Chapitre II Les Escaliers M1 Mat GC [PDF]

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Chapitre II/ Les Escaliers

Ouvrages en BA, Master1 Matériaux/GC 2020-2021

Chapitre II- LES ESCALIERS

1) DEFINITION: Un escalier est un ouvrage composé d'éléments d'assises, de franchissement, de clos, de couvert et d'équipement. L'escalier est composé d'un certain nombre de marches (partie horizontale, au moins 3 marches, le pied se pose sans glisser) et de contre-marches (partie verticale).

Palier ≥ 4g Ligne de foulée Volée

Palier Jour

Marche

g h Contre marche Nez de la marche

Giron g Hauteur h Emmarchement E

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2) TERMINOLOGIE: 1) La montée ou la hauteur d'escalier H est la la distance verticale entre les niveaux des sols finis du départ et de l'arrivée. Cette distance est égale à la somme de toutes les hauteurs des marches et des paliers pour le franchissement d'un étage. 2) L'emmarchement est la distance correspondant au passage libre utile des marches, en d'autres termes c'est la largeur des marches. 3) Le giron g est la distance horizontale entre deux nez de marches consécutives. 4) La hauteur de marche h (contre marche) est la distance verticale entre deux nez de marches consécutives, cette hauteur est comprise entre 13 cm pour les escaliers d'honneur et 19 cm pour les escaliers intérieurs (17 cm pour un escalier classique). 5) La cage d'escalier est le volume réservé au logement de l'escalier sur un ou plusieurs niveaux. 6) La paillasse est la dalle mince supportant les marches et les contre marches. 7) Le palier est la partie horizontale de l'escalier située à l'extrémité d'une volée (l'escalier de sécurité est dépourvu de palier). 8) La volée est une suite ininterrompue de marches (courbe ou droite) entre deux paliers n'excédant pas un nombre de 20 marches. 9) L'échapée est la hauteur verticale libre de passage entre le nez d'une marche et l'obstacle supérieur (palier, plafond, poutre...). Elle ne doit pas être inférieure à 2,20 m pour les étages habités et 1,90 m pour les autres cas. 10) La ligne de foulée est une ligne qui figure la trajectoire des pas d'une personne sur un escalier. Elle se situe à environ 50 cm de l'extrémité de la marche, côté jour. 11) Le jour est un espace central autour duquel se développe un escalier. 12) Le garde corps est un équipement de protection contre les risques de chute. 13) La pente de l'escalier est toujours constante, elle est représentée par un angle existant entre le plan horizontal et la ligne de foulée. 3) DIMENSIONS DES ESCALIERS: Les dimensions des marches (g et h) sont variables selon la destination de l'escalier. Un escalier qui a h=16 cm et g=28 cm est très confortable. L'emmarchement est aussi très variable selon le caractère de l'escalier: * 70 à 80 cm pour un escalier de sevice * 75 à 100 cm pour un escalier de pavillons et caves. * 1,2 à 1,5 m pour un escalier de bâtiment collectif. * 1,5 à 2, 0 m pour un escalier de bâtiment public.

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4) CALCUL DES ESCALIERS: (circulation et sécurité) L'escalier doit assurer la circulation d'une personne isolée sans difficulté. Le calcul d'un escalier est donc basé sur les conditions d'utilisation et de confort. D'après J. F. BLONDEL: "La longueur des pas d'une personne qui marche de niveau est communément de deux pieds et la hauteur du pas de celle qui monte à plomb n'est que d'un pied" Le tracé de l'escalier est correct si : g + 2h = m avec m (équivalent de 2 pieds) variant de 60 cm pour l'habitation à 66 cm pour les locaux publics. Si dans une volée on a n contre marches alors ça correspond à n-1 marches; h = H/n et g = L/n-1 D'après Blondel, 2h + g = 2H/n +L/n-1 = m D'où la résolution de l'équation suivante et le choix de n entier le plus proche de la racine: mn2 - n(2H + L + m) + 2H =0 5) CLASSIFICATION DES ESCALIERS: Généralités : Y 75° 45°

Echelle Escalier mécanique

Escalier à marches

15° Rampes

0

X

5.1) Classification selon la forme de l'escalier: Les types d'escaliers diffèrent selon leur position par rapport au gros oeuvre. La volée d'un escalier doit trouver une ou plusieurs assises afin d'assurer une bonne descente de charges. Pr H. KHELAFI, Université d’Adrar

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5.1.1) Escalier à l'italienne: Il se caractérise par des volées qui se développent en lignes droites. Ils sont composés par un ou plusieurs paliers. 5.1.2) Escalier à la française: Il se caractérise par des volées qui se développent le long des trois côtés d'une cage rectangulaire. Beaucoup de ces escaliers laissent un vide central suffisant pour permettre l'installation d'un ascenseur. 5.1.3) Escalier tournant sur noyau central: L'escalier est aussi appelé colimaçon. Les marches de ces escaliers sont rayonnantes autour d'un noyau central auto-porteur. Cette forme d'escalier est surtout utiliser pour réaliser des escaliers de secours. Il a l'avantage de prendre très peu de place et de pouvoir être facilement préfabriqué. 5.1.4) Escalier adossé: Il se développe le long d'un mur droit ou courbe sur lequel il s'appui et dans lequel les marches sont souvent encastrées

RDC

Etage

Escalier à l’italienne Escalier à la française

Palier

Escalier tournant sur noyau central Pr H. KHELAFI, Université d’Adrar

Escalier adossé (courbe) 4

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5.2) Classification selon le fonctionnement de l'escalier : (résistance, schéma statique) Les principaux escaliers classés selon leur fonctionnement sont; l’escalier à paillasse, l’escalier console et l’escalier à limon. 5.2.1) Escalier à paillasse: 5.2.1.1) Définition: Dans ce type d'escalier, la paillasse (dalle inclinée) est l'élément résistant et porteur. Son ferraillage est calculé en fonction des actions sollicitant l'escalier. Les marches, par contre, sont ferraillée constructivement et n'interviennent pas dans le calcul. La paillasse peut être simple, à 1 ou 2 paliers, à volées droites adjacentes ou orthogonales, à quartier tournant, hélicoïdale.

Simple

à 1 palier

à 2 paliers

à 2 volées

à volées droites adjacentes

à volées droites orthogonales à quartier tournant

5.2.1.2) Calcul des sollicitations et ferraillage: Les charges sollicitant la paillasse peuvent être décomposées en deux:  une charge q cos sollicitant la paillasse à un moment fléchissant,  une charge q sin sollicitant la paillasse à un effort normal, de traction en partie supérieure de la paillasse et de compression en sa partie inférieure.

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l α

H

L

L

qpaill = 1,35 (gpaill + gmarche) + 1,5qpaill gpaill = 25000.e/cosα gmarche = 22000.h/2 qpalier qpaill

qpalier

qpaill

Lvol

Lpal

Lvol

Lpal

L’escalier (paillasse + palier) est calculé à la flexion simple suivant sa longueur, le ferraillage principal est donc disposé suivant ce sens (par 1 mètre de largeur). Dans l’autre direction, on place des armatures de répartition ≥ A/4. Le calcul des moments en travée et en appui sont fonction des conditions d’appui (voir le calcul des dalles).

Ferraillage constructif (étrier + barre)

Ferraillage principal Ferraillage de répartition

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5.2.2) Escalier console: La marche est encastrée dans un mur ou dans un pilier central. Cette conception est surtout recommandée dans les escaliers en hélice ou lorsqu’il est difficile de placer des poteaux et des poutres au niveau de la cage. 5.2.2.1) Escalier avec paillasse, rectiligne, encastrement dans un mur : La marcche est de faible épaisseur (la marche est l’élément résistant). Les armatures principales sont situées dans la fibre supérieure (zone tendue). L’escalier est calculé à la flexion simple et la section de calcul de la marche est assimilée à une section rectangulaire de largeur g et de hauteur (a1+a2)/2.

Ferraillage

Ferraillage principal

transversal

Ferraillage de répartition

g a2 h

a1

5.2.2.2) Escalier avec paillasse, courbe, encastrement dans un pilier : Le calcul et le ferraillage sont identiques que ceux du cas précédent. Le section de calcul la plus défavorable est située à l’encastrement gmin.

gmin gmax Pr H. KHELAFI, Université d’Adrar

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5.2.2.3) Escalier sans paillasse : La marche de section rectangulaire est calculée à la flexion simple, son calcul et son ferraillage sont donc classiques.

Courbe

Droit

NB : Dans l’escalier console d’un bâtiment courant, on considère que la surcharge d’exploitation comprend le poids de 2 personnes : 150kg par marche. Cette surcharge est importante dans le cas de bâtiments industriels. 5.2.3) Escalier à limon: Le limon est une poutre inclinée droite ou courbe qui supporte les marches. Deux ferraillage sont à considérer : marche + limon. 5.2.3.1) Escalier à limon latéral: La marche est encastrée à ses deux extrémités, elle supporte son poids propre et la surcharge d’exploitation, elle est ferraillée en ses parties inférieure et supérieure. Le limon est encastré à ses deux extrémités, il supporte, en plus de son pôids propre, les réactions des marches (N/ml). Armature limon

Limon

(long, trans)

Armature marche (sup, trans, inf)

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5.2.3.2) Escalier à limon axial: Dans ce cas le limon doit assurer la résistance et la stabilité de l’ensemble. Il doit être bien ancré à ses deux extrémités. Armature marche limon marche

Armature limon (long, trans)

En plus du calcul à la flexion simple, le limon doit être vérifié à la torsion si le chargement est important et dissymétrique.

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