escaliers helicoïdaux GANTOIS Avis Technique 3/05-445

Avis Technique 3/05-445
Annule et remplace l’Avis Technique 3/01-358
Composants structuraux
Structural components
Strukturelle bestandteile
escaliers helicoïdaux
GANTOIS
Titulaire :
Etablissements GANTOIS.
BP 307
F-88105 Saint-Dié-des-Vosges CEDEX
Tél. : 03 29 55 21 43
Fax : 03 29 55 37 29
Internet : www.gantois.com
Commission chargée de formuler des Avis Techniques
(arrêté du 2 décembre 1969)
Groupe Spécialisé n° 3
Structures, planchers et autres composants structuraux
Vu pour enregistrement le 17 février 2006
Secrétariat de la commission des Avis Techniques
CSTB, 84 avenue Jean Jaurès, Champs sur Marne, F-77447 Marne la Vallée Cedex 2
Tél. : 01 64 68 82 82 - Fax : 01 60 05 70 37 - Internet : www.cstb.fr
Les Avis Techniques sont publiés par le Secrétariat des Avis Techniques, assuré par le CSTB. Les versions authentifiées sont disponibles gratuitement sur le site Internet du CSTB (http://www.cstb.fr)
© CSTB 2006
Le Groupe Spécialisé N° 3 "STRUCTURES, PLANCHERS ET AUTRES COMPOSANTS
STRUCTURAUX" de la Commission chargée de formuler les Avis Techniques, a examiné
le 20 octobre 2005, le procédé des escaliers HELICOÏDAUX GANTOIS, exploité par les
Etablissements GANTOIS. Il a formulé sur ce procédé l'Avis Technique ci-après, qui
annule et remplace l’Avis Technique 3/01-358.
1 - Définition succincte
1,1 - Description succincte
Les escaliers hélicoïdaux GANTOIS sont des escaliers métalliques
constitués d'un fût central en acier sur lequel sont liaisonnées par
boulonnage des marches indépendantes en tôle pliée sans
contremarches. Les extrémités de marches sont reliées entre elles
par un barreaudage ou un voile en tôle perforée boulonné formant
garde-corps. L'ensemble est complété par une main-courante en
tête de garde-corps, une ossature métallique légère pour les
paliers et des bracons métalliques de fixation aux bâtiment servant
d'appui horizontal à l'escalier. Le fût est supporté en pied par un
dé de fondation ou par l’intermédiaire d’une platine de fixation sur
un élément de structure du bâtiment.
1,2 Identification
Les escaliers GANTOIS sont livrés démontés en colis étiqueté et
référencé avec notice de pose. La référence permet une traçabilité
complète de l'origine des composants de l'escalier et des dates et
conditions de sa fabrication.
2 - Avis
2,1 Domaine d'emploi accepté
Les escaliers GANTOIS peuvent être utilisés en extérieur comme
en intérieur de bâtiments de toutes natures situés en France
européenne. Leur usage est limité au transit des personnes dans
les conditions normales d'utilisation d'un escalier.
Sont exclus du domaine d’emploi accepté par le Groupe
Spécialisé n°3 :
de la main courante. Cette souplesse, laissée à l’appréciation de
l’utilisateur en fonction de ses propres critères de confort, peut, si
nécessaire, être diminuée par adjonction d’un raidisseur de main
courante, prévu à cet effet par le fabricant.
2,22 - Durabilité / Entretien
Compte tenu de la nature des matériaux utilisés (acier galvanisé,
acier inoxydable et aluminium) et des conditions de fabrication des
composants dans une usine spécialisée, la durabilité des
composants est équivalente à celle des ouvrages de construction
métallique traditionnelle réalisés en acier galvanisé, acier
inoxydable ou aluminium. Ils ne nécessitent aucun entretien
spécifique.
2,23 - Mise en oeuvre
Les composants sont livrés avec une notice de pose indiquant la
procédure de montage; la mise en œuvre ne conduit à aucune
difficulté particulière.
2,3 - Cahier des prescriptions techniques
particulières
L’appréciation portée sur le procédé en cause est subordonnée au
respect des conditions de conception - calcul suivantes :
• Les différents éléments structuraux de l’escalier GANTOIS
doivent être vérifiés vis-à-vis des critères de résistance par
référence générale aux Règles de Construction métalliques
CM66/82 ou EUROCODE 3 et aux Règles AL76
• Le modèle à utiliser est un modèle linéaire pour déterminer les
sollicitations du premier comme du deuxième ordre. Le modèle
de calcul de l’escalier doit, sauf justification spéciale des
liaisons, considérer le pied du fût comme une articulation et les
autres fixations comme des appuis simples vis-à-vis du
déplacement horizontal.
• les escaliers subissant des trafics intenses, desservant des
circulations communes à débit important et constamment répété
dans le temps ( passages quotidiens et nombreux d'élèves dans
une circulation principale commune d'établissement scolaire,
par exemple).
• Les charges caractéristiques d’exploitation à considérer
successivement dans les justifications de résistance sont les
suivantes :
• les cas pour lesquels le bâtiment servant d'appui horizontal à
l'escalier serait anormalement déformable au sens des règles de
l'art en matière de déformabilité des constructions.
Il correspond à une accumulation de personnes dans
l’escalier et la charge correspondante est prise égale à 400
daN/m².
Les utilisations autres que celles prévues au présent domaine
d'emploi sortent du champ du présent Avis et peuvent faire l'objet
d'une étude particulière.
2,2 - Appréciation sur le procédé
2,21 - Aptitude à l'emploi
Stabilité:
La stabilité est normalement assurée dans le domaine d'emploi
accepté.
Sécurité au feu:
La tenue au feu de ces escaliers peut être appréciée par les
normes en vigueur pour les ouvrages métalliques non protégés.
Pour la définition du nombre d’unités de passage conférées par
l’escalier, on doit se référer aux articles CO 36 et CO 56 du
Règlement de Sécurité contre l’incendie relatif aux établissements
recevant du public.
Sécurité du travail sur chantier :
La mise en oeuvre des composants n'a aucune influence
spécifique sur la sécurité du personnel de chantier.
Confort:
La rigidité de l’escalier est normalement suffisante pour les
utilisations habituelles de ce type d’équipement. Toutefois, les
garde-corps du type « Voile », bien que satisfaisants aux normes
de sécurité, peuvent être jugés trop souples au gré des utilisateurs
2
- Chargement de type "uniformément réparti"
Elle est applicable à la surface de marches projetée
verticalement la plus défavorable vis-à-vis de la sollicitation
considérée. Dans cette définition, la totalité de la surface
horizontale des marches comprise entre le fût et le nu
intérieur du garde-corps est supposée chargeable.
- Chargement de type "ponctuel"
Il correspond à la descente de personnes et inclut l’effet
dynamique correspondant par la définition de charges
statiques équivalentes.
Il vise explicitement la vérification d’une marche donnée et de
ses liaisons au fût et au limon.
Il est constitué d’une seule charge placée à une distance
comprise entre 30 cm et 60 cm du nu intérieur du garde-corps
et prise égale à Q = F x λ x δ avec :
•
F = charge statique caractéristique prise égale à 125
daN
•
λ = coefficient de dispersion des
comportement dynamique pris égal à 1,2
•
δ = coefficient de majoration dynamique résultant
d’essais. Les essais effectués sur les escaliers
GANTOIS ont montré un coefficient 2,4,
essais
de
soit au total, une charge statique équivalente de valeur
caractéristique Q égale à 360 daN pour les escaliers
courants.
Pour les escaliers de plus grand diamètre pouvant donner lieu
à la descente de deux personnes de front sollicitant donc
3/05-445
simultanément une marche donnée, cette charge Q est alors
majorée de 25% et portée à 450 daN. Cette majoration vise
les escaliers dont le diamètre mesuré au nu intérieur de la
main courante est supérieur à 2,5 mètres.
Conclusion
Compatibilité des charges sur les différentes marches :
Appréciation globale:
L’application de cette charge sur une marche donnée exclut
toute possibilité de chargement de la marche précédente et
de la marche suivante.
Les autres marches de l’escalier peuvent être chargées par
une charge statique équivalente ponctuelle de même nature
mais dont la valeur caractéristique est réduite à 150 daN.
• Les charges caractéristiques d’exploitation à considérer dans
les justifications de déformation sont limitées au chargement de
type ponctuel décrit pour les vérifications de résistance ;
l’intensité de la charge ponctuelle statique équivalente Q est
prise égale à 150 daN et la flèche maximale autorisée des
marches sous l’action de cette seule charge est de 10 mm,
aucune autre marche n’étant chargée. Dans cette vérification,
qui vise le confort d’utilisation de l’escalier sous l'action d'une
seule personne, la flèche vérifiée est mesurée à 30 cm du nu
intérieur du garde-corps.
• Dans l’analyse des sollicitations et des déformations en
l’absence d’un modèle complet de l’escalier, il est loisible de
considérer un partage forfaitaire des contributions de chacune
des marches à la reprise d’une charge ponctuelle comme suit :
- 50 % de la charge est supposée appliquée à la marche
chargée.
- 25 % de la charge est supposée appliquée à la marche
supérieure à la marche chargée
- 25 % de la charge est supposée appliquée à la marche
inférieure à la marche chargée.
La justification est alors menée en supposant les marches
isolées les unes des autres, en console sur le fût.
Dans le cas d'un garde-corps uniquement constitué d'un
barreaudage, sans limon en tôle pleine associé, le partage
forfaitaire décrit ci-dessus devient 70%, 15% et 15%
respectivement pour tenir compte de la diminution de raideur
résultant de l'absence de limon en tôle et de la possibilité de
mise en torsion des marches qui en résulte.
• La fréquence propre de l’escalier doit être au moins égale à 7,5
Hz.
Le présent Avis annule et remplace l’Avis Technique 3/01-358.
L'utilisation des ESCALIERS HELICOÏDAUX GANTOIS dans le
domaine d'emploi accepté est appréciée favorablement.
Validité :
Cinq ans, au 31 octobre 2010
Pour le Groupe Spécialisé n°3.
Le Président,
Jean-Pierre BRIN.
3 - REMARQUES COMPLEMENTAIRES
DU GROUPE SPECIALISE.
Le Groupe Spécialisé a exclu du domaine d’emploi accepté les
cas de trafics intenses. Il est précisé que ce type d’usage doit
donner lieu à un examen spécifique des risques de fatigue, soit
par une analyse particulière des contraintes dans les zones
concernées (soudures et attaches), soit par des essais justifiant un
nombre de cycles donné, déterminé en rapport avec le trafic prévu
et la durée de vie escomptée, soit par des contrôles périodiques
des ouvrages en service. De même, une analyse particulière des
conditions de soudage peut être effectuée en vue d’obtenir un
comportement déterminé des liaisons.
Cette situation, qui sort du cadre du présent Avis Technique, n’est
évidemment envisageable que dans les cas où le trafic est connu
par avance.
Le Rapporteur du Groupe Spécialisé n°3.
Elle peut être appréciée par la formule suivante :
1, 57
f =
l
2
p
EI
(en Hz )
Ménad CHENAF
avec
- p = masse de l’escalier par mètre linéaire de hauteur, en
kg/ml incluant une masse relative aux charges d’exploitation
prise égale à 30 kg/m² appliquée sur la totalité de la surface
horizontale des marches.
- EI = raideur flexionnelle du fût en N.m²
- l = distance en m entre deux fixations du fût vis-à-vis du
déplacement horizontal.
• Tous les escaliers visés par le présent Avis Technique, destinés
à des utilisations domestiques et les escaliers de secours ne
présentent pas de risque particulier vis-à-vis des phénomènes
de fatigue. A ce titre, aucune mesure particulière autre que
celles données ci-dessus n’est à envisager pour ce type
d’usage.
3/05-445
3
Dossier Technique
établi par le demandeur
A - DESCRIPTION
1 - PRINCIPE DU PROCEDE
• Les escaliers hélicoïdaux GANTOIS permettent le passage de
personnes entre différents étages d’une structure, généralement
un bâtiment, et sont conçus dans le but d'assurer cette fonction
avec un minimum d’encombrement au sol.
• Ils sont utilisés essentiellement en tant qu'escaliers de secours
(hôtels, écoles, etc.); ils sont également utilisés dans les
bureaux, les industries et l'habitat individuel ou collectif .
• Ils sont fournis en éléments séparés (fût central, marches,
garde-corps, paliers, visserie,...) et sont montés sur chantier
comme un « kit ». L’outillage nécessaire pour le montage est
réduit et courant (marteau, tournevis, clés, perceuse, scie,...).
• La pose peut être assurée par le client, par un poseur
professionnel ou par GANTOIS.
2 - DESCRIPTION DES ELEMENTS
CONSTITUTIFS
• Fût central
Le fût central est la colonne vertébrale de l’escalier. C’est un
tube en acier fixé au bâtiment au moins en tête et en pied. Il
n'est jamais posé en console seulement fixée en pied, sauf cas
spéciaux faisant l’objet d’une étude particulière.
Les marches, le ou les paliers et éventuellement un main
courante y sont fixés. Un bouchon obturateur complète le
sommet du fût et une platine soudée à sa base permet la
fixation au sol.
Le fût reprend tous les efforts (poids propre, personnes, neige,
vent) et les transmet au sol par l’intermédiaire de la platine et au
bâtiment par l’intermédiaire du ou des paliers et éventuellement
des bracons pour les grandes longueurs en fût. Il assure enfin
un point d’appui complémentaire aux utilisateurs.
• Marches
A noter que le garde-corps hélicoïdal et le garde-corps droit des
paliers sont reliés par le montant d’arrivée. Le garde-corps
hélicoïdal commence au sol par le montant de départ. Ces
montants sont des tubes carrés en acier, généralement
galvanisé.
Ces tubes comportent un plat soudé pour le raccord du gardecorps.
• Main courante
La main-courante assure l’équilibre de l’utilisateur en offrant un
point d’appui.
C’est un profil spécial fixé en haut du garde-corps. Elle est
conçue pour s’adapter à la forme de la main.
• Paliers
Les paliers relient l’escalier au bâtiment.
Ces surfaces planes sont des tôles soudées sur une ossature.
Leur surface peut, comme les marches, être lisse, gaufrée, avec
des trous emboutis,... La forme des paliers est très diversifiée
(carré, rectangle, trapèze, triangle,...) car celle-ci dépend de la
disposition du bâtiment, des ouvertures d’accès aux étages,
ainsi que de la distribution des marches et de la hauteur de
l’escalier.
Ils supportent le poids des utilisateurs et éventuellement de la
neige. Ces efforts sont retransmis au fût et au bâtiment par les
fixation palier/fût et palier/bâtiment.
Le palier permet également le débattement des portes aux
étages.
• Visserie
Le fût est fixé au sol par l’intermédiaire de la platine
généralement avec des chevilles à expansion. La fixation est
adaptée au cas par cas à la nature et à la qualité du sol.
Le palier est fixé au bâtiment lui aussi généralement par des
chevilles à expansion ou chimiques. La fixation est également
adaptée à la nature et à la qualité du support.
Les marches sont fixées au fût avec des vis HM serrées dans
des écrous noyés.
Ce sont des tôles pliées sur lesquelles sont soudées une platine
de fixation au fût et une bande de fermeture extérieure pour la
fixation au limon. La surface des marches peut être lisse,
gaufrée, avec des trous emboutis,...
Le garde-corps droit est fixé au palier par des vis HM et des
écrous. Le garde-corps hélicoïdal est fixé aux marches et aux
montants par des vis poêlier et des écrous.
Elles supportent le poids des utilisateurs et éventuellement de la
neige. Ces efforts sont retransmis au fût par la fixation
marche/fût et au limon par la fixation marche/limon. Elles
peuvent être antidérapantes.
La tôle palière est fixée sur son ossature par rivets Pop, (comme
la jointure des voiles et la main-courante sur le garde-corps
droit) ou par soudure.
Leur dimension se situe dans les séries courantes de 60 cm à
140 cm.
• Limon
Le limon relie les extrémités extérieures des marches.
C’est une tôle poinçonnée de trous pour la fixation des marches.
Elle peut être en aluminium, en acier galvanisé ou inoxydable.
Il sert d’appui aux extrémités des marches et permet une
certaine répartition des efforts appliqués sur une marche aux
marches contiguës. Le garde-corps y est fixé.
• Garde-corps
Le garde-corps protège les personnes des chutes. Il définit
l’esthétique et le modèle de l’escalier.
Le plus souvent, cet élément est commun avec le limon et forme
une large bande de tôle, perforée ou non. Il peut également être
constitué de barreaux ou de tubes. le sommet du garde-corps
comporte une main courante.
Il supporte les efforts (horizontaux, verticaux) exercés par les
utilisateurs et la charge engendrée par la chute éventuelle d’une
personne. Il encaisse également les efforts dus au vent. Tous
ces efforts sont transmis au fût par le limon et les marches et au
bâtiment par la fixation garde-corps droit/bâtiment prévue au
niveau des paliers et au sol par le montant de départ.
4
La main courante est fixée aux garde-corps par vis Parker.
3 - CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX
• Fût central
Tube en acier E 24.2 galvanisé à chaud.
Normes :
- NF A 35-503 : produits sidérurgiques - aciers pour
galvanisation par immersion à chaud.
- NF A 49-501 : produits creux finis à chaud pour construction.
- NF EN ISO 1461 : Revêtements par galvanisation à chaud
sur produits finis ferreux. Spécifications et méthodes d’essais.
- NF A 91-122 : produits finis en acier galvanisés à chaud spécifications du revêtement de zinc et recommandations de
fabrication des produits à galvaniser.
Son dimensionnement est effectué et vérifié par une note de
calcul de la résistance du fût.
En cas d’escaliers spéciaux, la matière, le traitement de surface,
le diamètre et l’épaisseur peuvent être modifiés.
La platine soudée est en E 24.2 épaisseur 5 ou 10 mm et est
galvanisée avec le fût.
L’obturateur est en aluminium moulé AS13.
• Marches
3/05-445
Tôles pliées en E 24.2 galvanisée à chaud.
- NF A 35-503 : voir précédemment.
En fonction des impératifs de sécurité inhérents à la nature de la
construction et/ou de ceux imposés par le Maître d'Ouvrage,
l’escalier pourra être conforme aux règles de « sécurité contre
l’incendie pour établissements recevant du public (ERP) ».
Celles-ci ont été éditées par le Journal Officiel et complétées par
des commentaires officiels édités par le ministère de l’intérieur
(Direction de la sécurité civile).
- NF A 36-101 : produits sidérurgiques - feuillards laminés à
chaud en acier de construction d’usage général.
L’essentiel de ces textes a été repris dans le code du travail
utilisé dans l’industrie.
- NF A 91-121 : voir précédemment.
En dehors de l’application de ces normes particulières, les
règles de l’art (foulée de l’escalier et hauteur d’échappée sous
palier) sont également systématiquement respectées.
Normes :
- NF A 35-501 : aciers de construction d’usage général Nuances et qualités - tôles minces, moyennes et fortes,
larges plats, laminés marchands et poutrelles.
- NF A 91-122 : voir précédemment.
Les dimensions les plus courantes permettent un passage libre
dans l’escalier de : 0,6 - 0,7 - 0,8 - 0,9 - 1 - 1,2 et 1,4 m.
• Fixations
Les conditions d’emploi sont vérifiées d’après les Cahiers des
Charges des fournisseurs.
L’épaisseur varie de 2 à 3 mm. Celle-ci est choisie et vérifiée
par note de calcul.
La platine de fixation au fût épaisseur 5 mm et la bande de
fermeture extérieure épaisseur 3 mm soudées sont en E 24.2
galvanisé à chaud avec la marche.
5 - FABRICATION ET ASSURANCE QUALITE
Tôle en aluminium 1050 A - H 24 ou en acier XC
La fabrication des divers composants se fait exclusivement dans
les ateliers GANTOIS. Le siège social (activité technique et
commerciale) et l’usine de ST DIE font l’objet de la certification
ISO 9002.
Normes :
• Fournitures
• Limon/Garde-corps
NF A 35-501 : voir précédemment.
Toutes les livraisons sont réceptionnées suivant une procédure
de réception.
NF A 36-101 : voir précédemment.
NF A 50-451 : Aluminium et alliages d’aluminium - Produits
laminés d’usage général - Caractéristiques.
• Fabrication
Les escaliers sont fabriqués suivant une procédure générale de
l’atelier serrurerie. Les moyens de fabrication sont des presses
(hydrauliques et col de cygne), cintreuse, rouleuse, scies
diverses, postes de soudure, perceuses,...
Les épaisseurs les plus courantes sont 2 et 3 mm.
Ces épaisseurs ont été vérifiées par des essais de résistance
de garde-corps (Rapport SOCOTEC-Nancy CM 7335 du
12/12/94).
A chaque étape, les opérateurs suivent une procédure d’autocontrôle. Les vérifications sont effectuées par l’agent de maîtrise
et l’inspecteur qualité de l’atelier.
• Main courante
Profil en éthylène - propylène noir de dureté shore 90-95 classe
A. Peut être également constituée par un tube d’aluiminum.
• Livraison
Le conditionnement s’effectue suivant une procédure générale
d’emballage par un personnel qualifié. Chaque colis est identifié
et un bordereau de colisage est systématiquement joint. Les
expéditions suivent une procédure générale d’expédition.
• Paliers
Ils sont constitués de tôles en E 24.2 galvanisées à chaud fixées
sur une ossature en profils divers en E 24.2 soudés qui est
galvanisée à chaud également. Ils sont en tôle pliée avec
renforts en fers plats dans le cas d’escaliers peints.
Normes :
NF A 35-503
NF A 35-501
NF A 36-101
NF A 91-121
NF A 91-122
}
6 - MISE EN OEUVRE
L’escalier est livré démonté et emballé sur chantier.
Le montage peut se faire par le client, un poseur ou par GANTOIS.
Voir précédemment.
• Visserie
Toute la visserie est en acier inoxydable.
4 - REGLES DE CONCEPTION - CALCUL
• Note de calcul
Sur demande du client, une note de calcul de vérification de la
résistance du fût central, du ou des paliers, des jambes de
force, peut être établie. Les marches, elles, sont dimensionnées
en standard selon la configuration et la charge, conformément
au CPTP du présent Avis Technique.
Elle suit les règles de calcul DTU CM66 (règles de calcul de
constructions en acier) et NV65 (règles définissant les effets de
la neige et du vent sur les constructions) + annexes et N84.
Les charges sont définies par la norme NFP 06-001 (bases de
calcul des constructions - charges d’exploitations des
bâtiments).
• Garde-corps
Le dimensionnement a été établi suivant la norme NFP 01-012
(dimensions des garde-corps - règles de sécurité relatives aux
dimensions des garde-corps et rampes d’escalier).
La résistance a été testée dans l’esprit de la norme NFP 01-013
(essais des garde-corps - méthodes et critères) sous contrôle
SOCOTEC. Ces essais ont fait l’objet du compte-rendu CM
7335.
Une nomenclature et une notice de pose sont fournies à chaque
livraison.
Le montage se fait sans aucune difficulté avec de l’outillage
courant (marteau, tournevis, clés, perceuses, scie, ...) à la manière
d’un « kit ». Dans certains cas particuliers, un soudage d’appoint
peut être nécessaire.
7 - APPLICATIONS PARTICULIERES
GANTOIS peut étudier, fabriquer et poser des escaliers hors
standard; notamment, dans le cas d’utilisation intense (connue et
définie à la commande ou sur demande du client), un renfort
périphérique intérieur en fer plat inoxydable de 30x4 mm rigidifie la
tête de garde-corps au niveau de la main courante. La main
courante en aluminium peut alors rigidifier efficacement le tête de
grade-corps.
B – REFERENCES ET ESSAIS
Les escaliers standards GANTOIS, notamment du type voile qui
font l’objet d’un dépôt de modèle, sont commercialisés et posés en
très grand nombre depuis plusieurs dizaines d’années, sans
pathologie spécifique constatée. Depuis la formulation de l’Avis
Technique, il en a été fabriqué environ 900 volées chaque année (
une volée : un étage).
Ces escaliers ont fait l'objet des deux rapports d'essais suivants:
•
essais de résistance de garde-corps: Rapport SOCOTECNancy CM 7335 du 12/12/94.
•
Essais de comportement dynamique au Laboratoire des
Structures du CSTB: Rapport 39564 du 26/6/95.
• Règles générales de conception-calcul
3/05-445
5
DESSINS ANNEXES
6
3/05-445
3/05-445
7
8
3/05-445
3/05-445
9
10
3/05-445