cahier 9 escaliers - Saint

CAHIER 9
04/11/2013
ESCALIERS
ESA st Luc Liège
Option architecture d’intérieur, bac 1 et 2
Professeur : Jean-Paul Laixhay, architecte
L’ensemble des informations qui ont permis d’élaborer ces notes de cours proviennent des sources
suivantes :
La construction et le bâtiment
de Gérard Baud - Spes - Dunod - 1979
Technologie du gros-œuvre - matériaux de construction
1977 - FFC (Fonds de formation professionnelle de la construction)
Fascicules “méthodes de construction gros-œuvre”
FFC et CIFFUL - 1997
Isolation thermique des murs creux - outil didactique
FFC et CIFFUL - 1997
L’isolation de l’enveloppe du bâtiment
FFC et CIFFUL - 2007
Manuel des briques SB
Terre cuite et Construction, asbl, r. des Poissonniers 13b 22 - 1000 BXl
Memento ciments bétons
Febelcem - Fédération de l’industrie cimentière belge asbl - rue César Franck 46 - 1050 Bruxelles
Isolation thermique des murs creux
Guide pratique du maçon et du menuisier
1997 - FFC rue Royale 145 à 1000 Bruxelles
FERSIC - Fonds d'études et de recherches des scieries et industries connexes asbl
Rue Royale 163 à 1210 Bruxelles
Guide pour la gestion de chantier
Conception : Paul Wagelmans
2006 - CCW - IFAPME - CIFFUL avec le soutien du Fonds Social Européen
MARCO - management des risques environnementaux dans les métiers de la construction
2002 - outil didactique -FFC rue Royale 145 à 1000 Bruxelles
Sites Internet :
http://www.livios.be
http://www.idealconstruct.be
http://www.assuranceconstruction.com
http://www.bois.be
http://www.cstc.be
http://www.reppel.fr
http://www.eloy-fils.be
http://www.batirenover.com
http://www.batimax.fr
http://www.brique.be
http://www.houtinfobois.be
http://www.franki-geotechnics.be
http://www.echobel.com
http://www.epur.be
http://www.xella.be
http://www.swl.be
http://www.conduform.be
http://www.emg-ag.be
Revues et magazines :
1
-
-
Nature et Progrès 28
Mars/avril 2001
Dossier « Epuration et environnement »
Trimestriels « Le courrier du bois »
Rue des Fripiers 15-17 – 1000 Bruxelles
« Toitures vertes »
NIT 229 du CSTC – Centre scientifique et technique de la construction
« Les planchers portants des bâtiments résidentiels et tertiaires »
NIT 223 du CSTC – Centre scientifique et technique de la construction
Trimestriels « Beton »
Revues de la Fédération de l’Industrie du béton
La collaboration de Valérie Sander, architecte et professeur à l’institut de promotion sociale st Luc, Liège
Reproduction interdite sans l’autorisation de l’auteur
Mise à jour : 30/09/2014
2
Contenu
PARTIE.1 ESCALIERS - GENERALITES ...................................................................................................... 4
1.1 TERMINOLOGIE ..............................................................................................................................................4
1.2 DIMENSIONS DES ESCALIERS.............................................................................................................................5
1.3 DIFFÉRENTS TYPES D’ESCALIERS ........................................................................................................................7
1.4 LES ESCALIERS PRÉFABRIQUÉS...........................................................................................................................8
1.5 CALCUL DES ESCALIERS ....................................................................................................................................8
1.6 ESCALIERS BALANCÉS ......................................................................................................................................8
1.7 REPRÉSENTATION SUR LES DESSINS..................................................................................................................10
1.8 COTATION DES ESCALIERS ..............................................................................................................................11
1.9 RAMPES ET GARDE-CORPS .............................................................................................................................12
PARTIE.2 ESCALIERS POUR PERSONNES A MOBILITE REDUITE .............................................................. 14
2.1 PROFIL ET DIMENSIONS DES MARCHES .............................................................................................................14
2.2 MAINS COURANTES.......................................................................................................................................14
2.3 DIMENSION PALIER (VOITURETTE) ...................................................................................................................15
2.4 RACCORDEMENT AU PALIER ...........................................................................................................................15
PARTIE.3 ESCALIERS EN BOIS ................................................................................................................ 16
3.1 EVOLUTION .................................................................................................................................................16
3.2 ESSENCES ....................................................................................................................................................17
3.3 MARCHES, CONTREMARCHES, PALIERS ET LIMONS ..............................................................................................19
3.4 TYPES D’ESCALIERS .......................................................................................................................................26
3.5 TRACE DES RAMPES ......................................................................................................................................37
PARTIE.4 ESCALIERS EN BETON ............................................................................................................. 38
4.1 GENERALITES ...............................................................................................................................................38
4.2 MARCHES PRÉFABRIQUÉES ............................................................................................................................38
4.3 ESCALIERS À PAILLASSE ..................................................................................................................................39
4.4 PREFABRICATION ..........................................................................................................................................40
4.5 COULEE SUR PLACE .......................................................................................................................................41
4.6 EXEMPLES D’ESCALIER EN BETON.....................................................................................................................43
PARTIE.5 ESCALIERS EN PIERRE ............................................................................................................. 45
PARTIE.6 ESCALIERS MÉTALLIQUE .......................................................................................................... 47
6.1 TYPES D’ESCALIERS MÉTALLIQUES ....................................................................................................................47
6.2 MARCHES ...................................................................................................................................................48
PARTIE.7 ESCALIERS – AUTRES MATERIAUX ........................................................................................ 51
7.1 CORIAN ....................................................................................................................................................51
3
PARTIE.1
1.1
ESCALIERS - GENERALITES
TERMINOLOGIE
Elle est résumée par les figures 1, 2 et 3
4
1.2
1.2.1
DIMENSIONS DES ESCALIERS
EMMARCHEMENTS
Maisons individuelles
Immeubles collectifs
Bâtiments public :
≥ 0,80m
≥ 1,20m
on détermine leur largeur en « unité de passage », unité qui vaut
0,60m et cela en fonction du nombre d’usagers. Pour deux unités de
passage, on prendra un emmarchement de 1,40m.
Nombre d’usagers
21 à 50
51 à 100
101 à 200
201 à 300
301 à 400
Nombres d’escaliers
1
2
2
2
2
Unité de passage
2
2
3
4
5
5
1.2.2
DIMENSIONS DES MARCHES (FIG. 2)
On doit vérifier dans tous les calculs d’escalier que les dimensions des marches respectent la
relation de Blondel.
G + 2H = 60 à 64 cm
DIMENSIONS MOYENNES DES MARCHES
Types d’escalier
Escalier perron
Escalier d’étage
Escalier de cave
1.2.3
Hauteurs
15,5 à 17
16 ;5 à 17,5
17,5 à 19
Girons
30 à 32
27 à 30
25 à 28
PALIERS
Leur largeur doit avoir 1,2 fois l’emmarchement (fig. 3, p.1)
1.2.4
ECHAPPÉE
C’est la hauteur libre au-dessus des nez de marches, elle doit être ≥ à 1,90 m (fig 4)
1.2.5
LIGNE DE FOULÉE
C’est la trajectoire d’une personne descendant l’escalier en tenant la rampe.
Elle est par convention prise :
-Au milieu, si l’emmarchement est ≤ 1,00 m,
-À 0 50 m si l’emmarchement est >1 00 m
Toutes les marches ont même giron sur la ligne de foulée.
6
1.3
DIFFÉRENTS TYPES D’ESCALIERS
Elle est résumée par les figures 1, 2 et 3
1.3.1
LES ESCALIERS DROITS (FIG. 5)
Ils sont les plus répandus, car offrant le plus grand confort d’utilisation.
Ils diffèrent par la forme et le nombre de volées. La figure 1 présente les formes les plus courantes
d’escaliers à volées droites.
1.3.2
LES ESCALIERS BALANCÉS (FIG. 6)
Ils sont très largement utilisés dans les maisons individuelles, car ils permettent un gain de place
appréciable. D’une réalisation peu facile en béton armé, ils sont aussi très souvent réalisés en
bois. Dans ce dernier cas, ils offrent un aspect esthétique intéressant.
1.3.3
LES ESCALIERS HÉLICOÏDAUX (FIG. 7)
Ce sont ceux qui permettent d’obtenir un encombrement minimal. Toutes les marches sont
rayonnantes autour d’un poteau appelé « noyau central ».
Peu confortables, ces escaliers sont essentiellement utilisés dans deux cas :
-Comme escaliers de secours dans les logements collectifs, ils sont alors réalisés en béton
armé et préfabriqués (marche à marche, ou de hauteur d’étage).
-Comme escalier de communication entre deux niveaux d’un même appartement. Ils sont
alors réalisés en bois ou en métal et assurent aussi une fonction décorative.
7
1.4
LES ESCALIERS PRÉFABRIQUÉS
La réalisation des escaliers en place sur chantier n’est guère pratiquée que pour les maisons
individuelles.
Dans la mesure où l’on doit réaliser un nombre important de volées identiques, on a recours à la
préfabrication.
On peut préfabriquer toutes les formes d’escalier, la figure 8 montre la configuration d’une volée
droite conforme au DTU 21-3.
1.5
CALCUL DES ESCALIERS
E DE C
1.5.1
CALCUL DES HAUTEURS
Soit une hauteur de 2,80m à franchir entre deux étages d’un immeuble collectif avec un palier
intermédiaire (voir dessin en fin de chapitre).
Pour ce type d’escalier la hauteur moyenne d’une marche étant de 17cm, il faudra :
280 : 17 = 16,4 hauteurs de marches.
On peut donc prendre 16 ou 17 hauteurs. L’escalier étant à deux volées, on a intérêt à avoir des
volées symétriques, on prendra donc un nombre pair de hauteurs, soit 16.
La hauteur d’une marche sera alors de :
H = 280 : 16 = 17,5 cm
1.5.2
CALCUL DES GIRONS
Chaque volée comportera 7 marches (il y a toujours un giron de moins que de hauteurs) dont le
giron respectera la formule de Blondel, c’est-à-dire :
G + (2 x 17,5) = 64 cm
Donc
G = 64-35 = 29cm
1.6
ESCALIERS BALANCÉS
Le balancement d’un escalier demande le tracé d’une épure. Il existe de nombreuses méthodes de
balancement, toutes empiriques et issues du compagnonnage. En voici une assez simple.
1.6.1
-
MÉTHODE DE LA HERSE
Déterminer le nombre, la hauteur et le giron des marches comme indiqué ci-dessus.
Tracer la ligne de foulée, y reporter les différents girons, et les numéroter.
Tracer le segment MO qui est le milieu du quartier tournant, le balancement se fera en deux étapes
par rapport à cet axe.
Déterminer le nombre de marches à balancer en projetant (O) sur la ligne de foulée (O’).
Règle :
Le balancement commence trois marches au moins avant le point (O’)
8
Dans notre exemple, la dernière marche droite sera la marche 7 et la première balancée la marche
8.
-
Reporter sur l’axe vertical de la herse les divisions de la ligne de foulée entre A et A’.
Reporter sur l’axe horizontal la longueur de la ligne de jour entre B et B’.
Joindre toutes les divisions de l’axe vertical au point B’.
De B pour centre, tracer le ¼ de cercle de rayon BB’ qui coupe le dernier segment de la herse en
B’’.
Joindre B-B’’, on obtient les segments A-8’, 8’-9’, … 12’-B’’.
Reporter les segments A-8’, 8’-9’, … 12’-B’’ sur la ligne des collets et tracer les nez des marches 88’, 9-9’, … 12-12’.
Procéder de même pour la partie droite.
Règle :
Les marches de départ et d’arrivée doivent être droites.
9
1.7
REPRÉSENTATION SUR LES DESSINS
La norme NF P02-001 fixe les règles de représentation des escaliers sur les plans.
-
D’une façon générale, les plans de coupe se faisant à 1 mètre au-dessus du niveau du sol, l’escalier
est coupé à la septième contremarche ; celle-ci est alors dessinée par un trait continu renforcé.
L’escalier appartenant deux plans, sa représentation s’en trouve compliquée ; Les figures ci-dessous
montrent comment repérer la trace du plan de coupe sur les différents plans d’étages.
Remarque :
Il est possible de remplacer le trait renforcé par deux traits mixtes fins inclinés.
-
Le sens de montée est indiqué par une ligne fléchée placée sur la ligne de foulée.
Les marches sont numérotées d’étage à étage, ces numéros s’inscrivent verticalement quel que soit
l’inclinaison de la ligne de foulée.
- Les marches ne sont pas numérotées sur les coupes verticales.
La représentation des garde-corps est facultative.
REPRESENTATION DES ESCALIERS EN PLAN EN FONCTION DE L’ETAGE
10
1.8
COTATION DES ESCALIERS
Les dessins suivants montrent la façon de coter un escalier droit.
On notera :
-que les cotes indiquées sont toujours les cotes finies,
-que les marches sont cotées selon le principe des éléments identiques.
11
1.9
RAMPES ET GARDE-CORPS
1.9.1
HAUTEUR DE PROTECTION (H)
La hauteur normale de protection d’un garde-corps (cote H sur les dessins) est fonction de son
épaisseur E.
Voir dans tableau ci-dessous.
Epaisseurs E (m)
Hauteurs H (m)
≤0,20
1,00
0,25
0,975
0,30
0,95
0,35
0,925
0,40
0,90
0,45
0,85
0,50
0,80
0,55
0,75
≤0,60
0,70
REMARQUE :
En aucun cas H ne peut être inférieur à 0,80 m pour les bâtiments d’habitation.
1.9.2
HAUTEUR RÉDUITE DE PROTECTION (H’)
S’il existe un élément sensiblement horizontal, de largeur comprise entre 0,13 et 0,30 m et situé à
moins de 0,45 m au-dessus de la zone de stationnement normal, le garde-corps doit le dépasser
d’une hauteur H’ ≥ 0,90 m (fig. 4, 5, 6 ci-dessus).
1.9.3
GARDE-CORPS EN SAILLIE
La figure 7 ci-dessus montre les valeurs à respecter pour les saillies.
1.9.4
-
-
1.9.5
-
1.9.6
GARDE-CORPS AJOURÉS
Le vide entre les éléments verticaux (barreaux et panneaux) doit être au plus égal à 0,11 m (fig. 3 ciaprès).
Le vide entre les éléments horizontaux (lisse, panneaux, etc.) doit être au plus égal à :
- 0,11 m s’il est situé à une hauteur inférieure à 0,45 m par rapport à la zone de
stationnement normal (fig. 3, 4 ci-après)
-0,18 m s’il est situé plus de 0,45 m de cette zone (fig. 4 ci-après)
On évitera, sur une hauteur de 0,45 m, les éléments permettant un appui du pied. Si ce n’est pas le
cas, on devra respecter la règle de la hauteur réduite de protection.
RAMPES D’ESCALIERS
La hauteur de protection doit être au moins égale à 0,90 m dans la partie rampante (fig. 5, 6 ciaprès).
L’espacement des éléments ajourés est identique à celui des garde-corps horizontaux.
Si l’escalier ne possède pas de limon, le vide entre le nez des marches et la lisse basse ne doit pas
dépasser 0,05 m (fig. 5, 6 ci-après). S’il existe un limon le vide, doit être ≤ 0,18 m.
La hauteur des rampes sur palier est de 1,00 m ; cependant si la largeur du jour est ≤ 0 60 m, la
hauteur peut être ramenée à 0 90 m
CAS DES FENÊTRES
La hauteur minimale de l’allège, mesurée au-dessus du dormant est de 0,90 m (fig. 1 ci-après).
Si ce n’est pas le cas, prévoir une barre d’appui à 1,00 m (fig. 2 ci-après).
12
13
PARTIE.2
2.1
ESCALIERS POUR PERSONNES A MOBILITE
REDUITE
PROFIL ET DIMENSIONS DES MARCHES
Pour minimiser les risque des trébucher, il faudrait
éviter les nez de marches faisant saillie et les escaliers
en échelle de meunier (marches sans contremarche).
En général, on peut dire qu’une marche normale d’escalier à une hauteur maximale de 18cm et une
profondeur minimale de 25cm.
Pour les pensionnés et les semi-valides, il faut réduire autant que possible l’angle autour duquel
s’articule l’escalier. (+/-30°)
2.2
MAINS COURANTES
14
2.3
DIMENSION PALIER (VOITURETTE)
2.4
RACCORDEMENT AU PALIER
La montée des escaliers doit pouvoir être
interrompue à intervalles réguliers par des
paliers de sorte que les personnes à mobilité
réduite puissent se reposer de temsp en
temps.
15
PARTIE.3
3.1
ESCALIERS EN BOIS
EVOLUTION
Noyau central en bois
ème
XV
siècle
Ancien collège de Montaigu (Paris)
Escalier à rebroussement à limons droits et poteaux d’angles du
ème
XVI
siècle
ème
Escalier en bois du XVI
siècle (Manoir de
Formeville – Normandie)
16
3.2
ESSENCES
(Source : BNDB)
17
18
3.3
3.3.1
MARCHES, CONTREMARCHES, PALIERS ET LIMONS
NOMENCLATURE GENERALE
19
3.3.2
MARCHES ET CONTREMARCHES
20
3.3.3
ESCALIER SANS CONTREMARCHE – DETAIL DES PALIERS
(Source : Lignum)
21
3.3.4
OSSATURE DE PALIERS SUSPENDUS
22
3.3.5
LIMONS
A
LIMON DROIT/PLATS (A LA FRANCAISE)
Les marches sont fixées latéralement aux limons de telle sorte que leurs extrémités sont cachées.
Echelle de meunier
Escalier rampe sur rampe (à franc palier)
(source : Compagnons/Riboulet)
23
B
LIMON DROITS A CREMAILLERE
Les marches sont posées sur le limon. La structure est telle que les marches restent visibles.
Les limons droits à crémaillères existent aussi en limons centraux.
24
C
ESCALIER A L’ANGLAISE
Un escalier à l’anglaise se distingue par la manière dont les marches sont installées sur
le limon. A la différence d’un escalier à la française sur lequel les contremarches et les
marches sont encastrées, les marches d’un escalier à l’anglaise sont fixées sur un limon
à crémaillère.
(Source : Jean Martin)
25
3.4
3.4.1
TYPES D’ESCALIERS
ESCALIERS À MARCHES TOURNANTES
Escalier à retour d’équerre
26
3.4.2
ESCALIERS À NOYAUX
(Source : Compagnons/Riboulet)
27
Escalier à noyau de la maison (1895-1915) – Source : Renard + Devos
28
Détail escalier à noyau – Source : Union des Artisans du
Patrimoine
29
Raccords entre limons rampants et traînants par noyaux – Source : Renard
30
Tracé du noyau de guide main et du calibre rallonge permettant de diriger les fibres du noyau suivant le
rampant.
31
3.4.3
ESCALIERS À LIMONS COURBES ET CINTRES
Source : Compagnons/Riboulet
32
Escalier à limon cintré – Source : l’Echelle Européenne
Escalier hélicoïdal à noyau évidé – Source : MEV sprl (Gembloux)
33
3.4.4
ESCALIERS EN LAMELLE-COLLE
Source : Compagnons/Hannes
34
3.4.5
ESCALIERS HELICOIDAUX EN BOIS À MARCHES EMPILEES
Source : Robert Roy
35
3.4.6
ESCALIERS A PAS DÉCALLÉS
36
3.5
TRACE DES RAMPES
Source : W. Mannes
37
PARTIE.4
4.1
ESCALIERS EN BETON
GENERALITES
La structure portante des escaliers en béton peut être des limons ou noyau mais la plupart possèdent une
structure continue et massive appelée la « PAILLASSE ».
La rampe des escaliers en béton est soit:
-A structure métallique et est appliquée sur l’escalier (Les percements, pour sa fixation, sont réalisés
sur chantier).
-En béton en même temps que la paillasse
4.2
MARCHES PRÉFABRIQUÉES
Il existe deux sortes de marches :
-Les marches massives :
vu leur poids important, ces marches doivent être posées sur une structure portante résistant à la
compression, l’avantage de ce type de marches est qu’elle résiste mieux à la flexion et admettent
donc des porte-à-faux.
-Les marches façonnées et posées sur des limons en béton appropriés
4.2.1
TRANSPORT DES MARCHES ET PROTECTION :
Il faut éviter d’occasionner d’éclats ou griffer les parties polies.
4.2.2
STOCKAGE DES MARCHES :
Si l’escalier doit être stocké avant son placement, il faut poser le béton sur une assise plane à l’aide de
cales et en ne leur infligeant pas de porte-à-faux qu’elles ne sauraient supporter.
4.2.3
PRÉCAUTIONS À LA POSE :
C’est à la pose que le risque d’éclats est le plus important mais c’est surtout le moment où le risque
d’accident pour le maçon est le plus élevé en raison du poids important du béton.
38
4.3
ESCALIERS À PAILLASSE
La paillasse constitue la partie inférieure de l’escalier sur laquelle est réalisée la finition des marches.
Souvent, pour faciliter le travail de coffrage et de finition, la paillasse est à redent sur la face supérieure et
plane sur la face inférieure
Escalier en béton à recouvrir (bois, carrelage,…)
Paillasse armée
39
4.4
PREFABRICATION
La préfabrication permet de diminuer les coûts
dans le cas de volées identiques comme dans
les immeubles à étages.
Ces escaliers préfabriqués s’appuient
généralement sur les paliers.
Placés après la réalisation des planchers, ils
reposent sur des poutres ou sur des consoles
prévues sur la tranche du palier.
Posés avant les planchers, ils sont étançonnés
et leurs armatures en attente sont reprises dans
le béton armé du palier.
40
4.5
COULEE SUR PLACE
L’escalier en béton armé peut également
s’appuyer sur les paliers des planchers (et donc
être coulé en continu avec les paliers et les
planchers) mais peut également reposer
partiellement ou totalement sur les murs latéraux.
41
4.5.1
MISE EN ŒUVRE :
La mise en œuvre d’un escalier en béton armé coulé sur place exige différentes étapes :

le tracé de l’escalier contre les murs latéraux ou les plaques de coffrages latérales.

la mise en place des coffrages des parties latérales, de la paillasse, des marches (après le
ferraillage) et des ouvrages coulés simultanément (poutres, planchers, garde-corps…) ;

la mise en place des armatures et des ancrages aux murs et planchers existants ;

le coulage du béton ;
Coffrage ferraillage :
L’armature principale de la paillasse consiste en
un treillis métallique posé et calé sur le coffrage
inférieur à l’aide d’écarteurs (plots plastiques) de
manière à obtenir un enrobage de béton de
minimum 2.5cm.
VISCOSITE DU BETON
Un béton trop sec laisse des espaces vides et
n’enrobe pas bien les armatures.
Un béton trop liquide va couler vers le bas selon
le principe des vases communicants, et va
déborder des marches inférieures
ATTENTION :
Il faut couler la volée d’escalier en une seule
étape, sans faire de reprise pour que l’ouvrage
soit bien résistant.
DE PLUS :
Vibrer le béton pour assurer un bon enrobage
des armatures, particulièrement sous la
paillasse!
Lisser le béton frais permet une pose aisée du
revêtement de sol (carrelages,…)
Comme pour tout ouvrage en béton armé,
laisser sécher 10 jours avant de retirer les
coffrages latéraux, et 28 jours pour les coffrages
verticaux.
N.B.: Selon la météo, un temps plus long
pourrait être
nécessaire avant décoffrage.
42
4.6
EXEMPLES D’ESCALIER EN BETON
Escalier (et dalle) en béton lisse coffré
Escalier à crémaillère – béton poli
43
Escalier à crémaillère en béton ciré
Escalier béton avec revêtement bois - Source : Yves Deneyer
44
PARTIE.5
ESCALIERS EN PIERRE
Les origines…
Escalier massif hélicoïdal sans noyau (Pierre de Baulieu)
Escalier massif à noyau dans une tour ronde (Pierre de Baulieu)
45
Escalier massif hélicoïdal à noyau sur plan carré (Pierre d’Estaillades)
Escalier massif (Pierre de Gaillac d’Aveyron)
46
PARTIE.6
6.1
ESCALIERS MÉTALLIQUE
TYPES D’ESCALIERS MÉTALLIQUES
Les éléments porteurs sont des profilés, des plats, des tubes ronds ou rectangulaires,…
ESCALIER A 2 LIMONS
ESCALIER HELICOIDAL
47
6.2
MARCHES
Les marches de ces escaliers sont souvent en bois, plus rarement en métal.
6.2.1
MARCHES METALLIQUES
Escalier « Ruban de métal » par HSH
(Tchéquie)
48
6.2.2
MARCHES BOIS
Marches en bois posées sur des potences métalliques ancrées dans la maçonnerie
49
6.2.3
MARCHES VERRE
50
PARTIE.7
7.1
ESCALIERS – AUTRES MATERIAUX
CORIAN
Wallclimber Pure White (Genico)
Thin White (Genico)
51