие лестницы, конечно, в открытых местах помещения.
- Опирание ступеней на криволинейные тетивы или косоуры. В зависимости от объёмов лестницы и нагрузки на неё тетивы конструируются либо только по внешнему контуру ступеней, либо по внешнему и внутреннему контурам ступеней. Косоуров может быть два или один — по внешнему контуру или посередине ступеней; а по внутреннему контуру ступени опираются на стойку.
- Различные сочетания способов опирания. Возможностей сочетаний немного, но над этим можно поработать.
Схемы способов опирания ступеней винтовых лестниц: а — опирание ступеней с двух сторон на стены лестничной клетки; б — опирание по внешнему контуру на стену, по внутреннему - на центральную стойку; в - консольное опирание на стену; г - консольное опирание на центральную стойку; д, е - опирание по внешнему контуру на криволинейные тетивы или косоуры, по внутреннему - на стойку.
Конструктивные решения винтовых лестниц
Конструктивные решения винтовых лестниц, понятно, зависят от способа опирания ступеней.
Опирание ступеней с двух сторон на стены
Опирание ступеней с двух сторон на несущие стены конструктивно производится так же, как и в прямых лестницах и в лестницах с забежными ступенями. В стенах заранее, в процессе возведения, предусматривают пазы под проступи. Но поскольку чаще всего лестницы устраивают, когда стены уже возведены, то проступи опирают на гнутую пристенную тетиву или косоур. Это значительно увеличивает стоимость лестницы, но предотвращает деревянные ступени от загнивания, которое может произойти, если нарушить технологию заделки дерева в каменную стену.
Консольное опирание ступеней на стены
Консольное опирание ступеней на стены рассмотрено в прямых лестницах и не отличается в винтовых лестницах по требованиям и конструктивно. Поддерживать ступени со стороны свободного конца может подвешивание их к перилам, которым придаётся винтовая форма. Для большей жёсткости и прочности конструкции применяется и больцевое соединение проступей.
Опирание ступеней на тетивы или косоуры
Опирание ступеней на балки — тетивы и косоуры — наиболее благоприятное решение: преимущества такого способа здесь такие же, как и в прямых лестницах. Поскольку несущая способность таких лестниц наибольшая из всех вариантов лестниц, то это даёт возможность не ограничивать себя в желаниях любой ширины марша. Сложность может возникнуть при изготовлении гнутой, в виде спирали, формы тетив и косоуров. Решается вопрос с помощью клеёной древесины или гнутого стального профиля.
Опирание ступеней на тетивы
Тетивы по отношению к ступеням могут располагаться:
- с одной стороны ступеней - внешней, а узкие стороны ступеней поддерживаются центральной стойкой;
- с двух сторон ступеней - по внешнему и внутреннему контуру.
При расположении тетивы только по внешнему контуру объём, который занимает лестница, рассчитывается по примеру расчёта. Параметры центральной стойки, и толщина тетивы незначительно влияют на диаметр лестницы.
Совсем по-другому дело обстоит, если тетивы располагаются с двух сторон ступеней. Возможности изготовления внутренней гнутой тетивы диктуют величину её диаметра, который, разумеется, больше диаметра центральной стойки. Поэтому и объём, в который вписывается лестница, увеличивается. Зато такая конструкция менее уязвима по несущей способности, что позволяет сделать марш гораздо шире.
Примеры винтовых лестниц на тетивах: а — опирание проступей по внутреннему контуру на стойку, по внешнему — на тетиву б — опирание проступей с двух сторон на тетиву; 1 - тетива; 2 — стойки ограждения 3 — перила.
Опирание ступеней на косоуры
Гнутые косоуры по отношению к ступеням располагаются в одном из трёх вариантов:
- по внешнему контуру ступеней, а по внутреннему ступени опираются на центральную стойку;
- по внешнему и внутреннему контуру;
- один косоур посередине ступеней.
Замечания и предпочтения здесь такие же, как и при тетивах.
Конструктивно крепление ступеней к гнутым тетивам и косоурам аналогично таковому в прямых и поворотных лестницах.
Необычным смотрится выполнение лестниц при сочетании тетивы и косоура; причём материал этих криволинейных балок тоже может быть разным: при малой кривизне, т.е. по внутреннему контуру - металл (так как из него проще делать закругления небольшого радиуса), при большей, по внешнему контуру, - древесина.
Консольное опирание ступеней на центральную стойку
Оговоримся сразу, что при консольном опирании ступеней на центральную стойку возможности лестниц по несущей способности невелики, поэтому ширина марша проектируется не более 0,9 м. Но с точки зрения архитектуры такие лестницы очень красивы, изящны.
Увеличить несущую способность консольных винтовых лестниц помогут больцевые соединения ступеней, а также подвеска ступеней к перилам соответствующей формы. Это даёт возможность увеличить ширину марша в среднем на 200...300 мм. К перекрытию винтовые лестницы с малым радиусом, как правило, не подвешивают.
Способ крепления ступеней к центральной стойке зависит от материала, из которого изготавливаются элементы лестницы. Исходя из прочностных характеристик, стойку выполняют преимущественно из металла: ведь нагрузка на стойку велика. Для проступей подойдёт древесина, металл, а также в некоторых конструкциях и стекло.
Всё разнообразие винтовых консольных лестниц с центральной стойкой сводится к двум конструктивным решениям:
- проступи защемляются в стойке и
- проступи опираются на консоли (кронштейны) стойки.
Защемление проступей в центральной стойке
В этом решении деревянные проступи как бы нанизываются на стальной стержень, напоминая детскую игрушку «пирамидка»; элементы лестниц показаны на рисунке. Диаметр стержня - 70...85 мм. В проступях для пропуска стержня делаются отверстия. Высота ступеней регулируется втулками -полыми цилиндрическими элементами. Чтобы не было смятия древесины в местах зажима, втулки надеваются на кольца — шайбы.
На верхний и нижний концы стержня надевается муфта втулочная опора, которая крепится к перекрытию при помощи шурупов или болтов с обязательной проверкой её вертикальности.
Конструктивные решения винтовой лестницы с металлическим стержнем и стальными втулками: а, г - элементы лестницы с деревянными проступями; б - лестница с деревянными проступями и поддержкой больцами; в - то же, со стеклянными проступями; г - с деревянными проступями, с больцевыми соединениями; 1 - кольцо (шайба); 2 - стальная втулка; 3 - проступь; 2 -стойка - металлический стержень; 5- муфта для крепления стойки; 6 - поручень; 7- стойки ограждения; 8- отверстия в проступях для стоек ограждения; 9- гайка для крепления стоек с проступями.
Были времена, когда для изготовления проступей не использовался иной материал помимо дерева; да и сейчас дерево наиболее желаемый материал красота рисунка и цвета дерева вписываются в любой интерьер и смягчают присутствие металла в интерьере, если оно нежелательно.
Однако технологии развиваются, и для проступей даже в консольных лестницах стало возможным использовать стекло. Стеклянные проступи, особенно в сочетании с металлом стоек, относятся к последним достижениям консольных конструкций винтовых лестниц. Прозрачность лестницы делает её воздушной, смотрится она лёгкой и изящной. Однако архитектору следует всегда помнить о том, что в случае опасности, например, при эвакуации, прозрачность стеклянной лестницы может вызвать ощущение страха, поэтому проступи лучше делать из непрозрачного стекла, матового или рифлёного.
Поскольку все консольные конструкции страдают пониженной несущей способностью, то для их усиления внешние края проступей скрепляют больцевыми соединениями. Больцы и стойки ограждения вводятся в специально подготовленные отверстия в проступи и зажимаются снизу проступи гайками рисунке.
Поручни чаще всего выполняют металлическими или пластиковыми.
Металлические элементы лестницы при желании покрывают специальным составом в целях не только огнезащиты, но и чтобы придать лестнице красивый вид.
А что делать, если хочется видеть лестницу деревянной, или дизайн помещения не допускает металла? Этот вопрос можно решить, оставив только стержень металлическим, а втулки изготовить из дерева; втулки закроют стержень, и будет вид деревянной лестницы, но с большей несущей способностью, чем со стойкой из дерева. Здесь нужно учесть, что диаметр втулки должен быть не меньше 200 мм. Но зато смятие древесины при такой площади опоры не произойдёт, поэтому кольца - шайбы — не необходимы, но желательны. Форма втулки может быть не только круглой, но и многогранной.
Проступи разумно изготовить из дерева. Отверстия в проступях для пропуска стержня делаются такими же, как и в первом варианте. Проступи по внешнему краю скрепляются больцами.
Лестница смотрится более массивной, но может быть так это и задумано.
Опирание проступей на консоли (кронштейны) стойки
Стойка собирается из отдельных металлических элементов; через все элементы проходит стальной стержень с резьбой. Элемент, предназначенный для поддержания проступей, имеет консоль - кронштейн. На этот элемент укладывается проступь и закрепляется. Форма кронштейна может быть разная, в зависимости от материала проступи. Например, на рисунке показаны варианты кронштейнов под деревянную проступь, в том числе кронштейн, в который закреплены элементы ограждения лестницы.
Вариант конструктивного решения винтовой лестницы с металлической стойкой с консолями: а - элементы лестницы; б - укладка деревянных проступей на консоли стойки; в — вид лестницы с деревянными проступями; г - вариант консоли под деревянную проступь; д - то же, под металлическую проступь; е - вид лестницы с металлическими проступями; ж - узел установки стойки; 1 - элемент удлинения стойки; 2 - связевая шайба; 3 - центральная штанга с резьбой; 4 - втулка с консолью под проступь; 5 - втулочная опора; 6 — винт; 7- крепления к основанию; 8 - деревянная проступь; 9 - стойки ограждения; 10 - металлическая проступь; 11 - элемент для крепления ограждения; 12 - хомут; 13 - зажимная шайба; 14 - ажурный кронштейн.
В качестве материала для проступей используют также стекло или металл. Причём металлическая проступь либо не поддерживается кронштейном, либо опирается на кронштейн. Особенно красивым может быть ажурный кронштейн. А если лестница изготавливается из ковкого чугуна, так это уже не просто лестница, а произведение искусства.
Это интересно. Металлическая лестница из ковкого чугуна с ажурными кронштейнами установлена в мансардном помещении Дворца Конгрессов (Константиновский дворец, Стрельна, окрестности Санкт-Петербурга), где проходила неформальная встреча за чаепитием президентов Путина В. В. и Буша-мл.
Крепление стойки к перекрытиям производится посредством втулочной опоры, нижний узел показан на рисунке.
Поскольку консоль конструктивно всегда работает в наименее благоприятном режиме, то ширина марша должна быть настолько мала, насколько позволяет её функциональное назначение; в среднем не более 0,9 м.
Подвеска ступеней к перилам винтовой формы позволит увеличить несущую способность лестницы, а, следовательно, лестница может быть шире на 2000...3000 мм.
При крутом подъёме, когда проступи делаются очень узкими, их выполняют с подрезом попеременно с внешних и внутренних концов ступеней. Укладывают проступи также на кронштейны; на рисунке показано крепление деревянных проступей к кронштейну (вид снизу).
Крайне редко выполняют винтовые лестницы с консольным опиранием на центральную стойку с кронштейнами, выполненную полностью из дерева. Это связано с невысокой несущей способностью дерева, его способностью к рассыханию, короблению, недолговечностью и т.д. Но такое решение возможно. Деревянные кронштейны врубаются в деревянную стойку, а затем на них укладывают деревянные проступи.
