Подбор сечения металлических косоуров

Обновлено: 08.07.2024

Как правило при устройстве лестничных маршей по металлическим косоурам используются уже готовые типовые решения. Тем не менее никогда не помешает проверить несущую способность косоура, который был принят не по расчету, а исходя из конструктивных соображений и наличия в продаже.

Например, продолжим рассмотрение ситуации, с которой столкнулся один из посетителей сайта. Проектируется 2-х маршевая лестничная клетка, размеры в плане 5800х2600 мм. Под каждой лестничной площадкой на продольные кирпичные стены толщиной 380 мм опираются по 2 стальные балки из двутавра высотой h = 270 мм. Сверху на стальные балки опираются металлические косоуры также из двутавра высотой h = 270 мм. Ну и выше монолитная ж/б площадка высотой h = 110 мм. Впрочем, знать толщину площадки для расчета косоура не нужно.

Пример расчета металлического косоура

Особенность расчета косоура в том, что он представляет собой не горизонтальную балку, а балку, наклоненную к горизонтали под некоторым углом, для упрощения расчетов примем угол наклона равным 30°. Это означает, что в поперечных сечениях косоуров будут действовать не только поперечные силы и изгибающие моменты, но и продольные силы.

Поступим так. Из конструктивных соображений для косоуров будут использоваться двутавры высотой 270 мм. Согласно сортаменту такой двутавр имеет моменты сопротивления W_z = 371 см 3 и W_y = 41.5 см 3 , моменты инерции Iz = 5010 см 4 и Iy = 260 см 4 , площадь сечения F = 40.2 см 2 , расчетную толщину полок t = 0.98 см, ширину полок b = 12.5 см, толщину стенки s = 0.6 см, а также массу погонного метра m = 31.5 кг/м. Полное расстояние между косоурами примем равным 1.2 м, по косоурам укладываются бетонные ступеньки типа ЛС. Тогда, исходя из заданных размеров лестничной клетки и при ширине лестничных площадок 1.2 м горизонтальная проекция косоуров составит

l г _к = 5.8 - 1.2·2 = 3.4 м

тогда при наклоне косоуров 30° полная длина косоуров (гипотенузы прямоугольного треугольника) составит

l_к = 3.4/cos30° = 3.4/0.866 = 3.92 ≈ 4 м

В зависимости от конструктивного решения узлов косоур может рассматриваться или как шарнирно опертая балка или как жестко защемленная балка. Далее мы мы рассмотрим оба варианта опирания.

Сбор нагрузок на косоур

1.1 От собственного веса косоуров

q_к = m_кk = 31.5·1.4 = 44.1 кг/м

где коэффициент надежности по нагрузке k = 1.4 принят достаточно большим, чтобы учесть возможные конструктивные особенности косоуров.

где n = l_к/п_с = 3.92/0.3 = 13 - количество ступенек, укладываемых по косоуру, если длина постели одной ступеньки около 30 см. m_c = 128 справочная масса одной ступени ЛС согласно ГОСТ 8717.0-84.

1.3 Временная нагрузка от людей и перемещаемых по лестнице грузов

где q_н = 300 кг/м 2 - нормативное значение нагрузки, рекомендуемое к использованию при расчетах.

Таким образом суммарная распределенная нагрузка составляет

q = q_к + q_с + q_в = 44.1 + 457.6 + 504 = 1005.7 кг/м

При этом для дальнейших расчетов нам нужно знать вертикальную и горизонтальную составляющие этой нагрузки

q в = qcos30° = 1005.7·0.866 = 871 кг

q г = qsin30° = 1005.7·0.5 = 503 кг

Определение максимальных напряжений

В поперечных сечениях косоура изгибающие моменты и поперечные силы будут возникать при действии вертикальной составляющей нагрузки. Под действием горизонтальной составляющей в поперечных сечениях будут возникать продольные силы.

Косоур - балка на шарнирных опорах

Для косоура - шарнирно закрепленной балки, на которую действует равномерно распределенная нагрузка, максимальный момент будет посредине длины балки, где значение поперечных сил будет равно нулю, и будет составлять

М ш = q в l_к 2 /8 = 871·4 2 /8 = 1742 кгм или 174200 кгсм

Значение продольных сил в середине пролета балки на шарнирных опорах составит

N = q г l_к/2 = 503·4/2 = 1006 кг

Тогда значение максимальных напряжений, возникающих в поперечном сечении шарнирно опертой балки составит:

σ = М ш /W_z + N/F = 174200/371 + 1006/40.2 = 469.54 + 25.02 = 494.57 кгс/см 2 < R_y

где R_y - расчетное сопротивление стали. R_y = 2100 кгс/ см 2 (210 МПа)

Примечание: Вообще-то расчетное сопротивление для выбранного профиля лучше уточнить у производителя, если есть такая возможность, потому, что расчетное сопротивление может быть и больше. Но если нет возможности узнать расчетное сопротивление, то лучше принимать 2100, как наиболее распространенное.

Как видим, у нас имеется более чем 4-х кратный запас по прочности, но не будем спешить с выводами.

Косоур - жестко защемленная балка

Для косоура - жестко защемленной балки, на которую действует равномерно распределенная нагрузка, максимальный момент будет на опорах балки:

М ж = q в l_к 2 /12 = 871·4 2 /12 = 1161.33 кгм или 116133 кгсм

Значение продольных сил на одной из опор будет равно нулю, а на второй, нижней опоре составит

N = q г l_к = 503·4 = 2012 кг

При этом значение поперечных сил на этой опоре будет составлять

Q = q в l_к/2 = 871·4/2 = 1742 кг

Таким образом максимальное нормальное напряжение на нижней опоре составит

σ = М ж /W_z + N/F = 116133/371 + 2012/40.2 = 313.03 + 50.04 = 363.07 кгс/см 2

И вроде бы запас прочности еще больше, чем при шарнирном закреплении балки, однако в данном случае следует учесть и касательные напряжения на нижней опоре и не просто касательные напряжения, а неравномерность распределения касательных напряжений в поперечном сечении - тавре. Как мы знаем, касательные напряжения распределяются по высоте даже прямоугольного сечения h не равномерно.

Максимальное значение касательные напряжения имеют посредине высоты симметричного сечения, там где нормальные напряжения от изгибающего момента равны нулю. А в верхних и нижних точках симметричного сечения касательные напряжения равны нулю, а нормальные напряжения от изгибающего момента максимальные. Однако у двутавра сечение не прямоугольное и в месте перехода полок в стенку имеется как бы скачок касательных напряжений (в действительности этот переход достаточно плавный, тем не менее для упрощения расчетов мы будем считать, что этот переход резкий и происходит в точке, соответствующей расчетной толщине полки). В этом месте и нормальные напряжения имеют большие значения и именно эти места следует проверять на совместное действие нормальных и касательных напряжений.

Для двутавра, имеющего высоту h = 27 см и расчетную толщину полки t = 0.98 ≈ 1 см, расстояние от центра тяжести до точки перехода из стенки в полку составит

h_p = h/2 - t = 27/2 - 1 = 12.5 см или 12.5/13.5 = 0.926 от половины высоты сечения двутавра

Так как значение нормальных напряжений, возникающих при действии изгибающего момента, изменяется по линейному закону, то для определения нормальных напряжений в точке hp достаточно просто умножить максимальное значение нормальных напряжений, возникающих от действия изгибающего момента, на 0.926. При этом нормальные напряжения, возникающие при действии продольных сил, предполагаются постоянными по всей высоте сечения:

σ_hp = 313.03·0.926 + 50.04 = 289.86 + 50.04 = 339.9 кгс/см 2

Вычислить значение касательных напряжений в этой точке мы можем по формуле Журавского

т = QS_z отс /sI_z = 1742·162.5/(0.6·5010) = 94.17 кг/см 2 < R_s = 0.58R_y = 0.58·2100 = 1218 кгс/см 2

где S_z отс = Fy = 12.5·1(12.5 + 1/2) = 162.5 см 3 - статический момент отсеченной части сечения на рассматриваемой высоте относительно оси z. Определяется как площадь отсеченной части F, умноженная на расстояние между центром тяжести всего сечения и центром тяжести отсеченной части сечения. R_s = 0.58R_y - расчетное сопротивление сдвигу cогласно СНиП II-23-81 (1990) "Стальные конструкции".

А дальше все зависит от того, какая из теорий прочности кажется вам наиболее соответствующей реальному состоянию конструкции. Согласно третьей теории прочности максимальное эквивалентное напряжение в рассматриваемой точке составит

σ_э = √(σ 2 + 4т 2 ) = √(339.9 2 + 4·94.17 2 ) = 388.6 кгс/см2 < Ry

Таким образом все необходимые условия нами соблюдены и в при любом варианте опирания косоура у нас имеется достаточно большой запас по прочности. Теоретически можно для изготовления лестницы подобрать двутавры и меньшего сечения, и дополнительно проверить эти двутавры на прогиб. В данном случае в дополнительной проверке на прогиб необходимости нет.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

Здравствуйте!
Пытаюсь рассчитать косоур для металлической лестницы в доме высотой 3м, длиной проекции 3,9м, итого косоур 4,92м. Поскольку длина приличная, хотелось бы подобрать материал с учетом допустимого прогиба (где-то встречал 0,7 мм при нагрузке в 100 кг). В данной статье этот расчет опущен. Подскажите, где можно посмотреть? А также есть ли ссылка на параметры сопротивления и инерции для квадратных профильных труб (если косоур делать из них).
Спасибо.

Пример расчета прогиба приводится в статье "Расчет металлической перемычки для несущих стен". Расчет производится на действие вертикальной составляющей нагрузки. Кроме того с учетом физиологических требований требуется дополнительный расчет прогиба. Пример такого расчета приводится в статье "Прогиб пола при ходьбе". Моменты сопротивления и инерции для различных металлических профилей приводятся в разделе "Расчетные данные".

Уважаемый док спасибо за ваши труды! У вас опечаточка в формуле при определении максимальных значений напряжений шарнирного косоура у вас момент указан с лишней цифрой 4.

Да, действительно. Исправил, спасибо за внимательность.

Доктор Лом, добрый день. Подскажите, а почему равномерно-распределенная нагрузка собирается не с половины расстояния между косоурами? Их же там два, или я чего-то не понимаю.

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).

Расчет металлического косоура лестницы

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

Данный расчет касается металлических косоуров из прокатных швеллеров.

Внимание! В статье периодически слетает шрифт, после чего вместо знака угла наклона лестницы "альфа" отображается знак "?" Приношу извинения за неудобства.

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 α = 27°, cosα = 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 cosα 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 α = 449/0.892 2 = 564 кг/м 2 = 0,0564 кг/см 2 ;

q р = q р ₁/cos 2 α = 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;

5/348 – безразмерный коэффициент.

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*2Еlcos 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.

Швеллер ГОСТ 8240

Момент сопротивления W, см 3

Момент инерции I, см 4

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:

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.

Как сделать металлическую лестницу на косоурах своими руками

В малоэтажном частном домостроении применяются лестницы разных моделей, размеров и форм. Одними из самых популярных, как показывает практика, являются металлические лестницы на косоурах. Эти конструкции надежны, относительно просты в изготовлении, практичны и, с точки зрения эстетики, выделяются над остальным видами. Перед тем, как приступить к сборке конструкции своими руками, разберемся с разными видами косоуров.

Разновидности и особенности конструкций косоуров

Косоур – это балка, которая своими концами упирается в межэтажные перекрытия, соединяя собой верхний и нижний уровни здания. По сути, это несущий элемент лестничной конструкции, на котором лежат ступени и крепятся все части подъемной системы.

Существует несколько разновидностей косоурных лестниц, которые отличаются друг от друга количеством балок.

Двойные. Это две опорные балки, на которые сверху устанавливаются ступени. Часто встречаемый вариант, особенно когда лестницы изготавливаются из дерева. Кстати, очень похожа на них конструкция на тетивах. Только здесь ступени располагаются между балками в специальные пазы.

Сами косоуры могут располагаться относительно ступеней строго по краям или с небольшим смещением вовнутрь.

Тройные. Это когда устанавливаются три несущие балки: две по краям, одна посередине. Такую конструкцию имеет смысл собирать лишь в том случае, когда длина ступеней превышает 2 м.

И еще несколько терминов, которые используются специалистами в процессе изготовления лестниц на косоурах:

кобылки — это небольшие приспособления, с помощью которых формируется опора для ступенек.

Что касается материала, из которого собираются лестницы на косоурах, то чаще всего применяется стальная труба или швеллер. Здесь важно понимать, что оба профиля должны обладать повышенной несущей способностью, особенно это касается моделей с одним косоуром. Сама же лестница собирается при помощи электросварки, поэтому для самостоятельной работы необходимо владеть этим навыком.

Схема с двумя косоурами

Двойная конструкция определяется наличием в ней двух косоуров. Самый простой вариант – когда концы профильного металла закрепляются между двумя этажами без поворота. То есть в данном случае это прямолинейная конструкция.

Основное требование к грамотной установке косоуров – это одинаковая длина балок и точное расстояние между ними по всему продольному расположению. При этом крепление двух параллельно уложенных элементов производится к несущим элементам верхнего и нижнего перекрытия.

Сложнее с поворотной системой, когда конструкция разделяется промежуточной площадкой, и верхняя часть относительно нижней разворачивается на какой-то угол. Чаще не меньше 90°. В этом случае вопрос безопасности и прочности объекта решается дополнительным креплением косоуров или к стенам, или к опорным столбам, которые устанавливаются под площадку и верхнюю часть пролета. Однако, если грамотно рассчитать элементы системы по нагрузкам, то металлический профиль может выдержать довольно серьезный вес и без дополнительных креплений. В этой прочности и заключается основное отличие металлических лестниц от деревянных.

Самый сложный узел во всей поворотной конструкции – это переход через площадку. Здесь нужно соблюдать абсолютную точность параметров самой лестницы, которые при переходе из нижней части в верхнюю не изменяются. Однако металлические лестницы с одним или двумя косоурами можно делать и без промежуточной площадки — можно использовать забежные ступени.

Схема с одним центральным косоуром

Это оригинальная и внешне простая конструкция требует к себе особого внимания, по сравнению с другими системами подъема. Один косоур принимает на себя весь вес марша. К тому же форма профиля должна учитывать дополнительно возникающие нагрузки на кручение. Поэтому важно правильно подобрать форму и сечение косоура. В общем случае подойдет труба сечением 150х150 мм с толщиной стенки не менее 6 мм.

Лестница на косоуре из швеллера считается удобной в проведении монтажных работ. Профиль устойчивый, его нет необходимости крутить, выставляя на межэтажные перекрытия. Укладывают швеллер на полку, которая имеет достаточную ширину, обеспечивающую жесткость и надежность установки. При этом монтаж ступеней, а точнее кобылок, также прост и удобен, что не скажешь о трубе.

Особенностью одинарных лестниц на косоурах является воздушность конструкции. К тому же появляется возможность немного сэкономить, ведь количество элементов уменьшается. Но не стоит думать, что экономия будет большой, ведь центральный косоур требует наличия площадок под ступени, к которым делаются отдельные опоры (одна или две). Они могут быть разной формы, чаще прямоугольной или треугольной с разрезом.

Опоры устанавливаются под углом к косоуру и составляют горизонтальную плоскость для крепления ступенек. Само крепление к балке – электросварка.

Углы наклона и ступени

Оптимальный угол наклона лестницы в отношении плоскости пола должен составлять 20-45°.

Но так как это идеальный вариант, а на практике встречаются разные ситуации, которые сильно отличаются от оптимальной, то каждый случай разбирается индивидуально. Если площадь помещения позволяет, то лучше сделать угол меньше, отчего сооружение становится более комфортным в плане передвижения по нему. Если помещения небольших размеров, тогда лестница выставляется под большим углом.

Последняя ситуация проблематичная и решается она с помощью переустановки ступеней. Здесь есть свой оптимальный вариант, когда одна ступенька нависает над другой, но при этом их проекции не совмещаются относительно друг друга. В ситуации с большим углом наклона все обстоит по-другому. Ступени будут нависать друг над другом с перехлестом в проекции. Но нельзя допускать, чтобы смещение было больше 8 см. Это заложено ГОСТом и СНиПами о лестницах.

Как точно рассчитать косоур для лестниц

В первую очередь надо определить параметры самой конструкции. Одни из них постоянные, другие можно варьировать.

H – высота потолков;
H1 – высота лестницы;
L – длина проекции на полу;
h – высота подступени;
l – глубина ступени;
n – количество ступенек;
L1 – длина проема на верхнем этаже.

По строительным стандартам принято, что величина «H1» не должна быть меньше 2 м, «l» варьируется в диапазоне 25-30 см, «h» – в пределах 12-25 см.

Из всех обозначенных величин параметр «H» является постоянной величиной и определяется проектом здания. Все остальные размерные показатели подгоняются под габариты пространства.

Расчет количества ступеней

Количество ступеней – это Н/h=300:18=16. Но необходимо понимать, что последняя верхняя ступень – это пол верхнего этажа, поэтому к косоуру надо будет крепить 15 ступеней.

Расчет длины косоура

Зная количество ступеней, можно вывести длину проекции лестничного марша, для чего определяется глубина ступенек. К примеру, она равна 28 см. Теперь проводится следующая математическая выкладка: 28х15=4,2 м. Это и есть значение показателя «L».

Когда есть размер высоты потолков, есть длина проекции лестницы, остается по теореме Пифагора определить длину косоура.

H²+L²=P², где Р – длина лестницы.

3²+4,2²=26,64 – это Р². Значит, Р=5,16 м. Это и есть длина косоура, необходимого для сооружения лестничного марша по заданным параметрам.

Онлайн-калькулятор

Для удобства мы сделали подборку онлайн-калькуляторов лестниц, с помощью которых вы сможете самостоятельно рассчитать все параметры конструкции, а также номенклатуру и количество необходимого материала.

Инструкция по установке лестницы на косоурах

Размеры сооружения известны, можно приступать к проведению монтажных работ. Вот основные этапы этого процесса.

Швеллер, труба или двутавр подрезаются по расчетной длине косоура.
По нему равномерно распределяются места установки ступенек с учетом расчетного количества и параметров.
Производится установка и крепление кобылок.
Монтаж косоура по месту.
Установка ступеней.

Монтаж каркаса ступеней своими руками

Начать надо с установки кобылок. Обычно для лестниц такого типа подставки изготавливаются из уголка с шириной полки до 40 мм. Отрезок этого профиля необходимо согнуть под прямым углом. При этом строго выдерживаются размеры горизонтальной и вертикальной его части. В нашем примере соответственно 28 и 18 см.

Кобылки привариваются электросваркой по местам, которые были определены в процессе проведения расчета. Если в конструкции лестницы присутствует два косоура, то сначала крепление подставок производится на один из них, затем второй швеллер прикладывается к первому, за счет чего определяются точные места установки кобылок на втором. Если расстояние между двумя несущими балками большое, то рекомендуется между ними на уровне монтажа кобылок установить поперечные профили (уголки), которые увеличат жесткость и надежность всей лестничной конструкции.

Это самый простой каркас для ступенек, который можно быстро сделать своими руками. Существует большое количество разновидностей подставок, которые изготавливаются из труб, железного листа, стальной арматуры и других профилей.

В конструкции с одним косоуром можно использовать кобылки в виде вертикально установленного профиля на уровне внешнего края ступени. Его высота будет равна высоте подступени. При этом сам каркас одной стороной устанавливается на эту подставку, а противоположной на косоур. На фото ниже этот вариант показан. Необходимо уточнить, что такая конструкция возможна лишь в том случае, если под ступени устанавливается именно металлический каркас.

Установка ступеней

Что касается крепления ступеней, то все будет зависеть от того, из какого материала они изготавливаются. Если это древесина, то проще всего крепление провести на саморезы или болты. В обоих случаях придется в кобылках или в каркасе сделать отверстия под крепеж.

Если в качестве крепежного изделия используются саморезы, то выбирать их надо по длине чуть меньше толщины ступени. Вкручивают их в древесину с нижней стороны, при этом рекомендуется подложить под шляпку крепежа резиновую прокладку и широкую шайбу.
Если используются болты, то в первую очередь определяется место крепления именно на ступенях. Для этого их укладывают на каркас или кобылки и снизу через отверстия маркером помечают места сквозных отверстий, в которых сверлом и дрелью их и проделывают. Диаметр сверла должен быть чуть больше диаметра болтов. С лицевой стороны под шляпку крепежа делается углубление на толщину головки и диаметром, равным ширине шляпки. Ступень устанавливается по месту, сверху в нее вставляется болт, который снизу через кобылку или каркас закручивается гайкой. При этом головка крепежного изделия войдет в расширенное отверстие и станет заподлицо с поверхностью ступени.

Если ступени изготавливаются из металла, то надежный способ крепления – электрическая сварка. Хотя на болтах конструкция тоже будет неплохо держаться. Правда, это более сложный вариант, потому что придется делать большое количество отверстий в металлических профилях. Это касается и кобылок с каркасом, и самих ступеней. К тому же после такого соединения необходимо будет скрыть головки болтов (покрасить или надеть пластиковые колпачки).

Установка ограждений

И последний завершающий этап – установка ограждающей конструкции. В этой категории достаточно большой ассортимент, который прекрасно будет гармонировать с металлокаркасом лестницы. Вот только несколько популярных вариантов:

Основное требование к выбору – полное соответствие дизайну самой лестницы на косоурах. Но если говорить об условиях монтажа, то ограждения из нержавейки и пластика подойдут в случае самостоятельной установки. Монтаж остальных конструкций лучше доверить профессионалам.

Изготовление и сооружение лестницы на косоурах своими руками при кажущейся простоте – процесс сложный. Поэтому очень важно точно провести расчеты, лучше сделать чертеж на бумаге, который станет отправной точкой монтажных операций.

Косоуры для лестницы — что это такое, назначение, особенности

Лестница обеспечивает возможность перехода из одного этажа на другой и является неотъемлемым элементом многоярусных квартир/домов.

Важно, чтобы проектирование конструкции выполнялось с учетом требований строительных норм и правил, при этом повышенное внимание должно уделяться основным несущим элементам.

В данной статье будут рассмотрены особенности применения косоуров, их разновидности, продемонстрированы методики для расчета оптимальных размеров и другие детали, которые пригодятся при изготовлении лестницы своими руками.

Что такое косоур и в чем его отличие от тетивы

Косоур – это несущий элемент лестницы, смонтированный под углом к прилегающему основанию, в котором крепление ступеней осуществляется в специально подготовленные для этого выступы. В боковой проекции косоур можно охарактеризовать как балку с гребенкой в верхней плоскости.

Основными отличиями косоура от тетивы является их форма и способ монтажа ступеней — в отличие от косоура, тетива представляет собой монолитную балку со специально подготовленными пазами/кобылками с внутренней стороны, таким образом ступени остаются скрытыми их не видно сбоку.

Несущая способность тетивы примерно в 1.5-2 раза выше при одинаковых размерах балки, поскольку сохраняется однородность структуры материала. Однако лестницы на косоуре получаются компактнее, т.к. несущая балка располагается под ступенью, а не по бокам.

Виды косоуров

Конструктивно косоуры подразделяются на:

классические (прямые)
ломаные (зигзаг)
спиральные (винтовые)

Отдельно стоит выделить косоуры с приварными площадками и кобылками (которые устанавливаться прямо на верхнюю продольную кромку косоура).

Материалы для изготовления

Косоуры из дерева

Наиболее востребованными материалом для изготовления косоуров является дерево. Пиломатериалы отличаются достаточной прочностью, дешевизной и имеют широкое распространение. Для изготовления балок рекомендуется использовать клен, бук или дуб, при ограниченном бюджета также подойдет сосна и другие хвойные породы деревьев. Перед изготовлением элемента, важно проверить древесину на качество просушки, а также убедиться в отсутствии дырок, трещин и сучков, которые в дальнейшем могут спровоцировать преждевременную деформацию конструкции. СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» предусматривает обязательную обработку дерева от воздействия внешних факторов: антисептирование, консервирование, покрытие лакокрасочными материалами или поверхностную пропитку составами комплексного действия.

Косоуры из металла

Также широко распространенным материалом для создания несущих элементов является металлопрокат, например, прямоугольные трубы, швеллеры, двутавры. Косоуры из металла отличаются повышенной прочностью и долговечностью, и в целом, более надежны, чем дерево. Металлическим заготовкам легче придать нестандартные формы, поэтому лестничные маршы могут быть выполнены в любой конфигурации. Для предотвращения коррозии, поверхности рекомендуется периодически красить и покрывать защитными средствами.

Косоуры из бетона

Нестандартные габаритные проекты лестниц также могут выполняться на основе армированного бетонного каркаса. По сравнению с металлом и деревом, это наиболее дорогой и трудозатратный вариант изготовления, помимо этого, основания (фундамент/перекрытие) должны быть дополнительно усилены, чтобы выдерживать значительную нагрузку от конструкции. В частном домостроении встречается крайне редко.

При выборе материала для косоура необходимо оценивать уровень предполагаемой нагрузки, эксплуатационные и эстетические качества материала. Нет однозначно верного ответа, что лучше дерево или металл, в большей степени, это выбор на основе личных предпочтений.

Расчет косоура

Каждый строительный элемент лестничного марша в обязательном порядке требует четкого предварительного расчета. От прочности конструкции зависит безопасность перемещения по ней, а также срок эксплуатации. Ниже перечислены основные требования, которых необходимо придерживаться при возведении лестничного марша и косоуров, в частности.

При подборе параметров деревянного косоура необходимо учитывать значения длины ступеней — оптимальным считается соотношение длины ступеней к толщине косоура 1:20. Таким образом, если ширина лестницы равна 100 см, значение толщины косоура должно быть равным 50 мм. Минимальная ширина балки должна быть больше/равна глубине пропила, но в любом случае быть не менее 300 мм.

Частота ступеней (пазов/площадок) должна определяться на основании формулы удобства Блонделя:

2 × h + s = 60/65 см

h — высота ступени
s — ширина проступи
60/65 см — средняя длина шага человека.

Длина косоура

Для того, чтобы просчитать длину косоура, необходимо вспомнить теорему Пифагора: сумма квадратов катета равна квадрату гипотенузы. Таким образом, упрощенная формула длины косоура выглядит:

(Длина косоура) 2 = (длина марша) 2 + (высота марша) 2

Однако необходимо понимать, что это «грубый» вариант расчета, поскольку реальная длина косоура ( красная линия ) рассчитывается от наиболее удаленных точек доски (используйте калькулятор, чтобы сделать это точно).

Обратите внимание, максимальная длина косоура/марша не должна превышать 5400 мм (из расчета 18 ступеней по 300 мм), для бетонных лестниц допустимы косоуры по 6960 мм.

Угол наклона косоура

Оптимальный угол наклона косоура находится в диапазоне от 30° до 45° (макс. 60°). Для большинства людей более пологие лестницы являются более удобными, чем крутые, однако, чем меньше угол наклона, тем больше длина лестницы.

Исключительно в отношении косоура, знание величины наклона необходимо, чтобы сделать правильный распил верхней поверхности балки или выполнить сварку, при которой посадочная поверхность под ступени будет идеально горизонтальна.

Выбор количества косоуров

В зависимости от проекта предполагаемой лестничной конструкции и расчетной нагрузки на силовые элементы, возможны несколько вариантов конфигурации косоуров:

Один косоур (монокосоур). В качестве опорного каркаса выступает массивная балка или металлический элемент, расположенный в центральной части марша. Максимальная длина ступени для монокосоура равна 1200 мм (оптимально 1000 мм). Получившаяся лестница не предназначена для значительных нагрузок.
Два косоура. Самая распространенная конструкция для стандартных лестниц шириной в 1000-1500 мм. Опоры располагаются по краям марша параллельно друг другу, благодаря чему обеспечивается необходимый запас прочности.
Три и более косоура. Применяются для широких и/или нестандартных сложных конструкций, когда предполагается повышенная нагрузка на отдельные узлы лестницы.

Как сделать косоур своими руками?

Чертежи косоуров

Создание чертежей является ключевым моментом при изготовлении косоуров своими руками, поскольку именно шаблон позволяет правильно перенести размерности и дать предварительное представление, как будет выглядеть элемент.

Чертежи косоуров можно подготовить двумя способами: вручную на основании рекомендаций и формул выше, или автоматически при помощи специальных инструментов. В данной статье мы остановимся только на втором варианте.

С помощью калькуляторов КАЛК.ПРО вы можете подготовить детализированные проработанные чертежи всех элементов лестницы, в том числе и косоуров. Для этого вам необходимо заполнить интерфейс приложения данными о проеме и некоторыми другими параметрами (рекомендуемые значения которых прописаны в каждом инструменте). В результате вы получите следующее:

Подготовка материалов

После проектирования необходимо акцентировать свое внимание на видах древесины (прочность, износоустойчивость) и качестве пиломатериалов. Например, первоначально рекомендуется остановить свое внимание следует на следующих породах:

Береза, сосна и другие хвойные породы (кроме лиственницы) используются при ограниченном бюджете, т.к. материал имеет невысокие показатели прочности. Кроме того, береза обязательно нуждается в защитной пропитке, поскольку древесина склонна к гниению при повышенной влажности в помещении.

При подборе материала важно обратить внимание на изъяны древесины — не должно быть видно трещин, сколов, развитых сучков (допускается наличие сучков размером от 3 мм до 6 мм), а также следов обитания паразитов. Балки для изготовления деталей конструкции должны иметь одинаковые габариты, быть ровными без деформаций. Влажность дерева должна соответствовать предельной влажности помещения, в котором будет смонтирована лестница.

Соотношение уровней влажности древесины и помещения по СНиП II-25-80

Условное обозначение	Условия эксплуатации (учитывается относительная влажность помещения в %)	Максимальная влажность древесины в %
внутри отапливаемых помещений	из клееной древесины	из цельного дерева
А1	до 60%	9	20
А2	от 60% до 75%	12	20
А3	свыше 75% до 90%	15	20
внутри неотапливаемых помещений
Б1	в сухой зоне	9	20
Б2	в нормальной зоне	12	20
Б3	в помещении с влажностью воздуха более 75%	15	25

На момент приобретения древесина должна быть полностью подготовленна к работам — т.е. быть просушенной и покрытой защитной грунтовкой.

Оптимальным вариантом для деревянного косоура является клееные балки/доски. У них отсутствуют сучки и прочие неоднородности, а также минимизирован процесс растрескивания и скручивания.

Для изготовления косоуров используют доски с шириной не менее 250-300 мм и толщиной 50-70 мм. Если взять пиломатериалы с меньшими значениями размеров, то проступи могут провисать, а прочность косоуров после проделывания в них необходимых вырезов снизится.

Для изготовления металлических косоуров используют стальной и нержавеющий прокат, сплавы алюминия. Металл должен быть чистым, подготовленным для сварки, не иметь очагов коррозии. Перед монтажом требуется покрытие защитными составами и покраска. Опоры рекомендуется изготавливать из холодногнутых или прокатных швеллеров №16, №18 (для прямого косоура), или профильной трубы 100х50х3 мм, 120х60х4 мм (для ломаного косоура).

Косоуры из бетона рекомендуется возводить одновременно с возведением перекрытий и полов, чтобы создать единую монолитную конструкцию. Заливка осуществляется бетоном марки М200 и выше, для усиления конструкции каркас оснащается металлическими прутьями (арматурой). В соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» в первоначальный период твердения бетона его нужно защищать от потерь влаги, а в дальнейшем поддерживать температурно-влажностный режим с созданием условий, обеспечивающих нарастание его прочности.

Деревянные и металлические косоуры обязательно должны быть обработаны огнезащитным тонкослойным составом терморасширяющегося типа. При возникновении пожара под воздействием высокой температуры состав, увеличиваясь по толщине в 40 раз, создает слой негорючей пены с низким коэффициентом теплопроводности, резко снижая передачу тепловой энергии и предотвращая горение/плавление, увеличивая предел огнестойкости конструкции до 90-120 минут.

Особенности изготовления

На основании подготовленных чертежей для изготовления косоуров, на деревянную балку наносится разметка линий срезов будущих зубцов гребенки. Чтобы правильно перенести разметку ее начинают наносить от одного края доски до следующего, линейкой-угольником отмечаются точки высоты и длины ступеней. Прикладывая линейку точками к краю балки, из которой будет создаваться косоур, карандашом обводится контур среза.

Распил проводится с помощью электролобзика или иного подходящего инструмента. После этого первый косоур можно использовать в качестве шаблона для остальных. Важно, чтобы все поверхности были тщательно остроганы и отшлифованы, а при установке косоуры находились в одной плоскости, дабы исключить перекосы лестницы.

В отличие от дерева, металл позволяет изготавливать более разнообразные конструкции. Если необходимо сделать ломаный косоур (в виде гребенки), то опора собирается из отдельных кусков профильной трубы, сваренных между собой. Однако здесь важно учитывать погрешности — чем меньше опыта в сварке у мастера, тем более «кривая» лестница получится, поскольку каждый раз лестница изменяется на толщину сварочного шва. В свою очередь, швы необходимо шлифовать, чтобы добиться идеально горизонтальной поверхности для ступеней.

Более просто собирается прямой металлический косоур — для этого используется прямоугольная труба или швеллер необходимой длины, в нем подготавливаются отверстия для крепления кобылок и осуществляется их крепление стандартным крепежом (но также возможно крепление кобылок на сварку).

Монтаж косоуров

Крепление опорных элементов лестницы может быть осуществлено к:

полу / потолку;
межмаршевым площадкам;
стенам.

Наиболее часто крепление к полу осуществляется при помощи опорных уголов с поперечным ребром, изогнутых уголков или болт-анкеров. Если лестница монтируется до выполнения отделочных работ, возможно соединение методом распила косоура под поперечную балку или наоборот.

Соедининие с потолком выполняется аналогичными методами. При креплении косоура с деревянным перекрытием, наиболее часто выполняют выпил в несущей балке и дополнительно усиливают соединение монтажными пластинами или же осуществляют крепление в замок. Также часто применяются крепежные системы из уголков и саморезов, винтовые тяги.

В районе межмаршевых площадок внешний косоур крепится к центральному опорному столбу в подготовленные отверстия методом шип-паз и уплотняется клеем. Внутренний косоур может крепится аналогичным способом к одному из опорных столбов, так и огибать его с внешней стороны с фиксацией на винтовой крепеж.

При креплении конструкции к стене стоит учитывать материал из которого она изготовлена. Разрешено крепить косоур на бетон, кирпич, брус (при этом толщина стены должна быть не меньше 25 см). Запрещено крепить косоуры к стенам из пористых материалов (газо-, пеноблок, газосиликат).

При неверном креплении косоуров может наблюдаться как общая деформация конструкции, так и смещение отдельных элементов лестницы.

Читайте также: