Винтовая лестница – конструкция сложная и требует серьезного подхода. Обычно такую работу доверяют профессионалам, но если вы все-таки решились на сооружение винтовой лестницы своими руками, то начать стоит с проектирования и расчета.
Для начала необходимо определиться с типом конструкции, которую мы в последствие рассчитаем. Конструкция с боковой опорой требует «колодца», в стены которого будут встроены ступени, либо спиралевидной тетивы. Второй вариант отпадает сразу – спиралевидную тетиву своими силами изготовить сложно. «Колодец» в принципе можно соорудить, если это не противоречит общей концепции проекта. В ином случае лучше сделать своими руками вариант с центральной опорой на обсадную опору.
Роль обсадной опоры может играть стальная труба диаметром 6-8см с толщиной стенки не менее 5мм. Каркас консолей можно сварить из стального уголка. Материалом для самих ступеней-консолей станет деревянный массив.
Расчет конструкции
Винтовая лестница в плане представляет сбой правильную окружность диаметр которой равен диаметру проема. Радиус этой окружности (R) называется радиусом проема или внешним радиусом консоли. Внутренний радиус проема (R1) можно рассчитать как радиус трубы-опоры + толщина ее стенки.
Важным параметром является так называемый оборот лестницы – количество целых оборотов, которые совершает поднимающийся по лестнице вокруг ее оси. Выражается оборот (γ) обычно в градусах (один целый оборот = 360◦), либо безразмерной величиной (n). Угловая величина удобнее для чертежных построений, безразмерная – для расчетов.
Если конструкция имеет один целый оборот и более, следует учитывать, что разница в высоте лежащих друг над другом ступеней должна быть не менее 1,8-1,9 метра, иначе по ней придется идти согнувшись.
Таким образом, длина окружности (L) составляет:
L=2πR*n или L=2πR* (γ/360).
Однако нас эта величина не устраивает: никто не будет ходить по самому краю. Нужно рассчитать длину окружности по линии движения (l). Практика показывает, что радиусом по пути движения (r) необходимо принимать две трети радиуса лестницы (2R/3). Отсюда:
l=2π*2R/3*n=4πR/3*n
Расчет ступеней
Главная особенность винтовых лестниц – специфическая форма ступени. Консоль винтовой лестницы представляет собой лепесток с закругленным краем и характеризуется следующими параметрами:
Длина ступени (h) – радиус лестничного проема минус внешний радиус трубы-опоры. Если h<1м, консоль можно сделать из твердых пород дерева без каркаса.
Максимальная ширина проступи (W1) – хорда по широкому краю ступени;
Ширина заготовки (W2) – размер касательной к окружности ступени, ограниченной продленными радиусами, проведенными по краям ступени;
Угол ступени (α) – угол между радиусами проема, проведенными через края ступеней.
Количество ступеней, как и в случае с прямым маршем, определяется делением высоты проема на подъем ступени. Подъем ступени выбираем в пределах 15-20см. Практика показывает, что такой подъем обеспечивает комфортную ходьбу.
Определяем угол ступени (α):
α= γ/количество ступеней.
Имея угол ступени и ее ширину несложно определить максимальную ширину проступи:
W1=R*sinα
Но нас больше интересует ширина проступи на линии пути (w).
w= r* sinα=(2R*sinα)/3
Комфортная ширина проступи составляет 20-30 см, если полученное значение не укладывается в данный диапазон, можно варьировать количество консолей, нов этом случае будет меняться подъем ступени. Если подъем ступени при изменении количества выходит за пределы комфортного диапазона, можно менять не количество ступеней, а оборот лестницы, для этого вместо верхней консоли устанавливается площадка соответствующего размера.
Чертеж винтовой конструкции удобно делать в виде развертки на основании вертикальной и горизонтальной проекции. Желательно сделать две развертки – по плоскости внешнего края и по плоскости линии пути.