3D Расчет металлической лестницы

Параметры металлической лестницы

Рис. 1 Общий чертеж лестницы

• Y — высота проёма — как правило определяется высотой этажей Вашего дома
• X — длина проема — зависит от того, сколько места Вы можете выделить в своём доме для лестницы
• W — ширина лестницы — зависит от того, сколько места Вы можете выделить в своём доме для лестницы
• Z — толщина ступеней — геометрический параметр материала (например, досок), из которых Вы планируете строить лестницу
• F — выступ ступеней — расстояние на которое верхняя ступень будет нависать над нижней
• A — толщина тетевы — геометрический параметр материала (например, труб), из которого Вы планируете делать тетиву лестницы
• B — толщина опоры — геометрический параметр материала (например, труб), из которого Вы планируете делать опоры лестницы
• H — высота ступени над тетивой — расстояние между ступенью и тетивой по вертикали
• D — размер — расстояние, на которое ступень будет свисать за опору по направлению подъёма
• U — угол наклона опоры к вертикали
• C — количество ступеней — за сколько шагов Вам будет комфортнее всего переместиться с этажа на этаж

Функция «Верхняя ступень ниже пола 2 этажа: SP»

Рис. 2 Исполнение лестницы с верхней ступенью ниже пола 2 этажа

В зависимости от взаиморазмещения конструкции и пола верхнего этажа:

1. Верхняя плоскость верхней ступеньки на одном уровне с плоскостью пола верхнего этажа;
2. Верхняя плоскость верхней ступеньки ниже плоскостью пола верхнего этажа на высоту ступени.

Выбор того, или иного взаиморазмещения может зависеть от: толщины межэтажных перекрытий, желаемого взаимоотношения количества ступеней и их высоты, длины заготовок для косоуров и длины проёма, желаемого угла наклона лестницы, или просто вкусов и предпочтений хозяина дома. Обратите внимание, на рисунке, на котором верхняя ступень ниже пола 2 этажа, толщина межэтажного перекрытия больше, чем на рисунке, на котором, верхняя ступень на уровне пола 2 этажа. При толщине перекрытия, меньше высоты ступеньки, косоур просто не упрётся в перекрытие (поэтому при демонстрации второго варианта, эту толщину пришлось увеличить).

Функция «Черно-белый чертеж:»

Рис. 2 Черно-белый чертеж лестницы

Использовать данную функцию целесообразно в двух случаях:

1. Если Вы привыкли работать со стандартными ГОСТировыными чертежами, и, соответственно, лучше воспринимаете графику без цветового наполнения
2. Если Вы собираетесь распечатать результаты работы калькулятора. Тогда и меньше краски/тонера потратите и визуальное восприятие рисунков на бумаге будет лучше. И, конечно же, данная функция используется при печати на чёрно-белом принтере.

Функция «Изменить направление подъема: LR»

Рис. 4 Вид лестниц с разными направдениями подъема

К конкретной лестнице, которая размещена определённым образом в доме можно подойти сбоку с двух сторон или только с одной — когда лестница соприкасается со стеной. В последнем случае существует два варианта размещения конструкции относительно наблюдателя:

1. Подъём слева направо;
2. Подъём справа налево.

Данная функция позволяет визуализировать оба этих варианта.

Расчет лестницы из металла

Главный результат работы данного калькулятора:

1. Информация, необходимая для изготовления тетив и опор
2. Информация, необходимая для изготовления ступеней

Согласно этой информации, изготавливаются детали, из которых собирается конструкция, а также выполняется расчет каркаса железной лестницы.

Все остальные чертежи показывают конечный вид конструкции: после состыковки тетив, опор и ступеней друг с другом.

Особенностью данного калькулятора является реализация двух функций:

1. Оценка удобства лестницы;
2. Корректировка конструкции лестницы.

Оценка удобства лестницы осуществляется по трём критериям:

1. Соответствие конструкции средней длине шага. В соответствии с этим критерием, сумма глубины ступени и двух высот должна равняться средней длине шага. Средняя длина шага человека — 63 см.
2. Глубина ступени. Комфортная глубина ступеней — от 28 см. При заданной длине проёма, регулировать глубину ступени можно изменением выступа. Расчет ступеней металлической лестницы осуществляется благодаря удобному калькулятору.
3. Угол наклона лестницы. Оптимальный угол наклон лестницы — от 30° до 40°. При углах наклона от 20° до 30° и от 40° до 45° уровень комфорта перемещения между этажами существенно снижается. Углы наклона, выходящие за указанные выше пределы, могут существенно повлиять на скорость перемещения между этажами и уровень безопасности лестницы, а также количество металла, используемого в работе.

По результатам оценки конкретной конструкции выдаётся показатель уровня удобства по каждому из критериев, а лестнице присваивается общий уровень удобства. Калькулятор расчета металлической лестницы онлайн оценивает, соответствует ли лестница общеизвестным критериям удобства, но всегда надо помнить, что Ваша лестница в Вашем доме должна максимально эффективно служить Вашим целям. И если, в соответствии с этими целями, Вам необходимо построить самую нестандартную лестницу в мире, ещё и своими руками — дерзайте.

Если есть необходимость улучшить конструкцию лестницы, калькулятор выдает совет, как это сделать:

1. Уменьшить/увеличить количество ступеней;
2. Увеличить выступ ступеней (если глубина ступеней недостаточная для комфортной ходьбы);
3. Уменьшить/увеличить длину проёма.

После проведения корректировки конструкции, нормируемые параметры станут ближе к идеалу, но, возможно, подобную корректировку придётся проводить ещё несколько раз.

Инструкция к калькулятору металлической лестницы

Для того, чтобы осуществить расчет прямой металлической лестницы, используя данный калькулятор, необходимо знать высоту этажа, размер пространства, которое Вы можете выделить под лестницу, материалы, с которых Вы собираетесь её строить, и, конечно же, цели её использования.

Перед тем как приступить к работе, необходимо тщательно продумать все нюансы: примыкает ли лестница к стене, или соприкасается с элементами интерьера дома, и как это должно отразиться на самой конструкции и процессе её постройки. Возможно, для выбора правильного варианта по размерам и по конструкции, Вам придётся, используя калькулятор, рассчитать и сравнить несколько. Перед началом обработки материала удостоверьтесь, что чертежи деталей соответствуют лестнице, которая подходит именно для Вас и Ваших целей. При постройке прикрепляйте детали друг к другу, а саму лестницу к дому так, чтобы можно было гарантировать надёжность и прочность конструкции на протяжении десятилетий.

Лестницы на металлических тетивах, представленные на нашем сайте можно разделить на категории по четырём зависящим друг от друга критериям:

1. Габарит по длине

а. Максимальная длина — все ступени размещены на одном марше;

б. Средняя длина — ступени размещены на двух маршах;

2. Габарит по ширине

а. Максимальная ширина — ступени размещены на двух маршах, габарит по ширине регулируется изменением количества ступеней на соответствующей паре тетив;

б. Средняя ширина — ступени размещены на двух параллельных маршах, габарит по ширине равен двум ширинам лестницы;

в. Минимальная ширина — все ступени размещены на одном марше, габарит по ширине равен ширине лестницы;

3. Сложность изготовления

а. Простая в изготовлении — изготавливается из тетив и прямоугольных ступеней;

б. Средняя сложность изготовления — изготавливается из тетив, прямоугольных ступеней и площадок;

4. По виду тетив и креплению ступеней к ним, лестницы делятся на две категории:

а. На опорах — тетива представляет собой цельную балку, к которой прикреплены опоры для ступеней;

б. С тетивой зигзаг — тетива состоит из множества взаимоперпендикулярных частей, расположенных горизонтально и вертикально.

В каждой конкретной ситуации высота этажа уже задана. Исходя из собственных предпочтений, Вы можете выбрать уровень удобства: или выдержаны критерии удобства, или лестница более пологая, или более крутая и т. д.. Имея эту информацию, можно говорить о количестве подъёмов (ступеней и площадок) в той или иной конкретной ситуации.

Как рассчитать лестницу из металла в онлайн калькуляторе с чертежами?

Представим, что у нас, например, 13 подъёмов — ступеней и площадок. Конструкция лестницы — это форма этих подъёмов (ступени, площадки) и то, как эти 13 подъёмов размещены друг относительно друга. Расчет лестницы из металла в нашем калькуляторе осуществляется нижеприведёнными способами.

Можно все эти 13 подъёмов разместить в один ряд по длине проёма — «Металлическая лестница», «Металлическая лестница с тетивой зигзаг«. В этом случае Ваша лестницы будет иметь максимальный габарит по длине, минимальный габарит по ширине и будет не сложна в изготовлении. Рассчитать металлическую лестницу на второй этаж можно с помощью удобной и интуитивно понятной программы.

Можно эти 13 подъёмов разместить в 2 ряда, повёрнутых друг относительно друга на 90° (при виде сверху) — «Металлическая лестница с поворотом на 90°«, «Металлическая лестница с поворотом на 90° и тетивой зигзаг» (например, 4 ступени на нижнем марше, площадка и 8 ступеней на верхнем марше). В этих случаях Ваша лестница будет иметь средний габарит по длине и регулируемый габарит по ширине. Расчет ступеней металлической лестницы поможет правильно рассчитать объёмы материала, который понадобится на выполнение данной работы.

Можно эти 13 подъёмов разместить в 2 параллельных (при виде сверху) размещённых рядом ряда — «Металлическая лестница с поворотом на 180°», «Металлическая лестница с поворотом на 180° и тетивой зигзаг» (например, 4 ступени на нижнем марше, площадка и 8 ступеней на верхнем марше). В этих случаях Ваша лестница будет иметь средний габарит по длине и средний габарит по ширине.

Калькуляторы расчёта металлических лестниц, которые представлены на нашем сайте:

Данная конструкция актуальна в ситуации, когда Вы хотите простую в изготовлении лестницу, длина бы которой зависела от высоты перемещения (при выдержке критериев удобства) и которая бы не занимала много места по ширине.

Металлические лестницы: теория и практика от участников FORUMHOUSE

По популярности в среде частного домостроительства металлические лестницы стоят на втором месте после деревянных, что обусловлено их универсальностью и высокими техническими характеристиками. Металл прочен, долговечен, из него можно создать конструкции разных конфигураций, исходя из габаритов отведенного под них пространства.

Хотя встречаются и внутренние цельнометаллические лестницы, в большей степени они подходят для улицы, так как менее подвержены воздействию агрессивной среды. Гораздо чаще лестницы для дома делают комбинированными – металлический каркас и деревянные ступени. Имея навыки работы с металлом и необходимый инструмент, можно самостоятельно изготовить такую лестницу, сэкономив солидную сумму на заказе у профессионалов. Так и поступает основная масса участников FORUMHOUSЕ, славящихся своей смекалкой, трудолюбием и золотыми руками.

Немного теории

Металлические лестницы, цельные или комбинированные, как и их деревянные и железобетонные аналоги, бывают нескольких видов:

• Маршевые – прямой пролет с одинаковыми ступенями.
• Изогнутые – изгибаются под определенным углом, в конструкции все или несколько ступеней забежные – суженные к центру.
• Винтовые – закручиваются спиралью вокруг опорного столба под углом от 270⁰.
• С поворотной площадкой – между пролетами прямоугольная площадка для захода или спуска на следующий марш.

Конструктивно металлические лестницы отличаются по устройству каркаса и способу крепления:

• На косоурах – одна или две несущие балки, ступени крепятся поверх них, посредством опор и металлических площадок или «кобылок», сами косоуры монтируются в сены и на опоры.
• На тетивах – две несущие балки, ступени крепятся между ними.
• Консольные (на бяльцах) – без наружных опор, ступени монтируются в стену посредством скрытого крепежа (болты, шпильки, встроенный швеллер).

По способу изготовления металлические лестницы бывают сварными или кованными, наиболее востребованы первые, так как технологически их сделать проще. Ковка же предполагает мастерство, а не любительский уровень. Кроме того, лестницы бывают открытыми и закрытыми. У открытых весь конструктив остается на виду, поэтому предъявляются повышенные требования к финишной отделке. Для закрытых, которые в последствии будут «зашиты» отделочными материалами, можно обойтись защитными мероприятиями – зачистить и загрунтовать.

В зависимости от предполагаемой нагрузки, косоуры и тетива могут быть изготовлены из двутавра, швеллера или металлической трубы с прямоугольным или квадратным сечением. Для ступенек чаще всего используют клееные деревянные щиты различных пород, выбирая устойчивые к истиранию и короблению.

Функционал лестницы не привязан к материалу, из которого она изготовлена, поэтому и на металлические конструкции распространяются стандарты удобства и безопасности:

• Ширина проема – не менее 1 метра.
• Крутизна лестницы – до 45⁰, желательно не упираться в максимум.
• Ширина ступени – от 250 мм до 300 мм.
• Высота ступени – от 150 мм до 200 мм.

Так как между пределами довольно большой диапазон вариаций, а на удобство спуска и подъема могут повлиять 10 мм, имеет смысл при проектировании опираться не только на типовые размеры, но и на формулу среднего шага (формула Блонделя) – S = a + h x 2, 600 ≤ a + h x 2 ≤ 640, где:

• S – величина среднего шага;
• а – ширина проступи;
• h – высота подъема ступени.

Оптимальное значение для безопасности: a + h = 460 мм, оптимальное значение удобства: a – h = 120мм. Модератор портала Вит1959 предлагает такой расчет параметров.

Зная размер высоты от чистого пола одного этажа до чистого пола второго этажа, мы можем прикинуть, сколько ступеней у нас вместится на данном отрезке. Допустим, высота между этажами – 3000 мм, а диапазон удобных высот ступеней — от 150 мм до 200 мм, в среднем получается 175 мм. Разделив общую высоту на среднюю, мы получим: 3000 мм/175 мм = 17,14 ступеней. Зная диапазон минимальной ширины проступи, мы можем определить минимально удобную длину средней линии марша: 250 мм x 17,4 ступеней = 4285 мм (длина средней линии марша). Проверяемся по нашей формуле среднего шага – 600 ≤ 250 + 175 x 2 ≥ 640.

Естественно, существует масса промежуточных результатов, как укладывающихся в рамки, так и выходящих за них, но Вит1959 не рекомендует делать конструкции с параметрами ниже, чем в приведенных расчетах.

Для изготовления сварной конструкции понадобится инструмент. Опытные форумчане советуют не экономить на оборудовании и приобретать фирменный, мощный инвентарь. Затраченная сумма оправдается и качеством, и скоростью работ. Понадобится стандартный набор, который может расшириться, в зависимости от сложности конструкции и используемых материалов:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• электродрель;
• струбцины;
• щетка по металлу.

Примеры из жизни

Форумчанами реализовано большое количество металлических лестниц, остановимся на нескольких, представляющих самые популярные разновидности.

Лестница на одном косоуре в три марша

Эту конструкцию спроектировал и сделал Krot73.

Вот, замутил такой вариант лестницы – три марша, косоур из металлопрофиля – труба, квадрат сечением 100 x 4 мм, без опор в полу (крепится в стенах), высота – 3 м. Ступени: 18 штук прямых, 2 площадки по 45⁰ (поворотные); длина пролета – 3,5 м. Стаканы — из той же трубы, приварены к косоурам под прямым углом (для удобства ходьбы), под ступенями — листы 150 x 450 мм, толщиной 5 мм (думаю, достаточно). Уклон всех косоуров – 38⁰, высота ступени – 160 мм.

Что касается установки горизонтальных опор, Krot73 отказался от них, посчитав, что толщины металлопрофиля и пяти точек крепления, двух нижних и трех верхних, вполне достаточно, чтобы лестница не «гуляла». Визуально же такая конструкция, по его мнению, смотрится выигрышнее, чем с опорами. В дальнейшем планируются поручни в край ступеней, для безопасности и для красоты.