Какой швеллер использовать для лестницы

Лестница из швеллера и уголка – особенности и нюансы

Довольно часто в строительстве для изготовления лестниц используют профильный металл. При их установке внутри помещения каркас могут дополнительно облицовывать деревом или гипсокартонном для улучшения внешнего вида, а иногда его просто окрашивают. Все зависит от стиля и предназначения помещения, материальных возможностей и приоритетов владельца, а также дизайнерских задумок. Существует множество конструкторских решений, наиболее распространенным из которых является металлическая лестница из швеллера и уголка. Ее устанавливают как внутри, так и снаружи дома. Нередко такие конструкции встречаются в подвалах.

Конструктивные особенности

Любая лестница должна быть удобной и надежной. Косоуры или тетивы из швеллера обеспечивают ей значительный уровень прочности, поэтому устанавливать такие конструкции можно даже в помещениях, где предполагаются максимальные нагрузки. Главное, чтобы стыковые соединения (сварные, болтовые или заклепочные) их выдержали.

Наклонные элементы из швеллера выдерживают большие нагрузки на прогиб, а ребра жесткости увеличивают их прочность. К полу, а в некоторых случаях и к стене, каркас крепится при помощи анкерных болтов. Металлические уголки служат опорой для ступеней, а место их установки определяется в зависимости от конструктивных особенностей лестницы.

В случае необходимости монтажа поворотной лестницы, на швеллерах делают загибы. Для этого в местах поворота вырезают клинья, балку нагревают, перегибают и сваривают. Для усиления сварных швов дополнительно на месте стыка приваривают пластину из стали. Но этот процесс является слишком ответственным и трудоемким, поэтому рекомендуется металлические лестницы делать прямомаршевыми, а если без поворота обойтись нельзя, то наилучшим вариантом будет монтаж промежуточной площадки.

Зачастую металлические каркасы облицовывают деревом, стеклом, плиткой или камнем, декорируют коваными элементами. Под любой стиль находятся интересные решения. В этом случае получается неплохое сочетание более дешевой несущей основы из швеллеров, соединенных между собой в нескольких местах, и опор для ступеней, выполненных их уголков, с более дорогостоящей отделкой.

Уличные лестницы облицовывают достаточно редко, проступи на них укладывают из рифленых или просечно-вытяжных листов, а подступенки и вовсе не делают.

Для безопасности передвижения лестница из швеллера и уголка ограждается перилами. Они могут изготавливаться из различных материалов и иметь простую или замысловатую форму, в зависимости от месторасположения и замысла дизайнера. Многое в оформлении зависит и от материального благосостояния заказчика.

Преимущества и некоторые нюансы

Достоинств у лестницы из швеллера и уголка достаточно много, среди которых можно отметить следующие:

• неприхотливость в уходе;
• стойкость к механическим воздействиям и атмосферным влияниям;
• отсутствие скрипов и вибрации;
• визуальная легкость необлицованной конструкции;
• широкие возможности оформления.

Следует отметить, что швеллер можно устанавливать по-разному. Если его полки обратить наружу, то внешне конструкция приобретет определенную изюминку. А если полки повернуть внутрь, то лестничный каркас станет прочнее.

Изготовление маршевой лестницы

Металлическая лестница служить будет достаточно долго и надежно, но для ее установки потребуются определенные навыки и умение работать со сварочным аппаратом, который есть не в каждом доме. Поэтому целесообразнее пригласить специалиста, иначе готовый марш может оказаться несколько перекошенным. Но если опыт работы с металлом имеется, можно смело приступать к работе.

Традиционно лестницу изготавливают из двух швеллеров и нарезанных по размеру уголков. Вначале сваривают опорную раму, затем каркас для ступеней. Он может устанавливаться двумя способами:

• сверху швеллера;
• с внутренней стороны рамы.

В первом случае уголки приваривают к верхним полкам швеллера. А второй вариант предусматривает предварительный крепеж уголков к наклонным балкам изнутри. К ним, в дальнейшем, приваривают остальные элементы каркаса ступеней. Сварные швы зачищают и шлифуют, металл грунтуют антикоррозийными смесями и покрывают красящими составами.

Готовая конструкция будет иметь достаточно большой вес, поэтому для ее установки желательно воспользоваться подъемным механизмом. Если такой возможности нет, то необходимо привлечь достаточное количество помощников. И только после монтажа и закрепления лестничного марша можно приступать к оформлению ступеней, облицовке лестницы и установке перил.

06.07.2014 в 20:07

Швеллер в конструкциях лестниц

Швеллер в конструкциях лестниц Лестницы должны обладать высокой механической прочностью, обеспечивающей безопасность спускающихся и поднимающихся по ним людей. Таким требованиям отвечают металлические лестницы, изготавливаемые из унифицированных и нестандартных металлоизделий. Во многих подобных конструкциях применяется и швеллер – П-образный гнутый или прокатный профиль.

Какой швеллер применять в лестницах

Швеллерный профиль отличается высокой механической прочностью на прогиб, небольшим собственным весом, отсутствием резонанса при вибрациях, легкостью обработки, эстетичностью и аккуратностью внешнего вида. Чаще всего из этого металлопроката изготавливаются косоуры или тетивы – конструкционные лестничные элементы, образующие несущий каркас. Количество косоуров может быть 1 или 2. В первом случае один швеллер монтируется на линии, пересекающей середину ступенек.

Каждый швеллер производится с определенными характеристиками, поэтому готовому изделию присваивают номер, соответствующий его высоте в сантиметрах. Существуют швеллеры с номерами 5÷40, но для лестниц оптимальным будет выбор швеллера 8÷18.

Швеллеры с номером от 10 и ниже подходят лишь для небольших внутренних лестниц, на которые не приходится частая и предельная эксплуатация, поскольку они пружинят и обладают зыбкостью (резонансно вибрируют под нагрузкой).

Расчет номера швеллера, характеристики которого удовлетворяют требованиям для конкретного варианта лестницы с прямолинейным каркасом, производится исходя из следующих данных:

• угол наклона,
• максимальный вес,
• вес ступенек,
• ширина ступенек,
• количество косоуров,
• высота маршевого пролета.

При ширине ступенек более метра требуется установка не менее 3-х косоуров.

Применение швеллера позволяет сооружать и поворотные лестницы. Для этого в полках швеллера на месте поворота вырезаются клинообразные участки, затем это место нагревается, загибается и совмещенные кромки выреза свариваются. Для усиления этих сварных соединений поверх них приваривается стальная пластина. Такой процесс характеризуется высокой трудоемкостью и низкой скоростью, поэтому рациональнее лестницы со швеллером в качестве тетивы делать прямомаршевыми, а повороты реализовывать через промежуточные площадки. Такая схема позволяет просто и быстро поворачивать лестничный марш на любой угол.

Особенности монтажа

• На начальном этапе производится подбор швеллера по проектной нагрузке на лестницу и другим параметрам.
• Сборка каркаса выполняется с учетом толщины облицовочного материала (при его наличии).
• Установка в каркасе швеллера полками внутрь уменьшает ширину лестницы, но делает ее надежней (ступенька монтируется на внутреннюю поверхность полки) и привлекательней внешне (образует закрытую конструкцию).
• Расположение швеллера полками наружу позволяет добиться оригинальности внешнего вида, особенно после окрашивания его внешней поверхности.
• Увеличить прочность лестничного каркаса можно косынками, навариваемыми внутрь швеллера на полку и опирающимися на ступеньки. Такая операция может потребоваться при ошибочных проектных расчетах или изменении условий эксплуатации лестницы.

Требования по качеству предъявляются и к узлам крепления швеллеров к внешним конструкциям. Способы и типы креплений должны быть рассчитаны на выдерживание максимальных нагрузок. Для металлических лестниц в жилых и публичных помещениях могут применяться болтовые, сварные и заклепочные соединения. Одним из надежных вариантов является применение анкерных болтов с дальнейшим бетонированием нижней части.

Декоративная облицовка лестниц из швеллера

Для придания лестничной конструкции эстетичного внешнего вида можно ее облицевать различными отделочными материалами:

• деревом,
• коваными изделиями,
• камнем,
• стеклом,
• гипсокартонном,
• плиткой,
• ковролином,
• обычным окрашиванием.

Это позволяет реализовывать интересные и экономически эффективные дизайнерские решения путем комбинации дешевой и надежной металлической основы с дорогостоящими элементами отделки. Кроме того, такой подход обеспечивает простую ремонтопригодность лестницы – необходимо лишь демонтировать поврежденный отделочный элемент от металлокаркаса и установить новый.

Шумность металлических лестниц

Некоторые лестничные конструкции из металла производят значительный уровень шума от шагов человека. В основном это касается легковесных сооружений, которые даже после декоративной обшивки достаточно сильно шумят. При увеличении массы лестницы ее шумность уменьшается, но применение больших швеллеров неэффективно. Выходом может стать создание дополнительной нагрузки на швеллер. Одно из решений этой задачи – использование тяжелых битумных материалов, применяющихся для гидроизоляции (это также обеспечивает влагозащиту металлических поверхностей).

У нас можно недорого купить

Косоуром в лестнице называют наклонную металлическую балку, на которую опираются ступени.

Данный расчет касается металлических косоуров из прокатных швеллеров.

Ширина лестничного марша 1,05 м (лестничные ступени сборные ЛС11, масса 1 ступени 105 кг). Количество косоуров – 2. Н = 1,65 м – половина высоты этажа; l₁ = 3,7 м – длина косоура. Угол наклона косоура. = 27°, cos? = 0.892.

Нормативная нагрузка, кг/м 2

Расчетная нагрузка, кг/м 2

Нагрузка от веса ступеней:

Временная нагрузка (от веса людей, переносимых грузов и т.п.)

В итоге, действующая нормативная нагрузка на наклонный косоур равна q₁ н = 449 кг/м 2. а расчетная q₁ р = 584 кг/м 2.

Расчет (подбор сечения косоура).

Первое, что нужно сделать в данном расчете, это привести нагрузку на 1 кв. м площади марша к горизонтальной и найти горизонтальную проекцию косоура. Т.е. по сути при реальной длине косоура l₁ и нагрузке на 1 кв.м марша q₁. мы переводим эти значения в горизонтальную плоскость через cos? так, чтобы зависимость между q и l осталась в силе.

Для этого у нас есть две формулы:

1) нагрузка на 1 м 2 горизонтальной проекции марша равна:

2) горизонтальная проекция марша равна:

Обратите внимание, что чем круче угол наклона косоура, тем меньше длина проекции марша, но тем больше нагрузка на 1 м 2 этой горизонтальной проекции. Это как раз и сохраняет зависимость между q и l. к которой мы стремимся.

В доказательство рассмотрим два косоура одинаковой длины 3м с одинаковой нагрузкой 600 кг/м 2. но первый расположен под углом 60 градусов, а второй – 30. Из рисунка видно, что для этих косоуров проекции нагрузки и длины косоура очень сильно отличаются друг от друга, но изгибающий момент получается для обоих случаев одинаковым.

Определим нормативное и расчетное значение q, а также l для нашего примера:

q н = q н ₁ /cos 2. = 449/0.892 2 = 564 кг/м 2 = 0,0564 кг/см 2 ;

q р = q р ₁ /cos 2. = 584/0.892 2 = 734 кг/м 2 = 0,0734 кг/см 2 ;

Для того, чтобы подобрать сечение косоура, необходимо определить его момент сопротивления W и момент инерции I.

Момент сопротивления находим по формуле W = q р al 2 /(2*8mR), где

q р = 0,0734 кг/см 2 ;

a = 1,05 м = 105 см – ширина марша;

l = 3.3 м = 330 см – длина горизонтальной проекции косоура;

m = 0.9 – коэффициент условий работы косоура;

R = 2100 кг/см 2 – расчетное сопротивление стали марки Ст3;

2 – количество косоуров в марше;

8 – часть небезызвестной формулы определения изгибающего момента (М = ql 2 /8).

Итак, W = 0,0734*105*330 2 /(2*8*0.9*2100) = 27,8 см 3.

Момент инерции находим по формуле I = 150*5*aq н l 3 /(384*2Еcos?). где

Е = 2100000 кг/см 2 – модуль упругости стали;

150 – из условия максимального прогиба f = l /150;

a = 1,05 м = 105 см – ширина марша;

2 – количество косоуров в марше;

5/348 – безразмерный коэффициент.

Спойлер: Определение момента инерции по Линовичу

Для тех, кто хочет разобраться подробнее в определении момента инерции, обратимся к Линовичу и выведем приведенную выше формулу (она несколько отличается от первоисточника, но результат вычислений будет одинаков).

Момент инерции можно определить из формулы допустимого относительного прогиба элемента. Прогиб косоура вычисляется по формуле: f = 5ql 4 /348EI, откуда I = 5ql 4 /348Ef.

q = аq н ₁ /2 = аq н cos 2 ?/2 – распределенная нагрузка на косоур от половины марша (в комментариях часто спрашивают, почему косоур считается на всю нагрузку от марша, а не на половину – так вот, двойка в этой формуле как раз и дает половину нагрузки) ;

f = l₁ /150 = l /150cos? – относительный прогиб (согласно ДСТУ «Прогибы и перемещения» для пролета 3 м).

Если подставить все в формулу, получим:

I = 150*cos?*5aq н cos 2. l 4 /(348*2Еl cos 4 ?) = 150*5*aq н l 3 /(348*2Еcos?).

У Линовича, по сути, то же самое, только все цифры в формуле приведены к «коэффициенту с. зависящему от прогиба». Но так как в современных нормах требования к прогибам жестче (нам нужно ограничиваться величиной 1/150 вместо 1/200), то для простоты понимания в формуле оставлены все цифры, без всяких сокращений.

Итак, I = 150*5*105*0,0564*330 3 /(384*2*2100000*0,892) = 110,9 см 4.

Подбираем прокатный элемент из таблицы, приведенной ниже. Нам подходит швеллер №10.

Данный расчет выполнен по рекомендациям книги Линович Л.Е. «Расчет и конструирование частей гражданских зданий» и предусматривает только подбор сечения металлического элемента. Для тех, кто хочет детальней разобраться с расчетом металлического косоура, а также с конструированием элементов лестницы, необходимо обратиться к следующим нормативным документам:

СНиП III-18-75 «Металлические конструкции»;

ДБН В.2.6-163:2010 «Стальные конструкции».

Помимо расчета косоура по приведенным выше формулам нужно еще делать расчет на зыбкость. Что это такое? Косоур может быть прочным и надежным, но при ходьбе по лестнице создается впечатление, что она вздрагивает при каждом шаге. Ощущение не из приятных, поэтому нормы предусматривают выполнение следующего условия: если нагрузить косоур сосредоточенной нагрузкой в 100 кг в середине пролета, он должен прогнуться не более, чем на 0,7 мм (см. ДСТУ Б.В.1.2-3:2006, таблица 1, п. 4).

В таблице ниже приведены результаты расчета на зыбкость для лестницы со ступенями 300х150(h), это самый удобный для человека размер ступеней, при разной высоте этажа, а значит и разной длине косоура. В итоге, даже если приведенный выше расчет даст меньшее сечение элемента, окончательно подобрать косоур нужно, сверившись с данными таблицы.

Длина проекции марша Lx, м

Высота марша Н, м

Длина косоура L, м

Для того, чтобы правильно законструировать лестницу, можно воспользоваться типовыми сериями:

1.450-1 «Лестницы из сборных железобетонных ступеней по стальным косоурам»;

1.450-3 «Стальные лестницы, площадки, стремянки и ограждения».

Как законструировать лестничный марш из сборных ступеней по металлическим косоурам, можно узнать из статьи «Cборная лестница по металлическим косоурам.»

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел «БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ».

В этом разделе Вы можете задать вопросы и получить на них ответы. Комментарии в этой статье я закрываю. Если есть замечания к содержанию статьи, пишите на адрес Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Комментарии

Добрый вечер!Можете расчитать деревянный косоур(сечение) .Данные:L=3100м м,угол наклона 45град,10 ступеней.Заране е спасибо!

Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел «БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ»
svoydom.net.ua/besplatnaja-konsultacija.html В этом разделе Вы можете задать вопросы и получить на них ответы.
Комментарии в этой статье я закрываю. Если есть замечания к содержанию статьи, пишите на адрес supportsvoydom.net.ua

Источники: http://semidelov.ru/mar/lestnitsa-iz-shvellera-i-ugolka-osobennosti-i-nuansy/, http://metallmagnit.ru/shveller-v-konstrukcziyax-lestnicz, http://svoydom.net.ua/raschet-metallicheskogo-kosoura-lestnicy-ili-kak-podobrat-sechenie-shvellera.html