Расчет ступеней лестницы, в зависимости от ее конструкции

Расчет лестницы

В строительной практике приняты определенные размеры лестницы для дома. Ступени чаще всего имеют размер 150×300 мм, т.е. высота ступени — 150, ширина — 300 мм. Эти размеры позволяют устроить уклон марша в соотношении 1:2 . Ширина лестницы должна быть не менее 1200 мм, ширина площадок — не менее ширины марша. Количество ступеней в одном марше колеблется от 5 до 18.

Чтобы правильно определить необходимое количество ступеней, следует прежде всего построить лестничную клетку графически в масштабе или в натуре на стене.

Соотношение высоты подступенка к ширине проступи

Существуют три формулы соотношения высоты подступенка j к ширине проступи e . Это формула шага, формула безопасности и формула удобства

Наиболее важной является формула шага. Требованиям всех трёх формул удовлетворяет соотношение 17/29

• формула удобства: e — j = 12 см
• формула шага: 2j + e = 62 (60-64) см
• формула безопасности: e + j = 46 см

• проступь: 26 ≤ e ≤ 32 в среднем 29
• подступенок: 14 ≤ j ≤ 20 в среднем 17
• формула шага: 60 ≤ 2 j + e ≤ 66 в среднем 63 (62)
• формула удобства: e — j в среднем 12
• формула безопасности: 45 ≤ e + j ≤ 47 в среднем 46

Пример расчёта лестницы

В двухэтажном доме предусмотрена лестничная клетка длиной 5900 мм, шириной — 3000 мм, высотой от уровня пола 1-го этажа до уровня пола 2-го этажа — 3300 мм и расстоянием между маршами 100 мм.

Расчёт лестницы

При высоте 3300 мм лестница должна быть двухмаршевой.

Для расчета ширины марша лестницы из ширины лестничной клетки (3000 мм) следует вычесть промежуток между маршами (100 мм) и разделить остаток на 2; получим

Высота каждого марша лестницы будет равна высоте этажа (3300 мм) делённого на 2, т.е.

Размер ступеней принимают равным 150 x 300 мм (150 мм — высота). Количество подступенков в каждом марше определяют делением высоты марша на высоту подступенка, т.е.

Проступь верхней ступени каждого марша совпадает с поверхностью площадки, а это значит, что проступей будет на 1 меньше, т.е. 10. Поэтому каждый марш будет состоять из 11 подступенков и 10 проступей.

Зная ширину проступи лестницы (300 мм) и количество ступеней (10), можно определить горизонтальную проекцию марша, его длину (заложение марша). Для этого ширину проступи умножают на количество ступеней:

Ширина каждой площадки предусматривается равной ширине марша, т.е. 1450 мм.

По выполненному чертежу лестницы на стенах размечают площадки, тетиву и ступени. Внизу стены отмеряют ширину площадок (по 1450 мм), а от них — ширину проступи (по 300 мм).

По полученным отметкам при помощи отвеса и намеленного шнура проводят строго вертикальные линии. Затем на уровне пола 1-го этажа проводят горизонтальную линию, от неё отмеряют 150 мм и проводят вторую горизонтальную линию, определяя проступь 2-ой ступени, и т.д. Последняя (11-я) проступь должна находиться на одном уровне с полом площадки.

При разбивке изготовляют фанерный или дощатый шаблон, с помощью которого размечают тетиву: находят положение балок под площадку и бруска (лаги), укладываемого на уровне пола 1-го этажа. На эти балки и брусок будет опираться тетива лестничной клетки.

Ширина шага

От ширины шага зависят практически все показатели расчета для лестницы. Она обозначает комфортное расстояние, при котором человек может сделать один шаг между ступенями. Для среднего количества ступеней (15 штук) такой шаг позволит без усилий и больших затрат энергии подняться на верхний этаж.

Проводить какие-нибудь специфические расчеты не нужно. Оптимальная величина уже известна. Отталкиваясь от неё, была составлена формула расчета параметров ступеней лестницы:

2а + в = 60…65

Ширина шага должна составлять примерно 60–65 см. Допускаются небольшие отклонения. При этом она должна являться суммой двух чисел:

• 2а — двойная высота подступенка;
• в — ширина проступи.

Комбинируя разные сочетания, можно вывести идеальные параметры для этих величин.

Ширина шага – самый главный показатель при расчете лестницы

Количество ступеней

Один из главных вопросов связан с количеством ступеней, так как именно от этого зависит размер лестницы и её конфигурация. Существуют определенные стандарты. Например, не может быть меньше трех и больше 18 ступеней в одном марше. Это связано с удобством использования и требованиями к самой конструкции.

Как правильно рассчитать количество ступеней лестницы? Для этого нужно взять за основу ширину шага и длину проекта. Вычислить длину лестницы можно с помощью рулетки или применив теорему Пифагора. В первом случае нужно вывести линию от пола второго этажа до места, где будет начинаться подъем на второй этаж. Во втором же случае величина вычисляется путем сложения возведенных в квадрат расстояний от пола первого этажа до второго в месте края просвета, а также в месте, где будет находиться первая ступень. Так вы сможете найти квадрат гипотенузы и вычислить длину проекта.

Для того чтобы узнать количество ступеней на второй этаж, нужно разделить длину на примерную высоту подступенка. Это число нужно округлить до целого, а затем пересчитать высоту подступенка, опираясь на новые данные.

Необходимые замеры для подсчета количества ступеней лестницы

Расчет лестниц с забежными ступенями

Расчет параметров поворотных лестниц
с забежными ступенями требует введения
дополнительных понятий, таких как
средняя линия марша, радиус закругления
средней линии и угол поворота марша.

Средняя линия марша — это воображаемая
линия, проходящая на прямых участках
марша строго по его середине, а на
криволинейных — по линии, параллельной
внутреннему краю марша, на расстоянии,
равном половине его ширины. Если на
поворотах внутренний край марша
представляет собой круговую кривую, то
и средняя линия изображается параллельной
ей круговой кривой. В иных случаях
средняя линия на повороте является
ломаной кривой.

Радиус закругления средней линии зависит
от радиуса вписанной между маршами
воображаемой окружности и от полезной
ширины марша. Величина радиуса этой
воображаемой окружности для поворотных
лестниц принимается равной 30-50 см или
в соответствии с расчетом по габаритам
предполагаемых к переносу по лестнице
предметов, приводимым далее.

Угол поворота марша — это угол, образованный
на горизонтальной проекции лестницы
створами внешних граней первой и
последней ступеней марша.

Ширина забежных ступеней определяется
по средней линии и должна быть постоянной
величиной на всем протяжении лестницы.

Расчет габаритов четвертьоборотного
марша по методу пропорций (рис.7Б).

Рис.7.. Метод пропорциональной разбивки
(пропорций):

А — полуоборотного марша,

Б — четвертьоборотного марша

Исходные данные: полезная
ширина марша S;
угол поворота марша= 90°; ширина ступени в; длина горизонтальной
проекции наружного края марша Iот последней ступени до вершины угла
поворота марша; радиус кривой R,
вписанной между внутренними краями
марша, называемой далее «внутренним
радиусом».

Требуется определить: длины
Iи Iгоризонтальных проекций марша на
участках от крайних ступеней до начала
криволинейной средней линии; длину
горизонтальном проекции «В»
наружного края марша от первой ступени!
до вершины угла поворота.

Расчет габаритов полуоборотного марша
по методу пропорций (рис.7А)

Исходные данные: те же, что в предыдущем
примере.

Расчет габаритов винтовой лестницы
(рис.8).

Рис.8а. Примеры расчета габаритов
горизонтальной проекции винтового
марша:

А — с углом поворота 270°,

Б — с углом поворота 360°,

В — с углом поворота 450°

Рис.8б. Примеры расчета габаритов
горизонтальной проекции винтового
марша (окончание):

Г- фрагмент плана с обозначением расчетных
элементов

Исходные данные: угол
поворота марша
;
полезная ширина марша S;
длина горизонтальной проекции средней
линии марша IК(а значит — количество ступеней х, ширина
ступени bпо средней линии марша и высота ступени
а).

Требуется определить: радиус
средней линии R;
радиус кривой, вписанной между внутренними
краями марша, R;
радиус кривой, описанной по наружному
краю марша, R;
расстояние в плане «В» между
наружными краями марша; ширину узкого
(внутреннего) края ступени b,
которая должна быть не менее 10 см.

Если по винтовой лестнице
предполагается переносить предметы
определенных размеров, то ширину марша
по заданным длине d, ширине m предмета и
радиусу внутренней кривой Rможно рассчитать по формуле

S=R- R.

К полученному значению ширины марша
добавляется минимум 10 см, необходимые
для маневров при переносе на поворотах
марша. А далее производится обычный
расчет.

Важное условие: ширину
забежных ступеней bопределяют по средней линии. Она должна
быть равна ширине прямых ступеней b. Приведенные математические расчеты
достаточно сложны, поэтому на практике
раскладку забежных ступеней выполняют
с помощью разных графических способов.
Наиболее употребительными являются
метод пропорций и метод полуокружности

Приведенные математические расчеты
достаточно сложны, поэтому на практике
раскладку забежных ступеней выполняют
с помощью разных графических способов.
Наиболее употребительными являются
метод пропорций и метод полуокружности.

Раскладка ступеней обоими методами
выполняется на плане горизонтальной
проекции лестницы. План вычерчивается
обычно на «миллиметровке» в
произвольном масштабе, позволяющем
точно отложить все размеры, например,
ширину ступени и др.

Перед тем как начать раскладку забежных
ступеней, на план марша наносят среднюю
линию и ось симметрии, которая для
четверть оборотной лестницы проводится
из вершины угла поворота марша через
центр круговой кривой средней линии, а
для полуоборотной — через центр этой
кривой и точку, разделяющую торцевой
наружный край марша на два равных
отрезка. После этого можно приступать
к раскладке забежных ступеней одним из
указанных методов.

Параметры ровной лестницы с тремя пролётами

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
• E — 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 — ступеней на верхней тетиве – зависит от Ваших предпочтений и геометрических характеристик дома
• B — ступеней на средней тетиве – зависит от Ваших предпочтений и геометрических характеристик дома
• C — ступеней на нижней тетиве – зависит от Ваших предпочтений и геометрических характеристик дома

Рис. 2 Обозначение ступеней

Функция “Показывать подступенки: H”

Рис.3 Исполнение лестницы с подступеньками

Вы можете строить свою лестницу с подступеньками, или без них. Данная функция позволяет увидеть, как будет выглядеть конструкция при обоих вариантах.

Функция “Верхняя ступень ниже пола 2 этажа: SP”

Рис. 4 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), и из какого материала она будет – деревянная, металлическая или бетонная, а может быть – из всех материалов сразу

Функция “Черно-белый чертеж:”

Рис. 5 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. 6 Вид лестниц с разными направлениями подъёма

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.

Коротко о расчете лестницы

Независимо от того из какого материала будет она изготовлена, сначала её конструкцию необходимо просчитать. Основной величиной для расчета ступеней лестницы является ширина человеческого шага.

В среднем это значение принимают равным 57- 64 см. Исходя из этого параметра, подбирают соотношение ступени и подступенька. Пусть S будет обозначать ширину ступени, а P высоту подступенька, формула расчета лестницы будет выглядеть так: S + 2P = 57-64. При этом необходимо выдержать еще и условие удобства лестницы, которое выражается формулой: S — P = 12 см, и условие безопасности, по формуле S + P = 46 см.

Некоторые необходимые дополнительные параметры для расчета:

• общая высота подъема, подразумевается расстояние от пола нижнего этажа до высоты пола последующих этажей, на которое необходимо подняться.
• ширина. Полезная ширина марша при расчете лестницы в доме должна быть не меньше чем 80 см. Расстояние должно быть достаточным для того чтобы на марше могли разминуться два навстречу идущих человека. Если лестница винтовая или угловая, то полезная ширина марша должна быть не менее 1,00 метра. Если она состоит из нескольких пролетов, то ширина маршей между этажами должны быть одинаковыми.
• длина. Длина марша — это расстояние определяется как гипотенуза прямоугольного треугольника, где одна сторона это высота марша, а вторая это расстояние от стены, где начинается марш до стены, где он заканчивается.
• крутизна ступеней, т. е угол наклона лестницы. Для удобства конструкции, её угол наклона должен быть в пределах 27 — 45 градусов. Определить параметр можно сопоставив высоту марша и длину его горизонтальной проекции. Если соотношение размеров в пределах от1:2 до 1:1,75, то это и будет соответствовать величине вышеуказанного угла. Если значение превышает угол 45 градусов лестница получиться слишком крутой.
• план лестницы в помещении. Согласно планировке помещения обозначают её тип, количество необходимых площадок, переходов.
• ширина ступеней должна быть не менее 25 см. Эта величина может регулироваться в большую сторону. Для винтовых лестниц расчет ступеней немного отличается. В этом случае обязательно иметь ширину не менее26 см посередине ступени. Клиновидный меньший край винтовой ступени может быть около 10 см.

Клиновидные ступени располагаются относительно друг друга и центра в пределах 30 градусов.

Все величины нельзя назначить отдельно друг от друга, расчет всех параметров конструкции основывается на анализе всех исходных данных.

Облегчить себе задачу просчета можно, если воспользоваться программой «расчет лестницы онлайн». Подобные программы размещают на своих страницах строительные фирмы. В форму необходимо завести свои размеры, тип, и получите результат.

Параметры лестницы с поворотом 180 градусов

Рис. 1 Общий чертеж 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
• E — 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
• C — всего ступеней — за сколько шагов Вам будет комфортней всего переместится с этажа на этаж
• P — ступеней на нижней тетиве — количество ступеней до площадки, зависит от Ваших предпочтений и геометрических характеристик дома

Рис. 2 Обозначение ступеней

Функция «Показывать подступенки: H»

Рис.3 Исполнение лестницы с подступеньками

Вы можете строить свою лестницу с подступеньками, или без них. Данная функция позволяет увидеть, как будет выглядеть конструкция при обоих вариантах.

Функция «Верхняя ступень ниже пола 2 этажа: SP»

Рис. 4 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. 5 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. 6 Вид лестниц с разными направлениями подъёма

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.

Определение необходимых геометрических размеров

Чтобы правильно выполнить расчеты необходимо учитывать определенные геометрические замеры. Как утверждают специалисты в основном важны три параметра:

• высота – это расстояние от поверхности пола на первом этаже до напольной поверхности на втором. Чтобы правильно определить расстояние от ступени до потолка необходимо взять рост самого высокого человека в семье и прибавить 100 мм;
• длина равняется длине марша или сумме всех маршей. При этом прибавляется и лестничная площадка между ними;
• ширина – расстояние конструкции от стены или промежуток между двумя поручнями.

На схеме можно посмотреть взаимосвязь между углом наклона и ступеньками

Необходимо учитывать ширину маршевой конструкции:

• 1÷1,2 метра – обеспечит комфортное передвижение;
• 1,5 метра – высокий уровень комфорта;
• 0,8÷1 метр может применяться для лестницы, установленной у стенки;
• менее 0,8 метра – для вспомогательных моделей.

Пример расчетных данных

Минимально допустимая ширина для лестницы с забежными ступенями – 1,1 метр. Ширина не может быть менее 1,1 метра и для винтовой конструкции. Зона комфорта начинается от 1,4 метра.

В видео ниже представлен простой способ расчета лестницы:

Угол наклона лестницы (крутизна)

Угол наклона определяет удобство в пользовании лестницей. Слишком крутая лестница позволяет сэкономить полезное пространство, пологая же делает передвижение по ней более комфортным. Вид лестницы в зависимости от крутизны показан на фото ниже. Здесь четко видно, под каким углом должна быть лестница в жилом помещении. Наиболее комфортный вариант для передвижения находится в зеленой.

На схеме изображены разные углы наклона

К сведению! В жилом помещении лестницу можно разместить только если помещение на первом и втором этаже отапливается. Если нет, то установка проводится в нежилом помещении.

Пример расчета длины, расчет высоты и ширины ступеней лестницы в частном доме

Один из самых важных моментов является грамотный расчет ступеней лестницы. Размеры должны быть такими, чтобы по лестнице было удобно перемещаться. Необходимо точно определить, какими должны быть высота и ширина ступеней лестницы.

Высота ступени не должна быть слишком маленькой, чтобы не сбивать шаг. Оптимальный показатель варьируется в пределах 150÷180 мм. Ширина проступи должна быть такой, чтобы подошва на ней полностью помещалась. Оптимальный вариант от 250 до 320 мм. Часто проступь делается со свесом над нижней ступенькой.

Чтобы узнать оптимальное соотношение ширины и высоты можно воспользоваться следующей зависимостью:

2h + b = 600÷640, где

• h – высота ступеньки;
• b – ширина проступи;
• 600÷640 – примерная длина человеческого шага, вернее ее среднее значение.

Рекомендации по размерам ступеней

Недостатком формулы является то, что она не учитывает, что ширина шага может быть меньшей или большей, а также не учитывает уклон марша.

Стандарты ступенек

Чтобы рассчитать ступени лестницы на второй этаж более точно используйте специальный онлайн-калькулятор ниже, в котором применяются другие формулы.

Методика тригонометрического расчета размеров ступени

Чтобы определить расстояние между краями ступеней применяется следующая формула:

G / sin 63° = (0,5 × L) / sin (27° + α),

Отрезок G — это гипотенуза в треугольнике, в котором катетами выступает ширина и высота ступени.

Отсюда:

• h = G × sin α= G × cos (90 – α);
• b = G × cos α= G × sin (90 – α).

Но чтобы узнать размеры, проще воспользоваться онлайн-расчетом ступеней лестницы.

Калькулятор расчета оптимальных размеров ступеней маршевой лестницы

Простой способ расчета ступеней представлен на видео ниже:

Определение оптимального угла наклона лестницы

Практически все лестницы имеют наклон в 45 градусов. Ширина ступени обычно соответствует 45 размеру ноги, но она не должна быть меньше 30 см.

Рассмотрим основные углы наклона:

• у бытовых лестниц угол варьируется от 30 до 45 градусов;
• для пологих конструкций и пандусов – 30;
• у приставных и крутых вариантов – 45÷75;
• хозяйственные лестницы – более 75.

Есть определенная взаимосвязь между крутизной лестницы и местом ее установки. Для расчета применяется следующая зависимость:

D = H / tg α, где

• D – длина горизонтальной проекции лестницы;
• H – высота лестничного марша;
• α – угол крутизны.

Как рассчитать забежные ступени: способ расчета поворотной лестницы

Для экономии пространства в погребе можно использовать конструкции с забежными ступенями. Такие устройства имеют внутренний и наружный край, которые отличаются по ширине, благодаря этому переход по ступеням получается плавным.

При вычислениях поворотной конструкции следует учитывать, что по узкому краю ширина не должна превышать 10 см, а нависание может быть не больше 5 см. Перед тем как выполнять вычисления, следует разбить лестницу на две одинаковые части, при этом на середину должна приходиться 1 ступень.

Ширина проступи по узкому краю задается изначально, далее находят 4 точки центральной ступени, которые задают оси симметрии. Находят точку пересечения, полученный результат и будет первой точкой пропорционального деления.

Для обнаружения второй точки соединяем контуры прямых ступеней, смежных с забежными. В результате мы имеем 2 точки, которые образуют прямую линию. Эту прямую делим на части в пропорциональном соотношении 1:2:3:4:5:6. Полученные точки соединяем.