Какую трубу использовать для косоура

При проектировании любых металлоконструкций возникает вопрос – какой металлопрокат, и какого сечения необходимо использовать, чтобы обеспечить надёжность конструкции под воздействием предполагаемых нагрузок. Можно найти методики точных расчётов или воспользоваться программными ресурсами, позволяющие рассчитать практически любые конструкции. Однако это почти всегда под силу только профессионалам, умеющим пользоваться программными средствами, знающих технологию производства металлоконструкций и имеющих представления о металлопрокате.

Очень часто, при конструировании небольших и не сложных объектов, например, лестницы на второй этаж, приходится по опыту, как говорят «на глаз» выбирать металлопрокат. Чтобы как-то обосновать свой выбор, а заодно вселить уверенность и в себя, и в заказчика, мы предлагаем вариант простейшего («для начинающих»), расчёта.

Допустим нам необходимо построить металлический каркас лестницы на второй этаж.

Пусть будет: длина лестницы 3м. , угол наклона 30 0 , предполагаемая нагрузка: 200кг. – вес конструкции и 500кг. – дополнительная нагрузка. Необходимо выбрать профильную трубу для несущей балки(тетивы)

Расчёт проводим с определённой степенью приближения. На рис.1 изображена схема балки лестницы,

Рис.1 где: F – дополнительная нагрузка,

q – угол наклона лестницы

P – распределённая нагрузка

В нашем случае: F = 500кг.

Для простоты расчёта и, учитывая, что в итоге лестница на второй этаж будет достаточно жёсткой, позволяющей распределять нагрузки, имеющуюся схему (рис.1) приведём к схеме с равномерно распределённой нагрузкой,

Рис.2 где: b – горизонтальная составляющая балки,

Q – общая нагрузка.

Для нашего случая: b = L * cos q = 300* cos 30 0 = 260см.

Q = F + P = 500кг.+200кг. = 700кг.

Равномерно распределённая нагрузка составит:

Под воздействием нагрузок труба начнёт прогибаться. При незначительных прогибах после устранения нагрузки, труба вернётся в исходное состояние. Если нагрузка превышает допустимую, может произойти деформация (не исправимый прогиб) трубы. Для того чтобы не было деформации, необходимо изгибающий момент (возникающий от действия нагрузки) компенсировать моментом сопротивления трубы. В нашем случае, формула изгибающего момента:

M = q * b 2 /8 подставив данные получаем: M = 22815кг.см.

Момент сопротивления трубы зависит от материала трубы (балки лестницы) и рассчитывается по формуле:

W = M / R , где: R – расчётное сопротивление металла

трубы, для стали Ст.3 – R = 2100.

Подставив значения M и R , получаем, что W = 10,86см3

Моменты сопротивлений профильных труб рассчитаны и сведены в таблицы, которые можно найти в соответствующих темах интернета. По таблицам нам необходимо взять трубы, у которых W больше полученного в наших расчётах (> 10,86). Момент сопротивления больше значения 10,86 у труб 70х70, 80х80 и т.д. Если взять трубу 50х100, то по стороне 100 W = 24см3, т.е. почти в два с половиной раза больше, чем в нашем расчёте. Таким образом, для балки (тетивы) нашей лестницы на второй этаж вполне подойдёт профильная труба 50х100. Металлопрокат для несущих элементов лестниц следует брать с трёх-пятикратным запасом от возможных нагрузок. Дополнительно необходимо проверить прогиб балки (тетивы, косоура лестницы). В случае равномерно распределённой нагрузки прогиб определяют по формуле:

f = 5 Gb 4 /384 EI где: f — максимальный прогиб

G – равномерно распределённая нагрузка

b – горизонтальная проекция балки

E – модуль упругости (табличные данные)

I – момент инерции (табличные данные).

Для нашего случая G = 2,7кг/см., b = 260см., E (для стали Ст.3) = 20,4*10 5 кг.см 2 (справочные данные), I (для трубы 50х100) = 137см. 4 (табличные данные). В итоге :

Прогиб незначительный, но мы в начале упростили задачу и привели её к варианту равномерно распределённой нагрузки. Реально нагрузка будет сосредоточенная и прогиб может быть раза в три больше. С другой стороны, мы рассчитали только одну балку (тетиву, косоур). Если взять классический вариант с двумя, например, косоурами, то опять уменьшится прогиб. В общем случае, если прогиб не допустим, то следует делать подпорки, соединять несколько труб или искать другие варианты.

В заключении необходимо подчеркнуть, что мы не пытались сделать точных расчётов, а пытались доказать, используемые при сооружении лестниц трубы 40х80 или 50х100 вполне правильный вариант.

Лестницы из металла широко распространены не только в сфере частного использования, но и на промышленных и коммерческих объектах.

Использование в таких случаях профильной трубы позволяет облегчить конструкцию с сохранением показателей прочности относительно аналогичных изделий из швеллера.

Разновидности каркасов из профильной трубы

Рассмотрим варианты, как сделать лестницу из профильной трубы. Тип конструкции во всех случаях — это косоур. Вид лестницы может быть совершенно любым: прямая, поворотная или винтовая. Это зависит от проекта вашего дома и внутреннего дизайна.

Возможные каркасы из профильной трубы:

Монокосоур. Одним из вариантов является ломаный косоур, собранный из отрезков трубы (по размерам повторяющих размеры тупеней), сваренных под прямым углом. На горизонтальную поверхность такого косоура в дальнейшем будут крепиться ступени. Для такого каркаса потребуется профильная труба с размерами примерно 80х50-60 мм.
Второй вариант монокосоура выполняется на одной центральной трубе (подойдет размер 100х60 мм), к которой с нужным шагом привариваются ножки с пластинами под ступени.
Аналогичный вариант конструкции возможен и на двух косоурах. Такой вариант более надежный и применяется при условиях повышенной нагрузки на лестницу или согласно разработанному дизайнером проекту.
Самым надежным вариантом изготовления является конструкция с косоурами на основе двух направляющих, к которым привариваются каркасы под ступени.
Одним из самых сложных является каркас на двух ломаных косоурах.

Перед началом изготовления рекомендуется предварительно подготовить шаблон, в котором будет фиксироваться каждый элемент для ровной и правильной сварки.

Преимущества лестниц из профильной трубы

У любой конструкции, не важно, из какого материала она выполнена, есть свои плюсы и минусы.

Плюсы каркасов из профильной трубы:

надежность и долгий срок службы;
возможность реализации конструкции любой формы, при наличии определенного навыка;
возможность сочетания с другими материалами, что дает возможность вписать такой каркас в любой интерьер;
благодаря высокой стойкости к механическому воздействию есть возможность установить лестницу на начальном этапе строительства, не переживая за ее внешний вид; по завершению стройки при необходимости можно выполнить повторный окрас;
такую лестницу можно устанавливать как внутри помещения для доступа на второй этаж, так и на улице.

Основным минусом любой металлической конструкции является возможная коррозия, воздействие которой можно минимизировать или исключить при правильной подготовке и обработке изделия.

Какой вид профтрубы выбрать для лестницы

Определение и подбор профильной трубы для будущей конструкции — важный этап, от которого будет зависеть, насколько надежным получится каркас.

Для лестницы используется квадратная или прямоугольная труба.

Ниже мы привели для вас размеры труб для различных каркасов, которых будет достаточно при стандартных нагрузках на конструкцию.

Тип каркаса Минимальное сечение используемых труб и толщина стенок, мм

Прямолинейный косоур: один центральный или двойной
100х50х4

Ломаный: одинарный или двойной
80х60х3

Стремянка
Направляющие 40х40х3,
для ступеней 20х20х3

Косоур
направляющие – 80х40х3,
ступени – 50х25х2

Лестница из профиля монтаж

Своими руками возможно сделать любой каркас, все зависит лишь от ваших навыков.

Если вы не уверены в своих силах, отказываться от реализации сложной винтовой или поворотной конструкции, конечно же, не стоит. В таком случае советуем обратиться к профессионалам, которые помогут вам с монтажом и сваркой лестницы из профильной трубы.

болгарка с отрезными дисками по металлу;
дрель со сверлами;
сварочный аппарат;
шуруповерт.

Подготовка чертежа и особенности расчетов

Для того чтобы наглядно понять, как сварить лестницу из профильной трубы, необходимо подготовить чертеж и произвести все расчеты по размерам.

На этапе проектирования определяются:

размеры ступеней для комфортного перемещения;
угол наклона марша;
тип конструкции: винтовая, прямая, Г-образная, П-образная.

Определение данных параметров поможет наглядно представить и понять, как будет выглядеть готовая конструкция в вашем интерьере. В зависимости от выбранного типа лестницы вы сможете оборудовать нишу под ней по вашим потребностям.

Подготовка каркаса сварочные работы

Начиная монтаж лестницы из профильной трубы своими руками, вы уже должны иметь все чертежи, согласно которым будете вести работы.

Рассмотрим упрощенный вариант сварки ломаного косоура.

Секрет в том, что нет необходимости нарезать трубу на мелкие куски, а можно за раз делать ступень:

отмеряем место, в котором должен быть прямой угол, и вырезаем равнобедренный треугольник таким образом, чтобы не повредить одну сторону профильной трубы;
сгибаем трубу и получаем ступень с прямым углом;
провариваем получившийся стык и переходим к следующему;
получив ломаный косоур, на каждую проступь привариваем металлическую пластину, на которой в дальнейшем будут устанавливаться ступени.

Отделка

Варианты покраски конструкции:

в домашних условиях при помощи грунтовки и эмали:
порошковая покраска возможна на специализированном оборудовании.

Металлический каркас лестницы в большинстве случаев оставляют просто окрашенным с закрепленными ступенями.

Можно также зашить каркас деревом, что придаст конструкции вид деревянной лестницы.

Выбор профильной трубы для монтажа лестниц обусловлен тем, что такая конструкция проще в эксплуатации и гораздо вариативнее в исполнении, она подойдёт для применения и в доме, и на улице. Однако изготовить надёжную конструкцию своими руками возможно только при наличии опыта сварочных работ.

Разновидности лестниц из профильной трубы

Профтруба – универсальный материал, одновременно лёгкий и прочный, эстетичный сам по себе и хорошо сочетающийся с другими строительными и отделочными материалами.

Изготовить из металлопрофиля можно как стационарные лестницы, располагаемые в доме и на улице, так и мобильные конструкции хозяйственного назначения.

Любая лестница состоит из ступеней и опорной системы – косоура, на который ступени опираются сверху, или тетивы, к которой ступени закрепляются торцом.

Опорной системой для лестниц из профтрубы обычно служит несущая балка, на которую сверху укладываются ступени.

прямолинейный косоур – прямая балка располагается по всей длине лестничного пролёта, к основной балке приваривают ножки, на которые будут опираться ступени;
ломаный косоур состоит из соединённых между собой горизонтальных и вертикальных отрезков трубы, образующих ступенчатую конструкцию, непосредственно на которую и опираются ступени.

Разновидность лестницы определяется конфигурацией её основных элементов: маршевые, винтовые лестницы и лестницы-стремянки отличаются строением. Дополнительные детали, такие как перила и балюстрады, добавляют конструкции удобства и эстетичности.

Маршевая

Конструкции этого вида наиболее удобны для спуска и подъёма и довольно просты в проектировании и монтаже, поэтому в частных домах именно их возводят чаще всего.

Состоит маршевая лестница из одного или нескольких маршей – расположенных в ряд параллельных ступеней, опирающихся на один косоур или два — три параллельных.

Одномаршевая конструкция может быть установлена внутри дома, если имеется достаточно места. При дефиците свободного пространства, которое можно использовать для организации перемещения между этажами, лестницу возводят в несколько маршей. При этом на поворотах конструкция дополняется площадкой или забежными ступенями.

Лестничная площадка придаёт дополнительную прочность, но существенно съедает пространство. Для экономии места между маршами делают забежные ступени – края у них не параллельны, ширина уменьшается от края лестницы к точке поворота.

Чтобы сделать конструкцию надёжнее и сэкономить пространство, маршевые лестницы располагают вдоль стен, а повороты стараются организовать в углах между двумя стенами.

Маршевые конструкции возводят и на улице – если дом имеет высокий цоколь или нежилой первый этаж, изготавливают одно – или двухмаршевое крыльцо.

Обратите внимание! Забежные ступени из-за разницы в ширине их поверхности более травмоопасны. Риск оступиться и получить травмы особенно велик у детей и пожилых людей.

Винтовая

Лестницы этого вида самые эстетичные и экономичные в отношении пространства, но и самые сложные в проектировании и монтаже, поэтому повсеместной популярностью не пользуются.

Опорная система состоит из одного спирального косоура, на который опираются широким краем ступени в форме усечённого сектора, и центрального столба, к которому ступени прикрепляются узким краем ступени.

Выглядят винтовые конструкции действительно оригинально, а поместиться могут буквально на пятачке. Но подниматься по узкой винтовой лестнице сложно и самому, о подъёме по ней мебели и бытовой техники не может быть и речи.

Чтобы решить эту проблему, можно возвести дополнительную маршевую лестницу на улице, а винтовую конструкцию оставить в доме больше для красоты.

Ещё один вариант решения – устройство поворотной лестницы с большим радиусом поворота. Такая конструкция оригинальностью не уступает винтовой, а по надёжности и безопасности соответствует маршевой.

Обратите внимание! Спроектировать поворотную лестницу значительно сложнее, чем все остальные, поэтому для проведения расчётов и подготовки чертежа лучше обратиться к специалистам.

Стремянка

Для различных хозяйственных нужд необходима мобильная лестница, которую легко поставить в нужном месте и убрать, когда она не требуется. Для этих целей используется приставная лестница и её модифицированный вариант – стремянка.

Оба варианта есть в готовом виде в продаже, но для их изготовления используется алюминий, поэтому лестницы имеют небольшой вес, но и малый запас прочности. Удобную стремянку, имеющую вес чуть больше, чем у покупной, но и более устойчивую и прочную, можно изготовить своими руками из профтрубы.

У приставной лестницы косоуров нет, перекладины-ступеньки устанавливаются враспор между двумя опорными стойками-тетивами. Такая простая конструкция позволит забраться, например, на чердак или кровлю, но для устойчивости ей необходима опора.

Две лесенки, соединённые сверху подвижным шарнирным механизмом, образуют Л-образную конструкцию. Стремянка устойчива и не требует дополнительных опор. Шарнирные механизмы для изготовления стремянок обычно оснащаются стопором, который позволяет зафиксировать лестницу в нужном положении.

По желанию можно дополнить стремянку:

откидной площадкой, которая в разложенном положении устанавливается на верхних ступеньках;
перемычкой с фиксатором, установленной посередине ног-лестниц, тогда разложенная стремянка будет иметь вид буквы “А”;
наконечниками на нижнем конце стоек или перемычками-упорами для лучшей устойчивости на рыхлых поверхностях – грунте, песке.

Какой вид профтрубы выбрать для лестницы?

Ступени лестницы можно соорудить из любого материала, выдерживающего вес человека: дерева, листового металла, тонких труб.

К каркасу лестницы предъявляются более серьёзные требования, ведь основная нагрузка ляжет именно на него.

Для изготовления опорной системы используют профтрубу сечением квадратной или прямоугольной формы, так как это значительно упрощает монтаж.

Для монтажа стремянки подойдут лёгкие трубы 40х40 или 50х50 мм в качестве стоек, ступени делают из ещё более тонких труб – 20х20 мм.

Размеры сечения профтрубы, используемой для монтажа маршевых и винтовых лестниц, зависят от типа опорной системы.

Для опоры с одним центральным косоуром нужны самые толстые трубы. Для каркаса, состоящего из двух или трёх параллельных косоуров, или для бокового косоура винтовой лестницы возможно использование более тонких труб.

Тип каркаса Минимальное сечение используемых труб и толщина стенок, мм

центральный прямолинейный 100х50х4

центральный ломаный 80х60х3

центральный комбинированный балка – 100х50х4, ступени – 80х60х3

боковой прямолинейный 80х40х3

боковой ломаный 50х25х2

боковой комбинированный балка – 80х40х3, ступени – 50х25х2

Лестница из профиля: монтаж

Перед возведением лестницы необходимо подготовить чертёж, произвести расчёты, и только затем закупать материалы и приступать к подготовке каркаса.

В работе потребуются следующие инструменты:

болгарка,
диски для резки металла и шлифовки сварных швов,
электродрель со свёрлами по дереву и металлу,
шуруповёрт,
электролобзик,
ручная циркулярка.

Подготовка, чертёж и особенности расчётов

Освободив пространство для работы, приступают к измерениям.

Вид лестницы Необходимые измерения

маршевая высота конструкции, размеры основания (ширина ступеней и расстояние от первой ступени до стены), высота пролётов

винтовая высота конструкции, размеры основания и проёма в перекрытии верхнего этажа

стремянка высота конструкции, ширина и длина основания в разложенном состоянии

За высоту конструкции берут:

если лестница соединяет этажи в доме – расстояние от пола нижнего этажа до пола верхнего;
если лестница ведёт с улицы в дом – расстояние от поверхности земли до порога входной двери;
для стремянки – по желанию.

Высоту пролётов маршевой лестницы получают либо простым делением общей высоты на количество пролётов, либо исходя из особенностей помещения или пожеланий относительно размещения под маршами каких-либо объектов. Например, если под первым маршем планируется установить шкаф, необходимо измерить его высоту.

Размеры основания зависят от помещения, в котором будет располагаться лестница. Следует предусмотреть свободную площадку перед первой ступенью.

Из полученных данных рассчитывают длину косоуров или стоек (a). Для маршевой лестницы и стремянки эту длину рассчитывают по теореме Пифагора. В первом случае катетами выступают высота (h) и длина от первой ступени до стены, она же общая глубина ступеней, (b):

a=h2+b2.

Во втором случае для расчёта используют половину ширины основания стремянки, то есть: a=h2+(b/2)2.

Для винтовой лестницы расчёт чуть сложнее, так как косоур располагается по спирали и его длина зависит от количества витков этой спирали. Для удобства пользования конструкцией высота витка должна быть больше роста самого высокого из жителей дома, чтобы не наклонять голову во время спуска и подъёма по ступеням. В доме с высотой потолков 2,5 м делают не больше одного витка, а если места достаточно, делают ½ или ¾ витка. Рассчитывают длину спирали (а), зная радиус основания лестницы и проёма в перекрытии (R) и количество витков (n):

a=h2+(6,28*R*n)2.

Попутно можно посчитать и b = 6,28*R*n – длину окружности основания винтовой лестницы, то есть общую глубину ступеней по широкому внешнему краю.

Теперь нужно рассчитать ширину, высоту и глубину каждой ступени.

Высота ступени называется в строительстве подступенком, глубина – проступью. Комфортная для человека ширина ступеней – около 80 см, допускается отклонение в меньшую сторону при дефиците места или в большую, если есть желание и возможность, но тогда потребуется выполнение дополнительного косоура.

Комфортные для эксплуатации размеры ступеней:

Вид лестницы Подступенок Проступь

маршевая 14-20 20-40

винтовая 12-22 20-40 по внешнему краю, не менее 10 по внутреннему

стремянка 30-35 от 5

Количество ступеней рассчитывают путём деления высоты лестницы на высоту подступенка и ширины – на проступь. Соответственно, подбирают такое соотношение размеров ступеней, чтобы в обоих случаях в результате деления получилось одно число. Если при расчётах получаются дробные числа, их округляют в большую сторону и делают нижнюю ступеньку меньше – это никак не повлияет на удобство эксплуатации, а монтаж существенно упростит.

Пример: при высоте лестницы 3м и расстоянии от первой ступени до стены 2м, можно сделать 20 ступеней размером 15х20 см. При высоте 2,5м и глубине лестницы 1м можно сделать 15 ступеней высотой 16,7 см, но у одномаршевой лестницы глубина ступеней окажется всего 6,7 см – ходить по такой лестнице будет неудобно, поэтому лучше выполнить один или два поворота и увеличить ширину ступеней.

В процессе проведения расчётов необходимо выполнить чертёж с нанесением всех полученных размеров. Лучше, если чертёж будет включать проекции лестницы в нескольких плоскостях и отдельно ступеней, если лестница винтовая.

Исходя из размеров ступеней рассчитывают длину отрезков, на которые надо будет нарезать профтрубу, и параметры нарезки материала самих ступеней.

Подготовка каркаса, сварочные работы

Для каркаса кроме профтрубы, из которой будет выполнен косоур, потребуется листовая сталь 3-4 мм толщиной для изготовления подошв для ступеней или более тонкая профтруба для монтажа перекладин.

Для подготовки каркаса выполняют следующее:

Трубы для каркаса нарезают на отрезки в соответствии с проектом. Разрез выполняют под углом 45 градусов для ломаного косоура. Нарезку труб для прямого косоура проводят под углом, равным углу наклона лестницы, с одной стороны и под прямым углом – с другой. Удобно нарезать сначала отрезки удвоенной длины под прямым углом, а затем разрезать их под нужным углом посередине.
Сборку и сварку косоура удобно выполнять на ровном полу или просторном столе. Рабочую поверхность разлиновывают на прямоугольники, соответствующие расчётным размерам ступеней.
Если выполняется монтаж лестницы на ломаном косоуре, укладывают на ровной поверхности отрезки трубы лесенкой – срезы при стыковке образуют прямой угол.

Если выполняется монтаж прямолинейного косоура, укладывают основную балку, к ней в соответствии с разметкой на столе или полу прикладывают ноги ступеней.
Образовавшиеся зазоры между деталями корректируют, чтобы срезы точно совпадали друг с другом, для этого срез аккуратно зачищают.
Осуществляют первоначальную точечную прихватку стыков – сваривают детали на углах и в середине широкой стороны трубы.
Аккуратно переворачивают получившийся полуфабрикат и выполняют точечную сварку на обратной стороне.
Переворачивают конструкцию снова и проверяют перпендикулярность углов. Затем выполняют финальную сварку швов от углов к центральной точке, чтобы шов не перекосился. После выполнения каждого шва косоур переворачивают и смотрят на стык с обратной стороны трубы – так можно вовремя заметить, если шов повело.
Швы очищают от шлака и шлифуют. Готовый косоур должен быть ровным и гладким, все его углы должны соответствовать разметке. Если косоуров два или больше, то при укладывании друг на друга они должны точно совпадать.
Поверхность металла обезжиривают, после чего окрашивают краской по металлу.

Когда краска на полученных деталях высохнет, приступают к монтажу каркаса.

Косоуры закрепляют к полу верхнего и нижнего этажей, если лестница ведётся вдоль капитальной стены, каркас можно зафиксировать и к стене. Если лестница имеет несколько маршей, в местах поворота устанавливают дополнительные стойки для распределения веса конструкции.

Установленные в рабочее положение косоуры соединяют горизонтальными перекладинами из более тонких труб или приваривают подошвы из листовой стали. В местах поворота из отрезков профтрубы к дополнительным стойкам приваривают рамы под лестничные площадки.

Все сварные швы очищают, шлифуют, обезжиривают и красят.

Отделка

Когда каркас полностью собран и окрашен, приступают к установке ступеней и дополнительных элементов.

10.11.2021 Интернет магазин MaxiDveri.com.ua